Lleis ponderals 1r batxillerat

  • View
    332

  • Download
    9

Embed Size (px)

Transcript

  • 1. UD 1:ESTRUCTURA DE LA MATRIA1r Batxilleratcurs 2014-15

2. Continguts:Conceptes fonamentalsPropietats i classificaci de la matria Evoluci histrica de les lleis ponderals:-Llei de Lavoisier-LLei de Proust-Llei de Dalton-Lleis volumtriquesTeoria atmica de DaltonHiptesis dAvogadro El mol!! 3. 0. Conceptes fonamentalsLa matria s tot all que t massa i ocupa un volumLa fsica i la qumica sn cincies experimentals queestudien la matriaLa fsica estudia els canvis que experimenta la matriasense que salteri la seva naturalesaLa qumica estudia la composici de la matria i elscanvis quan saltera la naturalesa. 4. 1. Propietats i classificaci de la matria 5. matriamesclesheterognies homogniesSubstnciapurasubstnciasimple( o element)compostes poden descomposar ensubstncies simplesper processos qumicsEls components dunamescla es poden separar perprocessos fsics : filtraci,d e c a n t a c i ,sedimentaci,destillaci,extracci... 6. substncies pures:-composicio fixa-propietats carcaterstiques (p.f, p.eb, densitat...)element compost-no es podendescompondre ensubstncies ms senzilles-ordenats a la taulaperidica- es poden descompndreen substncies mssenzilles (processosqumics)-es representen perfrmules qumiques 7. 2. Evoluci histrica de les lleis ponderals:S XVIII, es tenia coneixement de processos en els quals lamatria guanyava o perdia massa. (combusti, calcinaci)Llei de conservaci de la massa ( o de Lavoisier)Lavoisier, a partir dels resultats obtinguts en la seva recerca enles reaccions qumiques establir La llei de conservci de lamassa en les RQReacci qumica!A+ BC + D!En una reacci qumica la massa dels reactius s la mateixaque la dels productes( la matria no es crea ni es destrueix,es transforma) 8. Exemple:S + Fe FeS 9. Llei de les proporcions definides ( o llei de Proust)Sempre que dos elements o ms es combinen per formarun mateix compost, ho fan en una proporci de massesconstantpg 15ex 8 i 9 10. Llei de les proporcions mltiples( o llei de Dalton)Quan dos elements es combinen per formar ms duncompost, les quantitats dun dels elements que escombinen amb una quantitat fixa de laltre guarden entres una relaci de nombres enters senzillspg 26ex 32,34 11. Llei dels volums de combinaci.(Llei de Gay-Lusssac)Els volums dels gasos que intervenen en una reacciqumica (mesurats en les mateixes condicions de P iT),estan en una relaci de nombres enters senzills.! 12. 3. Teoria atmica de Dalton!John Dalton, angls, public entre 1808 i 1810 una teoria queintentava explicar totes les lleis de les Rx qumiques descobertes finsel moment.!Hiptesis de la teoria atmica de Dalton1.La matria est formada per toms indivisibles i inalterables.2.Les substncies compostes estan formades per tomscompostos (que avui anomenem molcules).3.Tots els toms duna substncia sn idntics i, per tant, tenenla mateixa massa i les mateixes propietats.4.Els toms de substncies diferents tenen masses diferents itamb les altres propietats.!5.Quan es produeix una RQ, els toms, com sninalterables, ni es creen ni es destrueixen, tansols sagrupen duna altra manera. 13. !Aquesta interpretaci, a ms, posa demanifest la llei de conservaci de la massa ila relaci en qu es combinen les sevesmasses. s a dir, la teoria de Dalton dnauna explicaci a les dues lleis experimentalsms importants de les reaccions qumiques,la llei de Lavoisier i la llei de ProustMalgrat els avenos de la teoria, ara sabem que algunes de les seves hiptesino eren correctes. A ms, Dalton tenia algunes concepcions de la matriaque no li van permetre trobar explicacions satisfactries a alguns fenmens.a. Dalton suposava que els gasos estaven formats pertoms en contacte, no admetia lexistncia del buitentre els toms, i estaven en reps. Aix implicava queel volum dels gasos depenia de la grandria delstoms o molcules. Aquesta creena tenia sriesdificultats per explicar la compressi i/o expansi delsgasos. ! 14. b.La regla de la mxima simplicitat sempre que dos elements es combinen per adonar un nic compost aquesta ser sempre la ms simple. Si hi ha la possibilitatque donin ms dun compost, llavors les combinacions possibles seran la binria ila ternria.Aquesta segona idea feia que Dalton imagines molcules que no eren correctes. Lestudidels gasos, per part de Gay-Lussac va posar de manifest alguns daquests errors. Aixho podem veure en la reacci de formaci de laigua:Dalton ho imaginava aix: H + O -> HO!Gay-Lussac trob experimentalment que! 15. 