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1
Introducción
¿CÓMO CAMBIAN LOS COMPONENTES DEL MUNDO?
¿Cómo transforma el agua los minerales de las rocas?
Contaminación y lluvia ácida
La lluvia ácida se origina por una reacción química de algunos óxidos como el dióxido de azufre SO2, y de nitrógeno NO2, cuando son liberados en el aire y entran en contacto con el agua.
Estas sustancias pueden subir muy alto en la atmósfera, donde se mezclan y reaccionan con el agua para formar contaminantes más ácidos, que en conjunto reciben el nombre de lluvia ácida.
Las actividades humanas son la principal causa de la lluvia ácida, generando dichos gases en la atmósfera. Durante las últimas décadas, los humanos han lanzado diferentes productos químicos en el aire, cambiado y alterando la mezcla de gases en la atmósfera. Las plantas de energía liberan la mayor parte del dióxido de azufre, y gran parte de los óxidos de nitrógeno se produce cuando se queman combustibles fósiles, como el carbón. Además, los gases que emanan los automóviles, camiones y autobuses liberan óxidos de nitrógeno y dióxido de azufre en el aire (figura 1).
Figura 1. Bosque afectado por la lluvia ácida
2
Existen tres tipos de nomenclatura que nos permiten nombrar los compuestos químicos. En la tabla 1 se determina cada la nomenclatura sistémica, tradicional y de stock.
Actividad 1Nomenclatura
Objetivos de aprendizajeEstablecer relaciones entre los metales, los no metales y la formación de ácidos e hidróxidos.
¿Qué estrategias consideras que se pueden implementar en las ciudades para disminuir la emisión de gases contaminantes?
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Nomenclatura Descripción Tradicional En este sistema se indica la valencia del elemento de nombre especifico
con una serie de prefijos (OSO que indica la menor valencia) e (ICO para la mayor valencia).En los óxidos en que el metal actúa con una sola valencia se antepone la palabra óxido al nombre del metal:Na2O = Óxido de sodio
En los que actúan dos valencias:Fe O = Óxido ferroso Fe2 O3= Óxido férrico
Sistemática Es la más moderna y fue establecida por la IUPAC (La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada).Este sistema de nomenclatura se basa en nombrar a los compuestos usando prefijos numéricos griegos que indican la atomicidad de cada uno de los elementos presentes en la molécula.Se nombra los elementos con el prefijo correspondiente al número de átomos que halla en la fórmula.
Tabla 1. Tipos de sistema de nomenclatura
3
Ejemplo: CrBr3 = tribromuro de cromo; CO = monóxido de carbono
Stock Este sistema consiste en nombrar a los compuestos escribiendo al final del nombre con números romanos la valencia atómica del elemento, indicando el número de electrones que un átomo gana o cede en un enlace químico.Los compuestos se nombran de esta manera: nombre genérico + nombre del elemento específico + el número de valencia.
Recordemos: que la valencia o el número de oxidación del oxígeno cuando esta combinado, actúan frecuentemente con -2 (excepción de los peróxidos, en cuyos casos actúan con número de oxidación -1) y el del hidrogeno frecuentemente es +1
Ejemplo: Cu2O = óxido de cobre (I) CuO = óxido de cobre (II)
Observa que en la formación de un compuesto los números de valencia deben sumar cero (0).
Ejemplo: KOH = Hidróxido de potasio. El número de valencia del potasio1, Oxigeno – 2 y el hidrogeno 1 = 0
Prefijos griegos número de átomosmono- 1di- 2tri- 3tetra- 4penta- 5hexa- 6hepta- 7oct- 8non- nona- eneá- 9deca- 10
4
MgO Óxido de magnesioBaO Óxido de barioK2O Óxido de potasioZnO Óxido de ZincAL2O3 Óxido de aluminio
Figura 2. Ejemplos de óxidos
Óxidos, hidróxidos y sales
1. ÓXIDOS
Los compuestos óxidos resultan de la unión de un metal o no metal con el oxígeno. Se clasifican en óxidos básicos u óxidos metálicos, y óxidos ácidos u no metálicos. En la figura 2 se observan ejemplos de este tipo de compuestos, en color azul se resalta el elemento Oxígeno, estos compuestos se nombran anteponiendo la palabra óxido.Para nombrar lo óxidos se puede emplear la nomenclatura sistemática o de Stock.
En la tabla 2 se describen algunos ejemplos de la forma de nombrar un elemento partiendo de los tres tipos de sistemas de nomenclatura.
Compuesto Sistemática Stock TradicionalSO Monóxido de azufre Óxido de azufre (II) Anhídrido
HiposulfurosoSO2 Dióxido de azufre Óxido de azufre (IV) AnhídridosulfurosoSO3 Trióxido de azufre Óxido de azufre (VI) AnhídridosulfúricoCO Monóxido de carbono Óxido de carbono (II) AnhídridocarbonosoCO2 Dióxido de carbono Óxido de carbono (IV) Anhídridocarbónico
Tabla 2. Ejemplos de óxidos ácidos
Al2O3Nomenclatura Sistemática
Prefijo + óxido de prefijo + nombre del elementoSubíndices
sin subíndice
(*) el prefijo mono puede omitirse
23etc.
ditrietc.
mono (*)Prefijos
Trióxido de dialuminio
Al2O3
Al2O3
Subíndice del metal = 2
Subíndice del oxigeno = 3
Valencia del metal = 3 = III
Nomenclatura Stock
óxido de nombre del elemento (valencia)
óxido de aluminio (III)
5
Nomenclatura tradicional
Este tipo de nomenclatura nombra inicialmente la palabra óxido seguida del elemento metálico teniendo en cuenta el número de valencia.
