reacciones químicas repaso 1º b. siete elementos existen naturalmente como moléculas diatómicas:...
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Reacciones Químicas
Repaso 1º B
• Siete elementos existen naturalmente como moléculas diatómicas: H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2, y I2
Moléculas diatómicas
Evidencia de las reacciones químicas
• Cambio físico – la composición química de una sustancia permanece constante.– Fundir hielo
• Cambio químico – la composición química de una sustancia cambia.– Oxidación del hierro
• Reacción química – las sustancias sufren un cambio químico y forman nuevas sustancias.
• Un cambio químico se lleva a cabo cuando:
– Se produce un gas.
– Se produce un sólido insoluble.
– Se observa un cambio de color permanentemente.
– Se observa un cambio de calor.
• Exotérmico – se libera calor.
• Endotérmico – se absorbe calor.
• Ecuación química:
2A + B2 2AB
Flecha: produce
Escribiendo ecuaciones químicas
catalizador
condiciones
subíndice
coeficiente
Temperatura, presión,
solventes
productos
reactivos
Catalizador – sustancia que acelera la velocidad de reacción sin consumirse o alterarse permamentemente.
Símbolos utilizados en las ecuaciones
Símbolo
Significado
+Separa dos o mas reactivos o productos
Separa reactivos de productos
(s) Indica el estado sólido
(l) Indica el estado líquido
(g) Indica el estado gaseoso
(ac) Identifica la solución en agua.
C3H8 + O2 CO2 + H2O(g) (g) (g) (g)
Subíndices: indican el número de átomos de
cada clase que hay en la fórmula química. NUNCA
SE PUEDEN MODIFICAR PARA
AJUSTAR
¿Sólido, líquido o gas?
Reacciones en disolución
La mayor parte de las reacciones de nuestrointerés tienen lugar en medios acuosos.
El agua es un disolvente polar que actúasobre los compuestos iónicos o compuestoscovalentes polares produciendo su ionizacióntotal o parcial (equilibrio de disociación)
Reacciones Químicas
Algunos tipos de reacciones químicas
•Síntesis
•Formación
•Descomposición
•Desplazamiento simple
•Desplazamiento doble
•Combustión
• Existen diferentes criterios para clasificar una misma reacción
• Es una reacción de • Descomposición• Oxidación-reducción
2H2O (l) 2H2 (g) + O2 (g)
Tipos de reacciones químicas
Síntesis
2Na (s) + Cl2 (g) 2 NaCl (s)
A + B AB
+
Un caso particular de reacciones de síntesis son las denominadas
REACCIONES DE FORMACIÓN
Descomposición
Electrolisis: Proceso que utilizaenergía eléctrica para provocar una reacción química
2H2O (l) 2H2 (g) + O2 (g)
C3H8 + O2 CO2 + H2O
Reactivos Productos
(g) (g)(g)(g)
CombustiónSustancia + Oxigeno Sustancia + ENERGíA
C (s) + O2(g) CO2 (g)
2H 2 (g) + O2(g) 2H2O (g)
Desplazamiento simple
Mg (s) + Cu2SO4 (s) MgSO4(s) + Cu (s)
A + BX AX + B
+ +
Más adelante veremos que esta reacción es de oxidación-reducción
Desplazamiento Doble
AC + BX AX + BC
2NaOH (ac) + CuCl2 (ac) 2NaCl(ac) + Cu(OH)2 (s)
Explicación cinético-molecular de la reacción química
• Para que se produzca la
reacción química se tienen que
producir dos hechos
fundamentales :
1.-Los átomos tienen que chocar
con suficiente energía.
2.-La orientación del choque de
los átomos ha de ser efectiva.
Es decir la orientación del
choque ha de ser la adecuada.
• I2 + H2 2HI
choque efectivo
choque no efectivo
Durante la reacción unos
enlaces se rompen y otros
se forman
Principio de conservación de la masa.
• Debido a los estudios de Lavoisier. Que estableció dicho
principio en el año 1877.
• “En un sistema aislado ,en el que no entra ni sale materia ,la
masa de las sustancias iniciales es idéntica a la masa de las
sustancias finales, aunque dichas sustancias sean diferentes”.
mreactivos = mproductos.
