Tipos de reacciones químicas II CF N° 267

CIENCIA FÁCIL Nº 267

Autora: María Cristina Chaler.

Serie: Una mirada de la química diferente.

Tipos de reacciones químicas I I 

En esta nota profundizaremos las reacciones redox. La reducción que provoca un agente reductor nunca se da aislada, siempre junta a ella hay una oxidación que provoca el agente  oxidante.

Recordemos el concepto introducido en la nota anterior que aunque verdadero se encuentra incompleto  

Si la combinación con oxígeno se produce a nivel molecular en soluciones líquidas las reacciones se denominan REDOX.

Hay moléculas que incorporan oxígeno, se oxidan,  ese oxigeno se lo extraen a otras de modo que reciben el nombre de AGENTES REDUCTORES.

Otras moléculas pierden oxígeno, se reducen  pero ese oxigeno perdido lo toman otras de modo que trabajan como AGENTES OXIDANTES.

Observemos un esquema

AO +B--------BO + A

AO agente oxidante cede oxígeno que toma B agente reductor dando como productos A reducido y B oxidado.

Este tipo de reacciones se las clasifica como REDOX porque se dan siempre ambas al mismo tiempo. NO HAY OXIDACIÓN SIN REDUCCIÓN.

Las reducciones y oxidaciones no necesariamente se detectan sólo po transferencia de oxígeno, a nivel atómico hay otras pautas y cambios que indican que un elemento se oxida o se reduce.

Se considera oxidación.

·        Ganancia de oxígeno. Ejemplo: 2FeO +1/2 O2-------- Fe2O3 El oxido ferroso incorpora oxígeno pasando a ser oxido férrico.

·        Pérdida de electrones. Ejemplo: Zn---------Zn+2  + 2e-. El Zn  pierde 2 electrones pasando a ser un catión divalente de Zn.

·        Aumento del número de oxidación. Ejemplo: Fe2+-------Fe3+ + 1e- el hierro ferroso aumenta su número de oxidación positivo pasando perdiendo un electrón.

Se considera reducción

·        Pérdida de oxígeno. Ejemplo: CaO -------Ca + ½ O2. El oxido de calcio se reduce al perder oxígeno y transformarse en calcio.

·        Ganancia de electrones. Ejemplo: Cu+2 + 2e------- Cu. El ión divalente de cobre cúprico gana 2 electrones  transformándose en cobre metálico.

·        Disminución del número de oxidación.

      Ejemplo: Cl2 + 2e -----2 Cl-

Análisis del agente oxidante y  agente reductor

Dada la reacción redox buscaremos en ella el agente oxidante y el reductor.

 K2Cr2O7 + HI + HClO4 → Cr (ClO4)3 + KClO4 + I2 + H2O

Leemos la ecuación química que no ha sido equilibrada pero para el análisis del agente oxidante o del agente reductor no es necesario hacerlo.

Dicromato de potasio reacciona con acido yodídrico y acido perclórico dando como producto perclorato crómico, perclorato de potasio, yodo y agua.

Separemos los reactivos y productos en iones  

K2Cr2O7--------- 2K+ + Cr2O7=

HI ----------- H+ + I-

HClO4 -------- H+ + ClO4-

Cr (ClO4)3 -------- Cr+3 + 3 ClO4-

I2 no se disocia lo hacen sólo sales, ácidos e hidróxidos.

H2O no se disocia en gran cantidad.

Reescribimos la ecuación ionizada y señalamos los pares de reactivos y productos correspondientes.

 2 K+ + Cr2O7= + H+ +  I- + H+ +ClO4- → Cr+3 + 3ClO4- + K+ 

+ClO4- + I2 + H2O

Separamos los iones que han cambiado

Cr2O7= ---------- Cr+3  reducción  pérdida de oxígeno

I- -------------------   I2 oxidación aumento del número de oxidación (-1 a 0)

El dicromato es el agente oxidante y el I-el agente reductor

Tipos de reacciones químicas I CF N° 266

CIENCIA FÁCIL Nº 266

Autora: María Cristina Chaler.

Serie: Una mirada de la química diferente.

Tipos de reacciones químicas I   

Y hablando de reacciones químicas que transforman la materia al producirse, las clasificamos por sus diferencias en los intercambios de átomos que se producen.

Una reacción química simbólicamente se puede escribir:

--------------2AB +CD                           A2C +  B2D

AB Y CD reciben el nombre de reactivos, simplemente porque sus moléculas chocarán entre sí y cuando se alcance la energía de choque necesaria para la formación del complejo activado se formarán rápidamente los productos A2C y B2D.

Veamos un ejemplo

Si una reacción tiene la siguiente forma:

HCl (sn)  +   NaOH(sn)  →  NaCl(sn) + H2O(sn)

Es evidente que hay un intercambio de átomos. El ácido clorhídrico  (HCl) reacciona con el hidróxido de sodio (NaOH)  generando como productos sal cloruro de sodio (NaCl) y agua (H2O).

