Laboratorio de Tipos de Reacciones

Una reacción química es el proceso por el cual una o más sustancias se transforman en otras sustancias diferentes. El mundo que nos rodea y nuestro propio cuerpo humano son ejemplos de lugares o laboratorios naturales, donde se producen millones de reacciones químicas, las cuales varían en naturaleza y complejidad. Como producto de los cambios químicos o reacciones químicas los elementos originales son completamente alterados dando origen a la formación de nuevas sustancias. Cuando ocurre una reacción química, suelen presentarse algunas de las siguientes características:- Cambio de color - Formación de un sólido- Efervescencia o liberación de burbujas- Variación de temperatura (absorción o liberación de calor)- Producción de olores peculiares Para representar una reacción química se emplea una ecuación química, en la cual se indican las sustancia presentes antes del cambio (reactantes) a la izquierda de la flecha y las que están presentes después del cambio (productos) a la derecha de la misma. El sentido de la flecha indica el sentido del cambio.

Una ecuación química también debe mostrar que todos los átomos presentes en los reactantes estén igualmente presentes en los productos ya que, en una reacción química no se crean ni se destruyen átomos (conservación de la materia). Para que el número total de átomos de un mismo elemento sea el mismo, antes y después del cambio, se balancea la ecuación

Desde un punto de vista de la química inorgánica se pueden postular dos grandes modelos para las reacciones químicas de los compuestos inorgánicos: reacciones ácido-base o de neutralización, sin cambios en los estados de oxidación y reacciones redox, con cambios en los estados de oxidación. Sin embargo, podemos clasificarlas de acuerdo con el mecanismo de reacción y tipo de productos que resulta de la reacción. En esta clasificación entran las reacciones de síntesis: combinación, descomposición, de sustitución simple, de sustitución doble Nombre

Descripción

Representación  A+B → AB

Reacción de

Elementos o compuestos

síntesis

sencillos que se unen para

Donde A y B representan cualquier

formar un compuesto más

sustancia química.

complejo. La siguiente es la forma

Ejemplo 2Na(s) + Cl2(g) → 2NaCl(s)

Un ejemplo de este tipo de reacción es la síntesis del cloruro de sodio:

general que presentan este tipo de reacciones: Reacción de

Un compuesto se

descomposición

fragmenta en elementos o compuestos más sencillos. En este tipo de reacción un solo reactivo se convierte en zonas o productos.

 AB → A+B

2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)

Donde A y B representan cualquier sustancia química. Un ejemplo de este tipo de reacción es la descomposición del agua:

Reacción de

Un elemento reemplaza a

desplazamiento

otro en un compuesto.

o simple

 A + BC → AC + B

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu

Donde A, B y C representan cualquier sustancia química.

sustitución

Un ejemplo de este tipo de reacción se evidencia cuando el hierro(Fe) desplaza al cobre(Cu) en el sulfato de cobre (CuSO4): Reacción de

Los iones en un

doble

compuesto cambian

desplazamiento

lugares con los iones de

o doble

otro compuesto para

sustitución

formar dos sustancias diferentes.

 AB + CD → AD + BC Donde A, B, C y D representan cualquier sustancia química. Veamos un ejemplo de este tipo de reacción:

NaOH + HCl → NaCl + H 2O

Experimento N° 1 TIPOS DE REACCIONES

Objetivos:

1. 2. 3. 4.

Proponer ecuaciones químicas para las reacciones estudiadas. Clasificar las reacciones químicas Observar experimentalmente lo que ocurre en una reacción química. Balancear, escribir y clasificar el tipo de reacción presentado en el laboratorio experimental.

Materiales

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Mechero de bunsen Tubos de ensayo Gradillas Cilindro graduado Espátula de metal Trípode Malla de alambre Astilla de madera Capsula de porcelana Pinza stoddard Reactivos

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

12. 13.

Hidróxido de calcio saturado Ácido clorhídrico 6M Yoduro de potasio 0,1 M Nitrato de plata 0,1 % Sulfato de cobre (II) 0,1 M Carbonato de sodio Ácido sulfúrico 6M Clorato de potasio Magnesio metálico Moneda de cobre Hidróxido de sodio 0,1M Cloruro de bario 0,1M Acetato de plomo 0,1M

PROCEDIMIENTO: I. 1.

2.

PARTE

REACCIONES TIPICAS

Colocando en un tubo de ensayo 13x100 mm, 2ml de una solución saturada de Ca (OH)2 (filtrada). Con la ayuda de una pipeta burbujeamos aire suavemente dentro del tubo que contiene la solución. Anote sus observaciones, complete y balancee la correspondiente ecuación. Observación: Con la ayuda de la pipeta burbujeamos dentro del

tubo que contiene la solución, sabemos que al respirar nuestro cuerpo toma oxígeno y libera dióxido de carbono, al burbujear liberamos CO2 para combinarlo con la solución de hidróxido de calcio. Ecuación:

CO2 + Ca (OH)2 

CaCO3 + H2O

Coloque 1g de clorato de potasio en un tubo de ensayo 16x150mm, sujételo con las pinzas para tubo de ensayo.

