Reaccions químiques 2

  • View
    1.082

  • Download
    5

Embed Size (px)

Transcript

  • 1. Reacions qumiques 1

2. Reaccions qumiques 1. Reaccions qumiques: 2. Teoria de les reaccions qumiques 2.1 Teoria de collisions 2.2 Teoria de lestat de transici 3. Equacions qumiques 4. Clculs estequiomtrics 4.1 reactiu limitant i en excs 4.2 rendiment de la reacci 5. Tipus de reaccions 2 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 un aport denergia) - es reordenen els toms -es formen nous enllaos per donar els prodctes (generlament implica lalliberament denergia) 3 4. En aquest cas, veiem com lenlla en la molcula de clor i la molcula dhidrgen es trenca (ambds sn els reactius) i es forma un enlla entre clor i hidrgen ( producte) 4 5. 2. Teoria de les reaccions qumiques: Per tal que es produeixi una reacci qumica s necessari que el xoc entre les molcules sigui efica, per aix s necessari que: 1. Les molcules reaccionants tenguin suficient energia ( cintica) 2. Les molcules collisionin amb la orinetaci adequada. 2.1 Teoria de collisions 5 6. 2.2 Teoria de lestat de transici: Aquesta teoria admet que la reacci t lloc mitjanant unpas previ de formaci dun complex molecular, en el qual es comencen a rompre els enllaos dels reactius i sinicia la formaci dels enllaos dels productes. Aquest estat s lestat de transici i lagregat molecular el complex activat 6 7. 3. Equacions qumiques: Una equaci qumica representa una reacci qumica. En aquesta apareixen els reactius i els productes, amb els respectius coeficients 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 de Conservaci de la massa), segons la qual, el nombre dtoms de cada element ha de romandre constant. Per aix, utilitzem els coeficients estequiomtrics (nombres que es colloquen davant dels compostos o elements que intervenen en la reacci). H2(g) + O2(g) H2O(g) Exemple: Mai shan de modificar els subndexs que indiquen la composici qumica dun reactiu o producte Lajust de lequaci es pot fer per: -tampteig -sistema dequacions 8 9. Mg# CO2# MgO# C#8# 4# 8# 4#+#+ Mg# CO2# MgO# C#24# 12# 24# 12#+#+ La reacci es pot ajustar de vries maneres, per fixau-vos que un cas s el triple de laltre. Es preferible escriure la reacci ajustada amb la relaci ms senzilla 9 10. Interpretaci de lequaci qumica: Nivell microscpic 2 molcules dhidrogen 1 molcula doxigen 2 molcules daigua nivell macroscpic 2 mols dhidrogen 1 mol doxigen 2 mols daigua massa 4 grams dhidrogen 32 grams doxigen 36 grams daigua Es compleix la llei de conservaci de la massa 10 11. 11 12. 4. Clculs estequiomtrics: Estequio=element metria=mesura Lestequiometria es la part de la qumica que socupa destablir relacions ponderals en les transformacions qumiques. s una eina bsica per determinar per exemple el calci present en una mostra daigua, colesterol en la sang, xids de nitrgen en latmosfera... Quan disposem de lequaci qumica ajustada, podem realitzar clculs que relacionen les quantitats (mols,grams,litres ) de reactius entre si, productes entre si 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 doxigen molecular per tal de sintetitzar aigua. Calculeu estequiomtricament: a) la quantitat doxigen necessria, b) la quantitat daigua obtinguda. Dades: M (H) = 1; M (O) = 16 1. Ajustar lequaci 2. Realitzar els clculs a pratir de la relaci estequiomtrica: 13 14. Exemple clcul massa-massa: Quina quantitat de nitrit damoni caldr descompondre, escalfant, per tal dobtenir 5,0 dm3 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-1 14 15. 4.1 Reactiu limitant i en excs Generalment, 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, la substncia reaccionant que sacaba primer s el reactiu limitant perqu determina la fi de la reacci. Laltra o les altres substncies reaccionants, que no sesgoten en el transcurs de la reacci, sn els reactius en excs. El mtode general utilitzat per resoldre els exercicis terics o prctics s igual al que sha fet servir fins ara. nicament caldr tenir en compte, en linici dels clculs estequiomtrics, quina s la substncia que sexhaureix abans reactiu limitant. 16 17. Es 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) = 35,5 Exemple 17 18. 