IK + Pb(NO3)2 PbI2 + KNO3
Principio de conservación de la masa
IK + Pb(NO3)2 PbI2 + KNO3
• El número de átomos de cada elemento en los reactivos
debe ser igual al que existe en los productos
• Esto nos obliga a realizar un ajuste de la ecuación
química para que el número de átomos de cada
elemento en los reactivos sea igual al que existe en los
productos.
Vídeo. (pinchar en imagen o icono de vídeo).
Representación gráfica de reacciones químicas.
• Las reacciones químicas pueden ser representadas mediante los
modelos moleculares.
• Dibujando los átomos como si fueran esferas y construyendo así
las moléculas de las sustancias que intervienen en una reacción.
• Utilizando los modelos moleculares podemos entender mejor la
conservación de la materia en las reacciones químicas, puesto
que el número de esferas de cada clase debe ser el mismo en las
sustancias iniciales y en las finales, es decir, en los reactivos y
en los productos.
Representación gráfica de reacciones químicas
H2 + O2 H2O
La representación anterior no cumple el
principio de conservación de la masa.!!!
2 H2 + O2 2 H2O
La representación anterior si cumple el principio
de conservación de la masa.!!!
Reacción de COMBUSTIÓN
• En las reacciones de combustión, el
combustible y el oxígeno desaparecen
apareciendo otras sustancias nuevas como
las que forman la cenizas (si quedan),humos
y gases invisibles .
Combustible(C,H,O) + O2 CO2 +H2O
Son muy exotérmicas
Reacción de COMBUSTIÓN.
EtanolCarbónButano
Propano + O2 CO2 +H2O
GasolinaMaderaPlásticos…………
Ejemplo:Combustión de la gasolina.
• ¿En qué se transforma la gasolina una vez es
consumida?.
• ¿Cuáles son los reactivos y los productos de
dicha combustión?.
• La masa de dichos productos,¿es igual a la
masa de los reactivos?.
¿Como ajustar una reacción de combustión?
1º.-Ajustamos el carbono, a continuación el
hidrógeno y el último el oxígeno.
C2H6 + O2 CO2 + H2O
!!ojo!!.Frecuentemente aparecen coeficientes fraccionarios.
Ajuste y representación de la reacción
C2H6 + 7/2 O2 2CO2 +3 H2O
2 C2H6 + 7 O2 4CO2 +6H2O
Energía de las reacciones
• Durante el transcurso de una reacción siempre se
produce en mayor o menor medida, un
desprendimiento o una absorción de energía.
• Así clasificamos las reacciones en:
EXOTÉRMICAS: Aquellas en las que se desprende calor.
Aunque en un principio haya que suministrar una mínima cantidad de calor.
ENDOTÉRMICAS: Aquellas en las que se absorbe calor.
EL MOL
• Es la unidad internacional adoptada de
CANTIDAD DE MATERIA.
• ES LA CANTIDAD DE MATERIA QUE POSEE 6.023
1023 PARTÍCULAS. (N partículas)
• EJ:
• 1 MOL DE Cu 6.023 1023 átomos de Cu
• 1 MOL DE CO2 6.023 1023 moléculas de CO2
EL MOL
La masa de un mol de átomos de cobre es de 63.5
g porque la masa atómica del cobre es 63.5.
La masa de un mol de moléculas de agua,H2O es
18 g porque la masa molecular de agua es 18.
Es la masa de un mol .Su unidad es el g/mol.M= masa(g)/nºmoles.
MASA MOLAR
INTERPRETACIÓN MACROSCÓPICA
(relación en moles)
Los coeficientes estequiométricos
informan sobre el número de moles
de cada elemento y de cada
compuesto que intervienen en la
reacción.
2 moléculas de CO 1 molécula de O2 2 moléculas de CO2
Los coeficientes estequiométricos de una ecuación química ajustada
informan de la proporción entre moles de reactivos y productos
2 CO + O2 2 CO2
20 moléculas de CO 10 molécula de O2 20 moléculas de CO2
2 · 6,02 · 1023 moléculas de CO
6,02 · 1023 moléculas de O2
2 · 6,02 · 1023 moléculas de CO2
2 moles de CO 1 mol de O2 2 moles de CO2
Estado
gaseoso
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ESTEQUIOMETRÍA VOLUMÉTRICA.ESTEQUIOMETRÍA VOLUMÉTRICA.
Ley de las presiones parciales
Ley de los volúmenes de combinación
Los volúmenes de gases que reaccionan entre sí, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, están en relación de números
enteros sencillos
En una mezcla de gases, cada uno ejerce una presión parcial (pi) igual a la que ejercería si ocupase el sólo el volumen total. Además, la presión
parcial de cada gas es directamente proporcional a su fracción molar (pi = pT ni/nT). La presión total es la suma de las presiones parciales (pT = p1 +
p2 + p3 + …)
Ley de Gay-Lussac Ley de Avogadro
En condiciones iguales de presión y temperatura,
volúmenes iguales de gases diferentes tienen el mismo
número de moléculas
pV = nRT
Manteniendo constante la presión, todos los gases
se dilatan igual con el aumento de temperatura
(V1/T1 = V2/T2 )
Aplicación al cálculo del volumen molar en distintas condiciones
a) Cálculo del volumen molar en condiciones normales
b) Cálculo del volumen molar a 10 atmósferas de presión y 25 C
39,22(atm)1
)K(273molK
atm082,0(mol)1
PTRnV
44,210
)(29808201
(atm)
KmolK
atm,(mol)
PTRnV
CALCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS
CALCULOS ESTEQUIOMÉTRICOSCALCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS
Escribir y ajustar la ecuación química (tendremos la proporción en moles)
Atención a la formulación
Escribir debajo de cada sustancia qué se pide y qué se da.
Siempre se deben pasar los datos a moles para poder utilizar la proporción
estequiométrica
Masa: utilizando la masa molecular
Volumen (líquido): 1º se calcula la masa con la densidad
Volumen gases (P y T) con la ecuación de estado de los gases P.V = n.R.T
En C.N. (0ºC y 1 atm) 1 mol de cualquier gas ocupa 22,4 litros
Volumen disoluciones (+ molaridad)
Molessoluto = volumendisolución. Molaridad
CÁLCULOS CON REACTIVO LIMITANTE.CÁLCULOS CON REACTIVO LIMITANTE.
Generalmente es necesario preparar cantidades determinadas de productos a partir de cantidades de reactivos que no son estequiométricamente exactas
se consume completamente
reactivo en exceso
queda parte sin reaccionar
El reactivo limitante reacciona solamente con la cantidad adecuada de la otra sustancia hasta que se acaba y de la que
se encuentra en exceso queda parte sin reaccionar
CÁLCULOS CON REACTIVOS EN DISOLUCIÓN
CÁLCULOS CON REACTIVOS EN DISOLUCIÓN
En estos casos es necesario calcular las cantidades de dichos reactivos disueltos
CONCENTRACIÓN DE UNA DISOLUCIÓNCONCENTRACIÓN DE UNA DISOLUCIÓN
Relación entre la cantidad de soluto y de disolvente
contenidos en una disolución
Porcentaje en masa
MolaridadIndica los moles de soluto en 1 litro de
disolución
Fracción molar
Relaciona los moles de un componente y los moles
totalesXi =
ni
nT
Si existen reactivos con impurezas, es necesario determinar primero las cantidades existentes de
sustancia pura
Si existen reactivos con impurezas, es necesario determinar primero las cantidades existentes de
sustancia pura
RENDIMIENTO DE LAS REACCIONES QUÍMICAS.RENDIMIENTO DE LAS REACCIONES QUÍMICAS.
En los procesos químicos no suele obtenerse el 100% de las cantidades previstas de las
sustancias, debido a reacciones simultáneas no deseadas, impurezas de los reactivos,
escapes en los hornos, etc.
rendimiento =masa obtenida
masa teóricax 100
El rendimiento de las reacciones es un factor fundamental en la industria
química
CÁLCULOS EN REACCIONES SUCESIVAS
En reacciones sucesivas, el producto de la 1ª puede ser el reactivo de la 2ª, estableciéndose
las sucesivas proporciones estequiométricas, en las que el resultado de la 1ª es dato de la 2ª
ProblemaLa gasolina es una mezcla de hidrocarburos. Su combustión produce C02(g) y H20
(1). Suponiendo que la gasolina estuviese formada únicamente por el hidrocarburo
de fórmula C8H18 (octano). Se pide:
a) El volumen de aire medido a 25ºC y 755 mm Hg que se necesita para quemar la
gasolina contenida en el depósito de un automóvil de 60 l.
b) El volumen de C02 producido en la reacción según las condiciones del apartado
anterior.
c) El calor desprendido en dicha combustión si el calor de combustión del n-octano es
1308 Kcal/mol. Expresa el resultado en unidades del S.I.
d) Indicar cuáles son los problemas medioambientales asociados al uso de los
combustibles fósiles
Datos: % en volumen de oxígeno en el aire: 21%, densidad del octano: 0,8 g/ml.
