CLASE No.3 QUÍMICA GRADO UNDÉCIMO

 

BALANCEO DE ECUACIONES QUÍMICAS

OXIDACIÓN-REDUCCIÓN

Las reacciones de oxidación-reducción son reacciones que envuelven transferencia de electrones de una especie a otra la definición mas amplia de una reacción de oxidación-reducción se basa en el concepto de un número de oxidación.  estos números permiten llevar una contabilidad de los electrones en una reacción. 

Las reacciones de oxido-reducción son llamadas reacciones redox, estas deben cumplir con la ley de  la conservación de la materia (masa) y la energía (carga) por lo tanto, necesitan balancearse.  algunas reacciones son sencillas y se balancean por tanteo y otras un poco mas complejas se deben balancear por el método redox.

Para balancear por el método de oxidación-reducción (redox) se deben tener claros los conceptos acerca de como asignar los estados de oxidación.  a continuación les dejo las leyes básicas para asignar estados de oxidación. 

ASIGNACIÓN DE ESTADOS DE OXIDACIÓN:

(Tener a mano la tabla periódica)

NUMERO DE OXIDACIÓN Y REACCIONES REDOX

A partir del número de oxidación, es posible, en forma sintética, estudiar las reacciones redox.

estas reacciones envuelven la transferencia de electrones.
Dentro de una reacción, el elemento cuyo estado de oxidación aumenta, se dice que se ha oxidado o que es el elemento que se oxida y el elemento cuyo estado de oxidación disminuye, se dice que se ha reducido o que es el elemento que se reduce.

PASOS PARA BALANCEAR POR EL NÚMERO DE OXIDACIÓN

Chequear los números de oxidación de los reactivos y Productos

Supóngase la siguiente ecuación química:

Cu(s) + AgNO₃(ac) → Cu(NO₃)₂ + Ag(s)

Esta corresponde a una reacción redox, en la que ocurre un cambio en los números de oxidación de los reactivos:

Cu⁰(s) + Ag⁺NO₃(ac) → Cu²⁺(NO₃)₂ + Ag(s)⁰

Identificar las especies oxidante y reductora

La especie oxidante gana electrones oxidando a la especie reductora. Por lo tanto, su número de oxidación disminuye: se torna menos positivo. Mientras, el número de oxidación de la especie reductora aumenta, ya que pierde electrones: se torna más positivo.

Así, en la reacción anterior el cobre se oxida, ya que pasa de Cu⁰ a Cu²⁺; y la plata se reduce, pues pasa de Ag⁺ a Ag⁰. El cobre es la especie reductora, y la plata la especie oxidante.

Escribir las semirreacciones y balancear átomos y cargas

Identificando qué especies ganan o pierden electrones, se escriben las semirreacciones redox tanto para la reacción de reducción como para la de oxidación:

Cu⁰ → Cu²⁺

Ag⁺ → Ag⁰

El cobre pierde dos electrones, mientras que la plata gana uno. Colocamos los electrones en ambas semirreacciones:

Cu⁰ - 2e^– → Cu²⁺ 

Ag⁺¹ +1 e^– → Ag⁰

Nótese que las cargas permanecen balanceadas en ambas semirreacciones; pero si se sumaran, se violaría la ley de la conservación de la materia: el número de electrones debe ser igual en las dos semirreacciones. Por lo tanto, la segunda ecuación se multiplica por 2 y se procede a sumar las dos ecuaciones:

1 x (Cu⁰ - 2e^–→ Cu²⁺ )

2 x (Ag⁺ + 1e^–  →  Ag⁰) 

Cu⁰ + 2Ag⁺ - 2e^– + 2e^– → Cu²⁺ + 2Ag⁰ 

Los electrones se cancelan pues al sumarlos da cero:

Cu⁰ + 2Ag⁺ → Cu²⁺ + 2Ag⁰

Esta es la ecuación iónica global.

Sustituir coeficientes de la ecuación iónica en la ecuación general

Por último, los coeficientes estequiométricos de la ecuación anterior se trasladan a la primera ecuación:

Cu(s) + 2AgNO₃(ac) → Cu(NO₃)₂ + 2Ag(s)

Nótese que el 2 se posicionó con el AgNO₃ porque en esta sal la plata está como Ag⁺, y lo mismo sucede con el Cu(NO₃)₂. Si esta ecuación no está balanceada al final, se procede a realizar el tanteo.

