CCH Vallejo 104: Sintesis del portal 2

Oxigeno sobre los elementos

Síntesis 1

Reacciones del oxígeno

El elemento que mas abunda en la tierra es el oxigeno, representa aproximadamente el 50% de la corteza terrestre y es el 21% en volumen de la atmósfera; es un componente activo del aire, podemos encontrarlo en el agua y con otros elementos. Reacciona tanto con metales como con no metales y, entre los no metales es el segundo en reactividad química, después del flúor.

Todos los fenómenos químicos pueden representarse a través de una ecuación química , esta nos ayudan a mostrar los cambios que se llevan a cabo, así podemos describir las variaciones que se realizan cuando se oxidan los elementos metálicos y no metálicos en presencia de oxígeno y con ayuda de la energía calorífica.

Reacciones con metales.

Un ejemplo de las reacciones del oxígeno con un metal, seria la que pasa entre el magnesio al someterlo a la reacción de oxidación en una flama, desprende una intensa luz blanca y se transforma en un sólido blanco muy frágil; el producto de esta reacción es un óxido metálico llamado óxido de magnesio. Se representa con la siguiente ecuación:

Esto es lo que ocurre en el vídeo del portal, representado en moléculas.

El producto tiene como coeficiente "2" mas la fórmula MgO, que es la fórmula mínima del óxido del magnesio.

La fórmula se escribe como el resultado del entrecruzamiento de valencias, en el ejemplo (2+) para el magnesio (Mg) y (2-) para el oxígeno (O), se representa la fórmula como Mg2O2. , al escribir las fórmulas, se considera la expresión mínima a través de su mínimo común divisor, en este caso al dividir 2/2=1,

La fórmula de un compuesto tiene que ser eléctricamente neutra, esta condición se cumple para el óxido de magnesio MgO (2+)(2-)= 0 .

Reacciones con no metales.

Todo cambio químico puede representarse por medio de una ecuación, esta nos mostrara las transformaciones que ocurren cuando interactúan dos o más sustancias entre sí. De esta forma podemos observar las variaciones que se realizan cuando se oxidan los elementos no metálicos con oxígeno y con ayuda de la energía calorífica. Se puede tomar como ejemplo el carbono, cuando se somete a la reacción de oxidación en la flama, se lleva a cabo su combustión y se desprende un gas denominado monóxido de carbono, en el caso de su valencia de menor valor; en la otra posibilidad cuando la valencia de intercambio del carbono es la mayor, forma el dióxido de carbono. En ambas reacciones hay desprendimiento de energía, el producto de estas reacciones son óxidos no metálicos.

Esto es lo que ocurre en el vídeo, presentado con moléculas.

Se forman dos moléculas de monóxido de carbono. cuando el carbono reacciona con la valencia de 4+, sucede lo que se muestra a continuación:

Aquí sólo se forma una molécula de dióxido de carbono.

Primer ejercicio.

Síntesis 2

Reacciones de óxido con agua

Después de la formación de los óxidos, es posible combinarlos con agua para formar nuevos compuestos. En el caso de los óxidos metálicos cuando interactúan con agua forman hidróxidos. Volviendo al ejemplo del magnesio podemos observar lo siguiente.

El óxido de magnesio al estar en contacto con el agua forma el hidróxido de magnesio.

Cuando se presenta un óxido no metálico con agua se forma un oxiácido

El dióxido de carbono o anhídrido carbónico al reaccionar con agua, forma una molécula de ácido carbónico.

Se suma la cantidad de elementos que participan en la síntesis de los ácidos, empezando por la calidad ácido representado por los hidrógenos, después el no metal y finalmente la cantidad de oxígenos que intervienen en la esquematización simbólica de la reacción para formar ácidos.

Segundo ejercicio.

Laboratorio virtual.

Síntesis 3

Reglas de nomenclatura

Se le llama nomenclatura química a un conjunto de reglas que son utilizadas al nombrar y representar con símbolos y fórmulas a los elementos y compuestos químicos. Actualmente existen tres sistemas de nomenclatura donde se agrupan y nombran a los compuestos inorgánicos:

Sistema de nomenclatura estequimétrico ó sistemático de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, (IUPAC).
Sistema de nomenclatura funcional, clásico ó tradicional.
Sistema de nomenclatura Stock.

Óxidos metálicos.

Los óxidos metálicos resultan de la combinación del oxígeno con metales y al reaccionar con el agua producen bases.

Nomenclatura Stock

Se usa la palabra óxido seguido de la preposición de enseguida el nombre del metal con el que se combinó, por ejemplo: óxido de calcio.

En este ejemplo es posible obtener el mínimo común divisor entre los valores por lo que se obtiene: CaO -óxido de calcio-.

Cuando el metal presenta más de una valencia se usa la palabra genérica óxido seguida de la preposición de y después el nombre del metal, escribiendo entre paréntesis con número romano el valor de la valencia, por ejemplo:

Nomenclatura clásica ó tradicional

Con los mismos compuestos se pueden nombrar con la palabra genérica óxido seguida del nombre del metal con el sufijo oso para el valor menor de la valencia y con el sufijo ico cuando el valor de su valencia es mayor, por ejemplo:

Nomenclatura IUPAC

La IUPAC determina que estos compuestos se nombran a partir de la cantidad de elementos que los constituyen, por ejemplo:

NiO se nombra Monóxido de níquel y el Ni2O3 Trióxido de diníquel

Óxidos ácidos.

Los óxidos ácidos son combinaciones del oxígeno con un no metal y al reaccionar con agua producen ácidos del tipo oxiácido.

