Institut Joan Guinjoan - XTECInstitut Joan Guinjoan Física i Química 3r d’ESO Alumne/a:_____ 1r bloc: bases de la ciència. Unitat 1. El treball dels científics. Unitat 2. Els

Institut Joan Guinjoan Física i Química 3r d’ESO

Alumne/a:_____________________________________________

1r bloc: bases de la ciència.

Unitat 1. El treball dels científics.

Unitat 2. Els estats de la matèria.

2n bloc: química.

Unitat 3. Els elements.

Unitat 4. Compostos i mescles.

Unitat 5. Reaccions químiques.

3r bloc: física.

Unitat 6. El moviment.

Unitat 7. Les forces.

Física i Química 3r d’ESO

Pàgina 2

Institut Joan Guinjoan Departament de Física i Química

Pàgina 3

Unitat 3. Els elements.

1. La teoria atòmica de Dalton.

Al 1808, John Dalton va reprendre les antigues idees de Leucip i de Demòcrit

sobre la naturalesa discontínua de la matèria, i va publicar la seva teoria atòmica en el

llibre A New System of Chemical Philosophy. La teoria atòmica de Dalton es pot

resumir en 4 postulats.

1) La matèria està formada per partícules diminutes i indivisibles

2) Els àtoms d'un mateix element són tots iguals entre si en massa, mida i

propietats.

3) Els àtoms d’elements químics diferents i són diferents en massa, mida i

propietats.

4) Els àtoms es poden unir per formar compostos.

Exercici 1. Defineix:

- Àtom:

- Element (químic):

- Compost (químic):

- Símbol químic:


Pàgina 4

2. Estructura atòmica.

Els àtoms tenen grandàries extremadament petites, les seves dimensions es

mesuren en picòmetres (1pm = 0’000000000001 m). Són tan petits que no els podem

veure al laboratori, i hem de fer servir models per estudiar-los. Els àtoms estan formades

per altres partícules subatòmiques encara més petites: electrons (e-), protons (p+) i

neutrons (nº).

Accediu a la web phet.colorado.edu, i seguiu la ruta:

Play with simulations > Chemistry > General Chemistry > Build an atom.

Punxeu sobre el triangle per iniciar el simulador.

Escolliu l’opció: Atom.

Build an atom.

Agafeu partícules subatòmiques (protons, neutrons i electrons) amb el punter i

deixeu-les anar sobre el nucli de l’àtom. Observeu com canvia la configuració i

l’element. Quan vulgueu tornar a començar, punxeu sobre el botó “reinici” per tornar a

començar.

Element

Càrrega elèctrica

Partícules subatòmiques

Opcions

Nucli

Escorça

Reinici

Configuració

https://phet.colorado.edu/en/simulation/build-an-atom

https://phet.colorado.edu/en/simulation/build-an-atom


Pàgina 5

Exercici 2. L’àtom té dues parts: nucli (part central) i escorça (representada a aquesta

web amb dues circumferències).

a) En quina part de l’àtom es col·loquen els protons?

b) En quina part de l’àtom es col·loquen els neutrons?

c) En quina part de l’àtom es col·loquen els electrons?

Exercici 3. El simulador “Build an atom” permet construir àtoms de 10 elements

diferents: hidrogen (H), heli (He), liti (Li), beril·li (Be), bor (B), carboni (C), nitrogen

(N), oxigen (O), fluor (F) i neó (Ne). De què depèn que un àtom sigui d’un element o

d’un altre?

Exercici 4. Obriu l’opció “Net charge” (càrrega elèctrica).

a) De què depèn la càrrega de l’àtom?

b) Com és la càrrega elèctrica d’un protó?

c) Com és la càrrega elèctrica d’un neutró?

d) Com és la càrrega elèctrica d’un electró?

Exercici 3. Marqueu l’opció “Stable/Unstable” (estable/inestable). De què depèn que un

àtom sigui estable?


Pàgina 6

Exercici 4. Completeu el text col·locant al lloc adequat les paraules del requadre

superior.

electrons escorça neutrons nuclears nucli positiva protons

Els _________ es troben a l’_________, la part més externa de l’àtom, i la seva

massa és aproximadament 0’005 unitats de massa atòmica (u.m.a.).

Al _________ de l’àtom, es troben els _________, que tenen càrrega _________, i

els _________, que no tenen càrrega. Aquests dos tipus de partícules _________ tenen

una massa similar, que és aproximadament una u.m.a.

3. Nombre atòmic i nombre màssic.

Hem vist que hi ha 2 tipus de partícules al nucli, protons i neutrons. El nombre

de partícules nuclears d’un àtom estableix dos paràmetres:

- Z, nombre atòmic: és el nombre de protons i determina l’element de que es tracta

- A, nombre màssic: és la suma de protons i neutrons presents a un àtom.