La gasolina es una mezcla de hidrocarburos. Su combustión produce C02(g) y H20 (1). Suponiendo
que la gasolina estuviese formada únicamente por el hidrocarburo de fórmula C8H18 (octano). Se
pide:
1.El volumen de aire medido a 25ºC y 755 mm Hg que se necesita para quemar la gasolina contenida
en el depósito de 60 litros de un automóvil.
2.El volumen de C02 producido en la reacción según las condiciones del apartado anterior.
Datos: % en volumen de oxígeno en el aire: 21%, densidad del octano: 0,8 g/ml.
2188
2
188
188
188
188188 O de moles 1259 =
HC mol 1
O de moles225
HC de g 96
HC mol 1
HC litros 1
HC g 800HC litros 60
C8H18 (l) + 25/2 O2 8 CO2 + 9 H2O
P.V = n.R.T P.V = n.R.T
T= 25ºC= 298 Katm99,0Hg de mm 760
atm 1Hg de mm 755
V= 30968,6 litros de O2 se
necesitan
aire de litros 8,14745O de litros 21
aire de litros 100O de litros 30968,6
2 2
La gasolina es una mezcla de hidrocarburos. Su combustión produce C02(g) y H20 (1). Suponiendo
que la gasolina estuviese formada únicamente por el hidrocarburo de fórmula C8H18 (octano). Se
pide:
1.El volumen de aire medido a 25ºC y 755 mm Hg que se necesita para quemar la gasolina contenida
en el depósito de 60 litros de un automóvil.
2.El volumen de C02 producido en la reacción según las condiciones del apartado anterior.
Datos: % en volumen de oxígeno en el aire: 21%, densidad del octano: 0,8 g/ml.
2188
2
188
188
188
188188 CO de moles 4000 =
HC mol 1
CO de moles 8
HC de g 96
HC mol 1
HC litros 1
HC g 800HC litros 60
C8H18 (l) + 25/2 O2 8 CO2 + 9 H2O
P.V = n.R.T P.V = n.R.T
T= 25ºC= 298 Katm99,0Hg de mm 760
atm 1Hg de mm 755
V= 398731,3 litros de CO2 se desprenden
La gasolina es una mezcla de hidrocarburos. Su combustión produce C02(g) y H20 (1).
Suponiendo que la gasolina estuviese formada únicamente por el hidrocarburo de fórmula
C8H18 (octano). Se pide:
• El calor desprendido en dicha combustión si el calor de combustión del n-octano es 1308
Kcal/mol. Expresa el resultado en unidades del S.I.
• Indicar cuáles son los problemas medioambientales asociados al uso de los combustibles
fósiles
KJ2733720Kcal 1
KJ 4,18
octano de mol 1
Kcal 1308octano de moles 500 desprenden se
Según el dato del calor de combustión, sabemos que se desprenden 1308 Kcal por cada mol de octano quemado. Por tanto para saber el calor total desprendido debemos saber los moles de octano que hay en el depósito
188188
188
188
188188 HC de moles 500 =
HC de g 96
HC mol 1
HC litros 1
HC g 800HC litros 60
• El eteno, también llamado etileno, se puede obtener
mediante hidrogenación del acetileno o etino.
• Escribe la ecuación química correspondiente. ¿Qué
volumen de hidrógeno medido en C.N. reaccionará con
10,4 g. de acetileno? Si un químico obtuvo 18,0 g. de
etano, ¿qué volúmenes de hidrógeno y acetileno utilizó?
• Masas atómicas: C=12; H=1 uma
• R: a) 17.9 l. b) 13.44 l de C2H2 y 26.88 l de H2)
• La reacción que tiene lugar es:
• C2H2(g) + H2(g) C2H4(g)