Paso 5. Finalmente se verifica que la relación entre las sustancias sea la más sencilla, por ejemplo, si quedan coeficientes como 4,4,2,6 es conveniente sim- plificar a 2,2,1,3. Ejemplo 1: Balancear la siguiente ecuación química por método de tanteo. Al(OH)3 + H2SO4 Al2(SO4)3 + H2O Paso 1 Reactivos Elemento Productos 1 Al 2 1 S 3 5 H 2 7 O 13 Paso 2 y 3 Se observa que en el caso del Al (metal), existe un átomo en los reactivos y dos en los productos, por lo que en el lado de los reactivos se agrega como coefi- ciente estequiométrico 2 para Al(OH)3 2Al(OH)3 + H2SO4 Al2(SO4)3 + H2O Reactivos Elemento Productos 2 Al 2 Después se revisan los átomos de S (no metal) y se observa que hay un átomo en los reactivos y 3 en los productos, por lo que se coloca un 3 como coeficien- te estequimétrico para H2SO4 2Al(OH)3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + H2O Reactivos Elemento Productos 3 S 3 Se revisa el hidrógeno y se contabilizan con los coeficientes que se agregaron. 2Al(OH)3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + H2O Reactivos Elemento Productos 12 H 2 50 DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR
Se encuentran 12 átomos de hidrógeno en los reactivos y 2 átomos en los productos, por lo que se coloca 6 como coeficiente estequiométricopara H2O. 2Al(OH)3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 6H2O Reactivos Elemento Productos 12 H 12 Se revisa al último elemento al oxígeno y se observa que tiene 18 átomos en reactivos y 18 átomos en los productos. 2Al(OH)3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 6H2O Reactivos Elemento Productos 18 O 18 Paso 4 Se verifica la igual de los átomos de cada elemento tanto en reactivos como en productos. 2Al(OH)3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 6H2O Reactivos Elemento Productos 2 Al 2 3 S 3 12 H 12 18 O 18 Ejemplo 2: Desarrollar el siguiente balanceo por método de tanteo. H2SO4(l) + KCl(s) K2SO4(l) + HCl(g) Reactivos Elemento Productos 1 K 2 1 S 1 1 CI 1 2 H 1 4 O 4 UNIVERSIDAD POPULAR AUTÓNOMA DE VERACRUZ 51
H2SO4(l) + 2KCl(s) K2SO4(l) + HCl(g) Reactivos Elemento Productos 2 K 2 2 CI 1 H2SO4(l) + 2KCl(s) K2SO4(l) + 2HCl(g) Reactivos Elemento Productos 2 K 2 2 CI 2 2 H 2 4 O 4 Ecuación balanceada Actividad 2. Ejercicio 4 Realiza el ejercicio 4 de la actividad 2 en tu cuaderno de trabajo b) Método óxido-reducción También se le conoce como redox, en este método se debe identificar al elemento que se reduce (gana electrones) y el elemento que se oxida (pierde electrones) cuando se lleva a cabo la reacción. Se logran identificar cuando los números de oxidación del elemento cambian al pasar de reactivos a productos. De modo que, al referirse a los números de oxidación posibles, un aumento implica oxidación, en tanto que una disminución implica reducción. Oxidación -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 Reducción Para identificar al número de oxidación existen las siguientes reglas: 1. Cualquier elemento no combinado o en estado puro, tiene por número de oxi- dación cero, por ejemplo: K0, Fe0, O20, I20. 2. El hidrógeno, en la mayoría de los compuestos,tiene número de oxidación +1, excepto en los hidruros donde trabaja con -1, ejemplo: H2+1O, H2+1S, CaH2-1, AlH31. 3. El oxígeno, comúnmente en los compuestos, tiene número de oxidación -2, ex- cepto en el caso de los peróxidos donde su número de oxidación será -1, por ejemplo: FeCO3-2, H2O-2, NaClO-2, H2O2-1 52 DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR
4. Los elementos alcalinos, grupo IA tienen número de oxidación de +1, mientras que los elementos alcalinotérreos, grupo IIA su número de oxidación será +2. Los compuestos son eléctricamente neutros, por esa razón la suma de las cargas netas en un compuesto es igual a cero; para obtener las cargas de cada átomo se multiplica el subíndice por la carga y se respeta el signo. Ejemplo: Na: (+1)(1) = +1 Al:(+3)(2) = +6 Cl: (+1)(1) = +1 S: (+1)(3) = +18 Na Cl O Al (S O )+1 +1 -2 +3 +6 -2 2 43 +1 +1 -2 =0 O: (-2)(1) = -2 +6 +18 -24 =0 O: (-2)(4)(3)= -24 Para balancear una ecuación química, por el método REDOX, se realiza el siguiente procedimiento: a) Se determinan los números de oxidación de cada uno de los elementos que intervienen en la ecuación química. b) Se identifican los elementos que cambiaron su número de oxidación, los que se oxidan y los que se reducen. c) Se escriben las semirreacciones del agente oxidante y el agente reductor, ano- tando el número de electrones que se pierden o ganan. d) Se iguala el número de electrones ganados y perdidos, para poder realizarlo, se multiplica en forma cruzada los coeficientes de cada átomo por el número de electrones que se transfieren. e) Se asignan los coeficientes encontrados a los átomos donde aparecen los ele- mentos oxidados y reducidos, observa correctamente a que átomo corresponde, veri fica su número de oxidación. f) Se verifica el balanceo de la ecuación y, en caso de ser necesario se balancea por método de tanteo hasta terminar el balanceo correctamente. Balancear por el método oxidoreducción la siguiente ecuación química. Al + S Al2S3 a) Al0 + S0 Al2+3S3-2 b) Al0 + S0 Al2+3S3-2 c) 2e- + S0 S -2 reduce 3 Al0 Al2+3+ 3e- oxida -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 UNIVERSIDAD POPULAR AUTÓNOMA DE VERACRUZ 53
d) (2e- + S0 S3-2)3 =6e- + 3S0 3S3-2 (Al0 Al2+3+ 3e-)2 =2Al0 2Al2+3+ 6e- e) 2Al0 + 3S0 Al2+3S3-2 f) 2Al + 3S Al2S3 Reactivos Elemento Productos 2 Al 2 3 S 3 Ecuación balanceada Ejemplo: Utiliza el método óxido-reducción (redox) para balancear la siguiente ecuación química. KMnO4 + KNO2 + H2SO4 MnSO4 + H2O + KNO3 + K2SO4 a) Mn+2S+6O4-2 + H2+1O-2 + K+1N+5O3-2 + K2+1S+6O4-2 K+1Mn+7O4-2 +K+1N+3O2-2 + H2+1S+6O4-2 b) K+1Mn+7O4-2 +K+1N+3O2-2 + H2+1S+6O4-2 Mn+2S+6O4-2 + H2+1O-2 + K+1N+5O3-2 + K2+1S+6O4-2 c) Mn+2 reduce 5e-+Mn+7 N+3 N+5 + 2e- oxida 0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 d) Mn+2)2 = 10e- + 2Mn+7 2Mn+2 (5e-+Mn+7 ( N+3 N+5 + 2e-) 5 = 5 N+3 5N+5 + 10e- 54 DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR
e) 2Mn+2S+6O4-2 + H2+1O-2 + 5K+1N+5O3-2 + K2+1S+6O4-2 2K+1Mn+7O4-2 + 5K+1N+3O2-2 + H2+1S+6O4-2 f) 2KMnO4 + 5KNO2 + H2SO4 2MnSO4 + H2O + 5KNO3 + K2SO4 Reactivos Elemento Productos 7 K 7 2 Mn 2 5 N 5 1 S 3 2 H 2 22 O 27 2KMnO4 + 5KNO2 + 3H2SO4 2MnSO4 + H2O + 5KNO3 + K2SO4 Reactivos Elemento Productos 7 K 7 2 Mn 2 5 N 5 3 S 3 6 H 2 30 O 27 2KMnO4 + 5KNO2 + 3H2SO4 2MnSO4 + 3H2O + 5KNO3 + K2SO4 Reactivos Elemento Productos 7 K 7 2 Mn 2 5 N 5 3 S 3 6 H 6 30 O 30 Ecuación balanceada Actividad 2. Ejercicio 5 55 Realiza el ejercicio 5 de la actividad 2 en tu cuaderno de trabajo UNIVERSIDAD POPULAR AUTÓNOMA DE VERACRUZ
3.2.3 Reacciones químicas y su impacto ambiental El uso de la tecnología y la ciencia, si bien ha traído grandes beneficios al desarrollo de la humanidad, también ha generado desventajas, por ejemplo, en la química; el DDT (diclorodifeniltriclo-roetano) es un insecticida organoclorado sintético de acción pro- longada, se utiliza para el control de plagas de cultivo, en la industria y en el hogar. Una vez aplicado se dispersa y difunde en el ambiente, su acción no es selectiva, por lo que provoca no solo la muerte del insecto plaga, sino la de insectos benéficos y, en mediano y largo plazo, a otros organismos como peces, aves y mamíferos. El DDT se acumula dentro del tejido adiposo como en otros órganos de los animales; ataca el sistema nervioso, provocando la muerte en la mayoría de los casos. En el 2002, las Naciones Unidas, crea el Sistema Glo- balmente Armonizado, quien revisa en forma periódica conforme se desenvuelve la industria química del mun- do, su objetivo es propagar la información relativa a los peligros que representan las diferentes sustancias, como el DDT, para los trabajadores, consumidores, personal de los servicios de emergencia y en el transporte, a través de etiquetas y fichas de datos de seguridad para cada sustancia química. El desarrollo sustentable es la respuesta a los problemas generados por los compuestos químicos, no solo a su uso, sino también a las reacciones químicas presentes durante su obtención. Los resultados siempre serán más efectivos con una actitud crítica, participativa y reflexiva ante los problemas generales de contaminación que se Figura 1. Reconsideración del DDT. tienen en el presente. Actividad 2. Ejercicio 6 Realiza el ejercicio 6 de la actividad 2 en tu cuaderno de trabajo Autoevaluación 56 DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR
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