4. qu disoluci reacciones en mica ó n acuosa. reacciones en disoluci ó n acuosa • 2/3 de nuestro...
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Qu
Quí ím
ica
mica
AndrAndré és Cedillo, AT
s Cedillo, AT- -250250
cedillo@xanum
.uam.m
xcedillo@
xanum.uam
.mx
www.fqt.izt.uam
.mx
www.fqt.izt.uam
.mx/cedillo/cedillo
4.
4. R
eaccio
nes e
n
Reaccio
nes e
n
disolu
ci
disolu
ció ó
n a
cuosa
n a
cuosa
� �4.1. 4.1. Especies en disoluci
Especies en disolució ón n� �4.2. 4.2. R
eacciones de precipitaciReacciones de precipitació ón n
� �4.3. 4.3. R
eacciones Reacciones á ácido
cido- -basebase
� �4.4. 4.4. R
eacciones de oxidaciReacciones de oxidació ón y
n y reduccireducció ón n
Cap. 3
4. R
eaccio
nes e
n
4. R
eaccio
nes e
n
disolu
ci
disolu
ció ó
n a
cuosa
n a
cuosa
• •2/3 de 2/3 de nuestro planeta
nuestro planetaestestá á
cubierto por cubierto por
agua.agua.
• •El agua es la sustancia mEl agua es la sustancia m
á ás abundante en s abundante en
nuestro cuerponuestro cuerpo. .
• •El agua tiene la capacidad de El agua tiene la capacidad de disolver
disolveruna una
gran variedad de sustancias.gran variedad de sustancias.
4.1
. Especie
s e
n
4.1
. Especie
s e
n
disolu
ci
disolu
ció ó
n n
� �Disoluciones
Disoluciones
Una
Una disoluci
disolució ón nes una es una m
ezcla homog
mezcla hom
ogé éneanea
formada por un
formada por un disolvente
disolventey uno o my uno o m
á ás s solutossolutos. .El El disolvente
disolventees la sustancia que se es la sustancia que se
encuentra en encuentra en m
ayor proporcimayor proporció ón n. .
4.1
. Especie
s e
n
4.1
. Especie
s e
n
disolu
ci
disolu
ció ó
n
n … …
2 2
� �ElectrolitosElectrolitosUn
Un electrolitoelectrolito
es una sustancia que en es una sustancia que en
disolucidisolució ón acuosa perm
ite la n acuosa perm
ite la conducciconducció ón n
de la electricidadde la electricidad. .El El agua
agua purapura
es esmala conductora
mala conductora
de la de la
electricidad.electricidad.
Disoluciones de sal en agua y az
Disoluciones de sal en agua y azú úcar en agua son incoloras,
car en agua son incoloras, pero difieren en su conductividad elpero difieren en su conductividad elé éctrica.
ctrica.
4.1
. Especie
s e
n
4.1
. Especie
s e
n
disolu
ci
disolu
ció ó
n
n … …
3 3
� �Electrolitos (Electrolitos (cont.
cont.) )La presencia de La presencia de iones
ionesen una disolucien una disolució ón n
permite el
permite eltransporte de carga
transporte de carga. .AsAsí í, un electrolito es una sustancia que en
, un electrolito es una sustancia que en disolucidisolució ón n form
a ionesform
a iones. .
El cloruro de sodio es una sustancia iEl cloruro de sodio es una sustancia ió ónica, m
ientras que el nica, m
ientras que el az azú úcar (sacarosa, C
car (sacarosa, C12 12 H H
22 22 O O11 11 ) es una sustancia m
olecular. ) es una sustancia m
olecular. Por lo tanto, la sal es un electrolitoPor lo tanto, la sal es un electrolito. .
4.1
. Especie
s e
n
4.1
. Especie
s e
n
disolu
ci
disolu
ció ó
n
n … …
4 4
� �Electrolitos (Electrolitos (cont.
cont.) )– –
Un electrolito
Un electrolito fuerte
fuertees un soluto que se es un soluto que se
encuentra encuentra totalm
ente disociadototalm
ente disociado(o casi).(o casi).
Los compuestos i
Los compuestos ió ónicos solubles y algunos com
puestos nicos solubles y algunos com
puestos moleculares, com
o el moleculares, com
o el HCl
HCl, son electrolitos fuertes., son electrolitos fuertes.
– –Un electrolito
Un electrolito d dé ébil
bilen disolucien disolució ón existe
n existe principalm
ente como m
olprincipalm
ente como m
olé écula y scula y só ólo
lo una una peque
pequeñ ña fraccia fracció ón est
n está ádisociadadisociada. .
El El á ácido ac
cido acé ético se ioniza parcialmente en disoluci
tico se ioniza parcialmente en disolució ón n
acuosa (~1%
), por lo que es un electrolito dacuosa (~
1%), por lo que es un electrolito dé ébil.
bil.CHCH
3 3 COOH (
COOH (ac ac) ) � �
CHCH
3 3 COO
COO
- -( (ac ac) + H
) + H
+ +( (ac ac) )
4.1
. Especie
s e
n
4.1
. Especie
s e
n
disolu
ci
disolu
ció ó
n
n … …
5 5
� �Electrolitos (Electrolitos (cont.
cont.) )– –
No confundir
No confundir
la cantidad de sustancia la cantidad de sustancia
que se disuelve (que se disuelve (solubilidad
solubilidad) con su ) con su
conductividadconductividad
(electrolito fuerte o (electrolito fuerte o
d dé ébil).bil).
El El á ácido ac
cido acé ético es totalmente soluble en agua, pero es
tico es totalmente soluble en agua, pero es
un electrolito dun electrolito dé ébil.
bil.El hidrEl hidró óxido de bario es un electrolito fuerte, aunque es
xido de bario es un electrolito fuerte, aunque es poco soluble en agua.poco soluble en agua.
