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Para generar la serie de reactividad, podemos comprobar la reactividad de los metales viendo cómo reaccionan distintos metales en reacciones de desplazamiento. En este artículo veremos qué son las reacciones de desplazamiento, su papel en la determinación de la serie de reactividad, cómo predecir el resultado, así como las ecuaciones iónicas y las reacciones "redox".
- Este artículo trata de las reacciones de desplazamiento , así como de su fórmula.
- Empezaremos analizando qué son las reacciones de desplazamiento.
- Después, veremos qué son las ecuaciones iónicas.
- Para terminar, estudiaremos qué son las reacciones de oxidación, reducción y redox.
¿Qué son las reacciones de desplazamiento?
Las reacciones de desplazamiento son reacciones químicas en las que un metal más reactivo( un metal con más tendencia a perder electrones) desplaza a un metal menos reactivo de una solución acuosa de una de sus sales.
Esto puede sonar muy confuso, pero sólo significa que si un metal, por ejemplo el magnesio, es más reactivo que otro metal dentro de un compuesto, por ejemplo los iones de cobre (II) en el sulfato de cobre, entonces el metal más reactivo sustituirá y expulsará a los iones metálicos menos reactivos del compuesto. Estos iones metálicos forman entonces el elemento metálico en la solución.
Es importante destacar quetodas las reacciones de desplazamiento son también reacciones redox (reacciones de oxidación-reducción), ya que implican el intercambio de electrones.
Reacción de desplazamiento entre el magnesio y el sulfato de cobre:
El magnesio es más reactivo que el cobre, por lo que el magnesio sustituye al cobre en la sal (en realidad forma iones de magnesio que reaccionan con los iones de sulfato y forman sulfato de magnesio)
$$Mg{(s)} + CuSO_{4}{(aq)} \rightarrow MgSO_{4}{(aq)} + Cu{(s)}$$
¿Qué nos dicen las reacciones de desplazamiento?
Las reacciones de desplazamiento nos ayudan a ordenar los distintos metales según su reactividad. Por eso son importantes para elaborar la serie de reactividad.
En el artículo "Serie de reactividad", tratamos dos formas de averiguar qué metales son más reactivos que otros, observando y comparando con qué vigor reacciona un metal con el agua y con el ácido. Cuanto más enérgicamente reacciona un metal, más reactivo es.
Sin embargo, puedes observar que algunos de ellos reaccionan de forma muy parecida y son igualmente reactivos -por ejemplo, el magnesio, el aluminio, el zinc y el hierro tienen todos reacciones muy lentas con el agua-, por lo que es difícil ordenar esos metales por reactividad con precisión.
Aquí es donde las reacciones de desplazamiento resultan realmente útiles.
Como sabemos que un metal más reactivo siempre desplazará a un metal menos reactivo de una solución acuosa de una de sus sales, podemos hacer reaccionar juntos [metal A] y [compuesto de metal B] para ver si el metal B es desplazado (expulsado).
Si es así, entonces el metal A debe ser más reactivo que el metal B.
Por ejemplo, veamos la reacción entre el magnesio y el sulfato de zinc en una solución acuosa.
$$Mg(s) + ZnSO_4(aq) \rightarrow ?$$
En esta reacción, el magnesio desplaza a los iones de zinc de la sal, por lo que los iones de zinc se desplazan y forman zinc metal. Los iones sulfato no cambian.
La ecuación química completa de esta reacción es
$$Mg(s) + ZnSO_4(aq) \ncerca de MgSO_4(aq) + Zn(s)$$
Como el magnesio desplazó al zinc, ahora sabemos que el magnesio es el metal más reactivo. Sin embargo, si hiciéramos reaccionar zinc con sulfato de magnesio, no se produciría ninguna reacción. En consecuencia, sabemos que el zinc es menos reactivo que el magnesio.
Las reacciones de desplazamiento no sólo nos dan información sobre los reactantes, sino que también tienen muchas aplicaciones importantes en química, como la producción de metales a partir de sus minerales, la síntesis de nuevos compuestos y el análisis de compuestos desconocidos.
¿Cuál es la ecuación de las reacciones de desplazamiento?
Hay dos tipos de reacciones de desplazamiento: las de sustitución simple y las de sustitución doble. Ambas siguen el mismo principio (un metal de mayor reactividad desplaza o "echa" de un compuesto a un metal de menor reactividad), pero tienen un aspecto ligeramente distinto.
Las fórmulas de las reacciones de desplazamiento simple y doble son las siguientes:
Reacción de desplazamiento simple:
$$A + BC \rightarrow AC + B$$
A sería el metal de mayor reactividad que expulsa al metal de menor reactividad, B.
Reacción de doble desplazamiento:
$$AB + CD flecha derecha AD + BC$$
¿Cómo podemos predecir el resultado de las reacciones de desplazamiento?
Podemos saber si un metal desplazará a otro en una reacción de desplazamiento haciéndonos un par de preguntas:
- ¿El metal que no forma parte de un compuesto es más reactivo que el metal que forma parte de un compuesto?
- ¿El compuesto metálico (sal) está en una solución acuosa (tiene el símbolo de estado al lado (aq))?
Si la respuesta a ambas preguntas es afirmativa, entonces los dos reaccionarán en una reacción de desplazamiento, ¡y el elemento metálico desplazará al metal de la sal!
Por ejemplo, veamos la reacción entre el hierro y la solución de nitrato de plomo (II).
$$Fe(s) + Pb(NO_3)_2(aq) \rightarrow ?$$
Respondamos a las dos preguntas juntas:
- ¿El metal que no forma parte de un compuesto es más reactivo que el metal que forma parte de un compuesto?
- Sí, mirando la serie de reactividad, el hierro es más reactivo que el plomo que está en una sal (nitrato de plomo).
- ¿El compuesto metálico (sal) está en una solución acuosa (el símbolo de estado está al lado (aq))?
- Sí, el nitrato de plomo está en una solución acuosa, ya que hay un (aq) al lado \(Pb(NO_3)_2(aq)\).
En consecuencia, sabemos que el hierro desplazará a los iones de plomo de la sal para formar nitrato de hierro. Los iones de plomo se desplazan y así forman plomo metálico, por lo que simplemente está en la solución como plomo a secas.
La ecuación simbólica de la reacción es
$$Fe(s) + Pb(NO_3)_2(aq) \nflecha recta Fe(NO_3)_2(aq) + Pb(s)$$
Puede ser útil pensar simplemente que el hierro y el plomo intercambian sus lugares.
Ejemplos de reacciones de desplazamiento
Reacciones de desplazamiento simple: cuando se añade zinc metálico a una solución de sulfato de cobre, el zinc desplaza al cobre del compuesto, formando sulfato de zinc y cobre metálico:
$$Zn + CuSO_4 \nflecha recta ZnSO_4 + Cu$$
Reacción de doble desplazamiento: cuando se combinan soluciones acuosas de yoduro potásico y nitrato de plomo, el ion yoduro y el ion nitrato cambian de lugar, formando yoduro de plomo sólido y nitrato potásico acuoso:
$$2KI (aq) + Pb(NO_3)_2 (aq) \rightarrow 2KNO_3 (aq) + PbI_2 (s)$$
Reacción redox: recuerda que todas las reacciones de desplazamiento son reacciones redox porque hay un intercambio de electrones. Cuando se añade magnesio metálico al ácido clorhídrico, el magnesio se oxida a iones magnesio y se produce gas hidrógeno, mientras que los iones hidrógeno se reducen para formar gas hidrógeno:
$$Mg + 2HCl + H_2$$ MgCl_2 + H_2$$
Ejemplos de reacción de desplazamiento de halógenos
Los halógenos son elementos no metálicos altamente reactivos. Son el flúor, el cloro, el bromo, el yodo y el astato, del grupo VIIA de la tabla periódica.
Las reacciones de desplazamiento de los halógenos son muy parecidas a las reacciones de desplazamiento de los metales, pero en lugar de que un metal desplace a otro, es el halógeno más reactivo el que desplaza a otro halógeno en un compuesto. He aquí algunos ejemplos de reacciones de desplazamiento de halógenos:
Desplazamientodel cloro: el cloro gaseoso puede desplazar al bromo o al yodo de sus compuestos. Por ejemplo, cuando se burbujea gas cloro a través de una disolución de bromuro potásico, el cloro desplaza al bromo para formar cloruro potásico y gas bromo:
$$Cl_2 (g) + 2KBr (aq) + 2KCl (aq) + Br_2 (l)$$
Desplazamientodel bromo: El bromo puede desplazar al yodo de sus compuestos. Por ejemplo, cuando se añade agua con bromo a una disolución de yoduro potásico, el bromo desplaza al yodo para formar bromuro potásico y yodo:
$$Br_2 (aq) + 2KI (aq) en flecha recta 2KBr (aq) + I_2 (s)$$
Desplazamiento del flúor: El flúor es el más reactivo de todos los halógenos y puede desplazar a cualquiera de los otros halógenos de sus compuestos. Por ejemplo, cuando se hace pasar gas flúor sobre una muestra de yodo, el flúor desplaza al yodo para formar pentafluoruro de yodo:
$$5F_2 (g) + 2I_2 (s) \rightarrow 2IF_5 (l)$$
Fig. . Tabla de reacciones de desplazamiento de halógenos con información sobre los productos.
Reacciones de desplazamiento - Puntos clave
Las reacciones dedesplazamiento son reacciones en las que un metal más reactivo desplaza a un metal menos reactivo de una disolución acuosa de una de sus sales. Podemos utilizarlas para predecir el resultado de una reacción entre un elemento metálico y una sal en la que interviene un metal diferente.
Las reacciones de desplazamiento pueden utilizarse para averiguar cuál es el más reactivo de dos metales. Por tanto, pueden utilizarse para construir la serie de reactividad.
Las reacciones de desplazamiento son reacciones redox (reducción-oxidación).
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