LAS REACCIONES QUÍMICAS
UNIDAD 4 4º ESO
empezar
"No debemos confiar en nada más que en hechos"
Antoine-Laurent de Lavoisier
PRESENTACIÓN DE LA UNIDAD
¿QUÉ HAREMOS?
¿QUÉ APRENDEREMOS?
¿QUÉ INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN USAREMOS?
¿QUÉ EVALUAREMOS?
ÍNDICE
1. ¿Qué son los cambios químicos?
2. Velocidad de las reacciones químicas
3. Cálculos en las reacciones químicas
4. La energía en las reacciones químicas
5. Reacciones de especial interés
¿QUÉ SON LOS CAMBIOS QUÍMICOS?
versus
Cambios físicos
Cambios químicos
Son todos aquellos que no provocan la aparición de nuevas sustancias, es decir, en los que ninguna sustancia se transforma en otra diferente.Por ejemplo, cuando una sustancia se mueve, se le aplica una fuerza o se deforma. Los cambios de estado son cambios
físicos ya que la sustancia sigue siendo la misma,
aunque en otro estado de agregación.
Son aquellos en los que unas sustancias se transforman en otras sustancias diferentes, con naturaleza y propiedades diferentes.Por ejemplo, cuando una sustancia arde, se oxida o se descompone. En otras palabras, un cambio químico altera la naturaleza de la materia,
pues aparecen y desaparecen sustancias, y se denominan también REACCIONES QUÍMICAS.
VS
REACCIÓN QUÍMICA
Por muy compleja que sea una reacción química, siempre se puede distinguir
entre las sustancias presentes antes del cambio (REACTIVOS) y las que se producen
como resultado de este (PRODUCTOS).Una reacción química lleva asociada una reorganización de los átomos de los
reactivos para formar los productos.
+ INFO
Desprendimiento de calor
Formación de gases
Desprendimiento de luz
Formación de un sólido
Desprendimiento de humo
Disolución de un sólido
LAS ECUACIONES QUÍMICAS
Los cambios químicos se representan o escriben
mediante lo que denominamos como ecuación
química.Además en las ecuaciones químicas se puede indicar
entre otros datos: el estado de agregación de las
sustancias, la temperatura y presión de la reacción, la
presencia de catalizadores o inhibidores, la energía de
reacción, etc.
CONSERVACIÓN DE LA MASA
Hemos visto que en los cambios químicos se produce
la rotura y formación de enlaces entre los átomos,
pero el número y tipo de átomos no varía. Si los
átomos son los mismos, tendrán la misma masa los reactivos
(suma de las masas de todos los reactivos) que los
productos (suma de las masas de todos los
productos).
Este fenómeno es conocido como ley de conservación
de la masa de Lavoisier
+ INFO
en una reacción química
Se conserva.....
Cambia.....
- Los átomos que intervienen, aunque se organizan de manera diferente. Por ejemplo: N2 + 3 H2 → 2 NH3, hay 2 átomos de nitrógeno y 6 de hidrógeno a ambos lados de la reacción. - La masa, es decir, la suma de la masa de los reactivos (nitrógeno e hidrógeno) debe de ser igual a la masa del producto (amoníaco).
- La fórmula química de las sustancias, ya que aparecen nuevas sustancias. - En muchos casos, el número de moléculas no es el mismo. En el ejemplo anterior de formación del amoníaco, tenemos 4 moléculas en los reactivos (N2 + 3 H2) y dos moléculas en los productos (2 NH3)
VS
AJUSTE DE REACCIONES QUÍMICAS
Dado que los átomos se conservan en las reacciones
químicas, debe haber el mismo número y tipo de
átomos en los reactivos y en los productos.
Ajustar una reacción consiste en colocar unos
"números" delante de cada una de las fórmulas de los
reactivos y productos, llamados coeficientes
estequiométricos, que multiplican el valor del número
de átomos del compuesto al que precede.
velocidad DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
MECANISMO DE UNA REACCIÓN QUÍMICA
El mecanismo de una reacción es la descripción detallada de como se
producen los cambios de los reactivos para llegar a
los productos. Pueden ser elementales (en una sola etapa, sin productos intermedios) o por etapas (los reactivos se transforman en "intermedios de reacción" que a
su vez se transforman en los productos).
+ INFO
teoría de colisiones
Una de las teorías que permite explicar cómo y por qué se producen
las reacciones químicas es la teoría de colisiones. Para comprender esta
teoría partimos de tres ideas fundamentales: ❚ Las partículas que componen la materia, según la TCM, no se encuentran en reposo, sino que están en
continuo movimiento. Como resultado de ese movimiento existen choques
entre las partículas. ❚ Una reacción química se puede describir como una reordenación de
átomos. Los átomos que estaban unidos formando los reactivos se reagrupan
de forma diferente y dan lugar a nuevas sustancias, los productos. ❚ Para conseguir esta reagrupación, es necesario que se rompan los enlaces
atómicos de los reactivos y se formen enlaces nuevos, uniendo
diferentes átomos.
+ INFO
teoría de colisiones
La Teoría de colisiones es un modelo para explicar los mecanismos de las reacciones químicas. Según esta teoría para que se produzca una reacción
deben cumplirse tres condiciones: Las moléculas de los reactivos tienen que
chocar entre sí. Estos choques deben de producirse con
energía suficiente de forma que se puedan
romper y formar enlaces químicos. A la energía mínima
necesaria que los reactivos
deben de tener para que la
colisión sea eficaz se le denomina
energía de activación. En el choque debe haber una orientación
adecuada para que los enlaces que se tienen
que romper y formar estén a una distancia y
posición viable.
+ INFO
VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
La velocidad de una reacción química se cuantifica observando cómo
aumenta la cantidad de los productos en un determinado intervalo de
tiempo.Las reacciones químicas se dan a una determinada
velocidad, unas son más rápidas que otras. El control de la velocidad a la que transcurre una reacción química resulta
fundamental para algunas aplicaciones de la química, como las industriales.
Naturaleza de los reactivos
Superficie de contacto
Temperatura
Concentración de los reactivos
Catalizadores/Inhibidores
Presión
+ INFO
cálculos en LAs reacciones QUÍMICAs
el mol o cantidad de sustancia
Como sabemos los coeficientes estequiométricos nos permiten obtener información sobre la relación que se establece entre las moléculas de las sustancias que intervienen en la reacción.Por ejemplo, en la síntesis del amoniaco: N2 + 3H2 -> 2NH3 se puede extraer la siguiente relación: 1 molécula de N2, reacciona con 3 moléculas de H2 para producir 2 moléculas de NH3. Pero el problema radica, a la hora de relacionar cantidades de reactivos para producir reacciones químicas, en que el número de moléculas que existe en una cantidad de materia es muy muy elevado, por lo que realizar cálculos con moléculas no es lo más aconsejable. Además, normalmente, las cantidades de los reactivos se miden en unidades de masa (normalmente gramos) de manera que hay que obtener una relación entre la masa de una sustancia con la masa de cada molécula (masa molecular) que componen la sustancia.
+ INFO
el mol o cantidad de sustancia
Para evitar hablar de números tan grandes y difíciles de usar, se ha definido el mol, como magnitud fundamental de la química que nos servirá para relacionar la masa de las moléculas con la masa total de la muestra. Por definición, un mol es la cantidad que se corresponde al número de Avogadro NA = 6,02.1023 de moléculas. De la definición anterior podemos considerar el mol como un agrupamiento de muchos elementos.Pero, aunque 1 mol sea la misma cantidad de elementos, es evidente que no tiene la misma masa 1 mol de coches que 1 mol de personas que 1 mol de
átomos de Fe.
Para relacionar el número de moles de una sustancia con la masa de dicha sustancia debemos de emplear la masa de las
moléculas (masa molecular) de los compuestos que la forman.
el mol o cantidad de sustancia
estequiometría DE las REACCIONES QUÍMICAS
A partir de la ecuación química ajustada (usando los coeficientes estequiométricos), si conoces la cantidad de algunas de las sustancias presentes en la reacción, puedes conocer el resto de las cantidades de las demás sustancias.
Para ello relacionaremos la cantidad de sustancia conocida con el resto. Las relaciones que pueden establecerse entre los coeficientes estequiométricos pueden ser usadas con moléculas, moles y volúmenes pero NUNCA con la masa ya que podría incumplir la ley de conservación de la masa de Lavoisier.
resolución de problemas
03
01
IDENTIFICA LAS LEYES QUE INTERVIENEN
LEE EL ENUNCIADO Y EXTRAE LOS DATOS
En función de los datos conocidos, escogemos la fórmula que necesitamos para el cálculo.
