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Velocidad de reacción y propiedades físicas de los metales

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Respuesta rápida

4: Naturaleza de los reactivos (Na más reactivo que Ca); también temperatura, concentración, superficie de contacto y catalizadores. 5: Aumento de temperatura y cambio en la concentración de gases (CO₂, contaminantes). 6: a) Baja reactividad (metales nobles). b) Reactividad química frente a O₂ y humedad. c) Maleabilidad. d) Ductilidad.

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Solución — Página 71

Quimica 1° · 2024

Ejercicio 4

Observo las reacciones químicas expuestas a continuación y deduzco qué factores pueden modificar la velocidad de estas reacciones:

$2\,\text{Na} + 2\,\text{H}_2\text{O} \longrightarrow 2\,\text{NaOH} + \text{H}_2 \quad (\text{reacción química violenta})$

$\text{Ca} + 2\,\text{H}_2\text{O} \longrightarrow \text{Ca(OH)}_2 + \text{H}_2 \quad (\text{reacción química lenta})$

Ambas reacciones usan los mismos reactivos (metal + agua) en condiciones idénticas (temperatura ambiente, misma cantidad de agua), pero una es violenta y la otra lenta.
La diferencia no está en el agua, sino en el metal: el sodio (Na) es más electropositivo/reactivo que el calcio (Ca); el Na pierde su electrón de valencia con mayor facilidad.
Por tanto, el factor que explica la distinta velocidad es la naturaleza de los reactivos (la reactividad intrínseca de cada sustancia), que determina la energía de activación de la reacción.
Además de la naturaleza de los reactivos, los factores generales que modifican la velocidad de reacción son: temperatura, concentración (o presión, en gases), superficie de contacto (estado de división), presencia de catalizadores o inhibidores y naturaleza de los reactivos.
Comprobación: a mayor reactividad del metal, menor energía de activación, mayor fracción de colisiones eficaces y mayor velocidad de reacción.

Respuesta

El factor determinante aquí es la naturaleza de los reactivos (Na es más reactivo que Ca); además, la velocidad se modifica con la temperatura, la concentración, la superficie de contacto y la presencia de catalizadores.

Ejercicio 5

Respondo: ¿Cuál es el factor o factores que estimas más importantes y que están alterando las reacciones químicas naturales que ocurren en el ambiente?

Las reacciones naturales (corrosión, combustión, fotosíntesis, disolución de rocas, oxidación de materia orgánica) ocurren a ritmos que dependen de las condiciones del medio.
El cambio climático eleva la temperatura global: al aumentar la temperatura, la energía cinética de las partículas aumenta, hay más colisiones eficaces y las reacciones se aceleran (regla empírica de Van't Hoff: por cada 10 $\,^\circ$ $\text{C}$ de subida, la velocidad se duplica aproximadamente).
La emisión de $\text{CO}$ _2 y contaminantes cambia la concentración de reactivos y productos en el aire y en el agua, alterando el equilibrio y la velocidad de reacciones como la lluvia ácida ( $2\,\text{SO}_2 + \text{O}_2 \to 2\,\text{SO}_3$ ) o la disolución de carbonatos.
La contaminación aporta catalizadores (iones metálicos) e inhibidores que modifican la velocidad de reacciones naturales.
Conclusión: los factores más importantes son el aumento de la temperatura y el cambio en la concentración de gases ( $\text{CO}$ _2, $\text{O}$ _2, óxidos de azufre y nitrógeno) por la actividad humana.

Respuesta orientativa: Los factores más importantes son el aumento de la temperatura (por el cambio climático) y el cambio en la concentración de gases como el $\text{CO}$ _2 y los contaminantes, que aceleran o desplazan las reacciones naturales del ambiente.

Ejercicio 6

Explico a qué propiedad de los metales corresponde los siguientes hechos:

Parte 6.a

El oro y la plata no se oxidan

El oro (Au) y la plata (Ag) están al final de la serie de potenciales estándar: tienen potencial estándar de reducción positivo ( $E^\circ_{\text{Au}^{3+}/\text{Au}} = +1{,}50\,\text{V}$ ; $E^\circ_{\text{Ag}^{+}/\text{Ag}} = +0{,}80\,\text{V}$ ).
Eso significa que no ceden electrones fácilmente al oxígeno del aire ni a la humedad.
Por ello se clasifican como metales nobles (baja reactividad química).

