Presentacion clases quimica2 unidad 1

QUÍMICA 2
PROFESOR: INGENIERO QUÍMICO LUIS
FRANCISCO MONREAL MIJARES

1. LAS REACCIONES QUÍMICAS Y EL EQUILIBRIO
QUÍMICO
¿CÓMO ME AYUDA LA QUÍMICA A ENTENDER Y
RESOLVER PROBLEMAS REALES?

1.1 ¿Qué problemas requieren del pensamiento químico para resolverlos?
El pensamiento químico ayuda a identificar qué tipo de preguntas pueden
presentarse en la vida que la química ayuda a responder, qué herramientas y
experimentos existen para dar respuestas a las mismas y cómo generar
soluciones a problemas ambientales y sociales a través de la química. Lo útil e
importante del pensamiento químico es que deja a un lado la resolución de
problemas algorítmicos y se enfoca en realmente darle un aplicación práctica y un
análisis certero a la química en el desarrollo de la vida cotidiana, lo que origina
que todavía pueda darse solución a problemas de la enseñanza tradicional, pero
las soluciones y aplicabilidad trasciendan del aula de clases.

Para reflexionar:
Para solucionar el problema del agua contaminada;
¿Crees que se puede
crear agua en el laboratorio?

En química, la estequiometría (del griego, stoicheion,
'elemento' y métrón,
'medida') es el cálculo de las relaciones cuantitativas
entre los reactivos y
productos en el transcurso de una reacción química.

ESTEQUIOMETRIA
CALCULO DE LAS RELACIONES
ENTRE REACTIVOS Y PRODUCTOS

ESTEQUIOMETRIA
En química, la estequiometría (del griego,
stoicheion, 'elemento' y métrón,
'medida') es el cálculo de las relaciones
cuantitativas entre los reactivos y
productos en el transcurso de una reacción
química.

Reacciones químicas
Las uniones entre los átomos que resultan en
la formación de diferentes tipos de
compuestos se forman cuando ocurren cambios
químicos que modifican la
estructura interna de la materia. Este tipo de
cambios también se conocen como
reacciones químicas, y existen diferentes tipos.

un fenómeno químico que podemos
comprender mejor
a partir de la idea de que es un proceso en el
que se rompen los enlaces
moleculares y forman otros dando como
resultado nuevas sustancias.

importantes de nuestro
entorno:
combustión,
fotosíntesis,
digestión
y corrosión

Reacciones de combustión:
Corresponden a reacciones químicas donde
ocurre una reacción de oxidación
rápida (en algunos casos violenta), en las cuales
un combustible reacciona en
presencia de un comburente, que en general es
oxígeno o aire, produciendo
gran liberación de energía calórica (reacciones
exotérmicas), luz y
generándose vapor de agua y dióxido de
carbono.

Cuando se quema el gas
propano (C3H8) que viene en
los
cilindros de gas licuado con
oxígeno.

Reacciones de corrosión:
La corrosión se define como el deterioro de un
material a consecuencia de
un ataque electroquímico por su entorno. De manera
más general, puede
entenderse como la tendencia general que tienen los
materiales a buscar su forma
de mayor estabilidad o de menor energía interna.
Siempre que la corrosión esté
originada por una reacción electroquímica
(oxidación), la velocidad a la que tiene
lugar dependerá en alguna medida de la temperatura,
de la salinidad del fluido en

Contacto con el metal y de las propiedades de los
metales en cuestión. Otros
materiales no metálicos también sufren corrosión
mediante otros mecanismos. El
proceso de corrosión es natural y espontáneo.
La corrosión es una reacción química (oxido-
reducción) en la que intervienen tres
factores: la pieza manufacturada, el ambiente y el
agua, o por medio de una
reacción electroquímica.

¿Qué es el equilibrio dinámico?