La ecuación propuesta en los pasos anteriores pudo haberse balanceado directamente por tanteo. Sin embargo, hay reacciones redox que necesitan de un medio ácido (H⁺) o básico (OH^–) para tener lugar. Cuando esto sucede, no se puede balancear asumiendo que el medio es neutro; tal como acaba de mostrarse (no se adicionó ni H⁺ y tampoco OH^–).

Por otro lado, conviene saber que en las semirreacciones se escriben los átomos, iones o compuestos (óxidos en su mayoría) en los que ocurren los cambios en los números de oxidación. Esto se resaltará en el apartado de los ejercicios.

ACTIVIDAD

1.En las siguientes semirreacciones, diga cuales son de oxidación y cuales son de reducción:

2. Para las siguientes ecuaciones escriba las semirreacciones de oxidación y reducción, y diga cual es el agente oxidante y cual el agente reductor:

3. Balancee las siguientes ecuaciones, por el número de oxidación:

Referencias

https://es.slideshare.net/DanyO2/18408174-pasosparabalancearecuacionesquimicasporelmetodooxidoreduccion

CLASE No.3 QUÍMICA GRADO DÉCIMO

 

MATERIA Y ENERGÍA

¿Qué es la materia?

Se conoce como materia a todo aquello que tiene una masa y ocupa un lugar en el espacio. Se entiende como masa a la cantidad de materia que contiene un cuerpo. La materia se manifiesta en tres estados.

Estados de la materia:

• Sólido: Volumen y forma definida. Compresión baja.

• Líquido: Volumen definido. Forma indefinida (adquiere la forma del recipiente que lo contiene). Compresión limitada.

• Gaseoso: Forma y volumen variable (adquiere la forma del recipiente que lo contiene). Compresión alta.

Éstos tres estados dependen de factores medioambientales, ante los cuáles reacciona la materia. Estos factores pueden ser la temperatura o la presión.

Cambios físicos y químicos de la materia:

La materia es susceptible de sufrir cambios, tanto físicos como químicos.

• Cambios físicos: Crea nuevas sustancias sin cambiar la composición de la materia.

• Cambios químicos: Crea nuevas sustancias cambiando la composición de la materia.

 Se llama materia a todo aquello que tiene dimensiones, presenta inercia y origina gravitación. Veamos con más detalle estas propiedades básicas de la materia:

• Dimensiones: ocupa un lugar en el espacio

• Inercia: resistencia que opone la materia a modificar su estado de reposo o de movimiento.

• Gravedad o gravitación: es la atracción que actúa siempre entre objetos materiales aunque estén separados por grandes distancias. La gravedad por ejemplo es la responsable de que los objetos caigan al suelo y no se queden suspendidos flotando.

 L

 

   

¿Qué es la energía?

Se conoce como energía la capacidad de los sistemas materiales o cuerpos, de trasferir calor o realizar un trabajo. Así siendo, a medida que un cuerpo trasfiere calor o realiza un trabajo, pierde energía. Los cambios físicos y químicos de la materia, son producidos por la energía. Existen varios tipos de energía.

Tipos de energía:

• Potencial: Energía que posee una sustancia o materia por su composición química o posición en el espacio.

• Cinética: Energía que posee una sustancia o materia gracias a su movimiento dentro del espacio.

¿Cómo se manifiesta la energía dentro del espacio?

La energía puede manifestarse de varias formas, éstas son:

• Energía química: Cuándo quemamos petróleo, obtenemos energía. Son los conocidos “hidrocarburos”.

• Energía eléctrica: El movimiento de los electrones libres produce energía eléctrica. Así funcionan los trenes o los electrodomésticos.

• Energía mecánica: El movimiento de las hélices de un molino, producido por el viento, se trasfiere hacia un sistema mecánico de piñones. Generando energía para impulsar la ascensión de agua desde el interior un pozo.

• Energía Calórica: Las plantas aprovechan el calor del sol para crecer y desarrollarse. Así producen energía química en forma de carbohidratos.

¿Cómo se conserva la energía?

