Reacciones quimicas
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Fundamentos de Química
Plan nacional de Formación Docente
Modulo I - 2015
UNIDAD V
Reacciones Químicas y
estequiometría
Objetivos
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Capacitar al especialista en el análisis, lectura y tipos de
reacciones químicas, mediante la escritura de las ecuaciones
químicas, factores de conversión, estequiometría, reactivo
limitante y porcentaje de rendimiento, para el estudio y
comprensión de procesos químicos cualitativos y cuantitativos.
En el sistema SI el MOL es la cantidad de una sustancia que
contiene tantas entidades elementales (átomos, moléculas, u otras
partículas) como átomos hay en exactamente 12 g (o 0.012 kg) del
isótopo carbono-12.
El Mol
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El número real de átomos en 12 g de carbono-12 se determina
experimentalmente. Este número se llama Número de
Avogadro (NA), en honor al científico italiano Amedeo Avogadro.
En actualidad valor aceptado es:
Número de Avogadro
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Generalmente, redondeamos el NA a 6.022X 1023.
Por lo tanto, al igual que una docena naranjas contiene 12 naranjas,
1 mol de átomos de hidrógeno contiene 6.022X1023 átomos de H.
Número de Avogadro
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Diferencias entre Masa y Peso
¿Qué es masa?
Es la cantidad de materia de un objeto. Es una medida extensiva
pues depende de la cantidad.
¿Qué es peso?
Es la fuerza de atracción que ejerce la gravedad sobre la masa de un
cuerpo, por lo que es una cantidad vectorial. Varía con la posición
del objeto.
Los químicos se interesan principalmente en la masa, que puede
determinarse con facilidad con una balanza; por extraño que
parezca, el proceso de medir la masa se llama pesada.
Masa atómica
Es la masa de un átomo, en unidades de masa atómica (uma).
Masa atómica, masa fórmula, peso molecular y masa molar
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1 mol de átomos 12C es = 6.022 x 1023 átomos = 12.00 g
1 átomo 12C = 12.00 uma
1 mol de átomos 12C = 12.00 g 12C
Para cualquier elemento
masa atómica (uma) = masa molar (gramos)
Masa Fórmula
Es la suma de las masas atómicas de la fórmula de una sustancia, en
compuestos que no contienen unidades moleculares discretas (en
uma).
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NaCl
Na 1x 22.99 uma +
Cl 1x35.45 uma
NaCl 58.44 uma
Para cualquier compuesto iónico
masa de la fórmula (uma) = masa molar (gramos)
1 fórmula unitaria NaCl = 58.44 uma
1 mol NaCl = 58.44 g NaCl
Masa atómica, masa fórmula, peso molecular y masa molar
Masa molecular (o peso molecular) es la suma de masas atómicas (en
uma) de los elementos de una molécula.
SO2
S 1x32.07 uma +
O 2 x 16.00 uma
SO2 64.07 uma
Para cualquier molécula
masa molecular (uma) = masa molar (gramos)
1 molécula SO2 = 64.07 uma
1 mol SO2 = 64.07 g SO2
Masa atómica, masa fórmula, peso molecular y masa molar
Ejercicios:
Calcular Masa atómica, masa fórmula y masa molar según corresponda.
H2SO4, CH3COOH, MgCl2 , Benceno, C6H12O6.
Masa atómica, masa fórmula, peso molecular y masa molar
La materia cambia continuamente, los cambios que ocurren en la materia
son físicos y químicos.
Las propiedades físicas de un objeto como: Tamaño, color, forma, o
estado físico pueden cambiar al ocurrir un cambio físico, sin
embargo no se forman substancias nuevas como cuando
ocurren cambios Químicos.
Los cambios físicos: Son aquellos en los que no cambia la naturaleza de las
sustancias que intervienen. Se consideran cambios físicos si después del
cambio que experimente la materia, esta sigue siendo la misma.
Por ejemplo, después de un cambio de estado el agua se congela
transformándose en hielo o se evapora transformándose en vapor de agua,
pero el agua líquida, el hielo y el vapor están constituidos por la misma
materia.
Cambio Físico y Cambio Químico
Ejemplos de cambios físicos:
Cambios de estado, solido, líquido y gaseoso.
Dilatación o aumento de volumen.
El movimiento o cambio de posición que ocupa un cuerpo en el espacio.
La fragmentación, que es la división de un cuerpo en trozos más
pequeños que conservan su misma naturaleza.
La mezcla de varias sustancias sin que ninguna de ellas pierda o cambie
sus propiedades.
Cambio Físico
Cambio Físico
En un cambio químico se forman una o más sustancias nuevas. Estas
sustancias nuevas son diferentes de las originales, se caracterizan por que
tienen nuevas propiedades físicas y químicas, en ambos casos se forma un
nuevo material.
Ejemplos de cambios químicos:
Cambio Químico
Combustión Corrosión
Se observa un cambio químico cuando:
Hay un cambio de color
Se pueden producir gases en forma de efervescencia o burbujas.
Puede ocurrir una explosión o incendio.
Hay formación de precipitados.
Cambios de sabor
Se puede emitir luz
Se pueden observar cambios de temperatura
Cambio Químico
Reacción química esto es un proceso en el que una sustancia (o
sustancias) cambian para formar una o más sustancias nuevas.
Una ecuación química es: La descripción abreviada de una reacción
química. Por convención, en una ecuación química los reactivos se escriben
a la izquierda y los productos a la derecha de la flecha:
Las reacciones químicas y la ecuación química
Para proporcionar información adicional, con frecuencia se utilizan otros
símbolos, los más comunes se muestran en la siguiente tabla:
Las reacciones químicas y la ecuación química
Cómo “leer” ecuaciones químicas
2 Mg + O2 2 MgO
2 átomos de Mg + 1 molécula de O2 forman 2 fórmulas unitarias de MgO
2 moles de Mg + 1 mol O2 forman 2 moles de MgO
48.6 gramos de Mg + 32.0 gramos de O2 forman 80.6 g MgO
NO DEBE LEERSE :
2 gramos Mg + 1 gramo O2 forman 2 g MgO
3.7
Las reacciones químicas y la ecuación química
Si sabemos lo que ocurre en una reacción química determinada, seremos
capaces de predecir lo que ocurre en otras parecidas. Por eso es
conveniente conocer los tipos más frecuentes de reacciones químicas.
Reacción Química de Combinación
Reacción Química de Descomposición
Reacción Química de Sustitución
Reacción Química de Desplazamiento
Reacción Química de Doble desplazamiento
Reacción Química de Combustión
Tipos de reacciones químicas
Una reacción de combinación es una reacción en la que dos o más sustancias
(que pueden ser elementos o compuestos) se combinan para formar un solo
producto
Reacciones de Combinación
S(s) + O2(g) SO2(g)
2Na(s) + Cl2(g) 2NaCl(S)
2C(s) + O2(g)limitado 2CO(g)
C(s) + O2(g)exceso CO2(g)
CaO(s) + H2O(l) Ca(OH)2(ac)
Ejemplos de reacciones de Combinación
A + B C
Las reacciones de descomposición son las opuestas a las reacciones de
combinación concretamente, una reacción de descomposición es la ruptura de
un compuesto en dos o más componentes distintos.
Reacciones de Descomposición
2KClO3(s) 2KCl(s) + 3O2(g)
2H2O2(l) 2H2O(l) + O2(g)
2NaHCO3(s) Na2CO3(s) + CO2(s) + H2O(g)
2H2O(l) 2H2(g) + O2(g)
Ejemplos de reacciones de Descomposición
A B + C
Es el tipo de reacción que se presenta cuando un elemento químico más activo
o más reactivo desplaza a otro elemento menos reactivo que se encuentra
formando parte de un compuesto; el elemento que ha sido desplazado queda
en forma libre.
Reacciones de Sustitución
A + BC AC + B
Fe(s) + CuSO4(ac) FeSO4(ac) + Cu(s)
2Zn(s) + 2HCl(ac) 2ZnCl(ac) + H2(g)
Cl2(g) + 2NaBr(ac) 2NaCl(ac) + Br2(g)
Cu(s) + 2AgNO3(ac) Cu(NO3)2(ac) + 2Ag(s)
2KBr(ac) + Cl2(g) 2KCl(l) + Br2(g)
Ejemplos de reacciones de Sustitución
Ejemplos de reacciones de Sustitución
Reacciones de Sustitución
En una reacción de desplazamiento, un ion (o un átomo) presente en un
compuesto se remplaza por un ión o un átomo de otro elemento.
La mayoría de las reacciones de desplazamiento se pueden clasificar en tres
subcategorías: desplazamiento de hidrógeno, desplazamiento de un metal, o
desplazamiento de un halógeno.
Reacciones de Desplazamiento
A + BC AC + B
Desplazamiento de Hidrógeno. Todos los metales alcalinos y algunos
metales alcalinotérreos (Ca, Sr, Ba) que son los más reactivos de los elementos
metálicos, desplazarán al hidrógeno del agua fría. También muchos metales,
incluidos los que no reaccionan con agua, son capaces de desplazar el
hidrógeno presente en los ácidos.
Por ejemplo:
2Na(s) + 2H2O(l) 2NaOH(ac) + H2(g)
Ca(s) + 2H2O(l) Ca(OH)2(s) + H2(g)
Zn(s) + HCl(ac) ZnCl2(ac) + H2(g)
Mg(s) + 2HCl(ac) 2MgCl2(ac) + H2(g)
Reacciones de Desplazamiento
Desplazamiento de metales. Un metal en un compuesto puede
ser desplazado por otro metal en estado libre.
Por ejemplo:
Zn(s) + CuSO4(ac) ZnSO4(ac) + Cu(s)
Cu(s) + 2AgNO3(ac) Cu(NO3)2(ac) + 2Ag(s)
Reacciones de Desplazamiento
Una forma sencilla de predecir si en realidad va a tener lugar una
reacción de desplazamiento de un metal o de hidrógeno, consiste en
hacer referencia a una serie de actividad (algunas veces denominada
serie electroquímica).
Básicamente, una serie de actividad consiste en un resumen adecuado de
los resultados de muchas posibles reacciones de desplazamiento
semejantes a las ya descritas. De acuerdo con esta serie, cualquier metal
que se sitúe por encima del hidrógeno lo desplazará del agua o de un
ácido, pero los metales situados por debajo del hidrógeno no
reaccionarán ni con agua ni con ácidos. De hecho, cualquier especie de la
serie reaccionará con cualquier otra especie (presente en un compuesto)
que se encuentre por debajo de ella.
Reacciones de Desplazamiento
Reacciones de Desplazamiento
Au
me
nto
de
la f
ue
rza
red
uct
ora
Reaccionan con agua fríapara generar hidrógeno H2
Reaccionan con vapor de aguapara producir hidrógeno H2
Reaccionan con los ácidospara producir hidrógeno H2
No reaccionan ni conagua ni con ácidos paraproducir hidrógeno H2
Desplazamiento de Halógenos. Otra serie de actividad es la
que resume el comportamiento de los halógenos en las reacciones
de desplazamiento de halógenos.
F2>Cl2>Br2>I2
Por ejemplo:
Cl2(g) + 2KBr(ac) 2KCl(ac) + Br2(l)
Cl2(g) + 2NaI(ac) 2NaCl(ac) + I2(s)
Reacciones de Desplazamiento
En una reacción de doble desplazamiento, dos compuestos cambian parejas
entre sí, para producir compuestos distintos.
Reacciones de Doble Desplazamiento
AgNO3(ac) + NaCl(ac) AgCl(s) + NaNO3(ac)
2NaOH(ac) + H2SO3(ac) Na2SO3(ac) + 2H2O
AgNO3(ac) + HCl(ac) AgCl(s) + HNO3(ac)
Ejemplos de reacciones de Doble Desplazamiento
AB + CD AD + CB
Una reacción de combustión es una reacción en la que una sustancia reacciona
con oxígeno, normalmente produciendo calor y luz, dando lugar a la
formación de una llama.
Reacciones químicas: Combustión
Combustible + O2(g) dióxido de carbono + agua + energía
En este caso el oxigeno se denomina comburente. El comburente es cualquier
sustancia que se puede combinar con un combustible para producir una
combustión.
Ejemplos:
Combustión del propano
C3H8(g) + 5 O2(g) 3CO2(g) + 4H2O(g) + Energía
Combustión del octano
C8H18(g) + 12 1/2 O2(g) 8CO2(g) + 9 H2O(g) + Energía
Reacciones químicas: Combustión
Combustible + O2(g) dióxido de carbono + agua + energía