El equilibrio dinámico es un equilibrio
químico, donde dos reacciones reversibles
ocurren a la misma velocidad, en ambos
sentidos, manteniéndose la
concentración de reactivos y productos,
constante en el tiempo. Dicho de otra
manera, en el equilibrio dinámico, dos
reacciones opuestas ocurren a la misma
velocidad.

¿Cuál es la eficiencia de las
reacciones químicas?

La cantidad de producto que se suele
obtener de una reacción química, es
siempre menor que la cantidad teórica.
Esto depende de varios factores, como la
pureza del reactivo y de las reacciones
secundarias que puedan tener lugar.
Lograr una reacción 100% eficiente es
prácticamente imposible.

El porcentaje de eficiencia o de rendimiento de
una reacción es la relación entre
la cantidad de producto obtenida
experimentalmente (en situaciones reales) y la
cantidad de producto calculada de manera
teórica (en situaciones ideales),
expresado como un porcentaje:

Lograr una reacción
100% eficiente es
prácticamente
imposible.

PESO ATOMICO
PROMEDIO DE ÁTOMOS DE UN
ELEMENTO EN RELACIÓN CON EL
PESO DE UN ÁTOMO DE CARBONO
12

Mol
Es una unidad basica del sistema internacional de
unidades, se define como la
cantidad de sustancia de un sistema que contiene
tanto entidades elementales
como átomos en 0.012 kg de carbono 12. Así, al usar
el mol debemos especificar
las entidades elementales, que pueden ser átomos,
moléculas, iones, electrones u
otras partículas o grupos específicos de tales
partículas.

El término mol proviene del latín y significa pila
o montón, por lo que, en términos
comunes, se puede decir que un mol es un
montón de partículas (u, unidades
correspondientes. Numéricamente, un mol se
determina asi:

Usar moles en vez de solo átomos

1 mol es
6.023 x 10²³
Átomos

Masa molar
Las moléculas están formadas por dos o más átomos,
por esta razón, el peso de
una molécula es la suma de los pesos de los átomos
que la forman. A ese peso se
le llama peso molecular o masa molecular, que
representa cuantas veces es
mayor la masa de una molécula de un compuesto
que la masa de hidrógeno.

La masa molecular se obtiene
sumando las masas atómicas de los
átomos que
integran una molécula.

En el área de Bioquímica del Instituto Tecnológico de
Durango, la maestra
de Química Inorgánica, les encargo a sus estudiantes
investigar el peso
atómico de los elementos que conforman el Cloruro
de sodio, para ésto los
estudiantes fueron a la biblioteca y encontraron los
siguientes datos:

Número de moles
Un mol es igual al peso molecular
de la sustancia, entonces tenemos
la siguiente
fórmula:

Solución:
Es la unión de dos o más elementos
que se unen entre sí, en los cuales
están presenten dos componentes
principales: Soluto y Solvente.

Las soluciones se pueden presentar en
los diferentes estados de agregación,
es decir, en Solido, Líquido y Gaseoso,
con lo cual se puede formar una
solución homogénea.

Soluto: Es aquel que se
encuentra en menor
proporción en una solución.

Solvente: Es el que se
encuentra en mayor
proporción en una solución.

Las soluciones se
clasifican en:

Empíricas: Son aquellas en las cuales sus
proporciones no se pueden
medir, y solo se sabe que componentes lo
conforman, pero no la cantidad
de cada uno de ellos.

Valoradas: Son aquellas en las
cuales se pueden medir
cuantitativamente
los componentes de una sustancia.

Concentraciones porcentuales
Para comprender las concentraciones
valoradas es necesario conocer conceptos
como:
Porcentaje en Peso,
Porcentaje en Volumen,
Porcentaje Peso- Volumen.

Porcentaje en peso: Para determinar el
porcentaje en peso tomamos en cuenta
la cantidad de soluto (La parte más pequeña) y
de solución
(solución=soluto +
solvente)
expresada en gramos.

Porcentaje en Volumen. Para determinar el
porcentaje en volumen utilizaremos
los mililitros de soluto (la parte más pequeña) y
los mililitros de solución (solución=
soluto + solvente).

Porcentaje en Peso-Volumen: Para ésta
determinación utilizamos los gramos del
soluto (la parte más pequeña), y el
volúmen de la solución (solución= soluto +
solvente).

Concentración molar o
molaridad (M o CM)

MOLARIDAD. Se define como la cantidad de MOLES
de soluto disuelto en un litro
de solución.

Concentración normal o normalidad (N o CN)
NORMALIDAD. Se define la normalidad como
el número de equivalentes gramo
de soluto presentes en un litro de solución.

¿Por qué es importante la medición en la química?
La química estudia las propiedades de la materia,
implica la medición de sus
características, esto es, lo propio de una sustancia y su
diferencia con otras. Para
facilitar este trabajo, la ciencia ha dado nombre a
diversas variables y escogido
ciertas unidades de medida.

Unidades químicas
En las reacciones químicas intervienen partículas muy
pequeñas como átomos, iones moléculas; para contar
y pesar tales partículas, el químico cuanta con
ciertas unidades que se llaman unidades químicas,
siendo las principales:

Peso atómico
Átomo gramo
Molécula gramo
Mol
Peso molecular
Volumen molar o Volumen molecular gramo

Peso atómico
Es el peso promedio de los átomos de un elemento en relación con el peso de un
átomo de carbono 12, al cual se le ha asignado el peso de 12 unidades de peso
atómico o de masa atómica.
El peso atómico de un elemento es proporcional al peso real de un átomo, ya que
indica cuántas veces es mayor el peso real de dicho elemento que la doceava
parte del peso de un átomo de carbono 12. Por ejemplo: el peso atómico del
magnesio es igual a 24.312 uma, lo que significa que un átomo de magnesio pesa
aproximadamente el doble de un átomo de carbono 12.
El valor de 4.003 uma para el peso atómico del helio indica que un átomo de helio
pesa aproximadamente la tercera parte de un átomo de carbono 12.

Átomo gramo
Es el peso atómico de un elemento expresado en
gramos. Por ejemplo:
1. Un átomo-gramo de oxígeno pesa 16 gramos.
2. Un átomo-gramo de nitrógeno pesa 14 gramos.
3. Un átomo-gramo de carbono pesa 12 gramos.

Molécula gramo
Es el peso molecular de una sustancia (elemento o
compuesto) expresado en
gramos. Así, tenemos que:
1. La molécula de pesa 98 gramos

Mol
Es una unidad de cantidad de partículas. El número
de partículas que constituyen
una mol se conoce con el nombre de número de
Avogadro = 6.023 x 10
.

Peso molecular
Es el peso de una molécula de una sustancia
comparado con el peso de un átomo de carbono 12,
tomando como 12 unidades de peso atómico de masa
atómica. El peso molecular de una sustancia es igual a
la suma de los pesos atómicos de los elementos que
forman una molécula. Ejemplos: el peso molecular de
es igual a 32 uma, pues el peso atómico del O es igual
a 16 uma y la molécula es diatómica.

Volumen molar o volumen molecular gramo
Es el volumen que ocupa una molécula gramo o mol
de una sustancia. El volumen
molar de un gas, en condiciones normales de
temperatura y presión (273°K y 1
atm), es igual a 22.4 litros.

Ley de la Conservación de
la masa
o
ley de Lavoisier

Estableció que “En un sistema sometido a un cambio
químico, la masa total de las
sustancias que intervienen permanece constante”. O
en otras palabras la masa
de los reactivos es igual a la masa de los productos

MODELOS DE ÁCIDO BASE:
¿POR QUÉ ALGUNAS
SUSTANCIAS SON
CORROSIVAS?

