REACCIONES QUIMICAS EN QUIMICA INORGANICA Y SUS ECUACIONES
Por el Prof. Lic. Eduardo R. Godoy
Toda reacción química se representa por medio de una ecuación química. De esta última se presentan tres tipos:
a- Ecuaciones sustanciales: Son las llamadas por otros autores, como Chang, como “moleculares”, término que el autor no comparte. En ella, las fórmulas de los compuestos están escritas como corresponden en la realidad, como átomos, moléculas o entidades completas (sustancias de tipo iónico). Por ejemplo:
Fe (s) + 2 HCl → FeCl2 (aq) + H2 (g)
b- Ecuaciones iónicas: Son aquellas en que, cuando los compuestos iónicos se disuelven en agua, se separan en sus cationes y aniones correspondientes, en una situación más real que en la correspondiente al caso de una ecuación sustancial. Por ejemplo, y siguiendo el caso anterior:
Fe (s) + 2 H+ (aq) + 2 Cl- (aq) → Fe2+ (aq) + 2 Cl- (aq) + H2 (g)
c- Ecuaciones iónicas netas: En una ecuación iónica hay dos tipos de iones, los participantes y los espectadores. En las ecuaciones iónicas netas se escriben sólo los primeros. Por ejemplo, y siguiendo el caso anterior:
Fe (s) + 2 H+ (aq) → Fe2+ (aq) + H2 (g)
En química inorgánica, las reacciones químicas se clasifican de la siguiente manera:
1- Reacciones de precipitación
Son reacciones en solución acuosa caracterizadas por la formación de un precipitado, que es un producto sólido insoluble que se separa de la solución. Por ejemplo:
AgNO3 (aq) + NaCl (aq) → AgCl ↓ + NaNO3 (aq)
Pb(NO3)2 (aq) + 2 NaI (aq) → PbI2↓ + 2 NaNO3 (aq)
BaCl2 (aq) + K2SO4 (aq) → BaSO4↓ + 2 KCl (aq)
2- Reacciones de neutralización ácido-base
Son reacciones en las que participa un ácido (hidrácido u oxoácido) y una base (hidróxido ó amoníaco) para dar un compuesto iónico, una sal (binaria, ternaria o cuaternaria) más agua. La ecuación general de este tipo de reacciones se manifiesta de la siguiente manera (con excepción del caso en que participe amoníaco, caso que se verá aparte):
Ácido + Base → Sal + Agua
Formación de una sal binaria:
HCl (aq) + NaOH (aq) → NaCl(aq) + H2O (l)
Formación de una sal pseudobinaria:
H2S (aq) + 2 NH3 (aq) → (NH4)2S (aq)
H3PO4 (aq) + 3 NH3 (aq) → (NH4)3PO4 (aq)
Formación de una oxosal:
2 HNO2 (aq) + Ca(OH)2 → Ca(NO2)2 + 2 H2O (l)
Formación de una sal ácida de no metaluro de metal:
H2S (aq) + NaOH (aq) → NaHS(aq) + H2O (l)
Formación de una sal ácida de oxosal:
H2SO3 (aq) + NaOH (aq) → NaHSO3 (aq) + H2O (l)
3- Reacciones de óxido-reducción (redox)
Son reacciones en las cuales existe transferencia de electrones. Implica dos hemirreacciones, una de oxidación, que implica una pérdida de electrones y otra de reducción, que implica una ganancia de estos. Esta clase de reacciones se dividen en varios tipos:
a- Reacciones de combinación
En este tipo de reacciones se combinan dos o más reactivos para dar un solo producto. Son del tipo:
A + B → C
A continuación se darán variados ejemplos:
Formación de un óxido básico:
4 Li (s) + O2 (g) → 2 Li2O (s)
Formación de un óxido ácido:
S(s) + O2 (g) → SO2 (g)
Formación de un óxido anfótero:
2 Zn (s) + O2 (g) → 2 ZnO (s)
Formación de un óxido neutro:
Formación de un superóxido:
K (s) + O2 (g) → KO2 (s)
Formación de un peróxido:
2 Na (s) + O2 (g) → Na2O2 (s)
Formación de un hidruro metálico:
2 Li (s) + H2 (g) → 2 LiH (s)
Formación de un no metaluro de hidrógeno:
Cl2 (g) + H2 (g) → 2 HCl (g)
N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g)
Formación de un compuesto de dos no metales diferentes a hidrógeno y oxígeno
C (s) + 2 S (l) → CS2 (l)
Formación de un fluoruro de oxígeno:
4 F2 (g) + O2 (g) → 2 OF2 (g)
Formación de una sal binaria:
3 Mg (s) + N2 (g) → Mg3N2 (s)
b- Reacciones de descomposición
Son reacciones que podrían catalogarse de opuestas a las de combinación. Es la ruptura de un compuesto por calentamiento generalmente a altas temperaturas para dar dos o más sustancias, que pueden ser simples ó compuestas. Son del tipo:
A → B + C
A continuación se darán variados ejemplos:
2 HgO (s) → 2 Hg (l) + O2 (g)
2 KBrO3 (s) → 2 KBr (s) + 3 O2 (g)
c- Reacciones de desplazamiento
Son reacciones en que un ion ó un átomo de una sustancia se reemplaza por un ion ó un átomo de otra. Son del tipo.
