martes, 28 de junio de 2016

Clasificación de reacciones químicas

Presentamos los tipos de reacciones químicas donde vemos algunos compuestos como ejemplos, pero centrándonos en el tipo de reacción química propiamente dicha.

Reacciones de Combinación:

Como lo dice la palabra, se combinan dos o más compuestos para formar otro. La formación de sales es uno de los tantos ejemplos.

2 HCl + Ba(OH)2 —-> BaCl2 + 2 H2O

El ácido clorhídrico se combina con el hidróxido de bario y forman al combinarse el cloruro de bario.

Cuando las sustancias que se combinan están como elementos puros se las llama reacciones de síntesis

El aluminio se combina con el oxígeno y forma el óxido de aluminio.

4 Al + 3 O2 —-> 2 Al2 O3

Otro ejemplo es la síntesis de Haber para la formación del amoníaco:

N2 + 3 H2 —-> 2 NH3

Reacciones de Descomposición:

Aquí a partir de un compuesto se generan 2 o 3 más. Por ejemplo la descomposición de una sal como el clorato de potasio por calor.

2 KClO3 —-> 2 KCl + 3 O2

Las descomposiciones de los óxidos por calor constituyen otro ejemplo.

2 CuO —-> 2 Cu + O2

Reacciones de Sustitución:

En estos casos un elemento reemplaza a otro elemento en un compuesto. Ejemplo:

Fe + 2 HCl —-> FeCl2 + H2

El metal, en este caso el hierro reemplaza al hidrógeno en el ácido formando la sal cloruro ferroso.

Otro ejemplo se da en las sales como en el siguiente:

Fe + CuSO4 —-> FeSO4 + Cu

El hierro como vemos, sustituye al cobre en la sal.

Hay una variante llamada reacciones de doble sustitución. Dos elementos ocupan sus lugares entre si. Por ejemplo:

Ca(OH)2 + 2 HNO3 —-> Ca(NO3)2 + 2 H2O

Es una reacción de neutralización o ácido base. El calcio reemplaza al hidrógeno en el ácido nítrico y el hidrógeno al calcio formando agua. Este esquema lo cumplen todas las reacciones ácido base.

domingo, 29 de mayo de 2016

Geometría molecular

La geometría tridimensional de las moléculas está determinada por la orientación relativa de sus enlaces covalentes. En 1957 el químico canadiense Ron Gillespie basándose en trabajos previos de Nyholm desarrolló una herramienta muy simple y sólida para predecir la geometría (forma) de las moléculas.
La teoría por él desarrollada recibe el nombre Teoría de Repulsión de los Pares de Electrones de Valencia (TRePEV) y se basa en el simple argumento de que los grupos de electrones se repelerán unos con otros y la forma que adopta la molécula será aquella en la que la repulsión entre los grupos de electrones sea mínima.

Para la TRePEV grupos de electrones pueden ser:
un simple enlace
un doble enlace
un triple enlace
un par de electrones no enlazante
Para predecir la geometría de una molécula necesitamos conocer solamente cuantos grupos de electrones están asociados al átomo central para lo cual debemos escribir la fórmula de Lewis de la molécula.
Luego simplemente nos preguntamos cómo los grupos de electrones se distribuirán espacialmente de modo que la repulsión entre ellos sea mínima.

Es importante recordar que la geometría de la molécula quedará determinada solamente por la distribución espacial de los enlaces presentes y no por la posición de los pares electrónicos no enlazantes, los que si deberán ser tenidos en cuenta en el momento de determinar la disposición espacial de todos los grupos electrónicos, sean enlaces o no.

Por ejemplo la molécula de H2S tiene la siguiente fórmula de Lewis:

 
En ella podemos identificar 4 grupos de electrones: dos enlaces simples y dos pares de electrones no enlazantes.
Para minimizar las repulsiones entre ellos adoptarán una geometría tetraédrica, colocándose cada grupo en el vértice de un tetraedro que tiene como centro al átomo de azufre. Sin embargo a la hora de determinar la geometría de la molécula, la misma sólo queda determinada por la distribución de los enlaces, por lo que la geometría del H2S será angular.
Note que el ángulo HSH es menor que 109.5°, el ángulo de un tetraedro regular. Esto se debe a la mayor repulsión generada por el mayor volumen de los pares de electrones no enlazantes.

