Reaccions químiques

  • View
    488

  • Download
    4

Embed Size (px)

Transcript

  • 1. Reacions qumiques 1

2. Reaccions qumiques1. Reaccions qumiques:2. Teoria de les reaccions qumiques 2.1 Teoria de collisions 2.2 Teoria de lestat de transici3. Equacions qumiques4. Clculs estequiomtrics 4.1 reactiu limitant i en excs 4.2 rendiment de la reacci5. Tipus de reaccions2 3. 1.Reacci qumica: Una reacci qumica s la transformaci, mitjanant una reordenaci dels enllaos, de reactius en productes. En una reacci qumica: -es rompen els enllaos dels reactius (generalment implica unaport denergia) - es reordenen els toms -es formen nous enllaos per donar els prodctes (generlamentimplica lalliberament denergia) 3 4. En aquest cas, veiem com lenlla en la molcula de clor i la molculadhidrgen es trenca (ambds sn els reactius) i es forma un enllaentre clor i hidrgen ( producte) 4 5. 2. Teoria de les reaccions qumiques:2.1 Teoria de collisionsPer tal que es produeixi una reacci qumicas necessari que el xoc entre les molculessigui efica, per aix s necessari que:1. Les molcules reaccionants tenguinsuficient energia ( cintica)2. Les molcules collisionin amb laorinetaci adequada. 5 6. 2.2 Teoria de lestat de transici:Aquesta teoria admet que la reaccit lloc mitjanant unpas previ deformaci dun complex molecular, enel qual es comencen a rompre elsenllaos dels reactius i sinicia laformaci dels enllaos delsproductes. Aquest estat s lestat detransici i lagregat molecular elcomplex activat6 7. 3. Equacions qumiques:Una equaci qumica representa una reacci qumica.En aquesta apareixen els reactius i els productes, amb els respectiuscoeficients estequiomtrics i lestat en que estroben entre parntesi.2 Mg(s) + O2(g) 2 MgO(s)- El smbol ms (+) sempra per separar reactius i productes i sinterpreta com i.-Reactius i productes es separen mitjanant una fletxa que indica el procs qumic. lLa fletxa significa reacciona/en per donar.7 8. En una reacci qumica, sempre sha de complir al llei de Lavoisier (llei deConservaci de la massa), segons la qual, el nombre dtoms de cadaelement ha de romandre constant.Per aix, utilitzem els coeficients estequiomtrics (nombres que es colloquendavant dels compostos o elements que intervenen en la reacci).Exemple:H2(g) + O2(g) H2O(g) Lajust de lequaci es pot fer per: -tampteig -sistema dequacions Mai shan de modificar els subndexs que indiquen la composici qumica dun reactiu o producte8 9. 8#Mg#+ 4#CO2# 8# MgO# +# 4#C# Mg#+ 12#CO2# 24# 24# MgO#+#12#C#La reacci es pot ajustar de vries maneres, per fixau-vos que un cas s el triplede laltre. Es preferible escriure la reacci ajustada amb la relaci ms senzilla9 10. Interpretaci de lequaci qumica:Nivell 2 molcules 1 molcula 2 molculesmicroscpicdhidrogen doxigendaiguanivell2 mols 1 mol2 mols daiguamacroscpic dhidrogendoxigenEs compleix la llei de 4 grams 32 gramsmassa 36 grams daigua conservaci de ladhidrogen doxigenmassa 10 11. 11 12. 4. Clculs estequiomtrics:Estequio=element metria=mesuraLestequiometria es la part de la qumica que socupa destablir relacionsponderals en les transformacions qumiques.s una eina bsica per determinar per exemple el calci present en una mostradaigua, colesterol en la sang, xids de nitrgen en latmosfera...Quan disposem de lequaci qumica ajustada, podem realitzar clculs querelacionen les quantitats (mols,grams,litres ) de reactius entre si, productes entresi o de reactius i productes. Aquests clculs poden ser de:-massa-massa-massa-volum-volum-volum 12 13. Exemple clcul massa-massa:Es fan reaccionar 10 g dhidrogen gas amb la quantitat necessria doxigenmolecular per tal de sintetitzar aigua. Calculeu estequiomtricament:a) la quantitat doxigen necessria,b) la quantitat daigua obtinguda.Dades: M (H) = 1; M (O) = 161. Ajustar lequaci2. Realitzar els clculs a pratir de la relaci estequiomtrica: 13 14. Exemple clcul massa-massa:Quina quantitat de nitrit damoni caldr descompondre, escalfant, per taldobtenir 5,0dm3 de nitrogen, mesurat en condicions normals de pressi i temperatura?I si es varien les condicions a 20 C i 750 mmHg de pressi?Dades: M (H) = 1; M (O) = 16; M (N) = 14, R = 0,082 atmlK-1mol-114 15. 4.1 Reactiu limitant i en excsGeneralment, les reaccions finalitzen en acabar-se almenys un dels reactius.- Exceptuant algunes reaccions (reversibles) que sestudiaran ms endavant. Per exemple, en la reacci de combusti de la gasolina dun cotxe: la reacci sacaba quan ja no queda gasolina, ja que loxigen est en abundncia en latmosfera i no limita cap reacci de combusti si es realitza a laire lliure. 15 16. Aix doncs, quan les reaccions qumiques tenen ms dun reactiu, lasubstncia reaccionant que sacaba primer s el reactiu limitant perqudetermina la fi de la reacci.Laltra o les altres substncies reaccionants, que no sesgoten en eltranscurs de la reacci, sn els reactius en excs.El mtode general utilitzat per resoldre els exercicis terics o prctics sigual al que sha fet servir fins ara. nicament caldr tenir en compte,en linici dels clculs estequiomtrics, quina s la substncia quesexhaureix abans reactiu limitant. 16 17. ExempleEs fan reaccionar 100 g dhidrxid de sodi amb 150 g dcid clorhdric.Calculeu la quantitat de clorur de sodi que sobt.Dades: M (H) = 1; M (O) = 16; M (Na) = 23; M (Cl) = 35,517 18. 4.1 Rendiment duna reacciQuan es planeja una experimentaci en un laboratori o en una indstria es realitzen,en primer lloc, uns clculs terics respecte a la quantitat de producte que sesperaproduir o respecte a la quantitat de reactiu que es preveu necessitar; tot seguit, espassa a lexperimentaci prpiament dita.Difcilment la prctica coincideix amb la teoria i el que succeeix habitualment s quesobt menys producte o es necessita ms reactiu del que shavia previst inicialmenten les clculs terics. Aix s degut al fet que no existeix una conversi total delsreactius en els productes desitjats. Els motius ms importants daquestatransformaci parcial sn:-que es produeixen reaccions secundries per donar altres productes no desitjats,-que hi hagi impureses als reactius,-que la reacci sigui dequilibri,-que es donin prdues en el procs de separaci del producte de la mescla de lareacci.18 19. Leficincia duna reacci qumica es mesura calculant el seu rendiment,,que es pot definir com:on: la massa real s la que sobt al final de lexperimentaci,la massa terica s la que surt daplicar els clculs estequiomtricsa la reacci,Exemple:El N2O, anomenat gas hilarant, causa histria i inconscincia quan sinhala. Sutilitza, enalgunes ocasions, per anestsies de curta durada. Aquest gas sobt a partir de la reacci dedescomposici:NH4NO3 2H2O+N2OCalculeu la massa dxid de dinitrogen produda a partir de 10 g de nitratdamoni si el rendiment mssic de la reacci s del 98 %.19 20. La majoria dels reactius comercials no sn purs, s a dir, no sn del 100 % en elcompost. Les anomenades impureses, productes barrejats amb la substnciaprincipal, sn presents habitualment en aquests reactius i cal tenir-les en compte alhora de planificar un exercici o una prctica de laboratori. Normalment la puresa del reactiu queda reflectida en letiqueta delcompost en forma de tant per cent en pes. Per exemple, carbur de calci 75 %.Un altre cas es troba en les menes, que sn minerals que sutilitzen com aprimera matria per tal dextreuren algun metall. Per exemple, la galena s una mena del plom on el mineral que susa s elsulfur de plom (II), PbS, duna puresa aproximada del 80 %. Altres exemplessn la pirita (mena del ferro) i la bauxita (mena de lalumini).Els problemes en qu els reactius no sn purs no tenen ms complicaci quela de tenir cura de convertir la quantitat inicial impura en pura, perqu lnicapart que reacciona s aquesta. Aix es realitza aplicant el tant per cent en pesen el corresponent factor de conversi. 20 21. Exemple:Lacetil (et) s un gas que sobt deixant gotejar aigua sobre carbur de calci(CaC2). Quin volum dacetil, a 740 mmHg i 30 oC, sha obtingut enreaccionar amb aigua mig quilo de carbur de calci de puresa del 90 %? 21