Fsica y Qumica 3 de ESO Tema 6. Reacciones qumicas

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1. Transformaciones de sustancias Procesos fsicos y reacciones qumicas En los procesos fsicos, el cambio producido no afecta a la naturaleza de las sustancias, que siguen siendo las mismas, mientras que en las reacciones qumicas unas sustancias se transforman en otras diferentes. Identificacin de reacciones qumicas Para saber si se ha producido una reaccin qumica tienes que fijarte en si has observado alguno de los efectos siguientes: explosin, llama, formacin de slidos, desprendimiento de gas o cambio de color. Reactivos y productos Las sustancias que desaparecen en una reaccin se llaman reactivos, y las que se forman, productos. La transformacin se simboliza con una flecha, con lo que una reaccin qumica se representa como:

Reactivos Productos Ten en cuenta que es posible que antes de producirse una reaccin haya productos: cuando se quema un trozo de carbn, se forma dixido de carbono, que ya se encuentra previamente en la atmsfera en la que se produce la reaccin. Y tambin sucede con frecuencia que no todos los reactivos se agotan en el proceso, y que al final sobra alguno de ellos. Continuando con el ejemplo anterior, despus de quemarse el trozo de carbn sobra oxgeno atmosfrico sin reaccionar. El carbn es el reactivo limitante y el oxgeno, el reactivo en exceso. Ecuaciones qumicas Son representaciones del proceso real que se produce, en las que se detallan las frmulas de reactivos y productos y se especifica el estado fsico de las sustancias (slido, lquido, gaseoso o en disolucin acuosa). Una reaccin es un cambio, una transformacin de sustancias: las ecuaciones son representaciones del proceso, no son la reaccin. Es decir, una reaccin no es algo real que existe. Tipos de reacciones Los tipos de reacciones ms importantes son: sntesis, descomposicin, sustitucin y combustin. Sntesis: se obtiene una sustancia a partir de otras ms sencillas.

Mg (s) + O2 (g) MgO (s)

Descomposicin: se obtienen varias sustancias a partir de una ms compleja. H2O (l) H2 (g) + O2 (g)

Sustitucin: se intercambian los grupos de tomos que forman dos sustancias.

Pb(NO3)2 (ac) + KI (ac) PbI2 (s) + KNO3 (ac)

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Combustin: una sustancia llamada combustible reacciona con oxgeno, formndose dixido de carbono y agua. Los combustibles ms utilizados son compuestos del carbono como metano, propano, butano, octano (gasolinas), etc. Estas reacciones se utilizan como fuente de energa: trmica al aprovechar el calor desprendido en el proceso, o bien transformndola en elctrica en centrales trmicas.

C4H10 (g) + O2 (g) CO2 (g) + H2O (l)

2. Leyes de las reacciones qumicas Cuando se produce una reaccin qumica, se observa experimentalmente que disminuye la masa que hay de unas sustancias, los reactivos, y aumenta la de otras, los productos. Ley de conservacin de la masa (Lavoisier, 1789) Cuando se produce una reaccin qumica, la masa que se forma de productos es la misma masa que desaparece de reactivos: las sustancias se transforman unas en otras, pero la masa total no cambia. Ley de las proporciones constantes Cuando se combinan dos o ms sustancias en una reaccin qumica, lo hacen siempre en la misma proporcin en masa (proporcin constante). Aplicando las leyes Fjate en la tabla de datos siguiente, que corresponde a una reaccin qumica entre dos sustancias, A y B, que dan lugar a una tercera, C. Se trata de que determines los valores de las masas desconocidas -x, y, z- aplicando las leyes de conservacin de la masa y de las proporciones constantes. Valor de x. Como en la experiencia 1 se cumple la conservacin de la masa y hay 65 g de sustancia antes de la reaccin (40 g de A y 25 g de B), tambin debe haber 65 g despus de la reaccin: como de A no sobra nada y de B sobran 5 g (reactivo en exceso), de C se han tenido que forman 60 g. Es decir, x = 60 g, ya que no haba C inicialmente. Adems, puedes saber la proporcin de combinacin entre A y B: si te fijas, vers que han reaccionado 40 g de A con 20 g de B (los 25 g que haba al principio menos los 5 g que hay en exceso).