Anomenem isòtops els àtoms que són d’un mateix element (és a dir, tenen igual

nombre de protons i, per tant, el mateix Z: nombre atòmic ) però tenen diferent nombre

de neutrons (i que, per tant, tenen diferent A: nombre màssic). Per exemple, el carboni

té sempre 6 protons (Z=5 és bor i Z=7 és nitrogen), però pot tenir 6 neutrons

(A=6+6=12), 7 neutrons (A=6+7=13), o 8 neutrons (A=6+8=14). Els isòtops es poden

indicar dient el nombre màssic després del nom de l’element (carboni-12, carboni-13 i

carboni-14) o escrivint davant del símbol de l’element el nombre atòmic en subíndex i

el nombre màssic en superíndex: XA

Z ( C12

6 , C13

6 i C14

6 ).

Els isòtops més comuns són estables. Però, de vegades, alguns elements tenen

isòtops que no ho són, com el carboni-14 ( C14

6 ). Els isòtops inestables poden donar lloc

a reaccions nuclears (canvis al nucli) i emetre radioactivitat.

Exercici 5. Completeu la graella amb la informació dels 3 isòtops de l’hidrogen.

Isòtop Representació Z A Protons Neutrons Característiques

Hidrogen-1 1 H 1 0 Estable

1

Hidrogen-2

1 2 Estable

Hidrogen-3 1 Inestable


Pàgina 7

Exercici 6. Completeu la graella amb la informació dels àtoms elèctricament neutres.

Isòtop Representació Z A Protons Neutrons Electrons

Fluor-19 19

F 9 9

15

N 7 7

Oxigen-18

8

2 2 2

Bor-11

6

4. Ions.

electrons negatiu negativa negatives negativament neutra neutre

neutres neutrons positiu positives positiva positivament protons

Quan a un àtom hi ha el mateix nombre de _________ que d’electrons, les seves

càrregues es compensen i el conjunt és elèctricament _________. Però un àtom pot

guanyar o perdre _________; llavors, les càrregues queden descompensades i es

converteix en un àtom carregat elèctricament o ió. I hi ha de 2 tipus:

- Ió _________ o anió: quan l’àtom guanya electrons i les càrregues negatives

superen a les positives, és a dir, hi ha més electrons que protons, el conjunt

queda carregat _________. La càrrega _________ s’indica amb un signe

menys (guionet) en superíndex.

- Ió _________ o catió: quan l’àtom perd electrons i les càrregues _________

superen a les _________, és a dir, hi ha més protons que electrons, el conjunt

queda carregat _________. La càrrega _________ s’indica amb un signe més

(creu) en superíndex.

Com els _________ són _________ no influeixen en la càrrega elèctrica.

Generalment, la càrrega _________ no es sol indicar de cap manera, però pot

posar-se un zero (redona) en superíndex.


Pàgina 8

Exercici 7. Les següents representacions mostren el nombre de protons , neutrons

i electrons de diferents àtoms.

a)

b)

c)

d)

e)

f)

Respon: dels 6 àtoms representats, quins...

tenen el mateix Z: nombre atòmic i són el mateix element?

tenen el mateix A: nombre màssic?

són cations, tenen càrrega positiva?

són anions, tenen càrrega negativa?

són elèctricament neutres?

+

N +

+

+

+ + N N

N N N

+ + N N

+ N N

+ N

N N

+

N +

N

+

+

N N +

N


Pàgina 9

Exercici 8. Representa l’ió que es forma en cada cas.

a) El bor té certa tendència a guanyar 3 electrons i formar l’anió B3-

:

+

b) El beril·li té certa tendència a perdre 2 electrons i formar el catió Be2+

:

+

Exercici 9. Representa altres ions comuns.

a) Anió hidrogen: 1

H-. b) Catió liti:

7 Li

+.

1 3

N

N + +

+ + N N

N

N N

+ +

+

+ +

N

N N


Pàgina 10

5. La Taula Periòdica dels elements.

La Taula Periòdica recull tots els elements organitzats per ordre creixent de

nombre atòmic (del que té menys protons al que en té més).

A la Taula Periòdica es col·loquen en files, els element amb nombres atòmics

consecutius fins arribar a un gas noble. Cadascuna d’aquestes files, s’anomena període.

El primer període té sols 2 elements: Z=1 __________ i Z=2 __________. El segon

període te 8 elements: Z=3 __________, Z=4 ___________, Z=5 ___________, Z=6

___________, Z=7 ___________, Z=8 ___________, Z=9 __________ i Z=10

__________. I augmenta fins a completar 7 files.

Els elements amb propietats químiques semblants es col·loquen en la mateixa

columna, és el que s’anomenen grups. Per exemple, a l’última columna es situen els

gasos nobles, que són tots elements gasosos a temperatura ambient i molt menys

reactius que la resta d’elements.

La Taula Periòdica resulta molt pràctica per als químics perquè mostra els

elements organitzats segons les seves propietats. L’agrupació més important diferencia

2 tipus:

- Metalls: elements que formen anions, amb lluentor, són bons conductors de la

calor i l’electricitat, i són sòlids a temperatura ambient, excepte el mercuri que

és líquid.

- No-metalls: elements que poden formar anions i cations, no tenen lluentor, són

mals conductors de la calor i l’electricitat, i poden ser tant sòlids, com líquids o

gasosos a temperatura ambient.

Exercici 10. Completa la Taula Periòdica amb els símbols químics dels elements que hi

manquen.

