Cambios Quimicos

CAMBIOS QUÍMICOS

Objetivo: Estudiar diferentes clases de cambios químicos y las propiedades de algunos compuestos importantes como: óxidos, ácidos y bases.

INTRODUCCIÓN

Los cambios químicos se pueden clasificar desde varios puntos de vista. Algunos autores los clasifican en: combinación, desplazamiento, descomposición, doble desplazamiento o doble descomposición. Otros los clasifican en reacciones de: oxidación-reducción, reacciones de precipitación, reacciones de ácido-base, reacciones de ionización y reacciones de formación de complejos. Algunos ejemplos prácticos son:

OXIDO-REDUCCIÓN

2Mg + O2  2 MgO

En esta reacción el magnesio se oxida y el oxígeno se reduce. Se dice entonces que el magnesio es el agente reductor (A.R.) y el oxígeno el agente oxidante (A.O.).

Otros ejemplos son: 4Fe + 3O2  2 Fe2O3

P4 + 5O2  2P2O5

Mg + Cl2  MgCl2

Fe + S  FeS

En las anteriores reacciones el Fe, P, Mg, son oxidados por el oxígeno o por el cloro o por el azufre. Así pues los agentes reductores son el Fe, P, Mg y los agentes oxidantes son el O2, Cl2 y S.

Todos los ejemplos anteriores son a su vez ejemplos de combinación, pero no se puede inferir que todas las reacciones de oxidación sean de combinación simple. Otro ejemplo de oxidación-reducción es la reacción entre el Zn y el HCl, en este caso el zinc se oxida de metal a ión zinc y el hidrógeno se reduce de ión hidronio a hidrógeno libre.

Zn + HCl  ZnCl2 + H2

Esta reacción es también un ejemplo de desplazamiento, el Zn desplaza el hidrógeno del HCl.

PRECIPITACIÓN

El nitrato de plata y el cloruro de sodio son solubles en agua. Sin embargo cuando se mezclan disoluciones de nitrato de plata y de cloruro de sodio se forma cloruro de plata (AgCl) que es un sólido insoluble en agua, entonces se separa de la disolución: precipita.

AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3

Este ejemplo de precipitación es a su vez un ejemplo de doble descomposición o de doble desplazamiento.

ÁCIDO-BASE

De acuerdo con Bronstead y Lowry los ácidos son donadores de protones y las bases receptoras de protones. Así el HCl es un ácido porque puede donar un protón, H+, a la base NaOH; esto lo combina con el ión OH- y forma agua; el ión cloruro se une al sodio, formando una sal. Este es un ejemplo de neutralización entre ácido y base.

HCl + NaOH  NaCl + H2O

Todos los casos de neutralización de ácido y base son ejemplos de doble descomposición formándose una sal más agua.

Aunque se ha definido ácido y base como compuestos que donan o aceptan protones respectivamente, según Bronstead y Lowry, dentro de esa misma definición están los ácidos y las bases clásicas, es decir los que al reaccionar se neutralizan dando una sal y agua. Dentro del criterio clásico hay ácidos como el HCl, H2S, HBr y otros que no tienen oxígeno en su molécula: hidrácidos y hay también ácidos como el H2SO3, H2SO4, H3PO4, HNO3, etc que si tienen oxígeno en su molécula: oxácidos. Estos últimos se originan, al menos teóricamente en la reacción de un óxido-no metálico con el agua; por ejemplo:

SO2 + H2O  H2SO3

N2O5 + H2O  2HNO3

P2O5 + H2O  2H3PO4

Dentro del criterio alcalino clásico las bases como: NaOH, Ca(OH)2, KOH, etc., provienen de la reacción de un óxido metálico y agua, ejemplo:

Na2O + H2O  2NaOH

CaO + H2O  Ca(OH)2

BaO + H2O  Ba(OH)2

Para distinguir en un laboratorio un ácido de una base se utiliza el papel tornasol, el tornasol es un colorante impregnado en el papel y una gota de ácido o de base le cambia el color.

REACCIONES DE LOS METALES

Hay metales lo suficientemente activos para desplazar el hidrógeno de los ácidos. Como por ejemplo: Zn, Mg, Fe, etc.

Zn + 2HCl  ZnCl2 + H2

También hay otros metales que no desplazan al hidrógeno de los ácidos como: Cu, Hg, Ag, Au, Pt, etc. Los dos últimos son los más inactivos. Por su extrema inactividad a la plata, al oro y al platino se les denomina metales nobles. Por otro lado también existen metales tan activos como el sodio, el calcio, el potasio y el litio que pueden desplazar el hidrógeno aún del agua.

2Na + 2H2O  2NaOH + H2

Ca + 2H2O  2Ca(OH)2 + H2

K + 2H2O  2KOH + H2

En la reacción del potasio con el agua se produce tanto calor que el hidrógeno que se desprende se quema produciendo una llama.

PROCEDIMIENTO

PARTE A: Estudio de bases.

1. Dividir el contenido de cada tubo (NaOH, KOH, NH3, Ba(OH)2) en tres.

2. Humedecer un dedo diferente con cada una de las bases y frotar en diferentes partes de la palma de la mano.

3. Probar cada una con papel tornasol.

4. Agregar a cada una dos gotas de: fenolftaleína, rojo de metilo y anaranjado de metilo.

RESULTADOS:

1. ¿Qué sensación se siente al frotar la palma de la mano con las bases?

Se dio una sensación jabonosa

2. ¿Qué resultados da la prueba con el papel tornasol y a qué se debe el color?

El papel cambio de color rojo a azul

3. Anote en una tabla el color que dan las bases con los diferentes indicadores.

Prueba

Sustancia Papel tornasol Fenolftaleína Rojo de metilo Anaranjado de metilo

NaOH base fucsia anaranjado amarillo

KOH base fucsia anaranjado amarillo

NH3 base fucsia anaranjado amarillo

Ba(OH)2 base fucsia anaranjado amarillo

PARTE B: Estudio de ácidos.

Repita el procedimiento de la parte A pero utilice H2SO4, HCl, CH3COOH, HNO3, en lugar de las bases.

Se dio una sanción de ardor en la palma de la mano

El papel pasa de azul a rojo

Prueba

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