REVISTA jijiijij
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Contenido<br />
Etapa #1 “Ecuaciones Químicas ” ................................................................................................... 2<br />
Escritura y balanceo de ecuaciones químicas .......................................................................... 2<br />
Tipos de ecuaciones químicas ................................................................................................. 3<br />
Etapa #2 “Cálculos a partir de ecuaciones químicas” ...................................................................... 5<br />
Masa Molar ............................................................................................................................ 5<br />
Introducción a la estequiometria ............................................................................................ 5<br />
Cálculos mol-mol .................................................................................................................... 6<br />
Cálculos mol-masa ................................................................................................................. 6<br />
Cálculos masa-masa ............................................................................................................... 6<br />
Etapa #3 “Soluciones” .................................................................................................................... 7<br />
Solubilidad ............................................................................................................................. 7<br />
Etapa #4 “Ácidos, bases y sales” ..................................................................................................... 8<br />
Ácidos y bases ........................................................................................................................ 8<br />
Reacciones de los ácidos ........................................................................................................ 8<br />
Reacciones de las bases .......................................................................................................... 8<br />
Sales....................................................................................................................................... 9<br />
Electrolitos y no electrolitos. .................................................................................................. 9<br />
Electrolitos fuertes y débiles................................................................................................. 10<br />
Introducción al concepto de pH ............................................................................................ 10<br />
Lluvia acida. ......................................................................................................................... 11<br />
Etapa #5 “El petróleo, fuente de hidrocarburos” .......................................................................... 12<br />
Petróleo ............................................................................................................................... 12<br />
Hidrocarburo. ....................................................................................................................... 12<br />
Alcanos ................................................................................................................................ 12<br />
Alquenos y Alquinos ............................................................................................................. 13<br />
Hidrocarburos aromáticos .................................................................................................... 13<br />
Entretenimiento .......................................................................................................................... 14
Etapa #1 “Ecuaciones Químicas ”<br />
Usted ya comprende lo que es una reacción química; ahora bien, mediante una<br />
ecuación química se explica en qué tipo de sustancias se convierten aquellas sustancias<br />
que se combinan; y esta explicación se hace abreviadamente y por escrito, mediante<br />
símbolos y números.<br />
Una Reacción química es un proceso en el cual una sustancia (o sustancias) desaparece<br />
para formar una o más sustancias nuevas. Las ecuaciones químicas son el modo de<br />
representar a las reacciones químicas.<br />
Por ejemplo el hidrógeno gas (H 2 ) puede reaccionar con oxígeno gas (O 2 ) para dar agua<br />
(H 2 0). La ecuación química para esta reacción se escribe:<br />
