T. 4. LAS REACCIONES QUÍMICAS
¿Qué vas a aprender?
- A identificar los cambios químicos
- Que en las reacciones químicas se conservan todos los elementos
- Que los átomos no se crean ni se destruyen
- A hacer una descripción de las reacciones químicas
- A ajustar reacciones químicas
- A conocer la repercusión en la sociedad
¿Qué sabes antes de empezar?
- ¿Qué cambios o transformaciones se aprecian en la imagen?
- De esos cambios, ¿cuáles son irreversibles?
- ¿Alguno de esos objetos sufre un cambio sin que se altere su naturaleza?
4. ¿Ha sufrido la carne alguna transformación irreversible? ¿Sabe igual que cruda? ¿ Podríamos recuperarla tal y como era originalmente?5. Los metales se dilatan (aumentan ligeramente su volumen o longitud) al calentarlos. ¿Varía su composición cuando se calientan? Una vez frío, las tenazas vuelve a ser el mismo objeto? 6. ¿Por qué crees que la carne y muchos alimentos vienen envasados? 7. ¿Crees que esos envases suponen un problema ambiental?
ÍNDICE
- Los cambios químicos
- Qué sucede con los elementos químicos en las reacciones
- ¿Se conserva la masa en las reacciones?
- ¿Qué sucede con las moléculas y átomos?
- Representación e interpretación de las reacciones químicas
- ¿Cómo se ajusta una ecuación química?
- Cantidad de sustancia y reacciones químicas
- Cálculo de cantidades en una reacción química
- La velocidad de las reacciones químicas
- Qué reacciones son importantes para la sociedad
- ¿Cómo preservar el medio ambiente?
1. Los cambios químicos
La naturaleza que nos rodea está en permanente transformación. En algunas de esas transformaciones no se altera la naturaleza de la sustancia, de modo que, pese al cambio, sigue siendo la misma sustancia. Es el caso de un jarrón roto o cuando un cubito de hielo se derrite en nuestro vaso. Por el contrario, existen transformaciones en las que sí se altera la naturaleza de la sustancia, formándose una o más sustancias distintas a la original. Un ejemplo sería la leña que arde.
Cambios físicos
Cambios químicos
1.1.¿Cómo identifico que se ha producido un cambio o reacción química?
Un cambio o reacción química supone una alteración de la naturaleza química de las sustancias que se mezclan. Algunos de los indicios más frecuentes de que ha tenido lugar una reacción son los siguientes:
Ejercicios. Copiad enunciados.
página 93: 1 y 2
Absorción o liberación de calor
Desprendimiento de gas
Aparición de sedimento o precipitado
Cambios de coloración
Cambios en otras propiedades
1.2.¿Cómo se representan las reacciones químicas?
Las reacciones químicas se representan mediante ecuaciones químicas. A la izquierda se representan los reactivos que se mezclan (por ejemplo, A y B) y a la derecha los productos que se obtienen (por ejemplo C y D). A + B → C + D
Los reactivos y los productos se expresan mediante sus símbolos (si se trata de elementos) o fórmulas (si se trata de compuestos).
¿Cómo se organizan los átomos de los reactivos para formar los productos?
La teoría de las colisiones explica cómo se producen las reacciones químicas: las partículas (átomos, iones, moléculas) que an a reaccionar deben aproximarse hasta chocar entre sí de manera eficaz. Para que el choque sea eficaz deben cumplir estas dos condiciones simultáneas: 1. Las partículas de los reactivos deben tener la energía suficiente. 2. Las partículas de los reactivos tienen una orientación adecuada.
Teoría de las colisiones: Para que se produzca una reacción química, las partículas que forman los reactivos deben chocar con una orientación adecuada y una energía suficiente. Las partículas deben aproximarse y chocar de forma eficaz.
Escribe en tu cuaderno la reacción entre el NO y O3. Indica cuáles son los reactivos y productos y dibuja la reacción en términos de la teoría de colisiones.
2. Qué sucede con los elementos químicos en las reacciones
En las reacciones químicas se conservan todos los elementos, ya que los reactivos y productos contienen los mismos elementos.
