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Oxigeno sobre elementos

 

Con este material conocerás cómo interactúa el oxígeno ante los metales y no metales para la formación de hidróxidos y ácidos.

     Dicho proceso, conocido como oxidación, lo podemos observar en las tuberías, en la herrería y es relevante en las industrias de la construcción y marítima. La oxidación también tiene que ver con la combustión que usas a diario al calentar alimentos en la estufa ó el agua para bañarte, así como la que ocurre en el motor de los automóviles y, en la síntesis de algunos medicamentos.

          Reacciones de oxígeno

     El oxígeno es el elemento más abundante en el planeta Tierra, constituye aproximadamente el 50% en masa de la corteza terrestre y forma el 21% en volumen de la atmósfera.

     Todo fenómeno químico puede ser representado a través de una ecuación química , que nos muestra los cambios que se llevan a cabo.

  

Reacción con metales

     las reacciones del oxígeno con un metal, es la que ocurre con el magnesio al someterlo a la reacción de oxidación en una flama, pues desprende una intensa luz blanca y se convierte en un sólido blanco muy frágil; el producto de esta reacción es un óxido metálico llamado óxido de magnesio.

   molecularmente lo que ocurre es:                       En la formula lo que pasa es:

   

 

Reacción con no metales

     Todo cambio químico puede ser descrito a través de una ecuación que nos muestra las transformaciones  que ocurren cuando interactúan dos o más sustancias entre sí. Se puede tomar como ejemplo el carbono, cuando éste es sometido a la reacción de oxidación en la flama, se lleva a cabo su combustión y se desprende un gas llamado monóxido de carbono.  

Molecularmente lo que ocurre es:

 

 

 

    Se forman dos moléculas de monóxido de carbono. La otra posibilidad es cuando el carbono actúa con la valencia de 4+ y solo hay una molécula de dióxido de carbono:

 

 

  

 

Reacciones de óxido con agua

     los óxidos metálicos como no metálicos, es factible combinarlos con agua para formar nuevos compuestos. En el caso de los óxidos metálicos cuando interactúan con agua forman hidróxidos.  

     Ejemplo del magnesio:
El óxido de magnesio en presencia de agua forma el hidróxido de magnesio.

 

 

 

     Los óxidos no metálicos en presencia de agua forman ácidos del tipo oxácido.
Por ejemplo en el dióxido de carbono o anhídrido carbónico al reaccionar con agua, produce una molécula de ácido carbónico.

 

 

     Observa que sólo se suman la cantidad de elementos que intervienen 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.

 

 

 

 

Reglas de nomenclatura

     La nomenclatura química es un conjunto de reglas que se aplican para nombrar y representar con símbolos y fórmulas a los elementos y compuestos químicos. Actualmente se aceptan 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

     El oxígeno con metales cuando reaccionan con el agua producen bases.

 

Nomenclatura Stock     Se nombra con la palabra genérica óxido seguido de la preposición de enseguida el nombre del metal , por ejemplo: óxido de calcio.

                         
     Cuando el metal presenta más de una valencia se nombran con 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      Estos 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

     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 con la que interactuó con el oxígeno, por ejemplo:

 Nomenclatura clásica ó tradicional

     Este mismo tipo de compuestos, también 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 presenta 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 que significa inferior o debajo, y el prefijo hiper o per  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 del número de 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
     ¿Cómo se forman y nombran los hidróxidos?

 

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 la misma nomenclatura 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:
     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.

 

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     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 sufijo hídrico, en disolución acuosa, por ejemplo:

N2O5	anhídrido nítrico	óxido de nitrógeno (v)	pentaóxido de dinitrógeno
FeO	óxido ferroso	óxido de hierro (II)	monóxido de fierro
HClO	ácido hipocloroso	clorato (I) de hidrógeno	monoxoclorato de hidrógeno
Al2O3	óxido alumínico	óxido de aluminio	trioxido de dialuminio
Co2O3	óxido cobáltico	óxido de cobalto (II)	trióxido de dicobalto

 

H2SO4	ácido sulfúrico	sulfato (VI) de hidrógeo	teraososulfato (VI) de hidrógeno
Na2O	óxido sódico	óxido de sodio	óxido de disodio
Ba(OH)2	hidróxido de barico	hidróxido de bario	hidróxido de bario
I2O5	anhídrido yódico	óxido de yodo (V)	pentaóxido de diyodo
HBr	ácido bromhídrico	ácido bromhídrico	bromuro de hidrogeno

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.

     Para escribir y balancear una ecuación química de manera correcta, es necesario tener presente 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.
• A continuación veremos los pasos a seguir para que realices un balanceo de ecuaciones químicas.
• Observa que la ecuación química esté completa y bien escrita.

     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.

 

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, por ejemplo:

 

Se aprecia la presencia de un aluminio de lado de los reactivos y dos del lado de los productos, por lo que es necesario colocar un coeficiente de dos en el aluminio del lado de los reactivos.

 

 

A continuación contar el no metal, oxígeno de ambos lados de la ecuación, por inspección se observa que del lado de los reactivos se requiere un coeficiente tres y de dos en el compuesto óxido de aluminio con el fin de igualar la cantidad de oxígenos.

 

Se contabiliza nuevamente el aluminio, observando que se alteró en cantidad de átomos de este elemento, por lo que ahora es necesario tener cuatro aluminios del lado de los reactivos en lugar de dos, con el fin de equilibrar la cantidad de átomos del elemento aluminio en reactivos y en productos.

 Para comprobar la igualdad de la cantidad de átomos de los elementos que intervienen en la representación de la reacción química, se recomienda volver a contar la cantidad de cada uno de ellos.

Balanceo de un fenómeno de neutralización

     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:

Observa la siguiente reacción química:

Se aprecia la presencia de un calcio de lado de los reactivos y tres del lado de los productos, por lo que es necesario colocar un coeficiente de tres en el reactivo hidróxido de calcio.  

A continuación contar el no metal fósforo de ambos lados de la ecuación, por inspección se observa que del lado de los reactivos se requiere un coeficiente dos en el ácido fosfórico con el fin de igualar la cantidad de fósforo tanto de reactivo como de producto (2 fósforos en reactivo y 2 en producto).

A continuación contar el no metal fósforo de ambos lados de la ecuación, por inspección se observa que del lado de los reactivos se requiere un coeficiente dos en el ácido fosfórico con el fin de igualar la cantidad de fósforo tanto de reactivo como de producto (2 fósforos en reactivo y 2 en producto).

Se contabilizan los oxígenos presentes en la ecuación, del lado de los reactivos en donde hay 8 = (2 x 4) en el ácido fosfórico y 6 = (3 x 2) en el hidróxido de calcio, dando un total de 14 oxígenos y del lado de los productos se contabilizan 8= (4 x 2), en el fosfato de calcio, por lo que se requiere colocar un coeficiente de seis antes del agua para alcanzar la igualdad de oxígenos (14).

Se contabilizan los oxígenos presentes en la ecuación, del lado de los reactivos en donde hay 8 = (2 x 4) en el ácido fosfórico y 6 = (3 x 2) en el hidróxido de calcio, dando un total de 14 oxígenos y del lado de los productos se contabilizan 8= (4 x 2), en el fosfato de calcio, por lo que se requiere colocar un coeficiente de seis antes del agua para alcanzar la igualdad de oxígenos (14).

Finalmente se cuenta la cantidad de hidrógenos para observar su igualdad de lado de los reactivos con la de los productos.
Al llevar a cabo el conteo en el ácido fosfórico hay  6= (2 x 3) y en el hidróxido de calcio hay 6= (3 x 2) sumando 12 hidrógenos en los reactivos y 12 = (6 x 2) en el agua, de lado  los productos, por lo tanto hay 12 hidrógenos en ambos lados.

 

Para comprobar la igualdad de la cantidad de átomos de los elementos que intervienen en la representación de la reacción química, se recomienda volver a contar la cantidad de cada uno de ellos.