Ud3 cambios quimicos

Unidad didáctica 3:Los cambios químicos

3.1. Cambios físicos y cambios químicos3.2. Reacción química. Conservación de la masa.

- Reactivos-productos- Ajustar reacciones- Información contenida en la ecuación química ajustada- Tipos de reacciones: síntesis, descomposición, combustión, sustitución

3.3. Calor de reacción. Reacciones endotérmicas y exotérmicas3.4. Velocidad de reacción. Factores que influyen en la velocidad de la

reacción: naturaleza de reactivos, temperatura, concentración de reactivos, grado de división de reactivos, catalizadores.

3.5. Ácidos y bases. Concepto de pH. Escala de pH. Indicadores3.6. La química y la sociedad:

- Aplicaciones útiles para la humanidad: Medicamentos, abonos, cosméticos- Contaminación química

3.1. Cambios físicos y cambios químicos

La materia puede sufrir cambios mediante diversos procesos. No obstante, todos esos cambios se pueden agrupar en dos tipos: cambios físicos y cambios químicos.

CAMBIOS FÍSICOS.

Estos cambios no producen modificaciones en la naturaleza de las sustancia o sustancias que intervienen. Ejemplos de este tipo de cambios son: cambios de estado, mezclas, disoluciones, separación de sustancias en mezclas o disoluciones.

3.1. Cambios físicos y cambios químicos

CAMBIOS QUÍMICOS

Alteran la naturaleza de las sustancias: unas desaparecen y aparecen otras con propiedades muy distintas.

No es posible volver atrás por un procedimiento físico como calentamiento o enfriamiento, filtrado, evaporación, etc.

3.2. Reacciones químicas. Reactivos-productos

Una reacción química es un proceso por el cual una o más sustancias llamadas reactivos, se transforman en otra u otras sustancias con propiedades diferentes, llamadas productos.

Los enlaces entre los átomos que forman los reactivos se rompen y se reorganizan de otro modo, formando nuevos enlaces y por tanto, sustancias diferentes a las iniciales


En una reacción química: Las fórmulas de los reactivos se escriben a la

izquierda, y las de los productos a la derecha, separadas ambas por una flecha que indica el sentido de la reacción.

KClO3 KCl + O2



En una reacción, a derecha e izquierda de la flecha, debe existir el mismo número de átomos de cada elemento. Entonces se dice que la reacción está ajustada o equilibrada.

Para equilibrar reacciones químicas, se ponen delante de las fórmulas unos números llamados coeficientes, que indican el número relativo de átomos y moléculas que intervienen en la reacción.

Estos coeficientes son los únicos números que se pueden cambiar, ya que los números que aparecen dentro de las fórmulas son intocables, pues un cambio en ellos significa un cambio de sustancia que reacciona y, por tanto, se trataría de una reacción distinta.


Ejemplos de ajustes de reacciones

• 2C4H10 + 13 O2 8CO2 + 10H2O

• CaCO3 + calor CaO + CO2

• 3O2 + 4Fe 2Fe2O3

• N2 + 3H2 2NH3

• 2H2O O2 + 2H2

3.2. Reacciones químicas. Información contenida

Una reacción química ajustada informa sobre las proporciones en que intervienen los reactivos y los productos de la reacción.

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

Por cada dos moléculas de H2O que se descomponen se forman dos moléculas de gas H2 y una molécula de gas O2

Teniendo en cuenta el número de moles: por cada dos moles de H2O se forman dos moles de gas H2 y un mol de gas O2


Un mol de átomos es la cantidad de un elemento químico equivalente a la que representa su masa atómica expresada en gramos.

1 átomo de hidrógeno = 1u

1 mol de hidrógeno = 1g

1 g de hidrógeno tiene 6.022x1023 átomos de hidrógeno

1 átomo de carbono = 12 u

1 mol de carbono = 12 g

12 g de carbono tienen 6.022x1023 átomos de carbono

1 átomo de azufre = 32 u

1 mol de azufre = 32 g

32 g de azufre tienen 6.022x1023 átomos de azufre


El concepto de mol se asemeja al de docena: la masa del balón es 100 veces mayor que la masa de la pelota de tenis

¿qué tiene más masa una docena de pelotas de tenis o una docena de balones?


