9 8

En la vida quotidiana, topem amb un seguit de reaccions quí-miques com, per exemple, les que s’esdevenen quan es cremaun tronc, es fa un ou ferrat o es barreja suc de llimona i bicar-bonat. En els laboratoris químics, encara més, cada dia tenenlloc milers de reaccions químiques de diferents tipus. Comque les reaccions químiques són de tipus divers, és molt útilclassificar-les.

Si fem una classificació de les reaccions químiques engrups, podrem identificar més fàcilment determinats fenò-mens. A més, quan necessitem informació sobre una reaccióconcreta és més fàcil trobar-la, de la mateixa manera que ésmés senzill consultar un llibre catalogat i ordenat en una bi-blioteca que no pas un llibre que estigui mig perdut en una pila desordenada.

Les reaccions químiques55unitat

Repartiu-vos en grups de 3 alumnes.

Copieu en un full de paper totes les reaccions químiques que apareixen en la unitatanterior.

Penseu en un criteri que sigui útil per classificar-les.

Repartiu les reaccions químiques que heu copiat en grups tenint en compte el crite-ri de classificació que heu pensat.

Poseu en comú amb la resta de la classe tant el vostre criteri de classificació com laclassificació que heu obtingut.

Quina de les classificacions proposades és més útil i té més sentit? Per què? N’hi hamés d’una?

Què és una reacció química?

Escriu 5 reaccions químiques que coneguis. Què tenenen comú i què tenen de diferent?

Escriu el nom de 3 substàncies àcides i de 3 substànciesbàsiques.

Què és una reacció de neutralització?

9 9

Les reaccions químiques es poden classificar tenint en compte diversos criteris, al-guns dels quals són:

• La forma d’agrupació dels àtoms que hi intervenen.• Alguns dels reactius que permeten la reacció.• El tipus o les característiques que tenen els productes o els reactius.• L’absorció o el despreniment d’energia.

En aquest apartat farem una classificació de les reaccions químiques a partir delscanvis d’agrupació dels àtoms que hi intervenen. Segons aquest criteri, les reac-cions químiques poden ser: de descomposició (o d’anàlisi), de síntesi (o de for-mació), de desplaçament (o de substitució) i de doble desplaçament (o de doblesubstitució).

Reaccions de descomposició (o d’anàlisi)En les reaccions de descomposició (o d’anàlisi), una substància es transforma (esdescompon) en elements o en substàncies més simples.

Així, per exemple, l’aigua es descompon en els ele-ments hidrogen i oxigen segons la reacció següent:

2 H2O(g) → 2 H2(g) + O2(g)

Un altre exemple és la descomposició tèrmica (per ac-ció de la calor) del carbonat de calci en òxid de calci i diò-xid de carboni segons la reacció següent:

CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g)

5.1. Tipus de reaccions químiques

1 0 0

O2(g)2 H2(g)2 H2O(g)

O

H

CaCO3(s) CO2(g)CaO(s)

C

Ca

O

Les reaccions de descomposiciótambé s’anomenen reaccions d’anà-lisi, perquè analitzar significa ‘des-compondre’ i ‘fragmentar’.

Les reaccions de descomposició es poden escriure, de forma general, de la ma-nera següent:

C → A + B

tenint en compte que A, B i C representen substàncies químiques i que les reaccionsquímiques s’han d’igualar amb coeficients estequiomètrics.

Reaccions de síntesi (o de formació)En les reaccions de síntesi (o de formació), dues o més substàncies reaccionen performar-ne una altra de més complexa.

Així, per exemple, en la reacció de síntesi de l’aigua escombinen l’hidrogen i l’oxigen segons la reacció següent:

2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g)

Un altre exemple és l’oxidació del monòxid de nitrogenper formar diòxid de nitrogen segons la reacció següent:

2 NO(g) + O2(g) → 2 NO2(g)

Les reaccions de síntesi es poden escriure de la manera següent:

A + B → C

tenint en compte que A, B i C representen substàncies químiques i que les reaccionsquímiques s’han d’igualar amb coeficients estequiomètrics.

Reaccions de desplaçament (o de substitució)En les reaccions de desplaçament (o de substitució) té lloc un intercanvi o subs-titució d’un àtom en una substància per un altre.

Així, per exemple, en la reacció de desplaçament següent:

2 HCl(aq) + Zn(s) → ZnCl2(aq) + H2(g)

s’observa com el zinc desplaça (o substitueix) l’hidrogenen l’àcid clorhídric per formar clorur de zinc.

Un altre exemple és la reacció següent:

CuSO4(aq) + Fe(s) → FeSO4(aq) + Cu(s)

en la qual s’observa com el ferro substitueix (o desplaça)el coure del sulfat.

1 0 1

Les reaccions de síntesi també s’a-nomenen reaccions de formació,perquè síntesi significa, en química,‘agrupar per formar’, ‘reunir’ i ‘con-densar’.

Observa que les reaccions de sínte-si són inverses a les reaccions dedescomposició.

O

H

2 H2(g) 2 H2O(g)O2(g)

O

N

2 NO(g) 2 NO2(g)O2(g)

2 HCl(aq) ZnCl2(aq)Zn(s)

H

Cl

Zn

+ –

+ – – –

2+

H2(g)

2+

FeSO4(aq) Cu(s)

Cu

S

O

FeCuSO4(aq) Fe(s)

2– 2+ 2–

a c t i v i t a t s

Les reaccions de desplaçament es poden escriure, de forma general, de la ma-nera següent:

AB + C → CB + A

tenint en compte que AB, C, CB i A representen substàncies químiques i que les reaccions químiques s’han d’igualar amb coeficients estequiomètrics.

Reaccions de doble desplaçament (o de doble substitució)En les reaccions de doble desplaçament (o de doble substitució) tenen lloc dosintercanvis o substitucions de dos àtoms en dues substàncies que reaccionen (en realitat, normalment s’intercanvien ions).

Així, per exemple, en la reacció de doble desplaça-ment següent:

2 KI(aq) + Pb(NO3)2(aq) → PbI2(s) + 2 KNO3(aq)

s’observa com s’intercanvien l’ió potassi i l’ió plom(II)per formar els productes, és a dir, per formar el iodur deplom(II) i el nitrat de potassi.

Un altre exemple és la reacció següent:

HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)

en la qual s’observa com l’ió H+ i l’ió sodi s’intercan-vien per formar els productes.

Les reaccions de doble desplaçament es poden escriure de forma general de lamanera següent:

AB + CD → CB + AD

tenint en compte que AB, CD, CB i AD representen substàncies químiques i queles reaccions químiques s’han d’igualar amb coeficients estequiomètrics.

1 0 2

PbI2(s)2 KI(aq) Pb(NO3)2(aq) 2 KNO3(aq)

KI

OPb

N

–+

–+

+ –

+ –

–

–

2+

HCl(aq) NaOH(aq) H2O(l)NaCl(aq)

H

Cl

Na

O

–

++

–

+

–

1. Busca en la unitat anterior dos exemples de reac-cions de cada un dels tipus següents:

a) De descomposició b) De síntesic) De desplaçamentd) De doble desplaçament

2. Esbrina de quin tipus són les reaccions següents,segons el criteri de classificació a partir dels canvisd’agrupació dels àtoms que hi intervenen:

a) AgNO3(aq) + NaCl(aq) → AgCl(s) + NaNO3(aq)

b) 2 NaHCO3(s) + calor → 2 CO2(g) + Na2O(s) + H2O(l)

c) N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g)

d) 2 Al(s) + 6 HCl(aq) → 2 AlCl3(aq) + 3 H2(g)

1 0 3

Les bases també s’anomenen àlca-lis.

Àcids

Bases

Les reaccions de neutralització tenen lloc entre unes substàncies que s’anomenenàcids i unes altres substàncies anomenades bases. Per tant, abans d’explicar aquesttipus de reaccions, hem d’explicar què són els àcids i què són les bases.

Àcids i basesSovint fem servir la paraula àcid per definir el gust d’una fruita com la taronja.Diem que l’acidesa és la característica que tenen algunes substàncies presents en lallimona o el vinagre. En canvi, les substàncies que tenen la característica contràriaals àcids, la basicitat, s’anomenen bases. S’entén, doncs, que una manera de clas-sificar les substàncies en grups que tenen propietats semblants és establint una classificació en àcids i en bases.

Els àcids són substàncies que tenen les propietats següents:

• Tenen un sabor agre.• Són solubles en aigua.• Condueixen el corrent elèctric.• Reaccionen amb alguns metalls com el zinc, el ferro, l’alumini, etc., i desprenen

hidrogen com a producte de la reacció.• Reaccionen amb els carbonats i desprenen diòxid de carboni com a producte de la

reacció.• Reaccionen amb les bases.

Alguns exemples d’àcids són l’àcid clorhídric, l’àcid sulfúric, l’àcid nítric, etc.

Les bases, en canvi, són substàncies que tenen les propietats següents:

• Tenen un gust amargant.• Són solubles en aigua.• Condueixen el corrent elèctric.• Tenen tacte oliós.• Reaccionen amb els àcids.

Alguns exemples de bases són l’hidròxid de sodi, l’amoníac i l’hidròxid de calci.

L’escala de pHPer mesurar l’acidesa o la basicitat d’una substància s’utilitza l’escala de pH. Estracta d’una escala numèrica que va del 0 al 14 i que assigna els valors més baixosque 7 a les substàncies àcides, i els valors més alts que 7 a les substàncies bàsiques.El valor 7 s’assigna a les substàncies neutres, és a dir, a les substàncies que no sónni àcides ni bàsiques.

5.2. Reaccions de neutralització

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Substànciesneutres

Substànciesàcides

Substànciesbàsiques

pH

Com més baix és el valor del pH, més àcida és la substància, i com més alt ésaquest valor del pH, més bàsica és la substància.

El pH aproximat d’algunes substàncies quotidianes és el següent:

– suc de llimona: 2,3 – llet: 6,6– refresc de cola: 2,6 – aigua pura: 7,0– vinagre: 2,9 – sang: 7,4– vi: 3,5 – aigua sabonosa: 9,0– suc de tomàquet: 4,1 – pasta de dents: 9,9– cafè: 5,0 – lleixiu: 10,4– orina: 6,0 – amoníac domèstic: 11,9

Indicadors àcid-baseHi ha unes substàncies, anomenades indicadors àcid-base, que tenen la caracterís-tica de canviar de color, depenent del pH en què es troben. Alguns indicadors àcid-base són els de la taula següent:

En aquesta taula observem que cada indicador canvia de color en un pH concreti que adopta colors diferents. Així, per exemple, el vermell de metil tenyeix de ver-mell dissolucions àcides que tenen un pH més petit que 4,2, i la fenolftaleïna te-nyeix de rosa dissolucions bàsiques que tenen un pH més gran que 10.

Mesura del pH d’una dissolucióPer mesurar el pH d’una dissolució de forma aproximada se sol utilitzar un paperindicador de pH. El paper de pH és una cinta de paper absorbent impregnada d’uns in-dicadors àcid-base que, en contacte amb la dissolució de la qual es mesura el pH, estorna d’un color determinat depenent de la lectura que en fa.

Per fer una mesura d’un pH aproximat al laboratori es deixa caure una gota dela dissolució, amb l’ajut d’una vareta de vidre, sobre un tros de paper de pH. A con-tinuació, es llegeix el valor del pH comparant el color que ha adoptat el tros de pa-per amb els colors de l’escala de referència.

Per mesurar el pH d’una dissolució de forma exacta s’ha d’utilitzar un pH-me-tre, que és un aparell provist d’un elèctrode que permet una lectura acurada del pH.

1 0 4

Interval de pH Canvi de color:

Indicador en el qual es produeixàcid a bàsic

el canvi de color

Blau de timol 1,2 – 2,8 Vermell – groc

Taronja de metil 2,1 – 4,4 Taronja – groc

Vermell de metil 4,2 – 6,3 Vermell – groc

Blau de bromotimol 6,0 – 7,6 Groc – blau

Vermell de cresol 7,2 – 8,8 Groc – vermell

Fenolftaleïna 8,3 – 10,0 Incolor – rosa

Groc d’alitzarina 10,1 – 12,0 Groc – vermell

L’aigua pura té un pH de 7, però gai-rebé mai no trobem aigua pura:

– L’aigua de llacs, rius i mars contémoltes substàncies dissoltes.

– L’aigua d’ampolla per beure contésals dissoltes.

– L’aigua destil·lada, encara que enmolt poca quantitat, també contésubstàncies dissoltes.

El pH de la majoria d’aigües de be-guda és un xic àcid. Pots comprovar-ho al laboratori!

La fenolftaleïna tenyeix de rosa unadissolució de NaOH.

Paper indicador de pH

a c t i v i t a t s

1 0 5

Reaccions de neutralitzacióUna de les característiques dels àcids és que reaccionen amb les bases, i una de lescaracterístiques de les bases és que reaccionen amb els àcids. La reacció que té llocen reaccionar un àcid amb una base s’anomena reacció de neutralització, ja que, enaquest tipus de reaccions, tant les propietats de l’àcid com les de la base s’afeblei-xen (es neutralitzen).

La forma general de la reacció d’un àcid amb una base és:

àcid + base → sal + aigua

Un exemple d’aquest tipus de reacció és la que observem quan reaccionen unadissolució aquosa d’àcid clorhídric amb una dissolució aquosa d’hidròxid de sodi,que és:

HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)

Si ens hi fixem, veurem que un dels productes que s’ha format és aigua, peròl’altre és clorur de sodi, que és una sal.

Un altre exemple de reacció de neutralització és la que té lloc en reaccionar unadissolució aquosa d’àcid sulfúric amb una dissolució aquosa d’hidròxid de potassi,que és:

H2SO4(aq) + 2 KOH(aq) → K2SO4(aq) + 2 H2O(l)

En aquesta reacció observem que la sal que s’ha format és el sulfat de potassi.

HCl(aq) NaOH(aq) H2O(l)NaCl(aq)

H

Cl

Na

O

–

++

–

+

–

H2SO4(aq) 2 KOH(aq) 2 H2O(l)K2SO4(aq) K

H

O

S2–+

+

2–+ –

+ –

+

+

L’amoníac és una base que té la fór-mula NH3, i l’ió amoni té la fórmulaNH4

+. L’amoníac en dissolució aquosaadopta la forma d’hidròxid d’amoni:

NH3(l) + H2O(l) → NH4OH(aq)

Moltes vegades el pH dels produc-tes d’una reacció de neutralitzacióno és 7.

Les reaccions de neutralització sónreaccions de doble desplaçament,segons el criteri de classificació es-tablert a partir dels canvis d’agrupa-ció dels àtoms que hi intervenen.

3. Escriu el nom de tres substàncies presents en la vida quotidiana que siguin àcides.

4. Escriu el nom de tres substàncies presents en la vidaquotidiana que siguin bàsiques.

5. Què són els indicadors àcid-base? Esbrina pera què serveixen.

6. Escriu i iguala la reacció de neutralització que télloc quan reacciona l’àcid nítric amb l’hidròxid deberil·li.

e x emp l e 1

e x emp l e 2

La reacció d’oxidació del ferro o, dit d’una altra manera, la reacció per la qual elferro es rovella, consisteix en la combinació del ferro amb l’oxigen de l’aire performar òxid de ferro(III):

4 Fe(s) + 3 O2(g) → 2 Fe2O3(s)

De fet, el ferro, en reaccionar amb l’oxigen de l’aire, també pot formar òxid deferro(II) segons la reacció següent:

2 Fe(s) + O2(g) → 2 FeO(s)

Calcula quantes molècules d’oxigen es necessiten perquè es rovellin 150 g deferro a òxid de ferro(III).

Resolució

MM(Fe) = 56 g

1 mol Fe 3 mol O2 6,023·1023 molècules O2150 g Fe · · · = 1,21·1024 molècules O256 g Fe 4 mol Fe 1 mol O2

En les reaccions de combustió dels hidrocarburs, aquests sempre reaccionen ambl’oxigen i formen diòxid de carboni i aigua com a productes de la reacció.

Els hidrocarburs constitueixen una important font d’energia perquè desprenenmolta calor quan es combinen amb l’oxigen.

El butà és un hidrocarbur que s’utilitza molt en l’àmbit domèstic com a com-bustible. La seva reacció de combustió és la següent:

2 C4H10(g) + 13 O2(g) → 8 CO2(g) + 10 H2O(g)

Calcula quin volum de diòxid de carboni es produeix en CN de pressió i tempe-ratura si reacciona 1 kg de butà.

Resolució

MM(C4H10) = 4 · 12 g + 10 · 1 g = 58 g

1000 g C4H10 1 mol C4H10 8 mol CO2 22,4 dm3 CO21 kg C4H10 · · · · =1 kg C4H10 58 g C4H10 2 mol C4H10 1 mol CO2

= 1 544,83 dm3 CO2

1 0 6

5.3. Exemples de reaccions químiques

A les cuines de moltes llars cata-lanes la combustió del butà hi éspresent.

e x emp l e 3

e x emp l e 4

e x emp l e 5

L’àcid clorhídric reacciona amb alguns metalls, com per exemple l’alumini, el zinci el magnesi, i es desprèn hidrogen, tal com s’indica en les reaccions següents:

2 Al(s) + 6 HCl(aq) → 2 AlCl3(aq) + 3 H2(g)

Zn(s) + 2 HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g)

Mg(s) + 2 HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2(g)

Calcula quants mols d’àcid clorhídric es necessiten perquè reaccionin amb 10 g d’alumini.

Resolució

MM(Al) = 27 g

1 mol Al 6 mol HCl10 g Al · · = 1,11 mol HCl

27 g Al 2 mol Al

La digestió consisteix bàsicament en el trencament de molècules llargues d’algunsaliments en molècules més petites que poden ser transportades als òrgans del nos-tre cos.

Per a la digestió, és necessari l’àcid clorhídric que forma part del suc gàstric quees forma a les parets de l’estómac.

Quan la concentració d’àcid a l’estómac és massa gran es pateix l’anomenadacremor d’estómac, i se sol prendre bicarbonat (hidrogencarbonat de sodi), que ésbàsic, per alleujar-lo. La reacció de neutralització que es produeix és la següent:

HCl + NaHCO3 → NaCl + CO2 + H2O

Al laboratori podem observar aquesta reacció deixant caure unes gotes d’àcidclorhídric sobre una mica de bicarbonat de sodi (hidrogencarbonat de sodi) sòlid, iobservarem que es desprèn un gas, que és diòxid de carboni:

NaHCO3(s) + HCl(aq) → NaCl(aq) + CO2(g) + H2O(l)

La reacció de descomposició de l’aigua oxigenada en aigua i oxigen és la següent:

2 H2O2(l) → 2 H2O(l) + O2(g)

Aquesta reacció és lenta i per tal que es produeixi ràpidament s’hi afegeix per-manganat de potassi, que l’accelera.

1 0 7

El magnesi reacciona amb l’àcidclorhídric i es desprèn hidrogen.

La velocitat de reacció és la va-riació de la concentració d’unaespècie química durant la reac-ció en funció del temps. Es potexpressar com a funció dels reactius que desapareixen o delsproductes que es formen.

Hi ha diferents factors que in-flueixen en la velocitat d’una reacció química:

– la concentració dels reactius– la temperatura– la presència d’altres substàn-

cies (catalitzadors o inhibi-dors).

Un catalitzador és una substàn-cia que augmenta la velocitatd’una reacció química sense quees consumeixi o s’alteri al llargde la reacció.

e x emp l e 6

e x emp l e 7

Els àcids com el suc de llimona o el salfumant fan malbé el marbre de la cuina, per-què hi té lloc la reacció següent:

CaCO3(s) + 2 HCl(aq) → CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(l)

que s’observa com una efervescència del marbre a causa de la formació de diòxidde carboni.

Calcula quants mols d’àcid clorhídric es necessiten per destruir 10 g de mar-bre.

Resolució

MM(CaCO3) = 40 g + 12 g + 3 · 16 g = 100 g

1 mol CaCO3 2 mol HCl10 g CaCO3 · · = 0,2 mol HCl

100 g CaCO3 1 mol CaCO3

Les roques calcàries contenen carbonat de calci. Per això, per reconèixer una roca calcària en una mostra de sòl es fa servir la propietat dels carbonats de reac-cionar amb àcid. La reacció química que té lloc és la que acabem d’escriure.

La mateixa reacció es produeix quan es netegen amb àcid els diferents atuells oelectrodomèstics (estris per escalfar l’aigua, cafeteres, rentaplats...) per tal d’elimi-nar el sòlid blanc que s’hi diposita, en els llocs on l’aigua potable és dura.

Aquest sòlid blanc és CaCO3, i moltes vegades s’utilitza vinagre en la reacció.Recorda que el vinagre és una dissolució d’àcid acètic (CH3 – COOH).

El lleixiu és una dissolució aquosa d’hipoclorit de sodi i el salfumant és una disso-lució aquosa d’àcid clorhídric.

Ambdós s’utilitzen a la llar com a productes de neteja per desinfectar, però mais’han de barrejar perquè reaccionen i formen clor, que és un gas tòxic.

La reacció és la següent:

NaClO(aq) + 2 HCl(aq) → Cl2(g) + NaCl(aq) + H2O(l)

Calcula quin volum de clor s’obté en CN de pressió i temperatura en afegir 2 mols de salfumant a una dissolució de lleixiu.

Resolució

1 mol Cl2 22,4 dm3 Cl22 mol HCl · · = 22,4 dm3 Cl22 mol HCl 1 mol Cl2

1 0 8

e x emp l e 8

e x emp l e 9

Afegint àcid sulfúric concentrat a clorur de sodi sòlid s’obté un gas que és clorurd’hidrogen. La reacció química que té lloc és:

2 NaCl(s) + H2SO4(aq) → 2 HCl(g) + Na2SO4(aq)

Per identificar el clorur d’hidrogen gasós que es forma com a producte de la reacció, es pot fer bombollejar en un recipient que contingui aigua.

El clorur d’hidrogen es dissol en l’aigua i forma àcid clorhídric. Si se’n mensu-ra el pH, per exemple, amb un paper indicador, es pot observar que és molt àcid.

Amb un procediment molt semblant es pot identificar l’amoníac gasós que esdesprèn en afegir una dissolució aquosa concentrada d’hidròxid de sodi a clorurd’amoni sòlid i escalfar la mescla. En aquest cas, la reacció que té lloc és la següent:

NH4Cl(s) + NaOH(aq) + calor → NH3(g) + NaCl(aq) + H2O(l)

En aquest cas, en fer bombollejar el gas produït –amoníac gasós– en aigua, s’ob-té hidròxid d’amoni:

NH3(g) + H2O(l) → NH4OH(aq)

I en mesurar el pH de la dissolució resultant, s’observa que és bàsica.

La pirita és la mena del ferro i conté, aproximadament, disulfur de ferro en un 80 % en massa.

La pirita té una coloració grogosa que pot induir a l’error de confondre-la ambl’or. La torrefacció de la pirita permet identificar-la i diferenciar-la de l’or.

El procés de torrefacció de la pirita consisteix a escalfar-la en presència d’aire,la qual cosa dóna lloc a la reacció següent:

4 FeS2(s) + 11 O2(g) → 2 Fe2O3(s) + 8 SO2(g)

Calcula quants kg d’òxid de ferro(III) es formaran en la torrefacció de 100 kg depirita del 80% en massa.

Resolució

MM (FeS2) = 56 g + 2 · 32 g = 120 gMM (Fe2O3) = 2 · 56 g + 3 · 16 g = 160 g

80 kg FeS2 1000 g FeS2 1 mol FeS2 2 mol Fe2O3100 kg pirita · · · · · 100 kg pirita 1 kg FeS2 120 g FeS2 4 mol FeS2

160 g Fe2O3 1 kg Fe2O3· · = 53,3 kg Fe2O31 mol Fe2O3 1000 g Fe2O3

1 0 9

Recordem que el HCl(g) s’ano-mena clorur d’hidrogen i que elHCl(aq) s’anomena àcid clorhí-dric.

En realitat, les dissolucionsaquoses d’amoníac són disso-lucions aquoses d’hidròxid d’a-moni. L’ió amoni és NH4

+.

Els minerals aptes per a l’explo-tació són els que tenen un me-tall en un percentatge en massaelevat, i s’anomenen mena. Lesimpureses que acompanyen lesmenes s’anomenen ganga.

Pirita

a c t i v i t a t s

e x emp l e 1 0

e x emp l e 1 1

La blenda és un mineral que conté sulfur de zinc.

Per comprovar que aquest mineral conté el sulfur, es fa reaccionar amb àcid clor-hídric de manera que es forma àcid sulfhídric, que fa una pudor característica d’ouspodrits.

La reacció que té lloc és la següent:

ZnS(s) + 2 HCl(aq) → H2S(aq) + ZnCl2(aq)

Els aliments estan constituïts pels 6 tipus de substàncies químiques o nutrients se-güents:

• hidrats de carboni o glúcids• proteïnes• greixos o lípids• vitamines• sals minerals• aigua

Hi ha tres tipus de glúcids o hidrats de carboni: els monosacàrids, els disacàridsi els polisacàrids, que normalment anomenem sucres i midó.

Per saber quin tipus de glúcid o hidrat de carboni conté un aliment determinat,es poden fer experiments basats en els punts següents:

• Si a una mostra que conté midó se li afegeix una dissolució de iode, canvia de co-lor.

• Si a una mostra que conté un monosacàrid se li afegeix reactiu de Benedict, es bullun minut en un bany d’aigua i es barreja, canvia de color.

• Si a una mostra que conté un disacàrid se li afegeix primer dissolució aquosa diluïda d’àcid clorhídric, i després dissolució aquosa diluïda d’hidròxid de sodi,canvia de color.

1 1 0

7. Calcula quants grams d’oxigen es formen en des-compondre’s 3 mols d’aigua oxigenada.

8. En una bombona de butà queden 3 kg d’aquest gas.Quina massa d’oxigen es necessita per cremar-lo?

9. Quants mols d’àcid clorhídric es necessiten perquèreaccionin amb 20 grams de zinc?

10. Busca informació sobre cadascun dels sis tipus denutrients.

11. Busca informació sobre els monosacàrids, els di-sacàrids i els polisacàrids.

• La mel conté glucosa, que ésun sucre monosacàrid solubleen aigua.

• El raïm conté fructosa, que éstambé un sucre monosacàridsoluble en aigua.

• El sucre de canya conté saca-rosa, que és un disacàrid so-luble en aigua.

• El pa i les patates contenenmidó, que és un polisacàrid nosoluble en aigua.

Blenda

una micade tot

1 1 1

Quan una sal es dissol en aigua, el que passa realment és que els dos ions que la for-men queden solvatats pels dipols de l’aigua de la manera que mostra la figura se-güent:

Arrhenius proposà el 1887 un model d’àcid i base, en el qual definí aquestesdues substàncies de la manera següent:

– Un àcid és una substància que en dissolució aquosa dóna ions hidrogen (H+);

és a dir, de forma general:

+H2OHA → H+

(aq) + A–(aq)

Així, per exemple, l’àcid clorhídric en dissolució aquosa és:

+H2OHCl → H+

(aq) + Cl–(aq)

– Una base és una substància que en dissolució aquosa dóna ions hidròxid(OH

–); és a dir, de forma general:

+H2OBOH → B+

(aq) + OH–(aq)

Així, per exemple, l’hidròxid de sodi en dissolució aquosa és:

+H2ONaOH → Na+

(aq) + OH–(aq)

Actualment, aquest model segueix sent totalment acceptat.

Na+ Cl–

= H2O

Solvatació d’una sal

El model àcid-base d’Arrhenius

memòriafes

1 1 2

1. Quin és el criteri de classificació que s’utilitza?

2. Segons aquest criteri de classificació, quins tipusde reaccions hi ha?

3. En què es diferencien les reaccions de descomposi-ció de les de síntesi?

4. En què es diferencien les reaccions de desplaça-ment de les de doble desplaçament?

Les reaccions químiques

es poden classificar, segons els canvisd’agrupació dels àtoms que hi intervenen, en

reaccions dedescomposició

(o d’anàlisi)

C → A + B A + B → C AB + C → CB + A AB + CD → CB + AD

reaccions desíntesi

(o de formació)

reaccions dedesplaçament

(o de substitució)

reaccions de dobledesplaçament

(o de doble substitució)

una substànciaes transforma en

altres de méssimples

reaccionen dueso més substànciesper formar-ne una

altra de méscomplexa

té lloc un intercanvi d’un àtomen una substància per un altre àtom

tenen lloc dosintercanvis de dos

àtoms en duessubstàncies que

reaccionen

quan

i s’escriude forma generalcom

i s’escriude forma generalcom

i s’escriude forma generalcom

i s’escriude forma generalcom

quan quan quan

posa'ten marxa!

1 1 3

1. Classifica les reaccions següents tenint en compte elcriteri de classificació a partir dels canvis d’agrupa-ció dels àtoms que intervenen en les reaccions:

a) 2 AgNO3(aq) + Cu(s) → 2 Ag(s) + Cu(NO3)2(aq)

b) H2(g) + Cl2(g) → 2 HCl(g)

c) KOH(aq) + HNO3(aq) → KNO3(aq) + H2O(l)

d ) HgO(s) → Hg(s) + 1/2 O2(g)

e) 2 AgNO3(aq) + CaCl2(aq) → 2 AgCl(s) + Ca(NO3)2(aq)

f ) CO(g) + 2 H2(g) → CH3OH(g)

2. Completa i iguala les reaccions químiques següents:

a) Zn(s) + CuSO4(aq) → ..., si és una reacció de des-plaçament.

b) C2H2(g) → ..., si és una reacció de descomposició.c) Fe(s) + O2(g) → ..., si és la reacció de formació de

l’òxid de ferro(III).d ) HCl(aq) + ZnS(s) → ..., si és una reacció de doble

desplaçament.

3. Es descomponen per acció de la calor 200 g de clo-rat de potassi, i es formen clorur de potassi i oxigencom a productes de la reacció.

a) Escriu i iguala la reacció de descomposició ques’ha produït.

b) Calcula quants mols de clorur de potassi s’han ob-tingut.

c) Si la reacció hagués tingut lloc en condicions nor-mals de pressió i temperatura, quin volum d’oxi-gen s’hauria obtingut?

4. Esbrina:

a) La reacció de formació de l’amoníac i iguala-la.b) Si s’han obtingut 6 mols d’amoníac, quants mols

de nitrogen han reaccionat?c) Quants grams d’hidrogen es necessiten perquè

reaccionin amb 2 mols de nitrogen?d ) Quin volum d’amoníac s’obté, en CN de p i T, si

reaccionen 100 g d’hidrogen?

5. Esbrina:

a) Què és un àcid? I una base?b) Què és el pH? Com es mesura?c) Quina característica tenen els indicadors àcid-base?d ) Què és una neutralització?

6. Completa, formula i iguala les reaccions de neutra-lització següents:

a) àcid clorhídric + hidròxid de calci →b) àcid sulfúric + hidròxid de ferro(III) →c) hidròxid de sodi + àcid nítric →

7. Esbrina el color que adoptaran les dissolucions se-güents en afegir unes gotes d’aquests indicadors:

a) La dissolució A, que té un pH = 3, amb unes go-tes de vermell de metil.

b) La dissolució B, que té un pH = 8, amb unes go-tes de taronja de metil.

c) La dissolució C, que té un pH = 5, amb unes go-tes de fenolftaleïna.

d ) La dissolució D, que té un pH = 9, amb unes go-tes de blau de bromotimol.

8. Quan posem en contacte àcid fluorhídric i hidròxidde beril·li s’esdevé una reacció de neutralització.

a) Escriu i iguala la reacció que té lloc.b) Quina massa d’àcid fluorhídric, en grams, es ne-

cessita per produir 10 mols d’aigua?c) Si s’han format 50 g de sal, quants mols de base

han reaccionat?

9. El gas natural és una barreja d’hidrocarburs gasosos,però el seu component principal és el metà. Escriu iiguala la reacció de combustió del metà i calcula:

a) Quantes molècules d’oxigen es necessiten per cre-mar 150 g de metà?

b) Si en cremar 1 g de metà s’obtenen 52 kJ d’ener-gia, quanta energia es produeix en cremar 50 molsde metà?

10. L’OMS (Organització Mundial de la Salut) classificaels aliments en els set grups següents: Grup 1: llet iderivats; Grup 2: carn, peix i ous; Grup 3: llegums,tubèrculs i fruits secs; Grup 4: verdures i hortalisses;Grup 5: fruites; Grup 6: cereals, sucres i fècula;Grup 7: olis i greixos.

a) Escriu 3 exemples d’aliments de cada grup.b) Esbrina quins nutrients tenen cadascun d’aquests

grups d’aliments.c) Esbrina quina quantitat de cada grup d’aliments

s’hauria de consumir diàriament per portar unadieta equilibrada a la teva edat. Quins alimentsque consumeixes habitualment hauries de supri-mir o disminuir de la teva dieta?

Observació del pH de diversessubstàncies

ObjectiuMesurar el pH de diverses substàncies d’ús quotidià i classificar-les segons la sevaacidesa o basicitat.

Material• Vasos de precipitats petits

• Paper indicador

• Vidre de rellotge

• Vareta de vidre

• Un rajolí de les substàncies següents: suc de taronja, llet, vi, vinagre, suc de lli-mona, salfumant, lleixiu, cafè, amoníac, aigua destil·lada i aigua de l’aixeta.

• Uns mil·lilitres de dissolució aquosa de gel de dutxa, bicarbonat, sabó de rentarplats, sabó de rentar roba, xampú, pasta dentífrica i iogurt.

Procediment1. Posa un rajolí de suc de llimona en un vas de precipitats net i

eixut.

2. Prepara un tros de paper indicador i posa’l damunt d’un vidrede rellotge net i eixut.

3. Posa una vareta de vidre, també neta i eixuta, en el vas de pre-cipitats que conté el suc de llimona i deixa’n caure una gota enel paper indicador.

4. Llegeix el pH. Per fer-ho, compara el color que has obtingutamb l’escala de color que té marcada la capsa del paper indica-dor.

5. Repeteix els passos anteriors amb totes les substàncies indica-des en el llistat del material. (Pots ampliar-lo i mesurar el pH dequalsevol substància que t’interessi.) Tingues en compte queper a cada mesura es necessita tot el material (vas de precipitatspetit, vidre de rellotge, vareta de vidre i tros de paper indicador)perfectament net i eixut. Has d’apuntar bé totes les mesures i in-dicar, en cada cas, de quina substància es tracta.

A r a e t t o c a a t u !

1 1 4

6. Si disposeu d’un pH-metre, podeu repetir algunes de les mesures fetes i com-provar l’exactitud de les mesures de pH que poden realitzar aquests aparells.

Anàlisi de resultats1. Classifica les substàncies de les quals has mesurat el pH en substàncies àcides,

neutres i bàsiques.

2. Com són la majoria de les substàncies de les quals has mesurat el pH que es po-den menjar? Per què?

3. Com són la majoria de substàncies de les quals has mesurat el pH que s’usencom a productes de neteja? Per què?

4. Fes l’informe de la pràctica.

1 1 5

Substància pH

Suc de taronja

Llet

Vi

Vinagre

Suc de llimona

Salfumant

Lleixiu

Cafè

Amoníac

Aigua destil·lada

Aigua de l’aixeta

Gel de dutxa

Bicarbonat

Sabó de rentar plats

Sabó de rentar roba

Xampú

Pasta dentífrica

Iogurt