Reacciones de disociación, combustión y óxido-reducción
Respuesta rápida
Disociación: H2CO3 → H+ + HCO3− → H+ + CO3^2−; precipitación: 2Na+ + CO3^2− → Na2CO3(s). Combustión: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + energía. Redox: oxidante gana e−, reductor cede e−.
Solución — Página 293
Colección Nanahuatzin. Saberes y pensamiento científico. Libro de Educación Secundaria Grado 3° Ciclo Escolar 2025 - 2026
Análisis de la página
La página es teórica y presenta tres bloques: disociación y precipitación de carbonatos, combustión de hidrocarburos y reacciones redox. No contiene ejercicios con enunciado numerado, por lo que se explican los procesos químicos y se resuelven las ecuaciones mostradas.
Paso 1: Disociación y precipitación de carbonatos
El ácido carbónico se disocia en dos etapas:
- Primera disociación:
\mathrm{H_2CO_{3(ac)} \rightarrow H^+_{(ac)} + HCO^-_{3(ac)}}
- Segunda disociación:
\mathrm{HCO^-_{3(ac)} \rightarrow H^+_{(ac)} + CO^{2-}_{3(ac)}}
- Precipitación con sodio:
\mathrm{2Na^+_{(ac)} + CO^{2-}_{3(ac)} \rightarrow Na_2CO_{3(s)}}
Respuesta: El ion carbonato reacciona con iones sodio y forma carbonato de sodio sólido, que precipita en arrecifes y lecho marino.
Paso 2: Combustión del gas natural
La ecuación balanceada es:
\mathrm{CH_{4(g)} + 2O_{2(g)} \rightarrow CO_{2(g)} + 2H_2O_{(g)} + \text{energía}}
Verificación del balance:
- Carbono: 1 en reactivos y 1 en productos.
- Hidrógeno: 4 en reactivos y 4 en productos.
- Oxígeno: 4 en reactivos y 4 en productos.
Respuesta: La combustión completa de 1 mol de metano consume 2 mol de oxígeno y produce 1 mol de dióxido de carbono, 2 mol de agua y energía.
Paso 3: Reacciones redox en baterías
En una batería, la reacción redox ocurre cuando el circuito se cierra. Una especie se oxida (cede electrones) y otra se reduce (gana electrones).
- Agente oxidante: componente cuyos átomos se reducen, oxidando a otras sustancias; gana electrones.
- Agente reductor: componente cuyos átomos se oxidan, reduciendo a otras sustancias; cede electrones.
Respuesta: La batería almacena energía química y la libera como energía eléctrica mediante transferencia de electrones; al conectarla a la corriente, la reacción se invierte y se recarga.
Contenido de la página
Este, a su vez, se disocia y precipita (forma sólidos insolubles) en, por ejemplo, los arrecifes o en el lecho marino, lo cual genera capas de carbonatos de sodio o potasio:
\mathrm{H_2CO_{3(ac)} \rightarrow H^+_{(ac)} + HCO^-_{3(ac)}}
\mathrm{HCO^-_{3(ac)} \rightarrow H^+_{(ac)} + CO^{2-}_{3(ac)}}
\mathrm{2Na^+_{(ac)} + CO^{2-}_{3(ac)} \rightarrow Na_2CO_{3(s)}}
Las reacciones de combustión de hidrocarburos (compuestos orgánicos derivados del petróleo constituidos por cadenas de carbono e hidrógeno) arden en presencia de oxígeno:
\mathrm{CH_{4(g)} + 2O_{2(g)} \rightarrow CO_{2(g)} + 2H_2O_{(g)} + \text{energía}}
Gas natural
En las baterías ocurre una reacción redox de la cual es posible beneficiarse, pues se almacenan sustancias dentro de la batería y no reaccionan hasta que el circuito eléctrico está cerrado; como consecuencia, sirven como medio de almacenamiento de energía. Por su parte, la reacción es reversible: si, por ejemplo, se conecta un teléfono a la corriente, esta se encarga de revertir la reacción química llevando a cabo el proceso contrario al que sucede mientras se hace uso del aparato.
Existen más ejemplos de reacciones redox que suceden de manera natural o por la acción del ser humano, muchas de ellas en ambientes más complejos. Comprender estos fenómenos es conocer con mayor profundidad cómo funciona el mundo.
En las reacciones óxido-reducción ocurre un intercambio de electrones, donde una especie química se reduce y otra se oxida:
- Agente oxidante:
- Componente cuyos átomos se reducen, oxidando a otras sustancias.
- Gana electrones.
- Agente reductor:
- Componente cuyos átomos se oxidan, reduciendo a otras sustancias.
- Cede electrones.
Estas reacciones permiten comprender una amplia lista de fenómenos y de esta manera desarrollar tecnología que ayude a controlar, evitar o producir estas reacciones para beneficio de los seres humanos.
Ejemplos resueltos
Explica la disociación del ácido carbónico y la formación de carbonato de sodio sólido.
El ácido carbónico se disocia en dos etapas liberando iones hidrógeno y carbonato. Luego, los iones carbonato reaccionan con iones sodio y forman carbonato de sodio sólido que precipita.
