GUÍA Nº3. TEMA Nº2. BALANCEO DE ECUACIONES QUÍMICAS

	INSTITUCIÓN EDUCATIVA DISTRITAL TÉCNICO INDUSTRIAL Ciencia, Técnica y Valores Humanos
	GUÍA Nº3. DE QUIMICA TEMA Nº2

TEMA Nº2: BALANCEO DE ECUACIONES QUÍMICA: MÉTODOS DEL TANTEO Y REDOX

INDICADOR DE DESEMPEÑO.

Balancea correctamente ecuaciones químicas y establece relaciones cuantitativas entre los componentes de esta, basándose en las leyes ponderales.

Competencias:

1. Maneja con criterio los procedimientos para balancear ecuaciones químicas.
2. Explica con razones la ocurrencia de reacciones químicas en diferentes procesos.
3. Uso comprensivo de la información científica.
4. Explicación de fenómenos.

     5.    Indagación

     1.    INICIO.

Presaberes: Reacción química, reactivos y productos, simbología, leyes ponderales.

Las leyes ponderales son un conjunto de leyes que tienen como objetivo el estudio del peso relativo de las sustancias, en una reacción química, entre dos o más elementos químicos. Por lo tanto se puede decir que se divide en cuatro importantes leyes como lo son:

• Ley de conservación de la masa o ley de Lavoisier. 1789:

Este resultado se debe al químico francés A. L. Lavoisier, quien lo formulo en 1774. Considerando que “La ley de la conservación de la masa dice que en cualquier reacción química la masa se conserva, es decir, la masa y la materia ni se crea ni se destruye, sólo se transforma y permanece invariable.”

• Ley de las proporciones definidas o ley de Proust. 1801.

En 1808, tras ocho años de las investigaciones, Proust llego a la conclusión de que para formar un determinado compuesto, dos o más elementos químicos se unen y siempre en la misma proporción ponderal.

• Ley de Dalton de las proporciones múltiples. 1803

Dalton elaboró la primera teoría atómica y realizó numerosos trabajos de los cuales formuló en 1803: “Cuando dos o más elementos pueden formar más de un compuesto, las cantidades de uno de ellos que se combinan con una cantidad fija del otro, guardan entre sí relación de números enteros sencillos”.

• Ley de Richter a de las proporciones reciprocas o equivalentes, masas de combinación o masas equivalentes. 1792

Fue enunciada por el alemán J. B. Richter en 1792 y dice que los pesos de dos sustancias que se combinan con un peso conocido de otra tercera son químicamente equivalentes entre sí.

     2.    DESARROLLO.

REACCIONES DE ÓXIDO-REDUCCIÓN.

Reducción: Es el proceso mediante el cual un determinado elemento químico capta electrones, lo que se traduce en una disminución de su índice de oxidación.

Oxidación: Es el proceso mediante el cual un determinado elemento químico cede electrones, lo que se traduce en un aumento de su índice de oxidación.

Las reacciones de óxido-reducción o redox, son los procesos químicos en los que tiene lugar alguna variación en el estado de oxidación o número de oxidación. Esta variación es, a su vez, la consecuencia de una transferencia de electrones.

Estado de oxidación: se define como la carga iónica parcial existente sobre un átomo constituyente de una molécula o ión.

Reglas para determinar el Estado de oxidación, EDO:

·         El estado de oxidación del átomo en un elemento es cero. Ejemplos: O en O₂, H en H₂, Al en el metal, etc. En todos ellos el EDO=0.

·         El EDO de un ión monoatómico es idéntico a su carga. Por ejemplo, para el Cu²⁺ el EDO del Cu es +2, para el Cl^-, el EDO del Cl es –1.

·         Los metales alcalinos siempre que estén formando parte de un compuesto tienen EDO +1, y los metales alcalinos térreos tienen EDO +2 cuando están formando parte de un compuesto.

·         Los halógenos, cuando forman parte de una sal binaria, tienen EDO –1 y los no metales calcógenos, cuando forman parte de una sal binaria, tienen EDO –2.

·         El estado de oxidación del hidrógeno, cuando está formando parte de un compuesto, tiene EDO +1, excepto en los hidruros metálicos donde el EDO es –1.

·         El estado de oxidación del oxígeno en los compuestos es –2, con excepción de los peróxidos; por ejemplo, en el peróxido de hidrógeno o agua oxigenada, H₂O₂, o en los peróxidos de los metales alcalinos, de fórmula general M₂O₂ y en los peróxidos de los metales alcalino térreos, de fórmula MO₂ donde el EDO del oxígeno es –1.

La suma de los estados de oxidación de los átomos componentes de una molécula neutra debe ser igual a cero, e igual a la carga en el caso de los iones poli atómicos.

Ejemplos: Hallar el número de oxidación del carbono en el carbonato de calcio (CaCO3) y del cromo en el ión Dicromato Cr₂O₇^-2.

            CaCO₃

             Ca       C       O₃

             (+2)  +  (X)  +  3(-2)   = 0

            2  +  X - 6  = 0     

              X = +4      

Cr₂ O₇^-2

            Cr₂          O₇^-2

            2 X  +  7(-2)  =  -2

            2 X  -  14     =  -2

            2X  =  12

             X  = +6

Es importante tener claro los conceptos de oxidante, reductor, semirreacción de oxidación y semirreacción de reducción.

Agente Reductor: 

Es la sustancia que contiene el elemento cuyo EDO aumenta. Esta sustancia se oxida y reduce a la otra sustancia.

Agente Oxidante:

 Es la sustancia que contiene el elemento cuyo EDO disminuye. Esta sustancia se reduce y oxida a la otra sustancia.

Semirreacción de oxidación: 

Es el proceso en que un elemento aumenta su EDO, para lo que es necesario que el agente reductor ceda electrones.

Semirreacción de reducción:

Es el proceso en que un elemento disminuye su EDO, para lo que es necesario que el agente oxidante capte electrones.

RECUERDA:

·         La sustancia que cede electrones, se oxida.

·         La sustancia que gana electrones, se reduce.

Puede sonar raro que la sustancia que se oxida pierda electrones y la sustancia que se reduce gane electrones, porque uno se pregunta, ¿cómo se puede reducir una sustancia que está ganando algo? Precisamente porque lo que está ganando son electrones, que tienen carga negativa.

Uno en la vida puede ganar muchas cosas positivas, pero también puede ganarse problemas, que son cosas negativas. Por suerte, ganar o perder electrones no es problema para ninguna sustancias, pero puede serlo para ti si no sabes cómo responder una pregunta de oxidación reducción.

·         La sustancia que se oxida al reaccionar, reduce a la otra sustancia con la cual está reaccionando, porque le está regalando electrones: decimos que es un reductor.

·         La sustancia que se reduce al reaccionar, oxida a la otra sustancia con la cual está reaccionando, porque le está quitando electrones: decimos que es un oxidante.

  

  

     MÉTODOS PARA BALANCEAR ECUACIONES:

     Método del Tanteo.

  Consiste en colocar números grandes denominados "Coeficientes" a la derecha del compuesto o elemento del que se trate. De manera que Tanteando, logremos una equivalencia o igualdad entre los reactivos y los productos.

Ejemplo:

Balancear la siguiente ecuación química:

Fe2O3  +  H2O      Fe (OH)3 

Comenzamos por el hierro, el oxígeno y después el hidrógeno.

Miramos que en el hierro hay 2 en los reactivos y uno en los productos , por lo tanto colocamos como coeficiente en el hierro de los productos un 2 

                                 Fe2O3  +  H2O      2 Fe (OH)3 

Continuamos: ¿Cuántos oxígenos hay en el primer miembro? Encontramos 4 porque 3 mas 1 es igual a 4

Y ¿Cuántos en el segundo? Encontramos 6 porque el dos (situado a la izquierda del Fe) se multiplica por el subíndice encontrado a la derecha del paréntesis final y se multiplica 2*3 = 6

Por lo tanto en el segundo miembro hay 6 oxígenos.

Entonces colocamos un 3 del lado izquierdo del hidrógeno en el primer miembro para tener 6 oxígenos

Posteriormente, Vamos con los hidrógenos, en el primer miembro vemos que hay 6 hidrógenos y en el segundo igualmente 6.

Entonces concluimos de la siguiente manera:

 Fe2O3  + 3  H2O      2 Fe (OH)

Por lo tanto, la ecuación está balanceada.

      Método de oxidación reducción o Redox.

    En la siguiente dirección puedes ver los vídeos sobre reacciones de óxido reducción y la explicación de cómo se balancean. Para ello, busca a la derecha del vídeo donde aparecen los demás vídeos. Reacciones Redox. Haga clic en las palabras resaltadas

  

   En la siguiente dirección vas a observar un vídeo de reacciones redox con sustancias reales. Reacciones redox. Haga clic aquí.

     3.    CIERRE

Con base en las observaciones hechas, responde las siguientes preguntas.

1. ¿Qué Tipos de reactivos se utilizan en cada una de las cinco disoluciones? ¿Cómo se preparan las disoluciones? Explica.
 Escribe la fórmula química de las sustancias y el símbolo químico de los elementos metálicos usados.

2. ¿Qué sustancias se reducen y qué sustancias se oxidan?

3. Escriba las ecuaciones químicas para cada una de las reacciones y balancéelas.

4. Describa que ocurrió en cada reacción.

5. Consulta en que consiste una pila o celda electroquímica, haz un dibujo o esquema de la pila donde muestres todos sus componentes, incluidos las sustancias químicas.

NOTA: Recuerde que está observando, por lo tanto, debes estar muy concentrado. Si es necesario detenga el video y vaya anotando. 

Webgrafía.

1.    https://www.youtube.com/watch?v=qkLBn7W_3g4

2.    https://archive.org/details/ReaccionesRedoxVideo

3.    https://html.rincondelvago.com/leyes-ponderales-de-quimica.html

4.    https://www.monografias.com/trabajos83/balanceo-ecuaciones-quimicas/balanceo-ecuaciones-quimicas.shtml

5.    https://www.quimicas.net/2015/09/las-leyes-ponderales.html

GUÍA Nº3 DE QUIMICA. TEMA Nº1

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HONOR

 TEMA Nº1: REACCIONES Y ECUACIONES QUÍMICAS.

INDICADOR DE DESEMPEÑO: Identifica claramente los diferentes tipos de reacciones químicas y los relaciona con algunas sustancias de uso cotidiano.

 COMPETENCIAS A DESARROLLAR. 

1.  Relaciona  los cambios químicos con las propiedades macroscópicas de la materia y con la energía  calórica.

2. Describe diferentes reacciones en procesos industriales y su relación con el desarrollo tecnológico.

3.  Identifica y describe diversos cambios químicos en la vida cotidiana y en el ambiente.

4. Asume con responsabilidad los trabajos individuales y grupales, respetando la opinión de sus compañeros

1. INICIO.

El hombre vive rodeado de muchos cambios químicos, algunos independientes de su voluntad, como son, la fotosíntesis, la corrosión de algunos metales, la descomposición de los alimentos, etc.; muchos otros son provocados por él mismo, como la combustión de los derivados del petróleo, la preparación de fertilizantes, etc.

Desde siempre el hombre ha querido entender la naturaleza de los cambios químicos para poder controlarlos a su voluntad. Conforme logró el conocimiento de las fórmulas, de las leyes que rigen las combinaciones, la química ha permitido que la humanidad disfrute de innumerables ventajas materiales, aunque a veces vayan acompañadas de un deterioro ecológico, que suele ser consecuencia de un uso inadecuado de los cambios químicos.

2. DESARROLLO.

 Reacción química: es un proceso en el cual dos o más sustancias llamadas reactantes se transforman en otras sustancias distintas llamadas productos.

En una ecuación química tanto la materia que se trasforma como la materia que resulta de esta transformación se representa por medio de su fórmula química, a la(s) primera(s) se le llama: “Reactantes” o “Reactivos” y se colocan a la izquierda de la flecha que indica “se transforma”, y a la(s) segunda(s) se le denomina “Productos” y se colocan a la derecha de la flecha.

Ejemplo, la reacción química en la que el metano (CH₄) o el gas natural arde con oxígeno (O₂) formando dióxido de carbono (CO₂) y agua (H₂O). Si consideramos que sólo intervienen estas cuatro sustancias, la fórmula (en general, formas abreviadas de sus nombres) sería:

                      CH₄   +   O₂                            CO₂   +   H₂O

Esta ecuación se lee de la siguiente manera: El gas metano se combina o reacciona con el gas oxígeno y aplicando calor, se transforma en dióxido de carbono que se desprende en forma de gas, además de agua en forma de vapor y energía.

Si observas el signo más (+) en el lado de los reactantes se lee como: “se combina o reacciona con” mientras que en el lado de los productos se lee como: “además de”.

Si describimos la combustión del carbono como: “Al hacer reaccionar carbono con oxígeno (se produce combustión)) y se formará dióxido de carbono”. La ecuación sería: 

TIPOS DE REACCIONES QUÍMICAS. 

La materia experimenta miles de reacciones químicas, por lo que estudiarlas una por una serían prácticamente imposibles, afortunadamente los químicos han encontrado que estas reacciones se pueden clasificar  según el proceso y según la energía.

SEGÚN EL PROCESO: se clasifica en cuatro grandes grupos.

1.- Combinación o síntesis.

Este tipo de reacciones se presentan cuando dos o más sustancias reaccionan para producir un solo producto.

En forma general estas reacciones se representan como:

 AB     A     +     B           

             

 Algunos ejemplos son:

 Mg _(s)   +   O_{2 (g)}                                   MgO _(s)

 Al _(s)   +   Cl_{2 (g)}                                   AlCl_3 (g)

 2.-  Reacciones de descomposición.                                            

 Las reacciones de descomposición se presentan cuando una sustancia se transforma en dos o más sustancias. La sustancia que se descompone siempre es un compuesto y los productos pueden ser elementos o compuestos. Por lo general es necesario aplicar calor para que esta reacción se lleve a cabo.

 La ecuación general que representa a las reacciones de descomposición es:

                     AB                          A       +      B

                                                 Δ (calor)

Algunos ejemplos son:

 HgO _(s)                            Hg _(l)   +   O_{2 (g)}

                                     Δ

KNO_3 (s)                          KNO_2 (s)   +   O₂                                   

                                    Δ

3.-  Reacciones de simple sustitución o desplazamiento.

Las reacciones de simple sustitución se presentan cuando un elemento reacciona substituyendo o reemplazando a otro dentro de un compuesto. A estas reacciones también se les conoce como reacciones de sustitución simple o de desplazamiento.

La ecuación general que representa a este tipo de reacciones es la siguiente: 

                        A    +    BC            AC      +      B     

 Algunos ejemplos son:

Fe _(s)   +   CuSO_{4 (ac)}        FeSO_{4 (ac)}   +   Cu _(s)

 Sn _(s)   +   HCl _(ac)          SnCl_2 (ac)   +   H_2 (g)

 Cl_2 (g)   +   NaBr _(ac)         NaCl _(ac)   +   Br_2 (g)

 

4.-    Reacciones de doble desplazamiento.                                                                                 Las reacciones de doble desplazamiento o metátesis se presentan cuando dos compuestos participan en una reacción, donde el catión (+) de uno de los compuestos se combina con el anión (-) del otro. Esta reacción se representa con la siguiente ecuación general:

            AB        +      CD                    AD      +      CB

 Algunos ejemplos de estos tipos de reacciones son: 

La reacción  HCl con el CaCO_3,  que produce cloruro de calcio (CaCl₂), agua (H₂O) y dióxido de carbono (CO₂) que es el gas que se desprende y produce la efervescencia.

2 HCl _(ac)   +   CaCO_3 (s)        CaCl_2 (ac)   +  H₂O _(l)   +   CO_2 (g)

La reacción de los antiácidos [ejemplo Mg(OH)₂] con el ácido del jugo gástrico del estómago (HCl).

 2 HCl _(ac)   +   Mg(OH)_2 (ac)       MgCl_2 (ac)   + 2 H₂O _(l)

 CRITERIO ENERGÉTICO.

 Considera si en el proceso químico el sistema libera o absorbe calor.

Se divide en dos: EXOTÉRMICA y ENDOTÉRMICA.

EXOTÉRMICA: Son las reacciones que liberan o emiten energía en forma de calor o de luz. En estas reacciones, la energía final de los productos es mayor que la energía inicial de los reactivos; por lo tanto, la variación de energía es positiva.

Ejemplos: la quema de una vela, una explosión, una mezcla de agua y ácidos fuertes.

 ENDOTÉRMICA: Son las reacciones químicas que absorben energía en forma de calor. En estas reacciones, los productos tienen más energía que los reactivos; por lo tanto, la variación de energía es positiva. Suelen estar asociadas a la disociación de las moléculas. Ejemplos: La fotosíntesis, la producción de ozono, la evaporación del agua líquida y la sublimación de dióxido de carbono.

REPRESENTANDO REACCIONES QUÍMICAS

Los cambios irreversibles corresponden a los cambios químicos, donde el cambio se traduce en la obtención de nuevas sustancias. Por ejemplo, al aplicar fuego a un trozo de papel, éste cambia irreversiblemente. En su lugar aparece un gas (humo) y queda ceniza del tipo carboncillo. Este cambio químico puede describirse como una reacción química entre el papel y el oxígeno del aire (reactantes de la reacción) para originar cenizas y humo (productos de la reacción).

Reacción química para la combustión del papel:

PAPEL + OXÍGENO           CENIZAS +   HUMO  

REACTANTES                                                          PRODUCTOS

 Las reacciones químicas representadas a través del uso de fórmulas se conocen como ecuaciones químicas. Con las ecuaciones químicas podemos conocer la composición atómica exacta de cada uno de los reactantes y de los productos.

Por ejemplo, sabemos que al combinar químicamente hidrógeno (H) con oxígeno (O) se obtiene agua (H2O). Al representar esta reacción en una ecuación química sabremos cuantos átomos de cada elemento participan en esta reacción. La ecuación química para esta misma reacción sería:               2 H₂   +  O₂                               2H₂O

Cuántas  moléculas de hidrógeno participan en la reacción: ________________

 

3. CIERRE. Identifica el tipo de reacción química según sea el caso:

a. 

b. 

c. 

d. 

Webgrafía.

1. http://www.comoseresuelvelafisica.com/2012/08/Ecuaciones-Quimicas-Clasificacion-de-las-reacciones-quimicas.html
2. http://www.comoseresuelvelafisica.com/2012/08/Ecuaciones-Quimicas-Clasificacion-de-las-reacciones-quimicas.html