Balance de Materia

MATERIA QUÍMICA CONTENIDO

DE LA MATERIA

BALANCE DE MATERIA

Ing. Policarpio Pucho Bautista

Leyes ponderales Son consideradas como leyes de combinación, y tiene la relación de entender la existencia entre las cantidades de los cuerpos que intervienen en una reacción entre estas leyes tenemos a las siguientes:

 Ley de la conservación de la materia  Ley de las proporciones constantes y definidas  Ley de las proporciones múltiples  Ley de las proporciones reciprocas  Ley de los volúmenes de combinación

Ley de la conservación de la materia En toda reacción química la suma de las masas de las sustancias que reaccionan siempre es igual a la masa total de las sustancias que resultan”. “

Na2O(s) + H2O(l) 23 = Na 16 = O 1 =H 46 +16 +2+16 = 80 80 gramos =

2NaOH(aq)

2(23 +16 +1) = 80 80 gramos

Ley de las proporciones constantes y definidas “Cuando dos o más cuerpos se combinan para formar un compuesto determinado siempre lo hacen en proporciones fijas definidas e invariables. Fuera de estas proporciones el excedente no interviene en la reacción”.

Ejemplo: en 36 gramos e agua se combinan: 2H2 + O2

2 H2O

16 = O 1 =H 4 gramos + 32 gramos 36 gramos 36 gramos = 36 gramos La proporción de oxigeno a hidrogeno será: Masa de oxigeno/masa de hidrogeno = 32 g/4g = 8 Es decir que existirán 8 g de oxigeno por cada 1g de hidrogeno

Ley de las proporciones La cantidad de un mismo elemento q’ se combina con múltiples “

la cantidad fija de otro elemento para formar en cada caso un compuesto diferente, está en relación de números enteros y sencillos” Oxido 1:

0.68 = 72,7%, 0,68+0,255 Oxido 2: %O = 0.34 = 57,1%, 0,34+0,255 Tabulando la información: Oxido

%O =

y y

%C = 27,3% %C = 42,9%

%C

%O

Relación

Proporción

Oxido 1

27.3

72.7

1:2.662

1: 2(1.331)

Oxido 2

42.9

57.1

1:1.331

1: 1(1.331)

Ley de las proporciones “Los pesos de dos elementos que reaccionan con el reciprocas

mismo peso de un tercer elemento reaccionan entre sí, según una relación de números enteros de dichos pesos”.

Ley de Los volúmenes de combinación “En reacciones gaseosas, los volúmenes

de combinación, medidos en c ondiciones de presión y constantes, se relacionan temperatura sí pordemedio de coeficientes estequiométricos oentre coeficientes sus igualación”.

Clasificación de Reacciones a) Reacción por su mecanismo: 1. Reacción de Adición, Síntesis o Combinación: A+ B C Son aquellos en las que dos o más sustancias se combinan para formar un compuesto único. CO2 + H2O  H2CO3 2Cu + O2 2CuO CaO + H2O  Ca(OH)2 2.Reacción por descomposición o análisis: AB+C Son aquellos en las una sustancia determinada se descompone o separa para formar dos o más sustancias más sencillas o elementales 2 Na Cl + ξ Na + Cl2↑

3. Reacción por simple sustitución o desplazamiento: AB + C  AC + B Consiste en la combinación entre un elemento y un compuesto, liberándose un de los elementos del compuesto original, por ello se dice que este elemento ha sido desplazado o sustituido por otro elemento. H2SO4 + Fe  FeSO4 + H2 Fe + H Cl  Fe Cl2 + H2 4. Reacción de doble sustitución, metátesis o doble desplazamiento: AB + CD  AC + BD Son aquellas reacciones entre dos compuestos con intercambio de elementos y formación de dos nuevos compuestos químicamente análogos a las sustancias reaccionantes. Na2S + H2SO4 Na2SO4 + H2S Ca Cl2 + Na2 CO3 2 Na Cl + CaCO3

