TEMA 9 LOS CAMBIOS QUÍMICOS

Transcripción

1 TEMA 9 LOS CAMBIOS QUÍMICOS. Objetivos / Criterios de evaluación O.10.1 Comprender el concepto de mol. O.10.2 Determinar composiciones centesimales y fórmulas empíricas y moleculares. O.10.3 Conocer y aplicar la ley de los gases ideales. O.10.4 Interpretar las ecuaciones químicas, realizando cálculos estequiométricos sencillos. O.10.5 Determinar la concentración de una disolución conociendo su composición. O.10.6 Comprender cómo se producen los cambios energéticos en las reacciones químicas. O.10.7 Diferenciar el carácter endotérmico o exotérmico de una reacción química. O.10.8 Velocidad de reacción y catalizadores. 1. Las reacciones químicas (RR.QQ.)(Página 204) Def.: Procesos físicos: son transformaciones en las que no se altera la composición de las sustancias. Def.: Procesos químicas: son transformaciones en la que se altera la composición de las sustancias Def.: Reacción química: es un proceso en el que unas sustancias que reciben el nombre de reactivos, se transforman en otras que reciben el nombre de productos de reacción. En la reacción química se produce una reorganización de los átomos y las moléculas. Ley de conservación de la masa. En toda reacción química la masa de los reactivos es igual a la masa de los productos de reacción. (la masa no se crea ni se destruye. Se transforma.) Ley de las proporciones definidas. Cuando dos o más elementos se combinan para formar un compuesto, lo hacen en unas proporciones fijas. La relación entre sus masas permanece constante. Ley de los volúmenes de combinación. Cuando dos o más gases se combinan entre sí para formar compuestos gaseosos, la relación entre sus respectivos volúmenes guarda las proporciones entre números enteros sencillos, medidas en las mismas condiciones de presión y temperatura. 2. Tipos de RR.QQ. (Página 207) Las Reacciones químicas pueden clasificarse atendiendo a la relación entre reactivos y productos: Reacciones de síntesis: varios reactivos forman un nuevo compuesto.

2 Reacciones de descomposición: un reactivo se descompone en varios compuestos Reacciones de sustitución: uno o varios elementos reemplazan a otros en uno o varios compuestos. 3. Velocidad de las RR.QQ. (Página 208) Def.: Velocidad de la reacción química: es la cantidad de reactivos que se transforma por unidad de tiempo. También es la cantidad de productos de reacción que se forma por unidad de tiempo. La velocidad de una reacción química puede ser alterada por múltiples elementos, entre los que podemos encontrar: Naturaleza de los reactivos: siendo más rápidas las reacciones entre gases que entre líquidos y entre éstos más que entre sólidos. Superficie de contacto entre los reactivos: la reacción es más rápida si hay más superficie de contacto entre los reactivos. Es decir, si estos están convertidos en polvo. Concentración de los reactivos: la reacción química se produce más rápidamente si los reactivos están más concentrados. Temperatura: las reacciones químicas son más rápidas a mayor temperatura y algunas de ellas en presencia de luz. Presencia de catalizadores. Def.: los catalizadores son productos que alteran la velocidad de las reacciones químicas pero no intervienen en ellas ni como reactivos ni como productos de reacción. La presencia de catalizadores potenciadores incrementa la velocidad y de catalizadores inhibidores reduce la velocidad. 4. Energía en las RR.QQ. (Página 209) Durante las reacciones químicas se producen intercambios de energía con el medio exterior. Este intercambio de calor es consecuencia de dos procesos distintos: Para romper los enlaces entre los átomos de los reactivos es necesaria una energía, que se llama energía de activación. Una vez que se producen los enlaces de los compuestos de reacción, se desprende una energía. El balance entre ambos procesos es el calor de reacción, y puede ser positivo o negativo en función de cuál de ellos involucre mayor cantidad de energía. Def. Calor de reacción: es la energía que se absorbe o expulsa en una reacción química. Se mide en kilojulios o kilocalorías (o Julios o calorías) por mol.

3 Def. Reacción exotérmica es aquella que produce un desprendimiento de calor al medio exterior. Es decir, el calor desprendido al formar los enlaces es mayor que el calor de activación. Def. Reacción endotérmica es aquella que se produce con absorción de calor del medio exterior. Es decir, el calor desprendido al formar los enlaces es menor que el calor de activación. En la ecuación química puede indicarse el calor de reacción incluyéndolo entro los reactivos si la reacción es endotérmica o entre los productos de reacción si la reacción es exotérmica. 5. Reacciones químicas de interés (Páginas 210) 6.1. Reacciones de neutralización (reacciones ácido-base) Def.: Ácido: es una sustancia química que en disolución acuosa libera iones H +. Son agrios. Son muy peligrosos y su manipulación debe realizarse con todas las medidas de seguridad del laboratorio. Def.: Base: es una sustancia química que en disolución acuosa librera iones (OH) -. Son amargos. Son muy peligrosos y su manipulación debe realizarse con todas las medidas de seguridad del laboratorio. Def.: ph: Potencial de Hidrógeno. Es una escala que sirve para medir la acidez o basicidad de una sustancia. Normalmente mide entre 1 y corresponde a una sustancia neutra. Ni ácida ni básica. Entre 1 y 7 se encuentran los ácidos y entre 8 y 14 las bases. Se define como ph=- log[h + ] Los indicadores de ph sirven para medir el ph en una disolución. También pueden utilizarse dispositivos denominados peachímetros. Def.: Neutralización: es la reacción química que se produce entre los ácidos y las bases y es: Ácido + Base > Sal + Agua 6.2. Reacciones de oxidación - reducción Def.: Oxidación: Es el proceso en el que un elemento cede electrones a otro. Antiguamente se llamaban reacciones de oxidación a las que se producen entre un compuesto y el oxígeno, pero no es necesaria la presencia de oxígeno para que se produzca una oxidación. Se producen lentamente y sin grandes desprendimientos de energía. Def.: Reducción:.Es el proceso en el que un elemento toma electrones de otro. Antiguamente se llamaban reacciones de oxidación a las que se producen con pérdida de oxígeno, pero no es necesaria la pérdida de oxígeno para que se produzca una reducción.

