UNIDAD V REACCIONES INORGANICAS, SU ESTEQUIOMETRIA, SU IMPORTANCIA ECONOMICA, INDUSTRIAL Y AMBIENTAL3.1 CLASIFICACION DE LAS REACCIONES A + B= AB S + O SO2 Zn + 2HCl ZnCl2 +H2SMBOLOS AUXILIARES
( (
) )
Formacin o ruptura de enlaces
Tipos de reaccionesReacciones de sntesis Anlisis descomposicin Simple sustitucin o desplazamiento
Doble sustitucin
A+B AB
ABE A+B
A+BC AC+B
AB+CD AD+CB
REACCIONES DE SINTESIS 4Na + O2 2NaO 2Cl2 + O2 2Cl2O 2Na + Cl2 2NaClOxido de sodio Anhdrido hipocloroso Cloruro de sodio Hidruro de potasio Hidrxido de magnesio Metal + oxigeno oxido metlico NM + O oxido NM (anhdrido)
M + Halgeno halogenuro del metal M activo + H Hidruro metlico
2K + H2 2KH MgO + H2O Mg (OH)2
Oxido metlico + agua hidrxido
E
ANALISIS O DESCOMPOSCION 2H2O 2H2 + O2 2KClO3 2KCl + 3O2 CaCO3 CaO + CO2Agua Hidrgeno + oxigeno Clorato de potasio cloruro de potasio + oxgeno Carbonato de calcio oxido de calcio + dioxido de carbono
SIMPLE SUSTITUCION O DESPLAZAMIENTO HgS + Fe FeS + Hg Mg + 2HCl MgCl2 2Na + 2HNO3 2NaNO3 + H2Sulfuro de mercurio II + fierro sulfuro de fierro II + Mercurio Magnesio + acido clorhidrico cloruro de magnesio + hidrogeno Sodio + acido nitrico nitrato de sodio + hidrogeno
DOBLE DESCOMPOSICION O DOBLE SUSTITUCION AgNO3 + NaCl AgCl + NaNO3 Ag2SO4 + 2NH4Cl (NH4)2SO4 + 2AgCl BaCl2 + Na2SO4 2NaCl + BaSO4Nitrato de plata + cloruro de sodio Cloruro de plata + nitrato de sodio Sulfuro de plata + Cloruro de amonio sulfato de amonio + cloruro de plata Cloruro de bario + sulfato de sodio cloruro de sodio + sulfato de bario
ESCRITURA ADECUADA DE UNA REACCION QUIMICA Escribir de manera correcta los simbolos y las formulas de reactantes y productos Deben aparecer molculas de los elementos y no tomos libres. [moleculas de los gases y halogenos son diatomicas] [H O2 N2 F2 Cl2 Br2 I2] Cumplir con la ley de conservacin de la masa de Lavoisier
BALANCEO DE ECUACIONES POR EL METODO DE TANTEO Mg + HCl MgCl2 + H21 Mg 1 1 H 2 1 Cl 2
Mg + 2 HCl MgCl2 + H2
Al + O2 Al2O31 Al 2 2 O 3
Al + O2 2Al2O31 Al 4 2 O 6
4Al + O2 2Al2O34 Al 4 2 O 6
4Al + 3O2 2Al2O34 Al 4 6 O 6
Al(NO3)3 + H2SO4 HNO3 + Al2(SO4)3 2Al(NO3)3 + 3H2SO4 6HNO3 +Al2(SO4)32 Al 2 6 NO3 6 6 H 6 3- SO4 - 3
TAREA: 1) ZnS + O2 ZnO +SO2 2) KOH + H2SO4 H2O + K2SO4 3) CaCO3 CaO + CO24) KClO3 KCl + O2
5) NaOH + H2SO4 Na2SO4 + H2O 6) Mg + 2HCl MgCl2 + H2
BALANCEO DE ECUACIONES QUIMICAS POR EL METODO DE OXIDACION-REDUCCION *Se basa en la transferencia de electrones de un atomo a otro *La oxidacion y reduccion ocurre de manera simultanea *no hay exceso ni diferencia de electrones
Agente reductor
Fe aument su nmero de oxidacin de 0 a +3 se oxid Cl disminuyo su nmero de oxidacin de 0 a -1 se redujo
Agente oxidante
REGLAS PARA BALANCEAR ECUACIONES REDOX POR EL METODO DEL NUMERO DE OXIDACION1.- Escribir la ecuacin:
HCl + MnO2 MnCl2 + H2O + Cl22.- Se escriben los nmeros de oxidacin de todos los atomos que se encuentrn en la reaccin:
3.- Se identifican los elementos que cambian su nmero de oxidacin, y se determina el numero de oxidacin del tomo oxidado y reducido oxidacin Reduccion 4.- Indicar el nmero total de electrones cedidos o aceptados:
5.- Establecer la ecuacion electronica
6.- Se balancean las ecuaciones electrnicas, igualando el nmero de electrones cedidos por el reductor con el nmero de electrones aceptados por el oxidante, multiplicando por un factor que iguale la cantidad de electrones cedidos y aceptados. Se invierte el nmero de electrones ganados y perdidos y se anota como coeficiente. La ecuacin electrnica igualada es:
7.- Se escriben los coeficientes de las ecuaciones electrnicas igualadas: 2HCl +MnO2 MnCl2 + H2O + Cl2 8.- Se termina el ajuste de la ecuacin, determinando el valor de los otros coeficientes por tanteo. 4HCl +MnO2 MnCl2 + 2H2O + Cl2
ejemplos:
1.- H2S + HNO3 H2SO4 + NO + H2O 2.- Se escriben los numeros de oxidacin de cada atomo 3.- Identificamos los elementos que cambian su nmero de oxidacin, que son el azufre y el nitrgeno: S-2 cambio a S+6 se oxido N+5 cambio a N+2 se redujo 4.- La ecuacin electrnica es S-2 N+5 S+6 N+2 se oxido (-8e-) se redujo (+3e-)
5.- se multiplica cada semireaccin por el coeficiente que los iguale 3S-2 3S+6 se oxido 8N+5 8N+2 se redujo
6.- se sustituyen los coeficientes anteriores en la ecuacin original: 3H2S + 8HNO3 3H2SO4 + 8NO + H2O 7.- Se ajusta por tanteo el coeficiente del agua, la ecuacin quedar finalmente 3H2S + 8HNO3 3H2SO4 + 8NO + 4H2O
KMnO4 + HCl KCl + MnCl2+Cl2+H2O SOL: 2KMnO4 + 16HCl 2KCl + 2MnCl2+ 5Cl2+ 8H2O Cu + HNO3 Cu(NO3)2 + NO + H2O SOL: 3Cu + 8HNO3 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
LEYES ESTEQUIOMETRICASLEY DE CONSERVACIN DE LA MASA Durante los procesos qumicos, la cantidad total de masa que interviene permanece constante A+ B C +D se tiene: Peso de A + Peso de B = Peso de C + Peso de D Ejemplos: 2NaOH +H2SO4 Na2SO4 + 2H2O 2(PM NaOH) + (PM H2SO4) = (PM Na2SO4) + 2(PM H2O) 2(23+16+1) + (1 X 2) + 32 (16 X 4) = (23 X 2) + 32 + (16 X 4) + 2(1 X 2 +16) 80 + 98 g = 142 g +36 g 178 g = 178 g
EJERCICIO: 2KI + Pb(NO3)2 PbI2 + KNO3 SOLUCION: 663 = 663 g
LEY DE PROPORCIONES CONSTANTESCuando dos o mas elementos se unen para formar un mismo compuesto, lo hacen siempre en una relacin constante en peso 2H2 + O24g 32g
2H2O36g
Estableciendo una relacin entre pesos se obtiene:factor gravimtrico
Por ejemplo, el peso de oxigeno combinado con un gramo de hidrogeno en el agua se determina de la siguiente forma:
Se puede obtener que una mol de agua (18 g) siempre esta constituida por 2 g de H y 16 g de O