¿Qué indica el valor de pH?
Se trata de una unidad de medida de alcalinidad o
acidez de una solución, más específicamente el pH
mide la cantidad de iones de hidrógeno que contiene
una solución determinada, el significado de sus sigla
son, potencial de hidrogeniones, el pH se ha
convertido en una forma práctica de manejar cifras de
alcalinidad, en lugar de otros métodos un poca más
complicados

1. El valor de pH de los alimentos y su impacto en la
salud.
2. 2. La importancia del pH en medicamentos y
nutrientes en el organismo.
3. 3. El efecto de pH en los suelos de uso agrícola.

Investigar el impacto
ecológico en el Rio Sonora.

Modelos de Arrhenius,
Brönsted-Lowry y
Lewis

Según Arrhenius, Brönsted-Lowry y Lewis, ácidos y bases
pueden considerarse
químicamente opuestos, ya que al reaccionar entre ellos se
neutralizan entre sí,
cambiando las propiedades iniciales características en ambos.
De hecho, la
química de estas reacciones entre ácidos y bases se conoce
como reacción de
neutralización y es de las más antiguas que se han
identificado.

ACIDO
TIENE HIDROGENO
H
PH MENOR A 7
BASE
HIDROXIDO
ALCALINO
TIENE OXIDRILO
OH
PH MAYOR A 7

ACIDO CLORHÍDRICO
ACIDO SULFÚRICO
ACIDO NÍTRICO
ACIDO ACÉTICO
ACIDO CÍTRICO

HIDRÓXIDO DE SODIO
HIDRÓXIDO DE CALCIO
HIDRÓXIDO DE LITIO
HIDRÓXIDO DE MAGNESIO

TTTIO
ACIDO CEDE H+
BASE ACEPTA H-

TTTIO
ACIDO ACEPTA 2 ELECTRONES
BASE CEDE UN PAR DE ELECTRONES

Ácido y bases
Desde hace siglos, los químicos definieron a los
ácidos y a las bases según las
propiedades de sus soluciones acuosas, así, los ácidos
y a las bases según sus
propiedades de sus soluciones acuosas; Los ácidos y
bases se definen de la
siguiente forma:

ÁCIDOS.
Los ácidos son
generalmente una clase de
las sustancias que saben
agrio, por ejemplo el vinagre,
que es una solución diluida
del ácido acético.

BASES.
Las bases, o las sustancias
alcalinas, son
caracterizadas por su sabor
amargo y sensación
jabonosa

El término ácido es asociado con líquidos altamente
peligrosos y corrosivos, razón
que no es cierta del todo, ya que existen ácidos en
una infinidad de frutas y
verduras que no son propiamente corrosivos o en
medicamentos para el dolor de
cabeza, como el ácido acetilsalicílico.

Los términos hidróxido base y álcali probablemente
no resulten familiares, sin embargo, están presentes
en productos de limpieza con
amonio, en la sosa utilizada para remover
cochambre, aun en remedios contra las
agruras o acidez como el bicarbonato de sodio, en las
sales derivadas de la uva y
los geles de aluminio o magnesio.

Sosa caustica
Hidroxido de
sodio

Los ácidos son sustancias
que en disolución acuosa
forman iones hidronio
H3O.

Las bases son sustancias que en
disolución acuosa forman iones
hidroxilo OH-
.Antoine Laurent Lavoisier (1743-
1794), químico francés, fue el
primero en
estudiar los ácidos y las bases.

Observó que los ácidos se formaban
disolviendo
en agua el producto obtenido al
quemar elementos no metálicos en
atmósfera de
oxígeno (óxidos no metálicos).

Posteriormente, Humphrey
Davy (1778-1829),
químico inglés, demostraría que
el ácido clorhídrico carecía de
oxígeno.

Por la
misma época, Gay-Lussac (1778-1850),
físico y químico francés, comprobó que el
ácido cianhídrico tampoco contenía
oxígeno. Davy y Gay-Lussac sugirieron que
las propiedades de los ácidos se debían a
su contenido en hidrógeno y no en
oxígeno.

Diversas teorías han tratado de
precisar los conceptos de ácido
y base
con mayor fundamento.