A + BC → AC + B
La mayor parte de este tipo de reacciones se agrupan en tres subcategorías que se indicaran a continuación:
i- Desplazamiento de hidrógeno
Este tipo de reacciones la dan todos los metales alcalinos y el Ca, Sr y Ba, que son los más reactivos de los elementos metálicos, haciendo un desplazamiento del hidrógeno del agua fría. Por ejemplo:
2 K (s) + 2 H2O (l) → 2 KOH (aq) + H2 (g)
Sr (s) + 2 H2O (l) → Sr(OH)2 (s) + H2 (g)
Los metales menos reactivos, como el Al y Fe, necesitan vapor de agua para reaccionar y dar hidrógeno. Por ejemplo:
2 Al (s) + 3 H2O (g) → Al2O3 (s) + 3 H2 (g)
2 Fe (s) + 3 H2O (g) → Fe2O3 (s) + 3 H2 (g)
Los metales ya mencionados y muchos otros, pueden desplazar al hidrógeno de los ácidos. Por ejemplo, y usando ácido clorhídrico:
Zn (s) + 2 HCl (aq) → ZnCl2 (aq) + H2 (g)
Mg (s) + 2 HCl (aq) → MgCl2 (aq) + H2 (g)
Algunos metales como Cu, Ag y Au, no desplazan al hidrógeno aún en contacto con ácido clorhídrico.
ii- Desplazamiento de metal
Un metal de un compuesto también puede ser desplazado por otro metal en estado libre, aunque no siempre ocurre esto. Una forma de predecir si ocurre una reacción de desplazamiento de un metal – como también de hidrógeno – es referirse a una serie de actividad o, también llamada, serie electroquímica. Si bien ésta serie se verá más adelante, es básicamente un resumen de los resultados de muchas posibles reacciones de desplazamiento mediante el uso de valores de los llamados potenciales de reducción (también se verá a futuro). De acuerdo con ésta serie, cualquier metal que se ubique arriba del hidrógeno lo desplazará del agua o de un ácido, pero los metales situados abajo del hidrógeno no reaccionarán con éstos reactivos. Por extensión, cualquier especie de la serie reaccionará con cualquier otra especie (en un compuesto) que se encuentre abajo de ella. Por ejemplo, el Ca está por arriba del V, con lo cual ocurre:
V2O5 (s) + 5 Ca (l) → 2 V (l) + 5 CaO (s)
Otro ejemplo es el Zn metálico que desplaza a los iones Cu2+ del CuSO4:
iii- Desplazamiento de halógeno
En este tipo de desplazamientos también existe una guía útil para predecir qué especie desplaza a qué otra usando otra serie de actividad:
F2 > Cl2 > Br2 > I2
El fluor molecular es tan reactivo que también ataca al agua, por lo que estas reacciones no se producen en solución acuosa. Por otro lado, el cloro puede desplazar a los iones bromuro e ioduro en solución acuosa. El bromo sólo desplaza al ión ioduro, mientras que el iodo no puede desplazar a ningún ión halogenuro. Por ejemplo:
Cl2 (g) + 2 NaBr (aq) → 2 NaCl (aq) + Br2 (l)
Cl2 (g) + 2 LiI (aq) → 2 LiCl (aq) + I2 (s)
Br2 (l) + 2 NaI (aq) → 2 NaBr (aq) + I2 (s)
d- Reacciones de dismutación
Son reacciones en que un mismo elemento de una misma sustancia en un estado de oxidación se oxida y se reduce al mismo tiempo. En ellas, un reactivo siempre contiene un elemento que puede tener tres estados de oxidación. El reactivo mismo está en un estado de oxidación intermédio y los productos en uno inferior y uno superior. Los elementos que son más susceptibles de experimentar dismutación son: N, P, O, S, Cl, Br, I, Mn, Cu, Au y Hg. A continuación se darán dos ejemplos:
2 H2O2 (aq) → 2 H2O (l) + O2 (g)
Cl2 (g) + 2 NaOH (aq) → NaClO (aq) + NaCl (aq) + H2O (l)
e- Reacciones de combustión
Son reacciones muy importantes en las cuales una sustancia generalmente orgánica se combina con oxígeno para dar diversos productos llamados productos de combustión. Toda combustión necesita de un combustible (el compuesto orgánico) y de un comburente (el oxígeno). Si la cantidad de oxígeno no es la suficiente para combustionar completamente todo el combustible, la combustión que ocurre es incompleta. Si, por el contrario, la cantidad de oxígeno es máxima la combustión es completa.
A continuación se darán variados ejemplos:
Combustión incompleta de un compuesto formado por C e H:
C2H6 (g) + 2 O2 (g) → C (s) + CO (g) + 3 H2O (v)
Combustión completa de un compuesto formado por C e H:
CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (v)
Combustión completa de un compuesto formado por C, H y O:
4 C6H5NH2 (l) + 31 O2 (g) → 24 CO2 (g) + 2 N2 (g) + 14 H2O (v)
Combustión completa de un compuesto formado por C, H y S:
2 C2H5SH (l) + 9 O2 (g) → 4 CO2 (g) + 2 SO2 (g) + 6 H2O (v)
4- Reacciones de combinación que no pertenecen al grupo de reacciones de óxido-reducción
Son reacciones donde se combinan dos o más reactivos para dar un solo producto, pero en las cuales no hay involucrada transferencia de carga entre especies. Por ejemplo:
Formación de un hidróxido:
K2O (s) + H2O (l) → 2 KOH (aq)
Formación de un oxoácido:
SO2 (g) + H2O (l) → H2SO3 (aq)
Bibliografía usada:
