CAPITULO I

QUIMICA: PRINCIPIOS FUNDAMENTALESSEMANA N 03TEMA: REACCIONES Y ECUACIONES QUMICAS

INTRODUCCINDEFINICINREACCIONES Y ECUACIONES QUMICASCLASIFICACIN DE LAS REACCIONES QUMICAS

-REACCIONES DE COMBUSTIN-REACCIONES DE METALES- REACCIONES DE XIDOS METLICOS CON AGUA- REACCIONES DE SUSTITUCIN NICA DE LOS METALES- REACCIONES DE NO METALES- REACCIONES DE XIDOS NO METLICOS CON AGUA

-REACCIONES DE DOBLE SUSTITUCIN -REACCIONES DE PRECIPITACIN- REACCIONES CIDO BASE-REACCIONES DE OXIDACIN-REDUCCIN

ESTEQUIOMETRA A. REACTIVO LIMITANTE B. RENDIMIENTO PORCENTUAL

REACCIONES Y ECUACIONES QUMICASDEFINICINSon las transformaciones de unas sustancias en otras. Esto debido al reagrupamiento entre los tomos producindose nuevas uniones qumicas al interaccionar diferentes especies qumicas.

Pero aun conservando caractersticas de los compuestos iniciales por lo cual puede ser reversible estas reacciones .

Ejemplo: NaOH + HCl NaCl + H2O

REACCIONES Y ECUACIONES QUMICASLas reacciones qumicas tienen lugar cuando las sustancias sufren cambios fundamentales de identidad; una o ms sustancias se consumen mientras se forman otras sustancias.

Las ecuaciones qumicas, se emplean para representar, mediante smbolos, lo que sucede durante la reaccin. C6H12O6 + 6O2 (g) 6CO2 (g) + 6H2O (g)

CLASIFICACIN DE LAS REACCIONES QUMICAS

A. REACCIONES DE COMBUSTINDurante la combustin, los compuestos que contienen carbono, hidrgeno (un hidrocarburo) y a veces oxgeno, arden en el aire (consumiendo oxgeno) y se produce dixido de carbono y agua. C8H18 + 25/2 O2 8CO2 + 9H2O2 C8H18 + 25 O2 16 CO2 + 18 H2O

B. REACCIONES DE METALESLos metales muy reactivos del Grupo IA de la tabla peridica, reaccionan con rapidez con el oxgeno del aire, formando xidos metlicos. Estos metales se guardan bajo aceite mineral o kerosene, para impedir que reaccionan con la atmsfera o con el agua. Otros metales reaccionan con menor rapidez con el oxgeno.

Metal + Oxgeno Oxido metlico

4 Na + O2 (g) 2 Na2O (s) (Rpida) 2 Mg + O2 (g) 2 MgO (s) (el Mg arde con llama)

4 Fe + 3 O2 (g) 2 Fe2O3 (s) (Lenta, a menos que se caliente)

C. REACCIONES DE LOS XIDOS METLICOS CON AGUALos xidos metlicos son solubles en el agua, se disuelven en ella produciendo hidrxidos metlicos que son bsicos. Las soluciones bsicas contienen iones OH- que pueden neutralizar los iones H+ de los cidos, y se pueden emplear indicadores de cido-base para detectar la presencia de bases. Oxido metlico + Agua Hidrxido metlico

Na2O + H2O 2 NaOH MgO + H2O Mg (OH)2

D. REACCIONES DE SUSTITUCIN NICA DE LOS METALESA + BC AC + B

Cuando se sumerge un alambre de cobre de una solucin de nitrato de plata, tiene lugar una reaccin qumica. Se forma cristales brillantes de plata, parecidos a agujas, en el alambre de cobre. La reaccin es:

Cu (s) + 2 AgNO3 (ac) Cu (NO3)2 (ac) + 2 Ag (s)

En esta reaccin, el cobre se oxida a iones Cu2+ y ha desplazado a los iones Ag+ del AgNO3. Los iones Ag+ se reducen a plata metlica.

Los metales ms activos, que son los alcalinos (Grupo IA), desplazan con facilidad al hidrgeno del agua fra, produciendo el hidrxido metlico e hidrgeno gaseoso.

Esta reacciones son muy rpidas, no obstante que el agua tiene fuertes enlaces covalentes que es preciso romper.

Dos metales alcalinotrreos, el calcio y el bario, reaccionan con el agua a una velocidad moderada, pero es necesario que el agua se encuentre en forma de vapor para que reaccione con el magnesio.

2Na + 2H2O 2 NaOH + H2 (g) Ca + 2H2O Ca(OH)2 + H2 (g)

E. REACCIONES DE NO METALES Los no metales arden en el aire (reaccionan con el oxigeno) formando xidos de no metales. Por ejemplo, de color amarillo plido, se quema en oxgeno gaseoso puro con una llama azul plida y produce dixido de azufre, un gas irritante e incoloro. El azufre tiene la frmula S8 porque los tomos de azufre forman anillos de ocho miembros.

S8 (s) + 8 O2 (g) 8 SO2 (g)

La oxidacin posterior del SO2 puede producir trixido de azufre, SO3. Se produce dixido de azufre cuando se quema el carbn vegetal y otras formas de carbono.

F. REACCIONES DE XIDOS NO METLICOS CON AGUALos xidos no metlicos reaccionan con el agua produciendo cidos. Ejemplos: SO2 + H2O H2SO3 Acido sulfurosoSO3 + H2O H2SO4 Acido sulfricoCO2 + H2O H2CO3 Acido carbnicoP4O10 + 6 H2O 4 H3PO4 Acido fosfrico

G. REACCIONES DE DOBLE SUSTITUCINLas reacciones de doble sustitucin o mettesis adoptan la forma:

AB + CD AD + CB

Este tipo de reaccin ocurre en solucin acuosa cuando uno de los productos es:

1. Un slido insoluble o casi insoluble, llamado precipitado. 2. Un compuesto covalente, incluso el agua y los gases comunes.Las fuerzas que impulsan a estas reacciones, y a muchas otras, es la formacin de un producto estable.

Formacin de un gas:Al calentar al cido sulfrico, H2SO4, con sulfuro de hidrgeno, se libera sulfuro de hidrgeno, H2S, un gas acre con olor a huevos podridos. La ecuacin que describe la reaccin es:

H2SO4 + Na2S (g) H2S (g) + Na2SO4La fuerza que impulsa a esta reaccin, es la formacin del sulfuro de hidrgeno gaseoso.

H. REACCIONES DE PRECIPITACINAl mezclar una solucin acuosa con otra se obtiene un producto turbio que, al reposar, se asienta en el fondo del tubo de ensayo. A este producto insoluble se le llama precipitado (pp.), Ejemplo:

Pb (NO3) (ac) + 2KI (ac) PbI2 (s) + 2KNO3 (ac)

BaCl2(ac) + Na2SO4(ac) BaSO4(s) + 2 NaCl(ac)

2K3PO4(ac) + 3Ca(NO3)2(ac) 6KNO3(ac) + Ca3(PO4)2(s)

Al(NO3)3(ac) + 3NaOH(ac) Al(OH)3(s) + 3NaNO3(ac)

I. REACCIONES CIDO BASELos cidos y las bases son tan comunes como la aspirina y la leche de magnesia, sus nombres qumicos son: cido acetilsaliclico e hidrxido de magnesio respectivamente. Adems de ser la base de muchos productos medicinales y domsticos, la qumica de cidos y bases es importante en los procesos industriales y es fundamental para el funcionamiento de los sistemas biolgicos.

I.1 PROPIEDADES GENERALES DE LOS CIDOSLos cidos son sustancias que se ionizan en agua para formar iones H+, y las bases son sustancias que se ionizan en agua para formar iones OH-. El qumico sueco Arrhenius formul estas definiciones para clasificar a las sustancias de las que se conocan bien sus propiedades en disolucin acuosa.

CIDOSLos cidos tienen sabor agrio; por ejemplo el vinagre debe su sabor al cido actico, los limones y otros frutos ctricos contienen cido ctrico.Los cidos ocasionan cambios de color en los pigmentos vegetales, por ejemplo, en el tornasol cambian el color de azul a rojo.Los cidos reaccionan con ciertos metales, como el zinc, magnesio o hierro, para producir gas hidrgeno. Una reaccin caracterstica es la que ocurre entre el cido clorhdrico y el magnesio: 2HCl(ac) + Mg(s) MgCl2 + H2(g)

Los cidos reaccionan con los carbonatos y bicarbonatos (como Na2CO3, CaCO3 y NaHCO3) para producir CO2 gaseoso: 2HCl(ac) + CaCO3(s) CaCl2(ac) + H2O(l) + CO2(g)HCl(ac) + NaHCO3(s) NaCl(ac) + H2O(l) + CO2(g)Las disoluciones acuosas de cidos conducen electricidad.

BASESLas bases tienen sabor amargo.Las bases se sienten resbaladizas; por ejemplo, los jabones que contienen bases, muestran esta propiedad.Las bases ocasionan cambios de color en los pigmentos vegetales; por ejemplo, en el tornasol cambian de rojo a azul.Las disoluciones acuosas de las bases conducen electricidad.

CIDOS Y BASES DE BRONSTEDLas definiciones de Arrhenius de cidos y bases son limitadas en el sentido de que slo se aplican a disoluciones acuosas. En 1932, el qumico dans Johanes Bronsted, propuso una definicin ms amplia de cidos y bases que no requiere que estos estn en disolucin acuosa. Un cido de Bronsted es un donador de protones, y una base de Bronsted es un aceptor de protones. El HCl es un cido de Bronsted puesto que dona un protn al agua:

HCl(ac) H+(ac) + Cl-(ac)La partcula de H+ cargada no puede existir como una entidad aislada en una disolucin acuosa debido a su fuerte atraccin por el polo negativo (el tomo de O) del H2O. Por consiguiente, el protn existe en forma hidratada (H3O).

La ionizacin del cido clorhdrico deber escribirse como:HCl(ac) + H2O(l) H3O+(ac) + Cl-(ac)

El protn hidratado H3O+, se denomina in hidronio. Esta ecuacin muestra una reaccin en la cual un cido de Bronsted (HCl) dona un protn a una base de Bronsted (H2O). Sin embargo, como las propiedades cidas del protn no se alteran por el grado de hidratacin, se usar por conveniencia H+ para representar al protn hidratado; aunque la notacin H3O+ se acerca ms a la realidad. Tngase presente que las dos notaciones representan la misma especie en disolucin acuosa.

Entre los cidos comnmente utilizados en el laboratorio se encuentran el HCl, HNO3, CH3-COOH, H2SO4 y H3PO4. Los tres primeros son cidos monoprticos; es decir, cada unidad del cido libera un in hidrgeno en la ionizacin: HCl(ac) H+ + Cl-(ac)HNO3(ac) H+(ac) + NO3-(ac) CH3-COOH(ac) CH3-COO-(ac) + H+(ac)El cido actico es un electrolito dbil debido a que su ionizacin es incompleta. Por esta razn se dice que es un cido dbil. El HCl y el HNO3 son cidos fuertes porque son electrolitos fuertes, por lo que se ionizan completamente en disolucin.

El cido sulfrico es un cido diprtico porque cada unidad del cido produce dos iones H+ en dos etapas:H2SO4(ac) H+(ac) + HSO4-(ac)HSO4-(ac) H+ + SO42-(ac)El H2SO4 es un electrolito fuerte o cido fuerte (la primera etapa de ionizacin es completa), pero el HSO4- es un cido dbil, y se requiere una doble flecha para representar su ionizacin incompleta.Existen relativamente pocos cidos triprticos, los cuales producen tres iones H+, el ms conocido es el cido fosfrico, cuyas ionizaciones son:H3PO4(ac) H+(ac) + H2PO4-(ac)H2PO4-(ac) H+(ac) + HPO42-(ac)HPO4-2(ac) H+(ac) + PO43-(ac)

El NaOH y el Ba(OH)2 son electrolitos fuertes, esto significa que en disolucin estn completamente ionizados: H2O NaOH(s) Na+(ac) + OH-(ac) H2OBa(OH)2(s) Ba2+(ac) + 2OH-(ac)El in OH- puede aceptar un protn en la siguiente forma: H+(ac) + OH-(ac) H2O(l)El NH3 se clasifica como base de Bronsted porque puede aceptar un ion H+: NH3(ac) + H2O(l) NH4+(ac) + OH-(ac)

El NH3 es un electrolito dbil (y por tanto, una base dbil) porque slo una pequea fraccin de las molculas de NH3 disueltas reacciona con agua para formar los iones NH4+ y OH-.

La base fuerte que ms se utiliza en el laboratorio es el NaOH. Es barato y soluble (de hecho, todos los hidrxidos de metales alcalinos son solubles). La base dbil que ms se utiliza en el laboratorio es la disolucin acuosa de amoniaco, que en ocasiones se le llama errneamente hidrxido de amonio, ya que no hay evidencia que demuestre la existencia de la especie NH4OH. Todos los elementos del II grupo A forman hidrxidos; de stos slo el Ba(OH)2 es soluble. Los hidrxidos de magnesio y de calcio se utilizan en medicina y en la industria. Los hidrxidos de otros metales, como Al(OH)3 y Zn(OH)2 son insolubles y se usan con menor frecuencia.

EJERCICIOS1. Clasifique cada una de las siguientes especies como un cido o una base de Bronsted:a) HBr, b) NO2-, c) HCO3-Respuesta:a) El HBr se disuelve en agua para formar iones H+ y Br-: HBr(ac) H+(ac) + Br-(ac)Por lo tanto, el HBr es un cido de Bronsted.b) El in nitrito en disolucin puede aceptar un protn para formar cido nitroso: NO3-(ac) + H+(ac) HNO2(ac)Esta propiedad hace que el in nitrito sea una base de Bronsted.

c) El in bicarbonato es un cido de Bronsted porque en disolucin se ioniza: HCO3-(ac) H+(ac) + CO32-(ac) Tambin es una base de Bronsted porque puede aceptar un protn para formar cido carbnico:

HCO3-(ac) + H+(ac) H2CO3(ac)Se dice que la especie HCO3- es anftero porque posee ambas propiedades cidas y bsicas. La doble flecha indica que ambas reacciones son reversibles.

J. NEUTRALIZACION ACIDO-BASEUna reaccin de neutralizacin es una reaccin entre un cido y una base. Generalmente, en las reacciones acuosas cido-base se forma agua y una sal.cido + base sal + aguaTodas las sales son electrolitos fuertes. La sustancia que se conoce como sal de mesa, NaCl, es un ejemplo familiar de una sal. Es el producto de la reaccin cido-base. HCl(ac) + NaOH(ac) NaCl(ac) + H2O(l)Los siguientes ejemplos tambin son reacciones de neutralizacin cido-base, representadas por las ecuaciones moleculares:

HF(ac) + KOH(ac) KF(ac) + H2O(l)H2SO4(ac) + 2NaOH(ac) Na2SO4(ac) + H2O(l) HNO3(ac) + NH3(ac) NH4NO3La ltima ecuacin se ve distinta porque no muestra al agua como producto. Sin embargo, si el NH3(ac) se expresa como NH4+(ac) y OH-(ac), como se mencion antes, la ecuacin se convierte en:HNO3(ac) + NH4OH(ac) NH4NO3 + H2O

K. REACCIONES DE OXIDACIN- REDUCCINLas reacciones de oxidacin-reduccin o reacciones redox, se consideran como reacciones de transferencia de electrones. Estas reacciones forman una parte importante del mundo que nos rodea. Abarcan desde la combustin de combustibles fsiles hasta la accin de los blanqueadores de ropa domsticos. As mismo, la mayora de los elementos metlicos y no metlicos se obtienen de sus minerales por procesos de oxidacin o de reduccin.Muchas reacciones redox importantes se llevan a cabo en agua, pero esto no implica que todas las reacciones redox sucedan en medio acuoso. Por ejemplo, la formacin de CaO a partir de calcio y oxgeno: 2Ca(s) + O2(g) 2CaO(s)

El proceso de transferencia de electrones es ms notorio en unas reacciones redox que en otras. Zn(s) + CuSO4(ac) ZnSO4(ac) + Cu(s)

En el proceso, la disolucin pierde el color azul que expresa la presencia de iones Cu2+ hidratados. De igual manera, el cobre metlico reduce a los iones plata en una disolucin de AgNO3:Cu(s) + 2AgNO3(ac) Cu(NO3)2(ac) + 2Ag(s)

K.1 TIPOS DE REACCIONES REDOXExisten cuatro tipos comunes de reacciones redox: combinacin, descomposicin, desplazamiento y dismutacin. Las reacciones de desplazamiento tienen una gran aplicacin en la industria.REACCIONES DE SNTESIS (COMBINACIN)A la produccin de un solo compuesto a partir de la reaccin de dos o ms sustancias, se le conoce como una reaccin de combinacin o reaccin de sntesis. Las reacciones de este tipo presentan la forma general A + B AB La sntesis del amoniaco gaseoso, NH3 (g), a partir de N2 (g) y H2 (g) es un proceso industrial importante.

El amoniaco no se puede utilizar en forma directa como fertilizante, para producir otras sustancias qumicas que se emplean en la fabricacin de fertilizantes y explosivos, y que consume la industria.N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)

Otra reaccin de sntesis es la de H2 (g) con O2 (g) para producir agua. La ecuacin de esta reaccin es Chispa 2 H2 (g) + O2 2 H2O (I) El hidrgeno puede arder en oxgeno con una flama estable y se puede emplear como combustible, pero una mezcla de ambos gases, encendida por una chispa, reacciona con rapidez y produce una explosin.

Ejemplos: N2(g) + O2(g) NO(g)2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) S(s) + O2(g) SO2(g)2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l)2Na(s) + Cl2(g) 2NaCl2Al(s) + 3Br2(g) 2AlBr3 3Mg(s) + N2(g) Mg3N2(s)

REACCIONES DE DESCOMPOSICINCuando un compuesto nico se descompone en dos o ms sustancias ms sencillas, se trata de una reaccin de descomposicin, como se indica con la ecuacin general. AB A + BLas reacciones de sntesis entre H2 (g) y O2 (g) con produccin de agua, tambin libera una cantidad especfica de calor. La reaccin inversa, la descomposicin, tendr que absorber energa. Es necesario suministrar de manera continua, desde una batera u otra fuente de corriente directa (cd), la energa requerida para que la reaccin se efecte. El proceso se le llama electrlisis. Cuando se desconecta la fuente de energa, la reaccin se detiene.

DESCOMPOSICIN DEL PERXIDO DE HIDROGENO:En otra reaccin de descomposicin que tiene un inters especial, interviene el perxido de hidrgeno, H2O2, que se descompone en presencia de un catalizador, produciendo oxgeno gaseoso y agua. El ion yoduro, o el MnO2, catalizan esta reaccin.

2 H2O2 2 H2O + O2 (g)

En cualquier botiqun domstico suele haber una botella de perxido de hidrgeno. Se puede emplear una solucin de perxido de hidrgeno al 6 % para decolorar el cabello, y se ha utilizado una solucin al 90 % como fuente de oxgeno en ciertos cohetes espaciales.

REACCIONES DE DESPLAZAMIENTOEn una reaccin de desplazamiento, un in (o tomo) de un compuesto se reemplaza por un in (o tomo) de otro elemento: A + BC AC + BLa mayora de las reacciones de desplazamiento se agrupan en tres subcategoras: desplazamiento de hidrgeno, desplazamiento de metal o desplazamiento de halgeno.

DESPLAZAMIENTO DE HIDRGENOTodos los metales alcalinos y algunos metales alcalinotrreos (Ca, Sr y Ba), que son los ms reactivos de los elementos metlicos, desplazarn al hidrgeno del agua fra.2Na(s) + 2H2O(l) 2NaOH(ac) +H2(g)Ca(s) + 2H2O(l) Ca(OH)2(s) + H2(g)

Los metales menos reactivos, como el aluminio y el hierro, reaccionan con vapor de agua para dar gas hidrgeno: 2Al(s) + 3H2O(v) Al2O3(s) + 3H2(g)2Fe(s) + 3H2O(v) Fe2O3(s) + 3H2(g)Muchos metales, incluidos los que no reaccionan con el agua, pueden desplazar al hidrgeno de los cidos. Por ejemplo, el Zn y el Mg no reaccionan con agua pero s con el HCl: Zn(s) + 2HCl(ac) ZnCl2(ac) + H2(g)Mg(s) + 2HCl(ac) MgCl2 + H2(g)Estas reacciones se utilizan para preparar gas hidrgeno en el laboratorio. Algunos metales como Cu, Ag y Au, no desplazan al hidrgeno cuando se ponen en contacto con cido clorhdrico.

DESPLAZAMIENTO DE UN METALUn metal de un compuesto tambin puede ser desplazado por otro metal en estado libre. Se han visto ejemplos de reemplazo de iones cobre por zinc y de iones de plata por cobre. Si se invierten los papeles de los metales, la reaccin no se lleva a cabo. As, el cobre metlico no desplazar a los iones de zinc del sulfato de zinc, y la plata metlica no desplazar a los iones de cobre del nitrato de cobre.

Una forma sencilla de predecir si en realidad va a ocurrir una reaccin de desplazamiento de un metal o de hidrgeno, es referirse a una serie de actividad (serie electroqumica).

LiKBaCa NaMgAlZnCrFe CdCoNiSnPbHCuHgAgPtAuDesplazan elHidrgenodel agua friaDesplazan el Hidrgeno delVapor de AguaDesplazan el Hidrgeno de los cidosSERIE DE ACTIVIDAD DE LOS METALES

Los metales estn ordenados de acuerdo con su capacidad para desplazar al hidrgeno de un cido o del agua. El Li es el metal ms reactivo y el Au es el menos reactivo.

Una serie de actividad es, bsicamente, un resumen conveniente de los resultados de muchas posibles reacciones de desplazamiento semejantes a las ya descritas. De acuerdo con esta serie, cualquier metal que se ubique arriba del hidrgeno lo desplazar del agua o de un cido, pero los metales situados abajo del hidrgeno no reaccionarn ni con agua ni con cidos. De hecho, cualquier especie de la serie reaccionar con cualquier otra especie (en un compuesto) que se encuentre debajo de ella.

Por ejemplo, el Zn est arriba del Cu, entonces el zinc metlico desplazar a los iones cobre del sulfato de cobre.Ejemplos: Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu Cu + AgNO3 Cu(NO3)2 + Ag Las reacciones de desplazamiento de metal tienen muchas aplicaciones en los procesos metalrgicos, en los cuales interesa separar metales puros a partir de sus minerales.

DESPLAZAMIENTO DE HALGENOEl comportamiento de halgenos en reacciones de desplazamiento de halgenos se puede resumir en otra serie de actividad: F2 Cl2 Br2 I2La fuerza de estos elementos como agentes oxidantes disminuye conforme se avanza del flor al yodo en el grupo VIIA, as el flor molecular puede reemplazar a los iones cloruro, bromuro y yoduro en disolucin. De hecho, el flor molecular es tan reactivo que tambin ataca al agua, por lo que estas reacciones no pueden producirse en disolucin acuosa. Por otro lado, el cloro molecular puede desplazar a los iones bromuro y yoduro en disolucin acuosa.

Las ecuaciones de desplazamiento son:Cl2(g) + 2KBr(ac) 2KCl(ac) + Br2(l) Cl2(g) + 2NaI(ac) 2NaCl(ac) + I2(s)

Invirtiendo los papeles de los halgenos la reaccin no se produce. As, el bromo no puede desplazar a los iones cloruro y el yodo no puede desplazar a los iones bromuro y cloruro.Las reacciones de desplazamiento de halgeno tienen una aplicacin industrial directa. Los halgenos como grupo, son los elementos no metlicos ms reactivos.

Todos ellos son agentes oxidantes fuertes, en consecuencia, se encuentran en la naturaleza en forma combinada (con metales) como halogenuros pero nunca como elementos libres. De estos cuatro elementos, el cloro es la sustancia qumica industrial ms importante.El agua de mar y la salmuera natural (el agua subterrnea en contacto con depsitos salinos) son fuentes ricas de iones Cl-, Br- y I-. Los minerales como la fluorita (CaF2) y la creolita (Na3AlF6) se utilizan en la preparacin de flor. El cloro, al igual que el flor, se produce en la industria por medio de procesos electrolticos.

REACCIN DE DISMUTACINLa reaccin de dismutacin es un tipo especial de reaccin redox. En una reaccin de dismutacin, un mismo elemento en un estado de oxidacin se oxida y se reduce al mismo tiempo. En este tipo de reacciones, un reactivo siempre contiene un elemento que puede tener por lo menos tres estados de oxidacin. El reactivo mismo est en un estado de oxidacin intermedio, es decir, pueden existir estados de oxidacin superior e inferior para el mismo elemento. Esta reaccin describe la formacin del in hipoclorito (ClO)-, el principal componente de los agentes blanqueadores caseros. El in hipoclorito es el que oxida las sustancias coloridas en las manchas, convirtindolas en compuestos incoloros.

2H2O2(ac) 2H2O(l) + O2(g)

Cl2(g) + 2NaOH(ac) NaClO(ac) + NaCl(ac) + H2O(l)

NO2(g) + H2O(l) HNO2(ac) + HNO3(ac)

ESTEQUIOMETRAEl termino estequiometria se emplea para designar el clculo de las cantidades de las sustancias que toman parte en una reaccin qumica y se tiene la ecuacin qumica balanceada, se puede establecer las cantidades de los otros reactivos y productos.

Estas cantidades pueden darse en moles, gramos o litros. Los clculos de esta naturaleza ocupa la parte central de la qumica, y se utiliza de manera rutinaria en el anlisis qumico y durante la produccin de todas las sustancias qumicas que utiliza la industria o que se vende.

La estequimetria es el estudio cuantitativo de reactivos y productos en una reaccin qumica. Para interpretar una reaccin qumica en forma cuantitativa, es necesario aplicar el conocimiento de las masas y el concepto de mol.

Independientemente de que las unidades utilizadas para reactivos o productos sean moles, gramos, litros, para gases u otras unidades, se utilizan moles para calcular la cantidad de producto formado en una reaccin.

El mtodo del mol, que significa que los coeficientes estequiomtricos en una ecuacin qumica se pueda interpretar como el nmero de moles de cada sustancia. 2CO + O2 2 CO2

2 mol CO = 1 mol O2 = 2 mol CO2

Ejemplos: 1.- Una reaccin comn es la que ocurre entre litio y el agua. 2Li + 2H2O 2LiOH + H2a) Cuantos moles de H2 se formaran al completarse la reaccin de 6,23 moles Li en agua?b)Cuntos gramos de H2 se formaran al completarse la reaccin de 80,57 g de Li en agua?2Li + 2H2O 2LiOH + H2Solucion: 2 mol Li 1 mol H2

6,23 mol Li x; x = 3,12 mol H2

b) 14 g Li 2 g H2

80,57 g Li y ; y = 11,51 g de H2

Nota: Los gases que emanan de los automviles contienen sobre todo NO, CO entre varios hidrocarburos crudos. Estos gases se denominan contaminantes primarios porque desencadenan una serie de reacciones fotoqumicas en las que se produce contaminantes secundarios ( NO2 y O3 entre otros gases y son los responsables de la acumulacin de smog).

2.- La reaccin entre el xido ntrico y oxigeno para formar dixido de nitrgeno es un paso determinante para formar dixido de nitrgeno es un paso determinante para formar smog fotoqumico. Reaccin de los gases que emanan de los automviles en presencia de la luz solar. 2 NO + O2 2 NO2 El xido ntrico se produce por la reaccin entre el nitrgeno y el oxgeno atmosfrico a temperaturas elevadas en el interior de los automviles.a) Cuntas moles de NO2 se formaran por la reaccin completa de 0,254 mol de O2? 1 mol de O2 2 mol NO2 0,254 mol O2 X ; x = 0,508 mol NO2

b) Cuntos gramos de NO2 se formaran por la reaccin completa de 1,44 g de NO? 60 g NO 92 g de NO2 1,44 g NO y ; y = 2,21 g NO2

REACTIVO LIMITANTECuando se efecta una reaccin qumica, generalmente los reactivos no se encuentran en cantidades estequiometricas exactas, es decir, en las proporciones que indica la ecuacin balanceada. El reactivo limitante, es el reactivo que se consume primero en una reaccin; ya que la mxima cantidad de producto que se forma depende de la cantidad de este reactivo que haba originalmente. Cuando este reactivo se consume primero no se forma ms producto. Los reactivos en exceso, son los reactivos presentes en mayor cantidad que la necesaria para reaccionar con la cantidad del reactivo limitante. Este reactivo se recupera al finalizar la reaccin.

3.- El hexafluoruro de azufre es un compuesto incoloro, inodoro y extremadamente estable. Se forma al quemar azufre en atmsfera de flor. El SF6 se utiliza como aislante gaseoso en la industria electrnica y como aislante trmico en ventanas de vidrio. S + 3 F2 SF6Si se agrega 4 moles de azufre a 20 moles de F2 Cul es el reactivo limitante? y cuanto del reactivo en exceso en gramos quedo sin reaccionar al finalizar la reaccin? tambin la masa de SF6 que se formara.

SOLUCIN:1mol S 3 mol F2 1 mol SF64 mol S 20 mol F2 Si: 1 mol S 3 mol F2 4 mol S 12 mol F2Entonces, el reactivo limitante es el azufre y el reactivo en exceso es el F2

4.- La urea se prepara segn la siguiente reaccin: 2 NH3 + CO2 (NH2)2CO + H2O En un proceso se hicieron reaccionar 637,2 g NH3 con 1142g de CO2. a) Cul es el reactivo limitante?b) Calcule la masa de urea que se formara c) Cunto del reactivo en exceso en gramos quedo sin reaccionar al final de la reaccin?

SOLUCIN:2NH3 + CO2 (NH2)2CO + H2O2 moles - 1 mol a) Hallando el nmero de moles: n NH3 = 637,2 /17 = 37,48 mol NH3 n CO2 = 1142 / 44 = 25,95 mol CO2 Analizando el reactivo limitante es el NH3 y el reactivo en exceso es el CO2b) 34 g NH3 60 g (NH2)2CO 637,2 g NH3 x ; x = 1124,47 g (NH2)2CO

c) 34 g NH3 44 g CO2 637,2 g NH3 y ; y = 824 ,6 g CO2Quedo sin reaccionar: 317,4 g CO2 En la sntesis de la urea, el NH3 siempre es el reactivo limitante debido a que es ms caro que el CO2

5.- La disminucin de ozono en la atmsfera ha sido tema de gran preocupacin entre los cientficos en los ltimos aos. Se cree que el ozono reacciona con el NO (acido ntrico que provienen de los aviones de propulsin a grandes alturas cuya reaccin es: O3 + NO O2 + NO2 Si 0,740 de O3 con 0,67 g NOa) Que compuesto es el reactivo limitante? b) Cuantos gramos de NO2 se producen?c) Calcule el numero de moles del reactivo en exceso que se recupera al finalizar la reaccin? O3 + NO O2 + NO2 0,740 g 0,670 gN O3 = 0,74 /48 = 0,015 mol O3 ; N NO = 0,67 / 30 = 0,022 mol NO a) 1 mol O3 1mol NO b) 1mol O3 1 mol NO2 0,015 mol O3 0,015 mol NO 0,015 mol O3 0,015 mol N Reactivo limitante: O3 W = 0,015 x46 = 0.69 g NO2c) n exceso: 0,022 0,015 = 0, 007 mol NO

6.- Si se coloca 55 g de N2 gaseoso en un recipiente de reaccin junto con 55g de H2 gaseoso. Determinar cual es el reactivo limitante, as como el nmero de gramos de amoniaco que se puede producir en la reaccin. N2 + 3H2 2NH3 Hallando el nmero de moles:n N2 = 55/ 28 = 1,96 mol ; n H2 = 55 / 2 = 27.5 mol Reactivo limitante Reactivo en excesoClculo del amoniaco: 1 mol N2 2 mol NH3 1,96mol N2 X ; X = 3,92 mol NH3 W = n x M = 66,64 g NH3

7.- Calcular el nmero de gramos de PbS (galena), que se pueden oxidar 5,22 mol de oxigeno gaseoso de acuerdo con la reaccin 2PbS + 3O22PbO + 2SO2 2 mol PbS 3 mol O2X 5,22 mol O2 , X = 2/3 x 5,22 mol PbS W PbS = 5, 22 x 2 x 239/3 = 831,72 g PbS 8.- Cuntos ml de HCl (ac) 0,125M son necesarios para que reaccionen por completo 0,5 g de CaCO3, que contiene una tableta anticida, de acuerdo con la siguiente ecuacin qumica: 2HCl + CaCO3 CaCl2 + H2O + CO2 (g) 2 mol HCl 1 mol CaCO3 n = 0,5/100 = 0,005 mol X 0 ,005 mol CaCO3 X = 2 x 0,005 = 0,01 mol HCLse sabe: 0,125 M = 0,125 mol/ l 0,01 mol HCl x 1000 ml / 0,125 mol = 80 ml HCl

9.- Cuntos ml de HCl 0,1M se necesita para reaccionar con 243 mg. de CaCO3 2HCl + CaCO3 CaCl2 + H2O + CO2 (g) 2 mol HCl 1 mol CaCO3 m CaCO3 = 0,243 g X 0,00243 mol CaCO3 n CaCO3 = 0,00243 mol X = 2 x 0,00243 mol HCl, Sabemos: 0,1 M = 0,1 mol/lX = 0,00486 mol HCL 1000ml/ 01mol = 48,6ml 10. Los alimentos que se ingieren son degradados, o desdoblados, en el cuerpo para proporcionar energa que se utiliza para las funciones vitales.C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H20Si una persona consume 856 g de C6H12O6 durante cierto periodo Cul es la masa de CO2 producido 180 g C6H12O6 264 g CO2856 g C6H12O6 X ; X = 1255,47g CO2

11. El metanol se quema en el aire de acuerdo con la ecuacin: 2CH3OH + 3O2 2CO2 + 4H2OSi se utilizan 209 g de metanol en un proceso de combustin, Cul es la masa de H2O producida? 2CH3OH + 3O2 2CO2 + 4H2064 g CH3OH 72 g H20 209 g CH3OH X ; X = 235,12g H20

A.2 RENDIMIENTO PORCENTUALEl rendimiento porcentual de una reaccin se obtiene dividiendo el rendimiento real entre el terico y multiplicar por 100% Rend. porcentual = (rend. real / rend. terico) x 100%

El rendimiento terico, es el rendimiento mximo que una reacciona dada puede dar la cual se obtiene por la reaccin completa de todo el reactivo limitante deacuerdo con la ecuacin qumica.Cuando se realiza reacciones qumicas en el laboratorio es muy difcil obtener el 100% del rendimiento terico. Lo cual se debe a varios factores entre ellos una reaccin incompleta del reactivo limitante condicin de reaccin no ideales, la formacin de producto no deseados y la perdida de producto al transferir de un recipiente a otro. Lo que se obtiene de una reaccin es el rendimiento real.

Ejemplos:1.- Calcular el rendimiento terico de NaCl que produce la reaccin de 20 g de NaHCO3 con 50 ml de HCl 6M? y tambin Calcular el rendimiento porcentual si en la practica se obtuvo 12,3g de NaCl? NaHCO3 + HCl NaCl + H2O + CO2 Clculo de moles: n NaHCO3 = 20 g / 84g/mol = 0,24 mol ( reactivo limitante ) n HCl = 50ml HCl 6M n HCl = 50ml x 6mol/1000ml = 0,3 mol a) 1mol NaHCO3 1 mol NaCl 0,24 mol NaHCO3 0,24 mol NaClW NaCl = 0,24 x 58,45 = 14 g de NaCl b) rendimiento porcentual = 12,3 / 14 x 100% = 87,86%

EJERCICIOS:1. Considere la combustin del monxido de carbono en oxigeno gaseoso.2CO + O2 2 CO2Si la reaccin se inicia con 3.60 moles de CO, calcule el nmero de moles de CO2 que se producen si hay suficiente oxigeno para reaccionar con todo el CO.2. Cuando se calienta el polvo para hornear (NaHCO3) libera dixido de carbono gaseoso, que es el responsable de que se esponje el pan, las galletas y el queque:NaHC03 Na2C03 + H20 + C02Calcule la masa de NaHCO3 que se requiere para producir 20,5 g de CO23. Cuando el KCN reacciona con cidos se desprende un gas venenoso, mortal (HCN).KCN+ HCl KCl + HCNCalclese la cantidad en gramos de HCN que se formar si una muestra de 0,14 g de KCN se trata con un exceso de HCl.

4. La reaccin entre el aluminio y el oxido de hierro (III) puede producir temperaturas cercanas a los 3000 C, lo que se utiliza para soldar metales: 2Al + Fe2O3 Al203 + Fe En un proceso se hicieron reaccionar 124 g de Al con 601 g de Fe2O3.Calcule la masa en gramos de Al2O3 que se formara?Cuanto del reactivo en exceso qued sin reaccionar al finalizar la reaccin5. La fermentacin es un proceso qumico complejo que se utilizara en la manufactura de los vino: C6H12O62C2H5OH+2CO2 Si se empieza con 500,4 g de glucosa; cual es la mxima cantidad de etanol, en gramos y en litros, que se obtendr a travs de este proceso? (densidad del etanol = 0,789 g/ ml).

6. El CuSO4.5H2O cuando se calienta en aire por encima de 100 C pierde las molculas de agua y tambin su color azul: CuSO4.5H2O CuSO4+5H2OSi restan 9.60 g de CuSO4 despus de calentar 15,01g del compuesto azul, calcule el numero de moles de H2O que haba originalmente en el compuesto.

Muchas Gracias