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Valor de y. Ahora trabajas con datos de la segunda experiencia con la misma reaccin. sta es la parte ms complicada. Fjate en que de B hay 60 g que reaccionan totalmente. Con qu masa de A reaccionarn? Para determinarla, debes aplicar la proporcin de combinacin anterior, que es constante:

Despejando y resolviendo, m = 120 g de B. Pero como deben sobrar 15 g de A, inicialmente debe haber 135 g de A. En resumen, y = 135 g. Valor de z. Ahora vuelves a aplicar la conservacin de la masa: inicialmente hay (135 + 60 + 20) g, y al final tambin (15 g + z). Resolviendo, z = 200 g. Tambin puedes darte cuenta de que como han reaccionado 120 g de A con 60 g de B, han desaparecido 180 g de reactivos, con lo que se ha tenido que formar la misma masa de productos; es decir, 180 g de C. Y como ya haba previamente 20 g, al final habr 200 g de C.

3. Interpretacin de las ecuaciones qumicas Experimentalmente se observa que en las reacciones qumicas desaparecen los reactivos y se forman los productos. Pero, cmo se producen las reacciones desde el punto de vista de las partculas que forman las sustancias? Diagramas de partculas Fjate en cmo se produce la reaccin de sntesis del cido clorhdrico. En la imagen puedes ver los modelos moleculares de H2, Cl2 y HCl (H blanco y Cl verde). En rojo se marcan los enlaces que se rompen y en verde los que se forman cuando se produce la reaccin. Tambin se representa la reaccin con diagramas de partculas y mediante la ecuacin qumica que la simboliza.

En la ecuacin qumica se especifica que reacciona una molcula de H2 con una de Cl2 para formar dos de HCl. Esos tres nmeros (1, 1 y 2) se llaman coeficientes estequiomtricos, e indican la proporcin de partculas de cada tipo que interviene en el proceso. Los coeficientes estequiomtricos Una molcula de Cl2 reacciona con una de H2 para formar dos de HCl. Pero esto es lo mismo que decir que dos de Cl2 reaccionan con dos de H2 para formar cuatro de HCl. Y que tres de Cl2 reaccionan con tres de H2 para formar seis de HCl. Fjate en que en todos los casos la proporcin de combinacin es la misma: una partcula de Cl2 reacciona por cada una de H2 para formar dos de HCl.

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En la ecuacin qumica se escriben los coeficientes ms sencillos (1, 1 y 2 en este caso). Si interviene una partcula no se escribe el uno, ya que la misma frmula de la sustancia indica que hay una partcula. Pero si son los mismos tomos! A escala de partculas, una reaccin qumica consiste en una reorganizacin de tomos, que dejan de estar unidos de una forma y pasan a estar unidos de otra. Pero como se trata de los mismos tomos, la masa total de las distintas sustancias es la misma: se conserva la masa. Ajuste de reacciones Para poder trabajar con reacciones qumicas, en primer lugar hay que escribir la ecuacin que las representa y, despus, ajustarlas: se trata de que haya el mismo nmero de tomos de cada tipo entre todas las sustancias que forman los reactivos y los productos.

4. Clculos en reacciones qumicas Para hacer clculos en nmero de partculas, solamente tienes que escribir la ecuacin de la reaccin y ajustarla. Una vez que sepas cuntas partculas de cada tipo pones en contacto podrs determinar las que reaccionan, las que se forman y las que quedan sin reaccionar. Realizando clculos en masa En realidad ya has aprendido a hacerlos al aplicar las leyes de las reacciones qumicas. Los reactivos y productos ya no sern A, B, C, etc, sino que se tratar de sustancias concretas, pero la forma de plantear y realizar los clculos ser la misma.

5. Todo es qumica En la industria qumica se produce la transformacin de unas sustancias en otras que son necesarias en la sociedad actual. Qumica bsica Se producen sustancias que se utilizan como materia prima en otro tipo de industrias. En Ercros (Sabinigo) se producen cloro, sosa custica, clorato de potasio, hipoclorito de sodio, etc. Petroqumica Adems de la obtencin de combustibles, el petrleo se usa para obtener materias primas para gran cantidad de procesos, sobre todo en la industria de los plsticos, pero tambin para producir insecticidas, disolventes, pinturas, detergentes, etc. Industria de plsticos Son un tipo de compuestos sintticos que han supuesto la mayor revolucin de los materiales en el siglo XX. Se utilizan en todos los campos de la vida diaria: caucho para ruedas de coches, tubos para conducciones de agua, botellas para lquidos, etc.