Identifica las sustancias que intervienen en la reacción y los datos que tienes.
04
02
obtén el resultado y analiza su validez
AJUSTA LA REACCIÓN QUÍMICA
Teniendo en cuenta la estequiometria de la reacción, se sustituyen datos y se obtiene
y analiza el resultado.
Debemos escribir la
ecuación química ajustada, junto con los datos y las masas molares de las sustancias.
resolución de problemas
En función de los datos iniciales (masa, volumen o molaridad), deberemos de pasarlos a moles con las fórmulas de la imagen. Si estamos en disolución, se usará la Molaridad (M) que es el número de moles de soluto por cada litro de disolución. Se mide en mol/l. Si la reacción es entre gases, se utilizará la ecuación: P·V = n·R·T, en donde P es la presión (atm), V es el volumen (l), R es la constante de los gases ideales (0.082 atm·l/mol·K) y T es la temperatura (K).
+ INFO
01
02
03
entre gases
masa-masa
en disolución
Con ellos, se calcula la masa de una de las sustancias (sustancia incógnita) que interviene en la reacción, a partir de la masa de otra de ellas (sustancia dato).
Muchas reacciones químicas tienen lugar en
disolución acuosa en las que el agua actúa como disolvente. Las sustancias que intervienen en la reacción y que están en disolución se indican
con la abreviatura (aq).
Las relaciones entre los coeficientes estequiométricos, en reacciones
entre gases, son las mismas que entre los volúmenes de gas, medidos
en las mismas condiciones de presión y temperatura.
04
06
05
REACTIVO LIMITANTE
PUREZA
RENDIMIENTO
Normalmente en las reacciones químicas no se
obtiene toda la cantidad de producto que se podría
obtener, debido a pérdidas diversas. Por ello se define
el % de rendimiento. Una reacción ideal tendrá un
rendimiento del 100 %, en las reacciones reales el
rendimiento será inferior.
Los reactivos que intervienen en las reacciones
químicas, pueden contener impurezas, es decir, que
parte de los reactivos son sustancias que no
reaccionarán en la reacción que estamos estudiando.
Cuando los reactivos no se encuentran en proporciones estequiométricas, al producirse la reacción completa uno de los reactivos se consumira totalmente y se llama REACTIVO LIMITANTE, mientras que de otro sobrará cierta cantidad y se llama REACTIVO EN EXCESO.
la energía En LAS REACCIONES QUÍMICAS
ENERGÍA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
En toda reacción química se absorbe o desprende
energía (normalmente en forma de calor o luz). Esto
se debe a que al romperse y formarse enlaces se
gasta y se gana energía respectivamente. Atendiendo
a los aspectos energéticos las reacciones se clasifican
en:- Exotérmicas: en las que se desprende energía. - Endotérmicas: en las que se absorbe energía.
Reacción endotérmica
Reacción exotérmica
Absorbe energía
Desprende energía
+ INFO
las ecuaciones termoquímicas
Llamamos ecuación termoquímica a aquella que nos informa, no solo de
cuáles son las sustancias que intervienen en una reacción química, sino
también de sus estados de agregación y de qué cantidad de energía se
pone en juego. El valor del calor de reacción que aparece en una ecuación termoquímica depende del estado de agregación de reactivos y productos (un cambio de
estado implica una variación de energía) y de la cantidad de sustancia que reaccione.Para las reacciones de combustión el calor de reacción se denomina calor de combustión y está referido a un mol del
combustible. En ocasiones, podemos encontrar el calor de reacción integrado dentro
de la ecuación química; estará sumado a los reactivos, si se trata de una
reacción endotérmica, o a los productos si es exotérmica.
+ INFO
reacciones de especial interés
clasificación de las reacciones químicas
Según la NATURALEZA de las sustancias que
intervienen en la reacción.
Según la utilidad o FUNCIONALIDAD de las reacciones.
Según el MECANISMO de las reacciones
TEORÍAS DE ÁCIDOS Y BASES
Existen algunas sustancias que se disuelven en agua liberando iones, que son los responsables de que la disolución acuosa que los contiene sea conductora de la electricidad. Por ese motivo, estas sustancias
se denominan electrolitos.
Esta idea, propuesta por S. Arrhenius en 1883, también fue aplicada para
explicar el carácter ácido y básico. Según la teoría de Arrhenius, una sustancia es ácida si es capaz de
liberar iones hidrógeno, H+, cuando se disuelve en agua, y es básica si
lo que libera son iones hidróxido, OH–.
+ INFO
ÁCIDOS
BASES
Una sustancia es BÁSICA si es capaz de
liberar iones hidróxido, OH-, cuando se disuelve en agua.
Una sustancia es ÁCIDA si es capaz de
liberar iones hidrógeno, H+, cuando se disuelve en agua.
+ INFO
autoionización del agua
El agua es un elemento que se encuentra ionizado en una pequeña cantidad, es decir es un electrolitro muy débil; y su disociación produce iones hidrógeno e iones hidróxidos. En ese contexto y considerando que el agua es anfótera, se
establece que el agua es capaz de auto ionizarse, actuando como ácido y
base. Pero esta reacción apenas ocurre, por lo que habrá muy pocos iones en
el agua. Por eso, el agua pura no es conductora de la electricidad.
+ INFO
escala de ph
El pH es una medida de la fortaleza de los ácidos o las
bases cuando están disueltos en agua. La escala de
pH va de 0 a 14, siendo el 7 el estado neutro, por
debajo de siete un medio ácido y por encima básico. El pH de una disolución es igual al logaritmo decimal
de la concentración de protones presentes en la disolución,
cambiado de signo:
pH = –log [H3O+] = –log [H+] Puede medirse con el pH-metro, mediante papel de
pH o con indicadores.
+ INFO
reacciones de neutralización
La reacción entre un ácido y una base se llama neutralización. Cuando en la reacción
participan un ácido fuerte y una base fuerte se obtiene una sal y agua. Se puede decir que la neutralización es
la combinación de iones hidronio y de aniones hidróxido para formar moléculas de agua.
Durante este proceso se forma una sal. Las reacciones de neutralización son generalmente exotérmicas, lo que significa que
desprenden energía en forma de calor.
Podemos resumir el proceso así: ácido + base → sal + agua
+ INFO
Las valoraciones o volumetrías ácido-base permiten conocer la concentración de un ácido o
de una base presente en una disolución.
En estas valoraciones se mide el volumen de ácido (o de base) de una concentración
conocida necesaria para neutralizar un volumen determinado de base (o de ácido) de
concentración desconocida. Se llama punto de equivalencia al momento en que son iguales los equivalentes de la
sustancia valorada y los de la sustancia valorante. Este punto de equivalencia se detecta
muy fácilmente ya que se observa en sus inmediaciones un brusco salto de pH que se
puede detectar en un pH-metro o con un indicador.
valoración ÁCIDO-BASE
+ INFO
valoración ÁCIDO-BASE
Como consecuencia de la estequiometría de la reacción ácido-base podemos llegar a una
sencilla ecuación que nos permite conocer rápidamente la concentración desconocida. Por
ejemplo, si valoramos con un ácido monoprótico de concentración conocida una base
de concentración desconocida: [Ácido] x Vácido = [Base] x Vbase
+ INFO
reacciones de combustión
Una reacción de combustión es un tipo de reacción de oxidación que tiene
lugar cuando una sustancia (combustible) reacciona con oxígeno de
modo violento. Se caracterizan por ser muy exotérmicas, hasta el punto
de producir una llama. Siempre que se queme un hidrocarburo (compuesto que contiene únicamente carbono e hidrógeno) se
obtiene CO2 y agua:
+ INFO
reacciones de síntesis
La síntesis de un producto químico es el proceso necesario para su obtención
a partir de otras sustancias químicas. Las reacciones de síntesis
ocurren de forma continua en los organismos vivos, y en la naturaleza en
general, y otras se llevan a cabo en laboratorios y en la industria.
En esta unidad, nos centraremos en el estudio de la síntesis de dos productos
importantes en la industria química: el amoniaco y el ácido sulfúrico.
versus
Síntesis del amoníaco
Síntesis del ácido sulfúrico
El amoniaco, NH3, se obtiene a nivel industrial por el proceso Haber-
Bosch, que se basa en alterar las condiciones de esta reacción química: 3 H2 (g) + N2 (g) ---> 2 NH3 (g) Esta reacción química es exotérmica, pero a temperatura ambiente tiene
una energía de activación muy elevada. Además, solo es favorable a presiones
muy altas.
La síntesis industrial de ácido sulfúrico, H2SO4, se realiza mayoritariamente
mediante un proceso catalítico conocido como método por contacto.En este proceso distinguimos tres etapas : ❚ 1. Obtención de SO2. ❚ 2. Oxidación de SO2. ❚ 3. Formación de H2SO4 a partir de SO3.