El cloro unido al hidrógeno como reactivo, una vez producida la reacción queda unido al sodio y el H+ se une al OH- para formar H2O.

 (sn) léase solución

Cuando las sustancias anteriores  se encuentran en solución acuosa, se disocian dando átomos cargados o iones se dice que hubo intercambio iónico.

Podríamos escribir la reacción:

H+ + Cl- +Na + + OH- _________ Na+ + Cl- + H+ + OH-

También se la puede clasificar como reacción de neutralización toda vez que reacciona Ácido con una base   y producen  sal   y   agua.

Las reacciones son llamadas de neutralización de un acido con una base o de una base con un ácido según se arroje uno sobre otro.

Reacciones con oxigeno

Combustión

Cuando se producen a nivel gaseoso se denominan reacciones de combustión. El oxígeno es el comburente (facilitador de la combustión) capaz de oxidar en forma completa o incompleta la materia combustible.

C (s) + O2 (g) ---------CO2 (g) el carbono se transforma en  gas carbónico por la combustión completa con el oxígeno.

Si la cantidad de oxigeno resulta insuficiente  en lugar de formarse CO2 se formará CO (monóxido de carbono)

C(s)+ ½ O2 (g) ---------CO (g) monóxido de carbono producto de la combustión incompleta.

 (s) estado sólido.

(g) estado gaseoso.

Reducción oxidación

Si la combinación con oxígeno se produce a nivel molecular en soluciones líquidas las reacciones se denominan REDOX.

Hay moléculas que incorporan oxígeno, se oxidan,  ese oxigeno se lo extraen a otras de modo que reciben el nombre de AGENTES REDUCTORES.

Otras moléculas pierden oxígeno, se reducen  pero ese oxigeno perdido lo toman otras de modo que trabajan como AGENTES OXIDANTES.

Ejemplifiquemos

AO     +     B   --------   BO     +   A

AO agente oxidante cede oxígeno que toma B agente reductor dando como productos A reducido y B oxidado.

Este tipo de reacciones se las clasifica como REDOX porque se dan siempre ambas al mismo tiempo. NO HAY OXIDACIÓN SIN REDUCCIÓN.

QUÍMICA Y ENERGÍA CF N° 265

CIENCIA FÁCIL Nº 265

Autora: María Cristina Chaler.

Serie: Una mirada de la química diferente.

Tipos de reacciones químicas  según su relación con la energía

Cuando se produce un fenómeno químico la materia se transforma, deja de ser molecularmente lo que es y aparecen nuevas sustancias con propiedades distintas. No es magia, es química. Hay intercambio de átomos. La materia se transforma pero no se crea, la masa del sistema permanece constante y si bien se forman moléculas nuevas el balance atómico no varía. La suma de los átomos al inicio de fenómeno es la misma que el final. Sólo cambian de lugar.

Una reacción química simbólicamente la podemos escribir

 __________2 AB +CD                     A2C +  B2D

AB Y CD reciben el nombre de reactivos simplemente porque entre ellos van a reaccionar para dar sustancias nuevas o productos A2C y B2D

La flecha entre ellas significa que hubo una reacción.

Para que una reacción química sea posible, el choque entre las moléculas de AB y CD, tiene que ser efectivo, debe superar una barrera energética que se denomina ENERGÍA DE ACTIVACIÓN. Si el choque no alcanza éste monto de energía no se formarán los productos. El choque energético debe ser tal que los átomos se acomoden formando el llamado COMPLEJO ACTIVADO que tiene el mayor estado energético y será el promotor de los productos  A2C y B2D.

Veamos un esquema energético

Observamos que en este esquema energético el estado de  energía de los productos es mayor  que el estado energético de los reactivos. Hay que entregar una energía adicional (marcada con naranja)  a los reactivos para que la reacción se produzca. Este tipo de reacciones se denominan ENDOTÉRMICA (absorben energía)

Veamos el esquema energético de una reacción exotérmica

Observamos que la energía de los productos es menor que la de los reactivos. Al producirse la reacción se libera una cantidad de energía en forma de calor por ello la clasificación de EXOTÉRMICAS.  

Ácidos especiales parte II CF N° 264

CIENCIA FÁCIL Nº 264

Autora: María Cristina Chaler.
Serie: Una mirada de la química diferente.

Ácidos especiales  parte II

El caso del Boro y el Bismuto es semejante al que vimos del Fósforo y el Arsénico pero se diferencias porque sus óxidos absorben una cantidad mínima y máxima de agua y no intermedia.

Los ácidos que se forman son el meta y orto bórico y el meta y orto bismútico no hay piro ácidos.

Óxido de boro  

·        B2O3 óxido bórico

Óxidos de Bismuto

·        Bi2O3 (óxido bismutoso

·        Bi2O5(óxido bismútico)

Veamos el caso del Boro

Los ácidos resultantes del óxido  bórico serán:

1.     B2O3 + H2O------- H2B2O4------ HBO2 ácido meta borico con cantidad mínina de H2O

2.      B2O3 + 3 H2O------H6B2O6----H3BO3 ácido orto bórico o bórico

Los ácidos resultantes del óxido de bismuto (III)

1.      

