sábado, 13 de enero de 2024

PERÍODO III


CONTENIDO
  
  • Funciones químicas inorgánicas y grupos funcionales 
           - Ácidos: Hidrácidos y Oxácidos 
           - Sales 

  • Reacciones y Ecuaciones Químicas 
           - Representación de las reacciones 
           - Clasificación de las reacciones 
           - Balanceo de ecuaciones: método simple o de tanteo

      



  Funciones Químicas Inorgánica 


         Función Química. 



En química, el grupo de algunas sustancias compuestas que poseen propiedades químicas semejantes, denominadas propiedades funcionales, recibe el nombre de función química. Cuando un determinado compuesto posee características como acidez o basicidad, solubilidad en agua, reactividad de acuerdo con determinada función química, se dice que este pertenece a esta función química. Las funciones químicas son divididas de acuerdo con la división clásica de la química.



         Grupo Funcional. 



El Grupo funcional es el grupo de átomos que caracterizan a una función química y que tienen propiedades características bien definidas.

Existen cuatro tipos de función inorgánica: óxidoácidobase y sal. El criterio de clasificación de una sustancia en una de esas funciones es el tipo de iones que se forman cuando ella es disuelta en agua.



























FUNCIÓN ÓXIDO  















FUNCÓN HIDRÓXIDO  










































En el sistema tradicional se utiliza como nombre genérico el nombre del no metal con el sufijo y prefijo correspondiente a su número de valencia y como nombre especifico el nombre del metal, elemento proporcionado por el hidróxido. Según el número de valencia del no metal en la sal (o del no metal en el oxácido que da origen a la sal) los sufijos son:
hipo- … -oso(para números de valencia 1 y 2)hipo- … -ito
… -oso(para números de valencia 3 y 4)… -ito
… -ico(para números de valencia 5 y 6)… -ato
per- … -ico(para el número de valencia 7)per- … -ato
En el ejemplo anterior, Ca(ClO3)2, como el cloro trabaja con la valencia +5, el compuesto se nombra Clorato de calcio. En el sistema Stock se utiliza como nombre genérico el nombre del no metal con el prefijo correspondiente al número de oxígenos presentes por radical en el compuesto (según la tabla de prefijos griegos), seguido de la partícula “oxo”, más el nombre del no metal con el sufijo ato. Después del nombre general se indica la valencia del no metal con números romanos, y luego como nombre especifico se utiliza el nombre del metal.




Oxácido + Hidróxido → Agua + Sal neutra
H3PO4 + 3Na(OH) → 3H2O + Na3PO4
CompuestoNom. StockNom. tradicional
Na3PO4fosfato (V) de sodio3fosfato de sodio u ortofosfato de sodio
CaSO4sulfato (VI) de calcio3sulfato de calcio
NaClO4clorato (VII) de sodio3perclorato de sodio
Mg(BrO)2bromato (I) de magnesio3hipobromito de magnesio













REACCIÓN QUÍMICA Y ECUACIÓN QUÍMICA

Son aquellas transformaciones o cambios que afectan Ia composición de Ia materia. En los cambios químicos se forman nuevas sustancias.


Por ejemplo cuando ocurren fenómenos como los siguientes: un papel arde en presencia de aire (combustión) y un metal se oxida en presencia de aire o agua (corrosión), podemos decir que cambió el tipo de sustancia, convirtiéndose en otra diferente: por eso se dice que se produjo una transformación química.


En las transformaciones químicas se producen reacciones químicas. Una reacción química se da cuando dos o más sustancias entran en contacto para formar otras sustancias diferentes.

Es posible detectar cuándo se está produciendo una reacción química porque observamos cambios de temperatura, desprendimiento de gases, cambio de color, explosión etc.


Una reacción química, también llamada cambio químico o fenómeno químico, es todo proceso termodinámico en el cual dos o más sustancias (llamadas reactantes o reactivos), se transforman, cambiando su estructura molecular y sus enlaces, en otras sustancias llamadas productos.


Clásicamente, las reacciones químicas abarcan cambios que estrictamente implican el movimiento de electrones en la formación y ruptura de enlaces 


 Ejemplos de Reacciones Químicas: 


1-El hidrógeno y el oxígeno reaccionan para dar agua.

2-El calentamiento del carbonato de calcio (le comunicamos calor), este se descompone en óxido de calcio y dióxido de carbono.

3-La oxidación del hierro. 

4-Las combustiones de gas, madera, gasolina, etc.

5-La fotosíntesis 

6-Efervescencia. 

7-Digestión. 

Ecuación química: es una descripción simbólica de una reacción química. Muestra las sustancias que reaccionan (llamadas reactivos o) y las sustancias que se originan (llamadas productos):












Ejemplos: 


1) 2 H2(g) + O(g) -> 2 H2O (l)

2) CaCO3 -> CaO + CO2

3) 2 Fe (s) + O(g) -> 2 FeO (s)

4) CH4 (g) 2 O2 -> CO2 + 2 H2



5)



CLASIFICACIÓN DE LAS REACCIONES QUÍMICAS 






¿Qué es una reacción de desplazamiento doble?

Las reacciones de desplazamiento doble —también llamadas de sustitución doblede intercambio o reacciones de metátesis— suceden cuando las partes de dos compuestos iónicos se intercambian, produciendo dos compuestos nuevos. El patrón general de las reacciones de desplazamiento doble se ve así:
Puedes pensar en estas reacciones como que se intercambian los cationes o los aniones, pero no los dos al mismo tiempo porque, si no, terminarías con las mismas sustancias que tenías cuando empezaste. El solvente de las reacciones de desplazamiento doble casi siempre es agua y los reactivos y productos normalmente son compuestos iónicos, aunque también pueden ser ácidos o bases.
Aquí tenemos un ejemplo de una reacción de desplazamiento doble:

Sin embargo, si la energía final es mayor que la inicial (es decir, los productos han ganado energía respecto de los reactivos), quiere decir que la reacción ha absorbido energía del medio (de algún sitio ha tenido que salir):








Para saber qué cantidad de energía se ha desprendido o absorbido, solo tenemos que hacer:


E = Eproductos – Ereactivos

Por eso, si la diferencia de energía es de signo positivo, se considera que la reacción es endotérmica, y exotérmica si es de signo negativo.

Pero ¡OJO! cuando esta diferencia de energía aparece incluida en una reacción química, el tema de los signos puede llevar a confusión. Fíjate en las siguientes reacciones:





A ) CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) + 213 Kcal
B) CH4(g) + 2O2(g) – 213 Kcal → CO2(g) + 2H2O(g)
C) Ba(OH)2.8H2O + 2NH4NO3 → Ba(NO3)2 + 2NH3 + 10H2O -80,3 KJ
D) Ba(OH)2.8H2O + 2NH4NO3 + 80,3KJ → Ba(NO3)2 + 2NH3 + 10H2O

(No te preocupes si ves raros los compuestos de las reacciones C y D; ahora no es eso lo importante. Fíjate solo en lo que está en negrita. Tampoco importa si las unidades están en kilojulios o kilocalorías)


La reacción A ¿es exotérmica o endotérmica? Pues aunque la energía aparezca en positivo, es exotérmica. ¿Por qué? Porque esa reacción se leería “un mol de metano más dos moles de oxígeno producen un mol de dióxido de carbono, dos moles de agua y 213 kilocalorías”. Es decir, desprende energía. La reacción B, que es la misma, tiene el término de la energía al otro lado, y en este caso sí aparece con el signo negativo de las reacciones exotérmicas. Esta se leería “un mol de metano más dos moles de oxígeno y una pérdida de 213 kilocalorías dan un mol de dióxido de carbono y dos moles de agua”. Como ves, de nuevo hablamos de perder calor.



Por el mismo motivo, las reacciones C y D (que también son la misma, con el término de energía en lados distintos) son ambas endotérmicas. C quiere decir que en el lado derecho han “desaparecido” 80,3 Kj (que ha pasado a formar parte de los productos). En D, significa que hace falta añadir 80,3 kilojulios (que provienen del medio) para que se formen los productos.


Todo esto te puede parecer un poco lioso. Pero mejor que aprenderte un criterio de signos es que entiendas qué significan los signos positivo y negativo a cada lado de la reacción. Imagina que las cifras de energía están en el medio en que ocurra la reacción, y por lo tanto, piensa en términos de energía que aparece en el medio si esta es positiva, o que desaparece del medio si esta es negativa.






Balanceo de ecuaciones: método simple o de tanteo 


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.

Método de tanteo

Consiste en que las dos ecuaciones tengan los átomos de cada elemento químico en igual cantidad, aunque estén en moléculas distintas (en diferentes sustancias).
Para ello, recordaremos que...
En una molécula H2SO4 hay 2 Hidrógenos, 1 Azufre y 4 Oxígenos.
En 5 moléculas de H2SO4 habrá 10 Hidrógenos5 azufres y 20 Oxígenos.


Para equilibrar ecuaciones, solo se puede agregar coeficientes a las formulas que lo necesiten, pero no se puede cambiar los subíndices.
  • Ejemplo: Balancear la siguiente ecuación:
Agua + Óxido de nitrógeno(V) = Ácido nítrico
H2O + N2O5 → HNO3
Tal como se ha escrito, vemos que en el 1er. miembro hay 2 hidrógenos, mientras que en el 2º hay solo uno; a la izquierda hay 2 nitrógenos liquidos y a la derecha hay uno; en el sistema inicial hay 6 oxígenos y al final solamente hay 3.
Normalmente, el ajuste se inicia con el elemento menos "frecuente", en nuestro caso el nitrógeno.
Para ajustar el nitrógeno, podemos añadir otra molécula de HNO3 en el 2º miembro:
H2O + N2O5 → HNO3 + HNO3
Al contar el número de átomos de cada tipo, veremos que es igual al principio y al final. Para evitar tener que "dibujar" las moléculas, se pone su número delante de su fórmula; aquí, se inserta un "2"(coeficiente) delante de HNO3, y la ecuación queda equilibrada.
H2O + N2O5 → 2 HNO3

  • Veamos otro ejemplo, secuenciado:
Nos piden ajustar el siguiente proceso químico: Cuando el sulfuro de hidrógeno reacciona con aluminio metálico, se produce sulfuro de aluminio y se desprende hidrógeno gaseoso.
¡Es muy importante escribir correctamente la fórmulas químicas de las sustancias indicadas!
H2S + Al → Al2S3 + H2
1.- Empezamos por equilibrar el aluminio:
H2S + 2 Al → Al2S3 + H2
2.- Continuamos con el azufre:
3 H2S + 2 Al → Al2S3 + H2
3.- y por último, el hidrógeno:
3 H2S + 2 Al → Al2S3 + 3 H2

Ejemplo: predecir y balancear un reacción de doble sustitución

Veamos un ejemplo en el que no conocemos los productos:
H, start subscript, 2, end subscript, S, O, start subscript, 4, end subscript, left parenthesis, a, c, right parenthesis, plus, B, a, left parenthesis, O, H, right parenthesis, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, c, right parenthesis, right arrow
Primero podemos identificar los cationes y aniones que serán intercambiados. Los cationes son H, start superscript, plus, end superscript y B, a, start superscript, 2, plus, end superscript, mientras que los aniones son S, O, start subscript, 4, end subscript, start superscript, 2, minus, end superscript y O, H, start superscript, minus, end superscript. Si intercambiamos los aniones obtenemos como productos H, start subscript, 2, end subscript, O y B, a, S, O, start subscript, 4, end subscript:
Podemos notar que nuestra reacción de desplazamiento doble también es una reacción de neutralización puesto que está reaccionando ácido sulfúrico, un ácido fuerte, con hidróxido de bario, una base fuerte. ¿Cuál es el estado del producto, sulfato de bario? Si revisamos nuestras reglas de solubilidad, podemos ver que el sulfato de bario es insoluble y debería de precipitarse. ¡Eso significa que nuestra reacción también es una reacción de precipitación! Podemos incluir esa información en nuestra ecuación si añadimos el símbolo start color blueD, left parenthesis, s, right parenthesis, end color blueD  después del B, a, S, O, start subscript, 4, end subscript.
Todavía no estamos del todo listos. Nuestra reacción no está balanceada, dado que tenemos un número desigual de hidrógenos y oxígenos en ambos lados de la flecha. Podemos arreglar esto si multiplicamos H, start subscript, 2, end subscript, O por start color redD, 2, end color redD para finalmente obtener nuestra ecuación molecular balanceada:

Problema 1

En los siguientes reactivos, ¿cuáles son los productos de una reacción de desplazamiento doble?

           





rxqcas.






EJEMPLOS DE  FUNCIONES

Óxidos: Combinación de cualquier elemento con el oxígeno. Se nombran anteponiendo los prefijos mono, di, tri, tetra, penta, etc. (dependiendo del número de oxígenos presentes en el compuesto), a la palabra óxido, seguido del nombre del otro elemento. Si el elemento con el cual se une el oxígeno tiene una sola valencia, no se antepone ningún prefijo.


Ej: SrO óxido de estroncio. CoO monóxido de cobalto. Co2O3 trióxido de cobalto

Recuerda que los números que aparecen en las fórmulas químicas, deben ser colocados como subíndices.



Bases: Combinación de un metal con el OH- (ión hidroxilo). Se nombran anteponiendo las palabras hidróxido de, al elemento metálico. Si el metal contiene dos o más números de valencia, se agrega la valencia en números romanos al final del nombre.
Ej: RbOH hidróxido de rubidio. Ba(OH)2 hidróxido de bario.
     CuOH hidróxido de cobre I Cu(OH)2 hidróxido de cobre II

Ácidos: Combinación del ión H+ con un no metal. Se pueden formar dos clases dependiendo de si el elemento no metálico tiene valencia positiva o negativa.

1. Si el no metal tiene carga negativa, se combina con el Hidrógeno para formar la molécula. Es el caso de los halógenos (Grupo VIIa): HI, HCl... y el azufre: H2S.
Se nombran con la palabra ácido seguida del no metal y la terminación hídrico:
HI ácido yodhídrico. HCl ácido clorhídrico. H2S ácido sulfhídrico.

2. Si el no metal trabaja con carga positiva, se combina además del Hidrógeno, con el Oxígeno, para neutralizar el compuesto. H2SO2, H2SO3, H2SO4.
Su nombre depende de la cantidad de valencias positivas que tenga el no metal; si tiene una sola valencia positiva se utiliza el sufijo ICO; dos valencias, los sufijos OSO e ICO para la menor y la mayor respectivamente; tres valencias, el prefijo HIPO y el sufijo OSO para la menor, OSO para la del medio e ICO para la mayor; si tiene cuatro valencias se colocan las palabras HIPO-OSO, OSO, ICO y PER-ICO, en orden de menor a mayor.
Se nombran con la palabra ácido seguida del prefijo correspondiente, el no metal y el sufijo.
H2SO2 ácido hiposulfuroso. H2SO3 ácido sulfuroso. H2SO4 ácido sulfúrico.

Sales: Es la combinación de un elemento metálico con uno no metálico. Presentan dos formas:

1. Metal y no metal y 2. Metal, no metal y oxígeno. Se nombran dependiendo el ácido del cual provengan:

Si el ácido termina en...hídrico, la sal termina en...uro. Ej: NaCl cloruro de sodio (proviene del HCl)
Si el ácido se nombra con hipo...oso, la sal se nombra con hipo...ito Ej: K2SO2 hiposulfito de potasio (H2SO2)
Si el ácido termina en...oso, la sal termina en...ito Ej: Li2SO3 sulfito de litio (H2SO3)
Si el ácido termina en...ico, la sal termina en...ato Ej: Al2(SO4)3 sulfato de aluminio (H2SO4)
Si el ácido se nombra per...ico, la sal se nombra con per...ato Ej: Mg(ClO4)2 perclorato de magnesio (HClO4)