4.1
. Especie
s e
n
4.1
. Especie
s e
n
disolu
ci
disolu
ció ó
n
n … …
6 6
� �Electrolitos (Electrolitos (cont.
cont.) )– –
Cuando un Cuando un electrolito d
electrolito dé ébil se disuelvebil se disuelve, ocurre
, ocurre la la ionizaciionizació ón n
y la y la recom
binacirecom
binació ón nhasta que ya hasta que ya
no se observan mno se observan m
á ás cambios (se alcanza el
s cambios (se alcanza el
equilibrio quequilibrio quí ím
ico).mico).
CHCH
3 3 COOH (
COOH (ac ac) ) � �
CHCH
3 3 COO
COO
- -( (ac ac) + H
) + H
+ +( (ac ac) )
– –Un electrolito fuerte se disocia totalm
ente en Un electrolito fuerte se disocia totalm
ente en disolucidisolució ón. En este caso, la recom
binacin. En este caso, la recom
binació ón no n no
ocurre.ocurre.H
ClHCl( (ac ac) )
→ →ClCl - -( (ac ac) +
H) +
H+ +( (ac ac) )
4.1
. Especie
s e
n
4.1
. Especie
s e
n
disolu
ci
disolu
ció ó
n
n … …
7 7
� �ConcentraciConcentració ón nUna form
a de especificar la Una form
a de especificar la composici
composició ón n
de de
una disoluciuna disolució ón es con la concentraci
n es con la concentració ón. n.La La concentraci
concentració ón molar
n molar de un soluto es el
de un soluto es el n nú úm
ero de moles de soluto por unidad de
mero de m
oles de soluto por unidad de volum
en de disolucivolum
en de disolució ón n. .
diso
lució
n
solu
toso
luto
V
nC
=
4.1
. Especie
s e
n
4.1
. Especie
s e
n
disolu
ci
disolu
ció ó
n
n … …
8 8
� �ConcentraciConcentració ón (
n (cont.cont.) )
La unidad de concentraciLa unidad de concentració ón m
olar o n m
olar o molaridad
molaridad
es es m
ol Lmol L
- -1 1o o M M
y se lee y se lee “ “m
olarmolar” ”. .
Ejemplo. Se disuelven 1.20 m
olde H2 CO
y se llevan a 2.50 Lde
disolución acuosa. Calcule la concentración molar.
ML
mol
L
mol
V nC
diso
lució
n
CO
H
CO
H480
.0480.0
50.2 20
.11
2
2=
==
=−
Ejercicio. Se tiene una disolución 6.0 Mde H
NO3 .
a) Calcule el número de m
oles de ácido nítrico presentes en 75 mLde
esta disolución.b) Encuentre el volum
en de disolución que contiene 1.00 molde soluto.
Ejercicio. Obtenga la m
asa de K2 CrO
4necesaria para preparar 1.000 L
de una disolución 0.100 M
.
4.1
. Especie
s e
n
4.1
. Especie
s e
n
disolu
ci
disolu
ció ó
n
n … …
9 9
� �S Só ólidos ilidos ió ónicos
nicosAl disolver un sAl disolver un só ólido i
lido ió ónico en agua, sus nico en agua, sus
iones se separan totalmente, se
iones se separan totalmente, se disocia
disocia. . A la estabilizaciA la estabilizació ón de los iones en la disoluci
n de los iones en la disolució ón n se llam
a se llam
a solvatacisolvatació ón n. .
+-
El agua es una molécula neutra con un dipolo eléctrico.
Este dipolo le permite solvatar
a los iones y evitar la recom
binación.
4.1
. Especie
s e
n
4.1
. Especie
s e
n
disolu
ci
disolu
ció ó
n
n … …
10
10
Ejercicio. Calcule la concentración de los iones en las disoluciones dea) sulfato de potasio 0.080 M
, b) cloruro de hierro (III) 0.40 M.
Ejercicio. Calcule el volumen de KM
nO40.684 M
necesario para reaccionar com
pletamente con 27.50 m
Lde Fe(N
O3 )2
0.250 M.
MnO
4 -(ac) + H
+(ac) +
Fe2+
(ac) →
Fe3+
(ac) + Mn2+
(ac) + H
2 O (l)
MgCl
MgCl2 2
( (s s) ) → →
Mg
Mg2+ 2+
( (ac ac) + 2 Cl
) + 2 Cl - -( (ac ac) )
inicioinicio
x xfinalfinal
0 0x x
2x 2x
� �S Só ólidos ilidos ió ónicos (
nicos (cont.cont.) )
4.1
. Especie
s e
n
4.1
. Especie
s e
n
disolu
ci
disolu
ció ó
n
n … …
11
11
� �S Só ólidos m
oleculareslidos m
olecularesEn m
uchos casos, una disoluciEn m
uchos casos, una disolució ón de un n de un
s só ólido molecular contiene a las
lido molecular contiene a las m
olmolé éculas
culas solvatadassolvatadas, com
o el alcohol. En este caso, , com
o el alcohol. En este caso, el sel só ólido es un
lido es un no electrolitono electrolito. .
Algunas sustancias moleculares se
Algunas sustancias moleculares se ionizan
ionizanal disolverse, com
o los al disolverse, com
o los á ácidos. Estos cidos. Estos
compuestos m
oleculares son com
puestos moleculares son electrolitos
electrolitosy y
pueden ser fuertes o dpueden ser fuertes o dé ébiles.
biles.
HOH
H
OH
3 C
H
HO
4.1
. Especie
s e
n
4.1
. Especie
s e
n
disolu
ci
disolu
ció ó
n
n … …
12
12
� �Diluci
Dilució ón de una disoluci
n de una disolució ón nAl Al diluir
diluiruna m
uestra de una disoluciuna m
uestra de una disolució ón, el n, el
n nú úmero de m
oles de los solutos no mero de m
oles de los solutos no cam
biacam
bia, pero la , pero la concentraci
concentració ón disminuye
n disminuye. .
Ejercicio. Se desean preparar 250 Ejercicio. Se desean preparar 250 m
LmLde una disolucide una disolució ón 0.100
n 0.100 M Mde de CuSO
CuSO4 4 , a partir de una disoluci, a partir de una disolució ón 1.00
n 1.00 M M. D
escriba el . D
escriba el procedim
iento a seguir.procedim
iento a seguir.
