Química 1

Reacciones de oxígeno

El oxígeno es un elemento que constituye aproximadamente el 50% en masa de la corteza terrestre y el 21% en volumen de la atmósfera. Se encuentra presente en agua y óxidos con otros elementos.

Existen dos alótropos del oxígeno, el más común es la molécula diatómica O₂, el otro es el ozono que es una molécula triatómica, O₃.

Reacciones de oxígeno

El oxígeno es un elemento que constituye aproximadamente el 50% en masa de la corteza terrestre y el 21% en volumen de la atmósfera. Se encuentra presente en agua y óxidos con otros elementos.

Existen dos alótropos del oxígeno, el más común es la molécula diatómica O₂, el otro es el ozono que es una molécula triatómica, O₃.

Todo fenómeno químico puede ser representado a través de una ecuación química, que nos muestra los cambios así podemos describir las variaciones que se realizan cuando se oxidan los elementos metálicos y no metálicos en presencia de oxígeno y energía calorífica ejemplo:

Reacciones del oxígeno con un metal

El magnesio al someterlo a la reacción de oxidación en una flama, desprende una intensa luz blanca y se convierte en un sólido blanco muy frágil; el producto de esta reacción es un óxido metálico llamado óxido de magnesio.

Lo que ocurre es lo siguiente:

Si se considera que la fórmula se escribe como el resultado del entrecruzamiento de valencias, en el ejemplo (2+) para el magnesio (Mg) y (2-) para el oxígeno (O), se representa la fórmula como Mg₂O_2, pero se escribe MgO, porque al escribir las fórmulas, se considera la expresión mínima a través de su mínimo común divisor, en este caso al dividir 2/2=1,
La fórmula de un compuesto tiene que ser eléctricamente neutra, esta condición se cumple para el óxido de magnesio MgO (2+)(2-)= 0 .

Se puede observar que en esta reacción se obtienen dos moléculas de óxido de magnesio.

Reacciones de oxígeno y no metales:

El carbono cuando está sometido a la reacción de oxidación en la flama, se lleva a cabo su combustión y se desprende un gas llamado monóxido de carbono, en el caso de su valencia de menor valor; en la otra posibilidad cuando la valencia de intercambio del carbono es la mayor, forma el dióxido de carbono. En ambas reacciones hay desprendimiento de energía, el producto de estas reacciones son óxidos no metálicos.

A nivel molecular es lo siguiente:

Se forman dos moléculas de monóxido de carbono. La otra posibilidad es cuando el carbono actúa con la valencia de 4+, como se muestra enseguida:

Ejercicio 1

a). Combina los siguientes elementos metálicos con el oxígeno: Co, Ca, K, Al, Cu.

b). Consulta la tabla periódica para observar su valencia (recuerda que algunos de los elementos tienen dos valencias, elige una) y de acuerdo a su valor combínala para obtener la fórmula del óxido correspondiente. También presta atención en:

      .El subíndice (repasa el intercambio de valencias).

2. Para el nombre recuerda que se utiliza la palabra genérica “óxido” seguida de la preposición “de” y el nombre del metal  con la valencia (entre paréntesis y en números romanos).  Revisa el ejemplo que te damos del óxido de cobalto.

3. Coloca la fórmula y el nombre en los cuadros correspondientes  escribe los subíndices con números normales. Ejemplo:  CO₂ quedaría como "CO2").

Oxígeno combinado con	Fórmula	Nombre
Ca	Ca2++ O2-  à CaO	Óxido de Calcio
Co3+	Co3++O2-  à Co2O3	Óxido de Cobalto
K	K1++O2-  à K2O	Óxido de Potasio
Al	Al3++O2- à Al2O3	Óxido de Aluminio
Cu1+, 2+	Cu1++O2-  à Cu2O Cu2++O2- à CuO	Óxido de Cobre (I) Óxido de Cobre (II)

Reacciones de óxido con agua

Después de la formación de los tanto metálicos como no metálicos, es factible combinarlos con agua para formar nuevos compuestos. En el caso de los óxidos metálicos cuando interactúan con agua forman hidróxidos.

En el ejemplo del magnesio, se observa lo siguiente.

Los óxidos no metálicos en presencia de agua forman ácidos del tipo oxiácido.

El óxido de magnesio en presencia de agua forma el hidróxido de magnesio.

Por ejemplo en el dióxido de carbono o anhídrido carbónico al reaccionar con agua, produce una molécula de ácido carbónico.