Un átomo de hierro tiene de masa 55,8 u. ¿Cuántos gramos son dos moles de hierro? un átomo de Fe = 55,8u; por tanto, 1 mol de Fe = 55,8g

1 mol de Fe 55,8g2 mol de Fe X

X= 55,8 g * 2 mol / 1mol = 111,6 g

Si tenemos 1024 átomos de hierro, ¿Cuántos moles de hierro hay?1 mol de Fe 6,023x1023 átomosX mol de Fe 1024 átomos

X = 1024 átomos * 1 mol / 6,022x1023 átomos = 1,66 mol Fe

¿Cuántos gramos de hierro hay en los 1024 átomos? solución: 92,6 g de hierro


1.1. La masa atómica de la plata es de 107,9 u. La masa atómica de la plata es de 107,9 u. ¿Cuántos gramos son 0,25 mol de plata? ¿Cuántos gramos son 0,25 mol de plata?

2.2. ¿Cuántos átomos son 0,5 mol de plata? ¿Cuántos átomos son 0,5 mol de plata? ¿Cuántos átomos son 0,5 mol de magnesio cuya ¿Cuántos átomos son 0,5 mol de magnesio cuya masa atómica es de 24,3 u?masa atómica es de 24,3 u?

3.3. ¿Cuántos gramos son 0,5 mol de plata? ¿Y 0,5 ¿Cuántos gramos son 0,5 mol de plata? ¿Y 0,5 mol de magnesio?mol de magnesio?

4.4. Tenemos 5*10Tenemos 5*102424 átomos de plata, ¿cuántos átomos de plata, ¿cuántos moles representan? ¿Y si hay 5*10moles representan? ¿Y si hay 5*102424 átomos de átomos de magnesio?magnesio?


5.5. Tenemos 5*10Tenemos 5*102424 átomos de plata ¿cuántos átomos de plata ¿cuántos gramos representan? ¿y si tenemos 5*10gramos representan? ¿y si tenemos 5*102424 átomos de magnesio?átomos de magnesio?

6.6. Tenemos 25 g de plata ¿cuántos moles de plata Tenemos 25 g de plata ¿cuántos moles de plata representan?representan?

7.7. En 25 g de magnesio ¿cuántos moles de En 25 g de magnesio ¿cuántos moles de magnesio hay?magnesio hay?

8.8. Tenemos 25 g de plata ¿cuántos átomos de Tenemos 25 g de plata ¿cuántos átomos de plata representan?plata representan?

9.9. En 25 g de magnesio ¿cuántos átomos de En 25 g de magnesio ¿cuántos átomos de magnesio hay?magnesio hay?

3.2. Conservación de la masa

La ley de conservación de la masa o ley de conservación de la materia es una de las leyes fundamentales en todas las ciencias naturales. Fue elaborada por Lavoisier y otros científicos que le sucedieron.

Establece que: “En toda reacción química la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos”.

3.2. Reacciones químicas. Tipos de reacciones

Síntesis: proceso de obtener compuestos químicos a partir de sustancias más simples. Por ejemplo acero, plásticos, etc

Descomposición: ruptura de moléculas largas formando así moléculas más pequeñas o átomos


Sustitución o desplazamiento: aquella donde un átomo o grupo en un compuesto químico es sustituido por otro átomo o grupo


Combustión: reacción química en la que un elemento combustible se combina con otro comburente (generalmente oxígeno en forma de O2 gaseoso), desprendiendo calor y produciendo un óxido. Por ejemplo: calor al quemar, luz al arder.

Combustible O2 CO2H2O

vapor

ENERGÍA+ ++

Ejemplo:

C (sólido) + O2 (gas) CO2 (gas)

3.3. Calor de reacción

La humanidad ha utilizado las reacciones químicas para producir energía: combustión de madera o de carbón, motores de explosión de los coches y motores de propulsión de las naves espaciales.