• Una valencia Óxido + nombre del elementoNa+1 + O-2 » Na2O: óxido de sodioCa+2 + O-2 » Ca2O2 » CaO: óxido calcio
• Dos valencias Menor valencia: Óxido + Sufijo osoNi+2 + O-2 » Ni2O2 » NiO: óxido niquelosoHg+1 + O-2 » Hg2O: óxido mercuriosoMayor valencia: Óxido + Sufijo icoNi+3 + O-2 » Ni2O3: óxido niquélicoHg+2 + O-2 » Hg2O2 » HgO: óxido mercúrico
• Tres valencias Menor valencia: Óxido prefijo hipo + Sufijo osoCr+2 + O-2 » Cr2O2 » CrO: óxido hipocromosoValencia intermedia: Óxido + Sufijo osoCr+3 + O-2 » Cr2O3: óxido cromosoMayor valencia: Óxido + sufijo icoCr+6 + O-2 » Cr2O6 » CrO3: óxido crómico
• Cuatro valencias Primera valencia: Óxido prefijo hipo + sufijo osoMn+2 + O-2 » Mn2O2 » MnO: óxido hipomanganosoSegunda valencia: Óxido + sufijo osoMn+3 + O-2 » Mn2O3: óxido manganosoTercera valencia: Óxido + icoMn+4 + O-2 » Mn2O4 » MnO2: óxido mangánicoCuarta valencia: Óxido prefijo per + sufijo icoMn+7 + O-2 » Mn2O7: óxido permangánico
En la tabla periódica se pueden diferenciar los grupos metálicos y los no metálicos, como base para determinar si se trata de un óxido básico (metálico) u óxido ácido (no metálico). En la figura 3 se especifica cada sección de la tabla periódica.
6
1.1 Óxidos Metálicos
Son compuestos que se forman como consecuencia de la reacción entre un metal con el oxígeno, presentan un elevado punto de fusión. Esta reacción es la que produce la corrosión de los metales al estar expuesto al oxígeno del aire.
Un ejemplo de formación de un óxido metálico es la reacción del magnesio con el oxígeno, la cual ocurre con mayor rapidez cuando se quema una cinta de magnesio (figura 4). La cinta de magnesio de color grisáceo se torna en un polvo blanco que es el óxido de magnesio. Ecuación:
Magnesio + Oxígeno Óxido de Magnesio2Mg + O2 2MgO
H
1IA
2IIA
3IIIB
4IVB
5VB
6VIB
7VIIB
11IB
12IIB
13IIIA
14IVA
15VA
16VIA
17VIIA
180
VIIIB8 9 10
Li Be
Na Mg
K Ca Sc Ti
Y Zr
Hf
Rf
V
Nb
TA
Db
Cr
Mo
W
Sg
Mn
Tc
Re
Bh
Fe
Ru
Os
Hs
Co
Rh
Ir
Ni
Pd
Pt
Cu
Ag
Au
Zn
Cd
Hg
Ga
Al
B
In
Tl
Ge
Si
C
Sn
Pb
As
P
N
Sb
Bi
Se
S
O
Te
Po
Br
Cl
F
I
At
Kr Metales
NoMetales
GasesNobles
Ar
Ne
He
Xe
Rn
La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Mt
Rb Sr
Cs Ba
Fr Ra
O2 2Mg 2MgO+
Figura 3. Distribución de elementos metálicos y no metálicos en la tabla periódica.
Figura 4. Representación molecular de la reacción de magnesio con oxígeno
7
1.2 Óxidos No Metálicos u Ácidos
Los óxidos no metálicos son compuestos de bajos puntos de fusión que se forman al reaccionar un no metal con el oxígeno. Se denominan también anhídridos y muchos de ellos son gaseosos.La ecuación de formación del dióxido de carbono es un ejemplo de formación de óxidos no metálicos (figura 5).
Carbono + Oxigeno Dióxido de CarbonoC + O2 CO2
Cuando los óxidos ácidos reaccionan con el agua forman ácidos oxácidos (Figura 6).
Ejemplo:
Dióxido de Carbono + Agua Ácido CarbónicoCO2 + H2O H2CO3
1.2 ACIDOS. Estos pueden ser de dos tipos:
1.2.1 Oxácidos
Son sustancias constituidas por oxígeno, hidrógeno y otro elemento no metálico, son sustancias con bajas temperaturas de fusión y de ebullición y en general son solubles en agua.
Un ejemplo de los oxácidos es la formación del ácido sulfúrico. (Figura 7). El nombre del compuesto formado tiene el sufijo ico.