Electrólisis del agua
Se puede producir agua (H2O)mediante la reacción entre hidrógeno (H2) y oxígeno (O2), y posteriormente, mediante electrólisis (con la corriente eléctrica producida por una pila) se puede volver a descomponer el agua obteniendo hidógeno y oxígeno, ambos gaseosos.
3. ¿Se conserva la masa en las reacciones químicas?
En toda reacción química se cumple la ley de conservación de la masa o ley de Lavoisier. En una reacción química que tenga lugar en un sistema cerrado, la masa se conserva. Esto quiere decir que la masa total de los productos obtenidos es igual a la masa total de los reactivos que han reaccionado.
¿Pueden reaccionar las sustancias entre sí en cualquier proporción?
Los reactivos, que en una reacción química se combinan para formar el mismo compuesto, siempre lo hacen en proporciones constantes. Este hecho se conoce como Ley de las proporciones definidas o Ley de Proust.
4. ¿Qué sucede con las moléculas y los átomos?
En una reacción química, los átomos ni se crean ni se destruyen, solo se unen de forma distinta, es decir, se rompen enlaces y se forman nuevos. Para entender lo que sucede en las reacciones se utiliza la teoría cinético-molecular, que describe la reacción representando las moléculas y átomos que intervienen.
En 1937, el dirigible Hinderburg, que se elevaba gracias a sus tanques de hidrógeno, un gas mucho más denso que el aire, ardió cuando aterrizaba en Nueva Jersey. ¿Qué hizo que ardiera?
La reacción química que se produjo en el accidente fue la combustión del gas hidrógeno, altamente explosivo e inflamable en presencia de calor.
Actividad para casa: visualiza el vídeo y contesta al cuestionario que se te ha entregado en clase.
5. Representación e interpretación de las reacciones químicas
Cada molécula de metano reacciona con dos de oxígeno para dar una molécula de dióxido de carbono y dos moléculas de agua. Esta proporción de refleja en los diagramas multimoleculares de unas muestras microscópicas de los reactivos y productos. Estos diagramas se pueden simplificar y representar mediante diagramas moleculares, con el mínimo número de moléculas necesarias para que suceda la reacción. Los diagramas moleculares pueden expresarse mediante fórmulas obteniéndose las ecuaciones químicas.
Una ecuación química es una forma sintética de representar un diagrama molecular, donde las moléculas se representan con su fórmula.
Las ecuaciones químicas muestran las fórmulas de los reactivos y los productos de la reacción junto con su estado físico (estado de agregación).
6. ¿Cómo se ajusta una reacción química?
Ajustar una reacción química consiste en asignar coeficientes a los componentes de la reacción, de tal forma que el número de átomos de cada elemento se conserve.
Al ajustar una reacción química debemos tener en cuenta: - Los subíndices de las fórmulas de los reactivos y productos no se pueden cambiar. - Los coeficientes pueden ser fraccionarios. - Cuando no hay coeficiente se sobreentiende que es 1.
7. Cantidad de sustancia y reacciones químicas
El mol
¿Cómo medimos cantidades de cosas? En nuestra vida diaria utilizamos distintas unidades de cantidad; por ejemplo, la docena. Una docena de huevos, una docena de lápices, etc., para referirnos a una cantidad de doce unidades de estas cosas. El número de átomos y moléculas que interienen en cualquier proceso es tan grande, que los científicos definieron una magnitud y su correspondiente unidad para expresar cantidades muy grandes mediante números sencillos: la cantidad de sustancia y el mol.
El mol relaciona la escala atómica con la escala macroscópica
El mol es la unidad de la magnitud de cantidad de sustancia, es la unidad usada en el Sistema Internacional (SI) La masa, es la unidad de la magnitud cantidad de materia. En el SI es el Kg
Un mol es la cantidad de sustancia que contiene 6,022·1023 entidades elementales de dicha sustancia, que pueden ser átomos, moléculas, iones, electrones u otras partículas o agrupamientos de estas.
La enorme cantidad de partículas que designa el mol recibe el nombre de contante de Avogadro, NA, en honor al científico italiano Amadeo Abogadro.
