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explica reacciones acuosas y disoluciones
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REACCIONES EN DISOLUCIÓN ACUOSA
SEMANA V
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Una disolución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias
La sustancia presente en mayor cantidad se conoce como disolvente
Las demás sustancias de la disolución se conocen como solutos
Se dice que los solutos están disueltos en el disolvente
PROPIEDADES GENERALES DE LAS DISOLUCIONES ACUOSAS
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Una sustancia cuyas disoluciones acuosas contienen iones, se conocen como electrolito
NaCl (ac) Na1+ (ac) + Cl1- (ac)
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Una sustancia que no forma iones en disolución, se conoce como no electrolito
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ÁCIDOS
Los ácidos son sustancias que se ionizan en disoluciones acuosas para formar iones hidrógeno, por lo que incrementan la concentración de iones H+ (ac)
HCl (ac) H1+ (ac) + Cl1- (ac)
La flecha en UNA dirección indica la ionización de un electrolito fuerte
CH3COOH (ac) CH3COO1- (ac) + H1+ (ac)
La flecha en AMBAS direcciones indica la ionización de un electrolito débil
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BASES
Son sustancias que aceptan (reaccionan con) iones H1+
Las bases producen iones hidróxido (OH1-) cuando se disuelven en agua
NaOH (ac) Na1+ (ac) + OH1- (ac)
NH3 (ac) + H2O (l) NH4+ (ac) + OH- (ac)
La flecha en UNA dirección indica la ionización de un electrolito fuerte
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ÁCIDOS Y BASES FUERTES
ÁCIDOS FUERTES BASES FUERTES
HCl
Hidróxidos de metales del Grupo IA
(LiOH, NaOH, KOH, RbOH)
HBr
HI
HClO3
Hidróxidos de metales pesados del Grupo 2A
Ca(OH)2 – Sr(OH)2 – Ba(OH)2
HClO4
HNO3
H2SO4
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RESUMEN DEL COMPORTAMIENTO ELECTROLÍTICO DE SUSTANCIAS SOLUBLES COMUNES
Compuesto Electrolito fuerte
Electrolito débil No electrolito
Iónico TODOSSolubles INSOLUBLES NINGUNO
Molecular Ácidos fuertesÁcidos débiles
Bases débiles
Todos los demás
compuestos
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REACCIONES DE INTERCAMBIO (METÁTESIS)
Las reacciones en las que los iones positivos y negativos parecen intercambiar compañeros, se conocen como REACCIONES DE
INTERCAMBIO, y conforman la siguiente ecuación general:
AX + BY AY + BX
AgNO3 (ac) + KCl(ac) AgCl(s) + KNO3(ac)
Las reacciones de precipitación y las ácido-base cumplen con este patrón
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PASOS PARA COMPLETAR Y BALANCEAR UNA ECUACIÓN DE METÁTESIS
Utilice las fórmulas químicas de los reactivos para determinar los iones presentes
Escriba las fórmulas químicas de los productos, combinando el catión de un reactivo con el anión de otro (UTILICE LAS CARGAS DE LOS IONES PARA DETERMINAR LOS SUBÍNDICES DE LAS FÓRMULAS QUÍMICAS)
Por último balancee la reacción
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REACCIONES DE PRECIPITACIÓN
Son las que dan como resultado un producto sólido (insoluble) llamado precipitado
Pb(NO3)2 (ac) + 2KI (ac) PbI2 (s) + 2KNO3 (ac)
Para predecir si ciertas combinaciones de iones forman compuestos insolubles, se deben considerar algunas reglas o patrones relacionadas con los compuestos iónicos comunes
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REGLAS DE SOLUBILIDAD DE ALGUNOS COMPUESTOS IÓNICOS COMUNES EN AGUA
Compuestos iónicos solubles (ACUOSOS)
Excepciones importantes
Compuestos que contiene NO3 1- Ninguna
