REACCIONES QUÍMICAS 4º ESO

FÍSICA Y QUÍMICA 4º ESO

REACCIÓN QUÍMICAREACCIÓN QUÍMICA

SUSTANCIASINICIALES

NUEVASSUSTANCIAS

Se transforman enREACTIVOS PRODUCTOS

¿Qué ocurre con los átomos ¿Qué ocurre con los átomos durante una reacción química?durante una reacción química?

I

IH

H

I H

I H

¿Qué ocurre con los átomos ¿Qué ocurre con los átomos durante una reacción química?durante una reacción química?

I1. SE ROMPEN ENLACES

I HH

2. SE REORGANIZAN LOS ÁTOMOS

I

I

H

H

3. SE FORMAN NUEVOS ENLACES I H

I H

INDICADORES DE UNA INDICADORES DE UNA REACCIÓN QUÍMICAREACCIÓN QUÍMICA

CAMBIOS DE COLOR


APARICIÓN DE PRECIPITADOS


DESPRENDIMIENTO DE GASES


VARIACIONES DE TEMPERATURA

CLASIFICACIÓN DE LAS CLASIFICACIÓN DE LAS REACCIÓNES QUÍMICASREACCIÓNES QUÍMICAS

● Reacciones de formación● Reacciones de descomposición● Reacciones de sustitución● Reacciones de neutralización● Reacciones redox


REACCIONES DE FORMACIÓN (síntesis)

A + B → C hidrógeno nitrógeno amoniaco

H2 + N

2 → NH

3


REACCIONES DE DESCOMPOSICIÓN

C → B + A agua hidrógeno oxígeno

H2O → H

2 + O

2


REACCIONES DE SUSTITUCIÓN

AB + CD → AD + CB

RH + X2 → RX + HX


REACCIONES DE NETRALIZACIÓN(ácido-base)

Ácido + base → sal + agua

HCl + NaOH → NaCl + H2O


REACCIONES REDOX

Oxidante + reductor → productos

O0

2 + Fe0 → Fe+3

2O-2

3

VELOCIDAD DE REACCIÓNVELOCIDAD DE REACCIÓNAlgunas reacciones ocurren muy rápido:

Otras ocurren muy lentamente:

VELOCIDAD DE REACCIÓNVELOCIDAD DE REACCIÓN

La velocidad de reacción es la magnitud que mide la rapidez con la que ocurre un proceso químico.


TEORÍA DE LAS COLISIONES

● La reacción se produce por la colisión entre las partículas que forman los reactivos.

● Sólo las colisiones con la orientación adecuada y la energía suficiente (para romper los enlaces y formar enlaces nuevos) darán lugar a los productos (choques eficaces).



I I H H

I

IHH

II

HH

IH

IH

CHOQUENOEFICAZ

CHOQUEEFICAZ



● Aumento de la temperatura.

● Agitación y mezcla eficaz de los reactivos.

● Aumento de la concentración, presión o superficie de contacto.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE REACCIÓN


CATALIZADORES

● Sustancias que aumentan significativamente la velocidad de reacción.

● Importancia biológica e industrial.

ENERGÍA DE LAS ENERGÍA DE LAS REACCIONES QUÍMICASREACCIONES QUÍMICAS

REACCIÓNEXOTÉRMICA

Libera calor al medio

REACCIÓNENDOTÉRMICA

Absorbe calor del medio

ENERGÍA DE LAS ENERGÍA DE LAS REACCIONES QUÍMICASREACCIONES QUÍMICAS


La energía liberada por la formación de enlaces en los productos es mayor que la empleada en la ruptura de enlaces de los reactivos.


La energía absorbida por la ruptura de enlaces en los reactivos es mayor que la liberada en la formación de enlaces de los productos.

Reactivos

Productos

Energíade activación

Energíaliberada

Reactivos

Productos

Energíade activación

EnergíaabsorbidaE

ner

gía

En

erg

ía

Avance de la reacción Avance de la reacción



LEYES DE LAS REACCIONES QUÍMICASLEYES DE LAS REACCIONES QUÍMICAS

CONSERVACIÓN DE LA MASA

La masa de los reactivos es igual a la de los productos.


LEY DE LAS PROPORCIONES DEFINIDAS

La masa de los elementos que se combinan para formar un compuesto guardan siempre la misma proporción.

H2 + O

2 → H

2O

1 g 8 g 9 g

2 g 16 g 18 g


LEY DE LAS PROPORCIONES MÚLTIPLES

Las cantidades de un elemento que se combinan con una cantidad fija de otro para formar diferentes compuestos están en una proporción de números enteros sencillos.

