ObjetivoIdentificar problemas que impliquen reacciones numricas vinculadas a la composicin de la materia y sus transformaciones.

Reacciones de combinacin En este tipo de reacciones, se combinan dos o ms sustancias que pueden ser elementos o compuestos para formar un producto. Las reacciones de este tipo se clasifican como de combinacin o sntesis, y se representan de forma general de la siguiente manera:

A + B = AB Elemento compuesto + Elemento CompuestoEntre las reacciones de combinacin tenemos las siguientes posibilidades:Metal + no metalcompuesto binario (xido, sulfuro o haluro)Para los metales de los grupos IA, IIA y tambin para el aluminio, zinc y plata, siempre podemos predecir el producto que han de formar. Para otros metales que tienen estado de oxidacin variable, el producto final depende de las condiciones de reaccin, pero generalmente se necesita ms informacin para predecir el producto. Considere el siguienteejemplo:

No metal + oxgenoxido de no metalEn general, hay una variedad de productos que pueden formarse en reacciones de este tipo. Por ejemplo cuando el carbono se combina con el oxgeno, si la cantidad de oxgeno presente eslimitada, el producto es monxido de carbono (CO); si hay unexcesode oxgeno, el producto es dixido de carbono (CO2), como se puede observar en las siguientes ecuaciones:

Oxido de metal + aguahidrxido de metal Porejemplo, el xido de calcio (CaO) secombinacon el agua para formar hidrxido de calcio de acuerdo a la siguiente ecuacin:

La frmula del hidrxido formado est determinada por el conocimiento del nmero de oxidacin del metal y la carga del ion hidroxilo (OH-). Si el metal presenta ms de un estado de oxidacin el estado de oxidacin en el hidrxido es siempre igual al que tena el xido. Por ejemplo, el xido de hierro (III) forma el hidrxido de hierro (III). Debido a la formacin del hidrxido del metal o base, a partir del xido de metal en agua, el xido del metal es algunas veces llamadoxido bsico.Oxido de metal + aguaoxcidoLos xidos de no metales reaccionan con agua para formar oxcidos. Por esta razn son frecuentemente llamados xidos cidos.Ejemplo, el dixido de azufre reacciona con agua para formar cido sulfuroso segn la siguiente ecuacin:

El dixido de azufre, SO2puede ser oxidado en el aire para formar SO3. Cuando ste se combina con el agua, seproducecido sulfrico.

Oxido de metal + xido de no metalsalEstas reacciones se pueden considerar como reacciones de neutralizacin. Puesto que el xido del metal es un anhdrido bsico y el xido de un no metal es un anhdrido cido, la combinacin de stos para formar la sal es realmente un tipo de reaccin cido-base. Una forma de predecir el producto formado en reacciones de este tipo es considerar cul base o hidrxido el xido de metal formara es estuviera en agua y cul cido el xido del no metal formara si estuviera en agua. Luego decidiendo cul sal pueden formar el cido y la base se determina el producto. Porejemplo:

Reacciones de descomposicin En una reaccin de descomposicin, una sola sustancia se descompone o se rompe, produciendo dos o ms sustancias distintas. A este tipo de reacciones se le puede considerar como el inverso de las reacciones de combinacin. El material inicial debe ser un compuesto y los productos pueden ser elementos o compuestos. Generalmente se necesita calor para que ocurra la reaccin. La forma general de estas ecuaciones es la siguiente: AB A + BCompuesto elemento o compuesto + elemento o compuesto En general, para algunos tipos de compuestos estas reacciones son ms especficas. Consideremos unas pocas entre las ms comunes.HidratosCuando secalientanlos hidratos se descomponen para dar lugar a agua y sal anhidra... Un hidrato es una sal que contiene una o ms molculas de agua por cada unidad frmula y posee estructura de cristal. Cuando estas sustancias se calienta, se desprende agua; por ejemplo el sulfato de cobre pentahidratado se descompone de acuerdo a la siguiente ecuacin:

CloratosCuando se calientan los cloratos, se descomponen dando cloruros ms oxgeno. Por ejemplo, el clorato de potasio se descompone de acuerdo a la siguiente ecuacin:

xidos de metalesAlgunos pocos se descomponen al calentarlos dandolugaral metal libre y oxgeno. Porejemploel xido mercrico se descompone de acuerdo a la siguiente ecuacin:

CarbonatosLa mayora de carbonatos se descomponen al calentarlos dando xidos y CO2. Por ejemplo carbonato clcico (piedra caliza) cuando se calienta forma xido de calcio (cal viva) y CO2de acuerdo a la siguiente ecuacin:

BicarbonatosLos bicarbonatos en su mayora cuando se calientan se descomponen para formar un cido ms agua y CO2. Por ejemplo, el bicarbonato de calcio se descompone de acuerdo a la siguiente ecuacin:

Cuando los bicarbonatos de los metales del GrupoIAse calientan, forman un carbonato ms agua y dixido de carbono (recuerde que los carbonatos de los metalesIAson estables al calor mientras que otros carbonatos no lo son). Por ejemplo el bicarbonato de sodio se descompone de acuerdo a la siguiente ecuacin: Reaccin de Sustitucin o Desplazamiento (Simple y Doble)En general se presenta cuando un elemento qumico ms activo o mas reactivo desplaza a otro elemento menos reactivo que se encuentra formando parte de un compuesto; el elemento que ah sido desplazado queda en forma libre.En el caso de los metales, los ms activos son losmetales alcalinosymetales alcalinos trreos.En el caso de los no metales, los mas reactivos son algunoshalogenos: Fl2, Cl2, Br2; adems del oxgeno y el fsforo.Esquema de una Reaccin de Desplazamiento: Donde el elemento A es ms activo o de mayor reactividad que el elemento BEjemplos: Tambin se denomina de doble desplazamiento y ocurre cundo hay un intercambio de elementos entre los dos compuestos diferentes y de esta manera originan nuevas sustancias.Se presenta cuando la sustancias reaccionantes estn en estado inico por encontrarse en solucin, combinados entre si sus iones con mucha facilidad para formar sustancia que permanecen estables en el medio reaccionante

AB + CD = AC + BDReacciones de neutralizacinUna reaccin de neutralizacin es aqulla en la cual reacciona un cido (o un xido cido) con una base (u xido bsico). En la reaccin se forma una sal y en la mayora de casos se forma agua. El nico caso en el cual no se forma agua es en la combinacin de un xido de un no metal con un xido de un metal.Acido + BaseConsidere los siguientes ejemplos de varios tipos de reacciones de neutralizacin:Acido + basesal + agua

Estareaccintambin se puede considerar como una reaccin de doble desplazamiento en la que el ion hidrgeno del cido se combina con el ion hidroxilo de la base para formar agua. Esto deja al ion sodio y al ion cloruro en la solucin, la cual es una solucin acuosa de cloruro de sodio. Para que se pueda visualizar que la reaccin se llev a cabo (ya que las dos soluciones son incoloras), se utiliza un indicador de fenolftalena que cambia a color rosado cuando se agrega inicialmente al cido y a ste se le va agregando la base hasta terminar la reaccin.Oxido de metal (anhdrido bsico) + cidoagua + sal

Oxido de metal + xido de no metalsalComo se indic anteriormente en la unidad de reacciones de combinacin, estas reacciones se pueden considerar como reacciones de neutralizacin. Puesto que el xido del metal es un anhdrido bsico y el xido de un no metal es un anhdrido cido, la combinacin de stos para formar la sal es realmente un tipo de reaccin cido-base. Una forma de predecir el producto formado en reacciones de este tipo es considerar cul base o hidrxido el xido de metal formara es estuviera en agua y cul cido el xido del no metal formara si estuviera en agua. Luego decidiendo cul sal pueden formar el cido y la base se determina el producto. Porejemplo:

Oxido ReduccinUna reaccin dexido-reduccinse caracteriza porque hay unatransferencia de electrones, en donde una sustancia gana electrones y otra sustancia pierde electrones:La sustancia quegana electronesdisminuyesu nmero de oxidacin. Este proceso se llamaReduccin.La sustancia quepierde electronesaumentasu nmero de oxidacin. Este proceso se llamaOxidacin.Por lo tanto, la Reduccin es ganancia de electrones y la Oxidacin es una prdida de electrones

tomo o in que se:

OxidaReduce

Cede electronesAumenta su nmero de oxidacinEs un agente reductorAcepta electronesDisminuye su nmero de oxidacinEs un agente oxidante

Aplicaciones de la oxidacin-reduccinLas reacciones de oxidacin-reduccin son muy frecuentes en la industria ya que constituyen el principio de funcionamiento de las pilas elctricas, tales como las pilas alcalinas y se emplean para refinar electroqumicamente determinados metales, tales como el cobre en nuestro pas. Tambin se utilizan para la proteccin de los metales contra la corrosin. En la naturaleza, intervienen en larespiracin celulary en lafotosntesis.

Clculos Estequiomtricos

Los clculos estequiomtricos son aquellos que se realizan para conocer con precisin la cantidad que se va a obtener de un determinado producto, conocidas las cantidades de los reactivos o, por el contrario, las cantidades de reactivo que se han de utilizar para obtener una determinada cantidad de producto.

Composicin PorcentualSabemos que la cantidad de materia, es decir, la masa de los tomo se concentra en su ncleo y que la unidad para medirla es 1/12 de la masa del istopo 12 de carbono llamada unidad de masa atmica (uma)Adems, conoces que lo tomos de un , mismo elemento no son exactamente iguales en su masa, es por eso que las masas atmicas que se consignan en la tabla peridica son fraccionarias, y corresponden al promedio de las masas de los distintos istopos que forman un elemento dado. Ejemplo: ElementoSmboloMasaatmicaEnteromasaproximadoHidrgenoH1.00797uma1OxgenoO15.9994uma16CarbonoC12.01115uma12MagnesioMg24.312uma24Se busca el entero ms aproximado a la uma para facilitar los clculos. Para obtener la composicin porcentual de las sustancias: ySe obtiene la masa molecular. YTomando la masa molecular como el 100%, se determinan las proporciones de las masas de cada uno de los constituyentes