1

..... hidrogen

2

..... heli

3

..... liti

4

..... beril·li

5

..... bor

6

..... carboni

7

..... nitrogen

8

..... oxigen

9

..... fluor

10

..... neó

11

Na sodi

12

Mg magnesi

13

Al alumini

14

Si silici

15

P fòsfor

16

S sofre

17

Cl clor

18

Ar argó

19

K potassi

20

Ca calci

21

Sc escandi

22

Ti titani

23

V vanadi

24

Cr crom

25

Mn manganès

26

Fe ferro

27

Co cobalt

28

Ni níquel

29

Cu coure

30

Zn zinc

31

Ga gal·li

32

Ge germani

33

As arsènic

34

Se seleni

35

Br brom

36

Kr criptó

37

Rb rubidi

38

Sr estronci

39

Y itri

40

Zr zirconi

41

Nb niobi

42

Mo molibdè

43

Tc tecneci

44

Ru ruteni

45

Rh rodi

46

Pd pal·ladi

47

Ag argent

48

Cd cadmi

49

In indi

50

Sn estany

51

Sb antimoni

52

Te tel·luri

53

I iode

54

Xe xenó

55

Cs cesi

56

Ba bari

57-70 lantànids

71

Lu luteci

72

Hf hafni

73

Ta tàntal

74

W tungsté

75

Re reni

76

Os osmi

77

Ir iridi

78

Pt platí

79

Au or

80

Hg mercuri

81

Tl tal·li

82

Pb plom

83

Bi bismut

84

Po poloni

85

At àstat

86

Rn radó

87

Fr franci

88

Ra radi

89-102 actínids

103

Lr laurenci

104

Rf rutherfordi

105

Db dubni

106

Sg seaborgi

107

Bh bohri

108

Hs hassi

109

Mt metneri

110

Ds darmstadti

111

Rg roentgeni

112

Cn copernici


Pàgina 11

Exercici 6. Amb la informació de la Taula Periòdica, responeu les qüestions següents.

a) Quin és el símbol atòmic del magnesi?

b) Argent i plata són sinònims, quin és el símbol atòmic d’aquest element?

c) És molt comú representar el contingut dels fertilitzants amb percentatges de N-

P-K, quins elements contenen?

d) Quin és el nombre atòmic de l’or?

e) És un metall el silici?

f) Quin element té 30 protons al nucli dels àtoms?

g) Quins elements tenen propietats similars al brom?

h) Què conté un aliatge de Fe, Ni i Cu?

i) Quins són els gasos nobles?

j) Quants protons hi ha als àtoms de Magnesi?

k) El liti té tendència a guanyar o perdre electrons?

l) L’oxigen te tendència a guanyar o perdre electrons?


Pàgina 12

Sobre els elements:


Pàgina 13

Unitat 4. Compostos i mescles.

1. Els compostos iònics.

Quan es combinen elements metàl·lics amb no metàl·lics, el metall perd

electrons i dona lloc a ions positius. Per la seva part, el no-metall agafa aquests

electrons i forma ions negatius. La diferència de càrregues fa que apareguin forces

d’atracció electrostàtica que mantenen units els ions de signe contrari, és el que

anomenem enllaç iònic.

Exercici1. Completa el text amb les paraules del rectangle superior.

anió catió electró electrons ions metall metàl·lic no-metall no-metàl·lic

El sodi és un element _________ que tendeix a perdre un electró i formar el

_________ Na+. Quan es combina amb el clor, que és un element _________, el clor

agafa aquest electró formant l’_________ Cl-. Els cations de sodi i els anions de clor

s’ordenen geomètricament en l’espai formant grans xarxes iòniques en les que per cada

Na+ i ha un Cl

-, mantenint-se el conjunt elèctricament neutre. Es forma el compost

monoclorur de sodi NaCl, que es sol anomenar: clorur de sodi, sal comuna o sal de

cuina.

El magnesi és un _________ que tendeix a perdre dos _________ i formar el catió

Mg2+

. Quan es combina amb el _________ clor, cada àtom de clor agafa un únic

_________, de manera que es formen dos anions Cl- per cada catió de magnesi. En

combinar-se, formen un compost on hi ha el doble d’anions clor que de cations

magnesi, resultant un conjunt elèctricament neutre. El compost que es forma és el

MgCl2, diclorur de magnesi, també anomenat: clorur de magnesi o clorur magnèsic.

L’ordenament geomètric dels compostos depèn de la grandària dels _________ i de

les proporcions en que es combinen en cada cas. Els diferents ordenaments fan que es

formin cristalls de formes diverses.


