instituto técnico maría inmaculada

INSTITUTO TÉCNICO MARÍA INMACULADA
CIENCIA, VIRTUD Y LABOR
“FORMANDO LIDERES ESTUDIANTILES PARA UN FUTURO MEJOR”
PLAN DE CLASE
GRADO: Noveno
ÁREA: Ciencias Naturales ASIGNATURA: Química TEMA: LAS REACCIONES QUÍMICAS TIEMPO: 12 horas DOCENTE: José Beethoven Lerma
INDICADORES DE DESEMPEÑO:
Entiende el concepto de reacción química y como se representa gráficamente.
Identifica los diferentes tipos de reacciones químicas, teóricamente y también en el laboratorio.
Representa una reacción química, mediante una ecuación química y reconoce el agente oxidante, el agente reductor, la sustancia
oxidada y la sustancia reducida.
Balancea ecuaciones químicas por los métodos de tanteo, óxido-reducción, ión-electrón.
GUÍA PEDAGÓGICA DE QUÍMICA
1. Motivación: La química se fundamenta primordialmente en los cambios o trasformaciones que sufre la materia, y desde esta
óptica, te invito a abordar con expectativa este tema de las reacciones químicas. Hay que recordar que existen fenómenos
naturales que se pueden explicar a través de las reacciones químicas, por ejemplo la bioquímica estudia las reacciones químicas
que ocurren al interior de los organismos vivos; como la fotosíntesis en las plantas que a partir de gas carbónico CO 2 y agua H2O,
macro nutrientes, micronutrientes, luz, clorofila, producen o fabrican moléculas tan complejas como frutas, hortalizas,
legumbres, almidones entre otros, y mucho oxígeno. Los alimentos que tu consumes son trasformados en ese inmenso
laboratorio llamado estomago en sustancias fácilmente asimilables para que tu te mantengas vivo, mediante reacciones químicas
llamadas metabolismo de los alimentos. Si miras a tu alrededor puedes observar la formación de óxidos, lluvia ácida, (averigua
que es lluvia ácida si no sabes) producción de luz en las luciérnagas. Comenta con tus compañeros la existencia de otros
fenómenos que sean originados por las reacciones químicas.
2. Lectura y observación de videos: Te invito a realizar la lectura “La llama: todo un laboratorio” que se encuentra en el libro
química 1 de norma pagina 144, en la biblioteca de tu colegio, desarrolla la competencia lectora, revisa tu vocabulario, y
profundiza. También te invito a que entres a la pagina “you tube” para que observes videos de reacciones químicas que te
motiven al estudio de este fascinante tema de la química.
3. Presentación del tema: Es importante definir una reacción química como un proceso en el cual unas sustancias llamadas
reactivos, se transforman en otras nuevas, llamadas productos. Una reacción química se caracteriza por:
1. Un cambio de las propiedades de los cuerpos reaccionantes.
2. Una variación de energía que se pone de manifiesto en el trascurso del proceso.
CLASES DE REACCIONES
a.
Combinación o síntesis: ocurre cuando se unen dos o más sustancias para formar otra sustancia más compleja, cuyas
moléculas son el resultado de una reagrupación de los átomos de los reactivos.
A
+
3H2
+
B
AB
N2
2NH3
b. Descomposición: cuando a partir de un compuesto se obtienen dos o más sustancias simples.
AB
2KClO3
A
+
2KCl
B
+
3O2
c.
Desplazamiento o sustitución: en este tipo de reacciones, un elemento sustituye o libera a otro elemento presente en
un compuesto.
A
Fe
+
+
BC
CuSO4
AC
+
FeSO4
B
+
Cu
d. De intercambio o doble sustitución: cuando al reaccionar dos compuestos intercambian elementos y se producen dos
nuevos compuestos.
AB + CD
NaCl + AgNO3
e.
AC + BD
NaNO3 + AgCl
Según el intercambio de calor, las reacciones pueden ser: Reacciones exotérmicas, cuando desprenden calor.
2HCl
+
Zn
ZnCl2
+
H2
Reacciones endotérmicas: las que ocurren con una absorción de calor. Ejemplo la electrólisis del agua.
2H2O + calor (electricidad)
2H2
+
O2
SIMBOLOGÍA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
Significa reacción reversible, es decir, que los productos pueden volverse a transformar en reactivos.
Indica que la reacción es irreversible, se lee produce.
Significa que se forma un precipitado, es decir, un asentamiento (Ejemplo cuando decimos que la leche se cortó) de
uno de los productos.
Indica que uno de los productos que se forma es un gas.
Significa que a los reactivos se les aplica calor.
MnO2
Indica que a la reacción química, se le esta aplicando un catalizador (Sustancia o factor que puede acelerar o
Retardar una reacción química).
