Republica Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Defensa

Universidad Nacional Experimental Politecnica de la Fuerza Armada

Guanare – Edo Portuguesa

BACHILLER:

RAIMARY VALERA

ING. CIVIL “C”

II SEMESTRE

OCTUBRE; 2015

INTRODUCCION

La materia puede sufrir cambios mediante diversos procesos. No

obstante, todos esos cambios se pueden agrupar en dos tipos: cambios

físicos y cambios químicos. En los cambios químicos es donde

intervienen las reacciones químicas que no es otra cosa que un proceso

por el cual una o más sustancias, llamadas reactivos, se transforman en

otra u otras sustancias con propiedades diferentes, llamadas productos.

En una reacción química, los enlaces entre los átomos que forman

los reactivos se rompen. Entonces, los átomos se reorganizan de otro

modo, formando nuevos enlaces y dando lugar a una o más sustancias

diferentes a las iníciales.

Estamos rodeados por reacciones químicas; tienen lugar en

laboratorios, pero también en fábricas, automóviles, centrales térmicas,

cocinas, atmósfera, interior de la Tierra... Incluso en nuestro cuerpo

ocurren miles de reacciones químicas en cada instante, que determinan lo

que hacemos y pensamos. De toda la variedad de reacciones posibles a

continuación describiremos algunas de ellas, así como también conceptos

de gran importancia que guardan una relación relevante con la misma.

PRE-LABORATORIO

REACCIÓNES QUÍMICA:

REACCIÓN QUÍMICA: Una reacción química consiste en el

cambio de una o más sustancias en otras.  Los reactantes son las

sustancias involucradas al inicio de la reacción y los productos son las

sustancias que resultan de la transformación.  En una ecuación química

que describe una reacción, los reactantes, representados por sus

fórmulas o símbolos, se ubican a la izquierda de una flecha; y posterior a

la flecha,  se escriben los productos, igualmente simbolizados.

En una ecuación se puede indicar los estados físicos de las

sustancias involucradas de la manera siguiente: (s) para sólido, (l) para

líquido, (g) para gaseoso y (ac) para soluciones acuosas.  Los

catalizadores, temperaturas o condiciones especiales deben especificarse

encima de la flecha.

Ecuación Química: representa la transformación de sustancias.

Reactante(s) →Producto(s)

RELACIÓN MOLAR: Se conocen varios métodos para

resolver problemas estequiométricos, uno es el método molar o de

la relación molar.

La relación molar es una relación entre la cantidad de moles de dos

especies cualesquiera que intervengan en una reacción química. Por

ejemplo, en la reacción

Sólo hay seis relaciones molares que se aplican. Estas son:

La relación molar es un factor de conversión cuyo fin es convertir,

en una reacción química, la cantidad de moles de una sustancia a la

cantidad correspondiente de moles de otra sustancia. Por ejemplo, si

deseamos calcular la cantidad de moles de H2O que se pueden obtener a

partir de 4.0 mol de O2, usaremos la relación molar:

REACTIVO LIMITANTE: un reactivo limitante es aquel que, en el

marco de la reacción, se consume en su totalidad. De este modo, delimita

la cantidad de producto que puede formarse.

Tomemos el caso de dos sustancias que interactúan y producen

una reacción química. Si una de las sustancias se acaba, ya que se

consume durante el proceso, la reacción se detendrá (no podrá seguir

desarrollándose). El reactivo consumido actúa como reactivo limitante:

limita la posibilidad de que la reacción siga su curso y, por lo tanto,

también limita la cantidad del producto que se genera por la reacción. Se

dice que el reactivo limitante se basa en una ecuación química ajustada o

balanceada. Es posible conocer los moles del producto que se obtiene al

saber cuál es el número de moles del reactivo.

REACTIVO EN EXCESO: Una reacción química se produce en

condiciones estequiométricas cuando las cantidades de reactivos (en

moles) están en las proporciones idénticas a las de la ecuación

química ajustada.

Es frecuente que se use un exceso de alguno de los reactivos

para conseguir que reaccione la mayor cantidad del reactivo menos

abundante.

El reactivo que se consume en su totalidad es el que va a limitar

la cantidad de producto que se obtendrá y se denomina reactivo

limitante. Los otros reactivos se llaman excedentes o en exceso y no

se consumen totalmente. Cómo puedes saber cuál es el reactivo

limitante? Por ejemplo, en la reacción del aluminio con el oxígeno

para formar óxido de aluminio, mezclas para que reaccionen dos

moles de aluminio con dos moles de dioxígeno.

La ecuación ajustada es : 4 Al + 3 O2 → 2 Al2O3 y haciendo uso

de la proporción estequiométrica entre el aluminio y el dioxígeno:

Por tanto, únicamente reaccionan 1,5 moles de O2 y quedan sin

reaccionar 0,5 moles de dioxígeno. El reactivo limitante es el aluminio,

que se consume totalmente.

RENDIMIENTO DE LA REACCION: Cuando dos elementos o

compuestos reaccionan químicamente entre sí para formar productos,

muchas veces la reacción no es completa, es decir, los reactivos no se

consumen totalmente, o no toda la cantidad de reactivo limitante reacciona

para formar producto.

Se le llama rendimiento químico a la relación entre la cantidad de

producto obtenido realmente en la reacción y  la cantidad  máxima de

producto que se podría haber obtenido si los reactivos se hubieran

consumido completamente.

PORCENTAJE DE PUREZA: las sustancias y reactivos químicos

producidos por la industria química pueden contener una cierta cantidad

de impurezas, tales como metales pesados, inertes y otros.  Cuando se

realizan cálculos estequiométricos es necesario tener en cuenta el

porcentaje de pureza de estos reactivos.

Se denomina pureza al porcentaje efectivo de reactivo puro en la

masa total. Por ejemplo: 60.0 g de cobre con pureza del 80% significa que

48 g de cobre corresponden a cobre puro, siendo el resto impurezas

inertes.

LEY DE CONSERVACIÓN DE LA MATERIA: es una de las leyes

fundamentales en todas las ciencias naturales. Fue elaborada

independientemente por Mijaíl Lomonósov en 1745 y por Antoine

Lavoisier en 1785.

Se puede enunciar como En una reacción química ordinaria, la

masa permanece constante, es decir, la masa consumida de los reactivos

es igual a la masa obtenida de los productos. Una salvedad que hay que

tener en cuenta es la existencia de las reacciones nucleares, en las que la

masa sí se modifica de forma sutil, en estos casos en la suma de masas

hay que tener en cuenta la equivalencia entre masa y energía. Esta ley es

fundamental para una adecuada comprensión de la química.

TIPOS DE REACCIONES QUÍMICAS : Las reacciones químicas

pueden clasificarse de manera sencilla en cinco grandes grupos.  Existen

otras clasificaciones, pero para predicción de los productos de una

reacción, esta clasificación es la más útil. 

Reacciones de Síntesis o Composición: En estas reacciones,

dos o más elementos o compuestos se combinan, resultando en un

solo producto. 

Síntesis Química: la combinación de dos o mas sustancias para formar un

solo compuesto.

A +   B à C

(donde A y B pueden ser elementos o compuestos)

Ejemplo:

Escriba la reacción de síntesis entre el aluminio y el oxígeno.

Solución: Dos elementos se combinarán para formar el compuesto

binario correspondiente.  En este caso, el aluminio y el oxígeno formarán

el óxido de aluminio.  La ecuación que representa la reacción es la

siguiente:

4 Al (s) +  3 O2 (g) à  2 Al2O3 (s)

 

Nota:  Es importante recordar los elementos que son diatómicos,

los cuales se escriben con un subíndice de 2 cuando no se encuentran

combinados y participan en una reacción.  Estos son el hidrógeno,

nitrógeno, oxígeno, flúor, cloro, bromo y el  yodo. 

Reacciones de Descomposición o Análisis: Estas reacciones

son inversas a la síntesis y son aquellas en la cuales se forman

dos o más productos a partir de un solo reactante, usualmente con

la ayuda del calor o la electricidad.

Descomposición Química: la formación de dos o mas sustancias a partir

de un solo compuesto.

A à  B + C

(donde B y C pueden ser elementos o compuestos)

   

Ejemplo: Escriba la ecuación que representa la descomposición

del óxido de mercurio (II).

Solución: Un compuesto binario se descompone en los elementos

que lo conforman.  En este caso, el óxido de mercurio (II) se descompone

para formar los elementos mercurio y oxígeno. La ecuación que

representa la reacción es la siguiente:

2 HgO (s) à  2 Hg (l)  + O2 (g)

Reacciones de Desplazamiento o Sustitución Sencilla: Estas

reacciones son aquellas en las cuales un átomo toma el lugar de

otro similar pero menos activo en un compuesto.  En general, los

metales reemplazan metales (o al hidrógeno de un ácido) y los no

metales reemplazan no metales.  La actividad de los metales es la

siguiente, en orden de mayor actividad a menor actividad: Li, K, Na,

Ba, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Cd, Ni, Sn, Pb, (H), Cu, Hg, Ag, Au.  El

orden de actividad de los no metales mas comunes es el

siguiente:  F, O, Cl, Br, I, siendo el flúor el más activo.

Desplazamiento Químico: un elemento reemplaza a otro similar y menos

activo en un compuesto.

AB + C à  CB + A   ó   AB + C  à  AC + B

(dónde C es un elemento más activo que un metal A o un no metal B)

 Ejemplo 1: Escriba la reacción entre el magnesio y una solución

de sulfato de cobre (II).

Solución: El magnesio es un metal más activo que el cobre y por

tanto, lo reemplazará en el compuesto, formando sulfato de magnesio.  A

la vez, el cobre queda en su estado libre como otro producto de la

reacción.  La ecuación que representa la reacción es la siguiente:

Mg (s) +  CuSO4 (ac) à  MgSO4 (ac)  +  Cu (s)

Ejemplo 2: Escriba la reacción entre el óxido de sodio y el flúor. 

  Solución: El flúor es un no metal más activo que el oxígeno y por

tanto, lo reemplazará en el compuesto, formando fluoruro de sodio.  A la

vez, el oxígeno queda en su estado libre como otro producto de la

reacción.  La ecuación que representa la reacción es la siguiente:

2 F2 (g) +  2 Na2O (ac) à 4 NaF (ac)  +  O2 (g)

Ejemplo 3: Escriba la reacción entre la plata y una solución de

nitrato de bario.  

Solución: La reacción no se da, puesto que la plata es un metal

menos activo que el bario y por ende, no lo reemplaza. 

Reacciones de Doble Desplazamiento o Intercambio: Estas

reacciones son aquellas en las cuales el ión positivo (catión) de un

compuesto se combina con el ión negativo (anión) del otro y

viceversa, habiendo así un intercambio de átomos entre los

reactantes.  En general, estas reacciones ocurren en solución, es

decir, que al menos uno de los reactantes debe estar en solución

acuosa.

Doble Desplazamiento Químico: los reactantes intercambian átomos – el

catión de uno se combina con el anión del otro y viceversa.

AB + CD à  AD + CB

Solución: En esta reacción, la plata reemplaza al hidrógeno del

ácido, formando cloruro de plata.  Al mismo tiempo, el hidrógeno

reemplaza a la plata, formando ácido nítrico con el nitrato.  La ecuación

que representa la reacción es la siguiente:

AgNO3 (ac) +  HCl (ac) à  HNO3 (ac)  +  AgCl (s)

 

Reacciones de Neutralización: Estas reacciones son de doble

desplazamiento o intercambio.  Su particularidad es que  ocurren

entre un ácido y una base y los productos de la reacción son agua

y una sal formada por el catión de la base y el anión del ácido. 

Por ejemplo, la reacción entre el ácido sulfúrico y el hidróxido de

sodio resulta en la formación de agua y sulfato de sodio.  La ecuación que

representa esta reacción es la siguiente:   

H2SO4 (ac) +  2 NaOH (ac) à  2 H2O (l)  +  Na2SO4 (ac)

Reacciones de Combustión: Estas reacciones ocurren cuando un

hidrocarburo orgánico (un compuesto que contiene carbono e

hidrógeno) se combina con el oxígeno, formando agua y dióxido de

carbono como productos de la reacción y liberando grandes

cantidades de energía.  Las reacciones de combustión son

esenciales para la vida, ya que la respiración celular es una de

ellas.