La masa molar
Imagina que ponemos en una báscula doce gramos de carbono. ¿Sabes a qué cantidad equivale expresada en mol? Una docena de huevos no pesa igual que una docena de lápices, aunque en todos los casos la cantidad es la misma, doce. De la misma manera, un mol de átomos de carbono, no pesa igual que un mol de átomos de oxígeno o un mol de moléculas de agua, aunque el número de partículas sea idéntico (6,022·1023) Para determinar de una manera sencilla lal cantidad de sustancia, definimos el concepto de masa molar, que es la equivalencia entre masa (gramos) y cantidad de sustancia (mol).
La masa molar, M, es la masa de un mol de átomos, moléculas, iones, partículas, etc. Se expresa en g/mol. La masa molar (g/mol) es numéricamente igual a la masa molecular (uma), pero ambas se expresan en unidades diferentes. La relación entre la masa (g), la masa molar (g/mol) y la cantidad de sustancia (mol) es:
Conociendo el NA , y la masa molar, M, de una sustancia, se pueden calcular los moles, n, y las partículas, N (moléculas o átomos), que hay en cualquier cantidad, m, de esa sustancia. N= n·NA
8. Cálculo de cantidades en una reacción química
Cálculos con masa
Los coeficientes de la ecuación ajustada indican cantidades de sustancia (moles) y permite establecer la relación estequiométrica entre las cantidades de las sustancias que reaccionan o se forman. Si conoces la cantidad de una de las sustancias, podrás determinar las cantidades de las demás sustancias.
9. La velocidad de las reacciones químicas
Responde a las preguntas del cuestionario
Algunas reacciones, como las explosiones son increíblemente rápidas, y otras, como la oxidación del hierro, son mucho más lentas. Para determinar la velocidad de una reacción, es preciso medir a lo largo del tiempo una propiedad que cambie durante la reacción, como por ejemplo, la masa o el volumen de una reacción o de un producto.
La velocidad de reacción es la rapidez con la que aparecen los productos o desaparecen los reactivos. Por tanto, se mide mediante la cantidad de sustancia que se obtiene (o desaparece) con el tiempo.
Factores que influyen en la velocidad de reacción
La velocidad de una reacción se incrementa cuando aumenta la concentración de los reactivos.
Concentración de los reactivos
La velocidad de la reacción se incrementa al aumentar la temperatura.
Temperatura de los reactivos
La velocidad de la reacción se incrementa al aumentar la superficie de contacto.
Superficie de contacto de los reactivos
Los catalizadores son sustancias que modifican la velocidad de una reacción, acelerándola o retardándola.
Presencia de catalizadores
Responde a las cuestiones tras ver el vídeo
El gas hidrógeno es muy inflamable y produce mezclas explosivas con oxígeno y aire. Una chispa y la atracción electrostática provocó esta explosión.
El magnesio en polvo (Mg) es uno de los componentes de los fuegosn artificiales, ya que arde con el oxígeno del aire (O2 ) para dar un sólido blanco de óxido de magnesio (MgO). a)¿Se forman nuevas sustancias en este proceso? b)¿Cuáles son los reactivos y cuáles los productos de la reacción? c) Escribe la ecuación química
Al calentar mercurio (Hg) en presencia de oxígeno (O2 ) a unos 300 ºC de temperatura, se forma una sustancia naranja llamada óxido de mercurio (II) (HgO) Pero si descomponemos el óxido de mercurio (II), elevando más su temperatura, se obtiene de nuevo mercurio y oxígeno.
Observa el esquema. Los enlaces de las sustancias que forman los reactivos H2 e I2, se rompen y los átomos se reorganizan formando nuevos enlaces, lo que da lugar a nuevas sustancias: los productos; en este caso, HI. ¿Qué enlaces se han roto y cuáles se han formado?
El metano (CH4) es el principal componente del gas natural que llega a nuestros hogares. Es un gas que arde combinándose con oxígeno, produciendo dióxido de carbono, agua y energía. Metano + oxígeno = Dióxido de carbono + agua + energía Esta reacción se puede escribir partiendo de los diagramas que muestran los que sucede a los átomos y moléculas.
