Balance de ecuaciones: iónicas y molecular

Método ion electrón:

1. Integrar las ecuaciones

Solución:

Reducción

Reducción

Ec. ionica de reducción

2. Tambien:

SOLUCIÓN:

Oxidación

Oxidación

Ec. Ionica de Oxidacción

3. INTEGRAR: ᴧ

SOLUCIÓN

Reducción

Oxidación

+8H^+ + Ec. REDOX

4. IGUALAR: ᴧ

SOLUCIÓN: 8 REDUCCIÓN

5 OXIDACIÓN

8 Ec. REDOX

5. INTEGRAR LAS 3 ECUACIONES SIGUIENTES:

a. S_2 O_2^2- S^2-

b. BrO_2^- Br^-

c. As^3- As O_4^3-

REDUCCIÓN

REDUCCIÓN

OXIDACIÓN

Ec. REDOX

6. AJUSTAR:

7. AJUSTAR:

8.

9.

10. BALANCEAR:

Balancear Las Siguientes Ecuaciones Moleculares:

11.

12.

Mediante el método ion-electrón verificar la certeza de las siguientes ecuaciones químicas

moleculares ya balanceadas:

1)

Ordenando

2)

3)

Ajustar las siguientes ecuaciones, utilizar método: ion-electrón.

1

Trasladando coeficientes

1

DEFINIR Y PROPONER EJEMPLOS RESPECTIVAMENTE DE:

a) AGENTES O REACTIVOS OXIDANTES.

b) AGENTES O REACTIVOS REDUCTORES.

¿Reactivos oxidantes y reactivos reductores?

Un agente oxidante o comburente es un compuesto químico que oxida a otra sustancia

en reacciones electroquímicas o de reducción-oxidación. En estas reacciones, el compuesto

oxidante se redu

Como agentes oxidantes utilizados en el laboratorio puedes encontar:

-NaClO2 (Clorito sódico - Dioxoclorato (III) de Sodio)

-MnO2 (Dióxido de Manganeso)

-KMnO4 (Tetraoxomanganato (VII) de Potasio - Permanganato potásico)

-K2Cr2O7 (Heptaoxodicromato (VI) de Potasio - Dicromato de Potasio)

-HClO (Monoxoclorato (I) de Hidrógeno)

Un agente reductor es aquel que cede electrones a un agente oxidante. Existe una reacción

química conocida como reacción de reducción-oxidación, en la que se da una transferencia de

electrones. Asimismo, la mayoría de los elementos metálicos y no metálicos se obtienen de sus

minerales por procesos de oxidación o de reducción. Una reacción de reducción-oxidaciónn

consiste en dos semireacciones: una semireacción implica la pérdida de electrones de un

compuesto, en este caso el compuesto se oxida; mientras que en la otra semireacción el

compuesto se reduce, es decir gana los electrones. Uno actúa como oxidante y el otro como

reductor. Como ejemplos tenemos:

Carbón

Monóxido de carbono

Muchos compuestos ricos en carbón e hidrógeno.

Elementos no metálicos fácilmente oxidables tales como el azufre y el fósforo

Sustancias que contienen celulosa, tales como maderas, textiles, etc.

Muchos metales como aluminio, magnesio, titanio, circonio

Los metales alcalinos como el sodio, potasio, etc.

-FeSO4 (Tetraoxosulfato (VII) de Hierro (II) )

-KBr (Bromuro de Potasio)

-Na2SO3 (Trioxosulfato (IV) de Sodio)

-SnCl2 (Cloruro de Estaño)

¿Qué es la corrosión?

La corrosión es la interacción de un metal con el medio que lo rodea, produciendo el consiguiente

deterioro en sus propiedades tanto físicas como químicas. La característica fundamental de este

fenómeno, es que sólo ocurre en presencia de un electrolito, ocasionando regiones plenamente

identificadas, llamadas anódicas y catódicas: una reacción de oxidación es una reacción anódica, en la

cual los electrones son liberados dirigiéndose a otras regiones catódicas. En la región anódica se

producirá la disolución del metal(corrosión) y, consecuentemente en la región catódica la inmunidad

del metal.

En el caso de los aceros que en su estado natural es óxido de hierro, evidentemente trata devolver a su “estado natural” combinándose con el oxigeno del ambiente y comenzando el proceso de oxidación natural si este no se protege convenientemente.Los enlaces metálicos tienden a convertirse en enlaces iónicos, los favorece que el metal puede en cierto momento transferir y recibir electrones, creando zonas catódicas y zonas anódicas en su estructura. La velocidad a que un material se corroe es lenta y continua todo dependiendo del ambiente donde se encuentre, a medida que pasa el tiempo se va creando una capa fina de material en la superficie, que van formándose inicialmente como manchas hasta que llegan a aparecer imperfecciones en la superficie del metal. Este mecanismo indica que el metal tiende a retornar al estado primitivo o de mínima carga, siendo la corrosión por tanto la causante de grandes perjuicios económicos en instalaciones enterradas o en superficie. Por esta razón es necesario la utilización de la técnica de protección catódica. La protección catódica es un método electroquímico cada vez más utilizado hoy en día, el cual aprovecha el mismo principio electroquímico de la corrosión, transportando un gran cátodo a una estructura metálica. Para este fin será necesario la utilización de fuentes de energía externa mediante el empleo de ánodos galvánicos, que difunden la corriente suministrada por un transformador-rectificador de corriente. El mecanismo implicara una migración de electrones hacia el metal a proteger, los mismos que viajaran desde ánodos externos que estarán ubicados en sitios plenamente identificados, cumpliendo así su función. A esta protección se debe añadir la ofrecida por los revestimientos, por ejemplo las pinturas, casi la totalidad de los revestimientos utilizados en instalaciones sometidas a una posible corrosión, son pinturas industriales de origen orgánico, pues el diseño mediante ánodo galvánico requiere el calculo de algunos parámetros, que son importantes para proteger estos materiales, como son: la corriente eléctrica de protección necesaria, la resistividad eléctrica del medio electrolítico, la densidad de corriente, el número de ánodos y la resistencia eléctrica que finalmente ejercen influencia en los resultados.

Tipos de corrosión:

Se clasifican de acuerdo a la apariencia del metal corroído, las más comunes son:

1. Corrosión uniforme: donde la corrosión química o electrolítica actúa uniformemente sobre toda la superficie del metal.

2. Corrosión galvánica: ocurre cuando metales diferentes se encuentran en contacto, ambos metales poseen potenciales eléctricos diferentes lo cual favorece la aparición de unmetal como ánodo y otro como cátodo, a mayor diferencia de potencial el material con más activo será el ánodo.

3. Corrosión por picaduras: aquí se producen hoyos o agujeros por agentes químicos. Corrosión intergranular: es la que se encuentra localizada en los limites de grano, esto origina perdidas en la resistencia que desintegran los bordes de los granos.

4. Corrosión por esfuerzo: se refiere a las tensiones internas luego de una deformación en frío.

Ciclo del nitrógeno El nitrógeno es un elemento. Está presente enseres vivos como, plantas y animales. También es una parte importante para no vivos como el aire y la tierra que pisamos. Los átomos de nitrógeno nopermanecen en un lugar. Se desplazan lentamente entre seres vivos o muertos, por el aire, la tierra y el agua. A este movimiento se le conoce como ciclo del nitrógeno.

La mayoría del nitrógeno que encontramos en la Tierra se encuentra en la atmósfera. Aproximadamente 80% de las moléculas en la atmósfera de la Tierra está compuesta de dos átomos de nitrógeno unidos entre sí (N2). Todas las plantas y animales necesitan nitrógeno para elaborar aminoácidos, proteínas y DNA; pero el nitrógeno en la atmósfera no se encuentra en forma que lo puedan usar. Los seres vivos pueden hacer uso de las moléculas de nitrógeno en la atmósfera cuando estas son separadas por rayos o fuegos, por cierto tipo de bacterias, o por bacterias asociadas con plantas de frijoles.

La mayoría de las plantas obtienen el oxígeno que necesitan para crecer de los suelos o del agua donde viven. Los animales obtienen el nitrógeno que necesitan alimentándose de plantas u animales que contienen nitrógeno. Cuando los organismos mueren, sus cuerpos se descomponen y hacen llegar nitrógeno hacia los suelos o tierra, o hacia el agua de los océanos. Las bacterias alteran el nitrógeno para que adquiera una forma que las plantas pueden usar. Otros tipos de bacterias pueden cambiar al nitrógeno y lo disuelven en vías acuátivas en forma tal que les permite regresar a la atmósfera.

Ciertas acciones de los humanos están causando cambios en el ciclo del nitrógeno y en la cantidad de nitrógeno que es almacenado en la tierra, agua, aire y organismos. El uso de fertilizantes ricos en nitrógeno puede agregar demasiado nitrógeno a vías acuátivas cercanas, a medida que los fertilizantes caen en corrientes y pozos. Los restos asociados con la ganadería también agrega gran cantidad de nitrógeno a la tierra y al agua. Los crecientes niveles de nitrato hacen que las plantas crezcan muy rapido hasta que agotan los suminitros y mueren. El número de animnales que comen plantas aumentará cuando aumente el suministro de plantas y se quedan sin alimento cuando las plantas mueren.

.

Formación del acero. Diagrama hierro-carbono (Fe-C)

En el diagrama de equilibro, o de

fases, Fe-C se representan las

transformaciones que sufren los

aceros al carbono con la temperatura,

admitiendo que el calentamiento (o

enfriamiento) de la mezcla se realiza

muy lentamente de modo que los

procesos

de difusión (homogeneización) tienen

tiempo para completarse. Dicho

diagrama se obtiene

experimentalmente identificando los

puntos críticos —temperaturas a las

que se producen las sucesivas

transformaciones— por métodos

diversos.

Microconstituyentes

El hierro puro presenta tres

estados alotrópicos a medida que se

incrementa la temperatura desde la

ambiente:

Hasta los 911 °C, el hierro

ordinario, cristaliza en el sistema

cúbico centrado en el cuerpo (BCC) y

recibe la denominación de hierro

α o ferrita. Es un material dúctil y maleable responsable de la buena forjabilidad de las

aleaciones con bajo contenido en carbono y es ferromagnético hasta los 768 °C (temperatura

de Curie a la que pierde dicha cualidad). La ferrita puede disolver muy pequeñas cantidades

de carbono.

Entre 911 y 1400 °C cristaliza en el sistema cúbico centrado en las caras (FCC) y recibe la

denominación de hierro γ o austenita. Dada su mayor compacidad la austenita se deforma con

mayor facilidad y es paramagnética.

Entre 1400 y 1538 °C cristaliza de nuevo en el sistema cúbico centrado en el cuerpo y recibe la

denominación de hierro δ que es en esencia el mismo hierro alfa pero con parámetro de red

mayor por efecto de la temperatura.

A mayor temperatura el hierro se encuentra en estado líquido.

Si se añade carbono al hierro, sus átomos podrían situarse simplemente en los intersticios de la

red cristalina de éste último; sin embargo en los aceros aparece combinado formando carburo de

hierro (Fe3C), es decir, un compuesto químico definido y que recibe la denominación

Fases de la aleación de hierro-carbono

Austenita (hierro-ɣ . duro)

Ferrita (hierro-α. blando)

Cementita (carburo de hierro. Fe3C)

Perlita (88% ferrita, 12% cementita)

Ledeburita (ferrita - cementitaeutectica, 4.3% carbón)

Bainita

Martensita

Tipos de acero

Acero al carbono (0,03-2.1% C)

Acero corten (para intemperie)

Acero inoxidable (aleado con cromo)

Acero microaleado («HSLA», baja aleación alta resistencia)

Acero rápido (muy duro, tratamiento térmico)

Otras aleaciones Fe-C

Hierro dulce (prácticamente sin carbón)

Fundición (>2.1% C)

Fundición dúctil (grafito esferoidal)

de cementita de modo que los aceros al carbono están constituidos realmente por ferrita y

cementita.

Transformación de la austenita

Zona de los aceros (hasta 2% de carbono) del diagrama de equilibrio metaestable hierro-carbono. Dado que en los

aceros el carbono se encuentra formando carburo de hierro se han incluido en abscisas las escalas de los

porcentajes en peso de carbono y de carburo de hierro (en azul).

El diagrama de fases Fe-C muestra dos composiciones singulares:

Un eutéctico (composición para la cual el punto de fusión es mínimo) que se

denomina ledeburita y contiene un 4,3% de carbono (64,5 % de cementita). La ledeburita

aparece entre los constituyentes de la aleación cuando el contenido en carbono supera el 2%

(región del diagrama no mostrada) y es la responsable de la mala forjabilidad de la aleación

marcando la frontera entre los aceros con menos del 2% de C (forjables) y las fundiciones con

porcentajes de carbono superiores (no forjables y fabricadas por moldeo). De este modo se

observa que por encima de la temperatura crítica A320

los aceros están constituidos sólo por

austenita, una solución sólida de carbono en hierro γ y su microestructura en condiciones de

enfriamiento lento dependerá por tanto de las transformaciones que sufra ésta.

Un eutectoide en la zona de los aceros, equivalente al eutéctico pero en estado sólido, donde

la temperatura de transformación de la austenita es mínima. El eutectoide contiene un

0,77 %C (13,5% de cementita) y se denomina perlita. Está constituido por capas alternas de

ferrita y cementita, siendo sus propiedades mecánicas intermedias entre las de la ferrita y la

cementita.

La existencia del eutectoide permite distinguir dos tipos de aleaciones de acero:

Aceros hipoeutectoides (< 0,77% C). Al enfriarse por debajo de la temperatura crítica

A3 comienza a precipitar la ferrita entre los granos (cristales) de austenita y al alcanzar la

temperatura crítica A1 la austenita restante se transforma en perlita. Se obtiene por tanto a

temperatura ambiente una estructura de cristales de perlita embebidos en una matriz de ferrita.

Aceros hipereutectoides (>0,77% C). Al enfriarse por encima de la temperatura crítica se

precipita el carburo de hierro resultando a temperatura ambiente cristales de perlita embebidos

Características mecánicas y tecnológicas del acero

Representación de la inestabilidad lateralbajo la acción de una fuerza ejercida sobre una viga de acero.

Aunque es difícil establecer las propiedades físicas y mecánicas del acero debido a que estas

varían con los ajustes en su composición y los diversos tratamientos térmicos, químicos o

mecánicos, con los que pueden conseguirse aceros con combinaciones de características

adecuadas para infinidad de aplicaciones, se pueden citar algunas propiedades genéricas:

Su densidad media es de 7850 kg/m³.

En función de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir.

El punto de fusión del acero depende del tipo de aleación y los porcentajes de elementos

aleantes. El de su componente principal, el hierro es de alrededor de 1.510 °C en estado puro

(sin alear), sin embargo el acero presenta frecuentemente temperaturas de fusión de alrededor

de 1.375 °C, y en general la temperatura necesaria para la fusión aumenta a medida que se

aumenta el porcentaje de carbono y de otros aleantes. (excepto las aleaciones eutécticas que

funden de golpe). Por otra parte el acero rápido funde a 1.650 °C.15

Su punto de ebullición es de alrededor de 3.000 °C.16

Es un material muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones usadas para fabricar

herramientas.

Relativamente dúctil. Con él se obtienen hilos delgados llamados alambres.

Es maleable. Se pueden obtener láminas delgadas llamadas hojalata. La hojalata es una

lámina de acero, de entre 0,5 y 0,12 mm de espesor, recubierta, generalmente de forma

electrolítica, por estaño.

Permite una buena mecanización en máquinas herramientas antes de recibir un tratamiento

térmico.

Algunas composiciones y formas del acero mantienen mayor memoria, y se deforman al

sobrepasar su límite elástico.

Combustión

La combustión es una reacción entre un comburente y un combustible, con desprendimiento de luz

y calor.

Se denomina comburente al medio de reacción que permite que ocurra una combustión. En

nuestro planeta, el comburente natural es el oxígeno (O2). Sin oxígeno no es posible una

combustión.

Se define combustible a toda sustancia capaz de arder. Los combustibles se clasifican de distintas

maneras, ya sea por su origen –naturales o artificiales- o por el estado físico en que se hallan a

temperatura ambiente –sólidos, líquidos o gaseosos-.

Según la cantidad de oxígeno disponible, la combustión también se clasifica en completa e

incompleta.

Combustión completa:

Toda combustión completa libera, como producto de la reacción, dióxido de carbono (CO2) y agua

en estado de vapor (H2O); no importa cuál sea el combustible a quemar. Estas sustancias no son

tóxicas, pero el dióxido de carbono es el mayor responsable del recalentamiento global.

Combustible + O2 --------------- CO2 + H2O + energía (luz y calor)

El calor de la reacción se libera, por eso se dice que es una reacción exotérmica. Esa energía

calórica hace evaporar el agua, o sea los productos de una combustión completa están en estado

gaseoso.

La combustión completa presenta llama azul pálido, y es la que libera la mayor cantidad de calor –

comparada con la combustión incompleta del mismo combustible-. Entonces, para hacer rendir

mejor el combustible, hay que airear el lugar donde ocurre una combustión.

Una ecuación que representa la combustión completa del metano (principal componente del gas

natural) es:

CH4 + 2 O2 --------------- CO2 + 2 H2O

Combustión incompleta:

La combustión es incompleta cuando la cantidad de O2 no es suficiente para quemar de modo

completo al combustible. Los productos de la combustión incompleta varían según la cantidad de

oxígeno disponible. Generalmente se forma monóxido de carbono (CO), gas sumamente tóxico.

Esta sustancia produce la muerte por asfixia, ya que se combina con la hemoglobina de la sangre

a una velocidad mayor que la del oxígeno. Esto significa que, aún habiendo oxígeno en el aire, la

hemoglobina absorbe al monóxido de carbono antes, formando una molécula compleja muy

estable. Los primeros síntomas de intoxicación son: somnolencia, dolor de cabeza, mareos,

vómitos[1].

Otro producto de una combustión incompleta es el carbón, sólido, que por acción del calor se pone

incandescente y da ese color amarillo-anaranjado a la llama, que por eso se le dice llama luminosa

o fuliginosa. Este carbón, finamente dividido, se eleva por el calor que desprende la combustión, y

se va enfriando a medida que se aleja de la fuente de calor, formando humo negro, que se

deposita en los objetos cercanos formando lo que se conoce como hollín.

También se produce agua, en estado de vapor, como otro producto más de una combustión

incompleta.

La combustión incompleta no sólo es peligrosa, sino que libera menor cantidad de calor que la

combustión completa del mismo combustible, o sea que lo malgasta.

Generalmente, estas combustiones se producen cuando el combustible tiene un alto porcentaje del

elemento carbono. El caso típico es el uso de los braseros, recipientes metálicos donde se coloca

el carbón prendido, y se usan para calefaccionar.

Una ecuación que representa la combustión incompleta del hexano (principal componente de las

naftas livianas) es:

C6H14 + 4 O2 --------------- CO + 5 C + 7 H2O

hexano oxígeno monóxido carbón agua

de carbono (hollín)

Las ecuaciones de combustión incompleta no son estequiométricas, o sea, se pueden balancear

de distintas formas y todas son correctas.

PROBLEMAS PLANTEADOS EN EL AULA

1) Integrar los siguientes pares de ecuaciones

2)

1

3)

4)

5)

6)