VS
+ INFO
+ INFO
gracias por vuestra atención
UD4: LAS REACCIONES QUÍMICAS /4º ESO
mariavazquez
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LAS REACCIONES QUÍMICAS
UNIDAD 4 4º ESO
empezar
"No debemos confiar en nada más que en hechos"
Antoine-Laurent de Lavoisier
PRESENTACIÓN DE LA UNIDAD
¿QUÉ HAREMOS?
¿QUÉ APRENDEREMOS?
¿QUÉ INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN USAREMOS?
¿QUÉ EVALUAREMOS?
ÍNDICE
1. ¿Qué son los cambios químicos?
2. Velocidad de las reacciones químicas
3. Cálculos en las reacciones químicas
4. La energía en las reacciones químicas
5. Reacciones de especial interés
¿QUÉ SON LOS CAMBIOS QUÍMICOS?
versus
Cambios físicos
Cambios químicos
Son todos aquellos que no provocan la aparición de nuevas sustancias, es decir, en los que ninguna sustancia se transforma en otra diferente.Por ejemplo, cuando una sustancia se mueve, se le aplica una fuerza o se deforma. Los cambios de estado son cambios físicos ya que la sustancia sigue siendo la misma, aunque en otro estado de agregación.
Son aquellos en los que unas sustancias se transforman en otras sustancias diferentes, con naturaleza y propiedades diferentes.Por ejemplo, cuando una sustancia arde, se oxida o se descompone. En otras palabras, un cambio químico altera la naturaleza de la materia, pues aparecen y desaparecen sustancias, y se denominan también REACCIONES QUÍMICAS.
VS
REACCIÓN QUÍMICA
Por muy compleja que sea una reacción química, siempre se puede distinguir entre las sustancias presentes antes del cambio (REACTIVOS) y las que se producen como resultado de este (PRODUCTOS).Una reacción química lleva asociada una reorganización de los átomos de los reactivos para formar los productos.
+ INFO
Desprendimiento de calor
Formación de gases
Desprendimiento de luz
Formación de un sólido
Desprendimiento de humo
Disolución de un sólido
LAS ECUACIONES QUÍMICAS
Los cambios químicos se representan o escriben mediante lo que denominamos como ecuación química.Además en las ecuaciones químicas se puede indicar entre otros datos: el estado de agregación de las sustancias, la temperatura y presión de la reacción, la presencia de catalizadores o inhibidores, la energía de reacción, etc.
CONSERVACIÓN DE LA MASA
Hemos visto que en los cambios químicos se produce la rotura y formación de enlaces entre los átomos, pero el número y tipo de átomos no varía. Si los átomos son los mismos, tendrán la misma masa los reactivos (suma de las masas de todos los reactivos) que los productos (suma de las masas de todos los productos). Este fenómeno es conocido como ley de conservación de la masa de Lavoisier
+ INFO
en una reacción química
Se conserva.....
Cambia.....
- Los átomos que intervienen, aunque se organizan de manera diferente. Por ejemplo: N2 + 3 H2 → 2 NH3, hay 2 átomos de nitrógeno y 6 de hidrógeno a ambos lados de la reacción. - La masa, es decir, la suma de la masa de los reactivos (nitrógeno e hidrógeno) debe de ser igual a la masa del producto (amoníaco).
- La fórmula química de las sustancias, ya que aparecen nuevas sustancias. - En muchos casos, el número de moléculas no es el mismo. En el ejemplo anterior de formación del amoníaco, tenemos 4 moléculas en los reactivos (N2 + 3 H2) y dos moléculas en los productos (2 NH3)
VS
AJUSTE DE REACCIONES QUÍMICAS
Dado que los átomos se conservan en las reacciones químicas, debe haber el mismo número y tipo de átomos en los reactivos y en los productos. Ajustar una reacción consiste en colocar unos "números" delante de cada una de las fórmulas de los reactivos y productos, llamados coeficientes estequiométricos, que multiplican el valor del número de átomos del compuesto al que precede.
velocidad DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
MECANISMO DE UNA REACCIÓN QUÍMICA
El mecanismo de una reacción es la descripción detallada de como se producen los cambios de los reactivos para llegar a los productos. Pueden ser elementales (en una sola etapa, sin productos intermedios) o por etapas (los reactivos se transforman en "intermedios de reacción" que a su vez se transforman en los productos).