Son aquellos procesos en los que la naturaleza de las sustancias no cambia.Algunos ejemplos:
- Los movimientos o cambios de posición.
- Los cambios de temperatura y los cambios de estado.
- Las deformaciones de los cuerpos.
- Los cambios de volumen por dilatación o contracción.
Son aquellos procesos en los que la naturaleza de las sustancias sí cambia, se modifica la nuaturaleza y las susatancias finales son distintas a las iniciales.Algunos ejemplos:
- Las combustiones de sustancias.
- La oxidación de los metales.
- La putrefacción de los alimentos.
T.4 Las reacciones químicas 3ºESO
María José Fuentes R
Created on December 29, 2023
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T. 4. LAS REACCIONES QUÍMICAS
¿Qué vas a aprender?
¿Qué sabes antes de empezar?
4. ¿Ha sufrido la carne alguna transformación irreversible? ¿Sabe igual que cruda? ¿ Podríamos recuperarla tal y como era originalmente?5. Los metales se dilatan (aumentan ligeramente su volumen o longitud) al calentarlos. ¿Varía su composición cuando se calientan? Una vez frío, las tenazas vuelve a ser el mismo objeto? 6. ¿Por qué crees que la carne y muchos alimentos vienen envasados? 7. ¿Crees que esos envases suponen un problema ambiental?
ÍNDICE
1. Los cambios químicos
La naturaleza que nos rodea está en permanente transformación. En algunas de esas transformaciones no se altera la naturaleza de la sustancia, de modo que, pese al cambio, sigue siendo la misma sustancia. Es el caso de un jarrón roto o cuando un cubito de hielo se derrite en nuestro vaso. Por el contrario, existen transformaciones en las que sí se altera la naturaleza de la sustancia, formándose una o más sustancias distintas a la original. Un ejemplo sería la leña que arde.
Cambios físicos
Cambios químicos
1.1.¿Cómo identifico que se ha producido un cambio o reacción química?
Un cambio o reacción química supone una alteración de la naturaleza química de las sustancias que se mezclan. Algunos de los indicios más frecuentes de que ha tenido lugar una reacción son los siguientes:
Ejercicios. Copiad enunciados. página 93: 1 y 2
Absorción o liberación de calor
Desprendimiento de gas
Aparición de sedimento o precipitado
Cambios de coloración
Cambios en otras propiedades
1.2.¿Cómo se representan las reacciones químicas?
Las reacciones químicas se representan mediante ecuaciones químicas. A la izquierda se representan los reactivos que se mezclan (por ejemplo, A y B) y a la derecha los productos que se obtienen (por ejemplo C y D). A + B → C + D
Los reactivos y los productos se expresan mediante sus símbolos (si se trata de elementos) o fórmulas (si se trata de compuestos).
¿Cómo se organizan los átomos de los reactivos para formar los productos?
La teoría de las colisiones explica cómo se producen las reacciones químicas: las partículas (átomos, iones, moléculas) que an a reaccionar deben aproximarse hasta chocar entre sí de manera eficaz. Para que el choque sea eficaz deben cumplir estas dos condiciones simultáneas: 1. Las partículas de los reactivos deben tener la energía suficiente. 2. Las partículas de los reactivos tienen una orientación adecuada.
Teoría de las colisiones: Para que se produzca una reacción química, las partículas que forman los reactivos deben chocar con una orientación adecuada y una energía suficiente. Las partículas deben aproximarse y chocar de forma eficaz.
Escribe en tu cuaderno la reacción entre el NO y O3. Indica cuáles son los reactivos y productos y dibuja la reacción en términos de la teoría de colisiones.
2. Qué sucede con los elementos químicos en las reacciones
En las reacciones químicas se conservan todos los elementos, ya que los reactivos y productos contienen los mismos elementos.
Electrólisis del agua
Se puede producir agua (H2O)mediante la reacción entre hidrógeno (H2) y oxígeno (O2), y posteriormente, mediante electrólisis (con la corriente eléctrica producida por una pila) se puede volver a descomponer el agua obteniendo hidógeno y oxígeno, ambos gaseosos.