Pàgina 14

Exercici 2. Completa la Taula Periòdica escrivint en roig els símbols dels elements

metàl·lics i en blau els símbols dels no-metàl·lics. 1

..... hidrogen

2

..... heli

3

..... liti

4

..... beril·li

5

..... bor

6

..... carboni

7

..... nitrogen

8

..... oxigen

9

..... fluor

10

..... neó

11

.... sodi

12

.... magnesi

13

.... alumini

14

.... silici

15

.... fòsfor

16

.... sofre

17

.... clor

18

.... argó

19

.... potassi

20

.... calci

21

Sc escandi

22

Ti titani

23

V vanadi

24

Cr crom

25

Mn manganès

26

.... ferro

27

.... cobalt

28

.... níquel

29

.... coure

30

.... zinc

31

Ga gal·li

32

Ge germani

33

As arsènic

34

Se seleni

35

Br brom

36

Kr criptó

37

Rb rubidi

38

Sr estronci

39

Y itri

40

Zr zirconi

41

Nb niobi

42

Mo molibdè

43

Tc tecneci

44

Ru ruteni

45

Rh rodi

46

Pd pal·ladi

47

.... argent

48

.... cadmi

49

In indi

50

Sn estany

51

Sb antimoni

52

Te tel·luri

53

I iode

54

Xe xenó

55

Cs cesi

56

Ba bari

57-70 lantànids

71

Lu luteci

72

Hf hafni

73

Ta tàntal

74

W tungsté

75

Re reni

76

Os osmi

77

Ir iridi

78

Pt platí

79

.... or

80

.... mercuri

81

Tl tal·li

82

Pb plom

83

Bi bismut

84

Po poloni

85

At àstat

86

Rn radó

87

Fr franci

88

Ra radi

89-102 actínids

103

Lr laurenci

104

Rf rutherfordi

105

Db dubni

106

Sg seaborgi

107

Bh bohri

108

Hs hassi

109

Mt metneri

110

Ds darmstadti

111

Rg roentgeni

112

Cn copernici

1.1.Fórmula química. La fórmula química d’un compost iònic indica amb quines

proporcions es combinen anions i cations. Primer s’escriu el símbol químic de l’element

metàl·lic i després no metàl·lic escrivint en subíndex, darrere de cadascun, el nombre

que fan falta perquè el conjunt sigui elèctricament neutre. En el cas que la proporció

sigui 1, no s’escriu.

Metall proporció de metall No-metall proporció de no-metall

Exercici 3. Sabent que el liti forma el catió Li+ i el beril·li forma el catió Be

2+; i que

quan es combinen amb ells, es formen anions d’hidrogen H-, oxigen O

2-, nitrogen N

3- i

carboni C4-

; escriu la formula química dels compostos que formen:

Liti + hidrogen: Liti + oxigen:

Beril·li + hidrogen: Beril·li + oxigen:

Nitrogen + liti: Nitrogen + beril·li:

Carboni + liti: Carboni + beril·li:

1.2. Nomenclatura sistemàtica de compostos iònics binaris. En català, es

nomenen els elements en ordre invers de com apareixen a la fórmula química. En el cas

dels compostos d’un metall amb un no-metall, primer lloc s’anomena el no-metall de la

manera següent:

H: hidrur B: borur C: carbur N: nitrur O: òxid

F: fluorur Si: silicur P: fosfur S: sulfur Cl: clorur


Pàgina 15

A continuació s’escriu la preposició “de” seguida del nom del metall. En el cas

que hi hagi més d’un àtom a la fórmula, s’afegeix un prefix numeral indicant el nombre

de cada espècie: di-, tri-, tetra-, penta-... De vegades, s’utilitza el prefix mono- per

indicar que hi ha un únic àtom.

Exercici 4. Escriu la fórmula química dels compostos següents.

Monohidrur de liti: Triclorur d’or

Diflurorur de beril·li: Monoflurorur d’argent

Monòxid de disodi Difosfur de tricadmi

Diòxid de triferro Monosulfur de diplata

Mononitrur de cobalt Monosilicur de dimercuri

Monocarbur de tetrasodi Trisulfur de dialumini

Diborur de trizinc Monòxid de calci

Monosulfur de dipotassi Monosilicur de tetraliti

Trifluorur d’alumini Dihidrur de mercuri

Exercici 5. Escriu el nom sistemàtic dels següents compostos.

BeH2 Co3N2

LiF Cu2C

BeO KH

FeO Fe2S3

CaH2 K4C

Na2S Ag2O

Ni2O3 Cu3B

MgF2 Na4Si

Zn3P2 CdCl2

Au4Si3 HgS


Pàgina 16

1.3. Propietats dels compostos iònics. Els compostos iònics formen grans xarxes

cristal·lines. El fet que aquests cristalls estiguin formats per anions i cations amb les

càrregues compensades, fa que la unió entre les partícules sigui molt forta i el conjunt

molt estable. Malgrat això, si una força desplaça els ions, el conjunt pot trencar-se amb

relativa facilitat.

Propietats de les substàncies iòniques

Duresa: Dures i fràgils.

Punt de fusió i ebullició: Alts.

Estat físic a temperatura ambient: Sòlides.

Solubilitat: Solubles en aigua.

Conductivitat elèctrica: Sols condueixen dissoltes en aigua o foses.

2. Substàncies covalents.

Els àtoms dels elements no-metàl·lics tenen la capacitat de compartir electrons,

formant el que anomenem enllaços covalents, que uneixen els àtoms. De vegades

s’uneixen àtoms del mateix element, i de vegades formen compostos amb àtoms

d’elements diferents.

2.1. Molècules d’un únic element. En general, les molècules formades per àtoms

d’elements iguals tenen el nom de l’element i s’indica amb subíndex el nombre d’àtoms

que formen cada molècula: H2 hidrogen, Cl2 clor, S8 sofre, etc. Malgrat que no és

freqüent, es pot utilitzar el nom sistemàtic per evitar confusions: dihidrogen, diclor,

octosofre, etc.

En alguns casos concrets, com l’oxigen que pot formar dues classes de molècules amb 2

i 3 àtoms, el nom de l’element s’utilitza per a la molècula més freqüent. Quan es diu

d’oxigen, s’entén que parlem de dioxigen O2 perquè la molècula més comuna té 2

àtoms. Si parlem de trioxigen O3, s’utilitza el nom específic: ozó.

Na+ Cl

- Na

+ Cl

- Cl

- Na

+ Na

+

Na+ Cl

- Na

+ Cl

- Cl

- Cl

- Na

+

Na+ Cl

- Na

+ Cl

- Cl

- Na

+ Na

+

Na+ Cl

- Na

+ Cl

- Cl

- Na

+ Na

+

Na+ Cl

- Na

+ Cl

- Cl

- Cl

- Na

+

Na+ Cl

- Na

+

Cl-

Cl- Na

+

Na+


Pàgina 17

2.2. Compostos moleculars. Quan s’uneixen àtoms d’elements no-metàl·lics

diferents, es formen compostos. En general, es formulen igual que els compostos iònics,

escrivint davant el símbol de l’element que està més a prop dels metalls. Però en el cas

de les molècules, els subíndex ja no indiquen proporcions sinó el nombre total d’àtoms

que formen la molècula. Per exemple, cada molècula d’aigua oxigenada H2O2 està

formada per 2 àtoms d’hidrogen i dos àtoms d’oxigen.

Als compostos més comuns i quotidians s’utilitza el nom tradicional; els més

importants són l’aigua H2O i l’amoníac NH3. El carboni és un cas molt particular perquè

té la propietat de formar complexes molècules que estudia la química orgànica, per

exemple CH4 metà. En general, els compostos moleculars es llegeixen igual que les

fórmules dels compostos iònics.

Exercici 4. Escriu la fórmula química dels compostos següents.

Difluorur d’oxigen Monòxid de carboni

Triòxid de dibor Tricarbur de tetralumini

Triclorur de nitrogen Pentafluorur de clor

Tetranitrur de disilici Disulfur de carboni

Monoclorur d’hidrogen Monofluorur de clor

Exercici 5. Escriu el nom dels compostos següents.

N2O3 H2S

HF SO2

CO2 BP

SCl2 SiC

H2O P2H4

P3N5 NH3

B4C N2O5

CH4 SF4

ClF3 CCl4


Pàgina 18

2.3. Xarxes covalents. Alguns elements no-metàl·lics poden unir-se formant xarxes

amb un nombre indeterminat d’àtoms. En aquest cas, la fórmula molecular indica

proporcions d’àtoms. És el cas del quars SiO2, que forma xarxes cristal·lines en una

proporció de dos àtoms d’oxigen per cada àtom de silici.

Un cas molt particular és el del carboni que presenta al·lotropia, la facultat

d'existir amb propietats físiques diferents. Cada àtom de carboni pot compartir 4

electrons amb 4 àtoms de carboni diferents i, segons les condicions, adquireix

estructures geomètriques diferents i dona, lloc a diferents substàncies. El diamant i el

grafit són al·lòtrops, dues formes de carboni que difereixen en la seva estructura

cristal·lina.

2.4. Propietats de les substàncies covalents. Les forces que apareixen entre les

molècules són molt més febles que les forces internes de les xarxes cristal·lines, per

això, les propietats de les substàncies covalents difereixen molt.

Propietat Substàncies moleculars Substàncies covalents

cristal·lines

Duresa: Molt toves. Molt dures.

Punts de fusió i ebullició: Baixos. Molt alts.

Estat a temperatura ambient Sòlids, líquids o gasosos Sòlids.

Solubilitat La majoria solubles en

solvents orgànics i

insolubles en aigua.

Insolubles

Conductivitat elèctrica: No conductors. No conductors.

3.Les substàncies metàl·liques.

Els àtom d’elements metàl·lics poden perdre electrons i adquirir estructura de

ions positius. Aquests cations es distribueixen per l’espai formant una xarxa cristal·lina.

Els electrons que han perdut els àtoms queden formant un núvol electrònic que envolta

els cations i els manté units formant el que s’anomena enllaç metàl·lic. Aquest tipus

d’enllaç manté cohesionada l’estructura tant si es tracta d’àtoms del mateix element com

si són diferents.


Pàgina 19

3.1. Aliatges. Les mescles de metalls no es consideren compostos. A diferència del

que passa amb l’enllaç iònic i l’enllaç covalent, els metalls es poden combinar en

qualsevol proporció. Tots els àtoms queden en forma de cations i els electrons formen

un núvol que manté el conjunt cohesionat.

Exercici 6. Busca 3 exemples d’aliatges i digues per quins elements estan formats.