Respuesta

Corresponden a su baja reactividad química: son metales nobles que no se oxidan en condiciones normales.

Parte 6.b

La formación de herrumbre en un recipiente de aluminio

El aluminio reacciona con el oxígeno del aire y con la humedad: $4\,\text{Al} + 3\,\text{O}_2 \to 2\,\text{Al}_2\text{O}_3$ .
El óxido de aluminio forma una capa fina, adherente y protectora (capa pasivante) que dificulta la corrosión posterior.
La aparición de manchas o "herrumbre" es evidencia de que el metal está oxidándose, es decir, de su reactividad química frente al $\text{O}$ _2 y al agua.

Respuesta

Corresponde a su reactividad química: el aluminio se oxida en presencia de oxígeno y humedad, formando una capa de $\text{Al}$ _2 $\text{O}$ _3 que lo protege.

Parte 6.c

Confección de láminas de oro muy delgadas

El oro se puede golpear o prensar hasta formar hojas de unas pocas micras de espesor sin romperse.
Esta capacidad de deformarse bajo presión manteniendo la cohesión se llama maleabilidad.
Es la propiedad que permite batir oro en pan de oro para dorar obras de arte y arquitectura.

Respuesta

Corresponde a la maleabilidad (capacidad de deformarse en láminas finas bajo presión).

Parte 6.d

Metales que se estiran en hilos o alambres muy delgados

Los metales pueden estirarse a través de una hilera (tirado) hasta obtener hilos finos sin perder su continuidad.
Esta capacidad de deformarse en forma de hilo se denomina ductilidad.
Es la propiedad que permite fabricar cables de cobre o alambres de acero.

Respuesta

Corresponde a la ductilidad (capacidad de estirarse en hilos o alambres finos).

Contenido de la página

4. Observo las reacciones químicas expuestas a continuación y deduzco qué factores pueden modificar la velocidad de estas reacciones:

$2\,\text{Na} + 2\,\text{H}_2\text{O} \longrightarrow 2\,\text{NaOH} + \text{H}_2 \quad (\text{reacción química violenta})$

$\text{Ca} + 2\,\text{H}_2\text{O} \longrightarrow \text{Ca(OH)}_2 + \text{H}_2 \quad (\text{reacción química lenta})$

5. Respondo: ¿Cuál es el factor o factores que estimas más importantes y que están alterando las reacciones químicas naturales que ocurren en el ambiente?

6. Explico a qué propiedad de los metales corresponde los siguientes hechos:

El oro y la plata no se oxidan:
La formación de herrumbre en un recipiente de aluminio
Confección de láminas de oro muy delgadas
Metales que se estiran en hilos o alambres muy delgados

Ejemplos resueltos

¿Por qué el sodio reacciona violentamente con el agua mientras que el calcio lo hace lentamente?

Ambos reaccionan con el mismo reactivo (agua) a la misma $temperatura.\n2$ . El sodio es más electropositivo que el calcio: pierde su electrón con más $facilidad.\n3$ . Menor energía de activación ⇒ más colisiones eficaces ⇒ mayor $velocidad.\n4$ . Respuesta: por la naturaleza de los reactivos (reactividad del metal).

Tablas (2)

Hecho	Propiedad del metal
El oro y la plata no se oxidan	Baja reactividad química (metales nobles)
Formación de herrumbre en un recipiente de aluminio	Reactividad química frente a O₂ y humedad (oxidación)
Láminas de oro muy delgadas	Maleabilidad
Metales estirados en hilos o alambres finos	Ductilidad

Factor	Efecto en la velocidad de reacción
Temperatura ↑	Velocidad ↑ (≈ doble por cada 10 °C)
Concentración ↑	Velocidad ↑ (más partículas por volumen)
Superficie de contacto ↑	Velocidad ↑ (más colisiones)
Catalizador	Velocidad ↑ sin consumirse
Naturaleza de los reactivos	Define la energía de activación

