utpl-quÍmica genral-ii-bimestre-(octubre 2011-febrero 2012)
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Materia: QUÍMICA
Escuela de Ciencias Biológicas y Ambientales
Docente: Ing. Verónica Cueva
Bimestre: II Bimestre
Octubre 2011 – Febrero 2012
Carrera: GESTION AMBIENTAL
REACCIONES
QUIMICAS
“Proceso mediante el cual las sustancias sufren cambios fundamentales de identidad”
Sustancias reaccionantes → Productos de la reacción
2HCl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2H2O
CaC2 (s) + 2 H2O (l) Ca(OH)2 (s) + C2H2 (g)
BALANCEO DE ECUACIONES QUIMICAS
Saber las fórmulas, escribirlas correctamente. Asignar coeficientes. LOS SUBINDICES NO DEBEN SER ALTERADOS
Escoger el método adecuado.
2 H2O 2 H2 + O2
Coeficientes
Subíndices
• Por Tanteo: Útil en reacciones sencillas.
1. Escribir correctamente la ecuación
2. Igualar la ecuación tomando en cuenta el siguiente orden:
No metales/Metales/Hidrógeno/Oxígeno
3. Ecuación balanceada
K + H2O KOH + H2
K + 2 H2O 2 KOH + H2
2 K + 2 H2O 2 KOH + H2
• Oxido-ReducciónOxidación: Perdida de electrones, ganancia de valenciaReducción: Ganancia de electrones, perdida de valencia
ESCALA DE OXIDACIÓN- REDUCCIÓN
Cl2 + HBr Br2 + HCl 2
Cl2 HCl se reduce en 1
HBr Br2 se oxida en 1
0 -1
- 1 0
Cl2
HBr
AGENTE OXIDANTE: es la sustancia capaz de oxidar a otra, con lo que ésta se reduce AGENTE REDUCTOR: es la sustancia capaz de reducir a otra, Por lo que ésta se oxida
H2O + HMnO4 + HClO2 MnO2 + HClO4 + H2O
+1 -2 +7 -2+3 +4 -2 +7 -2 -2 +1-2
Oxida: Oxida
3e- x 1 átomo = 3e-
4e- x 1 átomo = 4e-
4 4
32 43
AGENTE OXIDANTE: HMnO4 AGENTE REDUCTOR: HClO2
+1 +1+1
Reacciones complejas, proceso matemático que implica resolver
ecuaciones simples
• ALGEBRAICO
A B C D
(NH4)2CO3 NH3 + CO2 + H2O
N: 2A = B C : A = C H: 8A = 3B + 2DO: 3A = 2C + D
TIPOS DE REACCIONES QUIMICAS
SíntesisSíntesis: A + B AB
2Na (s) + Cl2 (g) 2 NaCl (s)
+
TIPOS DE REACCIONES QUIMICAS
CombustiónCombustión: Hidrocarburo + O2 CO2 + H2O
CH4(g) + 2O2(g) ------> CO2(g) + H2O(l)
C6H12O6 + O2 H2O + CO2
TIPOS DE REACCIONES QUIMICAS
Descomposición:Descomposición: AB A + B
2H2O (l) 2H2 (g) + O (g)
TIPOS DE REACCIONES QUIMICAS Sustitución SimpleSustitución Simple: A + BC AC + B
Mg (s) + Cu2SO4 (s) MgSO4(s) + Cu (s)
Sustitución DobleSustitución Doble: AB + CD AD + CB
2NaOH (ac) + CuCl2 (ac) 2NaCl(ac) + Cu(OH)2 (s)
ESTEQUIOMETRIA
RAZONES MOLARES
Paso 1: escriba la reacción utilizando símbolos químicos.
NO + O2 → NO2
Paso 2: ajuste la ecuación química.
2 1 2
CÁLCULOS DE MOL A MOL
¿Cuántos moles de H2O se producen cuando se queman 2,72 moles de H2 en un exceso de O2?
H2 + O2 → 2 H2O
Utilice el factor estequiométrico o la relación de moles en una ecuación:
2,72 mol H2 × = 2,72 mol H2O2 mol H2O
2 mol H2
CONVERSIONES MOL - GRAMO
Para convertir en moles (n) los gramos (m) de cualquier sustancia sólo hay que dividir por la masa molecular (M) de dicha sustancia:
¿Cuántos moles hay en 24.5 g de (H2SO4)? Ya sabemos que el peso molecular es de 98 g/mol:
Rta= 0.25 mol de H2SO4
CALCULOS DE REACTIVO LIMITANTE
El reactivo que se consume totalmente durante la reacción, la reacción tendrá lugar
hasta que se consuma éste, quedando el otro (u otros) reactivos en exceso
Rendimiento Teórico (Rt): cantidad máxima que la reacción es capaz de producir
Rendimiento Real (Rr): cantidad de producto que realmente se obtiene en laboratorio.
Rendimiento Porcentual: Rr/Rt x 100
SOLUCIONES
Son mezclas homogéneas de dos o más sustancias que intervienen en
proporciones variables.
Soluble: el azúcar es soluble en agua…..moderado, ligero, poco
Insoluble: una sustancia no parece disolverse en un disolvente
Miscible: si dos líquidos se disuelven el uno en el otro
Inmiscible: si dos líquidos no se disuelven el uno en el otro
Diluida: contiene una cantidad relativamente pequeña del soluto
Concentrada: contiene una cantidad relativamente grande del soluto
SOLUBILIDAD - Terminología
FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD
EXPRESIONES DE CONCENTRACION
Por ciento Peso a Peso Se abrevia %(w/w) y %(p/p) Usualmente se usa en reactivos
comerciales. Las unidades de masa deben ser las
mismas en ambas partes de la ecuación.
% ( / )tan
p pm asa de subs cia
m asa to ta l 100
EXPRESIONES DE CONCENTRACION
Por ciento Peso a Volumen Se abrevia %(w/v) y %(p/v) Usualmente se usa en soluciones
preparadas en el laboratorio. Las unidades de masa deben ser de la
misma magnitud que las de volumen: g/ml; Kg/l, etc.
% ( / )tan
p vm asa de subs cia
vo lum en to ta l 100
Por ciento Volumen a Volumen Se abrevia %(v/v) Usualmente se usa en reactivos
comerciales donde la substancia es un líquido.
Las unidades de volumen deben ser las mismas en ambas partes de la ecuación.% ( / )
tanv v
vo lum en de subs cia
vo lum en to ta l 100
EXPRESIONES DE CONCENTRACION
VELOCIDAD DE REACCION
Y EQUILIBRIO CONSTANTE
FACTORES QUE AFECTAN LA V.R.
Colisiones
Orientación
Energía de activación.
La temperatura.
La concentración de los reactantes
La presencia de catalizadores
La naturaleza de los reactantes.
FACTORES QUE GOBIERNAN LA V.R.
Las reacciones químicas pueden ser:
Ocurren hasta consumir el reactivo limitante (si lo hay). La flecha apunta hacia la derecha.
2 Mg + O2 2 MgO
Los productos formados reaccionan regenerando las sustancias originales
directa entre A y B para formar C y D, y
inversa entre C y D para regenerar A y B.
Irreversibles
Reversibles
H2 + I2 2 HI
2 HI H2 + I2
H2 + I2 2 HI
Equilibrio químicoC
once
ntra
cion
es (
mol
/l)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
En condiciones iníciales: cc de A y B cc de C La V de reacc. directa = V de reacc. inversa E. Q se lleva a cabo a T y P ctte. En recipientes cerrados.
EQUILIBRIO QUIMICO (K)
I2
H2
Para una reacción general: a A + b B c C + d D
ba
dc
cBA
DCK
Para la reacción:
H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g)
22
2
C I•H
HIK
EXPRESION DE LA CONSTANTE KConsiste en una ecuación general que representa
la reacción en equilibrio.
ÁCIDOS Y BASES
ACIDOS Tienen sabor agrio
Son corrosivos a la piel
Enrojecen ciertos colorantes
Disuelven sustancias
Atacan a los metales (Mg, Zn, Fe) desprendiendo H2
Pierden sus propiedades al reaccionar con las bases (OH)
H+
BASES Tienen sabor amargo
Suaves al tacto pero son corrosivos con la piel
Dan color azul a ciertos colorantes vegetales
Disuelven grasas (resbalosos y jabonosos)
OH-HCl + Mg → H2 + MgCl
HCl + KOH → H2O + KCl Ácido Base Agua Sal
TEORIA DE ARRHENIUS
A. FUERTESA. FUERTESSe ionizan totalmente en agua para formar iones hidronio
Ácido fuerteÁcido fuerte
Ácido débilÁcido débil
Cede fácilmente un protón
Cede con dificultad un protón
HCl, HClO4, HNO3, H2SO4
CH3COOH, H2CO3, HCN, HF
A. DÉBILESA. DÉBILES Se ionizan en pequeña proporción en solución diluida
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
HCl+ H2O H3O+ + Cl-
ACIDOS FUERTES Y DEBILES
BASES FUERTES Y DÉBILES
Base fuerteBase fuerte
BasedébilBasedébil
Acepta fácilmente un protón
Acepta un protón con dificultad
NaOH, KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2
NH3,C6H5NH2, CH3NH3Cl
Cuando un ácido o una base se disuelve en agua se disocia o se ioniza:
TOTALMENTE: bases FUERTES
PARCIALMENTE: bases DÉBILES
Reacciones de ácidos fuertes y bases fuertes: Reacciones de ácidos fuertes y bases fuertes: NEUTRALIZACIONNEUTRALIZACION
Ácido + Base Agua + Sal
HCl + NaOH H2O + NaCl H3PO4 + 3KOH 3H2O + K3PO4
H+ + OH- H2O
Disolución neutra
NEUTRALIZACIÓN
ESCALA pH
38