Tipos de Reacciones Químicas: Ejemplos de Equilibrios y Constantes de Dissociación, Resúmenes de Química Biorgánica

¡Descarga Tipos de Reacciones Químicas: Ejemplos de Equilibrios y Constantes de Dissociación y más Resúmenes en PDF de Química Biorgánica solo en Docsity! Tipos de Reacciones Dra. Ericka Santacruz Juárez Definición de Arrhenius En la sección 2.7 definimos a los ácidos como sustancias que se lonizan en agua para formar iones H* y a las bases como sustancias que se ¡onizan en agua para formar ¡ones OH. El quí- Ácidos y bases de Brónsted Las definiciones de Arrhenius de ácidos y bases son limitadas en el sentido de que sólo se aplican a disoluciones acuosas. En 1932, el químico danés Johannes Brónsted” propuso una definición más amplia de ácidos y bases que no requiere que cstén en disolución acuosa. Un ácido de Brónsted es un donador de protones, y una base de Bronsted es un aceptor de protones. Observe que las definiciones de Brónsted no requieren ácidos y bases para estar en disolución acuosa. El ácido clorhídrico es un ácido de Brónsted puesto que dona un protón al agua: HCl(ac)——H" (ac) + Cl (ac) Observe que el ion H” es un átomo de hidrógeno que perdió su electrón, es decir, sólo es un protón. El tamaño de un protón es alrededor de 10 m, en tanto que el diámetro de un átomo o Dé un ejemplo de un ácido monoprótico, un ácido dipró- tico y un ácido triprótico. ¿Cuáles son las características de una reacción de neutra- lización ácido-base? ¿Qué factores califican a un compuesto como una sal? Especifique cuáles de los siguientes compuestos son sales: CH,, NaF, NaOH, CaO, Ba5O,., HNO,, NH,, KBr. Identifique los siguientes compuestos como ácido o base, fuerte o débil: a) NH,, b) H¿PO,, c) LiOH, d) HCOOH (ácido fórmico), e) H,50,, f) HF, g) Ba(oH),. Reacciones ácido-base que originan la formación de gases Cicrtas sales, como los carbonatos (que contienen cl ion co?,), los bicarbonatos (que contic- nen el ion HCO)), los sulfitos (que contienen el ¡on sop), y los sulfuros (que contienen el ion 5”) reaccionan con ácidos para formar productos gaseosos. Por ejemplo, la ecuación molecu- lar para la reacción entre el carbonato de sodio (Na,CO,) y HCl(ac) es (vea la figura 4.6) Na,CO,(ac) + 2HCl(ac) —> 2NaCl(ac) + H,COy(ac) El ácido carbónico es inestable y si está presente en disolución en concentraciones suficientes se descompone como sigue: H,CO,(ac) ——= H,0(1) + COXg) Reacciones similares que implican a las otras sales mencionadas son NaHCO,(ac) + HCl(ac) —> NaCl(ac) + H,O() + CO.(g) Na,SO,(ac) + 2HCl(ac) — 2NaCl(ac) + H,O(1) + SO(g) K,S(ac) + 2HCl(ac) —> 2KClíac) + H,S(g) EXE Reacciones de oxidación-reducción En tanto que las reacciones ácido-base se caracterizan por un proceso de transferencia de protones, las reacciones de oxidación-reducción, o reacciones redox, se consideran como reacciones de transferencia de electrones. Las reacciones de oxidación-reducción forman una parte importante del mundo que nos rodea. Comprenden desde la combustión de combustibles fósiles hasta la acción de los blanqueadores domésticos. Asimismo, la mayoría de los elemen- tos metálicos y no metálicos se obtienen a partir de sus minerales por procesos de oxidación o de reducción. Muchas reacciones redox importantes se llevan a cabo en agua, pero esto no implica que todas las reacciones redox sucedan en medio acuoso. Este tema comienza con una reacción en la cual dos elementos se combinan para formar un compuesto. Considere la formación del óxido de magnesio (MgO) a partir del magnesio y el oxígeno (figura 4.9): 2Me(s) + O, (g) — 2Mg0(s) El óxido de magnesio (MgO) es un compuesto iónico formado por ¡ones Mg* y O? En esta reacción, dos átomos de Mg ceden o transfieren cuatro electrones a dos átomos de O (en el 0,). Por conveniencia, este proceso se visualiza como en dos etapas, una implica la pérdida de cuatro electrones de parte de los dos átomos de Mg, y la otra, la ganancia de los cuatro electrones por una molécula de O,: Reacciones de combinación Una reacción de combinación es una reacción en la que dos o más sustancias se combinan para formar un solo producto. La figura 4.12 mucstra algunas reacciones de combinación. Por ejemplo, 0 0 +4 -2 S(s) + 03) —— SOXg) 0 0 +3 —1 2Al(5) + 3Bra(1) — 2AIBra(s) Reacciones de descomposición Las reacciones de descomposición son lo opuesto de las reacciones de combinación. Con- cretamente, una reacción de descomposición es la ruptura de un compuesto en dos o más componentes (figura 4.13). Por ejemplo, +2 -2 0 0 2Hg0(s) —> 2Hg(l) + Ox(g) +5 -2 1 0 2KCIOx(s) —=> 2KCl(s) + 30,(g) +11 0 0 2NaH(s) —> 2Na(s) + Hx(g) Reacciones de combustión Una reacción de combustión es una reacción en la cual la sustancia reacciona con el oxíge- no, por lo general con la liberación de calor y luz, para producir una flama. Las reacciones entre el magnesio y el azufre con el oxígeno, descritas anteriormente, son reacciones de com- bustión. Otro ejemplo es la combustión del propano (C¿Hz), un componente del gas natural que se utiliza para cocinar y para la calefacción doméstica: C¿Hy(g) + 508) > 3C0Xg) + 4H,0(1) Es más complicado asignar un número de oxidación a los átomos de C en compuestos orgáni- cos. Aquí sólo veremos el número de oxidación de los átomos de O, que cambia de 0 a 2. Reacción de desproporción La reacción de desproporción es un tipo especial de reacción redox. En una reacción de desproporción, un mismo elemento en un estado de oxidación se oxida y se reduce al mis- mo tiempo. En una reacción de desproporción un reactivo siempre contiene un elemento que puede tener por lo menos tres estados de oxidación. El elemento mismo está en un estado de mismo elemento. La descomposición del peróxido de hidrógeno es un ejemplo de una reac- ción de desproporción: -1 2 0 2H,0(ac) ——> 2H,0(1) + Ox(g) Aquí, el número de oxidación del oxígeno en el reactivo (-1) puede aumentar a cero en el O, y. al mismo tiempo, disminuir a —2 en el H,O. Otro ejemplo es la reacción entre el cloro molecular y el NaOH en disolución: 0 +1 -1 ClL(g) + 20H (ac) ——= CIO” (ac) + Cl (ac) + H>0(1!) Esta reacción describe la formación de los agentes blanqueadores caseros. El ion hipoclorito (CIO ) es el que oxida las sustancias coloridas en las manchas, convirtiéndolas en compuestos incoloros. Clasifique las siguientes reacciones redox e indique los cambios ocurridos en los números de oxidación de los elementos: a) 2N,0(2) — 2Ng) + Ox(g) b) 6Li(s) + Na(g) —— 2Li¿N(s) Cc) Ni(s) + PO(NOy)(ac) —— Pb(s) + Ni(NOy)r(ac) d) 2NO(g) + H,0(1) ——> HNO,(ac) + HNO,(ac)