Describe la combustión del gas natural.
El metano reacciona con oxígeno y produce dióxido de carbono, agua y energía. La ecuación balanceada es CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + energía.
Tabla
| Concepto | Definición | Comportamiento |
|---|---|---|
| Agente oxidante | Componente cuyos átomos se reducen, oxidando a otras sustancias | Gana electrones |
| Agente reductor | Componente cuyos átomos se oxidan, reduciendo a otras sustancias | Cede electrones |
Fórmulas y ecuaciones
\mathrm{CH_{4(g)} + 2O_{2(g)} \rightarrow CO_{2(g)} + 2H_2O_{(g)} + \text{energía}}
\mathrm{H_2CO_{3(ac)} \rightarrow H^+_{(ac)} + HCO^-_{3(ac)}}
\mathrm{HCO^-_{3(ac)} \rightarrow H^+_{(ac)} + CO^{2-}_{3(ac)}}
\mathrm{2Na^+_{(ac)} + CO^{2-}_{3(ac)} \rightarrow Na_2CO_{3(s)}}
\mathrm{CH_{4(g)} + 2O_{2(g)} \rightarrow CO_{2(g)} + 2H_2O_{(g)} + \text{energía}}
Glosario (6)
- Disociación
- Separación de una sustancia en iones al disolverse en agua.
- Precipitación
- Formación de un sólido insoluble que se separa de una disolución.
- Combustión
- Reacción exotérmica de un combustible con oxígeno que libera energía.
- Redox
- Reacción con transferencia de electrones entre especies químicas.
- Agente oxidante
- Especie que gana electrones y provoca la oxidación de otra.
- Agente reductor
- Especie que cede electrones y provoca la reducción de otra.
Preguntas para practicar
¿Por qué las reacciones redox son importantes en la vida cotidiana?
Las reacciones redox permiten el funcionamiento de baterías, la respiración celular y la corrosión de metales. Comprenderlas ayuda a desarrollar tecnologías de almacenamiento de energía y a prevenir daños en materiales.
¿Qué diferencia hay entre agente oxidante y agente reductor?
El agente oxidante gana electrones y se reduce, mientras que el agente reductor cede electrones y se oxida. Ambos participan en la transferencia de electrones de una reacción redox.
Temas y conceptos clave
Preguntas que la gente también hace
¿Qué es una reacción de óxido-reducción y cómo se identifica?
¿Cómo funciona una batería recargable a nivel químico?
¿Por qué se forman capas de carbonato de sodio en el lecho marino?
- • Estructura atómica y formación de iones
- • Balanceo de ecuaciones químicas
- • Estados de agregación y notación (ac), (g), (s)
- • Concepto de oxidación y reducción
📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 2016 caracteres
Este, a su vez, se disocia y precipita (forma sólidos insolubles)en, por ejemplo, los arrecifes o en el lecho marino, lo cual genera capas de carbonatos de sodio o potasio:
\begin{aligned}\mathrm{H}_{2}\mathrm{CO}_{3(ac)}&\longrightarrow\mathrm{H}_{(ac)}^{+}+\mathrm{HCO}_{3(ac)}^{-}\\\mathrm{HCO}_{3(ac)}^{-}&\longrightarrow\mathrm{H}_{(ac)}^{+}+\mathrm{CO}_{3(ac)}^{2-}\\2\mathrm{Na}_{(ac)}^{+}+\mathrm{CO}_{3(ac)}^{2-}&\longrightarrow\mathrm{Na}_{2}\mathrm{CO}_{3(c)}\end{aligned}
Las reacciones de combustión de hidrocarburos (compuestos orgánicos derivados del petróleo constituidos por cadenas de carbono e hidrógeno) arden en presencia de oxígeno:
\mathrm{CH_{4(g)}+2O_{2(g)}\longrightarrow CO_{2(g)}+2H_{2}O_{(g)}+energia}
En las baterías ocurre una reacción redox de la cual es posible beneficiarse, pues se almacenan sustancias dentro de la batera y no reaccionan hasta que el circuito eléctrico está cerrado; como consecuencia, sirven como medio de almacenamiento de energia. Por su parte, la reacción es reversible: si, por ejemplo, se conecta un telefono a la corriente, ésta se encarga de revertir la reacción química llevando a cabo el proceso contrario al que sucede mientras se hace uso del aparato.
Existen más ejemplos de reacciones redox que suceden de manera natural o por la acción del ser humano, muchas de ellas en ambientes más complejos. Comprender estos fenómenos es conocer con mayor profundidad cómo funciona el mundo.
En las reacciones óxido-reducción ocurre un intercambio de electrones, donde una especie química se reduce y otra se oxida:
cdAgente oxidante:
Componente cuyos átomos se reducen, oxidando a otras sustancias.
福
Gana electrones.
cAgente reductor:
Componente cuyos átomos se oxidan, reduciendo a otras sustancias.
• Cede electrones.
Estas reacciones permiten comprender una amplia lista de fenómenos y de esta manera desarrollar tecnología que ayude a controlar, evitar o producir estas reacciones para beneficio de los seres humanos.
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