+ INFO
teoría de colisiones
Una de las teorías que permite explicar cómo y por qué se producen las reacciones químicas es la teoría de colisiones. Para comprender esta teoría partimos de tres ideas fundamentales: ❚ Las partículas que componen la materia, según la TCM, no se encuentran en reposo, sino que están en continuo movimiento. Como resultado de ese movimiento existen choques entre las partículas. ❚ Una reacción química se puede describir como una reordenación de átomos. Los átomos que estaban unidos formando los reactivos se reagrupan de forma diferente y dan lugar a nuevas sustancias, los productos. ❚ Para conseguir esta reagrupación, es necesario que se rompan los enlaces atómicos de los reactivos y se formen enlaces nuevos, uniendo diferentes átomos.
+ INFO
teoría de colisiones
La Teoría de colisiones es un modelo para explicar los mecanismos de las reacciones químicas. Según esta teoría para que se produzca una reacción deben cumplirse tres condiciones: Las moléculas de los reactivos tienen que chocar entre sí. Estos choques deben de producirse con energía suficiente de forma que se puedan romper y formar enlaces químicos. A la energía mínima necesaria que los reactivos deben de tener para que la colisión sea eficaz se le denomina energía de activación. En el choque debe haber una orientación adecuada para que los enlaces que se tienen que romper y formar estén a una distancia y posición viable.
+ INFO
VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
La velocidad de una reacción química se cuantifica observando cómo aumenta la cantidad de los productos en un determinado intervalo de tiempo.Las reacciones químicas se dan a una determinada velocidad, unas son más rápidas que otras. El control de la velocidad a la que transcurre una reacción química resulta fundamental para algunas aplicaciones de la química, como las industriales.
Naturaleza de los reactivos
Superficie de contacto
Temperatura
Concentración de los reactivos
Catalizadores/Inhibidores
Presión
+ INFO
cálculos en LAs reacciones QUÍMICAs
el mol o cantidad de sustancia
Como sabemos los coeficientes estequiométricos nos permiten obtener información sobre la relación que se establece entre las moléculas de las sustancias que intervienen en la reacción.Por ejemplo, en la síntesis del amoniaco: N2 + 3H2 -> 2NH3 se puede extraer la siguiente relación: 1 molécula de N2, reacciona con 3 moléculas de H2 para producir 2 moléculas de NH3. Pero el problema radica, a la hora de relacionar cantidades de reactivos para producir reacciones químicas, en que el número de moléculas que existe en una cantidad de materia es muy muy elevado, por lo que realizar cálculos con moléculas no es lo más aconsejable. Además, normalmente, las cantidades de los reactivos se miden en unidades de masa (normalmente gramos) de manera que hay que obtener una relación entre la masa de una sustancia con la masa de cada molécula (masa molecular) que componen la sustancia.
+ INFO
el mol o cantidad de sustancia
Para evitar hablar de números tan grandes y difíciles de usar, se ha definido el mol, como magnitud fundamental de la química que nos servirá para relacionar la masa de las moléculas con la masa total de la muestra. Por definición, un mol es la cantidad que se corresponde al número de Avogadro NA = 6,02.1023 de moléculas. De la definición anterior podemos considerar el mol como un agrupamiento de muchos elementos.Pero, aunque 1 mol sea la misma cantidad de elementos, es evidente que no tiene la misma masa 1 mol de coches que 1 mol de personas que 1 mol de átomos de Fe. Para relacionar el número de moles de una sustancia con la masa de dicha sustancia debemos de emplear la masa de las moléculas (masa molecular) de los compuestos que la forman.
el mol o cantidad de sustancia
estequiometría DE las REACCIONES QUÍMICAS
A partir de la ecuación química ajustada (usando los coeficientes estequiométricos), si conoces la cantidad de algunas de las sustancias presentes en la reacción, puedes conocer el resto de las cantidades de las demás sustancias. Para ello relacionaremos la cantidad de sustancia conocida con el resto. Las relaciones que pueden establecerse entre los coeficientes estequiométricos pueden ser usadas con moléculas, moles y volúmenes pero NUNCA con la masa ya que podría incumplir la ley de conservación de la masa de Lavoisier.
resolución de problemas
03
01
IDENTIFICA LAS LEYES QUE INTERVIENEN
LEE EL ENUNCIADO Y EXTRAE LOS DATOS
En función de los datos conocidos, escogemos la fórmula que necesitamos para el cálculo.