3.2. Propietats de les substàncies metàl·liques. El núvol d’electrons manté

molt cohesionada la xarxa cristal·lina metàl·lica i fa que siguin bons conductors de

l’electricitat.

Propietats de les substàncies metàl·liques

Duresa: Variable.

Punt de fusió i ebullició: Alts.

Estat físic a temperatura ambient: Sòlides (excepte el mercuri).

Solubilitat: Insolubles en aigua. Solubles en metalls; formen

amalgames en mercuri.

Conductivitat elèctrica: Alta.

K+

Ca2+

Fe2+

Cu+ K

+ Ca

2+ Fe

2+ Cu

+

K+

Ca2+

Fe2+

Cu+ K

+ Ca

2+ Fe

2+ Cu

+


Pàgina 20

4. Les mescles.

Quan un material està format per més d’una substància pura, diem que és una

mescla. Cada substància pura té unes propietats físiques determinades, les propietats

d’una mescla canvien en funció de quines substàncies pures la componen i en quina

proporció es troben.

Els components d’una mescla es poden separar mitjançant processos físics:

col·lant-les, amb imants, per destil·lació, cromatografia... De vegades, els components

es poden diferenciar a simple vista o amb ajuda d’una lupa, llavors diem que es tracta

d’una mescla heterogènia. Si no es poden diferenciar els seus components, es diu que és

una mescla homogènia.

Exercici 7. Posa exemples de mescles homogènies i heterogènies.

Exercici 8. Completa el quadre resum dels sistemes materials de la pàgina següent

col·locant al lloc corresponen les següents etiquetes:

- Tenen composició constant.

- Tenen composició variable.

- Es poden separar en diferents components mitjançant processons físics.

- No es poden separar en diferents components mitjançat processos físics.

- No es poden separar en substàncies més simples.

- Són substàncies pures formades per elements diferents que es poden separar

mitjançant processos químics.

- Es poden diferenciar els components a simple vista.

- Tenen diferents components que no es poden diferenciar a simple vista.

Escriu al lloc corresponent els exemples: ferro (Fe), acer, oli, aigua (H2O), aire, fusta,

gasosa, fluor (F2), diòxid de carboni (CO2), sal comuna (NaCl), liti (Li), marbre.


Pàgina 21

Sis

tem

es m

ater

ials

Subst

ànci

es p

ure

s

- ..............................................

................................................

................................................

................................................

................................................

................................................

- ..............................................

................................................

................................................

................................................

................................................

................................................

Ele

men

ts

- ..............................................

................................................

................................................

................................................

................................................

Exemples:

- ..........................

- ..........................

- ..........................

Com

post

os

- ..............................................

................................................

................................................

................................................

................................................

Exemples:

- ..........................

- ..........................

- ..........................

Mes

cles

- ..............................................

................................................

................................................

................................................

................................................

................................................

- ..............................................

................................................

................................................

................................................

................................................

................................................

Mes

cles

hom

og

ènie

s

- ..............................................

................................................

................................................

................................................

................................................

Exemples:

- ..........................

- ..........................

- ..........................

Mes

cles

het

erogèn

ies

- ..............................................

................................................

................................................

................................................

................................................

Exemples:

- ..........................

- ..........................

- ..........................


Pàgina 22

Sobre els compostos i les mescles:


Pàgina 23

Unitat 5. Reaccions químiques.

1. Canvis físics i reaccions químiques.

Si ens fixem al nostre entorn, ens adonarem que, a més d’haver diferents estats i

tipus de matèria, aquesta es transforma constantment. Els canvis a la matèria poden ser

molts i molt diversos, però es solen agrupar en dos grans tipus de processos:

- Canvis físics: processos als que no es modifica la composició de les substàncies

i no s’originen noves substàncies

- Canvis químics o reaccions químiques: processos als que una o més substàncies

inicials, anomenades reactius, es transformen en unes altres substàncies

diferents, anomenades productes..

Agafarem com a exemple un

glaçó de gel. A l’esquema es representa

aigua H2O en estat sòlid (s). Les seves

molècules, amb dos àtoms d’hidrogen i

un d’oxigen cadascuna, es disposen

geomètricament a l’espai, molt a prop

les unes de les altres.

Imagina que piquem el gel.

El seu aspecte ha canviat però

continuem sent aigua sòlida H2O (s)

que ara està en bocins petits.

S’ha creat alguna substància nova?

.........................................................

De quin tipus de canvi es tracta?

..........................................................

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H O

H H

O H H O

H H O

H H O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H H


Pàgina 24

Si escalfem l’aigua, quan

superi els 0ºC, es fondrà. L’aigua que

era sòlida passarà a estar líquida:

H2O(s) H2O (l)


...........................................................

Els canvis d’estat són exemples de

quin tipus de canvi?

............................................................

Si fem passar un corrent elèctric per l’aigua,

veurem que comencen a sortir bombolles. És

l’electròlisi. El corrent elèctric fa que l’aigua es

separi en els seus components: oxigen i hidrogen.

H2O(l) H2(g)+O2(g)


.............................................................................

De quin tipus de canvi es tracta?

..............................................................................