3. ¿Se conserva la masa en las reacciones químicas?
En toda reacción química se cumple la ley de conservación de la masa o ley de Lavoisier. En una reacción química que tenga lugar en un sistema cerrado, la masa se conserva. Esto quiere decir que la masa total de los productos obtenidos es igual a la masa total de los reactivos que han reaccionado.
¿Pueden reaccionar las sustancias entre sí en cualquier proporción?
Los reactivos, que en una reacción química se combinan para formar el mismo compuesto, siempre lo hacen en proporciones constantes. Este hecho se conoce como Ley de las proporciones definidas o Ley de Proust.
4. ¿Qué sucede con las moléculas y los átomos?
En una reacción química, los átomos ni se crean ni se destruyen, solo se unen de forma distinta, es decir, se rompen enlaces y se forman nuevos. Para entender lo que sucede en las reacciones se utiliza la teoría cinético-molecular, que describe la reacción representando las moléculas y átomos que intervienen.
En 1937, el dirigible Hinderburg, que se elevaba gracias a sus tanques de hidrógeno, un gas mucho más denso que el aire, ardió cuando aterrizaba en Nueva Jersey. ¿Qué hizo que ardiera?
La reacción química que se produjo en el accidente fue la combustión del gas hidrógeno, altamente explosivo e inflamable en presencia de calor.
Actividad para casa: visualiza el vídeo y contesta al cuestionario que se te ha entregado en clase.
5. Representación e interpretación de las reacciones químicas
Cada molécula de metano reacciona con dos de oxígeno para dar una molécula de dióxido de carbono y dos moléculas de agua. Esta proporción de refleja en los diagramas multimoleculares de unas muestras microscópicas de los reactivos y productos. Estos diagramas se pueden simplificar y representar mediante diagramas moleculares, con el mínimo número de moléculas necesarias para que suceda la reacción. Los diagramas moleculares pueden expresarse mediante fórmulas obteniéndose las ecuaciones químicas.
Una ecuación química es una forma sintética de representar un diagrama molecular, donde las moléculas se representan con su fórmula.
Las ecuaciones químicas muestran las fórmulas de los reactivos y los productos de la reacción junto con su estado físico (estado de agregación).
6. ¿Cómo se ajusta una reacción química?
Ajustar una reacción química consiste en asignar coeficientes a los componentes de la reacción, de tal forma que el número de átomos de cada elemento se conserve.
Al ajustar una reacción química debemos tener en cuenta: - Los subíndices de las fórmulas de los reactivos y productos no se pueden cambiar. - Los coeficientes pueden ser fraccionarios. - Cuando no hay coeficiente se sobreentiende que es 1.
7. Cantidad de sustancia y reacciones químicas
El mol
¿Cómo medimos cantidades de cosas? En nuestra vida diaria utilizamos distintas unidades de cantidad; por ejemplo, la docena. Una docena de huevos, una docena de lápices, etc., para referirnos a una cantidad de doce unidades de estas cosas. El número de átomos y moléculas que interienen en cualquier proceso es tan grande, que los científicos definieron una magnitud y su correspondiente unidad para expresar cantidades muy grandes mediante números sencillos: la cantidad de sustancia y el mol.
El mol relaciona la escala atómica con la escala macroscópica
El mol es la unidad de la magnitud de cantidad de sustancia, es la unidad usada en el Sistema Internacional (SI) La masa, es la unidad de la magnitud cantidad de materia. En el SI es el Kg
Un mol es la cantidad de sustancia que contiene 6,022·1023 entidades elementales de dicha sustancia, que pueden ser átomos, moléculas, iones, electrones u otras partículas o agrupamientos de estas.
La enorme cantidad de partículas que designa el mol recibe el nombre de contante de Avogadro, NA, en honor al científico italiano Amadeo Abogadro.