b) Reacciones de reversibilidad o 1.Reacciones no Reversibles, irreversibles. (En un solo Reactividad: sentido) Son aquellas que se generan en un solo sentido. Los productos formados no muestran ninguna tendencia de formar de nuevo la substancia de origen. 2HCl + CaO  CaCl2 + H2 2 KClO3 2 KCl + 3 O2 Se distinguen porque llevan el signo  que significa en un solo sentido o irreversible. 2.Reacciones reversibles. (Se verifican en ambos sentidos) Son aquellas reacciones que se efectúan en ambos sentidos, generalmente se dan en sistemas cerrados. Se efectúan parcialmente, porque antes que se terminen de formar los producto se vuelven a formar los reactivos. CO2 + H2O ↔H2CO3 2NO2↔N2O4 Se distinguen porque llevan el signo ↔ que significa en un ambos sentidos o reversible.

c) Reacciones de energía calorífica, intercambio de calor o energético: 1. Reacciones endotérmicas. Son aquellas que para ocurrir absorben ∆H = + 100 kcal/mol calor. 2KClO3 2KCl + 3O2 ∆H = + 2,49 Fe2 O3 + CO  2 Fe O + kcal/mol CO2 2. Reacciones exotérmicas. Son las que desprenden calor al reaccionar. 2Na2O2 + 2H2O  4NaOH + O2

∆H = - 125 kcal/mol

El calor (Energía Calorífica) que se libera o absorbe e una reacción química, se denomina CALOR DE REACCIÓN O ENTALPIA (∆H), por consiguiente, para una reacción endotérmica, el calor de reacción o (∆H) es positivo, y para una reacción exotérmica (∆H) es negativo.

d) Otros tipos de 1. Reacción de Neutralización. reacción: Cuando una base se combina con un ácido y una base para formar una sal y agua. HCl + NaOH  NaCl + H2O H2SO4 + Ca (OH)2 CaSO4 + 2 H2O 2. Reacción de Combustión. Una reacción de combustión es aquella que produce calor, genera gases y agua, y emite luz, haciendo reaccionar un combustible con oxígeno que actúa como comburente. Para todo hidrocarburo se verifica la reacción siguiente: CxHy + O2  CO2 + H2O (Combustión completa) CxHy + O2  CO2 + CO + H2O (Combustión Incompleta) 3. Reacciones Fotoquímicas Son reacciones de combinación o descomposición en las que se absorbe luz. Para todo hidrocarburo se verifica la reacción siguiente: 2 H2O2 +Luz 2 H2O + O2

e) Reacción por cambio de Valencia o Estado de Oxidación: 1. Reacción de oxidación-reducción o reacción REDOX (transferencia de electrones y cambio de valencias) Son aquellas reacciones en las que algunos elementos c ambian su número de oxidación a tiempo de formar nuevos compuestos. Estos cambios de estado de oxidación se verifican en las reacciones de C OMBINACIÓN, DESCOMPOSICIÓN O DESPLAZAMIENTO. SnCl2 + 2 FeCl3 SnCl4 + 2 FeCl2

Ejemplo: Zn + Pb(NO 3)2 ▶

Al introducir una lámina de zinc en una disoluc ión de Pb(NO 3)2.

▶

La lámina de Zn se recubre de una capa de plomo:

▶

a) Zn Zn2+ + 2e–

(oxidación)

▶

b) Pb2+ + 2e– Pb (reducción).

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▶

en ▶

Ejemplo: Cu +AgNO Introducimos un electrodo 3 de cobre una disolución de AgNO 3, De manera espontánea el cobre se oxidará pasando a la disolución como

Cu2+.

Mientras que la Ag + de la misma se reducirá pasando a ser plata metálica:

▶ ▶

a) Cu  Cu2+ + 2e– (oxidación)

▶

b) Ag+ + 1e–  Ag (reducción).

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