Por ejemplo en el dióxido de carbono o anhídrido carbónico al reaccionar con agua, produce una molécula de ácido carbónico.

Sólo se suman la cantidad de elementos que intervienen en la síntesis de los ácidos, empezando por la calidad ácido representado por los hidrógenos, después el no metal y finalmente la cantidad de oxígenos que intervienen en la esquematización simbólica de la reacción para formar ácidos.

Ejercicio 2

A continuación se presentan tres metales que debes combinar con el radical (OH)^- para formar hidróxidos:

a) Entrecruza las valencias y los nombres, arrastra la opción correcta al lugar que corresponde.

Para escribir la fórmula de un hidróxido tienes que anotar primero el catión, en este caso el metal, después el anión, es decir, el hidróxido y por último fijarte en las valencias que les corresponden.
Para que el compuesto sea neutro tiene que haber tantas cargas negativas como positivas, al entrecruzar las valencias se representan las fórmulas eléctricamente neutras. 

Para nombrar el compuesto tienes que poner primero el anión en este caso el hidróxido, seguido de la preposición "de" y el nombre del metal.

Actividad del laboratorio:

                                        

--------

Reglas de nomenclatura

Estas reglas se aplican para nombrar y representar con símbolos y fórmulas a los elementos y compuestos químicos. Actualmente se aceptan tres sistemas de nomenclatura donde se agrupan y nombran a los compuestos inorgánicos:

     ·Sistema de nomenclatura estequimétrico o sistemático de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, (IUPAC).

    

      ·Sistema de nomenclatura funcional, clásica o tradicional.

     

      ·Sistema de nomenclatura Stock.

A continuación se revisarán cada uno de estos tipos de nomenclatura para que aprendas a nombrar y formar los siguientes compuestos: óxidos metálicos, óxidos ácidos, hidróxidos, ácidos e hidrácidos.

	Stock:	Clásica ó tradicional	IUPAC
Óxidos metálicos: Resultan de la combinación del oxígeno con metales y   al reaccionar con el agua producen bases.	Se nombra con la palabra genérica óxido seguido de la preposición de enseguida el nombre del metal con el que se combinó, por ejemplo: óxido de calcio.	Estos mismos compuestos se pueden nombrar con la palabra genérica óxido seguida del nombre del metal con el sufijo oso para el valor menor de la valencia y con el sufijo ico cuando el valor de su valencia es mayor.	Determina que estos compuestos se nombran a partir de la cantidad de elementos que los constituyen.
Óxidos ácidos: Son combinaciones del oxígeno con un no metal y al reaccionar con agua producen ácidos del tipo oxiácido.	Se nombra con la palabra óxido seguida de la preposición de, a continuación el nombre del no metal expresando con número romano el valor de la valencia con la que interactuó con el oxígeno.	Este mismo tipo de compuestos, también se pueden nombrar con la palabra genérica anhídrido seguida del nombre del no metal con el sufijo oso para el valor de la menor valencia   e ico para el valor de la mayor valencia. Cuando el no metal presenta más de dos valencias como es el caso del cloro se conservan los sufijos de la regla anterior y se utilizan además: el prefijo hipo proveniente del griego "hypo" que significa inferior o debajo, y el prefijo hiper o per del griego "hyper" que significa mayor o superior.	Se nombran a partir de la cantidad de elementos que constituyan a su representación simbólica, empleando las raíces griegas de los números correspondientes.
Hidróxidos: Unión de un óxido metálico o básico metal con agua.		Se conserva la misma nomenclatura para nombrar a los compuestos derivados de los óxidos metálicos formando los hidróxidos correspondientes y también se conservan los sufijos “oso” para el valor menor de la valencia e “ico” para el valor mayor	Se conserva la misma nomenclatura, es decir, considerando la cantidad de elementos que constituyen el compuesto.
Ácido: Cuando se tiene un óxido no metálico, al combinarse con agua forma un ácido de tipo oxiácido.	Se nombra al no metal con el sufijo ato, seguida del valor de la valencia del no metal y por último se agrega de hidrógeno.	Cuando los óxidos no metálicos se combinan con agua por síntesis o adición forman su ácido correspondiente, derivando su nombre del anhídrido del cual provenían, se pierde la palabra anhídrido, se cambia por ácido y conserva el nombre del anhídrido originario.	Se conserva la misma nomenclatura, es decir, considerando la cantidad de elementos que constituyen el compuesto.
Hidrácido: Se forman con la combinación de un hidrógeno (H+) como ión positivo y un no metal (NM-) como ión negativo.	Se nombran con el nombre del no metal con sufijo uro seguida de la preposición de y finalmente la palabra hidrógeno, en estado natural.	------------------	En este caso convergen la nomenclatura clásica o tradicional y la de IUPAC, en éstas se nombran con la palabra genérica ácido seguida del nombre del no metal con el que se combinó y con el sufijo hídrico,en disolución acuosa.