Reaccin Oxido Reduccin en electroqumica

Reacciones de xido-reduccinVeamos la siguiente reaccin: el cloruro de sodio se forma al reaccionar sodio elemental con cloro.2Na(s) + Cl2 (g) 2NaCl(s)Como el sodio y el cloro elementales contienen tomos neutros y se sabe que el cloruro de sodio contiene iones Na+ y Cl- , en esta reaccin debe efectuarse una transferencia de electrones de los tomos de sodio a los de cloro. Las reacciones de este tipo en las cuales se transfieren uno o ms electrones se llaman reacciones de xido-reduccin o reacciones redox. La oxidacin se define como prdida de electrones y la reduccin es la ganancia de electrones. Al reaccionar el cloro y el sodio elementales, cada tomo de sodio pierde un electrn y forma un ion 1+; por tanto, se dice que el sodio se oxida. Cada tomo de cloro gana un electrn y forma un ion cloruro negativo, y por tanto se reduce. Siempre que un metal reacciona con un no metal para formar un compuesto inico se transfieren electrones del metal al no metal; en consecuencia, estas reacciones siempre son de xido-reduccin y el metal se oxida (pierde electrones) y el no metal se reduce (gana electrones).

Estados de oxidacinEl concepto de estados de oxidacin (llamados en ocasiones nmeros de oxidacin) permite saber qu ocurre con los electrones en las reacciones de xido-reduccin asignando cargas a los diversos tomos de un compuesto. En ocasiones estas cargas son aparentes. Por ejemplo, en un compuesto inico binario los iones tienen cargas que se identifican fcilmente: en el cloruro de sodio, el sodio es + 1 y el cloro es -1; en el xido de magnesio el oxgeno es -2 y el magnesio es +2; y as sucesivamente. En estos compuestos inicos binarios los estados de oxidacin son simplemente las cargas de los iones.Ion Estado de oxidacin Na+ Cl- Mg2+ O2-+1 -1 +2 -2En un elemento puro todos los tomos son neutros. Por ejemplo el sodio metlico contiene tomos de sodio neutros y el cloro gaseoso est constituido por molculas Cl2, que contienen dos tomos de cloro neutros. Por lo tanto un tomo de un elemento puro no tiene carga y se le asigna el estado de oxidacin de cero.En un compuesto covalente como el agua aunque no hay iones presentes en realidad, es de utilidad asignar cargas imaginarias a los elementos. Los estados de oxidacin de los elementos en estos compuestos son iguales a las cargas imaginarias que se determinan suponiendo que el tomo ms electronegativo del enlace controla o atrae ambos electrones compartidos. Por ejemplo en el enlace OH del agua se supone, con el fin de asignar estados de oxidacin, que el tomo de oxigeno por ser ms electronegativo controla ambos electrones compartidos en cada enlace. As el oxgeno completa sus ocho electrones de valencia.En efecto, se dice que cada hidrgeno pierde su electrn frente al oxgeno. As el hidrgeno queda con estado de oxidacin +1 y el oxgeno con estado de oxidacin -2 (el tomo de oxigeno gana formalmente dos electrones). Prcticamente en todos los compuestos covalentes se asigna al oxgeno un estado de oxidacin de -2 y al hidrgeno un esta do de oxidacin de +1.Como el flor es tan electronegativo siempre se supone que controla los electrones compartidos, para completar su octeto de electrones y se le asigna el estado de oxidacin de -1. Es decir, para asignar estados de oxidacin siempre se supone que el flor es F- en compuestos covalentes.Los elementos ms electronegativos son F, O, N y Cl. En general a estos elementos se les asigna un estado de oxidacin igual a la carga del anin (-1 para el flor, -1 para el cloro, -2 para el oxgeno y -3 para el nitrgeno). Cuando dos de estos elementos se encuentran en un mismo compuesto se les asignan cargas por orden de electronegatividad, comenzando por el que tiene mayor electronegatividad.F > O > N > C lPor ejemplo en el compuesto NO2, como el oxgeno tiene mayor electronegatividad que el nitrgeno se le asigna el estado de oxidacin -2. As queda una "carga" total de -4 (2x-2) en los dos tomos de oxgeno. Como la molcula NO2 tiene carga neutra total N debe ser +4 para equilibrar exactamente la carga de -4 en los oxgenos. Por tanto en NO2 el estado de oxidacin de cada oxgeno es -2 y el del nitrgeno es +4.A continuacin se dan las reglas para asignar estados de oxidacin. Al aplicarlas se pueden asignar es todos de oxidacin a la mayora de los compuestos. Los principios se ilustran en el siguiente ejemplo: REGLAS PARA ASIGNAR ESTADOS DE OXIDACIN1. El estado de oxidacin de un tomo en un estado puro es 0.2. El estado de oxidacin de un Ion monoatmico es igual a su carga.2. Al oxigeno se le asigna un estado de oxidacin de -2 en la mayora de los compuestos covalentes. Una excepcin importante son los perxidos (compuestos que contienen el grupo O2 -2) en los cuales se asigna a cada oxigeno un estado de oxidacin de -1.3. En compuestos covalentes con no metales se asigna al hidrgeno un estado de oxidacin de +1.4. En compuestos binarios, al elemento con mayor electronegatividad se le asigna un estado de oxidacin negativo igual a la carga de su anin en compuestos inicos.5. En compuestos neutros, desde el punto de vista elctrico la suma de los estados de oxidacin debe ser igual a cero.6. Para una especie inica, la suma de los estados de oxidacin debe ser igual a la carga total.Reacciones de xido-reduccin entre no metalesSe ha visto que las reacciones de xido-reduccin se caracterizan por transferencia de electrones. En algunos casos esta transferencia da lugar a iones, como en la siguiente reaccin2Na(s) + Cl2 (g) 2NaCl(s)Se pueden emplear los estados de oxidacin para verificar la transferencia de electrones.2Na(s) + Cl2 (g) 2NaCl(s)Estado de oxidacin 0, 0 +1 1(elemento) (elemento) (Na+) (Cl-)Por tanto en esta reaccin se representa la transferencia de electrones como sigue.Na Na+ e- Cl Cl-En otros casos la transferencia de electrones se produce en diferente sentido, como ocurre en la combustin de metano (se indica el estado de oxidacin de cada tomo debajo de cada reactivo y producto). Obsrvese que el estado de oxidacin del oxgeno en O2 es cero porque se encuentra en su forma elemental. En esta reaccin no hay compuestos inicos, pero se puede describir el proceso en trminos de trasferencia de electrones. Obsrvese que el carbono experimenta un cambio de estado de oxidacin -4 en CH4 o +4 en CO2. Estos cambios se explican mediante la prdida de ocho electrones: y, en forma de ecuacin, Por otra parte, cada oxgeno cambia del estado de oxidacin O en a -2 en y C, lo que significa una ganancia de dos electrones por tomo. Participan cuatro tomos de oxgeno por lo que la ganancia es de ocho electrones. O, en forma de ecuacin, Obsrvese que se requieren ocho electrones porque cuatro tomos de oxgeno pasan del estado de oxidacin cero a -2. Y cada oxgeno requiere dos electrones. No se produce cambio en el estado de oxidacin del hidrgeno y no participa en el proceso de transferencia de electrones.Con estos antecedentes es posible definir a continuacin la oxidacin y la reduccin en trminos de estados de oxidacin. La oxidacin es un aumento del estado de oxidacin (prdida de electrones). La reduccin es una disminucin en el estado de oxidacin (ganancia de electrones). Por tanto, en la reaccin 2Na(s) + (g) 2NaCl(s) el sodio se oxida y el cloro se reduce. Se dice que es el agente oxidante (aceptor de electrones) y Na es el agente reductor (donador de electrones). Tambin se puede definir el agente oxidante como el reactivo que contiene el elemento que se reduce (gana electrones). El agente reductor se define de manera similar como el reactivo que contiene el elemento que se oxida (pierde electrones).Respecto a la reaccin se puede decir lo siguiente- El carbono se oxida porque su estado de oxidacin aumenta (aparentemente pierde electrones).- El reactivo C contiene el carbono de que se oxida de manera que Ces el agente reductor. Es el reactivo que aporta electrones (los que pierde el carbono).- El oxgeno se reduce porque hay disminucin de su estado de oxidacin (aparentemente gana electrones).- El reactivo que contiene tomos de oxgeno es de manera que es el agente oxidante. Es decir, el aceptor de electrones. Obsrvese que al nombrar al agente oxidante o reductor se especifica de qu compuesto se trata, no solamente el elemento que experimenta el cambio de estado de oxidacin.