4.2
. Reaccio
nes d
e
4.2
. Reaccio
nes d
e
pre
cip
itaci
pre
cip
itació ó
n n
Cuando en una reacciCuando en una reacció ón en disoluci
n en disolució ón se n se
forma un
forma un s só ólido insoluble
lido insoluble, , é éste se separa de ste se separa de
la disolucila disolució ón form
ando un n form
ando un precipitadoprecipitado. .
Ejemplo.
Ejemplo. Pb(N
OPb(N
O3 3 ) )2 2
( (ac ac) + 2 KI (
) + 2 KI (ac ac) )
→ →PbIPbI2 2
( (s s) + 2 KN
O) +
2 KNO
3 3( (ac ac) )
Se forma un precipitado cuando los iones de
Se forma un precipitado cuando los iones de
cargas opuestas cargas opuestas se atraen tan fuertem
ente se atraen tan fuertem
ente que prefieren estar form
ando un sque prefieren estar form
ando un só ólido lido
insoluble.insoluble.
4.2
. Reaccio
nes d
e
4.2
. Reaccio
nes d
e
pre
cip
itaci
pre
cip
itació ó
n
n … …
2 2
� �Gu
Guí ía de solubilidad para com
puestos a de solubilidad para com
puestos i ió ónicosnicos
La La solubilidad
solubilidades la cantidad de sustancia es la cantidad de sustancia
que se disuelve en una cantidad dada de que se disuelve en una cantidad dada de disolvente.disolvente.Ejem
plo. A 25 Ejem
plo. A 25 o oC C, se disuelven 1.2 x 10, se disuelven 1.2 x 10
- -3 3mol
molde de PbI
PbI2 2en 1.00 en 1.00 L L
de de
agua.agua.
Se dice que una sustancia es insoluble si se Se dice que una sustancia es insoluble si se disuelven m
enos de 0.01 disuelven m
enos de 0.01 mol L
mol L
- -1 1. .
4.2
. Reaccio
nes d
e
4.2
. Reaccio
nes d
e
pre
cip
itaci
pre
cip
itació ó
n
n … …
3 3
� �Gu
Guí ía de solubilidad (a de solubilidad (cont.
cont.) )No hay reglas sim
ples, pero todos los No hay reglas sim
ples, pero todos los nitratosnitratos
comunes son
comunes son solubles
solubles. Las sales m. Las sales m
á ás s com
unes de los com
unes de los metales alcalinos y del
metales alcalinos y del ion
ionam
onio am
onio son solubles.son solubles.
X XX X
X XAgClAgCl
m. transici
m. transició ón n
X XX X
Mg(O
HMg(O
H) )2 2
BaSOBaSO
4 4Mg
Mg2+ 2+, Ca, Ca
2+ 2+, Ba, Ba
2+ 2+
Na
Na+ +, K, K
+ +, NH
, NH4 4 + +
PO PO4 4 3 3- -
COCO
3 3 2 2- -OH
OH- -
SO SO4 4 2 2- -
ClCl - -
NO
NO
3 3 - -Com
puestos iónicos insolubles en agua
4.2
. Reaccio
nes d
e
4.2
. Reaccio
nes d
e
pre
cip
itaci
pre
cip
itació ó
n
n … …
4 4
� �Gu
Guí ía de solubilidad (a de solubilidad (cont.
cont.) )Para predecir la form
aciPara predecir la form
ació ón de un precipitado, n de un precipitado,
se puede seguir el procedimiento siguiente.
se puede seguir el procedimiento siguiente.
– –Identifique los iones Identifique los iones presentes en la disoluci
presentes en la disolució ón. n.– –Considere todas las Considere todas las com
binaciones.com
binaciones.– –Use la
Use la gu guí ía de solubilidad.
a de solubilidad.
Ejemplo. Al m
ezclar las disoluciones de nitrato de magnesio con
Ejemplo. Al m
ezclar las disoluciones de nitrato de magnesio con
hidrhidró óxido de sodio, los iones sodio, m
agnesio, nitrato e hidrxido de sodio, los iones sodio, m
agnesio, nitrato e hidró óxido xido
estestá án presentes. D
e acuerdo con la gun presentes. D
e acuerdo con la guí ía, se forma un com
puesto a, se form
a un compuesto
insoluble, el hidrinsoluble, el hidró óxido de m
agnesio.xido de m
agnesio.Mg(N
OMg(N
O3 3 ) )2 2
( (ac ac) + 2
) + 2 N
aOH
NaO
H( (ac ac) )
→ →Mg(O
HMg(O
H) )2 2( (s s) +
2 ) +
2 NaN
ONaN
O3 3( (ac ac) )
4.2
. Reaccio
nes d
e
4.2
. Reaccio
nes d
e
pre
cip
itaci
pre
cip
itació ó
n
n … …
5 5
� �Reacciones de intercam
bio o Reacciones de intercam
bio o met
metá átesis
tesisEn una En una reacci
reacció ón de intercambio
n de intercambio
se se
recombinan los fragm
entos de los recom
binan los fragmentos de los
compuestos.
compuestos.
En una reacciEn una reacció ón de precipitaci
n de precipitació ón, se n, se
recombinan los iones
recombinan los iones. .
Ejemplos.
Ejemplos.
