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Fund.QuíM.Cap4 C
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  • 1. FUNDAMENTOS DE QUÍMICA
  • 2. IV. Las reacciones químicas
    • IV.1. La ecuación química
    • IV.2. Las reacciones químicas en disolución
    • IV.3. La estequiometría
    • IV.4. Reactivo limitante
  • 3. Reacciones de oxidación-reducción
    • En la oxidación de un metal éste pierde electrones : 4 Fe + 3 O 2 2 Fe 2 O 3
    • 4 Fe - 12e 4 Fe 3+ 3 O 2 + 12e 6 O 2-
    • En la reacción con un ácido, un metal pierde electrones :
    • Ca ( s ) + 2 HCl ( aq ) CaCl 2 ( aq ) + H 2 ( g )
    • Ca - 2e Ca 2+ 2 H + + 2e H 2 ( g )
    • Se ha generalizado esta situación llamándose oxidación a la pérdida de electrones por parte de una sustancia.
    • En las reacciones anteriores se dice que: “El Fe se oxidó”, “El Ca se oxidó”
  • 4. Reacciones de oxidación-reducción
    • Paralelamente – y ocurre siempre cuando hay una oxidación- cuando un átomo, ión o molécula adquiere una carga más negativa (gana electrones) se dice que se reduce.
    • La ganancia de electrones por parte de una sustancia se denomina reducción
    • En las reacciones anteriores:
    • [3 O 2 + 12e 6 O 2- ] el O 2 se redujo
    • [2 H + + 2e H 2 ( g )] el H + se redujo
  • 5. Reacciones de oxidación-reducción
    • Para identificar correctamente una reacción de oxidación-reducción se creó el concepto de número de oxidación.
    • En las reacciones de oxidación-reducción tienen lugar cambios iguales pero de signo contrario en los números de oxidación de al menos dos elementos.
    • # de oxidación aumenta oxidación
    • # de oxidación disminuye reducción
  • 6. Tipos de reacciones REDOX
    • Reacciones de combustión
    • Reacciones electroquímicas
    • Reacciones entre un metal y un ácido (o una sal): A + B X A X + B
    • Zn ( s ) + 2 H Br ( aq ) Zn Br 2 (aq) + H 2 ( g )
    • Mn ( s ) + Pb (NO 3 ) 2 ( aq ) Mn (NO 3 ) 2 ( aq ) + Pb ( s )
    • Se denominan reacciones de desplazamiento porque el ión en disolución es desplazado o sustituido por un elemento que se oxida.
  • 7. Tipos de reacciones REDOX
    • Verificación de existencia de oxidación-reducción
    • Mg ( s ) + 2 H Cl( aq ) Mg Cl 2 (aq) + H 2 ( g )
    • 0 +1 +2 0
    • Otro ejemplo de reacción de desplazamiento:
    • Fe( s ) + Ni(NO 3 ) 2 ( aq ) Fe(NO 3 ) 2 ( aq ) + Ni( s )
    • Se verifica que siempre que una sustancia se oxida otra se reduce .
    • Pero ¿qué metal puede reducir a otro (oxidándose)?
  • 8. Serie de actividad de los metales en disolución acuosa
    • Cualquier metal de la lista puede ser oxidado por los iones de los elementos que están debajo de él.
  • 9. Reacción de desplazamiento
  • 10. Desplazamientos metálicos en las reacciones REDOX
    • Exprese cuáles de las siguientes reacciones pueden tener lugar:
    • Cu ( s ) + Sn 2+ ( aq )
    • Fe ( s ) + Ni 2+ ( aq )
    • Al ( s ) + Na + ( aq )
    • Ni ( s ) + H + ( aq )
    • Cu ( s ) + H + ( aq )
    • Al ( s ) + H + ( aq )
  • 11. La estequiometría
    • Estequiometría : del griego stoicheion (“elemento”) y metron (“medida”).
    • Se basa en la ley de conservación de la masa : la masa total de todas las sustancias presentes después de una reacción química es la misma que la masa total antes de la reacción [Lavoisier final S. XIX]
  • 12. Cálculos estequiométricos
    • Los coeficientes de una ecuación química balanceada se pueden interpretar como los números relativos de moléculas que intervienen en la reacción y también como los números relativos de moles
  • 13. Cálculos estequiométricos
    • Cuando se plantea:
    • 2 mol H 2 ≈ 1 mol O 2 ≈ 2 mol H 2 O
    • Se quiere decir que 2 mol H 2 ,1 mol O 2 y 2 mol H 2 O son
    • cantidades estequiométricamente equivalentes ( ≈). Esto significa cantidades proporcionales de reaccionantes y productos. Ej.: ¿cuántos moles de H 2 O se producen aprtir de 1,57 moles de O 2 ?
