1. Reacciones en disolución acuosa Capítulo 4 Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.

2. 4.1 Una solución es una mezcla homogénea de 2 o más sustancias puras. El soluto es la sustancia presente en menor proporción. El solvente es la sustancia presente en mayor proporción. Refresco ( l ) Aire ( g ) Soldadura ( s ) H 2 O N 2 Pb Azúcar, CO 2 O 2 , Ar, CH 4 Sn Solución Solvente Soluto

3. Un electrolito es una sustancia que, al disolverse en agua, es capaz de conducir corriente eléctrica. Un no electrolito es una sustancia que, al disolverse en agua, no es capaz de conducir corriente eléctrica. 4.1 No electrolito Electrolito débil Electrolito fuerte

4. Electrolito fuerte – 100% ionizado Electrolito débil – se ioniza parcialmente ¿Se conduce la electricidad en solución? Cationes (+) y Aniones (-) 4.1 NaCl ( s ) Na + ( ac ) + Cl - ( ac ) H 2 O CH 3 COOH CH 3 COO - ( ac ) + H + ( ac )

5. Ionización del acido acético CH 3 COOH CH 3 COO - ( ac ) + H + ( ac ) 4.1 El ácido acético es un electrolito débil porque su ionización en el agua es parcial. Reacción reversible : la reacción puede ocurrir en ambas direcciones simultaneamente.

6. La hidratación es el proceso por el cual un ion es rodeado por moléculas de agua orientadas en una manera específica. 4.1     H 2 O

7. ¿Un no electrolito no conduce la electricidad? Ni cationes (+) ni aniones (-) en solución 4.1 C 6 H 12 O 6 ( s ) C 6 H 12 O 6 ( ac ) H 2 O

8. Precipitación de reacciones Precipitado–sólido insoluble que se separa de la solución Ecuación molecular Ecuación iónica Ecuación iónica neta Na + y NO 3 - son los iones espectadores 4.2 Pb 2+ + 2NO 3 - + 2Na + + 2I - PbI 2 ( s ) + 2Na + + 2NO 3 - PbI 2 Pb(NO 3 ) 2 ( ac ) + 2NaI ( ac ) PbI 2 ( s ) + 2NaNO 3 ( ac ) precipitado Pb 2+ + 2I - PbI 2 ( s )

9. Precipitación del yoduro de plomo PbI 2 4.2 Pb 2+ + 2I - PbI 2 ( s )

10. 4.2 La solubilidad es la máxima cantidad de soluto que puede disolverse en 100 ml. de agua, a una temperatura específica.

12. La Química en acción: Una reacción de precipitación indeseable 4.2 CO 2 ( ac ) CO 2 ( g ) Ca 2+ ( ac ) + 2HCO 3 ( ac ) CaCO 3 ( s ) + CO 2 ( ac ) + H 2 O ( l ) -

13. Ácidos Tienen sabor agrio. El vinagre le debe su sabor al ácido acético. Las frutas agrias contienen ácido cítrico. Reaccionan con ciertos metales para producir hidrógeno (g). Reaccionan con carbonatos y bicarbonatos para producir dióxido de carbono gaseoso. 4.3 Causan cambio de color en pigmentos vegetales. Las soluciones acuosas de ácidos conducen electricidad. 2HCl ( ac ) + Mg ( s ) MgCl 2 ( ac ) + H 2 ( g ) 2HCl ( ac ) + CaCO 3 ( s ) CaCl 2 ( ac ) + CO 2 ( g ) + H 2 O ( l )

14. Poseen un sabor amargo. Son resbaladizas al tacto. Muchos jabones contienen bases. Bases o hidróxidos 4.3 Causan cambio de color en pigmentos vegetales. Las soluciones acuosas de bases conducen electricidad.

15. Según Arrhenius, un ácido es una sustancia que produce iones H + (H 3 O + ) en solución acuosa. Una base, según Arrhenius, es una sustancia que produce OH - en solución acuosa. 4.3

16. Ion hidronio , protón hidratado, H 3 O + 4.3

17. Un ácido de Br ø nsted es un donador de protones. Una base de Br ø nsted es un receptor de protones. ácido base ácido base 4.3 ¡Un ácido de Br ø nsted debe contener al menos un protón ionizable!