4. Hiptesi dAvogadroHipesti dAvogadro (1811)En les mateixes condicions de pressi i temperatura, els volums iguals degasos diferents tenen el mateix nombre de molculesEl volum que ocupa un gas depn fonamentalment de la distncia entreles molcules i no de la grandria delles, que s irrellevant pel que fa alvolum ocupat per el gas.!Aix implica que si, en les mateixes condicions de pressi i temperatura, un gast el doble de volum que un altre el primer tindr el doble de molcules que elsegon. Aix s el que passa en la reacci de formaci de laigua :!Aix no s possible! 16. Avogadro soluciona el problema introduint el concepte de molcula, el que dur adiferenciar entre molcula i tom, encara que es tracts de substncies simples. Aixs dna cabuda a molcules del tipus Cl2, H2, O2.!Interpretaci dAvogadro de la formaci de laigua a partir dhidrogen i oxigen.!!Daquesta manera, es satisfan la Llei de la conservaci de la massa i la llei dels volumsde combinaci de Gay-Lussac.La hiptesi dAvogadro tamb explica el per qu tots els gasos es dilaten de la mateixamanera (Llei de Gay-Lussac de la dilataci de gasos). 17. Segons Dalton Actualment sabemHidrogen H H2Oxigen O O2Clor Cl Cl2!Aigua HO H2O!Amonac NH NH3!xid (N) NO NO!xid (N) NO2 NO2 18. 5.El molTenim com unitat arbitrria per mesurar les masses del toms la Unitat Atmicade Massa. A ms, sabem que la relaci daquesta unitat amb la unitat internacionalde massa s:1 u = 1,66x10-27kg= 1,66x10-24g.Si volem controlar les masses de les diverses substncies que intervenen enuna reacci qumica s impossible fer-ho a nivell de molcules, s a dir, en unlaboratori normal amb una balana s impossible mesurar la massa duna molcula.Per, podria ser molt til utilitzar un nmero molt gran de partcules, molcules enaquest cas, de manera que la seva massa fos de lordre dels grams. s a dir, unamassa fcilment mesurable en un laboratori qualsevol. Aquesta s una gran idea,per cal posar-nos dacord en quin ha de ser aquest enorme nmero de molcules. 19. Exemple 1: Si la massa dun tom dhidrogen s 1 u quina quantitat dtoms hemde tenir per aconseguir que la seva massa sigui de 1 g?. s un clcul que no sdifcil ja que sabem la relaci entre u i els grams.La massa dun tom dhidrogen = 1 u = 1,6610-24gN atomsH( )gHatomH Ag111,66.1024 = !NA=6,0221023 toms dhidrogen. 20. Exemple 2: Sabem que la massa atmica relativa del clor s Ar(Cl)=35,5. quantstoms de clor hem de tenir per aconseguir una massa de 35,5 gram de clor?.Per fer-ho, cal repetir exactament el que hem fet amb lhidrogen:La massa dun tom de clor s = 35,5 u = 35,5 1,6610-24gN atomsCl( )gClatomCl A1x g35,535,5 1,66.1024 = torna a donar NA=6,0221023 toms de clor 21. Exemple 3: El mateix podem fer amb molcules, per exemple les de la reaccianterior:La massa duna molcula dhidrogen, H2, = 2 u = 2 x 1,6610-24g dhidrogenmoleculaH = A N moleculesH( )22242212 1,66.10gHx gNA = 6,0221023 molcules dhidrogen, H2Exemple 4: realitza els clculs en el cas de lamonac,NH3 22. En tots els casos ens trobem que sempre necessitem el mateix nombre demolcules o toms per a tenir una massa en grams numricament igual a lamassa de la molcula o tom expressada en u.!A la quantitat NA igual a 6,0221023 rep el nom de constant dAvogadro.Aix ens permet fer una doble interpretaci de la reacci de formaci del clorurdhidrogenH2 + Cl2 -> 2 HCl- una molcula dhidrogen, H2, reacciona amb una molcula de clor, Cl2, per donardos molcules de clorur dhidrogen, HCl.- NA molcules dhidrogen reaccionen amb NA molcules de clor per donar 2xNAmolcules de clorur dhidrogen. 23. Mol: s la quantitat de matria que cont el nombredAvogadro de partcules ( ja siguin molcules,toms, ions)Per tant:- En un mol dhidrogen, H, hi ha 6,022x1023 toms dhidrogen i la seva massa sde 1 gram.- En un mol de molcules dhidrogen, H2, hi ha 6,022x1023 molcules dhidrogen ila seva massa s de 2 grams.- En un mol de carboni, C, hi ha 6,022x1023 toms carboni i la seva massa s de12 grams.- En un mol de molcules doxigen, O2, hi ha 6,022x1023 molcules doxigen i laseva massa s de 32 grams.- En un mol de met, CH4, hi ha 6,022x1023 molcules de met i tenen una massa16 grams. 24. Aix, podem interpretar les reaccions qumiques en termes de mols, i realitzarclculs de les masses dels reactius i productes!H2 + Cl2 -> 2 HCl1mol H2 + 1 mol Cl2 -> 2 mols HClAix ens permet establir la segent relaci entre masses:2,0 g H2 + 71,0 g Cl2 -> 2 x 36,5 g HClResum:Ara podem fer les segents interpretacions duna reacci qumica, totes ellesvlides:1. 1 molcula de H2 + 1 molcula de Cl2 -> 2 molcules de clorur dhidrogen.2. 1 mol de H2 + 1 mol de Cl2 -> 2 mols de clorur dhidrogen.3. 2,0 g H2 + 71,0 g Cl2 -> 2 x 36,5 g HCl