Reacciones químicas

Capitulo 9: Reacciones Químicas

Reacciones y ecuaciones
• Reacción química- el proceso mediante el cual los átomos de una o más sustancias se reorganizan para formar diferentes sustancias.
•Ecuación básica o esqueleto –ecuaciones químicas no balanceadas.
Ej. H + O  H2O
•Ecuación química - enunciado que utiliza formulas químicas para describir las identidades y cantidades relativas de los reactivos y productos involucrados en una reacción química. La ecuación debe indicar que el numero de átomos de cada producto es igual en ambos lados de la flecha.
Ej. 2H2 + O2  2 H2O
M. Ortiz

¿Cómo puedes afirmar que ha ocurrido una reacción química?
•Cambio de temperatura
•Color
•Olor
•Burbujas de gas
•Precipitado
M. Ortiz

Representación de reacciones químicas
•Reactivos– sustancias iniciales que una vez mezcladas, reaccionan químicamente.
Elementos o compuestos que se unen para formar una nueva sustancia.
•Productos – sustancias que se forman durante la reacción.
M. Ortiz

M. Ortiz
Símbolos Utilizados en las Ecuaciones Químicas
Símbolo
Significado
+
Separa 2 o más reactivos o productos

Separa reactivos de productos
(s)
Identifica el estado sólido
(l)
Identifica el estado líquido
(g)
Identifica el estado gaseoso
(ac)
Identifica la solución en agua
(acuosa)

Símbolos Utilizados en las Ecuaciones Químicas

Formación de precipitado (ppt.)

Formación de gas
Símbolo X formula
Catalítico
ΔH
Cambio de calor
M. Ortiz

Ecuaciones con palabras
•hierro(s) + cloro(g)  cloruro de hierro (III) (s)
Se lee : El hierro y el cloro reaccionan para producir cloruro de hierro (III)
M. Ortiz
ECUACIONES CON LA ESTRUCTURA BÁSICA O ESQUELETO
hierro(s) + cloro(g)  cloruro de hierro (III) (s)
Fe (s) + Cl (g)  FeCl3 (s)
carbono (s) + azufre (s)  disulfuro de carbono
C(s) + S(s)  CS2(l)

Balanceo de Ecuaciones Químicas
M. Ortiz

Ley de Conservación de Masa
•Las ecuaciones químicas balanceadas obedecen la ley de conservación de masa, que establece que la masa no se crea ni se destruye, por lo cual el número y tipo de átomo en ambos lados de la flecha en una ecuación deben ser iguales.
•Por consiguiente, si tenemos un cierto número de átomos de un elemento en el lado izquierdo de una ecuación, tenemos que tener el mismo número en el lado derecho. Esto implica que la masa también se conserva durante la reacción química.
M. Ortiz

Pasos para balancear ecuaciones químicas
1. Escribe la ecuación con la estructura básica para la reacción.
H2(g) + Cl2(g)  HCl(g)
2. Cuenta los átomos de los elementos de los reactivos.
2 átomos de H + 2 átomos Cl
3. Cuenta los átomos de los elementos en los productos.
1 átomo de H + 1 átomo de Cl
M. Ortiz

Continuación
•Cambia los coeficientes para que el número de átomos de cada elemento sea igual en ambos lados de la ecuación.
H2(g) + Cl2(g)  2 HCl(g)
2 átomos de H + 2 átomos Cl  2 átomos de H + 2 átomos Cl
•Escribe los coeficientes en su razón más baja posible.
•Revisa tu trabajo.
M. Ortiz

Pasos para balancear ecuaciones químicas
M. Ortiz
Reactivos
Reactivos al lado izquierdo
Numero de átomos de cada elemento a la izquierda
Cuenta los átomos
Agrega/ajusta coeficientes
Reduce los coeficientes a la razón más baja posible
Revisa tu trabajo
Escribe una ecuación con la estructura básica
Numero de átomos de cada elemento a la derecha
Productos
Productos al lado derecho

Clasificación de las reacciones químicas
•Existen 5 clases de reacciones químicas:
1. síntesis
2. descomposición
3. combustión
4.sustitucion simple
5. doble desplazamiento
M. Ortiz

