Los metales y no metales juegan un papel esencial en nuestra vida diaria. No podemos vivir sin no metales como el oxígeno, y lucharíamos por sobrevivir si los metales no existieran. ¿Cuál es la química subyacente a estas sustancias? Aprendamos más sobre las características químicas de los metales y no metales.
En una reacción química, la propiedad química es una característica de una sustancia que se puede observar. Una reacción química es un proceso en el que una sustancia cambia a otra sustancia. Las propiedades químicas se observan a medida que cambian las características de las sustancias durante este proceso. Hay seis propiedades químicas importantes de los metales, que se dan a continuación:
Reacción de metales con oxígeno
Los metales forman sus respectivos rusts metálicos cuando reaccionan con el oxígeno.
Metal + Oxígeno → Rust de metal
La intensidad de una reacción de metal con oxígeno depende de la reactividad química del metal. Algunos metales reaccionan con el oxígeno incluso a temperatura ambiente, algunos reaccionan con el calor, mientras que algunos metales reaccionan con un fuerte calentamiento.
A continuación se dan algunos ejemplos:
- Reacción de sodio con oxígeno: el sodio metálico reacciona con el oxígeno a temperatura ambiente para formar rust de sodio.
4Na + O 2 → 2Na 2 O
(Sodio) (Oxígeno) (Rust de sodio)
- Reacción de potasio con oxígeno: el potasio metálico reacciona con el oxígeno a temperatura ambiente para formar rust de potasio.
4K + O 2 → 2K 2 O
(Potasio) (Oxígeno) (Rust de potasio)
Dado que el potasio metálico y el sodio metálico son altamente reactivos y reaccionan con el oxígeno a temperatura ambiente, se almacenan bajo aceite de queroseno para evitar su reacción con el oxígeno, la humedad y el dirust de carbono del aire.
- Reacción de litio con oxígeno: El rust de litio se forma cuando el litio metálico reacciona con el oxígeno.
4Li + O 2 → 2Li 2 O
(Litio) (Oxígeno) (Rust de litio)
El litio, el potasio, el sodio, etc. se denominan metales alcalinos. Los metales alcalinos reaccionan vigorosamente con el oxígeno.
- Reacción del Magnesio con el Oxígeno: A temperatura ambiente, el magnesio metálico no reacciona con el oxígeno. Pero al calentarse, el metal magnesio se quema en el aire dando luz intensa y calor para formar rust de magnesio.
2Mg + O 2 → 2MgO
(Magnesio) (Oxígeno) (Rust de magnesio)
- Reacción del aluminio con el oxígeno: el aluminio metálico reacciona con el oxígeno al calentarse para formar rust de aluminio.
2Al + 3O 2 → 2Al 2 O
(Aluminio) (Oxígeno) (Rust de aluminio)
- Reacción de zinc con oxígeno: el zinc metálico reacciona con oxígeno solo con un fuerte calentamiento para formar rust de zinc.
2Zn + O 2 → 2ZnO
(Zinc) (Oxígeno) (Rust de zinc)
- Reacción del cobre con el oxígeno: el cobre metálico no reacciona con el oxígeno incluso con un fuerte calentamiento. El cobre reacciona con el oxígeno con un calentamiento prolongado para formar una sustancia negra que se llama rust de cobre.
2Cu + O 2 → 2CuO
(Cobre) (Oxígeno) (Rust de cobre (II))
Otros metales como la plata y el oro no reaccionan con el oxígeno incluso a altas temperaturas.
Reacción de metales con agua
Los hidrrusts metálicos y el gas hidrógeno se forman cuando los metales reaccionan con el agua.
Metal + Agua → Hidrrust de metal + Hidrógeno
Sin embargo, todos los metales no reaccionan con el agua. La intensidad de la reacción del metal con el agua depende de su reactividad química. Algunos metales reaccionan con agua fría, algunos reaccionan con agua caliente, algunos reaccionan con vapor mientras que otros ni siquiera reaccionan con vapor.
A continuación se dan algunos ejemplos:
- Reacción de sodio con agua: el sodio metálico reacciona violentamente con agua fría para formar hidrrust de sodio y gas hidrógeno junto con mucho calor.