4.1 Rendiment duna reacci Quan 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 sespera produir o respecte a la quantitat de reactiu que es preveu necessitar; tot seguit, es passa a lexperimentaci prpiament dita. Difcilment la prctica coincideix amb la teoria i el que succeeix habitualment s que sobt menys producte o es necessita ms reactiu del que shavia previst inicialment en les clculs terics. Aix s degut al fet que no existeix una conversi total dels reactius en els productes desitjats. Els motius ms importants daquesta transformaci 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 la reacci. 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 estequiomtrics a la reacci, El N2O, anomenat gas hilarant, causa histria i inconscincia quan sinhala. Sutilitza, en algunes ocasions, per anestsies de curta durada. Aquest gas sobt a partir de la reacci de descomposici: NH4NO3 2H2O+N2O Calculeu la massa dxid de dinitrogen produda a partir de 10 g de nitrat damoni si el rendiment mssic de la reacci s del 98 %. Exemple: 19 20. Normalment la puresa del reactiu queda reflectida en letiqueta del compost 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 a primera matria per tal dextreuren algun metall. Per exemple, la galena s una mena del plom on el mineral que susa s el sulfur de plom (II), PbS, duna puresa aproximada del 80 %. Altres exemples sn la pirita (mena del ferro) i la bauxita (mena de lalumini). Els problemes en qu els reactius no sn purs no tenen ms complicaci que la de tenir cura de convertir la quantitat inicial impura en pura, perqu lnica part que reacciona s aquesta. Aix es realitza aplicant el tant per cent en pes en el corresponent factor de conversi. La majoria dels reactius comercials no sn purs, s a dir, no sn del 100 % en el compost. Les anomenades impureses, productes barrejats amb la substncia principal, sn presents habitualment en aquests reactius i cal tenir-les en compte a lhora de planificar un exercici o una prctica de laboratori. 20 21. 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 en reaccionar amb aigua mig quilo de carbur de calci de puresa del 90 %? Exemple: 21 22. 5. Tipus de reaccions: Depenenet de la naturalesa del reactius, podem tenir diferents tipus de reaccions qumiques. 5.1 Reaccions cid-base En primer lloc, anem a veure que sn els cids i les bases: Propietats empriques dels cids: -gust agre -corrosius -produeixen hidrogen quan reaccionen amb metalls -reaccionen amb carbonats fomant CO2 -tornen vermell el paper de tornasol -perden les seves propietats quan reaccionen amb bases. 22 23. Propietats empriques de les bases: - gust amarg -corrosius -tornen blau- verd el paper de tronasol -perden les seves propietats quan reaccionen amb cids Els cids i les bases sn electrlits, ja que sn substncies que en dissoluci aquosa es separen en ions que condueixen el corrent elctric. http://phet.colorado.edu/en/simulation/ acid-base-solutions 23 24. Teoria dArrhenius cid: tot electrlit que en dissoluci aquosa es dissocia i allibera ions hidrogen Base: tot electrlit que en dissoluci aquosa es dissocia i allibera ions hidrxid 24 25. Fora relativa dcids i bases Un cid o una base sn forts quna esn dissoluci aquosa es dissocien totalment. Per altra banda, un cid o una base sn febles quan es dissocien parcialment cid fort: Base forta: cid feble: Base feble: 25 26. Escala de pH 26 27. Concepte de pH El pH ens permet calcular el grau dacidesa o basicitat duna dissoluci. Es pot calcular a partir de la concentraci de ions hidroni Reaccions de neutralitzaci Sn aquelles en que un cid reacciona amb una base, i es neutralitzen, perden les seves propietats. En totes elles els productes sempre sn sal i agua 27 28. Volumetries cid-base Permeten determinar la concentraci de lcid o la base que cont una dissoluci.El seu fonament qumic s la neutralitzaci. Per conixer le punt final de la reacci shi afageix un indicador. Aquest varia de color depenent del pH del medi 28 29. 5.2 Reaccions de precipitaci Les Reaccions de Precipitaci es produeixen quan es combinen determi