Mg(N
OMg(N
O3 3 ) )2 2
( (ac ac) + 2
) + 2 N
aOH
NaO
H( (ac ac) )
→ →Mg(O
HMg(O
H) )2 2( (s s) +
2 ) +
2 NaN
ONaN
O3 3( (ac ac) )
AgNO
AgNO
3 3( (ac ac) +
) +
KClKCl( (ac ac) )
→ →AgClAgCl( (s s) +
KNO
) + KN
O3 3( (ac ac) )
4.2
. Reaccio
nes d
e
4.2
. Reaccio
nes d
e
pre
cip
itaci
pre
cip
itació ó
n
n … …
6 6
� �Ecuaciones iEcuaciones ió ónicas
nicasLos Los s só ólidos i
lidos ió ónicos solublesnicos solubles
que aparecen que aparecen
en una reaccien una reacció ón qu
n quí ímica se pueden
mica se pueden
escribir en escribir en form
a disociadaform
a disociada. .Ejem
plo. Ejem
plo. AgNO
AgNO
3 3( (ac ac) )
→ →AgAg
+ +( (ac ac) +
NO
) + NO
3 3 - -( (ac ac) )
Aquellos Aquellos iones que no participan
iones que no participan en la en la
reaccireacció ón n pueden elim
inarsepueden elim
inarse. .Ejem
plo. En la reacciEjem
plo. En la reacció ón siguiente, los iones Kn siguiente, los iones K
+ +y N
Oy N
O3 3 - -pueden pueden
eliminarse.
eliminarse.
AgAg
+ +( (ac ac) +
) +
NO
NO
3 3 - -( (ac ac) )+
+ K K
+ +( (ac ac) )
+ Cl
+ Cl - -( (ac ac) )
→ →
AgClAgCl(s) +
(s) +
K K+ +( (ac ac) )
+
+ NO
NO
3 3 - -( (ac ac) )
4.2
. Reaccio
nes d
e
4.2
. Reaccio
nes d
e
pre
cip
itaci
pre
cip
itació ó
n
n … …
7 7Ejem
plo. Escriba ecuación iónica de la reacción entre las disoluciones de hidróxido de sodio y nitrato de cobre (II) que form
a un sólido, hidróxido de cobre (II).
2 NaO
H(ac) +
Cu(NO3 )2
(ac) →
Cu(OH)2(s) +
2 NaN
O3
2 Na+(ac) +
2 OH-(ac) +
Cu2+
(ac) +2 N
O3 -(ac)
→
Cu(OH)2(s) +
2 Na+(ac) +
2 NO3 -(ac)
2 OH-(ac) +
Cu2+
(ac) →
Cu(OH)2(s)
Ejercicio. Cuando se mezclan 50.00 m
Lde hidróxido de potasio 0.200 M
con 30.00 mLde nitrato de hierro (III) 0.125 M
se forma un sólido rojo,
hidróxido de hierro (III). Escriba la ecuación iónica de la reacción y calcule la m
asa del sólido formado.
4.3
. Reaccio
nes
4.3
. Reaccio
nes á á
cid
ocid
o- -
base
base
� �Modelo de Arrhenius
Modelo de Arrhenius– –Un
Un á ácido
cidoes una especie que produce es una especie que produce
iones iones H H
+ +en disolucien disolució ón acuosa.
n acuosa.– –Una
Una base
basees una especie que produce es una especie que produce
iones iones O
HOH- -en disolucien disolució ón acuosa.
n acuosa.
� �Á Ácidos y bases fuertescidos y bases fuertes
Un
Un á ácido fuerte
cido fuerteo una o una base fuerte
base fuertees un es un
compuesto que se
compuesto que se disocia totalm
ente disocia totalm
ente en en
disolucidisolució ón. (Son electrolitos fuertes.)
n. (Son electrolitos fuertes.)
4.3
. Reaccio
nes
4.3
. Reaccio
nes á á
cid
ocid
o- -
base
base … …
2 2
Ácidos fuertesBases fuertes
HCl
LiOH
HBr
NaO
HHI
KOH
HNO3
Ca(OH)2
HClO
4Sr(O
H)2
H2 SO
4*
Ba(OH)2
HCl(ac)
→H+(ac) +
Cl -(ac)inicio
0.1 mol
final0.1 m
ol0.1 m
ol
NaO
H(ac)
→Na+(ac) +
OH-(ac)
* H2 SO
4(ac)
→H+(ac) +
HSO
4 -(ac)
� �Á Ácidos y bases fuertes (cidos y bases fuertes (cont.
cont.) )
4.3
. Reaccio
nes
4.3
. Reaccio
nes á á
cid
ocid
o- -
base
base … …
3 3
� �ClasificaciClasificació ón de los
n de los á ácidoscidos
– –Un
Un á ácido
cidomonopr
monopró ótico
ticoes un es un á ácido que
cido que produce un produce un ion
ionH H+ +en disolucien disolució ón. n.
Ejemplo.
Ejemplo. H
Cl(HCl(ac ac) )
→ →H H+ +( (ac ac) +
Cl) +
Cl - -( (ac ac) )
– –Un
Un á ácido
cidodiprdipró ótico
ticopuede producir dos puede producir dos
iones iones H H
+ +en disolucien disolució ón. n.
Ejemplo. H
Ejemplo. H
2 2 SO SO4 4 ( (ac ac) )
→ →2 H2 H
+ +( (ac ac) +
) +
SO SO4 4 2 2- -( (ac ac) )
– –Un
Un á ácido
cidotriprtripró ótico
ticopuede form
ar hasta puede form
ar hasta tres iones tres iones H H
+ +en disolucien disolució ón, etc.
n, etc.Ejem
plo. HEjem
plo. H3 3 PO PO
4 4 ( (ac ac) ) → →
3 H3 H
+ +( (ac ac) +
) +
PO PO4 4 3 3- -( (ac ac) )
No todos los
No todos los á átom
os de hidrtom
os de hidró ógeno son geno son á ácidos. Ejem
plo: CHcidos. Ejem
plo: CH3 3 CO
OH.
COOH.
4.3
. Reaccio
nes
4.3
. Reaccio
nes á á
cid
ocid
o- -
base
base … …
4 4
� �Á Ácidos y bases dcidos y bases dé ébiles
bilesUn
Un á ácido d
cido dé ébilbiles un com
puesto que no se es un com
puesto que no se disocia totalm
ente en disolucidisocia totalm
ente en disolució ón, estn, está á
parcialmente disociado
parcialmente disociado o ionizado.
o ionizado.
