Vista previa del material en texto
UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 1 Universidad de Concepción Facultad de Ciencias Químicas Química General para Ingeniería Unidad 3 Tema: Reacciones químicas. Soluciones UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 2 REACCIONES QUÍMICAS y SOLUCIONES ACUOSAS. • Ecuaciones químicas: escritura, balanceo y significado • Disoluciones acuosas: definición, tipos de solu- ciones, concentración y unidades de concentración. • Algunos tipos de reacciones químicas. NOTA: el desarrollo de esta unidad requiere de conocimientos de nomenclatura. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 3 Se denomina REACCIÓN QUÍMICA al proceso que permite que una o más sustancias se transformen en otras sustancias . UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 4 • La reacción química es sólo un reordenamiento de átomos. • En la reacción química se conserva el número de átomos. • En la reacción química NO se interviene el núcleo de los átomos. • La REACCIÓN QUÍMICA se representa, en forma abreviada, mediante una ECUACIÓN QUÍMICA. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 5 • Como toda ecuación, la ecuación química (e.q.), tiene dos miembros. • Las sustancias al lado izquierdo se denominan REACTANTES o reaccionantes y las del lado derecho, PRODUCTOS. Reactantes = Productos • El signo = puede reemplazarse por y su significado es “se transforma en”. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 6 • En la e.q. tanto los REACTANTES como PRODUCTOS se representan mediante la FÓRMULA del compuesto ó el SÍMBOLO del elemento. • En la e.q. se trata de incorporar el máximo de información posible . UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 7 • El estado en que participan reactantes y productos, se indica en forma abreviada y entre paréntesis inmediatamente después de la fórmula o del símbolo. Ejemplos. H2 O(l) CO(g) H 2 O(s) H 2SO4 (aq) donde (s) = sólido; (l) = líquido; (g) = gas (aq) ó (ac) = en solución acuosa UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 8 • La ecuación debe escribirse en forma balanceada. Esto requiere que para cada elemento se cumpla: N° de átomos en REACTANTES = N° de átomos en PRODUCTOS • El balance de una e.q. se logra anteponiendo a cada FÓRMULA un N° que permita cumplir con el requisito indicado en el punto anterior. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 9 • Este número se determina “ensayando” (por tanteo) y en casos más complicados se recurre a métodos específicos para balancear ecuaciones. • Una vez balanceada la ecuación es necesario saber INTERPRETARLA. • La interpretación de una ecuación química permite hacer cálculos (cuantitativos). UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 10 A continuación se dan ejemplos de: • Reacciones (descripción). • Ecuaciones (escritura). • Balance de ecuaciones. • Interpretación de ecuación. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 11 Reacciones/Balance/ejemplo 1. El óxido nítrico, NO, se forma a partir de N 2 y de O2. Esta reacción ocurre en motores de combustión, hornos de soplado, en tormentas eléctricas y cada vez que el aire se calienta fuertemente. Para la reacción de formación del óxido nítrico: a) identifique reactantes y producto b) escriba la ecuación (balanceada) c) interprétela en términos de: - partículas (moléculas o átomos) - moles - masa UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 12 Sustancias Fórmula Estado Reactante o Producto Nitrógeno: N2 (g) Reactante Oxígeno: O2 (g) Reactante a) Óxido nítrico: NO (g) Producto Reacción: N2(g) + O 2(g) = NO(g) Balance: N2(g) + O 2(g) = 2 NO(g) b) ó 1/2 N2(g) + 1/2 O2(g) = NO(g) UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 13 c) Interpretación de la ecuación: N2(g) + O 2(g) = 2 NO(g) 1 molécula 1 molécula 2 moléculas 1 mol 1 mol 2 moles 28,014 uma 32,000 uma 2 x 30,007 uma 28,014 g 32,000 g 60,014 g UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 14 Reacciones/Balance/ejemplo 2. En el flash de una cámara fotográfica ocurre el siguiente cambio: un alambre de magnesio reacciona con oxígeno y produce óxido de magnesio. A consecuencia de este cambio se produce un calentamiento del sistema y una iluminación. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 15 Sustancias Fórmula Estado Reactante o Producto Magnesio: Mg (s) Reactante Oxígeno: O2 (g) Reactante Óxido de magnesio: MgO (s) Producto Reacción: Mg(s) + O2(g) = MgO(s) Balance: Mg(s) + 1/2 O2(g) = MgO(s) ó 2 Mg(s) + O2(g) = 2 MgO(s) UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 16 Interpretación de la ecuación: 2 Mg(s) + O2(g) = 2 MgO(s) 2 átomos 1 molécula 2 unidades fórmula 1,2x10 24 átomos 6x1023 moléculas 1,2x1024 unid. fórm . 2 moles 1 mol 2 moles 2 x 24,035 uma 32,000 uma 2 x 40,035 uma 48,070 g 32,000 g 80,070 g UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 17 Reacciones/Balance/ejemplo 3. En motor de combustión de un automóvil ocurre el siguiente cambio: el hidrocarburo octano ( C8H18) es una de los componentes de la gasolina y él se mezcla con oxígeno del aire quemándose para producir dióxido de carbono y vapor de agua. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 18 Sustancias Fórmula Estado Reactante o Producto Octano: C8H18 (l) Reactante Oxígeno: O2 (g) Reactante Dióxido de Carbono: CO2 (g) Producto Agua: H2O (g) Producto Reacción: C8H18(l) + O2(g) = CO 2(g) + H2O(g) Balance: C8H18(l) + 25/2 O2(g) = 8 CO2(g) + 9 H2O(g) UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 19 Interpretación de la ecuación: C8H18(l) + 25/2 O2(g) = 8 CO2(g) + 9 H2O(g) 2 C8H18(l) + 25O2(g) = 16 CO2(g) + 18H2O(g) 2 25 16 18 2x114,232 25x32,00 16x44,011 18x18,016 228,464 g 800,00 g 704,176 g 324,288 g UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 20 Reacciones/Balance/ejemplo 4. Cuando se calientan cristales de clorato de potasio justo hasta antes de su punto de fusión, él reacciona para formar dos compuestos cristalinos: cloruro de potasio y perclorato de potasio. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 21 Sustancias Fórmula Estado Reactante o Producto Clorato de potasio: KClO3 (s) Reactante Cloruro de potasio: KCl (s) Producto Perclorato de potasio: KClO4 (s) Producto Reacción: KClO3(s) = KCl(s) + KClO4(s) Balance: 4 KClO3(s) = KCl(s) + 3 KClO4(s) UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 22 Interpretación de la ecuación: 4 KClO3(s) = KCl(s) + 3 KClO4(s) 4 u. f. 1 u. f. 3 u. f. 4 moles 1 mol 3 moles 4 x 122,5 uma 74,55 uma 3 x 138,5 uma 490,19 g 74,55 g 418,64 g UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 23 N2(g) + O 2(g) = 2 NO(g) 2 Mg(s) + O 2(g) = 2 MgO(s) 2 C8H18(l) + 25O2(g) = 16 CO2(g) + 18H2O(g) 4 KClO3(s) = KCl(s)+ 3 KClO4(s) Los números que preceden las fórmulas en la ecuación química se denominan COEFICIENTES ESTEQUIOMÉTRICOS. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 24 Soluciones (disoluciones). • Definición • Tipos de soluciones – No-electrolitos – Electrolitos • Electroli tos fuertes • Electroli tos débiles • Concentración de soluciones, unidades de concentración UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 25 Definiciones. SOLUCIÓN: es una mezcla homogénea de dos o más sustancias. Recordar el significado exacto de “homogéneo”. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 26 • Cualquier sistema homogéneo presenta sólo UNA FASE. • FASE es una parte homogénea de un sistema. • En un sistema formado por varias fases, ellas están en contacto pero separadas entre sí por límites bien definidos. Ejemplos: 1) H2O(l) y H2O(s) 2 fases 2) aceite, mercurio y solución de vinagre 3 fases UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 27 • Las sustancias que forman una solución se denominan COMPONENTES de la solución. • Una solución tiene dos o más componentes. • Los componentes de la solución reciben el nombre de: SOLVENTE (o disolvente) o SOLUTO UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 28 • SOLVENTE: es el componente de la solución que actúa como medio para disolver a los otros componentes. Generalmente es el componente mayoritario de la solución (pero no siempre). • SOLUTO: es el componentes que se disuelven en el solvente. • Una solución tiene siempre UN SOLVENTE, pero puede tener UNO ó MÁS SOLUTOS. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 29 ¿Qué aspecto tiene una solución? • El aspecto de una solución depende del estado en que ella se presente. Ejemplos: Solución gaseosa : cualquier mezcla de gases, aire Solución líquida: leche, bebidas:de té, de fantasía. . . Solución sólida: aceros (Fe, C, W, Cr, Mn, Co) bronce (Cu, 10% Sn) La solución sólida se denomina aleación. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 30 ¿Cómo se prepara una solución? • Simplemente mezclando los componentes. Ejemplos de preparación de solución líquida: 1) gas se disuelve en líquido HCl(g) Soluto: el gas Solvente: el l íquido UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 31 2) Líquido se disuleve en líquido: soluto 3) Sólido en líquido: soluto UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 32 ¿Cómo se representa una solución? • Se escribe la fórmula del soluto seguida de una abreviación del solvente que va entre paréntesis. Ejemplos: – Solución acuosa de: • cloruro de sodio => NaCl(ac) • etanol => C 2H5OH (ac) – Solución de tolueno en benceno => C7H8(benc) UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 33 Soluciones acuosas. • Los solutos que se disuelven en agua se agrupan en dos categorías: no-electrólitos electrólitos Esta clasificación es válida sólo para soluciones acuosas UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 34 • ELECTRÓLITO: es una sustancia que cuando se la disuelve en agua forma una solución que conduce la corriente eléctrica. (El requisito para que una solución sea conductora de la electricidad es que ella contenga iones). Por lo tanto se puede decir que un ELECTRÓLITO genera iones en la solución. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 35 Ejemplos de electrólitos. 1) Cloruro de sodio: NaCl (fuerte) 2) Ácido nítrico: HNO3 (fuerte) 3) Sulfuro de plata: Ag2S (fuerte) 4) Ácido cianhídrico: HCN (débil) 5) Amoníaco: NH3 (débil) 6) Nitrito de potasio: KNO2 (fuerte) ….etc. ….. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 36 Electrólitos fuertes: Son las especies que disocian completamente (100%) en iones. Ejemplos: NaCl; HNO3; KClO3 Electrólitos débiles: Son las especies que disocian parcialmente (menos de 100%) en iones. Ejemplos: HCN; NH3; HNO2… … Los electrólitos a su vez se clasifican en: UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 37 Ejemplos de electrólitos. 