FÍSICA Y QUÍMICA 3º ESO

3ª EVALUACIÓN (Tema 5)

Elaborado por Beatriz Barranco

IES Rey Pastor Curso 2012/2013

Unidad 5: reacciones químicas.Introducción:

Hemos visto cómo se clasifica la materia y de qué está hecha, ahora estudiaremos los cambios que puede sufrir.

Cambios físicos: Transformación en la que no varía la naturaleza de las sustancias, Ejemplos: mover una mesa, congelar el agua, mezclar agua y

azúcar...

Cambios químicos: Transformación en la que sí varía la naturaleza de las sustancias, es decir, las sustancias después del cambio no son las mismas que antes.

Ejemplos: la oxidación del hierro, teñir el pelo, quemar una hoja de papel...

Ya hemos visto algunos cambios físicos, como los cambios de estado o los procesos de formación o separación de mezclas. En este tema nos centraremos en los cambios químicos, también llamados reacciones químicas.

 

¿Cómo se reconocen los cambios químicos?No siempre sabrás reconocer un cambio químico, pero estas orientaciones pueden ser de utilidad:

-> Cambios de color

-> Desprendimiento de energía luminosa

-> Aparición de gases (burbujas) o humo

-> Aparición o desaparición de sólidos

-> Desprendimiento o absorción de calor- Ejercicio: clasifica en cambios físicos o químicos

a) Un bombón fundiéndoseb) La formación del yogur a partir de la lechec) Un vaso que se romped) La mezcla de agua con alcohole) La transformación del vinagre en vinof) Quemar leña

- Ahora haz los ejercicios 20 y 21 de la página 138 del libro.

¿Cómo se representan los cambios químicos?

-> Mediante ecuaciones químicas: en la ecuación química se representan las sustancias mediante su fórmula química. Las sustancias iniciales se llaman reactivos y las sustancias finales (después del cambio químico) se llaman productos. Entre reactivos y productos se escribe una flecha indicando el sentido de la reacción. Si hay más de un reactivo o producto, se escribe el signo + entre ellos. Entre paréntesis se indica el estado en el que se encuentra la sustancia (sólido, líquido, gas o disuelto en agua).

Reactivos Productos

También se puede indicar si hay que realizar la reacción en unas condiciones determinadas (se escriben sobre la flecha) o si la reacción absorbe (se escribe con los reactivos) o desprende energía (se escribe con los productos).

¿Cómo ocurren los cambios químicos?

Teoría de las colisiones: según esta teoría, para que una reacción química se produzca es necesario que ocurran las siguientes cosas:

-> Las moléculas de los reactivos choquen entre sí.

-> Los choques se produzcan con una velocidad suficiente.

-> Los choques se produzcan con una orientación adecuada.

-> Los átomos se reorganicen de manera distinta a la inicial.

¿Cómo se clasifican los cambios químicos?

-> Según su velocidad

-> Según la energía que absorben/desprenden

-> Según el proceso qué ocurre

Reacciones rápidas

Reacciones endotérmicas (absorben energía)

Reacciones de síntesis A + B -> AB

Reacciones exotérmicas (desprenden energía)

Reacciones de desplazamiento AB + C -> AC + B

Reacciones de descomposición AB -> A + B

Reacciones lentas

Cálculos estequiométricos:

Los cálculos que nos permiten relacionar las cantidades de reactivos y productos que intervienen en una reacción química se denominan cálculos estequiométricos.

- Hasta ahora la magnitud que utilizábamos para medir la cantidad de materia era la masa (o el volumen si la sustancia era líquida o gaseosa).

- La masa de los átomos que vienen en la tabla periódica se miden en u.m.a (unidades de masa atómica) y corresponden (aproximadamente) al número de partículas que hay en el núcleo de ese átomo.

- Un mol es un “paquete” de átomos o moléculas que tienen (en total) una masa igual a la del átomo o molécula pero en gramos.

- En un mol hay 6,022·1023 átomos o moléculas. A este número se le llama número de Avogadro (por su descubridor).

Cálculos estequiométricos:

Relación entre moles, gramos y número de átomos o moléculas:

- Masa del litio:

- Masa de un mol de litio:

- Número de átomos de litio que hay en un mol:

- Masa del agua:

- Masa de un mol de agua:

- Número de moléculas de agua que hay en un mol:

- Número de átomos de H que hay en un mol de agua:

- Número de átomos de O que hay en un mol de agua:

- Ejercicio: escribe la fórmula del trióxido de azufre y, consultando en la tabla periódica, calcula:

a)La masa de una molécula de trióxido de azufre

b)La masa de un mol de trióxido de azufre

c)El número de moléculas de trióxido de azufre que hay en un mol

d)El número de átomos de oxígeno que hay en un mol de trióxido de azufre

e)El número de moles que hay en 250 g de trióxido de azufre

f)El número de moléculas que hay en 250 g de trióxido de azufre

g)La masa de 3 moles de trióxido de azufre

h)La masa de 45·1023 moléculas de trióxido de azufre

- Ahora realiza los ejercicios 40 y 41 de la página 140 del libro.