Ejercicio 3

A continuación se presentan dos ejercicios, en cada uno de ellos aparece una tabla en la que hay diversos compuestos con su respectiva nomenclatura de acuerdo a las reglas revisadas: nomenclatura stock, nomenclatura clásica y nomenclatura de IUPAC. Debes seleccionar de la lista aquellas que completen los espacios vacíos y arrastrarlas a donde correspondan.

Balanceo 

Consiste en igualar el número de átomos de cada elemento tanto en los reactivos como en los productos, y sirve para verificar la Ley de la Conservación de la Materia (La materia no se crea ni se destruye solo se transforma).

Para escribir y balancear una ecuación química de manera correcta, es necesario tener presente las siguientes recomendaciones:

·         Revisar que la ecuación química esté completa y correctamente escrita.

·         Observar si se encuentra balanceada.

·         Balancear primero los metales, los no metales y al final el oxígeno y el hidrógeno presentes en la ecuación química.

·         Escribir los números requeridos como coeficiente al inicio de cada compuesto.

·         Contar el número de átomos multiplicando el coeficiente con los respectivos subíndices de las fórmulas y sumar los átomos que estén de un mismo lado de la ecuación.

·         Verificar el balanceo final y reajustar si es necesario.

Para balancear una ecuación  química correctamente debes seguir los siguientes pasos.

1. Contar el número de elementos existentes en dicha ecuación de lado de los reactivos y del lado de los productos, empezando por: metales, no metales, dejando para el final al oxígeno e hidrógeno (en caso de que la ecuación los contenga).

2. Al hacer el conteo de cada lado, se recomienda indicar con coeficientes la igualación de la cantidad de átomos de los elementos que intervienen en la representación de una reacción química.

3. Se aprecia la presencia de un aluminio de lado de los reactivos y dos del lado de los productos, por lo que es necesario colocar un coeficiente de dos en el aluminio del lado de los reactivos para igualar la cantidad del metal aluminio en ambos lados de la ecuación.

4. A continuación contar el no metal, oxígeno de ambos lados de la ecuación, por inspección se observa que del lado de los reactivos se requiere un coeficiente tres y de dos en el compuesto óxido de aluminio con el fin de igualar la cantidad de oxígenos tanto de reactivo como de producto.

5. Se contabiliza nuevamente el aluminio, observando que se alteró en cantidad de átomos de este elemento, por lo que ahora es necesario tener cuatro aluminios del lado de los reactivos en lugar de dos, con el fin de equilibrar la cantidad de átomos del elemento aluminio en reactivos y en productos.

6. Para comprobar la igualdad de la cantidad de átomos de los elementos que intervienen en la representación de la reacción química, se recomienda volver a contar la cantidad de cada uno de ellos.

Balanceo de un fenómeno de neutralización

Para balancear una ecuación de neutralización, es decir, reacciona un ácido y una base, para formar una sal y agua, se debe tomar en cuenta lo siguiente.

·         Observar que la ecuación química esté completa y bien escrita.

·         Contar el número de elementos existentes en dicha ecuación del lado de los reactivos y después los correspondientes a los productos, empezando por: metales, no metales, dejando para el final al oxígeno e hidrógeno.

·         Al hacer el conteo de cada lado, se recomienda indicar con coeficientes la igualación de la cantidad de átomos de los elementos que intervienen en la representación de una reacción química.

Ejercicio 4

Actividad final.

A continuación se presenta la fórmula de algunos compuestos para que escribas su nombre. Para ello realiza lo siguiente:

§  Elige una letra que corresponda al nombre. En caso de que falles irá apareciendo una parte del “ahorcado” en el patíbulo.

§  Tienes máximo 6 oportunidades de hallar las letras correspondientes. Sino logras acertar se te dará la respuesta correcta y un nuevo compuesto qué nombrar.

Memorama

Con las tarjetas que se presentan a continuación debes formar pares integrados por el nombre de un compuesto y su fórmula correcta, para seleccionar las tarjetas sólo da clic sobre las mismas.