HF (ac)
→H+(ac) +
F-(ac)
inicio0.1 M
final<0.01 M
<0.01 M
HSO
4 -(ac) →
H+(ac) +
SO4 2-(ac)
4.3
. Reaccio
nes
4.3
. Reaccio
nes á á
cid
ocid
o- -
base
base … …
5 5
� �Á Ácidos y bases dcidos y bases dé ébiles (
biles (cont.cont.) )
Una
Una base d
base dé ébilbiles una especie que
es una especie que reacciona reacciona parcialm
enteparcialm
enteen disolucien disolució ón para
n para form
ar iones OH
formar iones O
H- -. .
NH3(ac) +
H2 O (l) →
NH4 +
(ac) + OH-(ac)
inicio0.1 M
final0.001 M
0.001 M
4.3
. Reaccio
nes
4.3
. Reaccio
nes á á
cid
ocid
o- -
base
base … …
6 6
� �Á Ácidos y bases dcidos y bases dé ébiles (
biles (cont.cont.) )
– –Al rem
over un protAl rem
over un protó ón de un n de un á ácido
cidose se
forma su
forma su base conjugada
base conjugada. .� �HF (
HF (ac ac) ) � �
H H+ +( (ac ac) +
F) +
F- -( (ac ac) )
� �HSO
HSO
4 4 - -( (ac ac) ) � �H H+ +( (ac ac) +
SO) +
SO4 4 2 2- -( (ac ac) )
� �NH
NH4 4 + +
( (ac ac) ) � �H H+ +( (ac ac) +
NH
) + NH3 3( (ac ac) )
– –Cuando una base recibe un protCuando una base recibe un protó ón se
n se form
a su form
a su á ácido conjugadocido conjugado. D
e forma
. De form
a sim
ilar, cuando un sim
ilar, cuando un á ácido se ioniza, cido se ioniza,
produce su produce su base conjugada
base conjugada. .
4.3
. Reaccio
nes
4.3
. Reaccio
nes á á
cid
ocid
o- -
base
base … …
7 7
� �Reactividad de los
Reactividad de los á ácidos
cidos– –Si la reactividad de un Si la reactividad de un á ácido s
cido só ólo depende lo depende
de los de los iones H
iones H+ +, un , un á ácido fuerte ser
cido fuerte será áel el
m má ás reactivo.s reactivo.
– –Cuando la Cuando la base conjugada
base conjugadatam
bitam
bié én tiene n tiene
actividad, su reactividad seractividad, su reactividad será á
mayor.
mayor.
Ejemplo. El ácido fluorhídrico es un ácido débil y su base
conjugada, el ionfluoruro, tam
bién reacciona con la sílice. Así, este ácido ataca al vidrio.Na2 SiO
3(s) +
8 HF (ac)
→H2 SiF
6(ac) +
2 NaF
(ac) + 3 H
2 O (l)
4.3
. Reaccio
nes
4.3
. Reaccio
nes á á
cid
ocid
o- -
base
base … …
8 8
� �Reacciones de neutralizaci
Reacciones de neutralizació ón n
Cuando se mezclan un ácido y una base
ocurre una reacción ácido-base o una reacción de neutralización.– –Á Ácido fuerte +
base fuertecido fuerte +
base fuerteH H+ +( (ac ac) +
OH
) + OH- -( (ac ac) )
→ →H H2 2 O (l)
O (l)
HNO
HNO
3 3( (ac ac) +
) +
NaO
HNaO
H( (ac ac) )
→ →H H2 2 O (l) +
O (l) +
NaN
ONaN
O3 3( (ac ac) )
4.3
. Reaccio
nes
4.3
. Reaccio
nes á á
cid
ocid
o- -
base
base … …
9 9
� �Reacciones de neutralizaci
Reacciones de neutralizació ón (
n (cont.cont.) )
– –Á Ácido dcido dé ébil +
base fuertebil +
base fuerteHA (
HA (ac ac) +
OH
) + OH- -( (ac ac) )
→ →H H2 2 O (l) +
AO (l) +
A- -( (ac ac) )
HF (
HF (ac ac) +
KOH (
) + KO
H (ac ac) )
→ →H H2 2 O (l) +
KF (O (l) +
KF (ac ac) )
– –Á Ácido fuerte +
base dcido fuerte +
base dé ébilbil
H H+ +( (ac ac) +
B () +
B (ac ac) ) → →
HB
HB+ +( (ac ac) )
NH
NH3 3( (ac ac) +
H) +
H+ +( (ac ac) )
→ →NH
NH4 4 + +
( (ac ac) )Na
Na2 2 SO SO
4 4( (ac ac) +
) +
HBr
HBr
( (ac ac) ) → →
NaH
SONaH
SO4 4( (ac ac) +
) +
NaBr
NaBr
( (ac ac) )
Ejercicio. Escriba las ecuaciones iónicas de las reacciones ácido base siguientes. a) H
ClO+ Ca(O
H)2
b) NH3+ HClO
4c) H
I + NaO
H
4.3
. Reaccio
nes
4.3
. Reaccio
nes á á
cid
ocid
o- -
base
base … …
10
10
�Titulación ácido baseUna titulación ácido-base
es una reacción de neutralización usada para determ
inar la concentración de una m
uestra.
Se requiere de una disolución de concentración conocida (estandarizada) para hacerla reaccionar con la m
uestra.
4.3
. Reaccio
nes
4.3
. Reaccio
nes á á
cid
ocid
o- -
base
base … …
11
11
�Titulación ácido base (cont.)Se denom
ina punto de equivalenciaal
mom
ento en que hay cantidades estequiom
étricamente
equivalentes de am
bos reactivos.
Norm
almente, el punto final de la titulación
de detecta con un indicador ácido base.
4.3
. Reaccio
nes
4.3
. Reaccio
nes á á
cid
ocid
o- -
base
base … …
12
12
�Titulación ácido base (cont.)Los ácidos y las bases cam
bian la coloraciónde algunas sustancia (indicadores).
4.3
. Reaccio
nes
4.3
. Reaccio
nes á á
cid
ocid
o- -
base
base … …
13
13
Ejercicios.1.