La necesidad de ahorrar y de conservar la energía es vital. Un sistema aislado que no interacciona con ningún otro sistema, puede permanecer invariable desde el punto de vista energético. Sin embargo, esa energía se puede trasformar en otra forma de energía. Este es el primer principio de la termodinámica y una de las leyes fundamentales de la física. Por tanto, la energía no se crea, ni se destruye, se trasforma. Así, la masa, en ciertas condiciones, también es considerada una forma de energía. Ahora que ya sabes algo más sobre el lugar que ocupan la materia y la energía, en el espacio. Cuéntanos… ¿Qué sabes sobre Las leyes del Universo? ¿Conoces su estructura? Visita nuestros artículos o solicita información sobre nuestro máster de astronomía y sabrás todo sobre el universo y la astronomía.  

CLASE No.2 QUÍMICA GRADO UNDÉCIMO

 ESTEQUIOMÉTRIA

 Se basa en entender las masas atómicas y la Ley de conservación de la masa: “la masa total de todas las sustancias presentes después de una reacción química, es la misma que la masa total antes de la reacción”

Antoine Lavoisier (1789)

ECUACIONES ESTEQUIOMÉTRICAS:
una ecuación química es estequiométrica cuando cumple con las leyes de la conservación de la masa y la carga eléctrica, y cuando esta de acuerdo con la experiencia, es decir, se puede demostrar experimentalmente la conversión de reactivos en productos.


ECUACIONES NO ESTEQUIOMÉTRICAS:
son aquellas que aunque estando de acuerdo con la experiencia, no cumplen con las leyes de la conservación de la masa y la carga.  en este caso la ecuación debe hacerse estequiométrica balance andola. (es decir, ajustando la masa y la carga)

• una ecuación cumple con la ley de la conservación de la energía (carga eléctrica) cuando el numero de cargas eléctricas a la derecha y a la izquierda es el mismo, es decir, las cargas son las mismas en los reactivos y en los productos.
• una ecuación cumple con la ley de la conservación de la masa (cantidad de materia) cuando la cantidad de materia a la derecha y a la izquierda es la misma, es decir, la materia es la misma en los reactivos y en los productos.

EJEMPLOS ECUACIONES NO ESTEQUIOMÉTRICAS Y ESTEQUIOMÉTRICAS:

En negrita encontrarán la ecuación no estequiométrica, como se puede observar no cumple con las leyes de la conservación, no se ven reflejadas las mismas cantidades en los reactivos y en los productos.

en la parte de abajo de cada reacción aparece la ecuación estequiométrica balanceada por el método de tanteo.

MÉTODO DE BALANCEO POR TANTEO O SIMPLE INSPECCIÓN:

ACTIVIDAD

1.  De las siguientes ecuaciones cuales son estequiométricas y cuales no estequiométricas, de las razones para cada caso:

2. Balancee por el método de tanteo las siguientes ecuaciones químicas: 

CLASE No.1 QUÍMICA GRADO UNDÉCIMO

 

BALANCEO DE ECUACIONES QUÍMICAS POR TANTEO

Para manifestar un cambio en la materia se utiliza una ecuación química, es decir, la forma que representa cómo se altera la naturaleza de los elementos o cómo reacciona uno al contacto con otros. Si deseamos comprender estas alteraciones, debemos ser capaces de equilibrar o balancear las ecuaciones químicas.

Una reacción química consiste en el choque entre partículas que hacen posible tanto la ruptura de enlaces como la formación de nuevas uniones. Las partículas que chocan con una dirección favorable han de superar una energía mínima necesaria para que puedan romperse unos enlaces y formarse otros.

A nivel microscópico entre una reorganización de los átomos a la que constituyen las sustancias reaccionantes que dan lugar a nuevas sustancias. A esto se le conoce como modelo corpuscular. Ejemplo: por cada molécula de oxígeno que reacciona, son necesarias dos de hidrógeno para formar dos moléculas de agua. Esta reacción de síntesis produce gran desprendimiento de energía.

Para poder balancear ecuaciones lo primero que debes identificar son los coeficientes y subíndices. Si se modifican los coeficientes, cambian las cantidades de la sustancia; si se modifican los subíndices, se originan sustancias diferentes.