Cobre oxígenoÓxido de cobre (II) 100 g 25 g CuO

Óxido de cobre (I) 100 g 12.5 g Cu2O

ECUACIÓN QUÍMICAECUACIÓN QUÍMICA

REACTIVOS PRODUCTOS

NO + O2 → NO

2

Monóxido de nitrógeno + oxígeno → dióxido de nitrógeno

La anterior ecuación no está completa. Hay 3 átomos de nitrógeno en los reactivos y sólo dos en los productos.

No se cumple la conservación de la masa


REACTIVOS PRODUCTOS

2 NO + O2 → 2 NO

2

Monóxido de nitrógeno + oxígeno → dióxido de nitrógeno

Para ajustar la ecuación usamos coeficientes estequiométricos, delante de las fórmulas, para indicar el número de moléculas que intervienen.


NO + O2 → NO

22 2


AJUSTE DE ECUACIONES QUÍMICAS● 1º intentaremos ajustar los elementos que

aparezcan en un solo compuesto a cada lado de la reacción.

● Cuando uno de los reactivos o productos sea un elemento libre se ajustará en último lugar.

● Los grupos de átomos que no se modifiquen se ajustarán como una unidad.

● Se pueden usar coeficientes fraccionarios y eliminarlos multiplicando por el común denominador.

CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOSCÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS

CANTIDAD DE MATERIA: EL MOLEL MOL

● Es la unidad de cantidad de sustancia del Sistema Internacional.

● Un mol de cualquier sustancia equivale a una determinada cantidad fija de partículas de ella (concretamente 6,022 · 1023 partículas, un número enorme, que representamos por N

A).



● Como, en general, las partículas de una sustancia tiene una masa diferente a las de otras sustancias un mol tiene masas diferentes según la sustancia (pero igual número de partículas).

● La masa del mol (masa molar) se escogió de manera que coincide con una cantidad de gramos igual al número que indica la masa de una partícula de esa sustancia en unidades de masa atómica.

CÁLCULOS ESTEQUIMÉTRICOSCÁLCULOS ESTEQUIMÉTRICOS

CANTIDAD DE MATERIA: EL MOLEL MOLEJEMPLO:

● La masa atómica del oxígeno es 16 u.

● Una molécula de oxígeno (O2) pesará:

● 16 x 2 = 32 u

● 32 g de oxígeno (O2) son 1 mol de O

2.

● Contienen 6,022 · 10 23 moléculas de O2.

CÁLCULOS ESTEQUIMÉTRICOSCÁLCULOS ESTEQUIMÉTRICOS

CANTIDAD DE MATERIA: EL MOLEL MOLEJEMPLO:

● La masa atómica del hidrógeno es 1 u.

● Una molécula de hidrógeno (H2) pesará:

● 1 x 2 = 2 u

● 2 g de hidrógeno (H2) son 1 mol de H

2.

● Contienen 6,022 · 10 23 moléculas de H2.


En 32 g de O2 hay igual número de moléculas

de oxígeno que moléculas de hidrógeno hay en 2 g de H

2, porque en esas cantidades

seguimos conservando la relación en masas que hay entre una molécula individual de O

2

(32 u) y una de H2 (2 u).


¿HAS ENTENDIDO LO QUE ES ¿HAS ENTENDIDO LO QUE ES EL MOL?EL MOL?

SÍ NO

Si no lo has entendido con átomos y moléculas vamos a probar con algo más cotidiano: tornillos y tuercas.

Imagina unas tuercas de 5 gramos cada una:

Imagina los tornillos que encajan en ellas, de 12 gramos cada uno:

Si cogemos un montón de tuercas y un montón de tornillos que guarden la misma relación en peso que una sola tuerca y un solo tornillo (5/12) ambos montones contendrán igual número de piezas.

POR EJEMPLO:

50 g de tuercas → 5 x 10 → 10 tuercas120 g de tornillos → 12 x 10 → 10 tornillos

50 5120 12

=

500 g de tuercas → 5 x 100 → 100 tuercas1200 g de tornillos → 12 x 100 → 100 tornillos

500 51200 12

=

De igual modo 5 kg de tuercas y 12 kg de tornillos contendrán ambos igual número de piezas (concretamente 1000) porque seguimos conservando la relación en masa de las piezas individuales (5/12).

Esto es lo que hicieron los químicos, para su unidad de cantidad de sustancia tomaron la cantidad en gramos numéricamente igual al peso de una sola partícula, en unidades de masa atómica, esta es la masa molar de la sustancia.


M = masa molarm = masa de sustancian = número de moles

n =

mM

m = n · M



NA = Número de Avogadro (6.022 · 10 23)

N = número de partículasn = número de moles

n =

NN

A

N = n · NA


CANTIDAD DE MATERIA: EL MOLEL MOLLa concentración de una disolución se suele expresar en moles de sustancia por litro (molaridad, M)

M = Molaridad (mol/l)V = volumen de disolución en litrosn = número de moles

M =

nV

n = M · V


CÁLCULOS EN MOLES Y EN MASACÁLCULOS EN MOLES Y EN MASA

H2 + O

2 → H

2O

2 moléculas de H2 + 1 molécula de O

2 → 2 moléculas de H

2O

2 2

x NA

2 moles de H2 + 1 mol de O

2 → 2 moles de H

2O

2 · 2 g H2 + 1 · 32 g O

2 → 2 · 18 g H

2O

mol mol mol

4 g de H2 + 32 de O

2 → 36 g de H

2O

CÁLCULOS EN MOLES Y EN MASACÁLCULOS EN MOLES Y EN MASAEl nitrógeno reacciona con hidrógeno para formar amoniaco. ¿Cuánto hidrógeno se necesitará para formar 100 g de amoniaco?1º escribimos la ecuación química y la ajustamos

N2 + H

2 → NH

33 2

2º identificamos dato e incógnita Incógnita: ¿g de H2? Dato: 100 g de NH

3

3º establecemos la relación en moles entre dato e incógnita

3 mol de H2 → 2 mol de NH

3

4º convertimos la relación en moles en relación en gramos

3 mol x 2g H2 → 2 mol x 17g NH

3

mol mol

6 g de H2 → 34 g de NH

3

5º establecemos la proporcionalidad con la incógnita y resolvemos

6 g H2 → 34 g NH

3

x g H2 → 100 g NH

3

6 34 x 100

= 6 · 100 34

x =

X = 17,65 g de H2

REACCIONES ÁCIDO-BASEREACCIONES ÁCIDO-BASE

ÁCIDO: ÁCIDO: Sustancia que libera iones H+ en agua

HCl → H+ + Cl-

BASE: BASE: Sustancia que libera iones OH- en agua

NaOH → Na+ + OH-

H2O

H2O


NEUTRALIZACIÓNNEUTRALIZACIÓN

H+ + OH- → H2O

Combinación de H+ y OH- para formar agua

HCl + NaOH → NaCl + H2O

Ácido Base Sal Agua


FUERZA DE UN ÁCIDO O UNA BASEFUERZA DE UN ÁCIDO O UNA BASE

La fuerza de un ácido o una base viene dada por la concentración de iones H+ u OH- que produce en la disolución.

ÁCIDO FUERTE → Concentración alta de H+

BASE FUERTE → Concentración alta de OH-

ESCALA DE pHESCALA DE pH

Escala del 0 al 14 que mide la concentración de iones H+ en la disolución.

pH = - log [H+]

pH < 7 → sustancias ÁCIDAS

pH = 7 → sustancias NEUTRAS (pH del agua destilada)

pH > 7 → sustancias BÁSICAS

MEDIDA DEL pH: el pH-metroMEDIDA DEL pH: el pH-metro

ESTIMACIÓN DEL pH: ESTIMACIÓN DEL pH: INDICADORES ÁCIDO BASEINDICADORES ÁCIDO BASE

Sustancias que cambian de color según el pH de la disolución en la que se encuentran.

REACCIONES REDOXREACCIONES REDOXHay un intercambio de electrones entre los reactivos.

4 Fe0 + 3 O2 → 2 Fe

2O

3

0 +3 -2

Fe0 → Fe+3 + 3 e-

Ha perdido electrones (SE OXIDA), es el REDUCTOR

O0 + 2 e- → O-2

Ha ganado electrones (SE REDUCE), es el OXIDANTE

REDUCCIÓN ELECTROLÍTICAREDUCCIÓN ELECTROLÍTICAMediante una corriente eléctrica se puede llevar a cabo una reacción redox (que espontáneamente no ocurriría).

Rafael Ruiz GuerreroDepartamento de Ciencias de la Naturaleza

IES Ricardo Delgado VizcaínoPozoblanco (Córdoba)

www.fqrdv.blogspot.com

[email protected]

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mailto:[email protected]

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