Identifica las sustancias que intervienen en la reacción y los datos que tienes.
04
02
obtén el resultado y analiza su validez
AJUSTA LA REACCIÓN QUÍMICA
Teniendo en cuenta la estequiometria de la reacción, se sustituyen datos y se obtiene y analiza el resultado.
Debemos escribir la ecuación química ajustada, junto con los datos y las masas molares de las sustancias.
resolución de problemas
En función de los datos iniciales (masa, volumen o molaridad), deberemos de pasarlos a moles con las fórmulas de la imagen. Si estamos en disolución, se usará la Molaridad (M) que es el número de moles de soluto por cada litro de disolución. Se mide en mol/l. Si la reacción es entre gases, se utilizará la ecuación: P·V = n·R·T, en donde P es la presión (atm), V es el volumen (l), R es la constante de los gases ideales (0.082 atm·l/mol·K) y T es la temperatura (K).
+ INFO
01
02
03
entre gases
masa-masa
en disolución
Con ellos, se calcula la masa de una de las sustancias (sustancia incógnita) que interviene en la reacción, a partir de la masa de otra de ellas (sustancia dato).
Muchas reacciones químicas tienen lugar en disolución acuosa en las que el agua actúa como disolvente. Las sustancias que intervienen en la reacción y que están en disolución se indican con la abreviatura (aq).
Las relaciones entre los coeficientes estequiométricos, en reacciones entre gases, son las mismas que entre los volúmenes de gas, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura.
04
06
05
REACTIVO LIMITANTE
PUREZA
RENDIMIENTO
Normalmente en las reacciones químicas no se obtiene toda la cantidad de producto que se podría obtener, debido a pérdidas diversas. Por ello se define el % de rendimiento. Una reacción ideal tendrá un rendimiento del 100 %, en las reacciones reales el rendimiento será inferior.
Los reactivos que intervienen en las reacciones químicas, pueden contener impurezas, es decir, que parte de los reactivos son sustancias que no reaccionarán en la reacción que estamos estudiando.
Cuando los reactivos no se encuentran en proporciones estequiométricas, al producirse la reacción completa uno de los reactivos se consumira totalmente y se llama REACTIVO LIMITANTE, mientras que de otro sobrará cierta cantidad y se llama REACTIVO EN EXCESO.
la energía En LAS REACCIONES QUÍMICAS
ENERGÍA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
En toda reacción química se absorbe o desprende energía (normalmente en forma de calor o luz). Esto se debe a que al romperse y formarse enlaces se gasta y se gana energía respectivamente. Atendiendo a los aspectos energéticos las reacciones se clasifican en:- Exotérmicas: en las que se desprende energía. - Endotérmicas: en las que se absorbe energía.
Reacción endotérmica
Reacción exotérmica
Absorbe energía
Desprende energía
+ INFO
las ecuaciones termoquímicas
Llamamos ecuación termoquímica a aquella que nos informa, no solo de cuáles son las sustancias que intervienen en una reacción química, sino también de sus estados de agregación y de qué cantidad de energía se pone en juego. El valor del calor de reacción que aparece en una ecuación termoquímica depende del estado de agregación de reactivos y productos (un cambio de estado implica una variación de energía) y de la cantidad de sustancia que reaccione.Para las reacciones de combustión el calor de reacción se denomina calor de combustión y está referido a un mol del combustible. En ocasiones, podemos encontrar el calor de reacción integrado dentro de la ecuación química; estará sumado a los reactivos, si se trata de una reacción endotérmica, o a los productos si es exotérmica.
+ INFO
reacciones de especial interés
clasificación de las reacciones químicas
Según la NATURALEZA de las sustancias que intervienen en la reacción.
Según la utilidad o FUNCIONALIDAD de las reacciones.
Según el MECANISMO de las reacciones
TEORÍAS DE ÁCIDOS Y BASES
Existen algunas sustancias que se disuelven en agua liberando iones, que son los responsables de que la disolución acuosa que los contiene sea conductora de la electricidad. Por ese motivo, estas sustancias se denominan electrolitos. Esta idea, propuesta por S. Arrhenius en 1883, también fue aplicada para explicar el carácter ácido y básico. Según la teoría de Arrhenius, una sustancia es ácida si es capaz de liberar iones hidrógeno, H+, cuando se disuelve en agua, y es básica si lo que libera son iones hidróxido, OH–.
+ INFO
ÁCIDOS
BASES
Una sustancia es BÁSICA si es capaz de liberar iones hidróxido, OH-, cuando se disuelve en agua.
Una sustancia es ÁCIDA si es capaz de liberar iones hidrógeno, H+, cuando se disuelve en agua.
+ INFO
autoionización del agua
El agua es un elemento que se encuentra ionizado en una pequeña cantidad, es decir es un electrolitro muy débil; y su disociación produce iones hidrógeno e iones hidróxidos. En ese contexto y considerando que el agua es anfótera, se establece que el agua es capaz de auto ionizarse, actuando como ácido y base. Pero esta reacción apenas ocurre, por lo que habrá muy pocos iones en el agua. Por eso, el agua pura no es conductora de la electricidad.
+ INFO
escala de ph
El pH es una medida de la fortaleza de los ácidos o las bases cuando están disueltos en agua. La escala de pH va de 0 a 14, siendo el 7 el estado neutro, por debajo de siete un medio ácido y por encima básico. El pH de una disolución es igual al logaritmo decimal de la concentración de protones presentes en la disolución, cambiado de signo: pH = –log [H3O+] = –log [H+] Puede medirse con el pH-metro, mediante papel de pH o con indicadores.
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reacciones de neutralización
La reacción entre un ácido y una base se llama neutralización. Cuando en la reacción participan un ácido fuerte y una base fuerte se obtiene una sal y agua. Se puede decir que la neutralización es la combinación de iones hidronio y de aniones hidróxido para formar moléculas de agua. Durante este proceso se forma una sal. Las reacciones de neutralización son generalmente exotérmicas, lo que significa que desprenden energía en forma de calor. Podemos resumir el proceso así: ácido + base → sal + agua
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Las valoraciones o volumetrías ácido-base permiten conocer la concentración de un ácido o de una base presente en una disolución. En estas valoraciones se mide el volumen de ácido (o de base) de una concentración conocida necesaria para neutralizar un volumen determinado de base (o de ácido) de concentración desconocida. Se llama punto de equivalencia al momento en que son iguales los equivalentes de la sustancia valorada y los de la sustancia valorante. Este punto de equivalencia se detecta muy fácilmente ya que se observa en sus inmediaciones un brusco salto de pH que se puede detectar en un pH-metro o con un indicador.
valoración ÁCIDO-BASE
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valoración ÁCIDO-BASE
Como consecuencia de la estequiometría de la reacción ácido-base podemos llegar a una sencilla ecuación que nos permite conocer rápidamente la concentración desconocida. Por ejemplo, si valoramos con un ácido monoprótico de concentración conocida una base de concentración desconocida: [Ácido] x Vácido = [Base] x Vbase
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reacciones de combustión
Una reacción de combustión es un tipo de reacción de oxidación que tiene lugar cuando una sustancia (combustible) reacciona con oxígeno de modo violento. Se caracterizan por ser muy exotérmicas, hasta el punto de producir una llama. Siempre que se queme un hidrocarburo (compuesto que contiene únicamente carbono e hidrógeno) se obtiene CO2 y agua:
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reacciones de síntesis
La síntesis de un producto químico es el proceso necesario para su obtención a partir de otras sustancias químicas. Las reacciones de síntesis ocurren de forma continua en los organismos vivos, y en la naturaleza en general, y otras se llevan a cabo en laboratorios y en la industria. En esta unidad, nos centraremos en el estudio de la síntesis de dos productos importantes en la industria química: el amoniaco y el ácido sulfúrico.
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Síntesis del amoníaco
Síntesis del ácido sulfúrico
El amoniaco, NH3, se obtiene a nivel industrial por el proceso Haber- Bosch, que se basa en alterar las condiciones de esta reacción química: 3 H2 (g) + N2 (g) ---> 2 NH3 (g) Esta reacción química es exotérmica, pero a temperatura ambiente tiene una energía de activación muy elevada. Además, solo es favorable a presiones muy altas.
La síntesis industrial de ácido sulfúrico, H2SO4, se realiza mayoritariamente mediante un proceso catalítico conocido como método por contacto.En este proceso distinguimos tres etapas : ❚ 1. Obtención de SO2. ❚ 2. Oxidación de SO2. ❚ 3. Formación de H2SO4 a partir de SO3.
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