C O2 CO2Dióxido de carbono
+
CO2
CO
O
O
O O
O
CO
H HH
H
H2O H2CO3Dióxido
de carbonoMólecula del agua
Ácido carbórico
+
Figura 5. Representación molecular de la reacción de magnesio con oxígeno
Figura 6. Representación molecular del ácido carbónico
8
H2SO4
H
1
1
3 4
11 12
19 20
37 38
55 56
87 88
21
58
90
59
91
22
39 40
57* 72
89** 104
23 24
41 42
73 74
105 106
25 26
43 44
75 76
107 108
27 28
45 46
77 78
109 110
29 30
47 48
79
60 61
92 93
62 63
94 95
64 65
96 97
66 67
98 99
68 69 70 71
100 101 102 103
80
111 112
31 32
49 50
81 82
114
33 34
51 52
83 84
116
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
11 12 13 14 15 16 17 188 9 10
Li Be
Na Mg
K Ca Sc Ti
Y Zr
Hf
Rf
V
Nb
TA
Db
Cr
Mo
W
Sg
Mn
Tc
Re
Bh
Fe
Ru
Os
Hs
Co
Rh
Ir
Ni
Pd
Pt
Cu
Ag
Au
Zn
Cd
Hg
Ga
Al
B
In
Tl
Ge
Si
C
Sn
Pb
As
P
N
Sb
Bi
5 6 7 8
13 14 15 16
35 36
53 54
85 86
118
9 10
2
17 18
Se
S
O
Te
Po
Br
Cl
F
I
At
Kr
Ar
Ne
He
Xe
Rn
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Mt UunUuuUubUub Uuq Uuh Uuo
Rb Sr
Cs Ba
Fr Ra
La
Ac
* Lantánidos
No metales
* Actínidos
Metales alcalinosMetales alcalinotérreosMetales de transiciónTierras raras
Gases noblesMetaloidesHalógenosOtros metales
Figura 7. Formación de un oxácido
Figura 8. Grupos representativos en la tabla periódica
1.2.2 Hidrácido
Un ácido hidrácido o sencillamente hidrácido, es un ácido que no contiene oxígeno, es un compuesto binario formado por hidrógeno (H), un elemento no-metálico y un halógeno, este grupo de elementos se señalan de color rojo en la figura 7 de la tabla periódica y está constituido por: flúor F, cloro Cl, bromo, yodo I y Astato At (figura 8).
Dos átomos de hidrógenoUn atomo de
azufre Cuatro átomos de oxígeno
9
Un ejemplo un compuesto hidrácido es el ácido clorhídrico (Figura 9). El nombre del compuesto formado hace referencia a la presencia del hidrógeno con el sufijo hídrico.
Reúnete con dos compañeros, con la información presentada y la tabla periódica; relacionen por medio de una línea los siguientes compuestos con su respectivo nombre.
Después de organizar los compuestos con su respectivo nombre, escriba cuáles pertenecen a hidrácidos y a oxácidos.
H Cl H Cl+Comparten 1 electrón
Figura 9. Representación de la ecuación del ácido clorhídrico
Ácido sulfúricoÁcido fluorhídricoÁcido bóricoÁcido fosfóricoÁcido sulfhídricoÁcido bromhídricoÁcido nítricoÁcido yodhídricoÁcido clorhídricoÁcido brómico
H2OHBO2
H2SO4
HIHBrH3PO4
HBRO3
HCLHNO3
HF
Hidrácidos Oxácidos
10
2. Hidróxidos o bases
Los hidróxidos son compuestos iónicos formados por un metal (catión) y un elemento del grupo hidróxido (OH-) (anión). Se trata de compuestos ternarios aunque tanto su formulación y nomenclatura son idénticas a las de los compuestos binarios.
Fórmula de los hidróxidos
La fórmula general de los hidróxidos es del tipo X (OH)n , siendo n el número de iones igual que el número de oxidación del catión metálico, para que la suma total de las cargas sea cero.
Ejemplo: Óxido de Magnesio + Agua Hidróxido de MagnesioEn la figura 10 se especifica la ubicación del número de oxidación de los elementos en la tabla periódica, tomando como ejemplo el Estaño Sn.
Para establecer el nombre de los hidróxidos se utiliza la nomenclatura sistemática, la tradicional y la de stock, estos tres tipos se describen a continuación.
Nomenclatura tradicional
La nomenclatura tradicional comienza con la palabra hidróxido seguido del elemento teniendo en cuenta la valencia con la que actúa:
50
Estaño
Número atómicoPeso atómico
Simbolo
Nombre
Número de oxidación
118,692,4
SnFigura 10. Número de oxidación
¿Qué es el número de oxidación?
1. Es la cantidad de electrones que tiende a perder o ganar un átomo en una reacción química con otros átomos, para poder adquirir estabilidad química.
2. El número de oxidación es positivo si el átomo pierde electrones, o los comparte con un átomo que tenga la posibilidad de recibirlos.
3. El número de oxidación será negativo cuando el átomo gane electrones, o los comparta con un átomo que tenga tendencia a cederlos.
11
• Una valencia: Hidróxido + nombre del metal Mg+2 + (OH)-1 Mg (OH)2: hidróxido de magnesio
• Dos valencias:Menor valencia: Hidróxido sufijo osoPt+2 + (OH)-1 Pt (OH)2: hidróxido platinosoMayor valencia: Hidróxido sufijo icoPt+4 + (OH)-1 Pt (OH)4: hidróxido platínico
• Tres valencias:Menor valencia: Hidróxido prefijo hipo sufijo osoZr+2 + (OH)-1 Zr (OH)2: hidróxido hipocirconiosoValencia intermedia: Hidróxido sufijo osoZr+3 + (OH)-1 Zr (OH)3: hidróxido circoniosoMayor valencia: Hidróxido sufijo icoZr+4 + (OH)-1 Zr (OH)4: hidróxido circónico
• Cuatro valencias:Primera valencia (baja): Hidróxido prefijo hipo sufijo osoV+2 + (OH)-1 V (OH)2: hidróxido hipovanadosoSegunda valencia: Hidróxido sufijo osoV+3 + (OH)-1 V (OH)3: hidróxido vanadosoTercera valencia: Hidróxido sufijo. icoV+4 + (OH)-1 V (OH)4: hidróxido vanádicoCuarta valencia (alta): Hidróxido prefijo per sufijo icoV+5 + (OH)-1 V (OH)5: hidróxido pervanádico
Nomenclatura de stock
En la nomenclatura de stock comienza con la palabra hidróxido, seguido del elemento metálico con la valencia del mismo en números romanos entre paréntesis.
IMPORTANTE: cuando el elemento metálico sólo tenga una valencia no se indica en números romanos la valencia.
Ejemplos:HgOH: hidróxido de mercurio (I)Sn(OH)2: hidróxido de estaño (II)
12
Figura 11. Encendiendo el mechero Figura 12. Combustión de la cinta de magnesio
Nomenclatura sistemáticaEn la nomenclatura sistemática se anteponen los prefijos numéricos a la palabra hidróxido.
Ejemplos:Be (OH)2: dihidróxido de berilioSn (OH)4: tetrahidróxido de estaño
Reúnete con dos compañeros y tomando la información de la tabla periódica escribe el nombre de los siguientes hidróxidos utilizando el sistema de stock y la nomenclatura sistemática.
Actividad experimental: óxidos e hidróxidos
Materiales
• Cinta de magnesio• Mechero • Pinzas• Tubo de ensayo• Pipeta graduada• Agua
Procedimiento: Después de encender el mechero toma con las pinzas la cinta de magnesio y ubícala sobre la llama (Figura 11 y 12).
Fórmula Nomenclatura tradicional Sistema Stock
Fe(OH)3
Sn(OH)4
AgOH
Ni(OH)2
13
Figura 13. Producto de la reacción de la cinta de magnesio
Figura 15. Adicionándole a las cenizas 10 ml de agua tibia
Figura 14. Depositándola en el tubo de ensayo
Figura 16. Mezclando los reactivos
Completa la ecuación química y el balance correspondiente Mg(s) +O2 (g) _____________________________________
Cómo se denomina al compuesto formado: ___________________________
Deposita los productos de la combustión de la cinta de magnesio en un tubo de ensayo, como se observa en las figuras 13 y 14.
Posteriormente vierte 10 ml de agua (tibia) en el tubo de ensayo (figura 15). Agita la mezcla hasta que el residuo de cenizas desaparezca (figura16).
Registra lo observado
____________________________________________________________________________________________________
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___________________________________________________________________________________________________
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___________________________________________________________________________________________________
14
SÁCIDOS
Los óxidos tienen gran aplicación en la industria.
• Se utilizan en la obtención de diversas sales, colorantes, medicamentos (figura 17) y fertilizantes.
Figura 17.Oxido de magnesio
Aplicaciones de los óxidos, ácidos y los hidróxidos
Los ácidos e hidróxidos son utilizados con frecuencia en la industria farmacéutica y de belleza por sus propiedades de reaccionar con el oxígeno, en el caso de los óxidos, y en los hidróxidos por llevarse a cabo la reacción en presencia de agua.
Magn e s i o400 Max Oxido de Magnesio
Registra lo observado
____________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
_ ____________________________________________________________________________________________________ __
___________________________________________________________________________________________________
Escribe la ecuación correspondiente a esta reacción entre el óxido de magnesio y el agua.
____________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________
Cómo se denomina al compuesto formado:
____________________________________________________________________________________________________
15
• Los ácidos, como el sulfúrico y el clorhídrico, son usados en soldaduras para eliminar las capas de óxidos que tienen algunos metales antes de recubrirlos con otros metales (Figura 18).
Figura 18. Ácido sulfúrico
Se utilizan además en la limpieza de objetos de metal, al tener la propiedad de reaccionar con los óxidos metálicos.
• En la industria azucarera, se utilizan los ácidos, para limpiar las incrustaciones de carbonatos en las paredes de las calderas de vapor y en las tuberías (Figura 19).
Figura 19. Depósitos de carbonatos en tuberías
• Otros ácidos se utilizan en la medicina, el ácido acetilsalicílico figura 20 (La aspirina) como analgésico y anticoagulante.
Figura 20. Ácido acetilsalicílico
Ácido Sulfúrico
16
SHIDRÓXIDOS
• Son utilizados en la medicina cuando se necesita la presencia de un medio básico en el organis-mo para combatir la acidez estomacal (Figura 21).
Figura 21. hidróxido de aluminio
• El hidróxido de calcio se emplea en la industria azucarera para controlar la acidez del guarapo, y en la agricultura para variar el grado de acidez de los suelos (Figura 22).
Figura 22. Fertilizantes
• El hidróxido de sodio se utiliza en la fabricación del papel, jabones, fibras textiles, etc.
Hidróxido de aluminio
Acidez estomacal
FERTILIZANTE
Hidroxido de calcio
y magnesio
Describe dos productos que utilizas en tu hogar que tengan como componentes un ácido o un hidróxido.
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17
3. Sales
Se forman entonces por la unión de un catión metálico con diversos grados de oxidación o valencia positiva, con un anión no metálico con grados de oxidación o valencia negativa, por ejemplo:
Na+ Cl- Fe2+ S-2
La valencia negativa también puede provenir de un anión que contiene oxígeno.
Ejemplo: el ácido nítrico HNO3 pierde su catión H+, por esto se convierte en el anión NO3-1
Que posteriormente se combina con el catión K+1 que ha perdido su anión OH-1,
El anión OH-1 se combina con el H+ para formar H2O.
En la figura 23 se especifica la nomenclatura de la sal partiendo del nombre del ácido.
Tipos de sales
Sales haloideas o haluros
Resultan de la combinación de un hidrácido con una base, en la cual resulta como producto la formación de agua. Se mantienen la norma de escribir primero el metal e inmediatamente el no metal. Se tienen en cuenta los números de oxidación para la escritura de la formula y para el nombre del compuesto.
Nomenclatura de las Sales
Las sales se forman a partir del ácido y la base correspondiente:
REACCIÓN GENERAL DE ÁCIDOS Y BASES: ÁCIDO + BASE SAL + AGUA
SALES+Na OH +H2O
Para nombrar las sales: la terminación HÍDRICO cambia por URO, OSO cambia por ITO e ICO, cambia por ATO
H+1 Cl-1 Ácido clor HÍDRICO
H+1 Cl+1 O-2 Ácido HIPO clor OSO
H+1 Cl+3 O2-2 Ácido clor OSO
H+1 Cl+5 O3-2 Ácido clor ICO
H+1 Cl+7 O4-2 Ácido PER clor ICO
Na+1 Cl-1 Sal ... ... clor URO de sodio
Na+1 Cl+1 O-2 Sal HIPO clor ITO de sodio
Na+1 Cl+3 O2-2 Sal... ... clor ITO
H+1 Cl+5 O3-2 Sal... ... clor ATO
H+1 Cl+7 O4-2 Sal PER clor ATO
Figura 23. Nomenclatura de las sales
18
No. Base Hidracido Sal haloidea Agua
1 CaOH2 + HCL CaCL2 + H2O
Hidróxido de calcio Ácido clarihídrico Cloruro de calcio Agua
2 2Fe(OH)3 + 3H2S Fe2s3 + 6H2O
Hidroxido férrico Ácido sulfhídrico Sulfuro férrico Agua
3 AgOH + HCL AgCL + H2O
Hidróxido de plata Ácido clorhídrico Cloruro de plata Agua
Oxisales
Las oxisales son sales que se caracterizan por la presencia de oxígeno, y al resultar de la combinación de un ion de un oxácido con una base, pueden ser consideradas como sales neutras. En su fórmula se escribe de igual manera el metal y luego el ion proveniente del ácido oxácido: no metal y oxígeno. El número subíndice que acompaña al metal proviene del número de hidrógenos del ácido.
Ejemplos:
MOH HNm H2OMNm
Su fórmula:
+ +
Aniones Cationes
Sulfato(SO4)=
Clorito(ClO2)-
Nitrato(NO3)-
Nitrito(NO2)-
Aluminio Al3+ Al2(SO4)3Sulfato de aluminio Al(ClO2)3 Al (NO3)3 Al (NO2)3
Litio Li+ Li2SO4Li ClO2
Clorito de litio Li NO3 Li NO2
Magnesio Mg2+ Mg SO4 Mg (ClO2)2
Mg (NO3)2Nitrato de magnesio
Mg (NO2)2
Zinc Zn2+ Zn SO4 Zn (ClO2)2 Zn (NO3)2Zn (NO2)2
Nitrito de zinc
19
Ácido Base Sal Agua
H3PO4(ac) + NaOH(ac) NaH2PO4 + H2O (l)
Ácido fosfórico Hidróxido de sodio
Fosfato díacido de sodio Agua
H3PO4 + 2NaOH(ac) Na2HPO4(ac) + 2H2O(l)
Ácido fosfórico Hidróxido de sodio Fosfato ácido de sodio Agua
H3PO4(ac) + 3NaOH(ac) Na3PO4(ac) + 3H2O (l)
Ácido fosfórico Hidróxido de sodio Fosfato sodio Agua
Sales básicas y acidas
Las sales donde ocurren neutralizaciones parciales y que pueden presentar características ácidas o básicas debido a la presencia de iones multivalentes se conocen como ácidas o básicas según la presencia de H o grupos OH respectivamente.
• Sales ácidas estas resultan de la sustitución parcial de hidrógenos del ácido por el metal. Su fórmula se escribe.
Importante: para nombrarlas se agrega la palabra ácido después del nombre del ion.
