UD 6: CANVIS QUÍMICS

Tònia Casalí

1

CONTINGUTS:

• Reaccions i equacions químiques•Ajust de reaccions químiques• Introducció al concepte de mol•Estequiometria de la reacció química• Lleis fonamentals de la química• Cálculs estequiomètrics• Tipus de reaccions•Reaccions i Energia•Velocitat de reacció

2

OBJECTIUS:• Identificar i diferenciar canvis físics i químics en la vida quotidiana.• Descriure les característiques d'algunes reaccions químiques d'interès i citar-ne exemples: oxidació,combustió, respiració, descomposició i síntesi. Experimentar en canvis químics.• Representar les reaccions químiques mitjançant equacions químiques, interpretar la informació que aquestes aporten i realitzar càlculs estequiomètrics.• Conèixer la llei de conservació de la massa i aplicar-la.• Saber calcular massa molecular d'un compost a partir de les masses atòmiques.• Introduir el concepte de mol com a unitat de la quantitat de substància i emprar-lo en alguns càlculs estequiomètrics i en dissolucions.

3

6.1 REACCIONS I EQUACIONS QUÍMIQUESCanvis físics: aquells en que no varia la naturalesa de la substància

Alguns exemples:

•

4

4

Canvis químics:Processos on es modifica la naturalesa de les substàncies.

També s’anomenen reaccions químiques.Desapareixen unes substàncies (els reactius) i se’n formen unes de

noves (els productes)amb propietats diferents.

REACTIUS PRODUCTES

Alguns exemples:

5

5

6

6

7

7

Les reaccions químiques no succeeixen només en els laboratoris, són fenòmens molt corrents en la vida diària. Del següent llistat de transformacions, identifica quines sí són reaccions químiques:

fregir un ourespirar

tallar un paperInflar una roda

Canvi químic: es trenquen enllaços

de les proteïnes

canvi físic: no canvia la

naturalesa

Canvi químic:reacciona l’oxigen amb la glucosa per produir diòexid de carboni, aigua i energia en forma d’ATP

canvi físic: no canvia la naturalesa

Activitats inicials:

8

8

Una reacció química està acompanyada per algun d’aquest fets

9

9

En una reacció química es trenquen enllaços i se’n formen de nous

En tota reacció química:• Les molècules dels reactius xoquen entre si.• Es trenquen enllaços dels reactius• Es formen enllaços nous de molècules dels productes

10

10

11

11

Les equacions químiques són la manera de representar les reaccions químiques.Per exemple l'hidrogen gas (H2) pot reaccionar amb oxigen gas (O2) per donar aigua (H20).L'equació química per aquesta reacció s'escriu:

El "+" es llegeix com "reacciona amb"La fletxa significa "produeix".

Les fórmules químiques a l'esquerra de la fletxa representen les substàncies de partida anomenades reactius.A la dreta de la fletxa hi ha les fórmules químiques de les substàncies produïdes anomenades productes.

Els números al costat de les fórmules són els coeficients (el coeficient 1 s'omet).

12

12

Com ajustar equacions químiques?

Ajustar:1.L'hidrogen està ajustat en els dos membres de l'equació.2.Per ajustar l'oxigen, hem d'afegir el coeficient dos al aigua. Això fa que tinguem a la dreta de l'equació quatre àtoms d'hidrogen

3.Per ajustar definitivament, afegim un coeficient dos al hidrogen.

2 molècules d'hidrogen + 1 molècula d'oxigen ⇒ 2 molècules d'aigua

6.2 AJUST DE REACCIONS QUÍMIQUESAjustar una equació química és posar els coeficients necessàris per tal

que el nombre d’àtoms de cada tipus sigui el mateix als reactius que als productes.

13

13

Un altre exemple:

14

14

El propà C3H8 , és un combustible gasos que s'utilitza com a alternativa al gas natural.L'equació que representa la combustió és:

Ajusta la reacció:

1r. Ajustem els carbonis

2n. Ajustem els hidrògens

3r. Ajustem els oxigens

3 45

15

15

Completa cada una de les reaccions químiques amb el coeficient estequiomètric que falta

22

2 24

2 23

16

16

6.3 INTRODUCCIÓ AL CONCEPTE DE MOL

Un cop definit el concepte de molècula (unitat anterior) com l’agrupació mínima d’àtoms que representa un compost, vàrem veure que en podíem calcular la seva massa molecular

La unitat de massa atòmica és massa petita per poder-la utilitzar en la pràctica. No es pot mesurar en una balança la massa d’un àtom. Per això necessitem un factor que ens permeti passar de massa atòmica a una unitat pràctica que es pugui mesurar.necessitem una unitat de quantitat de matèria.