REACCIONES QUÍMICAS
Los cambios químicos o reacciones químicas se les dividen en general, en dos grandes grupos:
a) Reacciones en las cuales no ocurre transferencia de electrones (e-).
b) Reacciones en las cuales hay transferencia de electrones (e-).
Las reacciones en las cuales no se tiene transferencia de e- se explican simplemente como la unión o separación de iones o
moléculas. Un ejemplo es el cambio que se presenta cuando se mezclan soluciones de cloruro de sodio y nitrato de plata. La
solución de cloruro de sodio consiste de iones sodio y iones cloruro en agua; la de nitrato de plata, de iones plata y iones nitrato
en agua. Al mezclar las dos soluciones, ocurre un cambio químico como lo demuestra la formación de un precipitado de color
blanco. Si se analiza este producto se encuentra que es cloruro de plata, formado por la unión de iones plata y iones cloruro, que
es insoluble agua. La ecuación que representa este cambio es:
+1
-1
Ag +Cl
AgCl
Las reacciones en las cuales hay transferencia de e- de un átomo a otro se denominan reacciones de oxidación-reducción
(redox). La mayoría de las reacciones químicas importantes, están dentro de este grupo. Un ejemplo de estas reacciones es la que
ocurre entre el hidrógeno y el oxígeno para formar agua. En este proceso se presenta un reordenamiento de los electrones de
valencia.
0
H2
+
0
O2
+1
H2 O
-2
Antes de ocurrir la reacción, dos núcleos de hidrógeno se encuentran compartiendo un para de e- ; como los dos núcleos son
idénticos, comparten el par electrónico igualmente. En el estado final, ya formado el producto, cada hidrógeno comparte un par
de e- con el oxígeno; como este es más electronegativo que el hidrógeno los pares electrónicos no son compartidos igualmente
sino que están más al lado del oxígeno. Se presenta así una transferencia parcial de e-.
Con este ejemplo y el concepto de número de oxidación se pueden analizar algunos de los términos que se emplean en este tipo
de reacciones. El hidrógeno al reaccionar con el oxígeno cambia su número de oxidación de (0) a (+1), osea, presenta un aumento
en el número de oxidación (perdida de e-); se dice que el hidrógeno se oxidó, esto es, sufre un proceso de oxidación. En la misma
reacción, para el oxígeno hay un cambio en su número de oxidación de (0) a (-2), esto es, presenta una disminución en su número
de oxidación (ganancia de e-), se dice que el oxígeno se redujo, sufrió un proceso de reducción. En los dos procesos descritos el
aumento o disminución en los números de oxidación es el resultado de la transferencia de e- ; los e- ganados por un átomo
deben se igual a los e- perdidos por el otro.
En el mismo ejemplo al hidrógeno se le llama agente reductor, ya que es la sustancia que al oxidarse causa la reducción del
oxígeno; y al oxígeno agente oxidante, ya que es la sustancia que al reducirse causa la oxidación del hidrógeno.
BALANCEO DE LAS ECUACIONES QUÍMICAS
En general se considera que una ecuación química es valida cuando cumple las siguientes tres condiciones:
1. Que esté de acuerdo con los hechos experimentales, esto es que describa exactamente los reaccionantes y productos.
2. Que cumpla la ley de la conservación de la masa.
3. Que se conserve la carga eléctrica. Las últimas dos condiciones se resumen diciendo que la ecuación debe estar
balanceada.
MÉTODO DE INSPECCIÓN O TANTEO
Es aplicable a ecuaciones sencillas, consiste en asignar coeficientes, al azar en un principio, hasta lograr que la ecuación quede
balanceada.
C2H2
+
C2H2
Cl2
+
+
3Cl2
Ca(OH)2
C2Cl4
Ca(OH)2
Na
+
2Na
+
C2Cl4
Cl2
+
+
CaCl2
CaCl2
+
+
H2O
2H2O
NaCl
Cl2
2NaCl
KClO3
KCl
2KClO3
2KCl
+
O2
+
3O2
MÉTODO DE TRANSFERENCIA ELECTRÓNICA O REDOX
Para explicar el método, consideremos como ejemplo la reacción entre el dicromato de potasio y el azufre elemental en
presencia de agua para producir dióxido de azufre, hidróxido de potasio y óxido crómico;
1. Establecer la ecuación química.
K2Cr2O7 + H2O + S
SO2 + KOH + Cr2O3
2. Indicar los elementos que presentan cambio en su número de oxidación, asignando los valores respectivos.
+1
+6
-2
K2 Cr2 O7
+
+1
H2 O
-2
+
S
0
+4
-2
S O2
+
+1
-2 +1
K O H
+
+3
-2
Cr2 O3
3. Contabilizar los e- transferidos por átomo y por fórmula reaccionante indicando con una flecha si son ganados o
perdidos.
K2Cr2O7
+
H2O
3e-/átomo
4e-/átomo
6e-/fórmula
4e-/fórmula
+
S
SO2
+
KOH
+
Cr2O3
4. Multiplicar los e- transferidos por fórmula, por factores apropiados, de tal manera que el número de e- ganados sea igual a
los perdidos. Asignar estos factores como coeficientes a las sustancias correspondientes y colocar los coeficientes apropiados a
los productos que han cambiado su número de oxidación.
2K2Cr2O7
3e-/átomo
+
H2O
+
3S
3SO2
+
KOH
+
2Cr2O3
4e-/átomo
6e-/fórmula (2)
4e-/fórmula (3)
La mejor forma de calcular los factores, es utilizar el mínimo común múltiplo (m.c.m.) de los electrones transferidos por fórmula;
se encuentran dividiendo el m.c.m. por el número de e- transferidos por fórmula. En este caso e m.c.m. es 12 que dividido por 6
y 4 da 2 y 3, que son los factores buscados.
4. Calcular por inspección los coeficientes necesarios para las sustancias con átomos que no transfieren e- .
2K2Cr2O7
+
2H2O
+
3S
3SO2
+
4KOH
+
2Cr2O3
(básico)
MÉTODO DE LAS REACCIONES MEDIAS O DEL IÓN ELECTRON
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Separar el agente oxidante y el agente reductor.
Mostrar el agente oxidante pasando a su forma reducida y el agente reductor pasando a su forma oxidada.
Asegúrese de que todos los átomos diferentes a hidrógeno y oxígeno estén balanceados a ambos lados de las dos
reacciones medias. Si es necesario, ajustar los coeficientes.
Añadir agua donde exista deficiencia de oxígeno.
+1
Adicionar hidrógeno donde exista deficiencia de hidrógeno (H ). Es importante que el paso 4 preceda al paso 5.
Añadir e- donde exista deficiencia de cargas negativas.
-1
+1
Si se especifica que la reacción es en medio básico, añadir OH para cancelar los hidrógenos H que aparecen en la
+1
-1
reacción media. Combinar H y OH y cancelar las duplicaciones de agua (H2O).
Para obtener la ecuación balanceada, multiplicar cada reacción media por un número apropiado, de tal forma que al
sumar las dos reacciones medias se cancelen los e- .
Sumar las reacciones medias y cancelar las especies que se dupliquen a la izquierda y a la derecha.
-2
CrO4
-2
-2
-2
-1
-2
-1
-1
2Cr(OH)4 + 8OH
-2
-2
-2
-1
-1
2CrO4 + 8H2O + 6e- + 3SO3 + 3H2O + 6OH
-2
2CrO4 + 5H2O + 3SO3
-2
SO4 + 2H
-2
SO3 + H2O
Cr(OH)4 + 4OH
-2
-2
SO4
SO3 + H2O
Cr(OH)4
CrO4 + 4H2O + 3e-2
-2
-1
+1
-2
SO4
SO3 + H2O
Cr(OH)4
CrO4 + 4H + 3e-
SO4
-2
-1
+1
-2
+
SO3
Cr(OH)4
CrO4 + 4H
2CrO4 + 8H2O + 6e-
Cr(OH)4
Cr(OH)4
CrO4
-2
-1
SO3
-1
CrO4
-2
-2
+
-2
+1
SO4 + 2H + 2e-
SO3 + H2O + 2OH
-1
-2
-2
SO4 + 2H2O + 2e-
3SO3 + 3H2O + 6OH
-1
+1
-1
-1
-2
3SO4 + 6H2O + 6e-1
-2
2Cr(OH)4 + 8OH + 3SO4 + 6H2O + 6e-1
-1
-2
2Cr(OH)4 + 2OH + 3SO4
4. Aplicación práctica (taller)
a. Resuelve los siguientes ejercicios balanceando las ecuaciones por el método de tanteo, ensayo o error.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Ba(NO3)2 + Fe2(SO4)3
BaSO4 + Fe(NO3)3
AgNO3 + NaOH
Ag2O +NaNO3 + H2O
Ca3P2 + H2O
PH3 + Ca(OH)2
Fe(OH)3 + HCl
FeCl3 + H2O
Na2CO3 + CaCl2
NaCl + CACO3
C3H8 + O2
CO2 + H2O
HNO3 + H2S
NO + S + H2O
Al2O3 + C + Cl2
CO + AlCl3
Zn + HNO3
NH4NO3 + Zn(NO3)2 + H2O
HIO3 + HI
I2 + H2O
b. Estudia con detenimiento los 9 casos especiales de balanceo de ecuaciones por el método REDOX que encuentras en las
páginas contiguas y luego procede a balancear por REDOX las siguientes ecuaciones químicas:
KClO3
+
KI
+
H2
H2S
+
+
Fe2O3
+
SnCl4
HI
+
FeCl2
O2
P4O6
+
I2
KClO3
+
+
KClO3
+
+
HNO3
+
+
S
+
H2O
I2
+
H2O
+
FeCl3
NO
+
H2O
P2I4
+
P4O10
C
KCl
P4
+
+
Na2SnO2
CO2
H2O
KCl
Cu(NO3)2
KOH
H2O
SnCl2
Cu(OH)2
I2
+
+
NO
+
+
Fe
NO
NH3
PH3
KCl
HNO3
HNO2
Cu
H2O
+
+
+
Cu
Na2SnO3
NO
+
H2O
c. Balancea por el método del ión electrón o de las reacciones medias las siguientes ecuaciones químicas.