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Abonos Actualmente se utiliza la misma extensin de terreno para la agricultura que en la primera mitad del siglo XX, mientras que la poblacin mundial se ha triplicado. El uso de fertilizantes y productos agroqumicos ha permitido aumentar la produccin agraria y alimentar a la poblacin sin tener que aumentar la superficie dedicada a la agricultura. Papelera Las grandes papeleras como Saica y Ence producen y reciclan enormes cantidades de papel y cartn. Consumen una gran cantidad de recursos, tanto vegetales como de agua. Por esa razn es importante reciclar el papel.

Farmacutica La qumica es fundamental en la industria de productos farmacuticos, y en la lucha contra las enfermedades y la mejora de la calidad de vida, produciendo medicamentos mejores y ms baratos. Uno de los productos ms conocidos es la aspirina, cuyo principio activo es el cido acetilsaliclico, y que celebr su centenario en la empresa qumica Bayer en 1999. Seguro que conoces medicamentos alternativos a la aspirina, tales como el paracetamol o el ibuprofeno!

Metlica Se producen metales, necesarios sobre todo para la construccin, tales como hierro y aleaciones metlicas en Monzn o aluminio en Sabinigo. Nuevos materiales La qumica est proporcionando materiales que estn revolucionando sectores como la electrnica, la medicina, la industria automovilstica o la construccin (cermicas, goretex, grafeno, biomateriales). Efectos nocivos de la qumica La industria qumica tiene muy mala prensa, ya que cuando se produce un accidente las consecuencias pueden ser muy nocivas, y, adems, suelen tener una gran cobertura en los medios informativos. Sin embargo, lo realmente importante es que se cumplan da a da las medidas de seguridad establecidas por la ley, precisamente para evitar accidentes. A continuacin se presentan los smbolos de peligrosidad en relacin con el uso de productos qumicos, que puedes ver en los productos de limpieza usados en tu casa.

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Productos qumicos en el hogar En el hogar ests rodeado de productos qumicos, ya que TODO ES QUMICA, pero debes prestar especial atencin a dos tipos de productos qumicos envasados: los medicamentos y los artculos de limpieza. Los medicamentos no se deben tirar a la basura ni por los desages, sino que cuando caduquen hay que llevarlos a un punto de recogida SIGRE (hay ms de 20000 en farmacias en Espaa para medicamentos y envases). Debes tener un especial cuidado en no acumular medicamentos, comprando solamente los que sean necesarios. Los productos de limpieza deben estar etiquetados adecuadamente, indicando tanto las normas de uso como el peligro que conlleva su uso inadecuado. Los ms peligrosos por contacto directo son el salfumn, la leja, los desatascadores y los limpiadores amoniacales.

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Criterios de evaluacin

1. Diferenciar y reconocer procesos qumicos y fsicos desde el punto de vista macroscpico. (Presentacin)

2. Caracterizar las reacciones qumicas desde el punto de vista de las sustancias que intervienen en ellas, diferenciando reactivos y productos. (1)

3. Clasificar tipos de reacciones qumicas en reacciones de descomposicin, sntesis, sustitucin y combustin. (1.1)

4. Comprobar experimentalmente la ley de conservacin de la masa. (2)

5. Deducir la ley de la constancia de las proporciones de combinacin a partir de tablas de datos. (2.1)

6. Representar e interpretar reacciones qumicas mediante diagramas y modelos de partculas, escribiendo las frmulas de las sustancias implicadas. (3)

7. Explicar el significado del ajuste de ecuaciones qumicas y de los coeficientes estequiomtricos. (3)

8. Justificar la existencia de reactivos limitantes y en exceso mediante el modelo de partculas. (3, 3.1 y 3.2)

9. Esquematizar el mecanismo de produccin de reacciones qumicas sencillas (del tipo de la formacin de HCl). (3)

10. Escribir y ajustar las ecuaciones que representan reacciones qumicas. (3.2)

11. Determinar la composicin final de una mezcla de partculas que reaccionan. (4)

12. Determinar las masas de sustancias que reaccionan y que se forman en una reaccin qumica por aplicacin de las leyes de conservacin de la masa y de la proporcin de combinacin constante. (2.2 y 4.1)

13. Describir los principales beneficios y perjuicios que produce la Qumica en la sociedad actual. (5)

14. Indicar los tipos ms importantes de industrias qumicas. (5.1)

15. Reconocer las causas y consecuencias ms importantes de la contaminacin del aire, en especial la lluvia cida. (5.2)

16. Reconocer los smbolos de peligrosidad de los productos qumicos. (5.2)

17. Describir las normas de utilizacin de productos qumicos habituales en el hogar. (5.3)