2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2
(Sodio) (Agua) (Hidrrust de Sodio) (Hidrógeno)
- Reacción de potasio con agua: el potasio metálico reacciona violentamente con agua fría para formar hidrrust de potasio y gas hidrógeno junto con mucho calor.
2K + 2H 2 O → 2KOH + H 2
(Potasio) (Agua) (Hidrrust de potasio) (Hidrógeno)
- Reacción de calcio con agua: el calcio metálico reacciona con agua fría para formar hidrrust de calcio e hidrógeno gaseoso y el calor producido en esta reacción es menor, lo que no es suficiente para quemar el hidrógeno gaseoso que se forma.
Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2
(Calcio) (Agua) (Hidrrust de calcio) (Hidrógeno)
- Reacción del Magnesio con el agua: El magnesio metálico no reacciona con el agua fría. El magnesio metálico reacciona con agua caliente para formar hidrrust de magnesio y gas hidrógeno.
Mg + 2H 2 O → Mg(OH) 2 + H 2
(Magnesio) (Agua) (Hidrrust de Magnesio) (Hidrógeno)
El magnesio reacciona muy rápidamente con el vapor. El magnesio se convierte en rust de magnesio y gas hidrógeno cuando reacciona con el vapor. Los metales como el aluminio, el zinc y el hierro no reaccionan ni con el agua fría ni con el agua caliente. Estos metales reaccionan con el vapor para formar rust de metal e hidrógeno.
- Reacción de aluminio con agua: el aluminio metálico reacciona con el vapor para formar rust de aluminio y gas hidrógeno.
2Al + 3H 2 O → Al 2 O 3 + 3H 2
(Aluminio) (Vapor) (Rust de aluminio) (Hidrógeno)
Debido a una capa delgada pero resistente de rust de aluminio en su superficie, el aluminio metálico no reacciona con el agua en condiciones normales.
- Reacción de zinc con agua: el zinc metálico produce rust de zinc y gas hidrógeno cuando pasa vapor sobre él.
Zn + H 2 O → ZnO + H 2
(Zinc) (Vapor) (Rust de zinc) (Hidrógeno)
- Reacción del hierro con el agua: el hierro forma rust de hierro y gas hidrógeno cuando reacciona con el vapor. Cuando el hierro reacciona con la humedad del aire, genera rust (rust de hierro).
3Fe + 4H 2 O → Fe 3 O 4 + 4H 2
(Hierro) (Vapor) (Rust de hierro (III)) (Hidrógeno)
Otros metales, por el contrario, no reaccionan con el agua o lo hacen de forma extremadamente lenta. El vapor no reacciona con el plomo, el cobre, la plata ni el oro.
Reacción de metales con ácidos diluidos
La sal metálica y el gas hidrógeno se forman cuando un metal reacciona con un ácido diluido.
Metal + Ácido Diluido → Sal Metálica + Hidrógeno
Sin embargo, todos los metales no reaccionan con ácidos diluidos. La intensidad de la reacción del metal con ácidos diluidos depende de su reactividad química. Algunos metales reaccionan de forma explosiva o extremadamente rápida, algunos metales reaccionan rápidamente, algunos reaccionan al calentarse mientras que otros no reaccionan en absoluto.
A continuación se dan algunos ejemplos:
- Reacción de sodio con ácido clorhídrico diluido: el sodio metálico reacciona violentamente con ácido clorhídrico diluido para formar cloruro de sodio e hidrógeno gaseoso.
2Na + 2HCl → 2NaCl + H 2
(Sodio) (Ácido clorhídrico) (Cloruro de sodio) (Hidrógeno)
- Reacción de magnesio con ácido clorhídrico diluido: el magnesio metálico reacciona muy rápidamente con ácido clorhídrico diluido para formar cloruro de magnesio e hidrógeno gaseoso.
Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2
(Magnesio) (Ácido clorhídrico) (Cloruro de magnesio) (Hidrógeno)
La reacción del magnesio con ácido clorhídrico diluido es menos vigorosa que la del sodio.
- Reacción del aluminio con ácido clorhídrico diluido: debido a la presencia de una fuerte capa de rust de aluminio en su superficie, el aluminio metálico reacciona lentamente con ácido clorhídrico diluido al principio. Pero cuando la capa de rust se disuelve en ácido, queda expuesta la capa de aluminio, que reacciona rápidamente con el ácido clorhídrico diluido. El cloruro de aluminio y el gas hidrógeno se forman cuando el aluminio metálico reacciona rápidamente con ácido clorhídrico diluido.
2Al + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2
(Aluminio) (Ácido clorhídrico) (Cloruro de aluminio) (Hidrógeno)
Los metales como el zinc y el hierro reaccionan muy lentamente con ácido clorhídrico diluido. El cobre no reacciona en absoluto con ácido sulfúrico diluido (o ácido clorhídrico diluido).
- Reacción de zinc con ácido sulfúrico diluido: El sulfato de zinc y el hidrógeno gaseoso se forman cuando el zinc metálico reacciona con ácido sulfúrico diluido. En el laboratorio, este método se utiliza para producir gas hidrógeno.
Zn + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + H 2
(Zinc) (Ácido sulfúrico) (Sulfato de zinc) (Hidrógeno)
Cuando los metales reaccionan con ácido nítrico diluido, no se desprende gas hidrógeno. Sin embargo, el ácido nítrico muy diluido reacciona con el magnesio metálico para generar hidrógeno. Esto se debe a que el ácido nítrico muy diluido es un agente oxidante débil que no puede oxidar el hidrógeno en agua.
- Reacción de magnesio con ácido nítrico muy diluido: el nitrato de magnesio y el hidrógeno gaseoso se forman cuando el magnesio metálico reacciona con ácido nítrico muy diluido.
Mg + 2HNO 3 → Mg(NO 3 ) 2 + H 2
(Magnesio) (Ácido nítrico) (Nitrato de magnesio) (Hidrógeno)
Reacción de Metales con disoluciones de otras Sales Metálicas.
Una reacción de desplazamiento ocurre cuando los metales reaccionan con una solución de otra sal metálica. El metal más reactivo desplaza al metal menos reactivo de su sal en esta reacción.
Metal A + Sal de metal B → Sal de Metal A + Metal B
A continuación se dan algunos ejemplos:
- Reacción de zinc con solución de sulfato de cobre: cuando se coloca una tira de zinc metálico en una solución de sulfato de cobre, el color azul del sulfato de cobre se desvanece gradualmente debido a la formación de una solución incolora de sulfato de zinc, y en la tira de zinc, un rojo- se deposita el metal de cobre marrón.
Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu
(Zinc) (Sulfato de cobre) (Sulfato de zinc) (Cobre)
- Reacción de hierro con solución de sulfato de cobre: el hierro desplaza al cobre de la solución de sulfato de cobre.
Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu
(Hierro) (Sulfato de cobre) (Sulfato de hierro (II)) (Cobre)
En los ejemplos anteriores, el zinc y el hierro son más reactivos que el cobre. Como resultado, el cobre se desplaza de su solución salina.
- Reacción del cobre con una solución de nitrato de plata: cuando se coloca una tira de metal de cobre en una solución de nitrato de plata, la solución se vuelve gradualmente azul y se forma un depósito brillante de color blanco grisáceo de metal plateado en la tira de cobre.
Cu + 2AgNO 3 → Cu(NO 3 ) 2 + 2Ag
(Cobre) (Nitrato de plata) (Nitrato de cobre) (Plata)
El cobre es más reactivo que la plata en esta reacción, por lo que desplaza a la plata de la solución de nitrato de plata.
La plata y el oro metálico no reaccionan con la solución de sulfato de cobre porque la plata y el oro son menos reactivos que el cobre y no pueden desplazar al cobre de su solución salina.
Reacción de metales con cloro.
Los metales reaccionan con el cloro para formar cloruros metálicos. En la formación de cloruros metálicos, el átomo de metal pierde electrones y se convierte en iones cargados positivamente, mientras que los átomos de cloro ganan electrones y se convierten en iones cargados negativamente.