De Síntesis o Combinación
•Es donde dos o mas sustancias reaccionan para originar un solo producto.
A + B  AB
Donde: A y B con elementos o compuestos
AB compuesto formado
Ejemplos: 2Fe (s) + 3Cl2 (g)  2FeCl3 (s)
2H2 + O2 —› 2 H2 O formación de agua
M. Ortiz

Diferentes posibilidades de reacciones de síntesis
•Metal + O2  óxido metálico
•Óxido metálico + H2O  base
• Óxido no metálico + H2O  ácido
•Metal + no metal  compuesto iónico
• Cloruro metálico + O2  cloratos
M. Ortiz

Metal + no metal  comp. iónico
•2Al(s) + 3Br2 (l)  2AlBr3(s)
No metal + oxígeno  óxido de no metal
•2C(s) + O2(g)  2CO
Oxido de metal + agua  hidróxido de metal
•CaO(s) + H2O(l)  Ca(OH)2 (ac)
Oxido de metal + agua  oxácido
SO3(g) + H2 O(l)  H2SO4(ac)
Oxido de metal + óxido de no metal  sal
•MgO(s) + SO3(g) MgO4(s)
M. Ortiz

No metales
•H, C, N, O, F, Ne, He, P, S, Cl, Ar, Se, Br, Kr, Xe, Rn
M. Ortiz
METALES DE TRANSICIÓN
•B, Si, Fe, As, Sb, Te, Po, At
Lista de elementos diatómicos:
Hidrógeno → H2
Oxígeno → O2
Nitrógeno → N2
Flúor → F2
Cloro → Cl2
Bromo → Br2
Yodo → I2

Descomposición
•Esta es la reacción opuesta a la reacción de síntesis.
•Es donde un solo compuesto se divide en dos o más elementos o nuevos compuestos.
AB  A + B
•Con frecuencia requieren una fuente de energía como el calor, la luz o la electricidad para desarrollarse.
Ejemplo: NH4NO3 (s)  N2O (g) + 2H2O (g)
Necesita altas temperaturas
El reactivo se divide en dos productos
M. Ortiz

•En las bolsas de aire de seguridad en los autos ocurre una reacción de descomposición. El azuro de sodio se descompone y produce un gas.
Reacción:
2NaN3 (s)  2Na(s) + 3 N2(g)
M. Ortiz

Práctica
Escribe ecuaciones químicas para las siguientes reacciones de descomposición:
1.El óxido de aluminio (s) se descompone cuando la electricidad pasa a través de él.
2.El hidróxido de níquel (II) (s) se descompone para producir óxido de níquel (II) (s) y agua.
3.Al calentar el bicarbonato de sodio (s) se produce carbonato de sodio (ac) , dióxido de carbono y agua.
M. Ortiz

Reacciones de desplazamiento o sustitución simple
–reacción química que ocurre cuando los átomos de un elemento reemplaza los átomos de otro en un compuesto, de tal manera que el componente sustituido queda libre.
A + BX  AX + B
–Hay tres tipos:
1.Un metal remplaza un hidrógeno en una molécula.
Ejemplo:
Zn + 2HCl  ZnCl2 + H2
Mg + H2 SO4  Mg SO4 + H2
M. Ortiz

2. Un metal sustituye a otro metal en un compuesto disuelto en agua.
Cu(s) + 2AgNO3 (ac)  2Ag (s) + Cu(NO3)2 (ac)
•Un metal no siempre remplaza otro metal en un compuesto disuelto en agua. Esto se debe a que los metales difieren en reactividad.
•La reactividad de un metal es su capacidad para reaccionar con otra sustancia.
•Los metales más activos son aquellos que remplazan el metal en un compuesto.
M. Ortiz

•Un metal especifico puede remplazar cualquier otro metal situado debajo de él en la lista.
•No puede remplazar ningún metal ubicado sobre él.
–Ejemplo:
Cu(NO3)2 (ac)+ Ag (s)  NR ( no reacciona)
Los átomos de plata no remplazaran el cobre.
M. Ortiz

