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5.3: Solo porque puedas escribirlo no significa que sucederá

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    El hecho de que se pueda escribir una ecuación química equilibrada no significa necesariamente que se produzca la reacción química que representa. Como ejemplo, se sabe que una serie de metales reaccionarán con el ácido para liberar gas hidrógeno elemental y producir una sal metálica. Por ejemplo, si se coloca alambre de hierro, Fe, en una solución de ácido sulfúrico, se desprende H 2 SO 4, H 2 gas,

    \[\ce{Fe(s) + H2SO4(aq) \rightarrow H2(g) + FeSO4(aq)}\]

    dejando la sal de FESO 4 en solución. También se sabe que existe la sal de cobre, CuSO 4. Entonces uno podría creer que podría prepararse haciendo reaccionar cobre metálico con H 2 SO 4:

    \[\ce{Cu(s) + H2SO4 (aq) \rightarrow H2(g) + CuSO4 (aq)}\]

    Esta ecuación está equilibrada y parece que podría ocurrir. Pero, colocar cobre metálico en una solución de H 2 SO 4 en el laboratorio da como resultado — nada. La reacción simplemente no ocurre. La lección aquí es que una ecuación química equilibrada no es razón suficiente para concluir que se llevará a cabo una reacción.

    Dado que se sabe que existe CuSO 4, tiene que haber una manera de prepararlo. Hay, de hecho, varias formas. Una vía para la preparación de esta sal comenzando con cobre metálico es hacer reaccionar primero el cobre con oxígeno a una temperatura relativamente alta para producir óxido de cobre:

    \[\ce{2Cu(s) + O2(g) \rightarrow 2CuO(s)}\]

    El producto CuO reacciona con ácido sulfúrico para dar sal de CuSO 4:

    \[\ce{CuO(s) + H2SO4(aq) \rightarrow CuSO4(aq) + H2O(l)}\]

    Vías de reacción alternativas en química verde

    Gran parte de la ciencia de la química verde implica tomar decisiones sobre reacciones químicas alternativas para elegir una reacción o secuencia de reacción que proporcione la máxima seguridad, produzca un subproducto mínimo y utilice materiales fácilmente disponibles. Considera dos formas de preparar sulfato de hierro, FeSO 4. Este químico se usa comúnmente para tratar (aclarar) el agua ya que cuando se agrega al agua y se burbujea aire a través del agua, produce Fe (OH) 3, un sólido gelatinoso que se asienta en el agua y transporta lodo suspendido y otras partículas con ella. Considerar dos posibles formas de hacer FESO 4. El primero de estos se mostró anteriormente y consiste en la reacción del hierro metálico con ácido sulfúrico:

    \[\ce{Fe(s) + H2SO4(aq) \rightarrow H2(g) + FeSO4(aq)}\]

    dejando la sal de FESO 4 en solución. También se sabe que existe la sal de cobre, CuSO 4. Entonces uno podría creer que podría prepararse haciendo reaccionar cobre metálico con H 2 SO 4:

    \[\ce{Cu(s) + H2SO4(aq) \rightarrow H2(g) + CuSO4(aq)}\]

    Esta ecuación está equilibrada y parece que podría ocurrir. Pero, colocar cobre metálico en una solución de H 2 SO 4 en el laboratorio da como resultado — nada. La reacción simplemente no ocurre. La lección aquí es que una ecuación química equilibrada no es razón suficiente para concluir que se llevará a cabo una reacción.

    Dado que se sabe que existe CuSO 4, tiene que haber una manera de prepararlo. Hay, de hecho, varias formas. Una vía para la preparación de esta sal comenzando con cobre metálico es hacer reaccionar primero el cobre con oxígeno a una temperatura relativamente alta para producir óxido de cobre:

    \[\ce{2Cu(s) + O2(g) \rightarrow 2CuO(s)}\]

    El producto CuO reacciona con ácido sulfúrico para dar sal de CuSO 4:

    \[\ce{CuO(s) + H2SO4(aq) \rightarrow CuSO4(aq) + H2O(l)}\]

    Vías de reacción alternativas en química verde

    Gran parte de la ciencia de la química verde implica tomar decisiones sobre reacciones químicas alternativas para elegir una reacción o secuencia de reacción que proporcione la máxima seguridad, produzca un subproducto mínimo y utilice materiales fácilmente disponibles. Considera dos formas de preparar sulfato de hierro, FeSO 4. Este químico se usa comúnmente para tratar (aclarar) el agua ya que cuando se agrega al agua y se burbujea aire a través del agua, produce Fe (OH) 3, un sólido gelatinoso que se asienta en el agua y transporta lodo suspendido y otras partículas con ella. Considerar dos posibles formas de hacer FESO 4. El primero de estos se mostró anteriormente y consiste en la reacción del hierro metálico con ácido sulfúrico:

    \[\ce{Fe(s) + H2SO4(aq) \rightarrow H2(g) + FeSO4(aq)}\]

    Una segunda vía sería hacer reaccionar óxido de hierro, FeO, con ácido sulfúrico:

    \[\ce{FeO(s) + H2SO4(aq) \rightarrow FeSO4(aq) + H2O(aq)}\]

    ¿Cuál de estas reacciones sería la mejor opción? Ambos funcionarían. La primera reacción genera gas H 2 elemental como subproducto. Eso tiene una desventaja potencial porque el hidrógeno elemental es altamente explosivo e inflamable y podría causar un peligro de explosión o incendio. Pero, en un recipiente de reacción contenido que permitía la captura de H 2, el hidrógeno elemental podría ser utilizado como combustible o reaccionar directamente en una pila de combustible para producir electricidad (Sección 3.2 y Figura 3.2). Además, la chatarra de hierro y el ácido sulfúrico residual son materiales comunes que deben reciclarse y la síntesis de FeSO 4 mediante la reacción directa de los dos puede preparar un material útil a partir de las dos sustancias reciclables.

    La segunda reacción (5.3.6) también da el producto deseado. Su único subproducto es el agua inocua. Y no hay peligro por el hidrógeno elemental. En principio, el FeO requerido podría hacerse haciendo reaccionar chatarra de metal con oxígeno del aire.

    \[\ce{2Fe + O2 \rightarrow 2FeO}\]

    pero en la práctica la reacción tiende a producir otros óxidos de hierro, particularmente Fe 2 O 3 y Fe 3 O 4.

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