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¿Qué es una reacción de desplazamiento doble?
Las reacciones de desplazamiento doble —también llamadas de sustitución doble, de 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 Hidrógenos, 5 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.
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:
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.
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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!
1.- Empezamos por equilibrar el aluminio:
2.- Continuamos con el azufre:
3.- y por último, el hidrógeno:
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Ejemplo: predecir y balancear un reacción de doble sustitución
Veamos un ejemplo en el que no conocemos los productos:
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
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 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)