4 Def.: Reacción de oxidación-reducción (Reacciones redox): son aquellas en las que se produce un movimiento de electrones entre unos compuestos y otros. Son muy comunes, ocurren en la combustión, en las pilas y baterías, etc Reacciones de combustión Def.: Combustión: son reacciones químicas de oxidación que se producen rápidamente y con gran desprendimiento de energía. La combustión de hidrocarburos tiene como productos de reacción CO 2 y H 2 O. En el interior de nuestro organismo, el oxígeno que respiramos sirve para realizar reacciones de combustión en el interior de nuestras células. Se produce CO 2 y H 2 O que se espira. El compuesto que se combustiona en el interior de nuestras células para producir energía es la glucosa procedente de los alimentos que ingerimos.. 6. Cantidad de sustancia (Página 213) Def. Mol: de una sustancia es la cantidad de masa cuyo peso en gramos es igual a la masa molecular de dicha sustancia. Un mol de una sustancia contiene 6, moléculas (o átomos o iones) de esa sustancia. Ese número se llama número de Avogadro (A). Def. Masa molar (M): es la masa de un mol de una sustancia, se expresa en g/mol y su número coincide con la masa molecular de la sustancia. n= m M n es el número de moles m es la masa de la sustancia M es la masa molar 7. Ecuaciones químicas Def.: Ecuación química: Una ecuación química es una representación de una reacción química. Se realiza escribiendo las fórmulas de los reactivos separadas por el signo más seguidas de una flecha y de las fórmulas de los productos de reacción separadas también por el signo más. Def.: Coeficiente estequiométrico: son cada uno de los números que acompañan a las fórmulas de los distintos compuestos en una ecuación química y que indican la cantidad de esa sustancia en moles que forma parte de la reacción química. Def.: Ajustar una ecuación química: es encontrar los coeficientes estequiométricos adecuados para que se cumpla la Ley de conservación de masa y haya el mismo número de átomos de cada elemento en ambos miembros de la ecuación química.

5 Métodos de ajuste de ecuaciones químicas: Por tanteo Por sistemas de ecuaciones 8. Estequiometría (Página 214) Problemas de calculos de masa-masa: Se realizan utilizando los coeficientes estequiométricos que indican el número de moles de cada compuesto que participa en la reacción química multiplicándolo por el peso molecular del compuesto al que acompaña. De esta forma se obtienen las masas relativas de los distintos compuestos entre las que se pueden establecer relaciones de proporcionalidad. Problemas de cálculos de volumen-volumen: Solo son realizables cuando los compuestos dato e incógnita son gases que se encuentran en condiciones normales de presión y temperatura. Se realizan utilizando los coeficientes estequiométricos que indican el número de moles de cada compuesto que participa en la reacción química multiplicándolo por el volumen molar (22,4 litros por mol). De esta forma se obtienen los volúmenes relativos de los distintos compuestos entre las que se pueden establecer relaciones de proporcionalidad. Si los gases que intervienen en la reacción no están en condiciones normales de presión y temperatura, debe utilizarse la Ley de los gases ideales para resolver el problema. Hay que tener en cuenta lo siguiente: En la ecuación química deben utilizarse siempre gases en condiciones normales para poder utilizar el volumen molar, así pues. Si uno de los datos facilitados es un gas en condiciones no normales de presión y temperatura, antes de introducir el dato en la ecuación química hay que pasarlo a condiciones normales utilizando la ley de los gases ideales. Si uno de las soluciones del problema hay que facilitarla en condiciones no normales de presión y temperatura, después del problema estequiométrico, del que obtenemos gases en condiciones normales, hay que utilizar la ley de los gases ideales para pasar el volumen a condiciones no normales. Si tanto los datos facilitados como los resultados a obtener se encuentran en condiciones no normales, hay que utilizar la ley de los gases ideales, tanto antes del problema, para cambiar los datos, como después del mismo, para cambiar los resultados. 9. Disoluciones Def. Disolución: es una mezcla homogénea de dos o más componentes. Al que se encuentra en mayor cantidad se le llama disolvente. A los demás solutos. Medidas de concentración en disoluciones Def. Concentración: de una disolución es la medida de la cantidad de soluto por unidad de disolvente que hay en la disolución.

6 Formas de medir la concentración Tanto por ciento en masa: Se calcula dividiendo la masa de soluto entre la masa de disolución y multiplicando por cien. Tanto por ciento en volumen: Se calcula dividiendo el volumen de soluto entre el volumen de disolución y multiplicando por cien. Masa de soluto por volumen de disolución: Se calcula dividiendo la masa de soluto en gramos entre el volumen de disolución en litros. Def. Molaridad: es una medida de la concentración de una disolución. M= n moles de soluto = V litros dedisolución