Nomenclatura Stock

Se nombra con la palabra óxido seguida de la preposición de, a continuación el nombre del no metal expresando con número romano el valor de la valencia que se uso con el oxígeno, por ejemplo:

Nomenclatura clásica ó tradicional

Se pueden nombrar con la palabra genérica anhídrido seguida del nombre del no metal con el sufijo oso para el valor de la menor valencia e ico para el valor de la mayor valencia, por ejemplo:

Cuando el no metal tiene más de dos valencias como es el caso del cloro se conservan los sufijos de la regla anterior y se utilizan además: el prefijo hipo proveniente del griego "hypo" que significa inferior o debajo, y el prefijo hiper o per del griego "hyper" que significa mayor o superior, por ejemplo:

Nomenclatura IUPAC

Este tipo de compuestos se nombran a partir de la cantidad de elementos que constituyan a su representación simbólica, empleando las raíces griegas de los números correspondientes, por ejemplo:

Dependiendo de las valencias que presente el no metal, por ejemplo el carbono tiene dos valencias positivas 2+ y 4+, cuando actúa con el número de valencia 2+ al combinarse con el oxígeno 2-, se forma el monóxido de carbono, como se aprecia en la siguiente representación:

Cuando la combinación se lleva a cabo con la valencia 4+, resulta:

Hidróxidos.

Los hidróxidos se forman al reaccionar un metal con oxigeno.

Nomenclatura Stock

Cuando ya se tiene un óxido metálico, al combinarse con agua forma un hidróxido, también conocido como base, por ejemplo:

Nomenclatura clásica ó tradicional

Se conserva lanomenclatura para nombrar a los compuestos derivados de los óxidos metálicos formando los hidróxidos correspondientes y también se conservan los sufijos “oso” para el valor menor de la valencia e “ico” para el valor mayor, por ejemplo:

Nomenclatura IUPAC

Se conserva la misma nomenclatura, es decir, considerando la cantidad de elementos que constituyen el compuesto, por ejemplo:

Para aprender a escribir los modelos o las fórmulas de los hidróxidos con facilidad, puedes acudir a un recurso didáctico sencillo: combinar directamente el metal en forma de ion positivo con el radical hidroxilo con valencia 1- (OH)1-, como se muestra a continuación:

Ácidos.

Cuando se tiene un óxido no metálico, al combinarse con agua forma un ácido de tipo oxiácido, se llaman oxiácidos porque en su composición está presente el oxígeno y la calidad ácida será determinada por la presencia del hidrógeno.
Estos tipos de compuestos son los que producen la lluvia ácida, ya que son productos de desecho de la industria y de vehículos de combustión interna (automotores), debido a que se combinan con la humedad y agua del ambiente.

Nomenclatura Stock

Se nombra al no metal con el sufijo ato, seguida del valor de la valencia del no metal y por último se agrega de hidrógeno.

Nomenclatura clásica ó tradicional

Si observas, cuando los óxidos no metálicos se combinan con agua por síntesis o adición forman su ácido correspondiente, derivando su nombre del anhídrido del cual provenían, se pierde la palabra anhídrido, se cambia por ácido y conserva el nombre del anhídrido originario.
Por ejemplo, para formar los ácidos correspondientes del carbono, se parte de su óxido o anhídrido en presencia de agua, reaccionan y se produce:

Nomenclatura IUPAC

Se conserva la misma nomenclatura, es decir, considerando la cantidad de elementos que constituyen el compuesto, por ejemplo:

Hidrácido.

Este tipo de compuestos se forman con la combinación de un hidrógeno (H+) como ión positivo y un no metal (NM-) como ión negativo.

Nomenclatura Stock

Se nombran con el nombre del no metal con sufijo uro seguida de la preposición de y finalmente la palabra hidrógeno, en estado natural. Por ejemplo:

Nomenclatura tradicional e IUAPAC

En este caso convergen la nomenclatura clásica o tradicional y la de IUPAC, en éstas se nombran con la palabra genérica ácido seguida del nombre del no metal con el que se combinó y con el sufijohídrico, en disolución acuosa, por ejemplo:

Tercer ejercicio.

Síntesis 4

Balanceo

El balanceo consiste en igualar el número de átomos de cada elemento tanto en los reactivos como en los productos, y sirve para verificar la Ley de la Conservación de la Materia (La materia no se crea ni se destruye solo se transforma).

Para balancear una ecuación química de manera correcta, debemos tener en cuenta las siguientes recomendaciones:

Revisar que la ecuación química esté completa y correctamente escrita.

Observar si se encuentra balanceada.

Balancear primero los metales, los no metales y al final el oxígeno y el hidrógeno presentes en la ecuación química.

Escribir los números requeridos como coeficiente al inicio de cada compuesto.

Contar el número de átomos multiplicando el coeficiente con los respectivos subíndices de las fórmulas y sumar los átomos que estén de un mismo lado de la ecuación.

Verificar el balanceo final y reajustar si es necesario.

Estos son los pasos a seguir.

Para poder comprobarlo revisa las siguientes reglas:

Contar el número de elementos existentes en dicha ecuación de lado de los reactivos y del lado de los productos, empezando por: metales, no metales, dejando para el final al oxígeno e hidrógeno (en caso de que la ecuación los contenga).

Balanceo de un fenómeno de neutralización

Analizaremos el balanceo de una ecuación química un poco más compleja, en este caso una que representa un fenómeno de neutralización, es decir, reacciona un ácido y una base, para formar una sal y agua.

Observar que la ecuación química esté completa y bien escrita.

Contar el número de elementos existentes en dicha ecuación del lado de los reactivos y después los correspondientes a los productos, empezando por: metales, no metales, dejando para el final al oxígeno e hidrógeno.

Al hacer el conteo de cada lado, se recomienda indicar con coeficientes la igualación de la cantidad de átomos de los elementos que intervienen en la representación de una reacción química.

Ahora veamos un ejemplo: