5.6: Predicting Products from Chemical Reactions

parte del atractivo de la química es que las cosas no siempre funcionan de la manera esperada. Usted planea una reacción, anticipar los productos y, muy a menudo, los resultados te sorprenden! El ejercicio, entonces, está tratando de averiguar qué se formó, por qué y si su observación conduce a otras generalizaciones útiles. El primer paso en este proceso de descubrimiento es anticipar o predecir los productos que probablemente se formarán en una reacción química dada., Las pautas que describimos aquí predicen con precisión los productos de la mayoría de las clases de reacciones químicas simples. A medida que su experiencia en química crece, sin embargo, usted comenzará a apreciar lo inesperado!

en reacciones de síntesis simples que involucran la reacción de elementos, como el metal de aluminio que reacciona con gas de cloro, el producto será un compuesto simple que contiene ambos elementos. En este caso, es más fácil considerar las cargas comunes que los elementos adoptan como iones y construir su producto en consecuencia. El aluminio es un elemento del Grupo III y típicamente formará un ion + 3., El cloro, siendo el grupo VII, aceptará un electrón y formará un monoanión. Juntando estas predicciones, es probable que el producto sea AlCl3. De hecho, si se permite que el metal de aluminio y el gas de cloro reaccionen, el producto predominante es el AlCl3 sólido.

2 Al (S) + 3 Cl2 (g) → 2 AlCl3 (s)

la reacción de síntesis que involucra el gas hidrógeno no metálico y el bromo se puede abordar de manera similar. El producto contendrá ambos elementos. El hidrógeno, Grupo I, tiene un electrón de Valencia y formará un enlace covalente. El bromo, grupo VII, tiene siete electrones de Valencia y formará un enlace covalente., Por lo tanto, el producto probable es HBr, con un enlace covalente entre el hidrógeno y el bromo.

H2 (g) + Br2 (g) < → 2 HBr (g)

para una reacción de reemplazo único, recuerde que (en general) los metales reemplazarán a los metales y los no metales reemplazarán a los no metales. Para la reacción entre el cloruro de plomo(IV) y el gas flúor, el flúor reemplazará al cloro, dando lugar a un compuesto entre el plomo y el flúor y la producción de cloro elemental. El plomo puede ser visto como un» espectador » en la reacción y es probable que el producto sea fluoruro de plomo(IV)., La ecuación completa se muestra a continuación.

PbCl4 ( s) + 2 F2 (g) → PbF4 (S) + 2 Cl2 (g)

en reacciones de reemplazo único en las que se espera que los metales (o carbono o hidrógeno) reemplacen a los metales, primero debe verificar la serie de actividad para ver si se anticipa alguna reacción. Recuerde que los metales solo pueden reemplazar los metales que son menos activos que ellos mismos (a la derecha en la tabla). Si se predice que la reacción ocurrirá, use las mismas pautas generales que usamos anteriormente. Por ejemplo, el hierro sólido reacciona con ácido sulfúrico acuoso (H2SO4)., En esta reacción, la pregunta es si el hierro desplazará al hidrógeno y formará gas hidrógeno. Consultando la serie de actividades, vemos que el hidrógeno está a la derecha del hierro, lo que significa que se espera que ocurra la reacción. A continuación, razonamos que el hierro reemplazará al hidrógeno, lo que lleva a la formación de sulfato de hierro, donde el sulfato es el ion «espectador». La formación de gas hidrógeno requiere un cambio en el número de oxidación en el hidrógeno de +1 a cero., Por lo tanto, se deben reducir dos átomos de hidrógeno (una disminución en el número de oxidación) y los dos electrones necesarios para la reducción deben provenir del hierro. Por lo tanto, la carga en el hierro es más probable que sea +2 (comienza en cero y dona dos electrones a los hidrógenos). El producto final es, por lo tanto, muy probablemente sulfato de hierro(II). La ecuación completa se muestra a continuación.

Fe (S) + H2SO4 (aq) → FeSO4 (aq) + H2 (g)

Las reacciones de descomposición son las más difíciles de predecir, pero hay algunas tendencias generales que son útiles., Por ejemplo, la mayoría de los carbonatos metálicos se descompondrán al calentarse para producir óxido metálico y dióxido de carbono.

NiCO3 (s) → NiO (s) + CO2 (g)

los carbonatos de hidrógeno metálicos también se descomponen al calentarse para dar carbonato metálico, dióxido de carbono y agua.

2 NaHCO3 (s) → Na2CO3 (s) + H2O (g) + CO2 (g)

finalmente, muchos compuestos que contienen oxígeno se descompondrán al calentarse para producir gas de oxígeno y «otros compuestos». La identificación de estos compuestos y la construcción de una comprensión de por qué y cómo se forman es uno de los desafíos de la química., Algunos ejemplos:

H2O2 (aq) → O2 (g) + H2O (l)

2 HGO (s) → O2 (g) + 2 Hg (l)

2 KClO3 (s) → 3 O2 (g) + 2 KCl (s)

Los productos potenciales en las reacciones de doble reemplazo son simples de predecir; los aniones y cationes simplemente se intercambian. Recuerde, sin embargo, que uno de los productos debe precipitar, de lo contrario no se ha producido ninguna reacción química. Para la reacción entre el nitrato de plomo(II) y el yoduro de potasio, se prevé que los productos sean yoduro de plomo(II) y nitrato de potasio., No se produce redox, y el producto, yoduro de plomo, precipita de la solución como un sólido amarillo brillante. La pregunta de cómo predecir este tipo de tendencia de solubilidad se aborda en la siguiente sección.

Pb(NO3)2 (aq) + 2 KI(AQ)< → PbI2 (s) + 2 KNO3 (AQ)