La masa molar
Imagina que ponemos en una báscula doce gramos de carbono. ¿Sabes a qué cantidad equivale expresada en mol? Una docena de huevos no pesa igual que una docena de lápices, aunque en todos los casos la cantidad es la misma, doce. De la misma manera, un mol de átomos de carbono, no pesa igual que un mol de átomos de oxígeno o un mol de moléculas de agua, aunque el número de partículas sea idéntico (6,022·1023) Para determinar de una manera sencilla lal cantidad de sustancia, definimos el concepto de masa molar, que es la equivalencia entre masa (gramos) y cantidad de sustancia (mol).
La masa molar, M, es la masa de un mol de átomos, moléculas, iones, partículas, etc. Se expresa en g/mol. La masa molar (g/mol) es numéricamente igual a la masa molecular (uma), pero ambas se expresan en unidades diferentes. La relación entre la masa (g), la masa molar (g/mol) y la cantidad de sustancia (mol) es:
Conociendo el NA , y la masa molar, M, de una sustancia, se pueden calcular los moles, n, y las partículas, N (moléculas o átomos), que hay en cualquier cantidad, m, de esa sustancia. N= n·NA
8. Cálculo de cantidades en una reacción química
Cálculos con masa
Los coeficientes de la ecuación ajustada indican cantidades de sustancia (moles) y permite establecer la relación estequiométrica entre las cantidades de las sustancias que reaccionan o se forman. Si conoces la cantidad de una de las sustancias, podrás determinar las cantidades de las demás sustancias.
9. La velocidad de las reacciones químicas
Responde a las preguntas del cuestionario
Algunas reacciones, como las explosiones son increíblemente rápidas, y otras, como la oxidación del hierro, son mucho más lentas. Para determinar la velocidad de una reacción, es preciso medir a lo largo del tiempo una propiedad que cambie durante la reacción, como por ejemplo, la masa o el volumen de una reacción o de un producto.
La velocidad de reacción es la rapidez con la que aparecen los productos o desaparecen los reactivos. Por tanto, se mide mediante la cantidad de sustancia que se obtiene (o desaparece) con el tiempo.
Factores que influyen en la velocidad de reacción
La velocidad de una reacción se incrementa cuando aumenta la concentración de los reactivos.
Concentración de los reactivos
La velocidad de la reacción se incrementa al aumentar la temperatura.
Temperatura de los reactivos
La velocidad de la reacción se incrementa al aumentar la superficie de contacto.
Superficie de contacto de los reactivos
Los catalizadores son sustancias que modifican la velocidad de una reacción, acelerándola o retardándola.
Presencia de catalizadores
Responde a las cuestiones tras ver el vídeo
El gas hidrógeno es muy inflamable y produce mezclas explosivas con oxígeno y aire. Una chispa y la atracción electrostática provocó esta explosión.
El magnesio en polvo (Mg) es uno de los componentes de los fuegosn artificiales, ya que arde con el oxígeno del aire (O2 ) para dar un sólido blanco de óxido de magnesio (MgO). a)¿Se forman nuevas sustancias en este proceso? b)¿Cuáles son los reactivos y cuáles los productos de la reacción? c) Escribe la ecuación química
Al calentar mercurio (Hg) en presencia de oxígeno (O2 ) a unos 300 ºC de temperatura, se forma una sustancia naranja llamada óxido de mercurio (II) (HgO) Pero si descomponemos el óxido de mercurio (II), elevando más su temperatura, se obtiene de nuevo mercurio y oxígeno.
Observa el esquema. Los enlaces de las sustancias que forman los reactivos H2 e I2, se rompen y los átomos se reorganizan formando nuevos enlaces, lo que da lugar a nuevas sustancias: los productos; en este caso, HI. ¿Qué enlaces se han roto y cuáles se han formado?
El metano (CH4) es el principal componente del gas natural que llega a nuestros hogares. Es un gas que arde combinándose con oxígeno, produciendo dióxido de carbono, agua y energía. Metano + oxígeno = Dióxido de carbono + agua + energía Esta reacción se puede escribir partiendo de los diagramas que muestran los que sucede a los átomos y moléculas.
Son aquellos procesos en los que la naturaleza de las sustancias no cambia.Algunos ejemplos:
Son aquellos procesos en los que la naturaleza de las sustancias sí cambia, se modifica la nuaturaleza y las susatancias finales son distintas a las iniciales.Algunos ejemplos: