Qu

Quí ím

ica

mica

AndrAndré és Cedillo, AT

s Cedillo, AT- -250250

cedillo@xanum

.uam.m

xcedillo@

xanum.uam

.mx

www.fqt.izt.uam

.mx

www.fqt.izt.uam

.mx/cedillo/cedillo

4.

4. R

eaccio

nes e

n

Reaccio

nes e

n

disolu

ci

disolu

ció ó

n a

cuosa

n a

cuosa

� �4.1. 4.1. Especies en disoluci

Especies en disolució ón n� �4.2. 4.2. R

eacciones de precipitaciReacciones de precipitació ón n

� �4.3. 4.3. R

eacciones Reacciones á ácido

cido- -basebase

� �4.4. 4.4. R

eacciones de oxidaciReacciones de oxidació ón y

n y reduccireducció ón n

Cap. 3

4. R

eaccio

nes e

n

4. R

eaccio

nes e

n

disolu

ci

disolu

ció ó

n a

cuosa

n a

cuosa

• •2/3 de 2/3 de nuestro planeta

nuestro planetaestestá á

cubierto por cubierto por

agua.agua.

• •El agua es la sustancia mEl agua es la sustancia m

á ás abundante en s abundante en

nuestro cuerponuestro cuerpo. .

• •El agua tiene la capacidad de El agua tiene la capacidad de disolver

disolveruna una

gran variedad de sustancias.gran variedad de sustancias.

4.1

. Especie

s e

n

4.1

. Especie

s e

n

disolu

ci

disolu

ció ó

n n

� �Disoluciones

Disoluciones

Una

Una disoluci

disolució ón nes una es una m

ezcla homog

mezcla hom

ogé éneanea

formada por un

formada por un disolvente

disolventey uno o my uno o m

á ás s solutossolutos. .El El disolvente

disolventees la sustancia que se es la sustancia que se

encuentra en encuentra en m

ayor proporcimayor proporció ón n. .

4.1

. Especie

s e

n

4.1

. Especie

s e

n

disolu

ci

disolu

ció ó

n

n … …

2 2

� �ElectrolitosElectrolitosUn

Un electrolitoelectrolito

es una sustancia que en es una sustancia que en

disolucidisolució ón acuosa perm

ite la n acuosa perm

ite la conducciconducció ón n

de la electricidadde la electricidad. .El El agua

agua purapura

es esmala conductora

mala conductora

de la de la

electricidad.electricidad.

Disoluciones de sal en agua y az

Disoluciones de sal en agua y azú úcar en agua son incoloras,

car en agua son incoloras, pero difieren en su conductividad elpero difieren en su conductividad elé éctrica.

ctrica.

4.1

. Especie

s e

n

4.1

. Especie

s e

n

disolu

ci

disolu

ció ó

n

n … …

3 3

� �Electrolitos (Electrolitos (cont.

cont.) )La presencia de La presencia de iones

ionesen una disolucien una disolució ón n

permite el

permite eltransporte de carga

transporte de carga. .AsAsí í, un electrolito es una sustancia que en

, un electrolito es una sustancia que en disolucidisolució ón n form

a ionesform

a iones. .

El cloruro de sodio es una sustancia iEl cloruro de sodio es una sustancia ió ónica, m

ientras que el nica, m

ientras que el az azú úcar (sacarosa, C

car (sacarosa, C12 12 H H

22 22 O O11 11 ) es una sustancia m

olecular. ) es una sustancia m

olecular. Por lo tanto, la sal es un electrolitoPor lo tanto, la sal es un electrolito. .

4.1

. Especie

s e

n

4.1

. Especie

s e

n

disolu

ci

disolu

ció ó

n

n … …

4 4

� �Electrolitos (Electrolitos (cont.

cont.) )– –

Un electrolito

Un electrolito fuerte

fuertees un soluto que se es un soluto que se

encuentra encuentra totalm

ente disociadototalm

ente disociado(o casi).(o casi).

Los compuestos i

Los compuestos ió ónicos solubles y algunos com

puestos nicos solubles y algunos com

puestos moleculares, com

o el moleculares, com

o el HCl

HCl, son electrolitos fuertes., son electrolitos fuertes.

– –Un electrolito

Un electrolito d dé ébil

bilen disolucien disolució ón existe

n existe principalm

ente como m

olprincipalm

ente como m

olé écula y scula y só ólo

lo una una peque

pequeñ ña fraccia fracció ón est

n está ádisociadadisociada. .

El El á ácido ac

cido acé ético se ioniza parcialmente en disoluci

tico se ioniza parcialmente en disolució ón n

acuosa (~1%

), por lo que es un electrolito dacuosa (~

1%), por lo que es un electrolito dé ébil.

bil.CHCH

3 3 COOH (

COOH (ac ac) ) � �

CHCH

3 3 COO

COO

- -( (ac ac) + H

) + H

+ +( (ac ac) )

4.1

. Especie

s e

n

4.1

. Especie

s e

n

disolu

ci

disolu

ció ó

n

n … …

5 5

� �Electrolitos (Electrolitos (cont.

cont.) )– –

No confundir

No confundir

la cantidad de sustancia la cantidad de sustancia

que se disuelve (que se disuelve (solubilidad

solubilidad) con su ) con su

conductividadconductividad

(electrolito fuerte o (electrolito fuerte o

d dé ébil).bil).

El El á ácido ac

cido acé ético es totalmente soluble en agua, pero es

tico es totalmente soluble en agua, pero es

un electrolito dun electrolito dé ébil.

bil.El hidrEl hidró óxido de bario es un electrolito fuerte, aunque es

xido de bario es un electrolito fuerte, aunque es poco soluble en agua.poco soluble en agua.

4.1

. Especie

s e

n

4.1

. Especie

s e

n

disolu

ci

disolu

ció ó

n

n … …

6 6

� �Electrolitos (Electrolitos (cont.

cont.) )– –

Cuando un Cuando un electrolito d

electrolito dé ébil se disuelvebil se disuelve, ocurre

, ocurre la la ionizaciionizació ón n

y la y la recom

binacirecom

binació ón nhasta que ya hasta que ya

no se observan mno se observan m

á ás cambios (se alcanza el

s cambios (se alcanza el

equilibrio quequilibrio quí ím

ico).mico).

CHCH

3 3 COOH (

COOH (ac ac) ) � �

CHCH

3 3 COO

COO

- -( (ac ac) + H

) + H

+ +( (ac ac) )

– –Un electrolito fuerte se disocia totalm

ente en Un electrolito fuerte se disocia totalm

ente en disolucidisolució ón. En este caso, la recom

binacin. En este caso, la recom

binació ón no n no

ocurre.ocurre.H

ClHCl( (ac ac) )

→ →ClCl - -( (ac ac) +

H) +

H+ +( (ac ac) )

4.1

. Especie

s e

n

4.1

. Especie

s e

n

disolu

ci

disolu

ció ó

n

n … …

7 7

� �ConcentraciConcentració ón nUna form

a de especificar la Una form

a de especificar la composici

composició ón n

de de

una disoluciuna disolució ón es con la concentraci

n es con la concentració ón. n.La La concentraci

concentració ón molar

n molar de un soluto es el

de un soluto es el n nú úm

ero de moles de soluto por unidad de

mero de m

oles de soluto por unidad de volum

en de disolucivolum

en de disolució ón n. .

diso

lució

n

solu

toso

luto

V

nC

=

4.1

. Especie

s e

n

4.1

. Especie

s e

n

disolu

ci

disolu

ció ó

n

n … …

8 8

� �ConcentraciConcentració ón (

n (cont.cont.) )

La unidad de concentraciLa unidad de concentració ón m

olar o n m

olar o molaridad

molaridad

es es m

ol Lmol L

- -1 1o o M M

y se lee y se lee “ “m

olarmolar” ”. .

Ejemplo. Se disuelven 1.20 m

olde H2 CO

y se llevan a 2.50 Lde

disolución acuosa. Calcule la concentración molar.

ML

mol

L

mol

V nC

diso

lució

n

CO

H

CO

H480

.0480.0

50.2 20

.11

2

2=

==

=−

Ejercicio. Se tiene una disolución 6.0 Mde H

NO3 .

a) Calcule el número de m

oles de ácido nítrico presentes en 75 mLde

esta disolución.b) Encuentre el volum

en de disolución que contiene 1.00 molde soluto.

Ejercicio. Obtenga la m

asa de K2 CrO

4necesaria para preparar 1.000 L

de una disolución 0.100 M

.

4.1

. Especie

s e

n

4.1

. Especie

s e

n

disolu

ci

disolu

ció ó

n

n … …

9 9

� �S Só ólidos ilidos ió ónicos

nicosAl disolver un sAl disolver un só ólido i

lido ió ónico en agua, sus nico en agua, sus

iones se separan totalmente, se

iones se separan totalmente, se disocia

disocia. . A la estabilizaciA la estabilizació ón de los iones en la disoluci

n de los iones en la disolució ón n se llam

a se llam

a solvatacisolvatació ón n. .

+-

El agua es una molécula neutra con un dipolo eléctrico.

Este dipolo le permite solvatar

a los iones y evitar la recom

binación.

4.1

. Especie

s e

n

4.1

. Especie

s e

n

disolu

ci

disolu

ció ó

n

n … …

10

10

Ejercicio. Calcule la concentración de los iones en las disoluciones dea) sulfato de potasio 0.080 M

, b) cloruro de hierro (III) 0.40 M.

Ejercicio. Calcule el volumen de KM

nO40.684 M

necesario para reaccionar com

pletamente con 27.50 m

Lde Fe(N

O3 )2

0.250 M.

MnO

4 -(ac) + H

+(ac) +

Fe2+

(ac) →

Fe3+

(ac) + Mn2+

(ac) + H

2 O (l)

MgCl

MgCl2 2

( (s s) ) → →

Mg

Mg2+ 2+

( (ac ac) + 2 Cl

) + 2 Cl - -( (ac ac) )

inicioinicio

x xfinalfinal

0 0x x

2x 2x

� �S Só ólidos ilidos ió ónicos (

nicos (cont.cont.) )

4.1

. Especie

s e

n

4.1

. Especie

s e

n

disolu

ci

disolu

ció ó

n

n … …

11

11

� �S Só ólidos m

oleculareslidos m

olecularesEn m

uchos casos, una disoluciEn m

uchos casos, una disolució ón de un n de un

s só ólido molecular contiene a las

lido molecular contiene a las m

olmolé éculas

culas solvatadassolvatadas, com

o el alcohol. En este caso, , com

o el alcohol. En este caso, el sel só ólido es un

lido es un no electrolitono electrolito. .

Algunas sustancias moleculares se

Algunas sustancias moleculares se ionizan

ionizanal disolverse, com

o los al disolverse, com

o los á ácidos. Estos cidos. Estos

compuestos m

oleculares son com

puestos moleculares son electrolitos

electrolitosy y

pueden ser fuertes o dpueden ser fuertes o dé ébiles.

biles.

HOH

H

OH

3 C

H

HO

4.1

. Especie

s e

n

4.1

. Especie

s e

n

disolu

ci

disolu

ció ó

n

n … …

12

12

� �Diluci

Dilució ón de una disoluci

n de una disolució ón nAl Al diluir

diluiruna m

uestra de una disoluciuna m

uestra de una disolució ón, el n, el

n nú úmero de m

oles de los solutos no mero de m

oles de los solutos no cam

biacam

bia, pero la , pero la concentraci

concentració ón disminuye

n disminuye. .

Ejercicio. Se desean preparar 250 Ejercicio. Se desean preparar 250 m

LmLde una disolucide una disolució ón 0.100

n 0.100 M Mde de CuSO

CuSO4 4 , a partir de una disoluci, a partir de una disolució ón 1.00

n 1.00 M M. D

escriba el . D

escriba el procedim

iento a seguir.procedim

iento a seguir.

4.2

. Reaccio

nes d

e

4.2

. Reaccio

nes d

e

pre

cip

itaci

pre

cip

itació ó

n n

Cuando en una reacciCuando en una reacció ón en disoluci

n en disolució ón se n se

forma un

forma un s só ólido insoluble

lido insoluble, , é éste se separa de ste se separa de

la disolucila disolució ón form

ando un n form

ando un precipitadoprecipitado. .

Ejemplo.

Ejemplo. Pb(N

OPb(N

O3 3 ) )2 2

( (ac ac) + 2 KI (

) + 2 KI (ac ac) )

→ →PbIPbI2 2

( (s s) + 2 KN

O) +

2 KNO

3 3( (ac ac) )

Se forma un precipitado cuando los iones de

Se forma un precipitado cuando los iones de

cargas opuestas cargas opuestas se atraen tan fuertem

ente se atraen tan fuertem

ente que prefieren estar form

ando un sque prefieren estar form

ando un só ólido lido

insoluble.insoluble.

4.2

. Reaccio

nes d

e

4.2

. Reaccio

nes d

e

pre

cip

itaci

pre

cip

itació ó

n

n … …

2 2

� �Gu

Guí ía de solubilidad para com

puestos a de solubilidad para com

puestos i ió ónicosnicos

La La solubilidad

solubilidades la cantidad de sustancia es la cantidad de sustancia

que se disuelve en una cantidad dada de que se disuelve en una cantidad dada de disolvente.disolvente.Ejem

plo. A 25 Ejem

plo. A 25 o oC C, se disuelven 1.2 x 10, se disuelven 1.2 x 10

- -3 3mol

molde de PbI

PbI2 2en 1.00 en 1.00 L L

de de

agua.agua.

Se dice que una sustancia es insoluble si se Se dice que una sustancia es insoluble si se disuelven m

enos de 0.01 disuelven m

enos de 0.01 mol L

mol L

- -1 1. .

4.2

. Reaccio

nes d

e

4.2

. Reaccio

nes d

e

pre

cip

itaci

pre

cip

itació ó

n

n … …

3 3

� �Gu

Guí ía de solubilidad (a de solubilidad (cont.

cont.) )No hay reglas sim

ples, pero todos los No hay reglas sim

ples, pero todos los nitratosnitratos

comunes son

comunes son solubles

solubles. Las sales m. Las sales m

á ás s com

unes de los com

unes de los metales alcalinos y del

metales alcalinos y del ion

ionam

onio am

onio son solubles.son solubles.

X XX X

X XAgClAgCl

m. transici

m. transició ón n

X XX X

Mg(O

HMg(O

H) )2 2

BaSOBaSO

4 4Mg

Mg2+ 2+, Ca, Ca

2+ 2+, Ba, Ba

2+ 2+

Na

Na+ +, K, K

+ +, NH

, NH4 4 + +

PO PO4 4 3 3- -

COCO

3 3 2 2- -OH

OH- -

SO SO4 4 2 2- -

ClCl - -

NO

NO

3 3 - -Com

puestos iónicos insolubles en agua

4.2

. Reaccio

nes d

e

4.2

. Reaccio

nes d

e

pre

cip

itaci

pre

cip

itació ó

n

n … …

4 4

� �Gu

Guí ía de solubilidad (a de solubilidad (cont.

cont.) )Para predecir la form

aciPara predecir la form

ació ón de un precipitado, n de un precipitado,

se puede seguir el procedimiento siguiente.

se puede seguir el procedimiento siguiente.

– –Identifique los iones Identifique los iones presentes en la disoluci

presentes en la disolució ón. n.– –Considere todas las Considere todas las com

binaciones.com

binaciones.– –Use la

Use la gu guí ía de solubilidad.

a de solubilidad.

Ejemplo. Al m

ezclar las disoluciones de nitrato de magnesio con

Ejemplo. Al m

ezclar las disoluciones de nitrato de magnesio con

hidrhidró óxido de sodio, los iones sodio, m

agnesio, nitrato e hidrxido de sodio, los iones sodio, m

agnesio, nitrato e hidró óxido xido

estestá án presentes. D

e acuerdo con la gun presentes. D

e acuerdo con la guí ía, se forma un com

puesto a, se form

a un compuesto

insoluble, el hidrinsoluble, el hidró óxido de m

agnesio.xido de m

agnesio.Mg(N

OMg(N

O3 3 ) )2 2

( (ac ac) + 2

) + 2 N

aOH

NaO

H( (ac ac) )

→ →Mg(O

HMg(O

H) )2 2( (s s) +

2 ) +

2 NaN

ONaN

O3 3( (ac ac) )

4.2

. Reaccio

nes d

e

4.2

. Reaccio

nes d

e

pre

cip

itaci

pre

cip

itació ó

n

n … …

5 5

� �Reacciones de intercam

bio o Reacciones de intercam

bio o met

metá átesis

tesisEn una En una reacci

reacció ón de intercambio

n de intercambio

se se

recombinan los fragm

entos de los recom

binan los fragmentos de los

compuestos.

compuestos.

En una reacciEn una reacció ón de precipitaci

n de precipitació ón, se n, se

recombinan los iones

recombinan los iones. .

Ejemplos.

Ejemplos.

Mg(N

OMg(N

O3 3 ) )2 2

( (ac ac) + 2

) + 2 N

aOH

NaO

H( (ac ac) )

→ →Mg(O

HMg(O

H) )2 2( (s s) +

2 ) +

2 NaN

ONaN

O3 3( (ac ac) )

AgNO

AgNO

3 3( (ac ac) +

) +

KClKCl( (ac ac) )

→ →AgClAgCl( (s s) +

KNO

) + KN

O3 3( (ac ac) )

4.2

. Reaccio

nes d

e

4.2

. Reaccio

nes d

e

pre

cip

itaci

pre

cip

itació ó

n

n … …

6 6

� �Ecuaciones iEcuaciones ió ónicas

nicasLos Los s só ólidos i

lidos ió ónicos solublesnicos solubles

que aparecen que aparecen

en una reaccien una reacció ón qu

n quí ímica se pueden

mica se pueden

escribir en escribir en form

a disociadaform

a disociada. .Ejem

plo. Ejem

plo. AgNO

AgNO

3 3( (ac ac) )

→ →AgAg

+ +( (ac ac) +

NO

) + NO

3 3 - -( (ac ac) )

Aquellos Aquellos iones que no participan

iones que no participan en la en la

reaccireacció ón n pueden elim

inarsepueden elim

inarse. .Ejem

plo. En la reacciEjem

plo. En la reacció ón siguiente, los iones Kn siguiente, los iones K

+ +y N

Oy N

O3 3 - -pueden pueden

eliminarse.

eliminarse.

AgAg

+ +( (ac ac) +

) +

NO

NO

3 3 - -( (ac ac) )+

+ K K

+ +( (ac ac) )

+ Cl

+ Cl - -( (ac ac) )

→ →

AgClAgCl(s) +

(s) +

K K+ +( (ac ac) )

+

+ NO

NO

3 3 - -( (ac ac) )

4.2

. Reaccio

nes d

e

4.2

. Reaccio

nes d

e

pre

cip

itaci

pre

cip

itació ó

n

n … …

7 7Ejem

plo. Escriba ecuación iónica de la reacción entre las disoluciones de hidróxido de sodio y nitrato de cobre (II) que form

a un sólido, hidróxido de cobre (II).

2 NaO

H(ac) +

Cu(NO3 )2

(ac) →

Cu(OH)2(s) +

2 NaN

O3

2 Na+(ac) +

2 OH-(ac) +

Cu2+

(ac) +2 N

O3 -(ac)

→

Cu(OH)2(s) +

2 Na+(ac) +

2 NO3 -(ac)

2 OH-(ac) +

Cu2+

(ac) →

Cu(OH)2(s)

Ejercicio. Cuando se mezclan 50.00 m

Lde hidróxido de potasio 0.200 M

con 30.00 mLde nitrato de hierro (III) 0.125 M

se forma un sólido rojo,

hidróxido de hierro (III). Escriba la ecuación iónica de la reacción y calcule la m

asa del sólido formado.

4.3

. Reaccio

nes

4.3

. Reaccio

nes á á

cid

ocid

o- -

base

base

� �Modelo de Arrhenius

Modelo de Arrhenius– –Un

Un á ácido

cidoes una especie que produce es una especie que produce

iones iones H H

+ +en disolucien disolució ón acuosa.

n acuosa.– –Una

Una base

basees una especie que produce es una especie que produce

iones iones O

HOH- -en disolucien disolució ón acuosa.

n acuosa.

� �Á Ácidos y bases fuertescidos y bases fuertes

Un

Un á ácido fuerte

cido fuerteo una o una base fuerte

base fuertees un es un

compuesto que se

compuesto que se disocia totalm

ente disocia totalm

ente en en

disolucidisolució ón. (Son electrolitos fuertes.)

n. (Son electrolitos fuertes.)

4.3

. Reaccio

nes

4.3

. Reaccio

nes á á

cid

ocid

o- -

base

base … …

2 2

Ácidos fuertesBases fuertes

HCl

LiOH

HBr

NaO

HHI

KOH

HNO3

Ca(OH)2

HClO

4Sr(O

H)2

H2 SO

4*

Ba(OH)2

HCl(ac)

→H+(ac) +

Cl -(ac)inicio

0.1 mol

final0.1 m

ol0.1 m

ol

NaO

H(ac)

→Na+(ac) +

OH-(ac)

* H2 SO

4(ac)

→H+(ac) +

HSO

4 -(ac)

� �Á Ácidos y bases fuertes (cidos y bases fuertes (cont.

cont.) )

4.3

. Reaccio

nes

4.3

. Reaccio

nes á á

cid

ocid

o- -

base

base … …

3 3

� �ClasificaciClasificació ón de los

n de los á ácidoscidos

– –Un

Un á ácido

cidomonopr

monopró ótico

ticoes un es un á ácido que

cido que produce un produce un ion

ionH H+ +en disolucien disolució ón. n.

Ejemplo.

Ejemplo. H

Cl(HCl(ac ac) )

→ →H H+ +( (ac ac) +

Cl) +

Cl - -( (ac ac) )

– –Un

Un á ácido

cidodiprdipró ótico

ticopuede producir dos puede producir dos

iones iones H H

+ +en disolucien disolució ón. n.

Ejemplo. H

Ejemplo. H

2 2 SO SO4 4 ( (ac ac) )

→ →2 H2 H

+ +( (ac ac) +

) +

SO SO4 4 2 2- -( (ac ac) )

– –Un

Un á ácido

cidotriprtripró ótico

ticopuede form

ar hasta puede form

ar hasta tres iones tres iones H H

+ +en disolucien disolució ón, etc.

n, etc.Ejem

plo. HEjem

plo. H3 3 PO PO

4 4 ( (ac ac) ) → →

3 H3 H

+ +( (ac ac) +

) +

PO PO4 4 3 3- -( (ac ac) )

No todos los

No todos los á átom

os de hidrtom

os de hidró ógeno son geno son á ácidos. Ejem

plo: CHcidos. Ejem

plo: CH3 3 CO

OH.

COOH.

4.3

. Reaccio

nes

4.3

. Reaccio

nes á á

cid

ocid

o- -

base

base … …

4 4

� �Á Ácidos y bases dcidos y bases dé ébiles

bilesUn

Un á ácido d

cido dé ébilbiles un com

puesto que no se es un com

puesto que no se disocia totalm

ente en disolucidisocia totalm

ente en disolució ón, estn, está á

parcialmente disociado

parcialmente disociado o ionizado.

o ionizado.

HF (ac)

→H+(ac) +

F-(ac)

inicio0.1 M

final<0.01 M

<0.01 M

HSO

4 -(ac) →

H+(ac) +

SO4 2-(ac)

4.3

. Reaccio

nes

4.3

. Reaccio

nes á á

cid

ocid

o- -

base

base … …

5 5

� �Á Ácidos y bases dcidos y bases dé ébiles (

biles (cont.cont.) )

Una

Una base d

base dé ébilbiles una especie que

es una especie que reacciona reacciona parcialm

enteparcialm

enteen disolucien disolució ón para

n para form

ar iones OH

formar iones O

H- -. .

NH3(ac) +

H2 O (l) →

NH4 +

(ac) + OH-(ac)

inicio0.1 M

final0.001 M

0.001 M

4.3

. Reaccio

nes

4.3

. Reaccio

nes á á

cid

ocid

o- -

base

base … …

6 6

� �Á Ácidos y bases dcidos y bases dé ébiles (

biles (cont.cont.) )

– –Al rem

over un protAl rem

over un protó ón de un n de un á ácido

cidose se

forma su

forma su base conjugada

base conjugada. .� �HF (

HF (ac ac) ) � �

H H+ +( (ac ac) +

F) +

F- -( (ac ac) )

� �HSO

HSO

4 4 - -( (ac ac) ) � �H H+ +( (ac ac) +

SO) +

SO4 4 2 2- -( (ac ac) )

� �NH

NH4 4 + +

( (ac ac) ) � �H H+ +( (ac ac) +

NH

) + NH3 3( (ac ac) )

– –Cuando una base recibe un protCuando una base recibe un protó ón se

n se form

a su form

a su á ácido conjugadocido conjugado. D

e forma

. De form

a sim

ilar, cuando un sim

ilar, cuando un á ácido se ioniza, cido se ioniza,

produce su produce su base conjugada

base conjugada. .

4.3

. Reaccio

nes

4.3

. Reaccio

nes á á

cid

ocid

o- -

base

base … …

7 7

� �Reactividad de los

Reactividad de los á ácidos

cidos– –Si la reactividad de un Si la reactividad de un á ácido s

cido só ólo depende lo depende

de los de los iones H

iones H+ +, un , un á ácido fuerte ser

cido fuerte será áel el

m má ás reactivo.s reactivo.

– –Cuando la Cuando la base conjugada

base conjugadatam

bitam

bié én tiene n tiene

actividad, su reactividad seractividad, su reactividad será á

mayor.

mayor.

Ejemplo. El ácido fluorhídrico es un ácido débil y su base

conjugada, el ionfluoruro, tam

bién reacciona con la sílice. Así, este ácido ataca al vidrio.Na2 SiO

3(s) +

8 HF (ac)

→H2 SiF

6(ac) +

2 NaF

(ac) + 3 H

2 O (l)

4.3

. Reaccio

nes

4.3

. Reaccio

nes á á

cid

ocid

o- -

base

base … …

8 8

� �Reacciones de neutralizaci

Reacciones de neutralizació ón n

Cuando se mezclan un ácido y una base

ocurre una reacción ácido-base o una reacción de neutralización.– –Á Ácido fuerte +

base fuertecido fuerte +

base fuerteH H+ +( (ac ac) +

OH

) + OH- -( (ac ac) )

→ →H H2 2 O (l)

O (l)

HNO

HNO

3 3( (ac ac) +

) +

NaO

HNaO

H( (ac ac) )

→ →H H2 2 O (l) +

O (l) +

NaN

ONaN

O3 3( (ac ac) )

4.3

. Reaccio

nes

4.3

. Reaccio

nes á á

cid

ocid

o- -

base

base … …

9 9

� �Reacciones de neutralizaci

Reacciones de neutralizació ón (

n (cont.cont.) )

– –Á Ácido dcido dé ébil +

base fuertebil +

base fuerteHA (

HA (ac ac) +

OH

) + OH- -( (ac ac) )

→ →H H2 2 O (l) +

AO (l) +

A- -( (ac ac) )

HF (

HF (ac ac) +

KOH (

) + KO

H (ac ac) )

→ →H H2 2 O (l) +

KF (O (l) +

KF (ac ac) )

– –Á Ácido fuerte +

base dcido fuerte +

base dé ébilbil

H H+ +( (ac ac) +

B () +

B (ac ac) ) → →

HB

HB+ +( (ac ac) )

NH

NH3 3( (ac ac) +

H) +

H+ +( (ac ac) )

→ →NH

NH4 4 + +

( (ac ac) )Na

Na2 2 SO SO

4 4( (ac ac) +

) +

HBr

HBr

( (ac ac) ) → →

NaH

SONaH

SO4 4( (ac ac) +

) +

NaBr

NaBr

( (ac ac) )

Ejercicio. Escriba las ecuaciones iónicas de las reacciones ácido base siguientes. a) H

ClO+ Ca(O

H)2

b) NH3+ HClO

4c) H

I + NaO

H

4.3

. Reaccio

nes

4.3

. Reaccio

nes á á

cid

ocid

o- -

base

base … …

10

10

�Titulación ácido baseUna titulación ácido-base

es una reacción de neutralización usada para determ

inar la concentración de una m

uestra.

Se requiere de una disolución de concentración conocida (estandarizada) para hacerla reaccionar con la m

uestra.

4.3

. Reaccio

nes

4.3

. Reaccio

nes á á

cid

ocid

o- -

base

base … …

11

11

�Titulación ácido base (cont.)Se denom

ina punto de equivalenciaal

mom

ento en que hay cantidades estequiom

étricamente

equivalentes de am

bos reactivos.

Norm

almente, el punto final de la titulación

de detecta con un indicador ácido base.

4.3

. Reaccio

nes

4.3

. Reaccio

nes á á

cid

ocid

o- -

base

base … …

12

12

�Titulación ácido base (cont.)Los ácidos y las bases cam

bian la coloraciónde algunas sustancia (indicadores).

4.3

. Reaccio

nes

4.3

. Reaccio

nes á á

cid

ocid

o- -

base

base … …

13

13

Ejercicios.1.

En una titulación, 25.0 mLde N

aOH

0.250 Mreaccionan con una

muestra de 15.0 m

Lde H

Cl. Calcule la concentración de H

Cl.

2.25.0 m

Lde N

aOH0.100 M

neutralizan una muestra de 10.0 m

Lde

un ácido débil H2 A (H

2 A(ac) +

2 OH-(ac)

→H2 O (l) +

A2-(ac)).

Calcule la concentración del ácido.

3.Una tableta de aspirina de 2.50 g

reacciona con 25.0 mLde KO

H

0.500 M. ¿Q

uéporcentaje de H

C9 H

7 O4contiene?

HC9 H

7 O4(s) +

OH-(ac)

→C9 H

7 O4 -(ac) +

H2 O (l)

Cap. 5

4.3

. Reaccio

nes

4.3

. Reaccio

nes á á

cid

ocid

o- -

base

base … …

14

14

�Reacciones con sólidos y gasesEn una reacción ácido base se pueden disolver

compuestos sólidos, form

ando otros que son solubles, o desprender gases

que son poco solubles en agua.Ejem

plos.Mg(O

H)2(s) +

2 HCl(ac)

→2 H

2 O (l) +

MgCl2

(ac)Na2 S

(ac) + H

2 SO4(ac)

→Na2 SO

4(ac) +

H2 S (g)

2 HNO3(ac) +

CaCO3(s) →

Ca(NO3 )2

(ac) + H

2 O (l) +

CO2(g)

4.4

. Reaccio

nes d

e

4.4

. Reaccio

nes d

e

oxid

aci

oxid

ació ó

n y

reducci

n y

reducció ó

n n

� �En una reacciEn una reacció ón de oxidaci

n de oxidació ón y n y

reduccireducció ón hay una

n hay una transferencia de transferencia de

electroneselectrones

de una especie a otra.de una especie a otra.

Ejemplo. En la corrosi

Ejemplo. En la corrosió ón de un m

etal se forma un com

puesto in de un m

etal se forma un com

puesto ió ónico. nico.

4 Fe (4 Fe (s s) +

3 O) +

3 O2 2( (g g) ) → →

2 2 Fe Fe2 2 O O

3 3( (s s) )

El El ion

ionhierro (III) tiene hierro (III) tiene tres electrones m

enostres electrones m

enosque el que el á átom

o de tom

o de hierro, m

ientras que cada hierro, m

ientras que cada ionion

ó óxido tiene xido tiene dos electrones m

dos electrones má ás s

que que

cada cada á átom

o de oxtom

o de oxí ígeno en el oxgeno en el oxí ígeno m

olecular.geno m

olecular.Ejem

plo. Ejem

plo. CaCa

( (s s) + 2 H

) + 2 H

+ +( (ac ac) )

→ →CaCa

2+ 2+( (ac ac) +

H) +

H2 2( (g g) )

Cuando una Cuando una especie pierde

especie pierdeelectrones, otra electrones, otra

debe recibirlosdebe recibirlos. .

4.4

. Reaccio

nes d

e

4.4

. Reaccio

nes d

e

oxid

aci

oxid

ació ó

n y

reducci

n y

reducció ó

n

n … …

2 2

� �Oxidaci

Oxidació ón y reducci

n y reducció ón n– –En una En una oxidaci

oxidació ón n, una especie , una especie pierde

pierdeelectrones.electrones.

Ejemplo. El hierro se oxida para form

ar el iEjem

plo. El hierro se oxida para formar el ió ón hierro (III),

n hierro (III), Fe Fe → →

Fe Fe3+ 3+

+ 3 e

+ 3 e

- -. .

– –En una En una reducci

reducció ón n, hay una , hay una ganancia

gananciade de

electrones en una especie.electrones en una especie.

Ejemplo. El ox

Ejemplo. El oxí ígeno se reduce para form

ar el igeno se reduce para form

ar el ió ón n ó óxido, xido,

O O2 2+ 4 e

+ 4 e

- -→ →

2 O2 O

2 2- -. .

– –La La oxidaci

oxidació ón nde una especie va de una especie va

acompa

acompañ ñada

adade la de la reducci

reducció ón nde otra.de otra.

4.4

. Reaccio

nes d

e

4.4

. Reaccio

nes d

e

oxid

aci

oxid

ació ó

n y

reducci

n y

reducció ó

n

n … …

3 3

� �N Nú úm

ero de oxidacimero de oxidació ón n

– –Se usa para Se usa para determ

inardeterm

inarsi una especie si una especie

ganagana

o o pierdepierde

electroneselectrones

– –Es un Es un m

odelomodelo

que, en muchos casos,

que, en muchos casos,

representa representa cargas hipot

cargas hipoté éticasticas

que se que se

asignan siguiendo un asignan siguiendo un conjunto de reglas

conjunto de reglas. .– –Si Si aum

entaaum

enta, se trata de una , se trata de una oxidaci

oxidació ón n. .– –Cuando Cuando dism

inuyedism

inuye, hay una , hay una reducci

reducció ón n. .

4.4

. Reaccio

nes d

e

4.4

. Reaccio

nes d

e

oxid

aci

oxid

ació ó

n y

reducci

n y

reducció ó

n

n … …

4 4

Reglas para asignar el n

Reglas para asignar el nú úm

ero de oxidacimero de oxidació ón n

1. 1.En un elem

ento puro, los En un elem

ento puro, los á átomos del

tomos del

elemento

elemento

tienen ntienen nú úm

ero de oxidacimero de oxidació ón n cero

cero. .Ejem

plos.Ejem

plos.En el azufre sEn el azufre só ólido, S

lido, S8 8 , los , los á átom

os de azufre tienen tom

os de azufre tienen n nú úm

ero de oxidacimero de oxidació ón cero.

n cero.En el oxEn el oxí ígeno gaseoso, O

geno gaseoso, O2 2 , los , los á átom

os de oxtom

os de oxí ígeno geno

tienen ntienen nú úm

ero de oxidacimero de oxidació ón cero.

n cero.

2. 2.El nEl nú úm

ero de oxidacimero de oxidació ón de un

n de un ionion

monoat

monoató óm

icomico

es igual a su es igual a su carga

carga. .Ejem

plos.Ejem

plos.En los iones CaEn los iones Ca

2+ 2+, , Na

Na+ +, Al, Al 3+ 3+, S

, S2 2- -, O, O

2 2- -, Cl, Cl - -, F

, F- -, H, H

- -, su , su

n nú úmero de oxidaci

mero de oxidació ón coincide con su carga.

n coincide con su carga.

4.4

. Reaccio

nes d

e

4.4

. Reaccio

nes d

e

oxid

aci

oxid

ació ó

n y

reducci

n y

reducció ó

n

n … …

5 5

Reglas (

Reglas (cont.

cont.) )3. 3.

En los compuestos, norm

almente, los

En los compuestos, norm

almente, los no

no metales

metales

tienen ntienen nú úm

eros de oxidacimeros de oxidació ón n

negativosnegativos, pero tam

bi, pero tam

bié én pueden ser positivos.n pueden ser positivos.

a. a.El nEl nú úm

ero de oxidacimero de oxidació ón del

n del ox oxí ígenogeno

normalm

ente es norm

almente es

- -2 2. Excepto en el . Excepto en el ion

ionperperó óxido

xido(O (O

2 2 2 2- -) en donde es ) en donde es - -1 1

y, frente al fly, frente al flú úor, en donde es

or, en donde es positivopositivo. .

b. b.El nEl nú úm

ero de oxidacimero de oxidació ón del

n del hidrhidró ógeno

genoes es +

1+1cuando cuando

estestá á

unido a no metales y

unido a no metales y - -1 1

frente a los metales.

frente a los metales.

Ejemplos.

Ejemplos.

En el agua, los nEn el agua, los nú úm

eros de oxidacimeros de oxidació ón del ox

n del oxí ígeno e geno e

hidrhidró ógeno son

geno son - -2 y +1, respectivam

ente. Mientras que en

2 y +1, respectivam

ente. Mientras que en

el agua oxigenada son el agua oxigenada son - -1 y +

1.1 y +

1.En el En el N

aHNaH

, el n, el n

ú úmero de oxidaci

mero de oxidació ón del hidr

n del hidró ógeno es geno es - -1. 1.

4.4

. Reaccio

nes d

e

4.4

. Reaccio

nes d

e

oxid

aci

oxid

ació ó

n y

reducci

n y

reducció ó

n

n … …

6 6

Reglas (

Reglas (cont.

cont.) )c. c.

El nEl nú úm

ero de oxidacimero de oxidació ón del

n del fl flú úor or, cuando forma

, cuando forma

compuestos, siem

pre es com

puestos, siempre es - -1 1. Los

. Los otros halotros haló ógenos

genostienen ntienen nú úm

ero de oxidacimero de oxidació ón igual a

n igual a - -1 1en en

compuestos binarios, excepto frente al ox

compuestos binarios, excepto frente al oxí ígeno y al

geno y al fl flú úor, en donde son or, en donde son positivos

positivos. .Ejem

plos.Ejem

plos.En el En el á ácido clorh

cido clorhí ídrico, los ndrico, los nú úm

eros de oxidacimeros de oxidació ón del cloro

n del cloro y el hidry el hidró ógeno son

geno son - -1 y +1, respectivam

ente.1 y +

1, respectivamente.

4.4

. Reaccio

nes d

e

4.4

. Reaccio

nes d

e

oxid

aci

oxid

ació ó

n y

reducci

n y

reducció ó

n

n … …

7 7

Reglas (

Reglas (cont.

cont.) )4. 4.

La suma de los n

La suma de los nú úm

eros de oxidacimeros de oxidació ón de una

n de una especie debe coincidir con su carga.especie debe coincidir con su carga.

Ejemplos.

Ejemplos.

- -2 2 +4

+4

+1

+1 - -2 2 - -1 1 +1

+1 - -2 2

no. de oxidacino. de oxidació ón n

O O S S Na

Na O O ClCl H H O O

á átomo

tomo

- -2 2+6

+6

S SSO SO

4 4 2 2- -

0 0- -2 2

O ONa

Na2 2 SO SO

3 3

- -2 2+4

+4

S SSO SO

3 3 2 2- -

0 0+2

+2

S SSClSCl2 2

0 0- -2 2

S SH H2 2 S S

+1

+1

+1

+1

H HH H3 3 O O

+ +

suma

suma

no. de oxidacino. de oxidació ón n

á átomo

tomo

mol

molé écula

cula

4.4

. Reaccio

nes d

e

4.4

. Reaccio

nes d

e

oxid

aci

oxid

ació ó

n y

reducci

n y

reducció ó

n

n … …

8 8

Reglas (

Reglas (cont.

cont.) )Ejem

plos.Ejem

plos.

0 0- -4 4

C C+1

+1

H HCHCH

4 4

- -2 2C C

0 0+1

+1

H H- -2 2

O OH H3 3 CO

HCO

H

0 0+5

+5

P PH H3 3 PO PO

4 4

+2

+2 0 0 +7

+7 - -2 2 - -1 1 - -2 2

no. de oxidacino. de oxidació ón n

C C C C ClCl O O BrBr O O

á átomo

tomo

0 0HCO

OH

HCO

OH

0 0H H2 2 COCO

0 0+1

+1

H HHClO

HClO

4 4

0 0+4

+4

Sn SnSnBrSnBr4 4

- -2 2+6

+6

CrCr

CrCr2 2 O O

7 7 2 2- -

suma

suma

no. de oxidacino. de oxidació ón n

á átomo

tomo

mol

molé écula

cula

4.4

. Reaccio

nes d

e

4.4

. Reaccio

nes d

e

oxid

aci

oxid

ació ó

n y

reducci

n y

reducció ó

n

n … …

9 9

� �Ejem

plo: combusti

Ejemplo: com

bustió ón n– –En la reacciEn la reacció ón de com

bustin de com

bustió ón de un n de un

compuesto org

compuesto orgá ánico, el

nico, el compuesto

compuesto

se seoxidaoxida

y el oxy el oxí ígeno m

olecular se reduce.geno m

olecular se reduce.Ejem

plo. CHEjem

plo. CH4 4(g) +

2 O(g) +

2 O2 2(g) (g) → →

COCO

2 2(g) +

2 H(g) +

2 H2 2 O (g)

O (g)