Exercici 1. Indica quins dels següents processos són canvis físics i quins reaccions

químiques.

a) S’escalfa el ferro a uns alts forns fins que esdevé líquid.

b) Amb un full de paper, fem un avió.

c) Una balonada, esmicola el vidre de la finestra.

d) Es crema fusta per fer una autèntica paella valenciana.

O H

H

O H

H

O H H

O H

H

O H

H

O H H

O H H

O H H

O H H

O H

H O

H H O

H

H

O H

H O

H

H

O

H

H

O

H

H O

H

H

O

H

H

O

H

H

O

H

H

O

H

H

O H H

O H H

O H H

O H

H O

H

H

O

H

H

O

H

H

H H

O O

H H O O O

O

O

O

O O

O O

O O H

H

H H

H H

H H

H H

H H

H H

H H

H H

H H H

H

H H


Pàgina 25

e) Amb el pas dels anys, es rovella una reixa.

f) Amb el canvi de temperatura, puja el mercuri del termòmetre.

g) Les fulles d’una planta fan la fotosíntesi.

h) Fem la digestió de l’esmorzar.

2. Les equacions químiques.

Una equació química és la representació esquemàtica d’una reacció química,

utilitzant les fórmules químiques dels reactius i productes separats per una fletxa que

indica el sentit de la reacció. Tornem a l’exemple de l’electròlisi:

Reactiu(s): Sentit de la reacció: Producte(s):

H2O(l) H2(g) + O2(g)

Creus que d’una molècula d’aigua H2O pot sortir una molècula d’oxigen O2? Si

ho penses, es necessiten 2 molècules d’aigua perquè cadascuna sols té un àtom

d’oxigen. L’equació química de l’electròlisi és correcta, de l’aigua surt hidrogen i

oxigen, però no està ben ajustada perquè fan falta dues molècules d’aigua perquè es

formi una molècula d’oxigen.

Reactiu Reacció

química Productes

2 H2O(l) O2(g) + 2 H2 (g)

Els coeficients estequiomètrics són valors que fiquem davant de les fórmules

químiques per indicar les proporcions de reactius i productes. En l’exemple: cada 2

molècules d’aigua donen lloc a una molècula d’oxigen i dues molècules d’hidrogen.

Darrere de les formules químiques, de vegades, s’indicia entre parèntesis l’estat

d’agregació de cascuna de les substàncies:

(s): sòlid (l): líquid (g): gasós (aq): dissolució aquosa

O H H

O H H

O O

H H H H


Pàgina 26

Per ajustar una reacció química, t’ajudarà molt escriure el nombre d’àtoms de

cadascun dels elements que hi ha als reactius i als productes:

Reactius: Productes:

KCl (aq) + F2 (g) KF (aq) + Cl2 (g)

- K: 1

- Cl: 1?

- F: 2?

- K: 1

- Cl: 2?

- F: 1?

2 KCl (aq) + F2 (g) 2 KF (aq) + Cl2 (g)

- K: 2

- Cl: 2

- F: 2

- K: 2

- Cl: 2

- F: 2

Pots ampliar la informació a:

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/35_las_reacciones_quimicas/curso/lrq_est_01.html

Exercici 2. Ajusta les equacions químiques següents:

a) Zn (s) + HCl(aq) ZnCl2 (aq) + H2O (l)

b) KClO3 (s) KCl(s) + O2 (g)

c) Mg (s) + Cl2 (g) MgCl2 (s)

d) H2O2 (l) H2O (l) + O2 (g)

e) Fe2O3 (s) + CO(g) CO2 (g) + Fe (s)

f) SO2 (g) + O2(g) SO3 (g)

g) S8 (l) + Cl2 (g) S2Cl2 (g)


Pàgina 27

3. Tipus de reaccions químiques.

Existeixen diferents formes de classificar les reccions químiques. Tenint en

compte el mecanisme d’intercanvi, s’agrupen en:

- reaccions de síntesi: diferents reactius donen lloc a un únic producte més

complex

- reaccions de descomposició: un únic reactiu dona lloc a diferents productes

més senzills

- reaccions de desplaçament: diferents substàncies intercanvien àtoms.

Exercici 3. L’oxigen O2 i el nitrogen N2 que es troben en estat gasós a l’aire, es

combinen per donar lloc a un altre gas: el monòxid de nitrogen, NO. Representa de

manera esquemàtica la reacció química dibuixant els àtoms d’oxigen i nitrogen

que conformen cadascuna de les molècules i ajusta l’equació química. De quin tipus de

reacció es tracta?

Exercici 4. Representa de manera esquemàtica la reacció química ajustada de

l’electròlisi de l’aigua. De quin tipus de reacció es tracta?

N O


Pàgina 28

3.1. Combustió. La combustió és una reacció química que desprèn molta energia.

Una substància que anomenem combustible reacciona amb oxigen i genera diòxid de

carboni i vapor d’aigua:

Combustible + O2 (g) → CO2 (g) + H2O (g)

La reacció no està ajustada perquè les proporcions dels productes depenen de quin sigui

el combustible.