18. Ácidos monoprotónicos Electrolito fuerte, ácido fuerte Electrolito fuerte, ácido fuerte Electrolito débil, ácido débil Ácidos diprotónicos Electrolito fuerte, ácido fuerte Electrolito débil, ácido débil Ácidos triprotónicos Electrolito débil, ácido débil Electrolito débil, ácido débil Electrolito débil, ácido débil 4.3 HCl H + + Cl - HNO 3 H + + NO 3 - CH 3 COOH H + + CH 3 COO - H 2 SO 4 H + + HSO 4 - HSO 4 - H + + SO 4 2- H 3 PO 4 H + + H 2 PO 4 - H 2 PO 4 - H + + HPO 4 2- HPO 4 2- H + + PO 4 3-

19. Identifique cada una de las siguientes especies como un ácido de Br ø nsted, base de Brønsted, o ambos. a ) HI, b ) CH 3 COO - , c ) H 2 PO 4 - Ácido de Br ø nsted Base Br ø nsted Ácido Br ø nsted Base Br ø nsted 4.3 HI ( ac ) H + ( ac ) + I - ( ac ) CH 3 COO - ( ac ) + H + ( ac ) CH 3 COOH ( ac ) H 2 PO 4 - ( ac ) H + ( ac ) + HPO 4 2- ( ac ) H 2 PO 4 - ( ac ) + H + ( ac ) H 3 PO 4 ( ac )

20. Reacción de neutralización ácido + base sal + agua 4.3 HCl ( ac ) + NaOH ( ac ) NaCl ( ac ) + H 2 O H + + Cl - + Na + + OH - Na + + Cl - + H 2 O H + + OH - H 2 O

21. Reacciones de oxidación-reducción (reacciones con transferencia de electrones) semireacción de oxidación (cede e - ) semiracción de reducción (acepta e - ) 4.4 2Mg 2Mg 2+ + 4e - O 2 + 4e - 2O 2- 2Mg + O 2 + 4e - 2Mg 2+ + 2O 2- + 4e - 2Mg + O 2 2MgO

22. 4.4

23. Zn se oxida Cu 2+ se reduce Zn es el agente reductor CuSO 4 es el agente oxidante 4.4 Ag + se reduce AgNO 3 es el agente oxidante Zn ( s ) + CuSO 4 ( ac ) ZnSO 4 ( ac ) + Cu ( s ) Zn Zn 2+ + 2e - Cu 2+ + 2e - Cu El alambre de cobre reacciona con el nitrato de plata para formar plata metálica. ¿Cuál es el agente oxidante en la reacción? Cu ( s ) + 2AgNO 3 ( ac ) Cu(NO 3 ) 2 ( ac ) + 2Ag ( s ) Cu Cu 2+ + 2e - Ag + + 1e - Ag

26. Números de oxidación de los elementos en sus compuestos 4.4

27. NaIO 3 Na = +1 O = -2 3x( -2 ) + 1 + ? = 0 I = +5 IF 7 F = -1 7x( -1 ) + ? = 0 I = +7 K 2 Cr 2 O 7 O = -2 K = +1 7x( -2 ) + 2x( +1 ) + 2x( ?) = 0 Cr = +6 4.4 ¿Cuáles son los números de oxidación en los siguientes compuestos?

28. Tipos de reacciones de oxidación-reducción Reacción de formación Reacción de descomposición 0 0 +3 -1 +1 +5 -2 +1 -1 0 4.4 A + B C 2Al + 3Br 2 2AlBr 3 2KClO 3 2KCl + 3O 2 C A + B

29. Tipos de reacciones de oxidación-reducción Reacción de combustión 0 0 +4 -2 4.4 0 0 +2 -2 A + O 2 B S + O 2 SO 2 2Mg + O 2 2MgO

30. Tipos de reacciones de oxidación-reducción Reacciones de desplazamiento Desplazamiento del hidrógeno Desplazamiento del metal Desplazamiento del halógeno 4.4 0 +1 +2 0 0 +4 0 +2 0 -1 -1 0 A + BC AC + B Sr + 2H 2 O Sr(OH) 2 + H 2 TiCl 4 + 2Mg Ti + 2MgCl 2 Cl 2 + 2KBr 2KCl + Br 2

31. Series de actividad para los metales Reacción de desplazamiento del hidrógeno M es un metal BC es un ácido o H 2 O B es H 2 4.4 M + BC AC + B Ca + 2H 2 O Ca(OH) 2 + H 2 Pb + 2H 2 O Pb(OH) 2 + H 2

32. Series de actividad para los halógenos Reacción de desplazamiento del halógeno 4.4 0 -1 -1 0 F 2 > Cl 2 > Br 2 > I 2 Cl 2 + 2KBr 2KCl + Br 2 I 2 + 2KBr 2KI + Br 2

33. Tipos de reacción de oxidación-reducción Reacción de desproporción El elemento se oxida y se reduce simultáneamente. 0 +1 -1 4.4 Cl 2 + 2OH - ClO - + Cl - + H 2 O Química del cloro

34. Precipitación Ácido-Base Redox (desplazamiento de H 2 ) Redox (formación) 4.4 Ca 2+ + CO 3 2- CaCO 3 NH 3 + H + NH 4 + Zn + 2HCl ZnCl 2 + H 2 Ca + F 2 CaF 2 Clasifique las siguientes reacciones:

35. La Química en acción: Alcoholímetro 4.4 3CH 3 COOH + 2Cr 2 (SO 4 ) 3 + 2K 2 SO 4 + 11H 2 O +6 +3 3CH 3 CH 2 OH + 2K 2 Cr 2 O 7 + 8H 2 SO 4

36. Estequiometría de soluciones La concentración de una solución es la cantidad de soluto presente en una cantidad dada de solvente o de solución. M KI M KI 500 mL = 232 g KI 4.5 M = molaridad = moles de soluto litros de solución ¿Cuánta masa de Kl se requiere para hacer 500 mL de solución de Kl a 2.80 M ? volumen de solución de Kl moles de KI gramos de KI 166 g KI 1 mol KI x 2.80 mol KI 1 L soln x 1 L 1000 mL x

37. 4.5

38. Dilución es el proceso para preparar una solución menos concentrada a partir de una solución más concentrada. 4.5 Dilución Se agrega solvente Moles de soluto antes de la dilución (i) Moles de soluto después de la dilución (f) = M i V i M f V f =

39. M i V i = M f V f M i = 4.00 M f = 0.200 V f = 0.06 L V i = ? L 4.5 = 0.003 L = 3 mL 3 mL de ácido + 57 mL de agua = 60 mL de solución ¿Cómo se prepararían 60.0 mL de HNO 3 0.200 M, a partir de una reserva de solución de HNO 3 4.00 M ? V i = M f V f M i = 0.200 x 0.06 4.00

41. Titulaciones En una titulación, una solución de una concentración conocida con exactitud, es agregada gradualmente a otra solución de concentración desconocida, hasta que la reacción química entre ellas está completa. Punto de equivalencia – es el punto en el cual la reacción está completa Indicador – sustancia que cambia de color en (o cerca) del punto de equivalencia. Se agrega lentamente una base a un ácido desconocido HASTA QUE el indicador cambia de color 4.7

42. 4.7 25.00 mL = 158 mL ¿Qué volumen de una solución de 1.420 M de NaOH se requiere para titular 25.00 mL de una solución 4.50 M de H 2 SO 4 ? ¡ESCRIBA LA ECUACIÓN QUÍMICA! volumen de ácido moles de ácido moles de base volume de base H 2 SO 4 + 2NaOH 2H 2 O + Na 2 SO 4 4.50 mol H 2 SO 4 1000 mL soln x 2 mol NaOH 1 mol H 2 SO 4 x 1000 ml soln 1.420 mol NaOH x M ácido rx coef. M base

43. La Química en acción: Metal proveniente del mar CaCO 3 ( s ) CaO ( s ) + CO 2 ( g ) Mg(OH) 2 ( s ) + 2HCl ( ac ) MgCl 2 ( ac ) + 2H 2 O ( l ) CaO ( s ) + H 2 O ( l ) Ca 2+ ( aq ) + 2OH ( aq ) - Mg 2+ ( ac ) + 2OH ( ac ) Mg(OH) 2 (s ) - Mg 2+ + 2e - Mg 2Cl - Cl 2 + 2e - MgCl 2 ( aq ) Mg ( s ) + Cl 2 ( g )