Cada átomo y cada molécula de una sustancia posee una determinada energía interna. Por tanto, se puede afirmar que los reactivos y los productos de una reacción química poseen un determinado contenido energético propio (energía interna).


La energía desprendida o absorbida puede ser en forma de energía luminosa como la eléctrica, pero también, en forma de calor que se llama calor de reacción y tiene un valor característico para cada reacción, en unas determinadas condiciones da presión y temperatura. Las reacciones químicas pueden entonces clasificarse en: exotérmicas o endotérmicas, según se produzca desprendimiento o absorción de calor respectivamente.


La oxidación y la combustión son reacciones exotérmicas: desprenden calor. La energía de los reactivos es mayor que la de los productos.

Las reacciones endotérmicas absorben calor como la síntesis de amoniaco (proceso Haber-Bosch) o las empleadas para la refrigeración

2N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ΔH= -92.2 KJ

3.4. Velocidad de reacción

No todas las reacciones químicas ocurren a igual velocidad. En una reacción química, cuanto más fuertes sean los enlaces de los reactivos que deben romperse, más tiempo tardará la reacción en transcurrir.

Disolución: rápida Oxidación: lenta


Los factores que influyen en la velocidad son:

• Concentración de reactivos: Al aumentar la concentración de los reactivos, aumenta la velocidad por que crece la probabilidad de choque entre partículas.

• Fragmentación de reactivos: cuanto mayor sea, más velocidad de reacción


Los factores que influyen en la velocidad son:

•Temperatura: al aumentar la temperatura, aumenta la velocidad de reacción

• Catalizadores: sustancias que se aplican para modificar la velocidad y que al final, quedan inalteradas

3.5. Ácidos y bases

Ácido: sustancia que tiene átomos de H en su composición y los libera en forma de H+ en el agua.Base: sustancia que tiene OH en su composición y libera aniones OH- cuando se disuelve en el agua. Si ambos se mezclan, se neutralizan.

ÁcidosTienen sabor agrio. Reaccionan con muchos metales formando sales y desprendiendo gas hidrógeno.Enrojecen tornasolReaccionan con los carbonatos formando una sal, dióxido de cabono y agua.

BasesTienen un sabor cáusticoPresentan un tacto jabonoso. Precipitan los metales disueltos por los ácidos.Azulean tornasol

3.6. Química y sociedad

La vida cotidiana presenta muchos procesos que demuestran la importancia de la química. Materiales como crema dental, jabones, plásticos, pinturas, tizas, abonos, fertilizantes, algunos productos que incorporan los alimentos, han sido elaborados mediante procesos químicos. Para su obtención se han realizado muchas investigaciones sobre las propiedades que diferencian entre unas sustancias y otras; separación de componentes que forman los cuerpos; transformación de sustancias para conseguir materiales más útiles al hombre.


La Ingeniería química como una disciplina independiente surge después de la revolución industrial y ha conseguido importantes logros para la humanidad, que van desde las investigaciones del átomo, la era del plástico, los fármacos, los catalizadores, los fertilizantes, la petroquímica, etc.

El desarrollo de los procesos químicos industriales ha sido uno de los factores que mas han influido en el crecimiento económico de las ultimas décadas.


Los medicamentos, son sustancias químicas que pueden modificar los procesos bioquímicos del organismo humano y de otros seres vivos. Están formados, en su mayoría, por sustancias orgánicas de fórmula compleja. Pueden producir efectos secundarios.


Sin embargo, el proceso no esta exento de riesgos. Esta indudable mejora en la calidad de vida tiene un alto precio: se generan grandes cantidades de residuos que provocan un grave perjuicio al medio ambiente tanto por los contaminantes emitidos a la atmósfera en forma de partículas, gases y aerosoles como los vertidos y contaminación por radiaciones que ocurren en ríos y suelos.El logro de un desarrollo sostenible apuesta por reducir la emisión de contaminantes y mejorar la calidad de nuestro planeta.

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