Balancear ecuaciones consiste en equilibrar los reactivos y productos de las fórmulas. Para ello, sólo se agregan coeficientes cuando se requiera pero no se cambian los subíndices. Al balancear las reacciones químicas buscamos que se cumpla la Ley de la conservación de la materia.

Desarrollo del tema

El método de tanteo para  balancear una ecuación química consiste en igualar el número y clase de átomos, iones o moléculas reactantes con los productos a fin  de cumplir la Ley de la conservación de la materia.

tomado de: https://oa.ugto.mx/oa/oa-rg-0001375/clase_1__balanceo_por_tanteo.html

ACTIVIDAD

Balancea las siguientes ecuaciones por tanteo:

1)  ___ Al2O3          ___Al + ___ O2

2)  ___ S + ___ O2          ___ SO2

3)  ___ SO2 + ___ O2          ___SO3

4)  ___C + ___ O2          ___CO2

5)  ___ Fe + ___ O2          ___Fe2O3

CLASE No.2 QUÍMICA DÉCIMO

UNIDADES DE MEDIDA Y FACTORES DE CONVERSIÓN

Unidades de medida Medir es comparar una magnitud con otra que llamamos unidad. La medida es el número de veces que la magnitud contiene a la unidad. Las unidades de medida más usuales son las del Sistema Métrico Decimal, en los países anglosajones se emplea el Sistema Inglés. En algunas zonas rurales aún se utilizan las unidades tradicionales. Sistema Métrico Decimal - Tiene como unidades básicas el kilogramo (kg), el metro (m) y el segundo (seg). Al sistema métrico se le llama decimal, porque algunas unidades son en base del 10, como el metro y el kilogramo. Hasta hace poco, era el sistema de unidades más ampliamente utilizado en todo el mundo, incluyendo nuestro país, donde era el sistema de unidades oficial. Decimos que "era", porque también se tiene que adoptar el Sistema Internacional, como ya lo han hecho muchos otros países. Ya que se tiene que hacer este cambio, las otras unidades del sistema métrico se mencionarán en el sistema internacional, ya que algunas son las mismas y otras son muy parecidas, puesto que son derivadas de las mismas unidades básicas. Sistema Internacional (SI) - Le Système International d'Unitès Es un sistema de unidades que se pretende se  utilice en todos los países del mundo, para uniformar los  conceptos y que desde el punto de vista técnico, se hable  el mismo lenguaje.  En la actualidad, en casi todos los países europeos es  obligatorio el uso del SI, pero todavía faltan muchos países  por adoptarlo. Las unidades básicas en el SI son el metro (m), el kilogramo (kg) y el segundo (s), entre otras  La conversión de unidades es la transformación de una cantidad, expresada en una cierta unidad de medida, en otra equivalente, que puede ser del mismo sistema de unidades o no. Este proceso suele realizarse con el uso de los factores de conversión y la tablas de conversión.. Frecuentemente basta multiplicar por una fracción (factor de conversión) y el resultado es otra medida equivalente, en la que han cambiado las unidades. Para transformar las unidades puedes emplear el método de los factores de conversión. Consiste en multiplicar la medida que quieres transformar por la fracción que contiene la equivalencia entre la unidad que quieres eliminar y la unidad nueva. Tienes que conocer bien las equivalencias entre múltiplos y submúltiplos de las unidades. Prefijo Símbolo Factor multiplicador Tera- T 1012 u Giga- G 109 u Mega- M 106 u Kilo- k 103 u Hecto- h 102 u Deca- da 10 u Unidad u 1 u Deci- d 10-1 u Centi- c 10-2 u Mili- m 10-3 u Micro- m 10-6 u Nano- n 10-9 u Pico- p 10-12 u  otras equivalencias 1 m = 100 cm 1 m = 1000 mm 1 cm = 10 mm 1 km = 1000 m 1 m = 3.28 pies 1 m =  0.914 yardas  1 pie = 30.48 cm 1 pie = 12 pulgadas  1 pulgada = 2.54 cm 1 milla = 1.609 km 1 libra = 454 gramos 1 kg = 2.2 libras  1 litro = 1000 Cm3 1 hora = 60 minutos 1 hora = 3600 segundos FACTORES DE CONVERSIÓN  Un factor de conversión es una operación matemática, para hacer cambios de unidades de la misma magnitud, o para calcular la equivalencia entre los múltiplos y submúltiplos de una determinada unidad de medida.   