Física y Química 3º ESO

Transcripción

1 Física y Química 3º ES

2 Cambios Físicos y Cambios Químicos Reacciones Químicas y Ecuaciones Químicas Ajuste de Reacciones Químicas Método tanteo Método algebraico Ley de la Conservación de la masa Cálculos estequiométricos Teoría de colisiones Cinética de una Reacción Química

3 Los Cambios Físicos son aquellos en los que se altera el aspecto de las sustancias pero no su naturaleza, las sustancias siguen siendo las mismas. Los Cambios Químicos son aquellos en los que unas sustancias se transforman en otras nuevas con propiedades diferentes.

4 Una Reacción Química es un cambio químico donde unas determinadas sustancias (reactivos) chocan entre sí, y se produce la ruptura de sus enlaces. Los átomos se reorganizan y se convierten en otras de diferente naturaleza (productos). Se denomina Ecuación Química a la representación gráfica o simbólica de una Reacción Química. En la siguiente web podemos observar la reacción de obtención de yoduro de plomo (II) PbI 2 (Precipitado amarillo) Ecuación Química correspondiente: KI (aq) + Pb(N 3 ) 2 (aq) PbI 2 (s) + KN 3 (aq) K I Pb N N I Pb I N K REACTIVS PRDUCTS

5 En la reacción anterior, observamos entre paréntesis al lado de cada sustancia una letra, que corresponde al estado de agregación en el que se encuentra la sustancia: (aq) disolución acuosa; (s) sólido; (l) líquido; (g) gas KI (aq) + Pb(N 3 ) 2 (aq) PbI 2 (s) + KN 3 (aq) K I Pb N N Si contamos el número de átomos de cada elemento en reactivos y productos vemos que no coincide. Por ejemplo, en los reactivos observamos 1 átomo de yodo, mientras que en los productos observamos 2 átomos de yodo. El número de átomos de cada elemento debe ser exactamente el mismo en reactivos y productos, así pues debemos ajustar la reacción química y, para ello, podemos hacerlo mediante dos métodos diferentes (método de tanteo o algebraico). I Pb I N K

6 Para ajustar mediante el método de tanteo, se siguen los siguientes pasos: PAS 1: Detectar el elemento que se encuentra solo (si lo hubiera) y dejarlo para el final. PAS 2: Empezar a ajustar los elementos que aparezcan con menor frecuencia en reactivos y productos (normalmente elementos metálicos) PAS 3: Ajustar el resto de elementos. PAS 4: Comprobar que el ajuste es correcto. x 2 KI (aq) + x Pb(N 3 ) 2 (aq) PbI 2 (s) + x 2 KN 3 (aq) x x x K I N N K Pb Pb I K I I N N K

7 Utiliza el método de tanteo para ajustar las siguientes Ecuaciones Químicas: a) NH N 2 + H 2 b) Fe C C 2 + Fe j) S + 2 S 2 k) H H 2 c) Fe+ 2 Fe 2 3 d) HCl + Al(H) 3 AlCl 3 + H 2 l) N 2 + H 2 NH 3 m) KCl 3 KCl + 2 e) CaC 2 + H 2 C 2 H 2 + Ca(H) 2 n) Ba 2 + HCl BaCl 2 + H 2 2 f) Al + HCl ZnCl 2 + H 2 o) S S 3 g) Zn + HCl ZnCl 2 + H 2 h) Cr Al Al Cr p) HCl + Mn 2 MnCl 2 + H 2 + Cl 2 q) Na 2 C 3 + H 2 + C 2 NaHC 3 i) Ag + HN 3 N + H 2 + AgN 3

8 Utiliza el método de tanteo para ajustar las siguientes Ecuaciones Químicas: a) 4 NH N H 2 b) Fe C 3 C Fe j) S + 2 S 2 k) 2 H H 2 c) 4 Fe Fe 2 3 d) 3 HCl + Al(H) 3 AlCl H 2 l) N H 2 2 NH 3 m) 2 KCl 3 2 KCl e) CaC H 2 C 2 H 2 + Ca(H) 2 n) Ba HCl BaCl 2 + H 2 2 f) 2 Al + 6 HCl ZnCl 2 + H 2 o) 2 S S 3 g) Zn + 2 HCl ZnCl 2 + H 2 h) Cr Al Al Cr p) 4 HCl + Mn 2 MnCl H 2 + Cl 2 q) Na 2 C 3 + H 2 + C 2 2 NaHC 3 i) 3 Ag + 4 HN 3 N + 2 H AgN 3

9 Para ajustar mediante el método algebraico, se siguen los siguientes pasos: PAS 1: Delante de cada sustancia en la reacción se escribe una letra, por orden en el abecedario. PAS 2: Para cada elemento, se establece la ecuación correspondiente, multiplicando el subíndice por la letra que lleva delante. PAS 3: Se asigna a=1. PAS 4: Se resuelve el sistema de ecuaciones y se sustituye la letra por su valor. ac (g) + b 2 (g) c C 2 (g) C: 1 a = 1 c 1 : 1 a + 2 b = 2 c C (g) + / 2 (g) C 2 (g) 2 a = 1 Para quitar fracciones se puede multiplicar todo por el denominador 2 C (g) + 2 (g) 2 C 2 (g) C: 1 a = 1 c 1 1 = 1 c c =1 : 1 a + 2 b = 2 c b = b = 2 2b = 2-1 2b =1 b = 1/2

10 Utiliza el método algebraico para ajustar la siguiente Ecuación Química: a) a H 2 + b Na c NaH + d H 2 H: 2 a = 1 c + 2 d : 1 a = 1 c Na: 1 b = 1 c a = 1 H: 2 a = 1 c + 2 d 2 1 = d 2 = 1 + 2d 2-1 = 2d 1 = 2d d = ½ : 1 a = 1 c 1 1 = 1 c c = 1 Na: 1 b = 1 c 1 b = 1 1 b = 1 H 2 + Na NaH + 1/2 H 2 Para quitar fracciones se puede multiplicar todo por el denominador común 2 H Na 2 NaH + H 2

11 La ley de la Conservación de la Masa establece que en toda Reacción Química la masa permanece constante, es decir, la suma de la masa de los reactivos debe ser igual a la suma de la masa de los productos. 3H 2 + N 2 2NH 3 2 g 28 g 7 g 17 g 20 g 25 g EJEMPL: Teniendo en cuenta las masas atómicas de cada elemento, comprueba que se cumple la ley de la conservación de la masa en la siguiente reacción: H H 2 Mediante este simulador podrás observar cómo se conserva la masa en una Reacción Química:

12 La ley de la Conservación de la Masa establece que en toda Reacción Química la masa permanece constante, es decir, la suma de la masa de los reactivos debe ser igual a la suma de la masa de los productos. 3H 2 + N 2 2NH 3 2 g 28 g 30 g 10 g 7 g 17 g 20 g 5 g 25 g EJEMPL: Teniendo en cuenta las masas atómicas de cada elemento, comprueba que se cumple la ley de la conservación de la masa en la siguiente reacción: 2 H H 2 H H H H H H H H REACTIVS: Masa = = 20 u PRDUCTS: Masa = = 20 u Mediante este simulador podrás observar cómo se conserva la masa en una Reacción Química:

13 Una vez que tenemos ajustadas las reacciones químicas, la proporción de moléculas de reactivos y productos es la misma que la proporción de moles. Por dicha razón, conociendo la cantidad de moles de un reactivo o producto es posible conocer la cantidad de moles de los demás reactivos o productos. Los pasos para realizar cálculos estequiométricos serán los siguientes: PAS 1: Escribir y ajustar la reacción química que tenga lugar. PAS 3: Partiremos siempre del dato que nos proporciona el problema, cuya sustancia será Sustancia Inicial. PAS 2: Calcular las masas moleculares de todas las sustancias que intervienen. PAS 4: La Sustancia final será aquella sustancia de la cual queremos obtener el resultado final. PAS 5: Aplicaremos el siguiente esquema, realizando tantos factores de conversión como pasos tengamos que realizar. MASA (g) Sustancia Inicial ML Sustancia Inicial ML Sustancia Final MASA (g) Sustancia Final 1 mol = masa molecular (g) Estequiometria 1 mol = masa molecular (g)

14 EJERCICI: Se tienen 48 gramos de gas metano CH 4, cuando se produce su combustión en presencia de oxígeno se obtiene dióxido de carbono y agua. Calcula la cantidad de dióxido de carbono que se obtiene. PAS 1: Escribir y ajustar la reacción química que tenga lugar. CH 4 (g) (g) C 2 (g) + 2 H 2 (g) PAS 2: Calcular las masas moleculares de todas las sustancias que intervienen. CH 4 Masa molecular: = 16 u 2 Masa molecular: 2 16 = 32 u C 2 Masa molecular: = 44 u H 2 Masa molecular: = 18 u. PAS 3: Partiremos siempre del dato que nos proporciona el problema, cuya sustancia será Sustancia Inicial. Partiremos de 48 gramos de CH 4 (Sustancia Inicial) PAS 4: La Sustancia final será aquella sustancia de la cual queremos obtener el resultado final. Sustancia final: C 2

15 EJERCICI: Se tienen 48 gramos de gas metano CH 4, cuando se produce su combustión en presencia de oxígeno se obtiene dióxido de carbono y agua. Calcula la cantidad de dióxido de carbono que se obtiene. CH 4 (g) (g) C 2 (g) + 2 H 2 (g) PAS 5: Aplicaremos el siguiente esquema, realizando tantos factores de conversión como pasos tengamos que realizar. MASA (g) Sustancia Inicial ML Sustancia Inicial ML Sustancia Final MASA (g) Sustancia Final 1 mol = masa molecular (g) Estequiometria 1 mol = masa molecular (g) PAS 1 PAS 2 PAS 3 48 g CH 4 1 mol CH 4 1 mol C 2 44 g C 2 = 132 g C 16 g CH mol CH 4 1 mol C 2 PAS 1 PAS 2: Es el número PAS 3 que lleva delante la sustancia en la reacción

16 No siempre que se introduzcan reactivos se va a producir una Reacción Química, esto va a depender de varios factores, puede verse en el siguiente enlace: En definitiva, la teoría de colisiones razona que para que dos compuestos reaccionen, se han de cumplir dos condiciones: Que haya suficiente cantidad de partículas como para que exista un número suficiente de choques (ya que si hay poca cantidad de reactivos se producirán menos colisiones entre ellos) Que una fracción importante de esas colisiones correspondan a choques eficaces, para ello se debe cumplir dos condiciones: que la colisión se produzca con una orientación adecuada y a gran velocidad, es decir, que posean suficiente energía para que se produzca la reacción química. Cl Cl H H Cl Cl H H

17 La Cinética Química es la parte de la Química que estudia la velocidad a la que se producen las Reacciones Químicas, y trata de encontrar la forma en la que se puede modificar, acelerándola o frenándola. Los factores de los que depende la velocidad de una Reacción Química se muestran en la siguiente tabla: FACTR CMPRTAMIENT EJEMPL Naturaleza de los reactivos Superficie de los reactivos Las sustancias dependiendo de su composición pueden reaccionar a diferente velocidad Cuanto más pequeñas sean las partículas de un sólido, mayor superficie de contacto y mayor velocidad El hierro se oxida, el oro no En los fuegos artificales, la pólvora se mezcla con metales para ser más rápida Concentración de los reactivos Temperatura sistema Catalizador del Al aumentar la concentración de reactivo la velocidad se incrementa Generalmente, al aumentar la temperatura, aumenta la velocidad Hay determinadas sustancias que, por el simple hecho de estar presentes, modifican la velocidad. Positivos: aumentan la velocidad Negativos o inhibidores: disminuyen la velocidad La materia orgánica es estable en el aire, pero arde con oxígeno puro Los alimentos se conservan mejor en la nevera ya que el frío ralentiza la descomposición Algunas enzimas aceleran los procesos biológicos: son catalizadores positivos. Los conservantes alimentarios son catalizadores negativos, porque disminuyen la velocidad de descomposición.