Ejemplo:
• Las sales básicas son el resultado de la sustitución parcial de los hidróxidos (OH) de las bases por metales. Su fórmula se escribe:
METAL HIDRÓGENOS RADICAL
METAL OH RADICAL
20
Importante: para nombrarlas se siguen las reglas para nombrar oxisales, pero se agrega la palabra básico entre el nombre del radical de la sal y el metal.
Ejemplos:
Completa cada reacción química partiendo de óxidos hasta llegar a la formación de sales, utiliza los recuadros como guía para ubicar cada compuesto.
Sal Ca(OH)NO3 Al(OH)SO4 Cu2(OH)2SO4
Nombres
Nitrato básico de calcio sulfato básico de aluminio sulfato dibásico de cobre (II)
Hidróxido - nitrato de calcio
hidróxido-sulfato de aluminio
dihidróxido-sulfato de cobre (II)
hidroxitrioxonitrato (V) de calcio
hidroxitetraoxosulfato (VI) de aluminio
dihidroxitetraoxosulfato (VI) de cobre (II)
Formación de Óxidos
2Mg + 2 Oxido de Magnesio
Formación de hidróxidos
MgO + Mg (OH)2 Hidróxido de Magnesio
Catión Anión
Formación de sales
2HCl + + 2
Acido Base Cloruro de magnesio
O2
MgCl2
H2O
H2O
OH-
H+
Mg(OH)2
MgO
21
Formación de Óxidos
Fe+2 + 2 Óxido férrico
Formación de hidróxidos
Fe2O3 + Fe(OH)2 Hidróxido de hierro
Catión Anión
Formación de sales
H2SO4 + + 2
Acido Base Sulfato de hierro
O2
FeSO4
Fe2O3
H2O
OH-
H+
Fe (OH)2
H2O
Documento: La lluvia ácida
La lluvia es ligeramente ácida. Su pH es aproximadamente 5,6 porque contiene, disuelto, dióxido de carbono de la atmósfera. La acidez del agua de lluvia empieza a ser preocupante cuando el pH es inferior a 5,6. Entonces se habla de lluvia ácida. En general se admite que esta acidificación se debe a los óxidos de azufre y de nitrógeno presentes en la atmósfera a consecuencia de los procesos de combustión.
La mayor fuente de óxidos de azufre la constituye la combustión de carbón y petróleo en las centrales que generan electricidad. Ambos
Actividad 2Lluvia ácida
contienen pequeños porcentajes de azufre (1-3%), en gran parte en forma de minerales. Los procesos metalúrgicos constituyen una fuente principal de óxidos de azufre. La cantidad de óxido de azufre procedente de fuentes naturales es muy pequeña (erupciones volcánicas). El dióxido de azufre se oxida en la atmósfera a trióxido de azufre que reacciona con gotas de agua formando ácido sulfúrico diluido.
Los óxidos de nitrógeno se generan fundamentalmente cuando se queman combustibles a altas temperaturas, como resultado de la combinación de nitrógeno atmosférico y oxígeno. Los medios de transporte son fuente
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importante de óxidos de nitrógeno, también se producen en los incendios forestales y las quemas agrícolas. Como fuente natural de los óxidos de nitrógeno podemos mencionar la formación de NO a partir de la descomposición de compuestos nitrogenados, debida a la actividad bacteriana en el suelo. En el aire, el NO se convierte lentamente en NO2, que reacciona con gotas de agua de lluvia para formar una solución de ácido nítrico.
La importancia relativa de la contribución del ácido sulfúrico (70%) y el ácido nítrico (30%) al contenido de la lluvia ácida no es constante. Además, los óxidos de azufre y nitrógeno pueden desplazarse a considerables distancias antes de combinarse con el agua y precipitarse en forma de ácidos, haciendo que el problema creado en unos países sea sufrido también en países vecinos. Así, en Suecia se culpa a Gran Bretaña de la lluvia ácida que padecen y ocurre lo mismo entre Estados Unidos y Canadá.
La lluvia ácida es la responsable de la acidificación de los lagos y ríos. En Noruega, algunos lagos han perdido su fauna piscícola. Algo semejante puede decirse de algunas zonas de Canadá, Estados Unidos. La lluvia ácida disuelve los compuestos de aluminio del suelo y los desplaza hasta los lagos donde puede envenenar a los peces.
La vida vegetal también está afectada por la lluvia ácida, (figura 24) ya que acaba con microorganismos de los suelos que son los responsables de la fijación del nitrógeno y también disuelven y desplazan magnesio, calcio y potasio, que son esenciales. También puede disolver la capa cérea que recubre las hojas y las protege del ataque de hongos y bacterias.
Figura 24. Muerte en árboles como consecuencia de la lluvia ácida
Explica qué procesos humanos contribuyen a la formación de lluvia ácida.
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Se ubica una tiza en cada recipiente (Figura 26).
Actividad experimental
Simulacro de lluvia ácida y formación de sales
Materiales
• 3 Tizas CaCO3• 3 vasos de vidrio• Zumo de limón ácido cítrico C6H8O7• Agua H2O• Vinagre C2H4O2
Procedimiento
Se vierte en cada vaso el zumo de limón, el agua y el vinagre (Figura 25).
