Sustancias reactivas al agua

Las sustancias reactivas al agua ^{[ 1 ]} son ​​aquellas que experimentan espontáneamente una reacción química con el agua, a menudo denominada generación de gas inflamable. ^{[ 2 ]} Algunas son altamente reductoras. ^{[ 3 ]} Ejemplos notables incluyen los metales alcalinos , desde el litio hasta el cesio , y los metales alcalinotérreos , desde el magnesio hasta el bario .

Algunas sustancias reactivas al agua también son pirofóricas , como los compuestos organometálicos y el ácido sulfúrico. Se recomienda el uso de guantes resistentes a los ácidos y una careta protectora para su manipulación segura; las campanas extractoras son otro método eficaz para controlar dichas sustancias. ^{[ 4 ]}

Las Recomendaciones de la ONU sobre el Transporte de Mercancías Peligrosas (Reglamento Modelo) clasifican las sustancias reactivas al agua como Clase 4.3 (sustancias que, al entrar en contacto con el agua, emiten gases inflamables). Países de todo el mundo han adoptado el Reglamento Modelo de la ONU en sus normativas de transporte de mercancías peligrosas, tanto para el transporte internacional como nacional por carretera, ferrocarril, aire y mar. En el cuadrado blanco del rombo de fuego de la NFPA 704 , y en contextos similares, se denotan como " W ". La clasificación de las sustancias como reactivas al agua se basa principalmente en la seguridad de las operaciones de extinción de incendios y transporte. ^{[ 5 ]}

Todos los productos químicos que reaccionan vigorosamente con el agua o liberan gases tóxicos al entrar en contacto con ella están reconocidos por su naturaleza peligrosa en la "Lista de Suministros Aprobados" ^{[ 6 ]} o en la lista de sustancias cubiertas por la legislación internacional sobre peligros importantes ^{[ 7 ]} , muchas de las cuales se utilizan comúnmente en los procesos de fabricación.

Los metales alcalinos (Li, Na, K, Rb, Cs y Fr) son los metales más reactivos de la tabla periódica : todos reaccionan vigorosamente, o incluso de forma explosiva, con agua fría, provocando el desplazamiento del hidrógeno.

El metal del Grupo 1 (M) se oxida a sus iones metálicos , y el agua se reduce a gas hidrógeno (H₂ ₎ e ion hidróxido (OH⁻ ⁾ , dando como resultado la ecuación general:

2 M(s) + 2 H ₂ O(l) ⟶ 2 M ⁺ (aq) + 2 OH ⁻ (aq) + H ₂ (g) ^{[ 8 ]}

Los metales del Grupo 1 o metales alcalinos se vuelven más reactivos a medida que aumenta su número de niveles de energía.

Los metales alcalinotérreos (Be, Mg, Ca, Sr, Ba y Ra) son los segundos metales más reactivos de la tabla periódica y, al igual que los metales del Grupo 1, su reactividad aumenta con el número de niveles de energía. El berilio (Be) es el único metal alcalinotérreo que no reacciona con el agua, aunque sí reacciona con el vapor si se calienta a temperaturas suficientemente altas. ^{[ 9 ]} Además, el berilio posee una capa de óxido externa resistente que reduce su reactividad a bajas temperaturas.

El magnesio muestra una reacción insignificante con el agua, pero arde vigorosamente con vapor de agua o vapor de agua para producir óxido de magnesio blanco y gas hidrógeno: ^{[ 10 ]}

Mg(s) + H₂O ₍ g) ⟶ MgO(s) + H₂ ₍ g)

El magnesio reacciona levemente con el agua fría. Esta reacción es efímera porque la capa de hidróxido de magnesio que se forma sobre el magnesio es prácticamente insoluble en agua e impide que la reacción continúe.

Mg(s) + 2H₂O ₍ l) ⟶ Mg(OH) _₂ (s) + H₂ ₍ g) ^{[ 11 ]}

Un metal que reacciona con agua fría produce un hidróxido metálico e hidrógeno gaseoso. Sin embargo, si un metal reacciona con vapor de agua, como el magnesio, se produce óxido metálico como resultado de la disociación de los hidróxidos metálicos al calentarse. ^{[ 12 ]}

Los hidróxidos de calcio, estroncio y bario son solo ligeramente solubles en agua, pero producen suficientes iones hidróxido para alcalinizar el medio , dando como resultado la siguiente ecuación general:

M(s) + 2 H ₂ O(l) ⟶ M(OH) ₂ (aq) + H ₂ (g) ^{[ 13 ]}

El radio reacciona de forma similar al resto de los metales alcalinotérreos (excepto el magnesio), formando hidróxido de radio e hidrógeno gaseoso. ^{[ 14 ]} Cabe destacar que el hidróxido de radio es el más soluble de todos los hidróxidos de metales alcalinotérreos. ^{[ 15 ]}

• Si los metales reaccionan con agua fría, se producen hidróxidos .
• Si los metales reaccionan con el vapor de agua, se forman óxidos .

El hidrógeno siempre se produce cuando un metal reacciona con agua fría o vapor. ^{[ 16 ]}

Los halógenos reciben este nombre debido a su potencial para formar sales y muchos ácidos fuertes simples con hidrógeno. De los cuatro halógenos estables, solo el flúor y el cloro tienen potenciales de reducción superiores al del oxígeno , lo que les permite formar ácido fluorhídrico y ácido clorhídrico directamente mediante reacción con agua. ^{[ 17 ]} La reacción del flúor con el agua es especialmente peligrosa, ya que la adición de gas flúor al agua fría produce ácido fluorhídrico, oxígeno gaseoso y ozono . ^{[ 18 ]} Sin embargo, la reacción es bastante lenta. ^{[ 19 ]}