En una titulación, 25.0 mLde N
aOH
0.250 Mreaccionan con una
muestra de 15.0 m
Lde H
Cl. Calcule la concentración de H
Cl.
2.25.0 m
Lde N
aOH0.100 M
neutralizan una muestra de 10.0 m
Lde
un ácido débil H2 A (H
2 A(ac) +
2 OH-(ac)
→H2 O (l) +
A2-(ac)).
Calcule la concentración del ácido.
3.Una tableta de aspirina de 2.50 g
reacciona con 25.0 mLde KO
H
0.500 M. ¿Q
uéporcentaje de H
C9 H
7 O4contiene?
HC9 H
7 O4(s) +
OH-(ac)
→C9 H
7 O4 -(ac) +
H2 O (l)
Cap. 5
4.3
. Reaccio
nes
4.3
. Reaccio
nes á á
cid
ocid
o- -
base
base … …
14
14
�Reacciones con sólidos y gasesEn una reacción ácido base se pueden disolver
compuestos sólidos, form
ando otros que son solubles, o desprender gases
que son poco solubles en agua.Ejem
plos.Mg(O
H)2(s) +
2 HCl(ac)
→2 H
2 O (l) +
MgCl2
(ac)Na2 S
(ac) + H
2 SO4(ac)
→Na2 SO
4(ac) +
H2 S (g)
2 HNO3(ac) +
CaCO3(s) →
Ca(NO3 )2
(ac) + H
2 O (l) +
CO2(g)
4.4
. Reaccio
nes d
e
4.4
. Reaccio
nes d
e
oxid
aci
oxid
ació ó
n y
reducci
n y
reducció ó
n n
� �En una reacciEn una reacció ón de oxidaci
n de oxidació ón y n y
reduccireducció ón hay una
n hay una transferencia de transferencia de
electroneselectrones
de una especie a otra.de una especie a otra.
Ejemplo. En la corrosi
Ejemplo. En la corrosió ón de un m
etal se forma un com
puesto in de un m
etal se forma un com
puesto ió ónico. nico.
4 Fe (4 Fe (s s) +
3 O) +
3 O2 2( (g g) ) → →
2 2 Fe Fe2 2 O O
3 3( (s s) )
El El ion
ionhierro (III) tiene hierro (III) tiene tres electrones m
enostres electrones m
enosque el que el á átom
o de tom
o de hierro, m
ientras que cada hierro, m
ientras que cada ionion
ó óxido tiene xido tiene dos electrones m
dos electrones má ás s
que que
cada cada á átom
o de oxtom
o de oxí ígeno en el oxgeno en el oxí ígeno m
olecular.geno m
olecular.Ejem
plo. Ejem
plo. CaCa
( (s s) + 2 H
) + 2 H
+ +( (ac ac) )
→ →CaCa
2+ 2+( (ac ac) +
H) +
H2 2( (g g) )
Cuando una Cuando una especie pierde
especie pierdeelectrones, otra electrones, otra
debe recibirlosdebe recibirlos. .
4.4
. Reaccio
nes d
e
4.4
. Reaccio
nes d
e
oxid
aci
oxid
ació ó
n y
reducci
n y
reducció ó
n
n … …
2 2
� �Oxidaci
Oxidació ón y reducci
n y reducció ón n– –En una En una oxidaci
oxidació ón n, una especie , una especie pierde
pierdeelectrones.electrones.
Ejemplo. El hierro se oxida para form
ar el iEjem
plo. El hierro se oxida para formar el ió ón hierro (III),
n hierro (III), Fe Fe → →
Fe Fe3+ 3+
+ 3 e
+ 3 e
- -. .
– –En una En una reducci
reducció ón n, hay una , hay una ganancia
gananciade de
electrones en una especie.electrones en una especie.
Ejemplo. El ox
Ejemplo. El oxí ígeno se reduce para form
ar el igeno se reduce para form
ar el ió ón n ó óxido, xido,
O O2 2+ 4 e
+ 4 e
- -→ →
2 O2 O
2 2- -. .
– –La La oxidaci
oxidació ón nde una especie va de una especie va
acompa
acompañ ñada
adade la de la reducci
reducció ón nde otra.de otra.
4.4
. Reaccio
nes d
e
4.4
. Reaccio
nes d
e
oxid
aci
oxid
ació ó
n y
reducci
n y
reducció ó
n
n … …
3 3
� �N Nú úm
ero de oxidacimero de oxidació ón n
– –Se usa para Se usa para determ
inardeterm
inarsi una especie si una especie
ganagana
o o pierdepierde
electroneselectrones
– –Es un Es un m
odelomodelo
que, en muchos casos,
que, en muchos casos,
representa representa cargas hipot
cargas hipoté éticasticas
que se que se
asignan siguiendo un asignan siguiendo un conjunto de reglas
conjunto de reglas. .– –Si Si aum
entaaum
enta, se trata de una , se trata de una oxidaci
oxidació ón n. .– –Cuando Cuando dism
inuyedism
inuye, hay una , hay una reducci
reducció ón n. .
4.4
. Reaccio
nes d
e
4.4
. Reaccio
nes d
e
oxid
aci
oxid
ació ó
n y
reducci
n y
reducció ó
n
n … …
4 4
Reglas para asignar el n
Reglas para asignar el nú úm
ero de oxidacimero de oxidació ón n
1. 1.En un elem
ento puro, los En un elem
ento puro, los á átomos del
tomos del
elemento
elemento
tienen ntienen nú úm
ero de oxidacimero de oxidació ón n cero
cero. .Ejem
plos.Ejem
plos.En el azufre sEn el azufre só ólido, S
lido, S8 8 , los , los á átom
os de azufre tienen tom
os de azufre tienen n nú úm
ero de oxidacimero de oxidació ón cero.
n cero.En el oxEn el oxí ígeno gaseoso, O
geno gaseoso, O2 2 , los , los á átom
os de oxtom
os de oxí ígeno geno
tienen ntienen nú úm
ero de oxidacimero de oxidació ón cero.
n cero.