Bi2O3+ H2O----- H2Bi2O4-----HBiO2 ácido metabismutoso con mínima cantidad de agua

2.     Bi2O3+ 3H2O--------H6Bi2O6------H3BiO3  ácido ortobismutoso o bismutoso con máxima cantidad de H2O.

Los ácidos del óxido de bismuto V

3.     Bi2O5 + H2O------H2Bi2O6-------HBiO3 ácido metabismutoso con mínima cantidad de H2O.

4.     Bi2O5 + 3 H2O -------H6Bi2O8-----H3BiO4 ácido ortobismútico con máxima cantidad de H2O.

Ahora un cuadro ilustrativo

Ácidos Especiales CF N° 263

CIENCIA FÁCIL Nº 263

Autora: María Cristina Chaler.
Serie: Una mirada de la química diferente.

Ácidos especiales

Son especiales los ácidos que forman elementos como el Fósforo (P), Arsénico (As), Boro (B) y Bismuto (Bi).

Recordemos el esquema de formación de oxácidos

En general la mayoría de los no metales  forman oxácidos por el agregado de una molécula de agua al óxido no metálico.

Pero…en química muchas veces hay peros…

Hay elementos especiales como el Fósforo, Arsénico, Boro o Bismuto cuyos óxidos absorben diferentes cantidades de agua y según ello forman distintos ácidos.

Veamos el caso del fósforo:

El Fósforo actúa con 3 o con 5 electrones cuando forma sus óxidos.

Se combina con el oxígeno dando como productos

·        P2O5 óxido fosfórico   

·        P2O3 oxido fosforoso.

Estos óxidos absorben una cantidad mínima de  1 molécula de agua, media de 2 moléculas  y máxima  de 3 moléculas.

Los ácidos resultantes del óxido fosforoso serán:

1.     P2O3 + H2O------- H2P2O4------ HPO2 ácido meta fosforoso.

2.     P2O3+2H2O--------H4P2O5 ácido piro fosforoso.

3.     P2O3 + 3 H2O------H6P2O6----H3PO3 ácido orto fosforoso o Fosforoso.

Los ácidos resultantes del óxido fosfórico

1.     P2O5 + H2O-------- H2P2O6-----HPO3 ácido metafosfórico

2.     P2O5+2H2O--------H4P2O7  ácido piro fosfórico

3.     P2O5+ 3H2O--------H6P2O8-----H3PO4 ácido meta fosfórico.

 El Arsénico trabaja igual que el fósforo el óxido arsenioso da  como productos ácidos meta piro y orto arseniosos y  el óxido arsénico produce ácidos meta, piro y orto arsénico.

Un buen esquema nos viene muy bien

En la próxima nota de Ciencia Fácil me ocupará del Boro y el Bismuto.

Sales no oxigenadas CF N° 262

CIENCIA FÁCIL Nº 262

Autora: María Cristina Chaler.
Serie: Una mirada de la química diferente.

Sales no Oxigenadas

Cuando un hidrácidos se combina con una base o hidróxido el  compuesto resultante es una sal no oxigenada que puede ser neutra en el caso que las cantidades de protones e hidroxilos sean iguales, ácidas cuando hay defecto de álcalis y básicas cuando hay exceso.

Estas sales son iónicas y no oxigenadas porque el ácido que las origina no lo es. Aquí un cuadro ilustrativo:

Hidruros CF N° 261

CIENCIA FÁCIL Nº 261

Autora: María Cristina Chaler.

Serie: Una mirada de la química diferente.

Los Hidruros

Los Hidruros son compuestos que se obtienen de la combinación de hidrógeno con metales o no metales.

Los Hidruros metálicos son compuestos iónicos, el átomo de hidrógeno  actúa como no metal y recepta una carga negativa que le aporta el metal.

Son solubles en agua, generando cationes metálicos y el anión  hidruro (H-) que proviene del hidrógeno que tomó un electrón cedido por el metal, adquiriendo la configuración electrónica del Helio. El hidrógeno muestra en estos compuestos sus características anfóteras actuando como no metal frente a los metales propiamente dichos o a elementos con fuertes propiedades metálicas. Su Forma es: Me Hn.

En el hidruro no metálico las uniones interatómicas son covalentes y la densidad de carga negativa se  acumula sobre el no metal siendo el hidrógeno el polo positivo. Presenta químicamente carácter ácido (hidrácidos) dependiendo de la electronegatividad del no metal al que esté unido. Si se trata de un halógeno como el Fluor (F) o el Cloro (Cl), su acidez será notable, el hidrógeno se desprenderá de la molécula como H+ generando en solución acuosa  hidrogeniones (H3O+) o protones hidratados. Su Forma es: HnNm.