Figura 25. Recipientes con vinagre, agua y zumo de limón
Figura 26. Introduce en cada recipiente una tiza
¿Cómo se forma la lluvia ácida?
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Registra lo que ocurre en cada uno de los recipientes, cuando la tiza lleva dos minutos en el reci-piente, a los cinco minutos.
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• ¿Qué reacciones ocurren al interior de cada recipiente? (el zumo de limón y la tiza y el vinagre y la tiza).
Zumo de limón y tiza
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Vinagre y tiza
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• Nivel cualitativo: describe cómo se desarrolló la reacción entre las dos sustancias.
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• Cómo se puede comparar este proceso con el fenómeno de la lluvia acida cuando cae en el planeta tierra.
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Lo que observamos en el vaso con el zumo de limón y el vinagre es lo que ocurre cuando cae la lluvia ácida sobre el suelo y va disolviendo y deteriorando los componentes del mismo, en especial calcio, potasio y sodio.
Hidrolisis
Es la descomposición química de una sustancia cuando se combina con agua. Puede recuperar este término al recordar que el prefijo «hidro ‘significa’ agua ‘y el sufijo’ lisis ‘significa’ a romper.”
Con la meteorización química de la roca, vemos una reacción química que ocurre entre los minerales que se encuentran en la roca y el agua de lluvia. El ejemplo más común de hidrólisis es feldespato, que se puede encontrar en el cambio de granito a la arcilla. Cuando llueve, el agua se filtra en el suelo y se pone en contacto con rocas de granito. Los cristales de feldespato dentro del granito reaccionan con el agua y son químicamente alterados para formar minerales de arcilla, que debilitan la roca (Figura 27).
Meteorización química
Es un proceso que ocurre cuando las rocas se descomponen y se alteran químicamente, existen cinco tipos diferentes de procesos de meteorización: la hidrólisis, oxidación, carbonatación, la lluvia ácida y los ácidos producidos por líquenes.
Al desplazarnos por diferentes paisajes se pueden evidenciar las formas tan distintas que presentan diferentes estructuras rocosas, incluso algunas adoptan formas que parecen ser talladas por un escultor. Algunos parece que han sido pintados de rojo, y otras han sido ahuecadas para formar cuevas.Una de las razones es que las rocas parecen tan variadas en su apariencia, se debe a que son sometidas a la erosión química, que es el proceso por el cual las rocas se descomponen por reacciones químicas, gracias a la presencia de compuestos como el agua, el oxígeno, el dióxido de carbono y ácidos puede alterar los minerales que se encuentran en las rocas.
Figura 27. Hidrolisis en rocas
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Oxidación
La oxidación es la reacción de una sustancia con el oxígeno. Es el proceso que causa la oxidación de los automóviles y de otros elementos que metales, de igual forma se oxidan las rocas que contienen hierro.
Cuando el hierro reacciona con el oxígeno, se forma óxido de hierro, que no es muy fuerte. Por eso, cuando una roca se oxida, se debilita y se desmorona con facilidad (figura 28).
Carbonatación Consiste en la capacidad del dióxido de carbono para actuar por sí mismo, o para disolverse en el agua y formar ácido carbónico en pequeñas cantidades. El agua carbonatada reacciona con rocas cuyos minerales predominantes sean calcio, magnesio, sodio o potasio, dando lugar a los carbonatos y bicarbonatos (Figura 29).
Lluvia Ácida
La lluvia ácida tiene un efecto directo en las rocas de piedra caliza que se producen en el suelo, por debajo del suelo y en edificios. La piedra caliza está compuesta principalmente de calcita, que es un mineral de carbonato de calcio. El carbonato de calcio reacciona con la lluvia ácida y se disuelve en solución. Los componentes de piedra caliza también pueden reaccionar con la lluvia ácida para formar cristales minerales de yeso (Figura 30).
Meteorización biológica
Los ácidos producidos por líquenes son un ejemplo de este tipo de meteorización, los componentes minerales de las rocas pueden ser descompuestos por la acción de sustancias liberadas por organismos vivos, tales como ácidos nítricos, amoniacos y dióxido de carbono, que potencian la acción erosiva del agua (Figura 31).
Figura 28. Oxidación de la roca
Figura 29. Fenómeno de carbonatación
Figura 30.Roca caliza. Efectos de la lluvia ácida en rocas
Figura 31. Meteorización biológica por acción de los líquenes
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Realiza un mapa conceptual sobre el proceso de meteorización y sus cinco formas características, agregando ejemplos.
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Ácidos: Un ácido es una sustancia que, en disolución, incrementa la concentración de iones de hidrógeno.
Ejemplo: Ácido Acetil Salicílico C8H6O4
Hidróxidos: un hidróxido o base es cualquier sustancia que puede aceptar reaccionar con un ion hidrógeno. Se entiende por hidróxido cualquier compuesto que tiene uno o más iones hidróxido remplazables (OH-). Se obtienen por la reacción de los óxidos metálicos con el agua.
Ejemplo: Hidróxido de litio LiOH
Sales: es un compuesto químico formado por cationes (iones con carga positiva) enlazados a aniones (iones con carga negativa) mediante un enlace iónico.