Reactividad de algunos metales
M. Ortiz
Metales
Litio
Rubidio
Potasio
Calcio
Sodio
Magnesio
Aluminio
Manganeso
Zinc
Hierro
Níquel
Estaño
Plomo
Cobre
Plata
Platino
Oro
Mas activo
Menos activo
Pueden desplazar a H del agua y ácidos
Pueden desplazar a H de ácidos pero no del agua

3.Remplazo de un no metal de un compuesto por otro no metal.
–Con frecuencia, los halógenos están involucrados en estas reacciones.
–Los halógenos también presentan diferentes niveles de actividad.
–Un halógeno más activo sustituye a otro menos activo que forme parte de un compuesto disuelto en agua.
Ejemplo:
F2(g) + 2NaBr(ac)  2NaF(ac) + Br 2 (l)
Br 2 (g) + 2NaF(ac)  NR
M. Ortiz

Reactividad de los halógenos
M. Ortiz
Halógenos
Flúor
Cloro
Bromo
Yodo
Mas activo
Menos activo

Reacción de doble desplazamiento (o sustitución doble)
–reacción química que involucra el intercambio de iones entre dos compuestos .
AX + BY  AY + BX
Donde:
A y B representan iones con carga positiva (cationes)
X y Y representan iones con carga negativa (aniones)
•Todas las reacciones de doble sustitución producen un precipitado (sólido resultado de una reacción química), un gas o agua.
M. Ortiz

Reacción de doble desplazamiento (o sustitución doble)
Ejemplos:
Ca(OH) 2 (ac) + 2HCl (ac)  CaCl2 (ac) + 2H2O (l)
–los elementos iónicos son: Ca2+, OH , H+ y Cl 
–Los aniones (OH  ) Y (Cl ) han cambiado de lugar y ahora están enlazados con los otros cationes (Ca2+ y H+ ) de la reacción.
2NaOH (ac) + CuCl2(ac)  2NaCl(ac) + Cu(OH)2(s)
M. Ortiz

Predicción de productos de reacciones químicas
Clase de reacción
Reactivos
Productos probables
Síntesis
2 o más sustancias
Un compuesto
Combustión
Un metal y oxigeno
Un no metal y oxigeno
Un compuesto y oxigeno
El óxido del metal
El óxido del no metal
Dos o más óxidos
Descomposición
Un compuesto
2 o mas elementos o compuestos
Sustitución simple
Un metal y un compuesto
Un no metal y un compuesto
Un nuevo compuesto y el metal reemplazado.
Un nuevo compuesto y el no metal reemplazado.
Doble desplazamiento
2 compuestos
2 compuestos diferentes, uno de los cuales es, con frecuencia un solido, agua o un gas.
M. Ortiz

Reacción de Combustión
•Reacción química que ocurre cuando una sustancia reacciona con el oxigeno y libera energía en forma de calor y luz.
•Las reacciones de combustión son exotérmicas.
Ejemplos:
Combustión de carbón para producir energía:
C (s) + O2 (g)  CO2 (g)
Combustión del gas natural:
CH4 (g) + 2O2 (g)  CO 2 (g) + 2H2O (l)
M. Ortiz

Reacción de combustión
•La reacción que ocurre entre hidrogeno y oxigeno cuando el primero se calienta es un ejemplo de combustión. Durante la reacción se forma agua y se libera gran cantidad de energía.
2H2(g) + O2(g)  2H2O (g)
•Algunas de las reacciones de combustión también son reacciones de síntesis.
M. Ortiz

Reacciones en Soluciones Acuosas
•En muchas de las reacciones analizadas involucran sustancias disueltas en agua. Cuando una sustancia se disuelve en agua se forma una solución.
•Una solución es una mezcla homogénea.
•Una solución contiene una o más sustancias disueltas en el agua llamadas solutos.
•El disolvente es la sustancia más abundante, en este caso siempre es agua.
•Soluciones acuosas son aquellas en las que agua es el disolvente. Las sustancias disueltas en agua se indican con“(ac)” escrito al lado de la fórmula.
M. Ortiz