En la tabla se muestran las distintas geometrías que adoptan las moléculas dependiendo de la cantidad de grupos electrónicos y enlaces que presentan.

Total átomos + pares no
enlazantes alrededor
del átomo central
Átomos
Pares no enlazantes
Geometría
Ejemplos
2
2
0
Lineal
CO2
3
3
2
0
1
Trigonal plana
Angular
BCl3
SO2
4
4
3
2
0
1
2
Tetraédrica
Pirámide trigonal
Angular
SiF4
PH3
H2S
5
5
4
3
2
0
1
2
3
Bipirámide trigonal
Balancín
Forma "T"
Lineal
PF5
SCl4
IF3
XeF2
6
6
5
4
0
1
2
Octaédrica 
Pirámide base cuadrada
Cuadrada plana
SiF6-2
IF5
ICl4-

domingo, 22 de mayo de 2016

Sales binarias

Sales binarias de no metal con metal

no metal      +       metal             à        sal neutra

Su fórmula es nMx My donde x e y son las valencias intercambiadas entre el metal y el no metal (su valencia negativa en valor absoluto), simplificadas de ser posible.

Nomenclatura funcional:

Nombre del no metal terminado en uro – Nombre del metal  terminado en oso (menor valencia) o en ico (mayor valencia).
Ejemplo: CuBr2 - Bromuro cúprico

Nomenclatura de Stock:

Nombre del no metal terminado en uro de… - Nombre del metal sin variar y valencia del metal si tiene más de una, en números romanos.
Eiemplo: CuBr2 - Bromuro de cobre (II)

Nomenclatura Estequiométrica:

(prefijo nº de átomos) Nombre del no metal terminado en uro de… (prefijo nº de átomos) - Nombre del metal sin variar.
Ejemplo: CuBr2 – Dibromuro de cobre 


Nomenclatura
Fórmula
Funcional
Stock
Estequiométrica
LiF
Fluoruro Lítico 
Fluoruro de Litio
Fluoruro de Litio
CaF2
Fluoruro Cálcico
Fluoruro de Calcio
Difluoruro de Calcio
AlCl3
Cloruro Alumínico
Cloruro de Aluminio
Tricloruro de Aluminio
CuBr2
Bromuro Cúprico
Bromuro de Cobre(II)
Dibromuro de Cobre
MnS
Sulfuro Manganoso
Sulfuro de Manganeso(II)
Sulfuro de Manganeso
CaTe
Telururo Cálcico
Telururo de Calcio
Telururo de Calcio
KI
Yoduro Potásico
Yoduro de Potasio
Yoduro de Potasio
FeCl2
Cloruro Ferroso
Cloruro de Hierro(II)
Dicloruro de Hierro
NiS
Sulfuro Niqueloso
Sulfuro de Níquel(II)
Sulfuro de Níquel
K2Se
Seleniuro Potásico
Seleniuro de Potasio
Seleniuro de Dipotasio
PtF2
Fluoruro Platinoso
Fluoruro de Platino(II)
Difluoruro de Platino
Au2S3
Sulfuro aúrico
Sulfuro de oro(III)
Trisulfuro de Dioro


Sales volátiles

no metal      +       no metal          à           sal volátil

Su fórmula es nMxnMy donde x e y son las valencias intercambiadas entre los no metales, simplificadas a ser posible. Se coloca en primer lugar el no metal menos electronegativo.
Se nombran igual que las anteriores, añadiendo la terminación -uro a la raíz del elemento más electronegativo.