Ejemplo: Sulfuro de Hierro FeS
Lluvia ácida: es un término muy amplio que se refiere a una mezcla de sedimentación húmeda y seca (materiales depositados) de la atmósfera que contienen cantidades más altas de las normales de ácidos nítrico y sulfúrico. Los precursores químicos de la formación de la lluvia ácida provienen de fuentes naturales, como los volcanes y la vegetación en descomposición, y de fuentes artificiales, principalmente las emisiones de dióxido de azufre (SO2) y óxido de nitrógeno (NO) que provienen de la combustión de combustible fósil (Figura 26).
Los óxidos son compuestos binarios formados por la combinación del oxígeno con un elemento químico.
El oxígeno actúa con su número de oxidación (-2), mientras el otro elemento actúa con un número de oxidación positivo.
Ejemplo:
Cr+3 + O-2 Cr2O3 Óxido cromoso
Cr+3 + O-2 CrO3 Óxido crómico
Lee con atención cada recuadro con información relacionada con la temática desarrollada.
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Óxidos de Nitrógeno
Óxidos de Azufre
Lluvia ácida
Formación de ácido sulfúrico y ácido nítrico
Figura 32. Formación de la lluvia ácida
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Ácidos Hidróxidos Sales
ConsultaLas características de los ácidos y por qué causan quemaduras y otros efectos
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Analiza
Con la información presentada y con la tabla periódica nombra y propón las diferentes reacciones para los siguientes compuestos y clasifícalos según correspondan: ácidos, hidróxidos y sales:
FeCl3 ___________________HClO4 ___________________CaBr2 ___________________HClO ___________________Fe(OH)3 ___________________Al(OH)3 ___________________
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Consulta los usos y aplicaciones de los compuestos:
Fe(OH)3
Al(OH)3
HClO4
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Selecciona una de las sales y plantea todo el proceso químico (reacciones) para llegar a este compuesto.
Reacción
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Lista de figurasFigura 1. Bosque afectado por la lluvia ácida. Bms4880. (2006, Junio 11). Dead Fraser fir trunks on the slopes of Clingmans Dome. [Fotografía]. Ob
tenido de: http://en.wikipedia.org/wiki/Southern_Appalachian_spruce%E2%80%93fir_forest#/me-dia/File:Clingmans-dome-newfound-gap-tnnc1.jpg
Figura 2. Ejemplos de óxidos
Figura 3. Distribución de elementos metálicos y no metálicos en la tabla periódica
Figura 4. Representación molecular de la reacción de magnesio con oxígeno
Figura 5. Representación molecular de la reacción de magnesio con oxígeno
Figura 6. Representación molecular del ácido carbónico
Figura 7. Formación de un oxácido
Figura 8. Grupos representativos en la tabla periódica
Figura 9. Representación de la ecuación del ácido clorhídrico
Figura 10. Número de oxidación
Figura 11. Encendiendo el mechero
Figura 12. Combustión de la cinta de magnesio
Figura 13. Producto de la reacción de la cinta de magnesio
Figura 14. Depositándola en el tubo de ensayo
Figura 15. Adicionándole a las cenizas 10 ml de agua tibia
Figura 16. Mezclando los reactivos
Figura 17. Oxido de magnesio
Figura 18. Ácido sulfúrico
Figura 19. Depósitos de carbonatos en tuberías
Figura 20. Ácido acetilsalicílico
Figura 21. Hidróxido de aluminio
Figura 22. Fertilizantes
Figura 23. Nomenclatura de las sales
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Figura 24. Muerte en árboles como consecuencia de la lluvia ácida. Alegría2014. (2014, Diciembre). Muerte de árboles. [Fotografía]. Obtenido de: http://pixabay.com/es/
muerte-de-%C3%A1rboles-madera-muerta-557852/
Figura 25. Recipientes con vinagre, agua y zumo de limón
Figura 26. Introduce en cada recipiente una tiza
Figura 27. Hidrolisis en rocas. Savage. (2007, Febrero 17). Roques esculpides per l’erosió. [Fotgrafía]. Obtenido de: http://ca.wikipe
dia.org/wiki/Erosi%C3%B3#/media/File:Timna_2.jpg
Figura 28. Oxidación de la roca. Recuperado de, http://pixabay.com/p-451567/?no_redirect
Figura 29. Fenómeno de carbonatación. Recuperado de,http://en.wikipedia.org/wiki/Concrete_degradation#/media/File:2ndary_efflo rescence_09.jpg
Figura 30.Roca caliza. Efectos de la lluvia ácida en rocas. Recuperado de, http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Roca_caliza-limestone_rock.jpg
Figura 31. Meteorización biológica por acción de los líquenes. Recuperado de, https://www.flickr.com/photos/70626035@N00/6582137031/in/set-157606561610139
Figura 32. Formación de la lluvia ácida
Referencias bibliográficas
Chang, R. (1999). Química. México D.F.: Ultra S.A de C.V.
Robert Thornton Morrison, R. N. (1998). Química Orgánica . New York : Pearson.
Tripod. (2013). Recuperado el 17 de Abril de 2015, de Tripod: http://quimicapura3000.tripod.com/estequiometria.htm
unam.org.mx. (S,F). Química general. Recuperado el 22 de Abril de 2015, de Química general: http://quimicageneralpapimeunam.org.mx/nomenclatura_archivos/Las_sales.htm
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