Combustión: un hidrocarburo orgánico reacciona con el oxígeno para

producir agua y dióxido de carbono.

hidrocarburo + O2 à  H2O + CO2

Ejemplo 1: Escriba la ecuación que representa la reacción de

combustión de la glucosa, el azúcar sanguíneo (C6H12O6).

Solución: En esta reacción, la glucosa es un hidrocarburo que

reacciona con el oxígeno, resultando en los productos de la combustión –

el agua y el dióxido de carbono. La ecuación que representa la reacción

es la siguiente:

C6H12O6  +  O2  à  H2O  +  CO2

BALANCEO DE ECUACIONES QUÍMICAS: Una reacción química

es la manifestación de un cambio en la materia y la isla de un fenómeno

químico. A su expresión gráfica se le da el nombre de ecuación química,

en la cual, se expresan en la primera parte los reactivos y en la segunda

los productos de la reacción.

A + B C + D

Reactivos Productos: Para equilibrar o balancear ecuaciones

químicas, existen diversos métodos. En todos el objetivo que se persigue

es que la ecuación química cumpla con la ley de la conservación de la

materia. En la actualidad hay muchos métodos como:

Balanceo de ecuaciones por el método de Redox

( Oxidoreduccion).

Balanceo de ecuaciones por el método de Tanteo.

Balanceo de ecuaciones por el método algebraico.

Ahora bien el mas uilizado es el segundo de ellos; el método de

tanteo consiste en observar que cada miembro de la ecuación se

tengan los átomos en la misma cantidad, recordando que en:

H2SO4 hay 2 Hidrogenos 1 Azufre y 4 Oxigenos

5H2SO4 hay 10 Hidrógenos 5 azufres y 20 Oxígenos

Para equilibrar ecuaciones, solo se agregan coeficientes a las

formulas que lo necesiten, pero no se cambian los subíndices.

Ejemplo: Balancear la siguiente ecuación

H2O + N2O5 NHO3

Aquí apreciamos que existen 2 Hidrógenos en el primer miembro

(H2O). Para ello, con solo agregar un 2 al NHO3 queda balanceado el

Hidrogeno.

H2O + N2O5 2 NHO3

Para el Nitrógeno, también queda equilibrado, pues tenemos dos

Nitrógenos en el primer miembro (N2O5) y dos Nitrógenos en el segundo

miembro (2 NHO3).

Para el Oxigeno en el agua (H2O) y 5 Oxígenos en el anhídrido

nítrico (N2O5) nos dan un total de seis Oxígenos. Igual que (2 NHO3).

MATERIALES UTILIZADOS EN EL EXPERIMENTO:

Alambre de cobre

Tubo de ensayo

Acido nítrico concentrado.

Mechero

LABORATORIO

REACCIÓN EXPERIMENTAL 1: Se quemo un pedazo de alambre

de cobre y lo introducimos en un tubo de ensayo con acido nitrico

concentrado, este empezo a botar burbujas y cambio a color verde,

ademas se empezo a calentar y despues de unos minutos se reboso de

espuma. fue una reaccion algo violenta. Lo que genera numerosas

interrogantes como:

¿Que tipo de reacción es?.

¿De color es el gas que se desprende en la reacción y a que

producto se debe?.

¿Qué otro cambio experimenta la reacción?.

A todas estas inquitudes podemos dar respuesta general de la

siguiente manera:

Respuesta: Al ácido nítrico concentrado es altamente oxidante,

reacciona violentamente en presencia de cualquier metal despidiendo

dióxido de nitrógeno (un vapor de color pardo y aroma a cloro, altamente

ácido), como resultado del experimento, el ácido oxidó el alambre de

cobre (le quitó electrones) y lo transformó en una sal de color azul (la

solución verdosa que se aprecio se debe a la combinación de esta sal en

agua y la presencia de trazas (restos) del vapor de dióxido de nitrógeno.

La reacción completa y balanceada es esta:

Cu + 4 HNO3 --------------- Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O

La reacción es exotérmica (despide calor), por cierto el

quemar el alambre de cobre es para eliminar la capa de barniz

aislante que le ponen.

REACCIÓN EXPERIMENTAL 2: Si hace reaccionar oxido de

calcio con agua: ¿Cuál es la ecuación de la reacción?

Respuesta: La cal reacciona con el agua, desprendiendo mucho

calor. En este caso se usaron 15540 gramos de cal. El producto de la

reacción es el hidróxido cálcico, Ca(OH)2, y se llama cal apagada.

CaO + H2O → Ca(OH)2 + 15540 cal.

En cualquier reacción se libera energía. Ahora los 15540 cal

significa que se libero esa cantidad de energía en forma de calor ya que

es una reaccion exotérmica (libera calor).

REACCION EXPERIMENTAL 3: . En la reacción del Cinc con

ácido clorhídrico que gas se desprende en la reacción. Escriba la

ecuación:

Respuesta: se desprende hidrógeno y una sal de zinc (cloruro de

zinc).

2HCl + Zn ----------------> ZnCl2 + H2

Nota: aca algunos ejemplos de reacciones químicas, esto debido a

que algunas de las mensionadas en la practica de laboratorio se hacen

trabajoso entenderlas.

ESTALLIDO ENTRE SODIO METÁLICO Y EL AGUA

El sodio elemental reacciona fácilmente con el agua y forma una

disolución incolora, que consiste en hidróxido de sodio (sosa cáustica) e

hidrógeno gas. Se trata de una reacción exotérmica. El sodio metal se

calienta y puede entrar en ignición y quemarse dando lugar a una

característica llama naranja.

El hidrógeno gas liberado durante el proceso de quemado

reacciona fuertemente con el oxígeno del aire. Ciertos compuestos de

sodio no reaccionan de manera tan inmediata con el agua, pero de todas

formas son solubles en agua.

GAS MARRÓN RESULTANTE ENTRE ÁCIDO NÍTRICO Y MAGNESIO

Lo que resulta de la combinación del Ácido Nítrico y el Magnesio

sólido es el Nitrato de Magnesio y agua, con desprendimiento de dióxido

de nitrógeno gaseoso de color marrón claro. Como se ve, la reacción se

realiza violentamente (el ácido está muy concentrado).

El ácido nítrico ataca a la mayor parte de los metales, incluso a la

plata y al cobre. Las únicas excepciones son los metales nobles: oro,

platino e iridio. Algunos metales, como el hierro, el cromo y el aluminio no

son atacados porque se pasivan, es decir, se forma una fina capa de

óxido que protege al metal del ataque del ácido. Con el cinc pasa algo

similar, pero finalmente la capa de óxido es atacada por el ácido nítrico.

OBTENCIÓN Y EXPLOSIÓN DEL HIDRÓGENO A PARTIR DE ZINC Y

ÁCIDO CLOHÍDRICO

Al agregar zinc fragmentado conforme se vas depositando en el

tubo se ensayo con ácido clorhídrico, va reaccionando, esa reacción es

de desplazamiento. Lo que sucede es que el Zn va convirtiéndose a una

sal que es el cloruro de zinc (ZnCl) y al mismo tiempo libera hidrógeno

(H2). 

Lo que se hizo en el experimento fue retener el hidrógeno en

burbujas dentro de una solución de agua jabonosa, luego se retiro un

poco con una cuchara y se lo acerco a una llama. El hidrógeno hizo

explosión por ser un gas altamente inflamable.

Este gas se produce industrialmente a partir de hidrocarburos

como, por ejemplo, el metano. La mayor parte del hidrógeno elemental se

obtiene "in situ", es decir, en el lugar y en el momento en el que se

necesita.

El hidrógeno puede, también, obtenerse a partir del agua por un

proceso de electrólisis, pero resulta un método mucho más caro que la

obtención a partir del gas natural.