El "+" se lee como "reacciona con"<br />
La flecha significa "produce".<br />
Las fórmulas químicas a la izquierda de la flecha representan las sustancias de partida<br />
denominadas reactivos.<br />
A la derecha de la flecha están las formulas químicas de las sustancias producidas<br />
denominadas productos.<br />
Los números al lado de las formulas son los coeficientes (el coeficiente 1 se omite)<br />
Escritura y balanceo de ecuaciones químicas<br />
Balancear una ecuación significa que debe de existir una equivalencia entre el número<br />
de los reactivos y el número de los productos en una ecuación. Lo cual, existen<br />
distintos métodos, como los que veremos a continuación<br />
Para que un balanceo sea correcto: "La suma<br />
de la masa de las<br />
sustancias reaccionantes debe
ser igual a la suma de las masas de los productos"<br />
Considere lo que sucede cuando el hidrógeno gaseoso (H 2 ) se quema en presencia de<br />
aire (que contiene oxígeno, O 2 ) para formar agua (H 2 O). Esta<br />
reacción se representa mediante la ecuación química:<br />
Donde el signo “más” significa “reacciona con” y la flecha<br />
significa “produce”. Así, esta expresión simbólica se lee: “El<br />
hidrógeno molecular reacciona con el oxígeno molecular<br />
para producir agua.<br />
Se supone que la reacción procede de izquierda a derecha<br />
como lo indica la flecha. Sin embargo, la ecuación no está<br />
completa, ya que del lado izquierdo de la flecha hay el<br />
doble de átomos de oxígeno (dos) que los que hay del<br />
lado derecho (uno). Para estar de acuerdo con la ley<br />
de la conservación de la masa debe haber el mismo<br />
número de cada tipo de átomos en ambos lados de<br />
la flecha, es decir, debe haber tantos átomos al<br />
finalizar la reacción como los que había antes de<br />
que se iniciara. El balance de la ecuación se hace<br />
colocando el coeficiente adecuado (en este caso<br />
2) antes del H 2 y del H 2 O:<br />
Esta ecuación química “balanceada” muestra que “dos moléculas de hidrógeno se<br />
combinan o reaccionan con una molécula de oxígeno para formar dos moléculas de<br />
agua”. Debido a que la relación del número de moléculas es igual a la relación del<br />
número de moles, la ecuación también puede leerse como “2 moles de moléculas de<br />
hidrógeno reaccionan con 1 mol de moléculas de oxígeno para producir 2 moles de<br />
moléculas de agua”. Se conoce la masa de un mol de cada sustancia, por lo que la<br />
ecuación se puede interpretar como “4.04 g de H reaccionan con 32.00 g de O 2 para<br />
formar 36.04 g de H 2 O”. Estas tres maneras de leer la ecuación se resumen en la<br />
siguiente tabla.<br />
Tipos de ecuaciones químicas<br />
Reacciones de Síntesis o Composición
En estas reacciones, dos o más elementos o compuestos se combinan, resultando en<br />
un solo producto.<br />
Síntesis Química: La combinación de dos o más sustancias para formar un solo<br />
compuesto.<br />
A + B<br />
C<br />
(Donde A y B pueden ser elementos o compuestos)<br />
Reacciones de Descomposición o Análisis<br />
Estas reacciones son inversas a la síntesis y son aquellas en la cuales se forman dos o<br />
más productos a partir de un solo reactante, usualmente con la ayuda del calor o la<br />
electricidad.<br />
Descomposición Química: la formación de dos o más sustancias a partir de un solo<br />
compuesto.<br />
A<br />
B + C<br />
(Donde B y C pueden ser elementos o compuestos)<br />
Reacciones de Desplazamiento o Sustitución Sencilla<br />
Estas reacciones son aquellas en las cuales un átomo toma el lugar<br />
de otro similar pero menos activo en un compuesto. En general, los<br />
metales reemplazan metales (o al hidrógeno de un ácido) y los no<br />
metales reemplazan no metales. La actividad de los metales es la<br />
siguiente, en orden de mayor actividad a menor actividad: Li, K, Na,<br />
Ba, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Cd, Ni, Sn, Pb, (H), Cu, Hg, Ag, Au. El orden de<br />
actividad de los no metales más comunes es el siguiente: F, O, Cl, Br,<br />
I, siendo el flúor el más activo.<br />
Reacciones de Doble Desplazamiento o Intercambio<br />
Estas reacciones son aquellas en las cuales el ión<br />
positivo (catión) de un compuesto se combina con el<br />
ión negativo (anión) del otro y viceversa, habiendo así<br />
un intercambio de átomos entre los reactantes. En<br />
general, estas reacciones ocurren en solución, es<br />
decir, que al menos uno de los reactantes debe estar<br />
en solución acuosa.
Doble Desplazamiento Químico: los reactantes intercambian átomos – el catión de uno<br />
se combina con el anión del otro y viceversa.<br />
AB + CD<br />
AD + CB<br />
Reacciones de Combustión<br />
Estas reacciones ocurren cuando un hidrocarburo orgánico (un compuesto que<br />
contiene carbono e hidrógeno) se combina con el oxígeno, formando agua y dióxido de<br />
carbono como productos de la reacción y liberando grandes cantidades de energía. Las<br />
reacciones de combustión son esenciales para la vida, ya que la respiración celular es<br />
una de ellas.<br />
Combustión: un hidrocarburo orgánico reacciona con el oxígeno para producir agua y<br />
dióxido de carbono.<br />
Hidrocarburo + O2<br />
H2O + CO2<br />
Etapa #2 “Cálculos a partir de ecuaciones químicas”<br />
Masa Molar<br />
La masa molar es la suma de las masas atómicas de todos los átomos de un elemento o<br />
compuesto.<br />
Relación entre molécula y mol. Una molécula es la unidad más pequeña de una<br />
sustancia molecular (por ejemplo, Br 2 ), y una mol es el número de Avogadro (6.022 x<br />
10 23 ) de moléculas en esa sustancia.<br />
El termino mol también se refiere a cualquier especie química.<br />
Introducción a la estequiometria<br />
El área de la química<br />
que se dedica al<br />
estudio de las<br />
relaciones<br />
cuantitativas entre<br />
reactivos y<br />
productos se<br />
conoce con el
nombre de estequiometria.<br />
Una reacción molar en una relación entre el número de moles de dos especies<br />
cualesquiera que participan en una reacción química.<br />
Cálculos mol-mol<br />
En este tipo de relación la sustancia<br />
de partida está expresada en<br />
moles, y la sustancia deseada se<br />
pide en moles.<br />
En los cálculos<br />
estequiométricos<br />
los<br />
resultados se reportan<br />
redondeándolos a dos<br />
decimales. Igualmente, las masas<br />
atómicas de los elementos, deben<br />
utilizarse redondeadas a dos<br />
decimales.<br />
Cálculos mol-masa<br />
Las relaciones de este tipo tienen<br />
uno de sus datos en unidades de<br />
masa y el otro en moles. Tal como se<br />
ilustra en el problema descrito a continuación.<br />
¿Cuántas moles de hierro representan 25.0 g de hierro (Fe)? Necesitamos convertir<br />
gramos de Fe a moles de Fe. Buscamos la masa atómica del Fe y vemos que es 55.85 g.<br />
Utilizamos el factor de conversión apropiado para obtener moles.<br />
Cálculos masa-masa<br />
En la resolución de los problemas de estequiometria masa-masa, es necesario emplear<br />
todos los pasos del método de relaciones molares. La masa de la sustancia inicial se<br />
convierte en moles. A continuación, la relación molar se utiliza para calcular las moles<br />
de la sustancia deseada, las que a su vez se convierten en masa mediante una nueva<br />
relación molar.
Etapa #3 “Soluciones”<br />
Solubilidad<br />
La solubilidad es capacidad que posee una sustancia para poder disolverse en otra. Dicha<br />
capacidad puede ser expresada en moles por litro, gramos por litro o también en porcentaje del<br />
soluto.<br />
Generalmente, para hacer que el soluto se disuelva se suele calentar la muestra, de este modo, la<br />
sustancia disuelta se conoce como soluto y la sustancia donde se disuelve el soluto se conoce<br />
como disolvente.<br />
La solubilidad de los compuestos iónicos es algo compleja, pues en ella interviene más factores. En<br />
la práctica es bueno saber algunas reglas para determinar la solubilidad o también, la insolubilidad<br />
de las sustancias iónicas en la disolución acuosa.<br />
Las reglas, obtenidas experimentalmente, hacen que las sustancias se puedan clasificar en:<br />
Solubles, ligeramente solubles, o insolubles.<br />
Solubles: Son las sustancias con una solubilidad superior a 0.02 moles de soluto por litro de<br />
disolución<br />
Ligeramente insolubles: son las<br />
solubilidad<br />
sustancias que tienen una<br />
aproximada de 0.02 moles<br />
por litro.<br />
Insolubles: Son las<br />
sustancias que no llegan<br />
a tener una solubilidad de<br />
0.02 moles por litros, pero dado<br />
que esta solubilidad no es del<br />
todo nula, se suele conocer con el<br />
nombre de poco solubles.
Etapa #4 “Ácidos, bases y sales”<br />
Ácidos y bases<br />
Ácidos y bases son reactivos químicos muy<br />
comunes y gran parte de su química se desarrolla en<br />
medio acuoso. Las reacciones en las que participan<br />
estas especies de denominan reacciones ácido-base,<br />
y su estudio requiere la aplicación de los principios del<br />
equilibrio químico a disoluciones. En estas reacciones, el<br />
disolvente juega un papel muy importante, ya que ácidos y<br />
bases intercambian protones con él, es por ello, que también se<br />
denominan reacciones de trasferencia de protones.<br />
Reacciones de los ácidos<br />
Las reacciones características de los ácidos en solución acuosa, se deben a los iones H +<br />
o H 3 O + . Las siguientes reacciones ocurren en medio acuoso.<br />
Reacción con metales. Los ácidos reaccionan con los metales colocados arriba del<br />
hidrogeno en la serie de actividad de los elementos, y producen hidrogeno y un<br />
compuesto iónico (una sal).<br />
Reacción con bases. La interacción de un ácido con una base recibe el nombre de<br />
reacción de neutralización. En solución acuosa, los productos de esta reacción son una<br />
sal y un agua.<br />
Reacción con óxidos metálicos. Esta reacción es muy parecida a la de un ácido con una<br />
base. Con una solución acuosa de un ácido los productos son una sal y agua.<br />
Reacción con carbonatos. Muchos ácidos reaccionan con los<br />
carbonatos e hidrogeno carbonatos (bicarbonatos) dando<br />
dióxido de carbono, agua y un compuesto iónico.<br />
Reacciones de las bases<br />
Los iones OH- son responsables de las reacciones<br />
características de las bases. Las reacciones siguientes<br />
se efectúan en medio acuoso.<br />
Reacción con ácidos. Las bases reaccionan con los<br />
ácidos para producir una sal y agua.
Hidróxidos anfóteros. Los hidróxidos de ciertos metales, como los del cinc, aluminio y<br />
cromo, son anfóteros; es decir, son capaces de reaccionar como ácidos o como bases.<br />
Cuando se tratan con un ácido fuerte, se comportan como bases; cuando reaccionan<br />
con una base fuerte, se comportan como ácidos.<br />
Reacción de NaOH y KOH con ciertos metales. Algunos metales anfóteros reaccionan<br />
directamente con las bases fuertes hidróxido de sodio e hidróxido de potasio para<br />
producir hidrogeno.<br />
Sales<br />
Una sal es un compuesto químico formado por cationes (iones<br />
con carga positiva) enlazados a aniones (iones con carga<br />
negativa) mediante un enlace iónico. Son el producto típico de<br />
una reacción química entre una base y un ácido, donde la base<br />
proporciona el catión, y el ácido el anión.<br />
La combinación química entre un ácido y un hidróxido (base) o un<br />
óxido y un hidronio (ácido) origina una sal más agua, lo que se<br />
denomina neutralización.<br />
Un ejemplo es la sal de mesa, denominada en el lenguaje<br />
coloquial sal común, sal marina o simplemente sal. Es la sal<br />
específica cloruro de sodio. Su fórmula molecular es NaCl y es<br />
el producto de la base hidróxido sódico (NaOH) y ácido<br />
clorhídrico, HCl. En general, las sales son compuestos iónicos<br />
que forman cristales. Son generalmente solubles en agua,<br />
donde se separan los dos iones. Las sales típicas tienen un<br />
punto de fusión alto, baja dureza, y baja compresibilidad.<br />
Fundidas o disueltas en agua, conducen la electricidad.<br />
Electrolitos y no electrolitos.<br />
Las sustancias como los ácidos, las bases y las sales que en disolución tienen la<br />
propiedad de ser conductoras de la corriente eléctrica, reciben el nombre de<br />
electrolitos, las de más sustancias se consideran como no electrolitos.<br />
No electrolitos: Se caracterizan porque sus disoluciones con conducen la electricidad.<br />
Se disuelven como moléculas neutras que no pueden moverse en presencia de un<br />
campo eléctrico (metanol).<br />
Electrolitos: Las disoluciones acuosas de estas sustancias conducen la electricidad. En<br />
disolución estos solutos se disocian en iones (NaCl).
Los solutos no electrolitos son en general poco solubles, a excepción de los que<br />
pueden formar puentes de hidrógeno (metanol, glucosa, FH, NH3). Los electrolitos son<br />
muy solubles debido a las interacciones ión-dipolo.<br />
En la solubilidad influyen la presión y la temperatura. En general, la solubilidad de un<br />
sólido en un líquido aumenta con la temperatura. Esto se puede explicar recurriendo a<br />
factores entrópicos.<br />
Electrolitos fuertes y débiles.<br />
Los electrolitos pueden ser débiles o fuertes, según estén parcial o totalmente<br />
ionizados o disociados en medio acuoso. Un electrolito fuerte es toda sustancia que al<br />
disolverse en agua, provoca exclusivamente la formación de iones con una reacción de<br />
disolución prácticamente irreversible. Un electrolito débil es una sustancia que al<br />
disolverse en agua, produce iones parciales, con reacciones de tipo reversible.<br />
Introducción al concepto de pH<br />
Es una unidad de medida aceptada y común como un " metro " es una medida de la<br />
longitud, y un "litro" es una medida de volumen fluido El pH es una medida de la acidez<br />
o de la alcalinidad de una sustancia . Es necesario porque, dado que en ciertos casos no<br />
es suficiente decir que el agua está caliente, o no es suficiente decir en ciertos casos<br />
que el jugo de limón es ácido, al saber que su pH es 2,3 nos dice el grado exacto de<br />
acidez. Necesitamos ser específicos. Al decir que el agua está en 91° C o 196°F<br />
expresamos exactamente lo caliente que está.<br />
Los ácidos y las bases tienen una característica que nos deja poder medirlos, es la<br />
concentración de los iones de hidrógeno. Los ácidos fuertes tienen altas<br />
concentraciones de iones de hidrógeno y los ácidos débiles tienen concentraciones<br />
bajas. El pH entonces es un valor numérico que expresa la concentración de iones de<br />
hidrógeno.<br />
Los números a partir del 0 al 7 en la escala indican las soluciones ácidas, y 7 a 14 indican<br />
soluciones alcalinas. Cuanto más ácida es una sustancia, más cercano su pH estará a 0;<br />
cuanto más alcalina es una sustancia, más cercano su pH estará a 14.<br />
Una manera simple de determinarse si un material es un ácido o una base es utilizar<br />
papel de tornasol. El papel de tornasol es una tira de papel tratada que se vuelve color<br />
de rosa cuando está sumergida en una solución ácida, y azul cuando está sumergida en<br />
una solución alcalina.
Lluvia acida.<br />
El concepto de lluvia ácida engloba cualquier forma de precipitación que<br />
presente elevadas concentraciones de ácido sulfúrico y nítrico. También<br />
puede mostrarse en forma de nieve, niebla y partículas de material seco<br />
que se posan sobre la Tierra.<br />
La lluvia ácida tiene muchas consecuencias nocivas para el entorno,<br />
pero sin lugar a dudas, el efecto de mayor insidia lo tiene sobre los<br />
lagos, ríos, arroyos, pantanos y otros medios acuáticos. La lluvia<br />
ácida eleva el nivel acídico en los acuíferos, lo que posibilita la<br />
absorción de aluminio que se transfiere, a su vez, desde las tierras<br />
de labranza a los lagos y ríos. Esta combinación incrementa la<br />
toxicidad de las aguas para los cangrejos de río, mejillones,<br />
peces y otros animales acuáticos.<br />
La lluvia ácida también contamina selvas y bosques,<br />
especialmente los situados a mayor altitud. Esta<br />
precipitación nociva roba los nutrientes esenciales del<br />
suelo a la vez que libera aluminio, lo que dificulta la<br />
absorción del agua por parte de los árboles. Los ácidos<br />
también dañan las agujas de las coníferas y las hojas de<br />
los árboles.<br />
Los efectos de la lluvia ácida, en combinación con otros<br />
agentes agresivos para el medioambiente, reduce la<br />
resistencia de los árboles y plantas a las bajas<br />
temperaturas, la acción de insectos y las enfermedades. Los<br />
contaminantes también pueden inhibir la capacidad arbórea de<br />
reproducirse. Algunas tierras tienen una mayor capacidad que otras<br />
para neutralizar los ácidos. En aquellas áreas en las que la «capacidad amortiguadora»<br />
del suelo es menor, los efectos nocivos de la lluvia ácida son significativamente<br />
mayores.<br />
La única forma de luchar contra la lluvia ácida es reducir las emisiones de los<br />
contaminantes que la originan. Esto significa disminuir el consumo de combustibles<br />
fósiles. Muchos gobiernos han intentado frenar las emisiones mediante la limpieza de<br />
chimeneas industriales y la promoción de combustibles alternativos. Estos esfuerzos<br />
han obtenido resultados ambivalentes. Si pudiéramos detener la lluvia ácida hoy<br />
mismo, tendrían que transcurrir muchos años para que los terribles efectos que ésta<br />
genera desaparecieran.
El hombre puede prevenir la lluvia ácida mediante el ahorro de energía. Mientras<br />
menos electricidad se consuma en los hogares, menos químicos emitirán las centrales.<br />
Los automóviles también consumen ingentes cantidades de combustible fósil, por lo<br />
que los motoristas pueden reducir las emisiones nocivas al usar el transporte público,<br />
vehículos con alta ocupación, bicicletas o caminar siempre que sea posible.<br />
Etapa #5 “El petróleo, fuente de hidrocarburos”<br />
Petróleo<br />
El petróleo es una mezcla compleja de<br />
hidrocarburos que contiene en menor<br />
proporción otros elementos, como<br />
oxígenos, azufre, nitrógeno e, incluso,<br />
metales, como níquel, hierro y vanadio.<br />
La rama de<br />
la química que se dedica al estudio de los compuestos de<br />
carbono se llama química orgánica, y de su nombre no debe suponerse que estos<br />
compuestos deban originarse en la materia viva.<br />
El campo de la química orgánica es inmenso; incluye no sólo a todos los organismos<br />
vivos, sino también a un sinnúmero de materiales que utilizamos a diario.<br />
Hidrocarburo.<br />
Son el tipo más sencillo de compuestos orgánicos. Contienen únicamente átomos de H<br />
y C. Algunos combustibles naturales como el gas natural y la nafta son mezclas de<br />
hidrocarburos. Algunos hidrocarburos (como por ejemplo; benceno, acetileno y<br />
etileno) son materias primas para la síntesis de cientos de sustancias. Estas moléculas<br />
se clasifican en dos tipos más: saturadas e insaturadas. Los hidrocarburos saturados<br />
tienen sólo enlaces sencillos entre átomos de carbono. Estos hidrocarburos también se<br />
conocen con el nombre de alcanos. Los hidrocarburos insaturados tienen un enlace<br />
doble o triple entre dos átomos de carbono y pueden ser alquenos, alquinos o<br />
compuestos aromáticos.<br />
Alcanos<br />
Los alcanos, que también se conocen con el nombre de parafinas o hidrocarburos<br />
saturados. Son hidrocarburos que contienen únicamente enlaces simples. Su fórmula<br />
general es C n H 2n+2 , con n- entero. Por ejemplo: para n= 5, la fórmula es C 5 H 12 . Como cada<br />
carbono está unido al número máximo posible de átomos de acuerdo a su valencia, se<br />
conoce a los alcanos como hidrocarburos saturados.
Ejemplos:<br />
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 butano CH 3 - CH 2 -CH 2 - CH 2 -CH 2 -CH 3 hexano<br />
Alquenos y Alquinos<br />
Alquenos: Un hidrocarburo que contiene al menos un enlace C=C es un alqueno. Si hay<br />
un solo enlace doble, la fórmula general de los alquenos es C n H 2n . Como los átomos de<br />
carbono se enlazan con menos de cuatro átomos cada uno, estos compuestos son<br />
hidrocarburos insaturados.<br />
Ejemplos:<br />
Alquinos: Son hidrocarburos que contienen al menos un enlace triple. Los que tienen<br />
un único enlace triple responden a la fórmula general C n H 2n-2 . Como ya vimos, la<br />
geometría alrededor de cada átomo de C que forma parte del enlace triple es lineal. Los<br />
alquinos se nombran de misma manera que los alquenos cambiando la terminación<br />
"eno" por "ino".<br />
Ejemplos:<br />
Hidrocarburos aromáticos<br />
Aromáticos: A diferencia de los alcanos, los hidrocarburos aromáticos son moléculas<br />
planas que usualmente presentan uno o más anillos de seis átomos de C.<br />
Ejemplos:
Entretenimiento