Download - REACCIONES QUÍMICAS 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
CLASIFICACIÓN DE LAS CLASIFICACIÓN DE LAS REACCIÓNES QUÍMICASREACCIÓNES QUÍMICAS
● Reacciones de formación● Reacciones de descomposición● Reacciones de sustitución● Reacciones de neutralización● Reacciones redox
CLASIFICACIÓN DE LAS CLASIFICACIÓN DE LAS REACCIÓNES QUÍMICASREACCIÓNES QUÍMICAS
REACCIONES DE FORMACIÓN (síntesis)
A + B → C hidrógeno nitrógeno amoniaco
H2 + N
2 → NH
3
CLASIFICACIÓN DE LAS CLASIFICACIÓN DE LAS REACCIÓNES QUÍMICASREACCIÓNES QUÍMICAS
REACCIONES DE DESCOMPOSICIÓN
C → B + A agua hidrógeno oxígeno
H2O → H
2 + O
2
CLASIFICACIÓN DE LAS CLASIFICACIÓN DE LAS REACCIÓNES QUÍMICASREACCIÓNES QUÍMICAS
REACCIONES DE SUSTITUCIÓN
AB + CD → AD + CB
RH + X2 → RX + HX
CLASIFICACIÓN DE LAS CLASIFICACIÓN DE LAS REACCIÓNES QUÍMICASREACCIÓNES QUÍMICAS
REACCIONES DE NETRALIZACIÓN(ácido-base)
Ácido + base → sal + agua
HCl + NaOH → NaCl + H2O
CLASIFICACIÓN DE LAS CLASIFICACIÓN DE LAS REACCIÓNES QUÍMICASREACCIÓNES QUÍMICAS
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.
VELOCIDAD DE REACCIÓNVELOCIDAD DE REACCIÓN
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).
VELOCIDAD DE REACCIÓNVELOCIDAD DE REACCIÓN
TEORÍA DE LAS COLISIONES
I I H H
I
IHH
II
HH
IH
IH
CHOQUENOEFICAZ
CHOQUEEFICAZ
VELOCIDAD DE REACCIÓNVELOCIDAD DE REACCIÓN
TEORÍA DE LAS COLISIONES
● 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
VELOCIDAD DE REACCIÓNVELOCIDAD 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
REACCIÓNEXOTÉRMICA
La energía liberada por la formación de enlaces en los productos es mayor que la empleada en la ruptura de enlaces de los reactivos.
REACCIÓNENDOTÉRMICA
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
REACCIÓNEXOTÉRMICA
REACCIÓNENDOTÉRMICA
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.
LEYES DE LAS REACCIONES QUÍMICASLEYES DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
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
LEYES DE LAS REACCIONES QUÍMICASLEYES DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
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
ECUACIÓN QUÍMICAECUACIÓN QUÍMICA
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.
ECUACIÓN QUÍMICAECUACIÓN QUÍMICA
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).
CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOSCÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS
CANTIDAD DE MATERIA: EL MOLEL MOL
● 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.
CANTIDAD DE MATERIA: EL MOLEL MOL
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).
CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOSCÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS
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.
CANTIDAD DE MATERIA: EL MOLEL MOL
M = masa molarm = masa de sustancian = número de moles
n =
mM
m = n · M
CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOSCÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS
CANTIDAD DE MATERIA: EL MOLEL MOL
NA = Número de Avogadro (6.022 · 10 23)
N = número de partículasn = número de moles
n =
NN
A
N = n · NA
CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOSCÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS
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 ESTEQUIOMÉTRICOSCÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS
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
REACCIONES ÁCIDO-BASEREACCIONES ÁCIDO-BASE
NEUTRALIZACIÓNNEUTRALIZACIÓN
H+ + OH- → H2O
Combinación de H+ y OH- para formar agua
HCl + NaOH → NaCl + H2O
Ácido Base Sal Agua
REACCIONES ÁCIDO-BASEREACCIONES ÁCIDO-BASE
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
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)
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