Diagrama

flowchart TD
    A[Factores que modifican la velocidad] --> B[Naturaleza de los reactivos]
    A --> C[Temperatura]
    A --> D[Concentración]
    A --> E[Superficie de contacto]
    A --> F[Catalizadores o inhibidores]
    B --> B1[Na reacciona violento con H2O]
    B --> B2[Ca reacciona lento con H2O]

Fórmulas y ecuaciones

v = $k\,[A]^n$

$2\$ , $\text{Na}$ + $2\$ , $\text{H}$ _2 $\text{O}$ $\longrightarrow$ $2\$ , $\text{NaOH}$ + $\text{H}$ _2

$\text{Ca}$ + $2\$ , $\text{H}$ _2 $\text{O}$ $\longrightarrow$ $\text{Ca(OH)}$ _2 + $\text{H}$ _2

$4\$ , $\text{Al}$ + $3\$ , $\text{O}$ _2 $\longrightarrow$ $2\$ , $\text{Al}$ _2 $\text{O}$ _3

$E^\circ_{@@MATH_0@@^{3+}/$ $\text{Au}$ } = $+1{,}50\$ , $\text{V}$

Glosario (6)

Velocidad de reacción: Rapidez con la que una sustancia se transforma en otra, medida por la variación de concentración por unidad de tiempo.
Metales nobles: Metales de baja reactividad química, como el oro, la plata y el platino, que no se oxidan con facilidad.
Maleabilidad: Capacidad de un metal de deformarse bajo presión y formar láminas finas.
Ductilidad: Capacidad de un metal de estirarse formando hilos o alambres sin romperse.
Capa pasivante: Filme fino de óxido (p. ej. Al2O3) que protege al metal de la corrosión posterior.
Catalizador: Sustancia que acelera una reacción sin consumirse en el proceso.

Preguntas para practicar

¿Cuál es el factor o factores que estimas más importantes y que están alterando las reacciones químicas naturales que ocurren en el ambiente?

Los factores más importantes son el aumento de la temperatura global por el cambio climático, que acelera las reacciones, y el cambio en la concentración de gases como el CO2 y los contaminantes por la actividad humana, que altera la velocidad y el equilibrio de reacciones naturales como la corrosión, la fotosíntesis y la formación de lluvia ácida.

¿Por qué el oro no se oxida mientras que el aluminio sí?

El oro es un metal noble con potencial estándar de reducción positivo, por lo que no cede electrones fácilmente al oxígeno; el aluminio es más reactivo y se oxida formando una capa fina de Al2O3 que lo protege de la corrosión posterior.

Temas y conceptos clave

Velocidad de reacción químicaFactores que la modificanPropiedades químicas y físicas de los metalesnaturaleza de los reactivostemperaturaconcentraciónsuperficie de contactocatalizadormetales noblesoxidaciónmaleabilidadductilidadcapa pasivante de Al2O3

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Figuras de la página (1)

Dos ecuaciones químicas con flechas amarillas: sodio con agua (reacción violenta) y calcio con agua (reacción lenta). — Figura 1 image

Preguntas que la gente también hace

¿Qué factores modifican la velocidad de una reacción química?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

¿Por qué el sodio reacciona violentamente con el agua y el calcio lentamente?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

¿Cuál es la diferencia entre maleabilidad y ductilidad de los metales?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

📌 Antes de leer esto

• Ecuación química balanceada
• Serie de活动 de metales o potenciales estándar
• Concepto de oxidación
• Nombres y propiedades físicas de los metales

Siguiente tema sugerido

Ley de velocidad de reacción y factores que influyen en ella (catalizadores y energía de activación)

📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 628 caracteres

Observo las reacciones químicas expuestas a continuación y deduzco qué factores pueden modificar la velocidad de estas reacciones:

2Na + 2H,0 > 2Na0H + H2 (reacción química violenta)

https:sin9.cVfqtxi7

Ca +2H0 >> Ca(OH), +H, (reacción química lenta)

ttpsi/in9.cloza7a

Respondo: ¿Cuál es el factor o factores que estimas mds importantes y que están alterando las reacciones químicas naturales que ocurren en el ambiente?
Explico a qué propiedad de los metales corresponde los siguientes hechos:

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e loro y la plata no se oxidan:

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e Confección de láminas de oro muy delgadas

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