1) Al disolver NaCl en agua se obtiene una solución conductora de electricidad, lo que implica que en la solución formada hay iones. Estos iones provienen del soluto y son Na+ y Cl- Entonces, para la solución lo correcto es escribir: Na+ (ac) + Cl- (ac) en lugar de NaCl(ac). UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 38 2) Nitrato de potasio: La solución acuosa de KNO3 se escribe: KNO3(ac) K+ (ac) + NO3 - 3) Sulfato de sodio: Solución acuosa de Na2SO4 se escribe: Na2SO4(ac) 2Na +(ac) + SO42 -(ac) UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 39 Unidades de concentración. Las unidades de concentración que se estudiarán son: • MOLARIDAD • MOLALIDAD • % EN PESO (% MASA) • g/L • FRACCIÓN MOLAR • PPM UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 40 Molaridad. Expresa los MOLES de SOLUTO contenidos en UN LITRO de SOLUCIÓN. El símbolo para la MOLARIDAD es M. Ejemplo: Solución de glucosa 3M significa que en 1 L de la SOLUCIÓN hay 3 moles de glucosa. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 41 Ejemplos. • Calcule la molaridad de una solución de ácido clorhídrico sabiendo que 455 mL de la solución contienen 1,82 moles del ácido. Resp: 4 M • ¿Cuántos moles de soluto hay en 84 mL de una solución 0,50 M de KI? Resp: 0,042 moles UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 42 3) ¿Cuántos litros de solución 3,30 M de sacarosa, contienen 135 g de soluto? sacarosa es el soluto 3,30 moles sacarosa => en 1 L de solución 135 g sacarosa => ¿en qué volumen? g moles ó moles g Sacarosa => C 12 H22 O11 => M = 342,31 g/mol UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 43 Si g moles 394,0 l342,31g/mo g 135 sacarosa moles == sacarosa mol 0,394 solución L x sacarosa moles 3,30 solución 1L = X = 0,1195 L 0,120 L = 120 mL UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 44 Molalidad. Expresa los MOLES de SOLUTO contenidos en UN kilógramo de SOLVENTE. El símbolo para la MOLALIDAD es m. Ejemplo: Solución de glucosa 1,5 m significa que en 1 kg de SOLVENTE hay 1,5 moles de glucosa. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 45 Ejemplos. 1) ¿Cuál es la concentración molal de una solución preparada disolviendo 10 g de KNO3 en 115 g de agua? Resp: 0,86 m 2) Una solución acuosa contiene 0,20 moles de soluto por cada 750 mL de agua, ¿cuál es la molalidad de la solución? La densidad del agua es 1g/mL. Resp: 0,27 m UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 46 Porcentaje en peso (en masa) El % en peso expresa la masa de SOLUTO en 100 unidades de masa de SOLUCIÓN. El símbolo para porcentaje en peso es %p/p. Ejemplo: Solución acuosa al 5 % en peso significa que contiene: 5 g de SOLUTO en 100 g de SOLUCIÓN 5 kg “ “ “ 100 kg “ “ 5 lb “ “ “ 100 lb “ “ etc. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 47 Ejemplo. ¿Cuál es el % en peso de una solución preparada disolviendo 2 moles de CaCl 2 en 350 mL de agua? 2 moles de CaCl 2 => 2x110,984 = 221,968 g 350 mL agua => 350 g agua x = 38,8 g de CaCl 2 La solución es 38,8 % en peso solución g 100 CaCl gx solución g 350) (221,968 CaCl g 221,968 22 = + UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 48 Una solución acuosa es 12,0 % en peso de H2SO4, ¿cuántos gramos de esta solución contiene 0,5 mol de H2SO4? M H2SO4 = 98,082 g/mol. Resp: 409 g UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 49 g/L (gramos por litro) La unidad de concentración g/L expresa los GRAMOS de SOLUTO contenidos en UN LITRO de SOLUCIÓN. El símbolo para gramospor litro es g/L. Ejemplo: Solución 10 g/L de NaOH significa que cada litro de solución contiene 10 g de NaOH. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 50 No confundir : concentración de la solución en g/L (g soluto; volumen de solución) con densidad de la solución (g solución; volumen de solución) UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 51 Ejemplo. ¿Cuál es la concentración en g/L de una solución preparada disolviendo 7,58 g de glucosa en suficiente cantidad de agua para formar 250 mL de solución? Resp: 30,32 g/L ¿Cuál es la M de la solución anterior? Resp: 0,758 M UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 52 Fracción molar, símbolo: x La FRACCIÓN MOLAR expresa los MOLES de SOLUTO contenidos en UN MOL de SOLUCIÓN. El símbolo de fracción molar es x Ejemplo: Solución de glucosa de x = 0,08 significa que 1 mol de la solución contiene 0,08 mol de glucosa. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 53 Ejemplo. Calcule la fracción molar de Na 2CO3 de una solución formada por 1g de NaCl, 1g de Na 2CO3 y 98 g de agua. (M Na 2CO3 = 105,99 g/mol; M NaCl = 58,44 g/mol y M H2O = 18,02 g/mol). Resp: 0,0017 ¿Cuál es la fracción molar de NaCl en la solución anterior? Resp: 0,0031 ¿Cuál es el %p/p de solutos en la solución? Resp: 2%p/p UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 54 Partes por millón, símbolo: ppm Expresa LAS PARTES DE SOLUTO contenidas en UN MILLÓN DE PARTES DE SOLUCIÓN. Esta unidad de concentración se usa para expresar concentraciones muy pequeñas => muy bajos contenidos de soluto (trazas de soluto). UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 55 Las relaciones soluto/solución pueden ser: masa soluto/ 1.000.000 masa solución ó masa soluto en g / 1.000.000 mL solución Ejemplo: Solución 1 ppm significa que contiene: – 1 g de soluto en 1.000.000 g de solución – 1 mg de soluto en 1 kg de solución – etc. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 56 Otro ejemplo: Suponga una solución acuosa que contiene 5 mg de soluto en 1 L de solución. ¿Cuál es su concentración en ppm? El reemplazo de 1 L de solución por 1 kg de solución se justifica debido a que la muy baja concentración de la solución permite suponer que su densidad es prácticamente igual a la del agua, esto es 1kg/L. ppm 5 solución mg 1.000.000 soluto 5mg solución 1kg soluto 5mg solución 1L soluto 5mg == == UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 57 Cualquier unidad de concentración refiere: la cantidad de SOLUTO (masa, moles) en una cantidad de SOLUCIÓN (masa, moles, volumen) o en una cantidad de SOLVENTE (masa) UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 58 Conversión unidades de concentración: M x Msoluto Msoluto Msoluto Msolvente % p/p Msolvente Msolvente densidad g/L solución m UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 59 Problemas: 1. Una solución acuosa de peróxido de hidrógeno al 30,0 % p/p tiene densidad 1,11 g/mL. Calcule su: a) molalidad, b) fracción molar, c) molaridad. M: agua = 18,016 g/mol; peróxido de hidrógeno = 34,016 g/mol Resp: a) 12,6 m; b) x peróxido de H = 0,185 c) 9,79 M UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 60 2. Una muestra de ácido clorhídrico concentrado comercial es 11,8 M y su densidad es 1,190 g/mL. Exprese la concentración de la solución en: a) %p/p, b) molalidad, c) fracción molar y d) g/L UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 61 Dilución y concentración de soluciones. Una solución modifica su concentración si se: • agrega solvente => la solución se DILUYE, conc disminuye • agrega soluto => la solución se CONCENTRA conc. aumenta • quita solvente => la solución se CONCENTRA conc. aumenta UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 62 Problemas. 1. Si a una solución 0,8 M se le agrega solvente hasta duplicar su volumen, ¿cuál es su nueva molaridad? Respuesta: La solución original tiene 0,8 mol soluto en 1L, al duplicar su volumen los 0,8 moles quedan en 2 L de solución. Por lo tanto la molaridad de la solución diluida es: 0,8 mol/2 L = 0,4 M. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 63 Al diluir la solución los moles de soluto NO CAMBIAN: • inicialmente son: moles soluto iniciales = M i(mol/L) x V i (L) • al final son: moles soluto finales = M f (mol/L) x V f (L) Luego se cumple que: M i(mol/L) x V i (L) = M f (mol/L) x V f (L) 0,8 mol/L x V(L) = M f (mol/L) x 2V (L) M f = 0,4 (mol/L) UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 64 2. A 30 mL de una solución acuosa 1,5 M de NaOH se agrega agua hasta que el volumen aumenta a 40 mL. Determine la molaridad de la solución diluida. Resp: como el soluto no cambia se cumple: Mi(mol/L) x Vi (L) = Mf (mol/L) x Vf (L) 1,5 mol/L x 0,030 L = Mf (mol/L) x 0,040 (L) Mf = 1,125 (mol/L) UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 65 3. 100 mL de solución 0,25 M se somete a proceso de evaporación de solvente hasta reducir su volumen a 40 mL. ¿Cuál es la molaridad de la solución concentrada? 4. A 30 mL de solución de fracción molar 0,090 en NaCl y de densidad 1,05 g/mL, se agrega 0,180 g de NaCl. ¿Cuál es la fracción molar de NaCl en la solución final? UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 66 5. A medio litro de solución 2 m de NaNO3 y densidad 1,08 g/mL, se agrega medio litro de agua. ¿Cuál es la molalidad de la solución diluida? UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 67 Algunos tipos comunes e importantes de reacciones químicas en solución acuosa. 1. Reacciones de precipitación. 2. Reacciones ácido base. 3. Reacciones de óxido-reducción UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 68 Reacciones de precipitación. • Estas reacciones se caracterizan porque en ellas se forma un compuesto que es poco soluble en agua. • El compuesto poco soluble es – iónico – más denso que la solución y por lo tanto se deposita en el fondo del recipiente => se dice que precipita . UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 69 • Para identificar o para escribir una reacción de precipitación se debe conocer sobre la SOLUBILIDAD en agua de los compuestos iónicos. • ¿Qué es SOLUBILIDAD de un compuesto? SOLUBILIDAD: es la cantidad MÁXIMA de compuesto que se disuelve en cierta cantidad dada de solvente a temperatura especificada. • SOLUBILIDAD => concentración máxima, depende de la temperatura. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 70 Solubilidad de compuestos iónicos en agua a 25°C. Aprender reglas de solubilidad : tabla 3.3 pág 98 Chang 4a. Ed. ó tabla 4.2 pág. 113 Chang 6a. Ed. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 71 Solubilidad de compuestos iónicos en agua a 25°C. Son SOLUBLES los compuestos: Excepciones de iones de metales alcalinos (Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+ ) y de ion amonio (NH4+ ) no hay Nitratos (NO 3-) , carbonatos hidrógeno (HCO3- ) y cloratos (ClO 3-) no hay Haluros (Cl -, Br - y I –) de Ag+, Hg22+ y Pb2+ Sulfatos (SO 42-) de Ag+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, y Pb 2+ UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 72 Son INSOLUBLES los: Excepciones: Carbonatos (CO 32-), fosfatos (PO 43-), cromatos (CrO 42-) sulfuros (S 2-) Los de iones de metales alcalinos y ion amonio Hidróxidos Los de iones de metales alcalinos, ion amonio y ion Ba2+ UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 73 Ejemplos de reacciones de precipitación: 1. nitrato de plata(ac) + cloruro de sodio(ac) = ? AgNO 3(ac) + NaCl(ac) = ? Ag+(ac) + NO 3-(ac) + Na+(ac) + Cl -(ac)= ? Nitrato de sodio cloruro de plata Soluble => NO 3-(ac) + Na+(ac) insoluble => AgCl(s) iones espectadores Reacción iónica neta: Ag+(ac) + Cl -(ac) AgCl(s) precipitado blanco UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 74 2. ioduro de amonio + nitrato de plomo = ? NH4I (ac) + Pb(NO3) 2 (ac) = ? NH4+(ac) + I - (ac) + Pb 2+(ac) + 2NO 3-(ac) = ? Nitrato de amonio ioduro de plomo Soluble => NO3-(ac) + NH 4+(ac) insoluble => PbI 2(s) iones espectadores Reacción iónica neta: Pb2+(ac) + 2 I -(ac) PbI2 (s) precipitado amaril lo UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 75 La ecuación que represente una reacción de precipitación debe estar perfectamente balanceada: en materia y en carga. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 76 Reacciones ácido-base. • Son las reacciones que ocurren entre una sustancia que tiene propiedades de ACIDO y otra cuyas propiedades son de BASE. • Para identificar y para escribir una reacción ácido-base es necesario conocer que es ACIDO y qué es BASE. • Se estudiarán dos TEORÍAS ÁCIDO-BASE. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 77 a) Teoría ácido-base de Arrhenius. De acuerdo a esta teoría: ACIDO: es una especie que en solución acuosa libera iones H +. BASE: es cualquier especie que en solución acuosa genera iones OH -. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 78 Ejemplos de ÁCIDOS de Arrhenius: HCl(ac) CH 3COOH(ac) NH 4+(ac) H2S(ac) HS -(ac) H 2CO3(ac) H 3PO4(ac) HCO 3- (ac) etc. Según el número de H + que libere el ácido se denomina: monoprótico (1) HNO 3 diprótico (2) H2S triprótico (3) H3PO4 UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 79 Ejemplos de BASES de Arrhenius: NaOH(ac) NH 4OH (ac) Ba(OH) 2 Según el número de OH - que liberes pueden ser monobásicas o dibásicas. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 80 b) Teoría ácido-base de Brønsted. De acuerdo a esta teoría: ACIDO: es una especie que libera iones H+. BASE: es cualquier especie que capta ion H+. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 81 Ejemplos de ACIDOS de Brønsted. HCl HNO3 HNO2 H2SO4 HSO4- H3PO4 H2PO4- HPO42- H2CO3 HCO3- Todos los ácidos de Arrhenius son también ácidos de Brønsted. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 82 Ejemplos de BASES de Brønsted. NO2- HSO4- H2PO4- HPO42- PO43- HCO3- CO32- H2O UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 83 ¡Atención! Hay especies que tienen ambos caracteres: son ácidos y también son bases. Estas especies se denominan anfolitos. Tam-bién se dice que tienen carácter anfótero (ácido y base a la vez) Ejemplos de anfolitos: HCO3- H 2O HPO 42- UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 84 El ion HCO3- es anfolito porque: libera ion H + actuando como ACIDO: HCO3- (ac) H +(ac) + CO 32- (ac) acepta ion H+ actuando como BASE: HCO3- (ac) + H+(ac) H2CO3(ac) UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 85 Los ACIDOS y las BASES pueden ser FUERTES o DEBILES. El segundo semestre se estudiarán con detalle. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 86 Reacciones ácido-base. La reacción entre un ácido y una base se denomina REACCIÓN DE NEUTRALIZACIÓN, (a pesar que el sistema final que resulta no siempre es neutro). A) Según la teoría ácido-base de Arrhenius, en la reacción de neutralización intervienen: ACIDO(ac) + BASE(ac) H2O(l) + SAL(ac ó s) UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 87 Ejemplos: 1.- Ácido nítrico + hidróxido de sodio = ? HNO3(ac) + NaOH(ac) = H 2O(l) + NaNO3(ac) ácido base agua sal Los ácidos y las bases fuertes se escriben disociados en iones, al igual que los electrolitos. La ecuación iónica es: H+(ac)+ NO 3- (ac)+ Na+(ac)+ OH -(ac) = H 2O( l)+Na+(ac) +NO 3-(ac) iones espectadores iones espectadores UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 88 Los iones espectadores se omiten en la ecuación ya que ellos están en la misma forma tanto en los reactantes como en los productos. Por lo tanto la REACCIÓN IÓNICA NETA es: H+(ac) + OH -(ac) = H 2O(l) UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 89 2. Ácido clorhídrico + hidróxido de bario = ? HCl(ac) + Ba(OH) 2(ac) = H 2O(l) + BaCl 2(ac) ácido base agua sal Como la base es dibásica y el ácido monoprótico deben reaccionar 2 HCl por cada Ba(OH) 2. Así, omitiendo (ac), la reacción es: 2H+ + 2Cl - + Ba2+ + 2 OH - = 2 H2O (l) + Ba 2+ + 2Cl - iones espectadores iones espectadores Reacción iónica neta: H+(ac) + OH -(ac) = H 2O(l) UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 90 B) Según teoría ácido-base de Brønsted, en la reacción de neutralización intervienen: Acido + Base Acido + Base par ácido base conjugado par ácido base conjugado Un par ácido-base conjugado difiere sólo en H+ UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 91 Ejemplos 1. ácido carbónico + amoníaco = ? H2CO3(ac) + NH 3(ac) = NH 4+(ac) + HCO 3- (ac) ácido base ácido base H2CO3 y HCO3- son un par ácido base conjugado NH3 y NH4+ son par base-ácido conjugado El producto de la reacción es carbonato hidrógeno de amonio y es una sal. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 92 2. Nitrito de sodio + agua = ? Na+(ac)+ NO2-(ac) + H 2O(l) = ? base ácido Luego la reacción de neutralización es: NO2-(ac)+ H2O(l) = OH -(ac) + HNO 2(ac) base ácido base ácido NO2- y HNO2 par base-ácido conjugado H2O y OH - par ácido-base conjugado UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 93 Como en toda reacción, la ecuación que la representa una reacción debe estar balanceada en materia y en carga. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 94 Reacciones de óxido-reducción. (Reac. redox) Son reacciones en las cuales el cambio químico está provocado por transferencia de electrones entre los reactantes. Las reacciones redox son unas de las más importantes dentro de los procesos químicos. Algunos ejemplos de ellas son: • la formación de compuestos a partir de sus elementos, • todas las reacciones de combustión , • las reacciones en baterías para producir y generar electricidad, • la producción de energía bioquímica, …etc. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 95 Comprendamos el proceso con el cambio químico siguiente: Mg(s) + 1/2 O2(g) = MgO(s) Un átomo de Mg pierde 2 e - que pasan a un átomo de O quedando el magnesio como Mg 2+ y el oxígeno O 2-. Los iones Mg2+ y O2- formados se atraen electrostáticamente formando el compuesto iónico MgO. El cambio químico ocurrió por traspaso de e - desde el magnesio al oxígeno. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 96 Terminología en reacciones redox. Oxidación: es el proceso de pérdida de electrones. Reducción: es el proceso de ganancia de e-. En el ejemplo del MgO: Oxidación: Mg Mg 2+ + 2 e - Reducción: ½ O2 + 2 e - O 2- UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 97 En la oxidación, la especie que pierde electrones se oxida. En la reducción, la especie que gana electrones se reduce. En el ejemplo: el Mg se oxida el O2 se reduce UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 98 • La especie que se oxida es reductora (hace que otra especie se reduzca). • La especie que se reduce es oxidante (hace que otra se oxide).• Si especie X gana e - => X se reduce => X es agente oxidante • Si especie Y pierde e - => Y se oxida => Y es agente reductor UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 99 Con el propósito de “seguir” la transferencia de electrones en las reacciones redox, los químicos han “inventado” una asignación de números positivos y negativos para reconocer el átomo que pierde electrones y aquél que los gana. Para esto a cada elemento que forma parte de una especie se le asigna un número que se denomina NÚMERO DE OXIDACIÓN (N.O.) o ESTADO DE OXIDACIÓN. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 100 El N.O. es ALGEBRAICO => tiene signo y el signo precede al número. Ej: +3; -5; +1; 0; +6; -2; etc. El N.O. no es carga. Recuerde que la carga de un ion o de una especie iónica se escribe, por ejemplo: 2+; 1-; 3+; etc. (el número seguido del signo). UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 101 Reglas para asignar números de oxidación (N.O.) REGLAS GENERALES: 1.- Para elementos (Na, O 2, Cl 2, Ag, etc.), el N. O. es igual a cero. 2.- Para un ion monoatómico, el N. O. es igual a la carga del ion. 3.- La suma de los valores de los N. O. de todos los átomos en un: - compuesto, es igual a cero - ion poliatómico, es igual a la carga del ion UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 102 Reglas para átomos específicos o para familias en la tabla periódica: Para N. O. Familia 1 (1A) +1 en todos los compuestos Familia 2 (2A) +2 en todos los compuestos Hidrógeno +1 en combinación con no metales -1 en combinación con metales y boro Flúor -1 en todos los compuestos Oxígeno -1 en peróxidos -2 en los demás compuestos excepto con F Familia 17 (7A) -1 en combinación con metales, no metales (excepto O) y otros halógenos menores de la familia UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 103 Familia 1 2 13 14 15 16 17 NOmax/NOmin +1 +2 +3 +4/- 4 +5/ 3 +6/- 2 +7/- 1 Li Be B C N O F Na Mg Al Si P S Cl K Ca Ga Ge As Se Br Rb Sr In Sn Sb Te I Cs Ba Tl Pb Bi Po At Fr Ra UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 104 Determine los N. O. de cada elemento en los siguien-tes especies: a) cloruro de cinc; b) trióxido de azufre; c) ácido cloroso; d) ion fosfato hidrógeno. Respuestas: a)ZnCl2 => NOZn + 2 NOCl = 0 NOZn + 2(-1) = 0 NOZn = +2 b) SO3 => NOS + 3 NOO = 0 NOS + 3 (-2) = 0 => NO S = +6 Problema. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 105 c) HClO2 NOH + NOCl + 2 NOO = 0 +1 + NOCl + 2 (-2) = 0 NOCl = +3 Conclusión: d) HPO4-2 NOH + NOP + 4 NOO = -2 +1 + NOP + 4 (-2) = -2 NOP = +5 2 2 31 OClH −++ UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 106 Resumiendo, los números de oxidación de cada elemento en las especies anteriores son: 2 2 31 OClH −++ 1 2 2 ClZn −+ 2 3 6 OS −+ −−++ 22 4 51 OPH UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 107 Problema. Identifique el agente oxidante y el agente reductor en los siguientes sistemas: 0 +1 +6 –2 +3 +6 –2 0 a) 2Al(s) + 3H2SO4(ac) = Al2(SO4)3(ac) + 3H2(g) (se oxida) (se reduce) reductor oxidante b) PbO(s) + CO(g) = Pb(s) + CO2(g) c) 2 H2(g) + O2(g) = 2 H2O(g) UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 108 de tarea: d) 2 Fe(s) + 3 Cl2(g) = 2 FeCl3(s) e) 2 C2H6(g) + 7 O2(g) = 4 CO2(g) + 6 H2O(g) UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 109 Balance de reacciones redox. El balance de las reacciones de óxido- reducción se basa en igualar el número de electrones cedidos en la oxidación y el número de electrones captados en la reducción. Al igualar los e- cedidos y captados se deducen los coeficientes estequiométricos UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 110 Se estudiarán dos métodos para balancear reacciones redox: 1. Método del N.O. 2. Método de semireacciones. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 111 Método del número de oxidación: 1. Se escriben los N. O. de cada elemento en cada especie que intervienen en la reacción. 2. Se analizan la especies que ganan y pierden e - y en qué cantidad. 3. Se antepone a c/u de estas especies un número (coeficiente estequiométrico) de modo que resulten igualados los e - cedidos y captados. 4. Se balancean los átomos restantes dejando para el final el H y el O. 5. Se verifica el balance de carga en la reacción. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 112 Ejemplo. Balancear la siguiente reacción: +7 -2 -1 +1 0 +2 +1 -2 MnO4- + Cl - + H+ = Cl 2 + Mn 2+ + H2O 5e - 1e - 1x 5e - 5x1e - 5e - 5e - 1 MnO 4- + 5 Cl - + H+ = Cl 2 + Mn 2+ + H 2O MnO4- + 5 Cl - + H+ = 5/2 Cl 2 + Mn 2+ + H2O MnO4- + 5 Cl - + H+ = 5/2 Cl 2 + Mn 2+ + 4 H2O MnO4- + 5 Cl - + 8H+ = 5/2 Cl 2 + Mn 2+ + 4H2O UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 113 Balancear: NO3- + Zn + OH - + H2O = Zn(OH) 42- + NH3 UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 114 -2 0 -2 +1 +1 -2 -2 +1 +1 NO3- + Zn + OH - + H 2O = Zn(OH) 42- + NH3 UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 115 +5 -2 0 -2 +1 +1 -2 +2 -2 +1 -3 +1 NO3- + Zn + OH - + H 2O = Zn(OH) 42- + NH3 UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 116 +5 -2 0 -2 +1 +1 -2 +2 -2 +1 -3 +1 NO3- + Zn + OH - + H 2O = Zn(OH) 42- + NH3 8e - 2e - UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 117 +5 -2 0 -2 +1 +1 -2 +2 -2 +1 -3 +1 NO3- + Zn + OH - + H 2O = Zn(OH) 42- + NH3 8e - 2e - x1 x4 UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 118 +5 -2 0 -2 +1 +1 -2 +2 -2 +1 -3 +1 1NO3- + 4Zn + OH - + H2O = Zn(OH) 42- + NH3 8e - 2e - x1 x4 UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 119 +5 -2 0 -2 +1 +1 -2 +2 -2 +1 -3 +1 1NO3- + 4Zn + OH - + H 2O = 4Zn(OH) 42- + 1NH3 8e - 2e - x1 x4 Los coeficientes en rojo ya se han fijado por lo tanto no se deben variar. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 120 1NO3- + 4Zn + OH - + H 2O = 4Zn(OH)42- + 1NH3 • los coeficientes de OH - y de H 2O debe aportar los 13 O y los 16 H que faltan en los reactantes • los coeficientes pueden ser 6OH - y 7H2O o bien 7OH - y 6H2O • la última alternativa es la correcta, luego la ecuación balanceada es: NO3- + 4Zn + 7OH - + 6H2O = 4Zn(OH)42- + NH3 UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 121 TAREA. Balancear por método de número de oxidación: H2C2O4 + MnO4- + H+ = Mn 2+ + CO2 + H2O KNO3 + Fe(NO 3)3 + Cr(NO 3)3 + H2O = HNO3 + + K2CrO4 + Fe(NO3)2 UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 122 Método de las semirreacciones: Este método se aplica para balancear reacciones que ocurren en solución. Consiste en: 1) separar la reacción en dos SEMIREACCIONES, una semirreacción de oxidación (pérdida de e -) una semirreacción de reducción (ganancia de e -) 2) balancear cada semireacción en forma separada 3) sumar las semireacciones balanceadas de modo que N° electrones cedidos = N° electrones captados. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 123 Se distinguen dos procedimientos de balance según la reacción ocurra : - en medio ácido - en medio básico El métodode balance por semireacciones también se le conoce como método de ión-electrón. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 124 Balance en medio ácido: Las especies disponibles para hacer este balance son: iones H+ H2O electrones El procedimiento de balance en medio ácido se describirá con el siguiente ejemplo: UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 125 Balancear en medio ácido el siguiente cambio: MnO4-(ac) + H 2C2O4(ac) = Mn 2+(ac) + CO2(g) (nótese que en la reacción faltan especies o elementos) 1) Separar la reacción en dos semireacciones, identifi-cando las especies cuyos elementos cambian su N.O. MnO4- = Mn 2+ H2C2O4 = CO2 UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 126 2) Balancear separadamente cada semirreacción como se indica: a) balancear el elemento que cambia su N.O. b) balancear los otros elementos que no sean O y H c) balancear el O usando H2O d) balancear el H usando H+ e) balancear la carga con e - El primer cambio: a) MnO4- = Mn 2+ b) no hay c) MnO4- = Mn 2+ + 4 H2O d) MnO4- + 8 H+ = Mn 2+ + 4 H2O e) MnO4- + 8 H+ + 5e - = Mn 2+ + 4 H2O Reducción: MnO4- + 8 H+ + 5e - = Mn 2+ + 4 H2O UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 127 El segundo cambio: a) H2C2O4 = 2 CO2 b) no hay c) O balanceado d) H2C2O4 = 2 CO2 + 2H+ e) H2C2O4 = 2 CO2 + 2H+ + 2e - Oxidación: H2C2O4 = 2 CO2 + 2H+ + 2e - UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 128 3) Sumar las semireacciones balanceadas, cancelando los e - cedidos y captados: MnO4- + 8 H+ + 5e - = Mn 2+ + 4 H2O 2 H2C2O4 = 2 CO2 + 2 H+ + 2e - 5 2MnO4- + 6 H+ + 5H2C2O4 = 2Mn2+ + 10CO2 + 8 H2O 2MnO4- + 6 H+ + 5H2C2O4 = 2Mn2+ + 10CO2 + 8 H2O UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 129 Balance en medio básico: Las especies disponibles para hacer este balance son: electrones H2O iones OH - El procedimiento de balance en medio básico se indicará a través del siguiente ejemplo: UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 130 Balancear en medio básico el siguiente cambio: IO - + S 2O32- = SO42- + I - 1) Separar la reacción en dos semireacciones, identifi-cando las especies cuyos elementos cambian su N.O. IO - = I - S2O32- = SO42- UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 131 2) Balancear separadamente cada semirreacción como se indica: a) identificar el elemento que cambia su N.O. y balancearlo b) agregar donde corresponda el número de e - necesarios para dicho cambio c) balancear la carga con OH - d) balancear los O con H2O Primer cambio: +1 -1 a) IO - = I - b) IO - + 2e - = I - c) IO - + 2e - = I - + 2 OH - d) IO - + 2e - + H2O = I - + 2 OH - Reducción: IO - + 2e - + H2O = I - + 2 OH - UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 132 Segundo cambio: +2 +6 a) S2O32- = 2 SO42- b) S2O32- = 2 SO42- + 8e - c) S2O32- + 10 OH - = 2 SO42- + 8e - d) S2O32- + 10 OH - = 2 SO42- + 8e - + 5H2O Oxidación: S2O32- + 10 OH - = 2 SO42- + 8e - + 5H2O UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 133 3) Sumar las semireacciones balanceadas, cancelando los e - cedidos y captados: IO - + 2e - + H2O = I - + 2 OH - 4 S2O32- + 10 OH - = 2 SO42- + 8e - + 5H2O 4 IO - + S2O32- + 2 OH - = 4 I - + 2 SO42- + H2O Reacción balanceada: 4 IO - + S2O32- + 2 OH - = 4 I - + 2 SO 42- + H2O UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 134 Otra forma de obtener el balance de una reacción en medio básico es : 1) Aunque la reacción ocurra en medio básico, se la balancea como si ocurriera en medio ácido 2) La reacción así balanceada se combina con la reacción: H 2O = H+ + OH - para eliminar los iones H +. Ejemplo. Balancee la siguiente reacción que ocurre en medio básico: IO - + S2O32- = I - + SO42- UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 135 Se hace el balance en medio ácido: IO - + 2H+ + 2e - = I - + H2O 4 S2O32- + 5H2O = 2 SO42- + 10 H+ + 8e - 4 IO - + S2O32- + H2O = 4 I - + 2 SO42- + 2H+ Se suma la reacción: 2 H+ + 2 OH - = 2 H2O 4 IO - + S2O32- + 2 OH - = 4 I - + 2 SO42- + H2O 4 IO - + S2O32- + 2 OH - = 4 I - + 2 SO42- + H2O UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 136 Otro balance … Balancear en medio básico la siguiente reacción: Br2 = Br - + BrO 3- Reducción: Br2 + 2 e - = 2 Br – 5 Oxidación: Br2 + 6H2O = 2 BrO3- + 12 H+ + 10 e - 6 Br2 + 6H2O = 10 Br - + 2 BrO3- + 12 H+ Ahora para cambiar el medio se suma: 12 H+ + 12 OH - = 12 H2O 6 Br2 + 12 OH - = 10 Br - + 2 BrO3- + 6 H2O UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 137 En la reacción anterior el Br 2 se reduce a Br – y simultáneamente se oxida a BrO 3-. Cuando en una reacción redox, la misma especie se oxida y se reduce se dice que la especie DISMUTA y la reacción se denomina reacción de dismutación. Para que una especie dismute ella debe tener un elemento que pueda presentar a lo menos 3 estados de oxidación. Los estados de oxidación que conducen a dismutación son los estados de oxidación intermedios. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 138 Ejemplos de especies que pueden dismutar: Considere las siguientes especies, en las cuales los estados de oxidación del manganeso es el que se indica: 0 +2 +4 +7 Mn Mn2+ MnO2 MnO4- Las especies Mn2+ y MnO2 pueden dismutar porque ambas tienen la posibilidad de aumentar y de disminuir el N.O. del manganeso en forma simultánea. UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 139 Problema. ¿Cuál(es) de las siguentes especies pueden dismutar y por qué? a) Cu2+ ; Cu ; Cu+ b) Na ; Na+ c) S2- ; S8 ; SO2 ; SO3 ; S2O32- ; HSO4- UdeC/FCQ/P.R eyes Unidad 3 y 4 140 Tarea. 1) Balancear en medio básico: CrO42- + Fe(OH) 2 = Cr(OH) 4- + Fe(OH) 3 2) Balancear por método de N.O. la siguiente reacción de dismutación del P 4: P4 + KOH + H 2O = KH2PO2 + PH3 Slide 1 Slide 2 Slide 6 Slide 7 Slide 9 Slide 11 Slide 14 Slide 15 Slide 17 Slide 18 Slide 19 Slide 20 Slide 21 Slide 23 Slide 24 Slide 27 Slide 28 Slide 29 Slide 32 Slide 33 Slide 34 Slide 37 Slide 38 Slide 39 Slide 41 Slide 42 Slide 45 Slide 47 Slide 48 Slide 50 Slide 51 Slide 53 Slide 55 Slide 59 Slide 60 Slide 62 Slide 64 Slide 65 Slide 66 Slide 67 Slide 68 Slide 71 Slide 72 Slide 75 Slide 76 Slide 78 Slide 79 Slide 81 Slide 82 Slide 83 Slide 93 Slide 95 Slide 97 Slide 99 Slide 100 Slide 101 Slide 102 Slide 103 Slide 104 Slide 105 Slide 106 Slide 107 Slide 108 Slide 110 Slide 111 Slide 112 Slide 113 Slide 114 Slide 115 Slide 116 Slide 117 Slide 118 Slide 119 Slide 121 Slide 125 Slide 130 Slide 134 Slide 136 Slide 137 Slide 138 Slide 139 Slide 140