1.

Caliente el tubo con un mechero (evitando la boca del tubo hacia la cara de su compañero).

2.

Cuando el clorato se haya fundido y desprenda burbujas, acerque a la boca del tubo una astilla incandescente.

3.

Anote sus observaciones, complete y balance la ecuación correspondiente.

4.

Observaciones: el clorato de potasio se descompone por la fuente de

calor aplicada, dando en su nuevos productos, pero saber la presencia de uno de ellos encendemos una astilla y al observar que un gas se desprende en la reacción la introducimos, al hacerlo se oye una pequeña explosión y la astilla se enciende, esto nos dice que el gas liberado es oxígeno. Ecuación: 2 KClO3 + calor

2 KCl + 3 O2

Vierta 3 ml de HCL 6M en un tubo de ensayo 16x150mm y colóquelo en una gradilla. 2. Agregue una granalla de magnesio al tubo de ensayo y cúbralo de inmediato con un tubo de ensayo de mayor tamaño, limpio y seco. 3. Tenga a la mano la astilla incandescente. 1.

Espere unos segundos para que el tubo de ensayo se llene de gas; luego sepárelo, inviértalo y acérquele rápidamente la astilla encendida. Anote sus observaciones, complete y balance la ecuación 5. respetiva. 4.

Observaciones: Se encuentra en reacción el magnesio con el ácido

clorhídrico, la reactividad de este metal es alta lo que hace desplazar el hidrogeno gaseoso encontrado en el ácido, se hace presencia de una explosión simultánea y al introducir la astilla vemos que esta se enciende, nos da presencia de hidrogeno gaseoso H2. Ecuación:

Mg (s) + 2 HCl

MgCl2 + H2

Vierta 2ml de una solución diluida de yoduro de potasio en un tubo de ensayo que contiene 2ml de una solución de acetato de plomo.

1.

Anote sus observaciones, complete y balance la ecuación respectiva.

2.

Observación: al verter la solución de yoduro de potasio en el tubo de

ensayo con acetato de plomo, esta hace reacción pero con presencia de cambio de color (amarillo) mostrado en las fotografías. Hay formación de precipitado amarillo PbI , esto nos indica que la reacción es de doble desplazamiento. 2

Ecuación: 2 KI + Pb (C2H2O2)2

2 K (C2H2O2)2 + PbI2

II.PARTE. REACCIONES PARA ESTUDIAR Y CLASIFICAR.

Para cada una de las reacciones que se presentan a continuación, anote las evidencias de reacción observadas, complete, balance y clasifique la correspondiente reacción química, de acuerdo a uno de los tipos de reacción previamente estudiados.

A.

AgNO3 + Cu

CuNO3 + Ag

Coloque en un tubo de ensayo 13x100mm, 3 ml de nitrato de plata y agréguele un centavo de cobre limpio. Espere unos 20 minutos para observar y anotar los resultados ¿Qué observa? Anote

1.

Observación: al colocar el centavo de cobre en la disolución acuosa de

nitrato de plata, esta al pasar el tiempo se observa un residuo en la solución y cambio de color poco presente. Cuando los átomos de cobre ingresan a la disolución se hace una reacción en desplazamiento de un metal (reacción de simple desplazamiento).

B. 1. 2.

2 NaOH + CuSO4

Vierta en un tubo de ensayo 16x150mm, 5 ml de solución de sulfato de cobre (II). Añada 2 ml de solución de NaOH 0,1 M. anote sus resultados. C. Na2CO3 + 2 HCl

1. 2.

Na2SO4  + Cu(OH)2

H2O + CO2 + 2 NaCl

coloque en un tubo de ensayo 0,2 g de Na2CO3. añada 2 ml de HCL 6M. tenga a mano fosforo y una astilla de madera.

3.

Cuando se observe la formación de burbujas, encienda y acerque la astilla incandescente. ¿Qué sucede? Observación: es una reacción de neutralización de una base con un ácido fuerte (HCl), el gas que se desprende es dióxido de carbono (CO2), al encender la astilla y colocarlo en la boca del tubo de ensayo no se presenció nada, por el gas de dióxido de carbono. El sodio es mas reactivo que el cobre por lo que lo desplaza y en si hace una reacción de doble desplazamiento, con formación de precipitado.

D. BaCl2 + H2SO4 --1. 2.

2 HCl + BaSO4

Vierta en un tubo de ensayo 3ml de una solución de BaCl2 0,1M. Añada 3ml de H2SO4 6M. observe y anote sus resultados. Observación:

es una reacción de doble desplazamiento con

formación de precipitado BaSO4

Practica 1.

a) Nitrato de Plomo (II) acuoso reacción con ácido sulfúrico acuoso para formar un precipitado de sulfato de plomo (II) y ácido nítrico acuoso. Pb(NO3)2 (ac) + H2SO4 --- PbSO4 (s) + 2HNO3 (ac) R: Reacción de doble desplazamiento con precipitado. b) El Nitrato de cobalto (II) acuoso, reacciona con sulfuro de amonio acuoso para formar sulfuro de cobalto sólido y nitrato de amonio acuoso. Co(NO3)2 (ac) + (NH4)2S (ac) ----- CoS (s) + 2 NH4 NO3 (ac) R: Reacción de doble desplazamiento c) El ácido perclórico acuoso reacciona con una solución de hidróxido de sodio formando perclorato de sodio acuoso y agua líquida. HClO4 (ac) + NaOH ---- NaClO4 (ac) + H2O R: Reacción de doble desplazamiento, neutralización d) El boro solido reacción con el cloro gaseoso formando cloruro de boro líquido. 2 B (s) + 3 Cl2 (g) --- 2 BCl3 R: Reacción de síntesis o combinación e) El Hidrogeno carbonato de sodio sólido, por acción del calor, produce carbonato de sodio sólido, vapor de agua y dióxido de carbonato en forma gaseosa. 2 NaHNO3 (s) + Calor --- Na2CO3 (s) + CO2 (g) + H2O (g) R: Reacción de descomposición f) El tetra cloruro de silicio solido se combina con el magnesio solido formando cloruro de magnesio sólido y silicio sólido. SiCl4 (s) + 2 Mg ---  MgCl2 (s) + Si (s) R: Reacción de Simple Desplazamiento g) El óxido de di nitrógeno gaseoso, forma nitrógeno gaseoso y oxigeno gaseoso cuando se calienta. 2 N2O + Calor --- 2 N2 + O2 R: Reacción de descomposición

Practica 2.

Complete, Balancee y clasifique las siguientes Reacciones. a) 2Al (s) + 3 Br2 (l) ----- 2 AlBr3 (s) Reacción de Síntesis o combinación b) Al(OH)3(ac) + 3 HCl(ac) ---- AlCl3(ac) + 3 H2O(l) Reacción de doble desplazamiento, neutralización c) Fe(s) + H2SO4(ac) ---- FeSO4(ac) + H2(g) Reacción de simple desplazamiento d) K2SO4(ac) + CaCl2(ac) ----CaSO4(s) + 2KCl(ac) Reacción de doble desplazamiento e) Al2(CO3)3 (s) + calor ---- Al2O3 (s) + 3 CO2 (g) Reacción de descomposición f) 2 C2H4(g) + 3 O2(g) ---- 2 H2O(g) + 2 CO2(g) Reacción de Combustion

CUESTIONARIO: 1.

En la descomposición del clorato de potasio ¿Qué evidencias indican que ocurre una reacción? ¿Qué le sucede a la astilla encendida cuando se acerca al tubo de ensayo y explique por qué?

El KClO3 se descompone por aplicación de calor, una evidencia notable es la pequeña explosión escuchada al igual que la liberación de un gas, la astilla encendida reacciona con el gas liberado que es el oxígeno O2 y esta se enciende más. Ecuación: 2 KClO3 + calor 2.

2 KCl + 3 O2

En la reacción de simple desplazamiento del HCL con el Magnesio ¿qué evidencias indican que ocurre una reacción? ¿Qué gas se indica con la prueba de la astilla encendida? ¿clasificaría esta última prueba como simple desplazamiento?

La liberación de gas, burbujeo en la reacción y pequeña explosión son evidencias de que ocurre una reacción química, el gas indicado con la prueba de la astilla de madera encendida es el hidrogeno gaseoso, si la clasificaría como simple desplazamiento por que el magnesio es un metal activo mas que el hidrogeno. Ecuación:

Mg (s) + 2 HCl

MgCl2 + H2

3.

Indique el precipitado que se forma en la reacción de doble desplazamiento entre la solución de yoduro de potasio y la solución de acetato de plomo. ¿de qué color es el precipitado? El precipitado formado es el PbI2 y torna una coloración amarilla en el fondo

del tubo de ensayo. 4.

¿Después que reacciona el nitrato de plata con el cobre metálico que evidencias demuestran que hubo reacción? ¿cambia el color de la solución, por qué?

El cambio de color es una evidencia notable al igual que la cantidad de producto formado como residuo sólido que es la plata, al colocar el cobre en la disolución incolora de AgNO3 después de un tiempo la disolución adquiere el color azul característico debido a la presencia de iones de Cu +2 hidratados.

5.

Que evidencias demuestran que hubo una reacción entre el sulfato de cobre (II) y el NaOH?

La principal evidencia es la formación de precipitado (Cu (OH) ) entre estos reactivos. 2

6.

¿Qué gas se indica en la reacción del Na 2CO3 con el HCL con la  prueba de la astilla encendida?

El gas indicado con la prueba de la astilla encendida es el dióxido de carbono (CO2) 7.

¿Cuáles son las características que distinguen una reacción acido base tipo neutralización?

Una reacción de neutralización es una reacción entre un ácido y una base. Generalmente, en las reacciones acuosas acido-base se forma agua y una sal, que es el compuesto iónico formado por un catión distinto del H+ y un anión distinto del OH- u O28.

¿Cómo se organiza la serie de actividad y como se utiliza para estudiar las reacciones redox?

La serie de actividad química se organiza de mayor a menor, empezando con los elementos que son más activos y de último los elementos menos activos. La serie de actividad química la utilizamos en las reacciones redox para predecir si habrá o no reacción. Por ejemplo con los metales: un metal que es más activo que otro, se disolverá en una solución de metal y cubrirá el metal menos activo.

9.

Explique por qué todas las reacciones de desplazamientos simples pueden ser consideradas como reacciones de oxidación reducción.

Por tal razón en el proceso de transferencia de electrones que es notorio en las reacciones redox que en otras. E n las reacciones de oxidación reducción ocurre una transferencia de electrones de un reactivo a otro. Siempre habrá una sustancia que se oxida (pierde electrones) para qué otra pueda reducirse

(ganar electrones), es decir, habrá un agente reductor y una gente oxidante. Si calculamos los números de oxidación de cada uno de los átomos o iones involucrados en una reacción encontraremos que a varios les ha cambiado su número de oxidación. Todas estas características ocurren en las reacciones de desplazamiento simple, por consiguiente podemos decir que son reacciones de oxidación reducción.

10.

¿Cuáles son los productos de una reacción de combustión? Explique por qué todas reacciones de combustión pueden ser consideradas como reacciones redox.

Los productos de una reacción de combustión es dióxido de carbono y agua (CO2 + H2O) aquí solo se ve el número de oxidación de los átomos de 0 que cambian de 0 a -2

11.

De dos ejemplos de reacciones de: desplazamientos doble con y sin precipitación, neutralización, combinación, descomposición, desplazamientos simples.

1.

Doble desplazamiento con precipitado Pb(NO3)2 + 2 KI BaCl2 + Na2SO4

2.

2 KNO3  + PbI2 2 NaCl + BaSO4

Doble desplazamiento sin precipitado 6 NaCl + Al2(SO4)3 3 Na2SO4 + 2 AlCl3 ZnO + H2SO4 ZnSO4+ H2O

3.

Neutralización HCl + NaOH H2SO4 + NaOH

4.

NaCl + H2O NaSO4 + H2O

Combinación 2 Al + 3Br 2AlBr3 S + O2 SO4

5.

Descomposición 2 KClO3 2 NaH

2 KCl + 3 O2 2 Na + H2

6.

desplazamientos simples Ca + 2H2O Ca (OH)2 + H2 Mg + 2 AgNO3 Mg (NO3)2  + 2Ag 12.    

Identifique las posibles fuentes de errores experimentales. Mala preparación de los compuestos Mala manipulación de los instrumentos de laboratorio. Poca observación en las reacciones químicas estudiadas. Poca información sobre el tema.

Muchas reacciones químicas y prácticamente todos los procesos biológicos se llevan a cabo en un medio acuoso. En este laboratorio Se estudiaron los principales grupos de reacciones entre ellos las reacciones de precipitación, reacciones acido-base, reacciones redox. Como las reacciones de precipitación que es un tipo común de reacción en un medio acuoso que se caracteriza por la formación de un producto insoluble o mejor llamado precipitado, las de doble desplazamiento como las reacciones de neutralización entre bases y ácidos que forman agua y una sal. Las reacciones de oxidación-reducción que son las mas comunes entre ellas mencionamos las reacciones de combinación, de descomposición, de combustión y de desplazamiento.

Bibliografía

1.

Garzón, G. G. Fundamentos de Química General 2da Edición, Editorial Mc Graw-Hill

2.

http://www.youtube.com/watch?v=JoT_lEAddTw Video de Tipos de Reacciones YouTube

3.

Chang,R. 1999 Química. 6ta Edición, Editorial Mc Graw- Hill Capitulo 4.

4.

Chang Raymond. 2010 Química. 10ta Edición, Editorial Mc Graw- Hill Capitulo 4.