El El á átom

o de carbono del metano tiene un n

tomo de carbono del m

etano tiene un nú úmero de

mero de

oxidacioxidació ón n - -4 y en el di

4 y en el dió óxido de carbono en +4, es decir, se

xido de carbono en +4, es decir, se

oxida. Simult

oxida. Simultá áneam

ente, el oxneam

ente, el oxí ígeno se reduce, pasando su geno se reduce, pasando su

n nú úmero de oxidaci

mero de oxidació ón de cero a

n de cero a - -2, en el agua y en el CO2, en el agua y en el CO

2 2 . .

4.4

. Reaccio

nes d

e

4.4

. Reaccio

nes d

e

oxid

aci

oxid

ació ó

n y

reducci

n y

reducció ó

n

n … …

10

10

� �Oxidaci

Oxidació ón de m

etalesn de m

etales– –Un m

etal se puede oxidar con Un m

etal se puede oxidar con á ácidos o cidos o

con sales.con sales.

Ejemplos.

Ejemplos.

0 02 2

1 10 0

H H2 2( (g g) )

+ +Zn Zn

2+ 2+( (ac ac) )

→ →2 H2 H

+ +( (ac ac) )

+ +Zn (Zn (s s) )

0 02 2

2 20 0

Pb Pb( (s s) )

+ +Mn

Mn2+ 2+

( (ac ac) )→ →

Pb Pb2+ 2+

( (ac ac) )+ +

Mn

Mn( (s s) )

oxred

oxred

4.4

. Reaccio

nes d

e

4.4

. Reaccio

nes d

e

oxid

aci

oxid

ació ó

n y

reducci

n y

reducció ó

n

n … …

11

11

� �Oxidaci

Oxidació ón de m

etales n de m

etales ( (cont.cont.) )– –Serie de actividadSerie de actividad� �Un m

etal puede ser Un m

etal puede ser oxidado por los iones de la oxidado por los iones de la parte baja.parte baja.

� �La facilidad ante la La facilidad ante la oxidacioxidació ón crece hacia

n crece hacia arriba.arriba.

� �Los m

etales de la parte Los m

etales de la parte baja son mbaja son m

á ás inertes.s inertes.

� �Los m

etales de la parte alta Los m

etales de la parte alta son mson m

á ás reactivos.s reactivos.

---M

ás a

ctivos ----

Li (

s) →

Li

+(ac

) + e

-

K (

s) →

K+

(ac

) + e

-

Ca

(s) →

Ca

2+

(ac

) + 2

e-

Mg

(s) →

Mg2

+(ac

) + 2

e-

Al (

s) →

Al

3+

(ac

) + 3

e-

Mn

(s) →

Mn2

+(ac

) + 2

e-

Zn

(s

) →

Zn

2+

(ac

) + 2

e-

Fe

(s

) →

Fe

2+

(ac

) + 2

e-

Pb

(s

) →

Pb

2+

(ac

) + 2

e-

H2

(g

) →

2 H

+(ac

) + 2

e-

Cu

(s

) →

Cu

2+

(ac

) + 2

e-

Ag

(s

) →

Ag

+(ac

) + e

-

Pt (

s) →

Pt

2+

(ac

) + 2

e-

Au

(s

) →

Au

3+

(ac

) + 3

e-

---M

en

os a

ctivos ---

4.4

. Reaccio

nes d

e

4.4

. Reaccio

nes d

e

oxid

aci

oxid

ació ó

n y

reducci

n y

reducció ó

n

n … …

12

12

� �Oxidaci

Oxidació ón de m

etales (n de m

etales (cont.cont.) )

– –La serie de actividad predice las La serie de actividad predice las reacciones siguientes,reacciones siguientes,Cu (Cu (s s) +

2 ) +

2 AgAg

+ +( (ac ac) )

→ →CuCu

2+ 2+( (ac ac) +

2 ) +

2 AgAg

( (s s), ),Zn (Zn (s s) +

2 H) +

2 H+ +( (ac ac) )

→ →Zn Zn

2+ 2+( (ac ac) +

H) +

H2 2( (g g). ).

– –El cobre no es oxidado por el El cobre no es oxidado por el ion

ionhidrhidró ógeno, pero s

geno, pero sí ípor los por los á ácidos

cidos oxidantes,oxidantes,Cu (Cu (s s) +

4 H) +

4 H+ +( (ac ac) +

2 NO

) + 2 N

O3 3 - -( (ac ac) )

→ →CuCu

2+ 2+

( (ac ac) + 2 N

O) +

2 NO

2 2( (g g) +

2 H) +

2 H2 2 O (

O (l l). ).

---M

ás a

ctivos ----

Li (

s) →

Li

+(ac

) + e

-

K (

s) →

K+

(ac

) + e

-

Ca

(s) →

Ca

2+

(ac

) + 2

e-

Mg

(s) →

Mg2

+(ac

) + 2

e-

Al (

s) →

Al

3+

(ac

) + 3

e-

Mn

(s) →

Mn2

+(ac

) + 2

e-

Zn

(s

) →

Zn

2+

(ac

) + 2

e-

Fe

(s

) →

Fe

2+

(ac

) + 2

e-

Pb

(s

) →

Pb

2+

(ac

) + 2

e-

H2

(g

) →

2 H

+(ac

) + 2

e-

Cu

(s

) →

Cu

2+

(ac

) + 2

e-

Ag

(s

) →

Ag

+(ac

) + e

-

Pt (

s) →

Pt

2+

(ac

) + 2

e-

Au

(s

) →

Au

3+

(ac

) + 3

e-

---M

en

os a

ctivos ---