CH3COO 1- Ninguna
Cl 1- Compuestos de Ag+, Hg22+ y Pb2+
Br 1- Compuestos de Ag+, Hg22+ y Pb2+
I 1- Compuestos de Ag+, Hg22+ y Pb2+
SO4 2- Compuestos de Sr2+, Ba2+, Hg2
2+ y
Pb2+
Compuestos iónicos insolubles (SOLIDOS)
Excepciones importantes
Compuestos que contienenS2-
Compuestos de NH4+, los cationes
de metales alcalinos, y Ca2+, Sr2+ y Ba2+
CO32- Compuestos de NH4
+, los cationes
de metales alcalinos
PO43- Compuestos de NH4
+, los cationes
de metales alcalinos
OH 1-
Compuestos de cationes de metales alcalinos, y NH4
+, Ca2+,
Sr2+ y Ba2+
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EJEMPLOS DE REACCIONES DE PRECIPITACIÓN
BaCl2(ac) + K2SO4 (ac) BaSO4 (s) + 2KCl(ac)
Fe2(SO4)3 (ac) + 6LiOH (ac) 2Fe(OH)3 (s) + 3Li2SO4 (ac)
CaCl2 (ac) + Na2CO3 (ac) CaCO3 (s) + 2NaCl (ac)
ECUACIONES MOLECULARES
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REACCIONES DE NEUTRALIZACIÓN
Son llamadas también reacciones ácido-base
Ocurren cuando se mezclan un ácido y una base
En general una reacción de neutralización entre un ácido y una base (hidróxido metálico), produce agua y sal
HCl (ac) + NaOH (ac) H2O (l) + NaCl (ac)
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EJEMPLOS DE REACCIONES ÁCIDO-BASE
2HBr (ac) + Ca(OH)2 CaBr2 (ac) + 2H2O (l)
HCl (ac) + NH4OH (ac) NH4Cl (ac) + H2O (l)
H2SO4 (ac) + 2KOH (ac) K2SO4 (ac) + 2H2O (l)
ECUACIONES MOLECULARES
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Una ecuación donde se muestran las fórmulas químicas completas de los reactivos y productos, se conoce como ECUACIÓN MOLECULAR
Pb(NO3)2 (ac) + 2KI (ac) PbI2 (s) + 2KNO3 (ac)
Una ecuación escrita de forma que todos los electrólitos fuertes solubles son mostrados como iones, se conoce como ECUACIÓN IÓNICA COMPLETA
Pb2+(ac) + 2NO3-(ac) + 2K+(ac) + 2I-(ac)
PbI2 (s) + 2K+(ac) + 2NO3-
(ac)
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Cuando los iones aparecen en forma idéntica tanto en los reactivos como en los productos, de una ecuación iónica completa, se conocen como iones espectadores
Cuando los iones espectadores se omiten en la ecuación (cancelan, como las cantidades algebraicas), nos quedamos con la ECUACIÓN IÓNICA NETA
Pb2+(ac) + 2I-(ac) PbI2 (s)
SI CADA ION DE UNA ECUACIÓN IÓNICA COMPLETA ES UN ESPECTADOR, ENTONCES NO
OCURRE REACCIÓN ALGUNA
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Pb(NO3)2 (ac) + 2KI (ac) PbI2 (s) + 2KNO3 (ac)
Pb2+(ac) + 2NO3-(ac) + 2K+(ac) + 2I-(ac)
PbI2 (s) + 2K+(ac) + 2NO3-
(ac)
Pb2+(ac) + 2I-(ac) PbI2 (s)
ECUACION MOLECULAR
ECUACION IONICA COMPLETA
ECUACION IONICA NETA
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NÚMEROS DE OXIDACIÓN
1. Para un átomo en su forma elemental, el número de oxidación siempre es cero
2. Para cualquier ion monoatómico, el número de oxidación es igual a la carga del ion
3. Los no metales generalmente tienen números de oxidación negativos, aunque algunas veces pueden ser positivos:
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I. El número de oxidación del oxígeno normalmente es -2, tanto en compuestos iónicos como moleculares
II. El número de oxidación del hidrógeno por lo general es +1, cuando se une con no metales, y -1 cuando se une con metales
III. El número de oxidación del flúor es -1 en todos los compuestos
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4. La suma de los números de oxidación de todos los átomos de un compuestos neutro es cero. La suma de los número de oxidación de un ion poliatómico es igual a la carga del ion
MnO41-
X + 4(-2) = -1
X – 8 = -1
X = -1 + 8
X = +7
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REACCIONES DE OXIDACIÓN-REDUCCIÓN
En las reacciones de oxidación – reducción los electrones se transfieren entre los reactivos
Los metales pierden electrones para formar cationes
Cuando un átomo, ion o molécula adquiere una carga positiva (pierde electrones), se dice que se OXIDA
Na (s) Na1+ (ac)
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Los no metales ganan electrones para formar aniones
Cuando un átomo, ion o molécula adquiere una carga más negativa (gana electrones), se dice que se REDUCE
Cl2 (g) 2Cl 1- (ac)
Combinando las ecuaciones anteriores:
2Na (s) + Cl2 (g) 2NaCl (s)
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2 Ca (s) + O2 (g) 2CaO (s)
Semiecuación de oxidación
2Ca (s) 2Ca2+ (ac) , el calcio se oxida
AGENTE REDUCTOR
Semiecuación de reducción
O2 (g) 2O2- (ac), el oxígeno se reduce
AGENTE OXIDANTE
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OXIDACIÓN DE METALES POR MEDIO DE ÁCIDOS Y SALES Estas reacciones se conocen como
reacciones de desplazamiento
Siguen el siguiente patrón:
A + BX AX + B
Zn (s) + 2 HBr (ac) ZnBr2 (ac) + H2 (g)
Mn (s) + Pb(NO3)2 (ac) Mn(NO3)2 (ac) + Pb (s)
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Mg (s) + 2HCl (ac) MgCl2 (ac) + H2 (g)
Mg (s) + 2H1+ (ac) + 2Cl1- (ac) Mg2+(ac) + 2Cl1-(ac) + H2 (g)
Mg (s) + 2H1+ (ac) Mg2+(ac) + H2 (g)
0 2+
1+ 0
Li> Rb> K> Ba> Ca> Na> Mg> Al> Mn> Zn> Cr> Fe> Cd> Co> Ni> Sn> Pb> H2> Cu> Ag> Hg> Pt> Au
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SERIE DE ACTIVIDAD DE LOS METALES
Lista donde los metales se encuentran ordenados decrecientemente de su facilidad de oxidación
Cualquier metal de la lista puede ser oxidado por los iones de los elementos que se encuentren debajo de él
Li> Rb> K> Ba> Ca> Na> Mg> Al> Mn> Zn> Cr> Fe> Cd> Co> Ni> Sn> Pb> H2> Cu> Ag> Hg> Pt> Au
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Cu(s) + 2AgNO3(ac) Cu(NO3)2(ac) + 2Ag (s)
2Al(s) + 6HBr(ac) 2AlBr3(ac) + 3H2(g)
Mg(s) + CoSO4(ac) MgSO4(ac) + Co(s)
Ag(s) + HCl(ac) No hay reacción
Li> Rb> K> Ba> Ca> Na> Mg> Al> Mn> Zn> Cr> Fe> Cd> Co> Ni> Sn> Pb> H2> Cu> Ag> Hg> Pt> Au
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CONCENTRACIÓN DE LAS DISOLUCIONES
Concentración se utiliza para designar la cantidad de soluto disuelta en una cantidad dada de disolvente o cantidad de disolución
Molaridad (M): expresa la concentración de una disolución como el número de moles de soluto en un litro de disolución
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Calcule la molaridad de una disolución que se preparó disolviendo 23.4 g de sulfato de sodio (Na2SO4) en suficiente agua, para formar 125mL de disolución
1. Calcular la Masa Molar (142.1 g/mol)
2. Convertir de gramos a moles
3. Convertir de mL a litros
4. Aplicar la fórmula de molaridad
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2. CONVERTIR DE GRAMOS A MOLES
Moles de Na2SO4 =
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3. CONVERTIR LOS MILILITROS A LITROS
Litros de disolución
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4. APLICAR FÓRMULA DE MOLARIDAD
Molaridad =
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DILUCIÓN
Las disoluciones que se utilizan rutinariamente en el laboratorio generalmente se compran o preparan de forma concentrada, y se conocen como disoluciones en existencia o stock
El ácido clorhídrico se compra como una disolución 12 M (HCl concentrado)
Las disoluciones de menor concentración pueden obtenerse agregando agua, un proceso llamado dilución
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¿Cuántos mL de H2SO4 3.0 M se necesitan para preparar 450 mL de H2SO4 0.10 M?