Aquesta unitat es denomina MOL17

17

Què és un mol?Un mol és la quantitat de matèria que conté 6,022x1023 partícules

exemple: un mol de diferents elements:

és el número d’Avogadro6,022x1023

pàgina 139 del llibre de text

18

18

La massa molar és la massa molecular expressada en grams

Exemple:

La massa d’un mol de CO és 28 grams

La massa d’una molècula de CO és 28 uma

19

19

Per què és tan important el mol?

El mol és una de les unitats fonamentals en el sistema internacional (SI) i probablement la unitat més característica en química, ja que és molt util perque ens permet comptar el nombre d’àtoms o molècules que hi ha en una determianda massa de substància.

Això és bàsic ja que les substàncies reaccionen amb unes proporcions definides.Per exemple, 2 molècules d’hidrogen reaccionen amb una molècula d’oxigen per produir dues molècules d’aigua

20

20

Així, sempre que volem obtenir aigua amb aquesta reacció, el nombre de molècules d’hidrogen ha de ser el doble que les d’oxigen.Però això com ho podem quantificar? Per això utilitzam el mol.

Així, podem dir que 2 mols d’hidrogen reaccionen amb un d’oxigen per produir-ne dos d’aigua

Un mol d’hidrogen conté el mateix nombre de molècules que un mol d’oxigen i sabem que hi ha d’haver el doble de partícules d’hidrogen que d’oxigen.

21

21

A partir del concepte de mol, podem veure que es compleix la llei de Conservació de la massa. (Llei de Lavoisier): pàg. 137 del llibre de text

6.4 LLEIS FONAMENTALS DE LA QUÍMICA

4g 32 g 36 g

En una reacció quimica, la suma de la massa dels reactius és igual a la suma de la massa dels productes

22Exercici 8 pàg. 150

22

Sempre que dos elements o més es combinen per formar un mateix compost, ho fan en una proporció de masses constant

Llei de les proporcions definides ( o llei de Proust)

23

Els cotxes utilitzen benzina, C7H12, com a combustible.a. Escriu i ajusta la reacció de combustió de la benzina suposant

que hi ha prou oxigen.

b. Tenint en compte la lleis de proporcions definides, omple el següent requadre:

massa benzina C7H12 massa Oxigen O2

96 g

144 g

320 g

480 g

EXERCICS: llibre de text pàg 150 ex 8fotocpòpies ex 11 a 19.

24

6.6 CÀLCULS ESTEQUIOMÈTRICS

Ara estudiarem la estequiometria, és a dir la mesura dels elements. És la part de la Química que s’encarrega de l’estudi quantitatiu de les reaccions químiques

Una equació química ens dóna informació a diferents nivells:

Es tracta de realitzar càlculs numèrics per determinar les quantitats de substàncies implicades en una reacció

25

26

Donada la següent reacció:

6 PbO + O2 ----> 2 Pb3O4

Dades:

1 mol de PbO = 207,2 g; 1 mol de O2 = 32 g; 1 mol de Pb3 O4 = 685,6 g

Calcula la massa de Pb3O4 que s’obtindrà a partir de 1500 g de PbO.

Per la reacció 2SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3 (g):

a) Quants grams d’oxigen calen per reaccionar amb 16g de SO2?

b) Quants grams de SO3 s’obtindran en aquest cas?

27

6.7 TIPUS DE REACCIONS

Reaccions de combustió:

Reacció d’una substància (combustible) amb l’oxigen (O2). Les combustions van acompanyades de despreniment d’energia en forma de calor (reaccions exotèrmiques) i avegades de llum

Combustible + oxigen diòxid de carboni + aigua

28

Reaccions àcid base:

Són reaccions a on els reactius són un àcid i una base; i els productes una sal i aigua.

HCl + KOH KCl + H2O

HCl és l’àcid clorhídric; que reacciona amb hidròxid de sodi KOH (una base) i produeixen clorur de potassi (sal) i aigua

Reaccions d’oxidació:

Reaccions en les quals una substància perd electrons.Entre elles hi ha l’oxidació de metall. La substància formada es diu òxid. Algunes oxidacions són molt lentes i no s’observa despreniment d’energia, però altres sí.

4Fe + 3O2 2Fe2O3

29

6.8 VELOCITAT DE REACCIONS

La velocitat de reacció depèn de:

1.Concentració dels reactius ; com més concentració més xocs i per tant major velocitat

2.Superfície de contacte entre sòlids ( pols més ràpid que un tros gran)

30

3.La temperatura (més velocitat de les molècules i per tant més xocs)

Dins la nevera els aliments no es fan malbé tan ràpid.

4.Presència d’un catalitzador ( ex: enzims)

31