Nomenclatura de Stock:

Nombre del no metal más electronegativo terminado en -uro de… - Nombre del no metal menos electronegativo sin variar y valencia del no metal menos electronegativo si tiene más de una en números romanos.
Ejemplo: BrCl – Cloruro de bromo (I)

Nomenclatura Estequiométrica:

(prefijo nº de átomos) - Nombre del no metal más electronegativo terminado en -uro de…- (prefijo nº de átomos) - Nombre del no metal menos electronegativo sin variar.
Ejemplo: BrF3 – Trifluoruro de bromo
  

Nomenclatura
Fórmula
Stock
 Estequiométrica
BrF3
Fluoruro de Bromo (III)
Trifluoruro de Bromo
BrCl
Cloruro de Bromo(I)
Cloruro de Bromo
SeI2
Yoduro de Selenio (II)
Diyoduro de Selenio
CCl4
Cloruro de Carbono (IV)
Tetracloruro de Carbono
CS2
Sulfuro de Carbono (IV)
Disulfuro de Carbono
BrF5
Fluoruro de Bromo (V)
Pentafluoruro de Bromo
B2S3
Sulfuro de Boro (III)
Trisulfuro de Diboro

domingo, 15 de mayo de 2016

Hidruros

Los hidruros son compuestos binarios formados por átomos de hidrógeno y de otro elemento (pudiendo ser este, metal o no metal). Existen tres tipos de hidruros: los metálicos, los hidrácidos y los no metálicos. El hidrógeno es siempre monovalente y en el caso de los hidruros metálicos presenta un estado de oxidación de -1. Para saber la valencia que tiene un elemento cualquiera, al combinarse con el hidrógeno para formar el correspondiente hidruro, basta observar la tabla periódica y tener en cuenta las siguientes reglas:
·         Los elementos de las tres primeras columnas, presentan con el hidrógeno la valencia que indica el número de la columna, así, los de la primera columna son monovalentes, los de la segunda divalentes y los de la tercera trivalentes.
·         Para saber la valencia con el hidrógeno de los elementos de las columnas IV a VIII, se resta de 8 el número característico de la columna que ocupa el elemento. Así, los elementos de la columna V serán trivalentes porque 8-5=3.
En cuanto a la nomenclatura, los hidruros formados por los metales reciben el nombre de Hidruro de [nombre del metal]. Los hidruros de los no metales reciben nombres especiales.
LiH = Hidruro de litio.
NH3 = Amoníaco.

Óxidos

Los óxidos son compuestos binarios formados por la combinación del oxígeno con un elemento químico.
Formulación
El oxígeno actúa con su número de oxidación (-2), mientras el otro elemento actúa con un número de oxidación positivo.
La fórmula se obtiene al intercambiar las valencias de dichos elementos.
X2 On
Donde:
·         X, es cualquier elemento químico
·         n, es la valencia de dicho compuesto químico
Ejemplos:
·         Fe2O3  Oxido con Hierro de valencia 3
·         Fe O  Óxido de hierro con Hierro de valencia 2
Ahora considerando el FeO, si es Hierro con valencia 2 el compuesto sería Fe2O2, pero los compuestos siempre hay que simplificarlos, así que se queda en Fe O.
Nomenclatura
Las nomenclaturas más utilizadas son la estequiométrica y la de Stock, aunque también existe la tradicional pero está en desuso.
Estequiométrica
Se nombra intercambiando los términos de la fórmula (1º el oxígeno y 2º el elemento), para el oxígeno se utiliza el término óxido precedido del prefijo numérico que le corresponde, debido a la cantidad de átomos que hay en el compuesto de dicho elemento, y para el elemento, su nombre precedido también por el prefijo numérico que le corresponde, unidos los dos elementos por la partícula "de".
Los prefijos son:
1.     Mono
2.    Di
3.    Tri
4.    Tetra
5.     Penta
6.    Hexa
7.     Hepta
8.    Octa
Ejemplos:
·         Fe2O3  Trióxido de dihierro.
·         Fe O  Óxido de hierro
Stock
Se nombra intercambiando los términos de la fórmula (1º el oxígeno y 2º el elemento), para el oxígeno se utiliza el término óxido, pero no se le precede de ningún prefijo, después se sitúa la partícula "de" y a continuación se pone el nombre del elemento, seguido, si es necesario, de su valencia en números romanos. Si dicho elemento no tiene más que una sola valencia, no es necesario ponerlo.
Ejemplos:
·         Fe2O3  Óxido de hierro (III)
·         Fe O  Óxido de hierro (II)
·         Na2O  Oxido de sodio
Excepción: El oxígeno no forma óxido con el flúor, ya que éste es más electronegativo.