Dicho con palabras más sencillas, un factor de conversión es "una cuenta" que permite expresar una medida de diferentes formas. Ejemplos frecuentes de utilización de los factores de conversión son: Cambios monetarios: euros, dólares, pesetas, libras, pesos, escudos... Medidas de distancias: kilómetros, metros, millas, leguas, yardas... Medidas de tiempo: horas, minutos, segundos, siglos, años, días... Cambios en velocidades: kilómetro/hora, nudos, años-luz, metros/segundo... PROCEDIMIENTO Los pasos que debemos seguir para realizar un cambio de unidades utilizando los factores de conversión son los siguientes: 1º Vemos las unidades que tenemos y a cuales queremos llegar. 2º Se crean factores de valor unidad, es decir, que el valor del numerador y del denominador sea igual. Para ello debemos colocar en el numerador y en el denominador las unidades de   forma que se anulen las unidades antiguas y se queden las nuevas. 3º Se eliminan las unidades iguales que aparecen en el numerador y en el denominador. 4º Se hacen las operaciones matemáticas para simplificar Ejemplos a. Queremos pasar 2 horas a minutos: Para convertir esta cantidad lo que que hacemos es poner la unidad que queremos eliminar en el denominador  y la unidad a la que queremos convertir en el numerador, se realizan las operaciones matemáticas indicadas y se simplifica las unidades. b. Queremos pasar 30 cm a metros:   c. Queremos pasar 12km/h a m/s ( 12 kilometros por hora a metros por segundo):   Escalas de Temperatura                       La Temperatura es una propiedad de la materia que está relacionada con la sensación de calor o frío que se siente en contacto con ella. Cuando tocamos un cuerpo que está a menos temperatura que el nuestro sentimos una sensación de frío, y al revés de calor. Sin embargo, aunque tengan una estrecha relación, no debemos confundir la temperatura con el calor. Se define  temperatura como una medida de la energía media de las moléculas en una sustancia y no depende del tamaño o tipo del objeto. Tres escalas sirven comúnmente para medir la temperatura. Las escalas de Celsius y de Fahrenheit son las más comunes. La escala de Kelvin es primordialmente usada en experimentos científicos. Escala Celsius La escala Celsius fue inventada en 1742 por el astrónomo sueco Andrés Celsius. Esta escala divide el rango entre las temperaturas de congelación y de ebullición del agua en 100 partes iguales. Usted encontrará a veces esta escala identificada como escala centígrada. Las temperaturas en la escala Celsius son conocidas como grados Celsius (ºC). Escala Fahrenheit La escala Fahrenheit fue establecida por el físico holandés-alemán Gabriel Daniel Fahrenheit, en 1724. Aun cuando muchos países están usando ya la escala Celsius, la escala Fahrenheit es ampliamente usada en los Estados Unidos. Esta escala divide la diferencia entre los puntos de fusión y de ebullición del agua en 180 intervalos iguales. Las temperaturas en la escala Fahrenheit son conocidas como grados Fahrenheit (ºF). Escala de Kelvin La escala de Kelvin lleva el nombre de William Thompson Kelvin, un físico británico que la diseñó en 1848. Prolonga la escala Celsius hasta el cero absoluto, una temperatura hipotética caracterizada por una ausencia completa de energía calórica. Las temperaturas en esta escala son llamadas Kelvin (K). Cómo Convertir Temperaturas A veces hay que convertir la temperatura de una escala a otra. A continuación encontrará cómo hacer esto. 1. Para convertir de ºC a ºF use la fórmula:               ºF = 9/5ºC + 32 2.Para convertir de ºF a ºC use la fórmula:               ºC =5/9* (ºF-32)  3. Para convertir de K a ºC use la fórmula:                 ºC = K – 273.15 4. Para convertir de ºC a K use la fórmula:                    K = ºC + 273 5. Para convertir de ºF a K use la fórmula:                    K = 5/9 (ºF – 32) + 273  6. Para convertir de K a ºF use la fórmula:                    ºF = 9/5(K – 273) + 32.  tomado de: https://sites.google.com/site/rinconcitodeciencias/quimica-decimo/quimica--unidades-de-medida-y-factores-de-conversion