A continuación se dan algunos ejemplos:
- Reacción de sodio con cloro: el sodio metálico reacciona fácilmente con el cloro para formar cloruro de sodio.
2Na + Cl 2 → 2NaCl
(Sodio) (Cloro) (Cloruro de sodio)
- Reacción de magnesio con cloro: el magnesio metálico al calentarse reacciona fácilmente con el cloro para formar cloruro de magnesio.
Mg + Cl 2 → MgCl 2
(Magnesio) (Cloro) (Cloruro de magnesio)
- Reacción de zinc con cloro: El zinc metálico se combina directamente con el cloro para formar cloruro de zinc.
Zn + Cl 2 → ZnCl 2
(Zinc) (Cloro) (Cloruro de zinc)
Reacción de metales con hidrógeno.
Los metales generalmente no reaccionan con el hidrógeno porque los metales forman compuestos al perder electrones y el hidrógeno también forma compuestos al perder electrones (o al compartir electrones). Entonces, la mayoría de los metales no forman compuestos con hidrógeno. Los hidruros metálicos se forman cuando algunos metales reactivos, como el sodio, el potasio, el magnesio y el calcio, reaccionan con el hidrógeno.
A continuación se dan algunos ejemplos:
- Reacción de sodio con hidrógeno: se forma hidruro de sodio cuando se pasa hidrógeno gaseoso sobre sodio calentado.
2Na + H 2 → 2NaH
(Sodio) (Hidrógeno) (Hidruro de Sodio)
- Reacción de calcio con hidrógeno: el hidruro de calcio se forma cuando se pasa gas hidrógeno sobre calcio calentado.
Ca + H 2 → CaH 2
(Calcio) (Hidrógeno) (Hidruro de calcio)
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: ¿Qué sucede cuando se sumerge una barra de sulfato de zinc en una solución de sulfato de cobre?
Responder:
Cuando una barra de zinc se sumerge en una solución de sulfato de cobre, el color azul del sulfato de cobre se desvanece gradualmente debido a la formación de una solución incolora de sulfato de zinc, y el metal de cobre marrón rojizo se deposita en la barra de zinc.
Pregunta 2: ¿Por qué algunos metales como el sodio y el potasio no se encuentran en la naturaleza como elementos libres?
Responder:
Los metales como el sodio y el potasio son muy reactivos y, por lo tanto, reaccionan con el oxígeno atmosférico para formar compuestos como rusts, por lo que no se encuentran en estado libre.
Pregunta 3: ¿Por qué la mayoría de los metales no forman compuestos con hidrógeno? Nombra un metal que forme compuestos con hidrógeno y dé una reacción.
Responder:
Los metales forman compuestos al perder electrones y el hidrógeno también forma compuestos al perder electrones (o al compartir electrones). Entonces, la mayoría de los metales no forman compuestos con hidrógeno. El sodio forma compuestos metálicos con hidrógeno.
El hidruro de sodio se forma cuando se pasa hidrógeno gaseoso sobre sodio calentado.
2Na + H2 → 2NaH
Pregunta 4: ¿Qué rust de hierro se forma en la reacción del hierro con el vapor?
Responder:
El hierro forma rust de hierro y gas hidrógeno cuando reacciona con el vapor.
3Fe + 4H 2 O → Fe 3 O 4 + 4H 2
Pregunta 5: ¿Qué sucede cuando una placa de cobre se sumerge en ácido sulfúrico diluido?
Responder:
Dado que el cobre no reacciona con el ácido sulfúrico diluido, cuando se vierte ácido sulfúrico diluido sobre una placa de cobre, no se produce ninguna reacción.
Pregunta 6: En una solución de nitrato de plata, se sumergió una placa de cobre. La plata de la solución se depositó sobre la placa de cobre después de algún tiempo. Con base en esta observación, averigüe cuál es más reactivo: ¿el cobre o la plata?
Responder:
En una solución salina, un metal más reactivo desplaza a un metal menos reactivo. Aquí el cobre metálico está desplazando a la plata de la solución de nitrato de plata, por lo tanto, el cobre metálico es más reactivo que la plata metálica.