Predicción de productos de reacciones químicas
¿Qué es un predictor de reacción? Las reacciones de reemplazo único ocurren entre un elemento en forma no combinada y un compuesto. La forma general de esta reacción suele escribirse como:
{eq}A \: + \: BX \: \rightarrow \: AX \: + \: B {/eq}
Dependiendo de si el elemento no combinado es un metal o un no metal, puede reemplazar el catión del compuesto o el anión de los reactivos iniciales. Los productos de un desplazamiento único exitoso serían un nuevo compuesto y un nuevo elemento no adherido.
Una reacción de doble desplazamiento es similar pero tiene algunas diferencias clave. En un doble desplazamiento, dos compuestos diferentes están disponibles en los reactivos para potencialmente reaccionar juntos en lugar de un único elemento no unido como lo habría hecho un solo reemplazo.
A continuación se muestra un ejemplo de un desplazamiento único: {eq}Zn(s) \: + 2 HCl(aq)\: \rightarrow \: ZnCl_{2}(aq)\: + \: H_{2}(g) {/eq}. El zinc es el único reactivo no enlazado de la definición anterior.
Reacciones de desplazamiento simple y doble
A continuación se muestra un ejemplo de doble desplazamiento: {eq}BaCl_{2}(aq) \: + \: Na_{2}SO_{4}(aq) \: \rightarrow \: BaSO_{4}(s)\: + \: 2 NaCl(ac) {/eq}. Hay dos compuestos en los reactivos para señalar la reacción de doble desplazamiento.
Puede ser una habilidad valiosa predecir los productos de una reacción antes de mezclar los reactivos. Por motivos de seguridad, puede ser esencial tener confianza en los productos de una reacción antes de que tenga lugar.
La serie de actividades de los metales
¿Qué es una serie de actividades y la definición de serie de actividades? Una serie de actividades es una herramienta que se puede utilizar para hacer predicciones sobre si se producirá una única reacción de desplazamiento o si no habrá ninguna reacción. La serie de actividad del metal es posible debido a la reactividad predecible de un elemento en función de sus configuraciones electrónicas. Los elementos cercanos a las capas de valencia completas (ya sea perdiendo o ganando electrones de valencia) tienden a ser los elementos más reactivos. Además de los electrones de valencia, el tamaño relativo de los átomos también puede ayudar a predecir las reactividades de los elementos dentro de una serie.
Una reacción entre un metal y un compuesto es posible debido a la comparación entre las configuraciones de las dos categorías. El metal tendrá una configuración que conduce a la donación de electrones para completar una capa de valencia, mientras que es mucho más probable que los no metales acepten electrones para llenar una capa de valencia.
Gráfico de series de actividad de metales
El metal en su forma elemental puede reaccionar o no con un compuesto acuoso, y la serie de actividad de los metales puede ayudar a hacer esa determinación. Eche un vistazo a esta serie de actividades de metales, con los no metales más reactivos enumerados en la parte superior:
Reacciones Ácido-Base en Química: Fundamentos, Teorías y Aplicaciones
En esta serie, el potasio figura como el elemento superior del grupo, lo que significa que es el más reactivo. El oro figura en la parte inferior, lo que demuestra que es el menos reactivo de este grupo. Cuanto más arriba esté un elemento en la mesa, más reactivo será. Esta ubicación se puede utilizar para predecir la aparición del siguiente desplazamiento único:
{eq}2K (s) \: + \: MgCl_{2} (aq) \: \rightarrow \: 2 KCl (aq)\: + \: Mg(s) {/eq}
Esta reacción ocurriría. Esta reacción se puede determinar comparando la ubicación del potasio (el reactivo no unido) con el magnesio (el catión del compuesto en los reactivos). Mediante el uso de Activity Series, se puede ver que el potasio es más alto y, por lo tanto, más reactivo, por lo que efectivamente reemplazará al magnesio y se producirá una reacción.
Si los reactivos se cambiaran ligeramente a esto:
{eq}Mg (s)\: + \: KCl (ac) \: \rightarrow \: \:? {/eq}
Esta reacción no se produciría. Esta reacción no reaccionaría porque el metal no unido está en una serie de actividad más baja que el catión que está tratando de reemplazar.
De hecho, la Serie de actividades y una tabla electroquímica son muy similares. Se pueden utilizar de manera similar, pero el diseño de la Serie de Actividades puede ofrecer una comparación cualitativa de las reactividades de un grupo de elementos. Por el contrario, una tabla electroquímica pondrá valores numéricos al potencial eléctrico de una reacción.
Gráfico de series de actividades de no metales
Lo más común es utilizar una serie de actividades para determinar la reactividad de los metales por desplazamiento simple. Aún así, es posible realizar la misma tarea utilizando una serie de actividades de no metales. La única diferencia es que el elemento no unido en los reactivos de una reacción de desplazamiento simple es un no metal. Intentaría reemplazar el anión del compuesto en lugar del catión. Puede encontrar una serie de actividades de no metales aquí:
{eq}F_{2}\: \rightarrow \: Más \: Reactivo\\ \\ Cl_{2}\\ \\ Br_{2}\\ \\ I^{_{2}}\: \rightarrow \: Menos\: Reactivo {/eq}
De esta lista, el flúor es el no metal más reactivo y el yodo es el no metal menos reactivo de este pequeño grupo.
Ejemplos de predicción de productos con un gráfico de series de actividades
Quizás te preguntes, ¿cómo se predicen los productos de reacciones químicas? Usando la primera serie de actividades, puedes predecir si ocurrirán varias reacciones:
{eq}Al (s)\: + \: CaNO_{3} (aq) \: \rightarrow \:? {/eq}
El aluminio debe compararse con el calcio. Dado que el calcio es más alto en la serie, esto NO HABRÁ REACCIÓN.
{eq}Cu (s)\: +\: KBr (aq) \: \rightarrow \:? {/eq}
El cobre debe compararse con el potasio. Dado que el potasio es más alto en la serie, esto también es una NO REACCIÓN.
{eq}Zn (s) \: +\: FeCl (aq)\: \rightarrow \:? {/eq}
El zinc debe compararse con el hierro. El zinc es más alto en la serie de actividad, por lo que reaccionará. Produce cloruro de zinc y hierro metálico como productos.
{eq}F_{2} (g)\: + \: NaCl (aq)\: \rightarrow \:? {/eq}
El flúor debe compararse con el cloro, ya que no son metales. Usando la serie de no metales, vemos que el flúor es mayor, por lo que reaccionará para formar fluoruro de sodio y cloro gaseoso.
En un ejemplo de ecuación verbal: el agua mezclada con óxido de potasio formará hidróxido de potasio.
Esta ecuación para esto es:
{eq}H_{2}O (l) \: + \: K_{2}O (aq)\: \rightarrow \: 2 KOH {/eq}
Resumen de la lección
Las reacciones de desplazamiento simple son algo predecibles utilizando una serie de actividades de metales. La tabla de reactividad predeterminada clasifica los metales y no metales en orden de reactividad relativa. Cuanto más arriba en el gráfico se encuentre el elemento, mayor será su capacidad para desplazar a otro elemento de la misma categoría. Si un metal intenta desplazar a otro elemento, intentará reemplazar el catión del compuesto. Si se trata de un no metal que intenta desplazar a otro elemento, intentará desplazar al anión del compuesto.
Explora más sobre este tema
Selecciona un tema y sigue aprendiendo...