Soluciones acuosas
•Los solutos pueden ser compuestos moleculares como la sucrosa (azúcar de mesa) y etanol.
–Estos existen como moléculas en soluciones acuosas
• Otros solutos son compuestos moleculares que forman iones cuando se disuelven en agua.
–Ejemplo: ácido clorhídrico forma iones hidrógeno e iones cloruro cuando se disuelve en agua.
HCl (g)  H+ (ac) + Cl (ac)
M. Ortiz

Soluciones Acuosas
•Los compuestos iónicos también pueden ser solutos en soluciones acuosas.
–Estos constan de iones positivos y negativos que se mantienen unidos mediante enlaces iónicos.
–Cuando estos se disuelven en agua , sus iones se pueden separar.
Ejemplo: NaOH (ac)  Na + (ac) + OH (ac)
–Cuando se combinan 2 soluciones acuosas que contienen iones como solutos, los iones pueden reaccionar entre si. Dichas reacciones siempre son de doble desplazamiento. Me puede formar tres productos.
M. Ortiz

Reacciones que Forman Precipitado
•Algunas reacciones que ocurren en soluciones acuosas producen precipitados.
Ejemplo: 2NaOH (ac) + CuCl2(ac)  2NaCl(ac) + Cu(OH)2(s)
Reacción de doble desplazamiento que produce precipitado.
–La ecuación química no muestra los detalles de esta reacción. El hidróxido de sodio y cloruro de cobre (II) son compuestos iónicos.
–Para mostrar los detalles de las reacciones que involucran iones en soluciones acuosas, se utilizan las ecuaciones iónicas.
–En esta las sustancias iónicas se escriben como iones en la ecuación.
M. Ortiz

•2Na + (ac) + 2OH  (ac) + Cu 2+ (ac) + 2Cl  (ac) 
2 Na + (ac) +2Cl  (ac) + Cu(OH) 2 (s)
•Ecuación iónica completa - muestra todas las partículas de la solución como existen en realidad.
•Observa que los iones sodio y cloro son reactivos y son productos, y por ello, no participan en la reacción.
•Los iones que no participan de la reacción se llaman iones espectadores.
–En general no aparecen en las ecuaciones iónicas.
M. Ortiz

•Las ecuaciones iónicas que incluyen solo las partículas que participan en la reacción se denominan ecuaciones iónicas netas.
• Estas se escriben a partir de las ecuaciones iónicas completas, tachando todos los iones espectadores.
•Ejemplo: 2Na + (ac) + 2OH  (ac) + Cu 2+ (ac) + 2Cl (ac) 
2 Na + (ac) + 2Cl  (ac) + Cu(OH) 2 (s)
Entonces la ecuación iónica neta es:
2OH  (ac) + Cu 2+ (ac)  Cu(OH) 2 (s)
M. Ortiz

Problemas de Práctica
Escribe las ecuaciones químicas, iónicas completas, e iónicas netas para las siguientes reacciones que pueden producir precipitados. Utiliza NR para indicar que no ocurre ninguna reacción.
1.Las soluciones acuosas de yoduro de potasio y nitrato de plata se combinan para formar el precipitado yoduro de plata.
2.Las soluciones acuosas de fosfato de amonio y sulfato de sodio se combinan. No se forma ningún precipitado ni se produce ningún gas.

Problemas de Práctica
3. Las soluciones acuosas de cloruro de aluminio e hidróxido de sodio se mezclan formando el precipitado hidróxido de aluminio.
4. Las soluciones acuosas de sulfato de litio y nitrato de calcio se combinan formando el precipitado sulfato de calcio.
M. Ortiz

Reacciones Que Forman Agua
•Tipo de reacción de doble desplazamiento que ocurre en una solución acuosa.
•No se puede observar ninguna evidencia de una reacción química porque el agua es incolora e inodora y además conforma la mayor parte de la solución.
•Ejemplo: cuando combinas acido bromhídrico con una solución de hidróxido de sodio, ocurre una reacción de doble desplazamiento y se forma el agua.
M. Ortiz

HBr(ac) + NaOH(ac) H2O(l) + NaBr(ac)
•En este caso la ecuación iónica completa es:
H+ (ac) + Br- (ac)+ Na+ (ac) + OH- (ac) H2O(l) + Na+ (ac) + Br- (ac)
•Los iones que participan en la reacción son los iones hidrógeno e hidróxido. Los iones de sodio y bromuro son iones espectadores. Si tachas los iones espectadores, quedan los iones que participan en la reacción.
M. Ortiz

H+ (ac) + Br- (ac)+ Na+ (ac) + OH- (ac) H2O(l) + Na+ (ac) + Br- (ac)
Esta es la ecuación neta de la reacción
H+ (ac) + OH- (ac) H2O(l)
M. Ortiz
agua

Reacciones Que Forman Gases
•Este es el tercer tipo de reacción de doble desplazamiento que ocurre en soluciones acuosas.
•Algunos gases producidos con frecuencia en estas reacciones son dióxido de carbono, cianuro de hidrógeno y sulfuro de hidrógeno.
•Cuando mezclas ácido yodhídrico con una solución acuosa de sulfuro de litio.
2HI(ac) + Li2S(ac) H2S(g) + 2LiI(ac)
M. Ortiz

Reacción iónica completa
2H+ (ac) + 2I- (ac) + 2Li+ (ac) + S2- (ac) H2S(g) + 2Li+ (ac) +2I- (ac)
Cancelo los iones espectadores
Esta es la ecuación iónica neta:
2H+ (ac) + S2- (ac) H2S(g)
M. Ortiz

•Para producir dióxido de carbono gaseoso en una solución deben ocurrir dos reacciones casi simultáneamente. Una de doble desplazamiento y otra de descomposición.
Ejemplo:
Reacción I (doble sust.) Ecuación química balanceada
HCl (ac) + NaHCO3 (ac) H2CO3 (ac) + NaCl (ac)
Reacción II (descomp.) Ecuación química balanceada
H2CO3 (ac) H2O (l) + CO2 (g)
M. Ortiz

•Las dos reacciones pueden combinarse y representarse mediante una ecuación química en un proceso semejante a la adición de ecuaciones matemáticas.
•Una ecuación que combina dos reacciones se llama ecuación general.
M. Ortiz

Pasos para escribir la ecuación general:
•Escribe los reactivos de ambas reacciones en el lado de los reactivos (izquierdo)
•Escribe los productos de ambas reacciones en el lado de los productos (derecho).
•Cancelar las sustancias que aparecen en ambos lados de la ecuación.
M. Ortiz

Pasos para escribir la ecuación general:
Reacción 1: HCl (ac) + NaHCO3 (ac) H2CO3 (ac) + NaCl (ac)
Reacción 2: H2CO3 (ac) H2O (l) + CO2 (g)
Ecuación combinada:
HCl (ac) + NaHCO3 (ac) + H2CO3 (ac)
H2CO3 (ac) + NaCl (ac) + H2O (l) + CO2 (g)
Ecuación general:
HCl (ac) + NaHCO3 (ac) H2O (l) + CO2 (g) + NaCl (ac)
M. Ortiz

Pasos Para Escribir la Ecuación Iónica Neta
HCl (ac) + NaHCO3 (ac) H2O (l) + CO2 (g) + NaCl (ac)
Separar los compuestos acuosos por iones
H+ (ac) + Cl- (ac) + Na+ (ac) + HCO3- (ac) H2O(l) + CO2(g) + Na+ (ac) + Cl- (ac)
Tachar los iones espectadores
H+ (ac) + Cl- (ac) + Na+ (ac) + HCO3- (ac) H2O(l) + CO2(g) + Na+ (ac) + Cl- (ac)
Ecuación iónica neta
H+ (ac) + HCO3- (ac) H2O(l) + CO2(g)
M. Ortiz

Práctica
Escribe la ecuación química, iónica completa e iónica neta de las siguientes reacciones:
1.Reacción entre ácido clorhídrico e hidróxido de litio acuoso, la cual produce agua.
2.Reacción entre ácido clorhídrico y sulfuro de sodio acuoso, la cual produce sulfuro de hidrógeno gaseoso.
M. Ortiz

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