HIELO SECO INSTANTÁNEO CON ACETATO DE SODIO

El acetato de sodio, cuando es calentado y enfriado, se hace

supersaturado en el agua. Entonces al contacto con otro objeto se re-

cristaliza. Esta reacción también causa calor por ello tiene un empleo

práctico en almohadillas de calor. El acetato de sodio también es usado

como conservante y también da a las patatas chips de vinagre su gusto

distintivo. Aparece en los productos alimenticios como E262 o diacetato

de sodio. 

Esta reacción es reversible y puede volver a hacerse utilizando el

mismo material, se trata de un cambio físico y no de un cambio químico,

ya que los compuestos que intervienen no cambian su estructura

fundamental. Las únicas transformaciones implicadas son uniones y

desuniones entre moléculas de agua y una sal metálica en la cual pasa de

un estado líquido a un estado sólido. Esta reacción fue observada por

Gay-Lussac.

HUMO VIOLETA PRODUCTO DE YODO Y ALUMINIO

Reacción exotérmica de combinación de Yodo con Aluminio a

Yoduro de aluminio (AlI3) catalizado por una gota de agua. Esta reacción

química produce nubes de color púrpura, que es principalmente vapores

de yodo, yoduro de aluminio, y un poco de yoduro de hidrógeno también.

Esta mezcla se podría utilizar para fabricar fuentes que se inicien por

agua en vez de fuego, el problema es inventarse un método eficaz para

que no corramos ningún riesgo al hacerlo.

VOLCÁN DE DICROMATO DE AMONIO

El dicromato de amonio es una sal del hipotético ácido dicrómico

(este ácido no es un compuesto estable). Se trata de una sustancia con

un color anaranjado intenso. Es un oxidante fuerte y en contacto con

sustancias orgánicas puede producir explosiones e incendios. 

Es fundamentalmente conocido por su uso en la demostración de

la descomposición térmica de una sustancia, ya que al ser calentada o

encendida por una llama. La reacción se produce debido al poder

oxidante del ion dicromato y al reductor del ion amonio. Otro ejemplo es la

reacción de descomposición explosiva del nitrato de amonio. Actualmente

esta experiencia se realiza cada vez menos debido a la toxicidad de uno

de los productos: el óxido de cromo III.

POS-LABORATORIO

Aunque no la veamos la química está en todos lados: en los

productos de limpieza, cosmética, en los medicamentos que usamos, en

la fibra de la ropa que nos ponemos. Los desarrollos de esta ciencia

inciden directamente en el desarrollo y el bienestar de la humanidad.

Sabemos que una reacción química es un proceso que lleva a la

transformación de un conjunto de sustancias químicas a otro. Las

reacciones químicas pueden ser espontánea , sin necesidad de aporte de

energía , o no espontánea, por lo general después de la entrada de algún

tipo de energía , a saber, el calor, la luz o la electricidad.

Pero Generalmente cuando hablamos de algún proceso químico

pensamos que este sólo puede ocurrir cuando realizamos una práctica

dentro del laboratorio; y en pocas ocasiones comparamos lo visto en el

laboratorio escolar , con lo que ocurre en la vida diaria. Desde mi punto de

vista personal, la verdadera importancia del estudio de las reacciones

químicas radica en que ellas nos permiten esa mirada de trascendencia;

que se emplean en una enorme diversidad de cosas , que tienen relación

con la vida cotidiana. En todas las industria, se dan las reacciones

químicas, por locual, se puede decir que en cualquier tipo de industria,

hay cambios de la materia, y por lo tanto esta presente la química.por

ejempl:

,

En la potabilización del agua están involucrados varios

procesos,uno de ellos, es la eliminacion de carbonatos disueltos en el

agua. Una forma de iniciar la remoción es mediante calentamiento para

formar el carbonato de calcio y la eliminación de:

CO2Ca(HCO3)2 + calor -------> CaCO3 + CO2 + H2O

También añadiendo ácido se forma el precipitado de sulfato de

Calcio:

Ca(HCO3)2 + H2SO4 -----> CaSO4 + 2CO2 + H2O