2. 2.El nEl nú úm
ero de oxidacimero de oxidació ón de un
n de un ionion
monoat
monoató óm
icomico
es igual a su es igual a su carga
carga. .Ejem
plos.Ejem
plos.En los iones CaEn los iones Ca
2+ 2+, , Na
Na+ +, Al, Al 3+ 3+, S
, S2 2- -, O, O
2 2- -, Cl, Cl - -, F
, F- -, H, H
- -, su , su
n nú úmero de oxidaci
mero de oxidació ón coincide con su carga.
n coincide con su carga.
4.4
. Reaccio
nes d
e
4.4
. Reaccio
nes d
e
oxid
aci
oxid
ació ó
n y
reducci
n y
reducció ó
n
n … …
5 5
Reglas (
Reglas (cont.
cont.) )3. 3.
En los compuestos, norm
almente, los
En los compuestos, norm
almente, los no
no metales
metales
tienen ntienen nú úm
eros de oxidacimeros de oxidació ón n
negativosnegativos, pero tam
bi, pero tam
bié én pueden ser positivos.n pueden ser positivos.
a. a.El nEl nú úm
ero de oxidacimero de oxidació ón del
n del ox oxí ígenogeno
normalm
ente es norm
almente es
- -2 2. Excepto en el . Excepto en el ion
ionperperó óxido
xido(O (O
2 2 2 2- -) en donde es ) en donde es - -1 1
y, frente al fly, frente al flú úor, en donde es
or, en donde es positivopositivo. .
b. b.El nEl nú úm
ero de oxidacimero de oxidació ón del
n del hidrhidró ógeno
genoes es +
1+1cuando cuando
estestá á
unido a no metales y
unido a no metales y - -1 1
frente a los metales.
frente a los metales.
Ejemplos.
Ejemplos.
En el agua, los nEn el agua, los nú úm
eros de oxidacimeros de oxidació ón del ox
n del oxí ígeno e geno e
hidrhidró ógeno son
geno son - -2 y +1, respectivam
ente. Mientras que en
2 y +1, respectivam
ente. Mientras que en
el agua oxigenada son el agua oxigenada son - -1 y +
1.1 y +
1.En el En el N
aHNaH
, el n, el n
ú úmero de oxidaci
mero de oxidació ón del hidr
n del hidró ógeno es geno es - -1. 1.
4.4
. Reaccio
nes d
e
4.4
. Reaccio
nes d
e
oxid
aci
oxid
ació ó
n y
reducci
n y
reducció ó
n
n … …
6 6
Reglas (
Reglas (cont.
cont.) )c. c.
El nEl nú úm
ero de oxidacimero de oxidació ón del
n del fl flú úor or, cuando forma
, cuando forma
compuestos, siem
pre es com
puestos, siempre es - -1 1. Los
. Los otros halotros haló ógenos
genostienen ntienen nú úm
ero de oxidacimero de oxidació ón igual a
n igual a - -1 1en en
compuestos binarios, excepto frente al ox
compuestos binarios, excepto frente al oxí ígeno y al
geno y al fl flú úor, en donde son or, en donde son positivos
positivos. .Ejem
plos.Ejem
plos.En el En el á ácido clorh
cido clorhí ídrico, los ndrico, los nú úm
eros de oxidacimeros de oxidació ón del cloro
n del cloro y el hidry el hidró ógeno son
geno son - -1 y +1, respectivam
ente.1 y +
1, respectivamente.
4.4
. Reaccio
nes d
e
4.4
. Reaccio
nes d
e
oxid
aci
oxid
ació ó
n y
reducci
n y
reducció ó
n
n … …
7 7
Reglas (
Reglas (cont.
cont.) )4. 4.
La suma de los n
La suma de los nú úm
eros de oxidacimeros de oxidació ón de una
n de una especie debe coincidir con su carga.especie debe coincidir con su carga.
Ejemplos.
Ejemplos.
- -2 2 +4
+4
+1
+1 - -2 2 - -1 1 +1
+1 - -2 2
no. de oxidacino. de oxidació ón n
O O S S Na
Na O O ClCl H H O O
á átomo
tomo
- -2 2+6
+6
S SSO SO
4 4 2 2- -
0 0- -2 2
O ONa
Na2 2 SO SO
3 3
- -2 2+4
+4
S SSO SO
3 3 2 2- -
0 0+2
+2
S SSClSCl2 2
0 0- -2 2
S SH H2 2 S S
+1
+1
+1
+1
H HH H3 3 O O
+ +
suma
suma
no. de oxidacino. de oxidació ón n
á átomo
tomo
mol
molé écula
cula
4.4
. Reaccio
nes d
e
4.4
. Reaccio
nes d
e
oxid
aci
oxid
ació ó
n y
reducci
n y
reducció ó
n
n … …
8 8
Reglas (
Reglas (cont.
cont.) )Ejem
plos.Ejem
plos.
0 0- -4 4
C C+1
+1
H HCHCH
4 4
- -2 2C C
0 0+1
+1
H H- -2 2
O OH H3 3 CO
HCO
H
0 0+5
+5
P PH H3 3 PO PO
4 4
+2
+2 0 0 +7
+7 - -2 2 - -1 1 - -2 2
no. de oxidacino. de oxidació ón n
C C C C ClCl O O BrBr O O
á átomo
tomo
0 0HCO
OH
HCO
OH
0 0H H2 2 COCO
0 0+1
+1
H HHClO
HClO
4 4
0 0+4
+4
Sn SnSnBrSnBr4 4
- -2 2+6
+6
CrCr
CrCr2 2 O O
7 7 2 2- -
suma
suma
no. de oxidacino. de oxidació ón n
á átomo
tomo
mol
molé écula
cula
4.4
. Reaccio
nes d
e
4.4
. Reaccio
nes d
e
oxid
aci
oxid
ació ó
n y
reducci
n y
reducció ó
n
n … …
9 9
� �Ejem
plo: combusti
Ejemplo: com
bustió ón n– –En la reacciEn la reacció ón de com
bustin de com
bustió ón de un n de un
compuesto org
compuesto orgá ánico, el
nico, el compuesto
compuesto
se seoxidaoxida
y el oxy el oxí ígeno m
olecular se reduce.geno m
olecular se reduce.Ejem
plo. CHEjem
plo. CH4 4(g) +
2 O(g) +
2 O2 2(g) (g) → →
COCO
2 2(g) +
2 H(g) +
2 H2 2 O (g)
O (g)
El El á átom
o de carbono del metano tiene un n
tomo de carbono del m
etano tiene un nú úmero de
mero de
oxidacioxidació ón n - -4 y en el di
4 y en el dió óxido de carbono en +4, es decir, se
xido de carbono en +4, es decir, se
oxida. Simult
oxida. Simultá áneam
ente, el oxneam
ente, el oxí ígeno se reduce, pasando su geno se reduce, pasando su
n nú úmero de oxidaci
mero de oxidació ón de cero a
n de cero a - -2, en el agua y en el CO2, en el agua y en el CO
2 2 . .