LEY DE LAS PROPORCIONES MULTIPLESCuando un elemento se combina con otro para dar lugar a la formacin de varios compuestos, mientras la cantidad de uno de ellos permanece constante, la del otro varia en una proporcin de un mltiplo de la menor Ejemplo: El CO, la relacin es de 12g a 16g y en el CO2 es de 12 a 32 En el Cl2O la relacin es de 71 a 16 En el Cl2O3 la relacin es de 71 a 48
CLCULOS ESTEQUIOMETRICOSPESO ATOMICO.- Es el peso promedio de los tomos de un elemento en relacin con el peso de un tomo de carbono 12. Ejemplo: El peso atmico de magnesio es 24.313 uma, lo que indica que un tomo de magnesio pesa aproximadamente el doble de un tomo de carbono 12. ATOMO GRAMO.Es el peso atmico de un elemento expresado en gramos 1.- un tomo-gramo de oxigeno pesa 16 gramos 2.- un tomo-gramo de nitrgeno pesa 14 gramos MOLECULA GRAMO Es el peso molecular de una sustancia, expresado en gramos; 1.- La molcula de H2SO4 pesa 98 gramos 2.- La molcula de CO2 pesa 44 gramos
MOLEs una cantidad de partculas. El numero de partculas que constituyen una mol se conoce con el nombre de numero de Avogadro igual a 6.02 x 1023 1.- un mol de H2O contiene 6.02 x 1023 molculas y pesa 18 gramos 2.- una mol de CO2 contiene 6.02 x 1023 molculas y pesa 44 gramos
PESO MOLECULAR Es igual a la suma de los pesos atmicos de los elementos que forman una molcula H2O = 18 uma O2 = 16 CO2 = 32 uma VOLUMEN MOLAR Es el volumen que ocupa una molcula gramo o mol de una sustancia El volumen molar de un gas a condiciones normales es de 22.4 litros
1.- 44 gramos de CO2 ocupan, a condiciones normales, un volumen de 22.4 litros 2.- 6.02 x 1023 molculas de O2 ocupan, en condiciones normales un volumen de 22.4 litros CLCULOS QUIMICOS *NUMERO DE MOLES EN X GRAMOS DE SUSTANCIA
Ejemplo: Cuntos tomos gramo y cuantas molculas gramo contiene 28 gramos de nitrgeno? Datos: masa en g de N = 28 g PAN = 14 uma = 14 g/atomo g PMN2 = 28 uma = 28 g/molecula g Num. De atomos gramo = x Num. De moleculas gramo = x
Cual es el numero de moles contenidas en 100 g de CO2? Datos: n=x g = 100 g PM = CO2 = 44 g/mol
NUMERO DE ATOMOS O MOLECULAS EN X GRAMOS DE SUSTANCIAUn mol contiene 6.02x1023 tomos o molculas; por lo tanto el nmero de estas partculas contenido en una determinada cantidad de sustancias ser igual al producto del nmero de moles por el nmero de Avogadro: Num. De tomos o molculas = n x NA
Ejemplo: Cuantas molculas estn contenidas en 10 g de NaOH? Datos: N=? g = 10 g PM = 40 g/mol (NaOH) Formula N = n x 6.02x1023 molcula/mol
VOLUMEN OCUPADO POR N MOLES DE UN GAS, EN CONDICIONES ESTANDAR DE T Y PUna mol de un gas ocupa un volumen de 22.4 litros, por lo tanto el volumen ocupado por n moles ser:
Ejemplo: Que volumen en litros ocupan 2.5 moles de CO2 en condiciones normales de T y P? Datos: VTPN = x litros n = 2.5 moles V molar TPN = 22.4 l/mol Formula VTPN = n x 22.4 VTPN = 2.5 moles x 22.4 l/mol Volumen = 56 litrosVariante con los gramos??