C3H8
+
Cr
CO
3+
+
S2O8
-
+
ClO
CrO2
PH3
+
IO3
2-
+
ClO3
+
-
2+
+
+
Br
-
I
-
-
+
-
+
2-
-
(medio básico)
3-
(medio básico)
+
-
(medio básico)
S
2+
(medio básico)
+
CO2
2-
I2
+
SO4
PbS
H2O
+
PbSO4
2-
HBiO3
+
3+
Bi
(medio básico)
P
SO3
CrO4
(medio básico)
PO4
CNO
-
Mn
Cl
+
+
Cl
H2C2O4
Cl2
+
2-
-
-
(medio básico)
SO4
Cr(OH)4
-
IO3
Mn
+
2-
BrO
S
CrI3 +
2-
CrO4
+
-
Cr2O7
-
2-
MnO4
H2O
CrO4
HPO3
CN
+
2-
+
H2O2
2-
O2
-
IO3
+
+
(medio básico)
(medio básico)
(medio básico)
Cl
-
MnO4
-
(medio básico)
(medio básico)
d. Clasifica las siguientes ecuaciones químicas si son reacciones de síntesis, descomposición, desplazamiento, doble sustitución.
H2
+
Cl2
PbNO3 + KI
Zn
+
Mg
+
+
CO2
+
ZnSO4
+
H2
+
+
+
MgSO4
C6H12O6
+ H2
(
)
(
)
Energía (
)
KNO3
MgCl2
Cu
H2O
O2
+
+
HCl
CuSO4
N2
C3H8
PbI2
H2SO4
Mg(OH)2
HCl
+
H2O
O2
NH3
CO2
+
H2O
+
Energía
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
5. Síntesis
RESUMEN DEL ESTUDIO DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
CLASE DE REACCIÓN QUÍMICA
SÍNTESIS O COMBINACIÓN
DESCOMPOSICIÓN
SUSTITUCIÓN
DOBLE SUSTITUCIÓN
EXOTERMICA
ENDOTERMICA
REVERSIBLES
IRREVERSIBLES
Escribe tu la definición de lo que es un
PRECIPITADO con ejemplo.
Define el AGENTE OXIDANTE
Define el AGENTE REDUCTOR
Que le pasa a la sustancia que se reduce?
Que le pasa a la sustancia que se oxida?
Que entiendes por catalizador?
Define reacción química
Define ecuación química
DEFINICIÓN
A partir de unos reactantes simples,
aparecen unos productos más
complejos.
A partir de unos reactantes complejos,
se producen sustancias más simples.
Cuando uno de los reactantes sustituye a
uno de los iones que conforman el otro
reactante.
EJEMPLO
Cuando hay un perfecto intercambio de
iones para formar nuevos compuestos.
Cuando observamos que se produce
calor durante la reacción química.
Son aquellas en las que se absorbe
energía.
Cuando los productos que se forman,
reaccionan entre sí para originar de
muevo los reaccionantes.
Cuando la totalidad de los reaccionantes
se convierte en productos.
H2S + Al(OH)3
CO2 + H2O
C6H12O6 + O2
C3H8 + O2
CO2 + H2O + E
HCl + Zn
Reaccionantes
ZnCl2 + H2
Al2S3 + H2O
Productos + energía
Reaccionantes + Energía
N2 + H 2
KClO3
calor
Productos
NH3
KCl + O2
6. Plenaria
Mediante la plenaria, donde participen todos los estudiantes de noveno grado, se socializará el tema de las reacciones químicas
con el ánimo de observar los avances en el proceso de aprendizaje hacia los logros propuestos. Conocidos los avances en el
proceso, el docente procederá a retroalimentar las dificultades encontradas y de esta manera afianzar los conocimientos en el
tema de las reacciones químicas.
7. Evaluación
Para evaluar este tema, se tendrá en cuenta el trabajo individual y grupal de los estudiantes en clase, esto lo hará el jurado
encargado de la heteroevaluación. El docente también tendrá en cuenta la participación en clase, y el desempeño en las posibles
pruebas objetivas que se efectúen. Además de la autoevaluación seria, honesta y responsable de cada uno de los estudiantes.