CARACTERÍSTICAS DE ÁCIDOS Y
BASES

Iniciaremos su estudio desde el punto
de vista de las disociaciones
electrolíticas;
tomando en cuenta el tipo de enlace
que presentan las sustancias, al estar
en
solución acuosa pueden presentar
disociación o una ionización.

La Disociación es la separación de
iones que existen en una sustancia
que
presenta un enlace iónico, cuando se
encuentra en solución acuosa.

Sosa caustica
Hidroxido de sodio

La Ionización es la formación
de iones de las sustancias que
presentan enlaces
covalentes, al encontrarse en
solución acuosa.

La constante de ionización o de disociación
(Kw) es la constante de equilibrio de
una disociación iónica y es igual al
producto de las concentraciones iónicas
entre la concentración de la sustancia sin
disociar las constantes de ionizacion varias
con la temperatura.

Clasificación de ácidos
y bases

Con base en las concentraciones de iones
de hidronio [H3O] o iones oxhidrilo [OH-],
es decir, el pH y el pOH, los ácidos y las
bases se clasifican en fuertes y
débiles.

ÁCIDO DÉBIL.
Una sustancia no se ioniza con facilidad,
habiendo baja concentración de iones
hidronio, su pH será de (4 a 6.9), relativamente
alto. (el ácido se encuentra
altamente ionizado)
Ejemplo: (CH3COOH), ácido acético.

ÁCIDO FUERTE.
Una sustancia al disolverse se ioniza con
facilidad, habiendo un aumento en la
concentración de iones hidronio y su pH es
baja (0,3).

BASE DÉBIL.
Una sustancia, al disolverse, no se ioniza
con facilidad, habiendo una baja
concentración de iones oxhidrilo, su pH
(7.1 a 11), relativamente alto.
Ejemplo: NH4OH.

BASE FUERTE.
Una sustancia, al disolverse, se ioniza fácil
aumentando la concentración de iones
oxhidrilo (OH-). Ejemplo: KOH, NAOH. Su
pH es de entre 12 a 14.

SOLUCIÓN
NEUTRA: Es una
solución con pH de
7

Como se mencionó
anteriormente, la fortaleza de
un ácido
o una base dependerán del
grado de disociación que
sufra al disolverse en el agua.

Los ácidos y bases fuertes
la sustancia original se disocia
completamente por lo que

no queda ninguna molécula sin
disociar, en el caso de los ácidos y
bases débiles
la solución final contiene tanto las
bases o ácidos conjugados como una
gran
cantidad de las moléculas originales sin
disociar.

Por regla general, los ácidos fuertes
producen bases conjugadas débiles
y los
ácidos débiles producen bases
conjugadas fuertes, lo mismo es
aplicable a las
bases.

Los ácidos y las bases no son sustancias
extrañas que sólo los químicos emplean
en sus laboratorios. En la vida cotidiana
también usamos muchas sustancias cuya
utilidad precisamente radica en su
carácter ácido o básico. Éstos son algunos
ejemplos:

En la determinación aproximada del pH de una
solución pueden utilizarse
ciertas sustancias generalmente orgánicas, que
responden los medios ácidos o
básicos con cambios de color. Estas sustancias
son ácidos o bases débiles en
los cuales la forma molecular tiene color
diferente al de la forma iónica; estas
sustancias son conocidas como indicadores.

Generalmente son agentes colorantes orgánicos.
El carácter ácido está dado por la concentración de H+
, que se representa como
H3O+
(ya que el H+ no puede existir en estado libre).