Exercici 5. Escriu la fórmula química de la combustió als casos següents.

a) El combustible és propà C3H8.

b) El combustible és etanol C2H6O.

c) El combustible és àcid acètic C2H4O2.

3.2. Reaccions àcid-base. Hi ha moltes substàncies que en dissolució aquosa

presenten reactivitat amb els cations hidrogen. Diferenciem 2 tipus:

- àcids: substàncies que cedeixen cations H+

- bases: substàncies que cedeixen anions OH- o accepten cations H

+.

A les reaccions de neutralització, un àcid reacciona amb una base formant-se,

generalment, una sal i aigua.

Exercici 6. En dissolució aquosa, el clorur d’hidrogen HCl i el hidròxid de sodi NaOH

reaccionen formant clorur de sodi NaCl en dissolució i aigua líquida. Escriu l’equació

química ajustada i digues quin actua com a àcid i quin com a base.


Pàgina 29

Exercici 7. L’aigua de pluja H2O (l) reacciona amb la contaminació de l’aire i forma

diferents àcid. Segons quin sigui el contaminant, es formen diferents compostos. Ajusta

la formació de la pluja àcida en els casos següents:

a) La pluja amb diòxid de sofre SO2 (g) forma l’àcid sulfúric H2SO3 (aq).

b) La pluja amb diòxid de nitrogen NO2 (g) forma l’àcid nítric HNO3 (aq) i

monòxid de nitrogen NO (g)

3.3. Reaccions de precipitació. A les reaccions de precipitació diferents reactius

en dissolució formen un producte insoluble. El producte insoluble s’anomena precipitat.

Exercici 7. Ajusta les equacions químiques següents i indica quin és el precipitat.

a) HCl (aq) + AgNO3 (aq) HNO3 (aq) + AgCl (s)

b) PbN2O6 (aq) + KI (aq) KNO3 (aq) + PbI2 (s)

4. La llei de Lavoisier o de conservació de la massa.

Treball. Les pastilles efervescents contenen, a més del medicament, àcid nítric C6H8O7

i bicarbonat de sodi NaHCO3. En dissoldre’s en aigua, aquestes substàncies reaccionen i

produeixen citrat de sodi C6H7O7Na, aigua H2O i diòxid de carboni CO2, el gas que

compon les bombolles.

En grups, entreu a la web:

www.iesaguilarycano.com/dpto/fyq/lavoisier.html

i responeu les preguntes que hi trobareu.

http://www.iesaguilarycano.com/dpto/fyq/lavoisier.html


Pàgina 30

igual masses masses productes reacció reactius suma

En qualsevol __________ química, la suma de les __________ dels __________ és

igual a la __________ de les __________ dels __________.

Exercici 8. El liti Li (s) s’obté industrialment a partir de clorur de liti LiCl (s),

mitjançant l’electròlisi. Aquest procediment allibera clor Cl2 (g).

a) Escriu l’equació química ajustada de l’electròlisi del clorur de liti.

b) Quina quantitat de clorur de liti ha reaccionat si s’han produït 70 kg de clor i

13’8 kg de liti?

Exercici 9. La síntesi de Haber és un procés industrial per obtenir amoníac NH3 (g) a

partir de nitrogen N2 (g) i hidrogen H2(g).

a) Representa les molècules indicant els àtoms de nitrogen i hidrogen , i el

nombre adequat de molècules perquè la reacció quedi ajustada.

b) Si es fan reaccionar 75 kg d’hidrogen amb 350 kg de nitrogen, quina quantitat

d’amoníac se n’obté?

H N


Pàgina 31

Exercici 10. Una pesa de ferro Fe (s) tenia una massa de 200g, però s’ha oxidat amb

l’oxigen O2(g) de l’aire, formant-se triòxid de diferro Fe2O3 i augmentant la seva massa

fins a 230 g. Escriu l’equació química que hi ha tingut lloc i calcula la massa d’oxigen

que ha reaccionat.

Exercici 11. A un laboratori, es fan reaccionar 22 g de diòxid de carboni CO2 (g) amb 3

g d’hidrogen H2 (g), obtenint-se certa quantitat de metanol CH4O (l) i 9 g d’aigua

líquida. Escriu l’equació química i calcula la massa de metanol que s’ha produït.


Pàgina 32

Exercici 12. En el procés de Bayer és un mètode per obtenir industrialment alumini. En

una primera reacció, a partir de bauxita AlO3H3 (s), s’obté triòxid de dialumini Al2O3

(s); alliberant hidrogen H2 (g). En una segona reacció química, mitjançant l’electròlisi,

el triòxid de dialumini es descompon en alumini Al (s) i oxigen O2 (g).

a) Escriu les dues equacions químiques ajustades.

b) En la producció d’alumini a partir de 80 kg de bauxita s’alliberen 54 kg d’aigua i

24 kg d’oxigen. Quina massa d’alumini se n’obté?


Pàgina 33

Sobre reaccions químiques:


Pàgina 34

Documents

Institut Joan Guinjoan - XTECInstitut Joan Guinjoan Física i Química 3r d’ESO Alumne/a:_____ 1r bloc: bases de la ciència. Unitat 1. El treball dels científics. Unitat 2. Els