ElectroqumicaEn la electroqumica hay dos tipos de procesos:1. La produccin de una corriente elctrica a partir de una reaccin qumica (xido-reduccin).2. El uso de la corriente elctrica para producir algn cambio qumico.Para comprender de qu manera se emplean las reacciones redox para generar corriente, considrese la reaccin acuosa entre MnO4-y Fe2+ que se us en el ejemplo 4.2 Esta reaccin redox se puede des componer en las siguientes semirreacciones: 8H+ + MnO4- + 5e- Mn2+ + 4H2O (reduccin) Fe2+ Fe3+ + e-(oxidacin)Cuando se produce en solucin la reaccin entre MnO4- y Fe2+se transfieren electrones de manera directa mediante choque de los reactivos. No se obtiene trabajo til de la energa qumica que participa en la reaccin. El agua es una sustancia muy estable que se descompone en sus elementos mediante corriente elctrica. Corriente elctrica 2H2O(l) 2H2(g) + O2 (g) forzadaLa electrlisis del agua para producir hidrgeno y oxigeno se verifica al hacer pasar una corriente a travs de una solucin acuosa. As, al cargar un acumulador de plomo o "pasarle carga" se producen mezclas potencialmente explosivas de H2 y O2 debido al flujo de corriente a travs de la solucin en la batera. Por eso es muy importante no producir una chispa cerca de ella al efectuar este proceso.Otra aplicacin importante de la electrlisis es la obtencin de metales a partir de sus minerales. El metal que se produce en mayor cantidad por electrlisis es el aluminio.El aluminio es uno de los elementos ms abundantes en la Tierra y ocupa el tercer lugar despus del oxigeno y el silicio. Por ser tan reactivo se encuentra en forma de xido en el mineral bauxita (cuyo nombre proviene de Les Baux, Francia, en donde fue descubierto en 1821). La produccin de aluminio metlico a partir de sus minerales es ms difcil que la obtencin de otros metales. En 1782 Lavoisier, el pionero qumico francs, reconoci el aluminio como un metal "cuya afinidad con el oxgeno es tan fuerte que no puede ser superado por 12 En una celda electroltica se emplea energa para producir un cambio qumico que no se producira de otro modo ninguna sustancia reductora conocida". Como resultado, le fue imposible obtener aluminio metlico puro. Por ltimo en 1854 se encontr un proceso para obtener aluminio metlico puro empleando sodio, pero el aluminio sigui sien do muy escaso. En 1886, Charles M. Hall en Estados Unidos y Paul Heroult en Francia descubrieron de manera casi simultnea un proceso electroltico prctico para la obtencin de aluminio que hizo posible disponer de este metal para diversas aplicaciones. El efecto del proceso de electrlisis es transformar los iones Al3+ en tomos de Al neutros que forman aluminio metlico. El aluminio que se obtiene en el proceso electroltico tiene 99.5% de pureza. Para emplearlo como material estructural se hacen aleaciones con metales como zinc (para construccin de trailers y aeronaves) y manganeso (para utensilios de cocina, tanques de almacenamiento y seales de carretera). (La produccin de aluminio consume cerca del 4.5% de la electricidad que se emplea en Estados Unidos.)

Fuerza Electromotriz (Fem) en una Celda Electroqumica Se denomina fuerza electromotriz (FEM) a la energa proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre comente elctrica. Para ello se necesita la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos o polos (uno negativo y el otro positivo) de dicha fuente, que sea capaz de bombear o impulsar las cargas elctricas a travs de un circuito cerrado.

A. Circuito elctrico abierto (sin carga o resistencia) Por tanto, no se establece la circulacin de la corriente elctrica desde la fuente de FEM. B. Circuito elctrico cerrado, con una carga o resistencia acoplada, a travs de la cual se establece la circulacin de un flujo de corriente elctrica desde el polo negativo hacia el polo positivo de la fuente de FEM o batera.

Existen diferentes dispositivos capaces de suministrar energa elctrica entre los que podemos citar:Pilas o Bateras. Son las fuentes de FEM ms conocidas del gran pblico. Generan energa elctrica por medios qumicos. Las ms comunes y corrientes son las de carbn -zinc y las alcalinas, que cuando se agotan no admiten recarga. Las hay tambin de nquel- cadmio (Ni Cd), de nquel e hidruro metlico (Ni-MH) y de in de litio (Li-ion), recargables. En los automviles se utilizan bateras de plomo-cido, que emplean como electrodos placas de plomo y como electrolito cido sulfrico mezclado con agua destilada.

Mquinas electromagnticas. Generan energa elctrica utilizando medios magnticos y mecnicos, Es el caso de las dinamos y generadores pequeos utilizados en vehculos automotores, plantas elctricas porttiles y otros usos diversos, as como los de gran tamao empleado en las centrales hidrulicas, trmicas y atmicas, que suministran energa elctrica a industrias y ciudades.

QU ES LA FEM?Celdas fotovoltaicas o fotoelctricas. Llamadas tambinceldas solares, transforman en energa elctrica la luz - natural del Sol o la de una fuente de luz artificial que incida sobre stas. Su principal componente es el silicio (Si). Uno de los empleos ms generalizados en todo el mundo de las celdas voltaicas es en el encendido automtico de las luces del alumbrado pblico en las ciudades.

Tambin se utilizan en el suministro de pequeas cantidades de energa elctrica para satisfacer diferentes necesidades en zonas apartadas hasta donde no legan las redes del tendido de las grandes plantas generadoras. Las celdas fotovoltaicas se emplean tambin como fuente principal de abastecimiento de energa elctrica en los satlites y mdulos espaciales. Las hay desde el tamao de una moneda hasta las del tamao aproximado de un plato.Para obtener una tensin o voltaje ms alto que el que proporciona una sola celda, se unen varias para formar un panel.Termopares. Se componen de dos alambres de diferentes metales unidos por uno de sus extremos. Cuando reciben calor en el punto donde se unen los dos alambres, se genera una pequea tensin o voltaje en sus dos extremos libres.

Entre algunas de las combinaciones de metales utilizadas para la fabricacin de termopares podemos encontrar las siguientes: chromel-alumel (Ni Cr-Ni Al), hierro-constatan (Fe-Cu Ni), chromel-constantn (Ni Cr-Cu Ni), cobre constatan (Cu-Cu Ni). platino-rodio (Pt-Rh), etc.Los termopares se utilizan mucho como sensores en diferentes equipos destinados a medir, fundamentalmente, temperaturas muy altas, donde se hace imposible utilizar termmetros comunes no aptos para soportar temperaturas que alcanzan los miles de grado.

Efecto Piezoelctrico. Propiedad de algunos materiales como el cristal de cuarzo de generar una pequea diferencia de potencial cuando se ejerce presin sobre ellos.Una de las aplicaciones prcticas de esa propiedad es captar el sonido grabado en los antiguos discos de vinilo por medio de una aguja de zafiro, que al deslizarse por los surcos del disco en movimiento convierten sus variaciones de vaivn en corriente elctrica de audiofrecuencia de muy baja tensin o voltaje que se puede amplificar y or a un nivel mucho ms alto.Existe tambin un tipo de micrfono de cermica, que igualmente convierte las variaciones de los sonidos que capta en corrientes de audiofrecuencia que pueden ser amplificadas, transmitidas o grabadas.El efecto piezoelctrico del cristal de cuarzo, por ejemplo, tiene tambin una funcin inversa, que es la de vibrar cuando en lugar de presionarlo le aplicamos una pequea tensin o voltaje. En este caso la frecuencia de la vibracin depender del valor de la tensin aplicada y del rea que tenga el cristal sobre el cual se aplica.El uso prctico ms conocido de esta variante del efecto piezoelctrico est en los relojes de cuarzo, fijar la frecuencia de trabajo del microprocesador en los ordenadores, fijar las frecuencias de transmisin de las estaciones de radio, etc.

El valor de la fuerza electromotriz (FEM) o diferencia de potencial, coincide con la tensin o voltaje que se manifiesta en un circuito elctrico abierto, es decir, cuando no tiene carga conectada y no existe, por tanto, circulacin de corriente.

Calculo Fem Y Potenciales De Oxido ReduccinUna de las celdas galvnicas ms conocidas es la llamada celda Daniell. Consta de dos semiceldas separadas por un vidrio poroso o puente salino. En una de ellas se coloca un electrodo de cobre y una solucin 1 molar de sulfato de cobre, mientras que en la otra se coloca un electrodo de zinc en una solucin 1 molar de sulfato de zinc. Al unir los electrodos mediante un medidor potencial, se determina que la celda genera un potencial mximo de 1.1 volts, denominado fuerza electromotriz (fem). Este valor puede ser calculado con base en las reacciones qumicas que tienen lugar en la celda y el potencial estndar asociado a estas reacciones. En este caso, los pares son Cu2+/Cu0 y Zn2+/Zn0. Un potencial ms positivo indica una mayor tendencia de las especies a ganar electrones, esto es, a reducirse. En cambio, a medida que un potencial es ms negativo (o menos positivo) se tiene una mayor tendencia a la oxidacin, o sea a la prdida de electrones. De acuerdo a lo anterior, se puede afirmar que las reacciones en la celda Daniell sern: Cu2+ + 2e- Cu0 Zn0 - 2e- Zn2+ La fem de una celda se calcula mediante la relacin: fem = Potencial ms positivo Potencial ms negativo, sin cambiar nunca los valores reportados en la tabla a menos que las condiciones de concentracin, presin o temperatura sean diferentes a las estndar.

Potencial de oxido reduccin.El trmino potencial de oxidacin-reduccin, o potencial redox, se refiere al potencial que se establece entre un electrodo inerte, por ejemplo, de platino o de oro, y una disolucin de las formas oxidada y reducida de un ion.La oxidacin consiste en una prdida de electrones, y la reduccin en una ganancia de electrones; la ecuacin de oxidacin-reduccin se escribe as:

En donde Rd representa el estado reducido y Ox el estado oxidado del ion. El hierro ferroso puede oxidarse al estado frrico de varios modos, como, por ejemplo:

Cuando un electrodo de platino, que no interviene en la reaccin, sino que acta simplemente como un conductor elctrico, se sumerge en una disolucin que contiene iones Ti++ y Ti+++, y este semielemento se conecta, travs de un puente salino, a un electrodo normal de hidrgeno, puede determinarse el potencial de oxidacin-reduccin del sistema. Esta pila se representa de la forma siguiente:Pt Ti++, Ti+++ H3O+ (aH3O+ = 1) H2 (1 atm), PtY las fracciones de cada uno de los semielementos son:Izquierda (oxidacin) Ti++Ti+++ + eDerecha (reduccin) H3O+ eH2 + H2OLa suma de las reacciones de los electrodos de la derecha y de la izquierda constituye la reaccin neta de la pila para la oxidacin del titanioTi++ + H3O+ = Ti+++ + H2 + H2OPara calcular la f.e.m. de la pila se aplica la ecuacin dada en el captulo anterior:

Como en el electrodo normal de hidrgeno la actividad de los iones hidrgeno es 1,00 y la presin del gas hidrgeno es 1 atm, de aqu que estos trminos no aparezcan en la oxidacin. Por tanto, el potencial de oxidacin-reduccin de un semielemento o electrodo que contenga iones en los estados reducido y oxidado ser

El trmino Eh se emplea, generalmente, para designar el potencial de oxidacin reduccin del electrodo. El subndice h indica que el valor obtenido es con respecto al potencial normal de oxidacin del electrodo de hidrgeno. En esta ecuacin, E es el potencial normal de oxidacin-reduccin del sistema, que es igual a Eh cuando la razn Ox/Rd es la unidad, pues 1n 1=0, n es la diferencia existente en el nmero de electrones de los estados oxidado y reducido; y, finalmente, Ox y Rd representan las actividades de la sustancia en las formas oxidada y reducida, respectivamente.A una temperatura de 25 C, para una transferencia de un electrn (n =1), la ecuacin anterior ser:

Y cuando se transfieren dos electrones,

En la tabla 1 se indican los potenciales normales a 25 C para la reaccin de oxidacin de algunos sistemas de oxidacin-reduccin. Los de la parte superior de la tabla son los que se oxidan con ms facilidad (buenos agentes reductores), mientras que los del final de la misma son los ms fciles de reducir (buenos agentes oxidantes).TABLA 1Potenciales normales de oxidacin, a 25 C, de algunos sistemas inorgnicos de oxidacin-reduccinSistemas de oxidacin- reduccinReaccinE0 (voltios)

Cr++, Cr+++Cr++= Cr++++ e+ 0,41

T++, T+++Ti++=T++++e+0,37

Sn++, Sn++++Si,++= Sn+''`"+'+2e-0.154

Cu+, Cu++Cu+=Cu+++e-0.167

Fe (CN)6- - -, Fe(CN)6- - -Fe (CN)6- - - =Fe(CN)6- - - +e -0.356

MnO4- -1 MnO4-MnO4-- =MnO4- +e-0.564

Fe++, Fe+++Fe++= Fe++++ e -0.771

Hg2++, Hg++FIg2++= 2Hg+++ 2e-0.92

Tl+4-, TI-'++Tl+=Tl++++2e-1.25

Ce+++, Ce++++Ce+++=Ce+++++e-1.61

Pb++, Pb++++Pb++=Pb+++++2e-1,75

Co++, Co+++Co++=Co++++e-1,824

TABLA 2Potenciales normales de oxidacin, para determinados pH, de algunos sistemas de oxidacin-reduccinSistemas de oxidacin- reduccinE0' voltiospHTemperatura

Riboflavina+0,2087,030

+0,1175,030

Indigo trisulfonado +0,0817,030

Azul de metileno -0,0117,030

Acido ascrbico -0,1155,2030

-0,1364,5830

2,6-Diclorofenol indofenol -0,2177,030

Citocromo c -0,2566,7730

Vitamina K1 -0,3630,2 N HCl20

y 95 % alc.

Adrenalina (epinefrina) -0,3807,030

-0,7910,2930

Acido homogentsico-0,5701.9825

Electro Deposito (Calculo de electro deposito)La galvanoplastia es un proceso mediante el cual se recubre un objeto con un metal, gracias al paso de una corriente elctrica por una celda electroqumica. Es un depsito de una capa metlica sobre un material no metlico.La galnostegia es un depsito de una capa metlica sobre un metalLos objetivos de este depsito es el de proteccin y decoracin.

Un electro depsito se puede obtener bajo las siguientes caractersticas:

1.-uniformidad de depsito2.-brillo3.-dureza4.-rugosidad5.-adherencia6.-no adherencia7.-quemado

Para un buen depsito electroltico es importante la limpieza. Las sustancias a eliminar son:1.- xidos y productos de corrosin2.- sustancias orgnicas (grasas y aceites9.3.- astillas metlicas

Aplicaciones de electroqumica en la electrnica

Las bateras o pilas como comnmente se les conoce, tiene ms de 200 aos de existencia, desde su primer modelo primitivo hasta lo modernos productos que existen en la actualidad, como pilas alcalinas, pilas recargables, etc.Las bateras no han perdido vigencia tecnolgica por el contrario, cada da se perfecciona, ya en la actualidad se habla de sistemas hbridos, de motores de combustin con sistemas de bateras, que pronto sern una realidad en nuestras calles.Este tiene como propsito ilustrar lo sencillo que es una batera, una simple reaccin qumica que produce energa. Pero a su vez dar luces que si la crisis energtica se agudiza, pronto deberemos buscar fuentes de energa alternas para no depender del combustible fsil (petrleo)Una batera es un dispositivo electroqumico el cual almacena energa en forma qumica. Cuando se conecta a un circuito elctrico, la energa qumica se transforma en energa elctrica. Todas las bateras son similares en su construccin y estn compuestas por un nmero de celdas electroqumicas. Cada una de estas celdas est compuesta de un electrodo positivo y otro negativo adems de un separador. Cuando la batera se est descargando un cambio electroqumico se est produciendo entre los diferentes materiales en los dos electrodos. Los electrones son transportados entre el electrodo positivo y negativo va un circuito externo (bombillas, motores de arranque etc.

Nano qumica propiedades fisicoqumicas no convencionales de polmeros Catenanos y RotaxanosUn campo de investigacin reciente y muy interesante es el de las mquinas moleculares. Inspirndose en la mecnica biolgica, muchos han buscado formar sistemas moleculares en movimiento para generar trabajo que promete tener muchas aplicaciones. De inters especial para estos propsitos son un tipo de molculas llamadas catenanos y Rotaxanos. Los catenanos son estructuras formadas por la interconexin de dos o ms macrociclos para formar una especie de cadena, con cada macrociclo tomando el papel de un eslabn. Los Rotaxanos son estructuras con una molcula en forma de mancuerna rodeada en el centro por un macrociclo.

Los primeros catenanos y Rotaxanos fueron sintetizados en la dcada de 1960, pero no fue sino hasta hace unos aos que se empezaron a considerar estas estructuras como posibles fuentes de una aplicacin importante. Al principio, la sntesis de este tipo de estructuras era muy difcil ya que se utilizaban nicamente fuerzas intermoleculares e interacciones cido-base para dirigir la reaccin. Sin embargo, en la actualidad ya no existen ese tipo de impedimentos ya que se han diseado mtodos de sntesis que incorporan metales de transicin para dirigir la reaccin. Uno de los metales ms empleados para esto es el cobre en estado de oxidacin (I). Las estrategias ms comunes consisten en formar un complejo con fragmentos coordinantes acclicos para luego cerrar los fragmentos mediante una reaccin de sustitucin u otro tipo de reaccin. El centro metlico puede ser removido posteriormente formando una sal insoluble con otro ligante para obtener el catenano libre.

La idea de producir motores moleculares con este tipo de estructuras proviene del estudio del mecanismo de la contraccin muscular. En las clulas musculares existen arreglos en forma de fibras, con un filamento de miosina rodeado de filamentos de actina. El movimiento ocurre por deslizamiento de los filamentos impulsado por la hidrlisis del ATP. Haciendo una analoga con esta funcin biolgica, se han preparado estructuras moleculares que presenten este tipo de movimiento. Uno de los sistemas ms prometedores son los polipirroles que permiten doblar un polmero slido en una direccin u otra dependiendo de la corriente elctrica aplicada. Los Rotaxanos se basan en el mecanismo de los sarcmeros del msculo, y el ciclo central no permite que la cadena en forma de mancuerna se deslice completamente fuera del sistema. Sin embargo un mtodo qumico interesante consiste en el intercambio de centros metlicos en un catenano. Para esto es importante que los ciclos tengan varios tomos donadores. Es posible intercambiar un ion metlico con un nmero de coordinacin por otro con mayor nmero de coordinacin (por ejemplo Cu (I) y Zn (II)). Esto produce un movimiento de estiramiento y contraccin.

La promesa de esta tecnologa se ha manifestado en la industria de la computacin. La naturaleza mvil tanto de los Rotaxanos como de los catenanos hace que se comporten como interruptores moleculares, lo cual implica una amplia gama de aplicaciones tecnolgicas. Se ha pensado en ocupar estas molculas para producir chips muy pequeos, donde los Rotaxanos acten como transistores. Tambin se estn desarrollando aplicaciones en las que funcionen como sistemas de almacenamiento de informacin para producir computadoras moleculares. De igual forma pueden ocuparse como sensores moleculares. Este tipo de aplicaciones se han trabajado ampliamente en los ltimos aos y se ha hecho un gran avance, pero an es muy temprano para asegurar su efectividad y si sern capaces de cumplir las expectativas que han generado.Bibliografa

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Cuestionario

1. cmo se crea una reaccin de combinacin?R= se combinan dos o ms sustancias que pueden ser elementos o compuestos para formar un producto.

2. Qu es una reaccin de descomposicin?R= una sola sustancia se descompone o se rompe, produciendo dos o ms sustancias distintas.

3. Cmo se crea una reaccin de Sustitucin?R= cuando un elemento qumico ms activo o mas reactivo desplaza a otro elemento menos reactivo que se encuentra formando parte de un compuesto.

4. Cmo se crea una reaccin de neutralizacin?R= es aqulla en la cual reacciona un cido (o un xido cido) con una base (u xido bsico).

5. Cmo se crea una reaccin oxido reduccin?R= se caracteriza porque hay unatransferencia de electrones, en donde una sustancia gana electrones y otra sustancia pierde electrones.

6. Menciona una aplicacin de la reaccin oxido reduccinR= son muy frecuentes en la industria ya que constituyen el principio de funcionamiento de las pilas elctricas, tales como las pilas alcalinas

7. Qu son os clculos estequiomtricos?R= son aquellos que se realizan para conocer con precisin la cantidad que se va a obtener de un determinado producto, conocidas las cantidades de los reactivos o, por el contrario, las cantidades de reactivo que se han de utilizar para obtener una determinada cantidad de producto.

8. A que se le denomina fuerza electromotriz y cuales son 2 tipos de circuitos?R= Se denomina fuerza electromotriz (FEM) a la energa proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre comente elctrica.

Circuito elctrico abierto (sin carga o resistencia) Por tanto, no se establece la circulacin de la corriente elctrica desde la fuente de FEM (La batera en este caso).

Circuito elctrico cerrado, con una carga o resistencia acoplada, a travs de la cual se establece la circulacin de un flujo de corriente elctrica desde el polo negativo hacia el polo positivo de la fuente de FEM o batera.

9. Que es la FEM?R=Celdas fotovoltaicas o fotoelctricas. Llamadas tambinceldas solares, transforman en energa elctrica la luz - natural del Sol o la de una fuente de luz artificial que incida sobre stas.

10. Qu es el potencial oxido reduccin?R= se refiere al potencial que se establece entre un electrodo inerte, por ejemplo, de platino o de oro, y una disolucin de las formas oxidada y reducida de un ion.

11. Qu es y cmo se puede obtener un electro depsito?R= La galnostegia es un depsito de una capa metlica sobre un metalUn electro depsito se puede obtener bajo las siguientes caractersticas:

uniformidad de depsito brillo dureza rugosidad adherencia no adherencia quemado

12. Cules son las aplicaciones de la electroqumica en la electrnica?R= dentro de la rama de la electrnica en relacin con la qumica se utiliza en lo que son las bateras o pilas.

13. Qu son los catenanos y los Rotaxanos?R= Los catenanos son estructuras formadas por la interconexin de dos o ms macrociclos para formar una especie de cadena. Los Rotaxanos son estructuras con una molcula en forma de mancuerna rodeada en el centro por un macrociclo.

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