    • Moles de H 2 O = (1,57 mol O 2 ) (2 mol H 2 O) = 3,14 mol H 2 O
    • (1 mol O 2 )
  • 14. Cálculos estequiométricos
    • En la combustión del butano (C 4 H 10 ) ocurre la reacción:
    ¿Cuántos g de CO 2 se producen al combustionar 1 g de C 4 H 10 ? Se aprecia que 2 mol C 4 H 10 ≈ 8 mol O 2 . Hay que buscar la equivalencia en moles de 1g de C 4 H 10 [1mol C 4 H 10 = 58 g]
  • 15. Cálculos estequiométricos
    • Ahora ya se pueden calcular los moles de CO 2 producidos por los 0,0172 moles de C 4 H 10
    Y como un mol CO 2 corresponden (12 + 32) 44 g de CO 2
  • 16. Cálculos estequiométricos
    • Así, para este tipo de problemas, la secuencia de conversión es:
    También se hubiera podido realizar el cálculo en una sola secuencia de factores:
  • 17. Cálculos estequiométricos
    • Si se hubiera pedido la cantidad consumida de O 2 el planteamiento total hubiera sido:
    Calcúlese la cantidad de agua producida por 25 g de C 4 H 10
  • 18. Cálculos estequiométricos
    • Procedimiento para el cálculo para calcular el # de g de un reactivo consumido o de un producto formado en una reacción, partiendo del # de g de uno de los otros reactivos o producto.
  • 19. Cálculos estequiométricos. Problemas.
    • 1- La fermentación de la glucosa (C 6 H 12 O 6 ) produce alcohol etílico (C 2 H 5 OH) y CO 2 .
    • Plantee la ecuación balanceada
    • Calcule los moles de CO 2 . que se producen a partir de 0,4 moles de glucosa.
    • Calcule los gramos de glucosa que se requieren para fabricar una botella de bebida alcohólica (750 ml ≈750 g) si en ella está presente el alcohol etílico en un 38%.
  • 20. Cálculos estequiométricos. Problemas.
    • 2- Las bolsas de aire de los automóviles se inflan cuando la azida de sodio (NaN 3 ) se descompone rápidamente en sus elementos componentes: (C 2 H 5 OH) y CO 2 .
    • 2 NaN 3 ( s ) 2 Na( s ) + 3 N 2 ( g )
    • ¿Cuántos moles de N 2 se producen al descomponerse 2,5 mol de NaN 3 ?
    • ¿Cuántos gramos de azida de sodio se requieren para formar 6,00 g de nitrógeno gaseoso?
    • ¿Cuántos gramos de azida de sodio se necesitan para –al reaccionar- llenar una bolsa con 25 litros de nitrógeno gaseoso si la densidad de éste es de 1,25 g/l?
  • 21. Reactivo limitante
    • Una reacción química termina cuando se agota el reactivo que está en una proporción menor a la estequiométrica; quedando los demás en exceso. Al reactivo que se agota primero se le llama reactivo limitante.
    • Supongamos que se tienen 2 moles de Hierro y 1 mol de Oxígeno y que reaccionan para formar óxido férrico según: 4 Fe + 3 O 2 2 Fe 2 O 3 ¿cuál de los dos terminará primero ?
    • Como en esta reacción 4 moles de Fe reaccionan con 3 de oxígeno se puede plantear:
  • 22. Reactivo limitante
    • Partamos primero de lo necesario de O 2 para reaccionar con 2 moles de Fe:
    • Moles de O 2 = (2 mol Fe) (3 mol O 2 ) = 1,5 mol O 2
    • (4 mol Fe)
    • Como se dispone solamente de 1 mol de O 2 , el reactivo limitante resulta el O 2 .
    • Si se hubiera partido de lo necesario de Fe:
    • Moles de Fe = (1 mol O 2 ) (4 mol Fe ) = 1,33 mol Fe
    • (3 mol O 2 )
    • Como se dispone de 2 mol de Fe, sobra de este elemento, luego el reactivo limitante resulta el O 2 .
  • 23. Reactivo limitante
    • Resumiendo los datos del ejemplo anterior:
    4 Fe 3 O 2 2 Fe 2 O 3 Cantidades iniciales 2 1 0 Cambio (reacción) -1,33 -1 +1,5 Cantidades finales 0,67 0 1,5
  • 24. Cálculos estequiométricos.Problemas.
    • 3- El proceso más importante para convertir el nitrógeno del aire en compuestos nitrogenados se basa en la reacción de éste con hidrógeno para formar amoníaco (NH 3 ) según:
    • N 2 + 3 H 2 2 NH 3
    • Clasifique la reacción
    • Calcule los moles de NH 3 . que se pueden formar a partir de 3,0 mol de N 2 y 6,0 mol de H 2
    • ¿Cuál es el reactivo limitante?
  • 25. Reactivo limitante
    • En el siguiente esquema se ve ejemplificado el concepto de reactivo limitante

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