PH DEL BASE,
HIDRÓXIDO O
ALCALINO
MAS DE
7

Rango de pH de algunos indicadores:
A continuación se muestran los indicadores más comunes:
Cómo preparar algunos de los indicadores más comunes
AMARILLO DE METILO: Se deben disolver 0.2 gramos de amarillo de
metilo, en alcohol hasta completar los 100 ml.
FENOLFTALEÍNA: Se debe disolver 1 gramo de fenolftaleína en alcohol
hasta completar los100 ml.
ROJO DE METILO: Se debe disolver 0.1 gramo de rojo de metilo en 100 ml
de alcohol.
De ser necesario, filtrar la solución
TIMOLFTALEÍNA: Se debe disolver 0,1 gramo de timolftaleína, en 100 ml de
alcohol. De ser necesario, filtrar la solución.
TINTURA DE TORNASOL AZUL: A la tintura de tornasol (reactivo)
agregarle solución 0,1 N de hidróxido de sodio, hasta obtener una ligera
coloración azul.
TINTURA DE TORNASOL ROJA: A la tintura de tornasol (reactivo)
agregarle solución 0,1 N de ácido sulfúrico, hasta obtener una ligera coloración
roja.

Los potenciómetros son instrumentos que usan
un electrodo cuyo potencial
depende de la cantidad de ión H+ presente en la
disolución. Es un ejemplo de un
electrodo de ión selectivo que permite medir el
pH de la disolución a lo largo de la
valoración. En el punto final, cambiará
bruscamente el pH medido. Puede ser un
método más preciso que el uso de indicadores,
y es fácil de automatizar.

Las tiras de pH te permiten probar la acidez de
un líquido. La tira mide en una
escala de 14, en la que 7 es neutro. Los
números más bajos son más ácidos, y los
más altos son alcalinos (o básicos). El agua, que
es un líquido neutral, debería dar
7. Si una tira de pH muestra otro número,
sabrás que el agua no es pura. Las tiras
de pH son rápidas y fáciles de usar.

El papel tornasol es el indicador más común.
Cuando el papel tornasol vira azul,
indica que la sustancia a la cual se introdujo
tiene un pH mayor que 7, que cuando
vira al rojo indica que tiene menor que 7. De
esta manera se logra una
aproximación satsfactoria en la determinación
de pH de las soluciones.

La característica logarítmica del
pH.

pH y pOH
El concepto de pH (Potencial de Hidrógeno) fue definido por primera vez
por Soren Poer Lauritz Sorensen (1868-1939) Bioquímico Danés,
originalmente Sorensen. Fue el introductor de la escala de pH como un
modo simple de expresión de ello en 1909. En el artículo en el cual él
introdujo la escala (usando el pH de notación), describió dos nuevos
métodos para medir la acidez. El primer método estaba basado en
electrodos, mientras el segundo implicado la comparación de los colores
de muestras y un juego preseleccionado de indicadores. Él se encargó
de obtener la fórmula para poder manejar números
enteros en el pH.

pH-Significa potencial
hidrogeno.

Potencial de hidrógeno (pH) y potencial de
hidróxido (pOH).
pH.- Se define como el logaritmo negativo de
las concentración de iones hidronio
en mol/L.
pOH.- Se define como el logaritmo negativo de
las concentración de iones
oxhidrilo en mol/L.

Según las definiciones
anteriores, para pH y pOH de
agua neutra se tiene:

Reacciones ácido base, energía
y el equilibrio dinámico

Para realizar una titulación, se mide una
solución de ácido y se agrega gota a gota
una solución de base, hasta que cambia de
color. Para conocer la concentración
de un ácido o base se utiliza la relación
entre la cantidad de volumen y la
concentración que es igual para todas las
soluciones que reaccionan
completamente.

V= Volumen
C= Concentración
a= ácido
b= base

AGREGAR UN ACIDO
GOTA A GOTA A UNA
BASE HASTA QUE
CAMBIE DE COLOR

Neutralización
Este proceso ocurre cuando se mezclan cantidades equivalentes de un
ácido con
una base, los cuales reaccionan formando una sal y agua.
Cuando mezclamos un ácido fuerte y una base fuerte (hidróxido
metálico), si son
cantidades equivalentes, los iones hidronio del ácido (H3O+) y los
iones oxhidrilo del hidróxido (OH-) se combinan formando sal y agua,
ocurriendo así una
neutralización.

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