4.4
. Reaccio
nes d
e
4.4
. Reaccio
nes d
e
oxid
aci
oxid
ació ó
n y
reducci
n y
reducció ó
n
n … …
10
10
� �Oxidaci
Oxidació ón de m
etalesn de m
etales– –Un m
etal se puede oxidar con Un m
etal se puede oxidar con á ácidos o cidos o
con sales.con sales.
Ejemplos.
Ejemplos.
0 02 2
1 10 0
H H2 2( (g g) )
+ +Zn Zn
2+ 2+( (ac ac) )
→ →2 H2 H
+ +( (ac ac) )
+ +Zn (Zn (s s) )
0 02 2
2 20 0
Pb Pb( (s s) )
+ +Mn
Mn2+ 2+
( (ac ac) )→ →
Pb Pb2+ 2+
( (ac ac) )+ +
Mn
Mn( (s s) )
oxred
oxred
4.4
. Reaccio
nes d
e
4.4
. Reaccio
nes d
e
oxid
aci
oxid
ació ó
n y
reducci
n y
reducció ó
n
n … …
11
11
� �Oxidaci
Oxidació ón de m
etales n de m
etales ( (cont.cont.) )– –Serie de actividadSerie de actividad� �Un m
etal puede ser Un m
etal puede ser oxidado por los iones de la oxidado por los iones de la parte baja.parte baja.
� �La facilidad ante la La facilidad ante la oxidacioxidació ón crece hacia
n crece hacia arriba.arriba.
� �Los m
etales de la parte Los m
etales de la parte baja son mbaja son m
á ás inertes.s inertes.
� �Los m
etales de la parte alta Los m
etales de la parte alta son mson m
á ás reactivos.s reactivos.
---M
ás a
ctivos ----
Li (
s) →
Li
+(ac
) + e
-
K (
s) →
K+
(ac
) + e
-
Ca
(s) →
Ca
2+
(ac
) + 2
e-
Mg
(s) →
Mg2
+(ac
) + 2
e-
Al (
s) →
Al
3+
(ac
) + 3
e-
Mn
(s) →
Mn2
+(ac
) + 2
e-
Zn
(s
) →
Zn
2+
(ac
) + 2
e-
Fe
(s
) →
Fe
2+
(ac
) + 2
e-
Pb
(s
) →
Pb
2+
(ac
) + 2
e-
H2
(g
) →
2 H
+(ac
) + 2
e-
Cu
(s
) →
Cu
2+
(ac
) + 2
e-
Ag
(s
) →
Ag
+(ac
) + e
-
Pt (
s) →
Pt
2+
(ac
) + 2
e-
Au
(s
) →
Au
3+
(ac
) + 3
e-
---M
en
os a
ctivos ---
4.4
. Reaccio
nes d
e
4.4
. Reaccio
nes d
e
oxid
aci
oxid
ació ó
n y
reducci
n y
reducció ó
n
n … …
12
12
� �Oxidaci
Oxidació ón de m
etales (n de m
etales (cont.cont.) )
– –La serie de actividad predice las La serie de actividad predice las reacciones siguientes,reacciones siguientes,Cu (Cu (s s) +
2 ) +
2 AgAg
+ +( (ac ac) )
→ →CuCu
2+ 2+( (ac ac) +
2 ) +
2 AgAg
( (s s), ),Zn (Zn (s s) +
2 H) +
2 H+ +( (ac ac) )
→ →Zn Zn
2+ 2+( (ac ac) +
H) +
H2 2( (g g). ).
– –El cobre no es oxidado por el El cobre no es oxidado por el ion
ionhidrhidró ógeno, pero s
geno, pero sí ípor los por los á ácidos
cidos oxidantes,oxidantes,Cu (Cu (s s) +
4 H) +
4 H+ +( (ac ac) +
2 NO
) + 2 N
O3 3 - -( (ac ac) )
→ →CuCu
2+ 2+
( (ac ac) + 2 N
O) +
2 NO
2 2( (g g) +
2 H) +
2 H2 2 O (
O (l l). ).
---M
ás a
ctivos ----
Li (
s) →
Li
+(ac
) + e
-
K (
s) →
K+
(ac
) + e
-
Ca
(s) →
Ca
2+
(ac
) + 2
e-
Mg
(s) →
Mg2
+(ac
) + 2
e-
Al (
s) →
Al
3+
(ac
) + 3
e-
Mn
(s) →
Mn2
+(ac
) + 2
e-
Zn
(s
) →
Zn
2+
(ac
) + 2
e-
Fe
(s
) →
Fe
2+
(ac
) + 2
e-
Pb
(s
) →
Pb
2+
(ac
) + 2
e-
H2
(g
) →
2 H
+(ac
) + 2
e-
Cu
(s
) →
Cu
2+
(ac
) + 2
e-
Ag
(s
) →
Ag
+(ac
) + e
-
Pt (
s) →
Pt
2+
(ac
) + 2
e-
Au
(s
) →
Au
3+
(ac
) + 3
e-
---M
en
os a
ctivos ---