Cálculos estequiométricos:

- Principio de conservación de la masa:“En una reacción química, la materia no se crea ni se destruye,

solo se transforma. En consecuencia, la masa permanece constante”

Lavoisier, 1772

Esto quiere decir que, cuando usemos una ecuación química debemos comprobar que está bien escrita, verificando que se cumple el principio de conservación de la masa. En la práctica esto es equivalente a asegurarnos que hay los mismos átomos antes y después del cambio.

En caso de no cumplirse, habrá que ajustar la reacción. El ajuste de una reacción consiste en escribir el número de moléculas de cada compuesto que deben reaccionar para que se cumpla el principio de conservación de la masa.

Cálculos estequiométricos:

Ajuste de reacciones: debemos averiguar cuántas moléculas o átomos de cada tipo deben combinarse para que se cumpla el principio de conservación de la masa, es decir, para que no me aparezcan ni desaparezcan átomos al realizar el cambio. Ejemplos:

Practiquemos

Ahora haz el ejercicio 12 de la página 133

Cálculos estequiométricos:

Interpretación de una ecuación química en moléculas:

-> Interpretación de una ecuación química en moles (si cogemos el proceso anterior 6,022·1023 veces):

Dos moléculas de hidrógeno reaccionan con una molécula de oxígeno para dar dos moléculas de agua.

Dos moles de hidrógeno reaccionan con un mol de oxígeno para dar dos moles de agua.

Cálculos estequiométricos:

Resolución de problemas:

Página 133, ejercicio 13:Calcula los moles y gramos de oxígeno que se obtienen en la

descomposición de 3 moles de agua.

Página 133, ejercicio 15: En la reacción de formación del dióxido de carbono a partir de

sus elementos, se obtienen 88 g del mismo. ¿Cuántos moles de carbono hemos necesitado?

Cálculos estequiométricos:

Resolución de problemas:

“Un mol de cualquier gas en condiciones normales de presión y temperatura (1 atm y 0ºC) ocupa siempre 22,4 L”

Página 143, ejercicio 65:El monóxido de carbono reacciona con oxígeno para formar

dióxido de carbono.a) Escribe y ajusta la reacciónb) Si se hacen reaccionar 84 g de monóxido, ¿cuántos litros de

dióxido se carbono se obtienen medidos a 1 atm y 0ºC?

Cálculos estequiométricos:

Problema de repaso:

Al introducir un trozo de 30 g de cinc (Zn) sólido en ácido clorhídrico (HCl) disuelto en agua, se produce dicloruro de cinc (ZnCl2) disuelto en agua e hidrógeno (H2) gaseoso. En el proceso se desprende energía.

a) Escribe la reacción que tiene lugar y ajústala.b) Indica cuáles son los reactivos, cuáles son los productos y el qué

tipo de reacción es (según el proceso y la energía).c) Interpreta la reacción en términos molares.d) Calcula el número de moles y de átomos que hay en los 30 g de

Zn.e) Calcula el número de moles y gramos que se necesitan de ácido

clorhídrico.f) Calcula el número de moles y litros que se obtienen de

hidrógeno.

Ejercicios del libro: Página 142: 50, 51, 54. Página 143: 63, 65.

Reacciones químicas de interés:

- La combustión: cambio químico que consiste en hacer reaccionar un combustible con oxígeno para dar dióxido de carbono y agua. Estas reacciones son exotérmicas, por lo que se utilizan para obtener energía. Los combustibles son hidrocarburos (compuestos químicos formados por carbono e hidrógeno) y el oxígeno se obtiene del aire.

- Ejercicio 1 de la página 148

Reacciones químicas de interés:

- Consecuencias de la combustión:

- Por mala combustión: se produce CO, gas venenoso que impide que nuestra sangre utilice el oxígeno del aire.

- Por combustión de impurezas: se producen óxidos de azufre y nitrógeno que, en contacto con el agua de las nubes, se transforman en ácido nítrico (HNO3) y ácido sulfúrico (H2SO4), responsables de la lluvia ácida.

- Por producción de CO2: responsable del efecto invernadero. El dióxido de carbono no deja salir el calor que nos llega del Sol, provocando un aumento de la temperatura. Este efecto es necesario, pero si aumenta mucho, la subida de temperatura provocará la fusión del hielo, la subida del nivel del mar y la alteración del comportamiento de animales y plantas. Existen más sustancias que producen efecto invernadero, como el metano.

Reacciones químicas de interés:

- Los ácidos y las bases (álcalis): son compuestos químicos con comportamiento generalmente opuesto que reaccionan entre sí neutralizándose. En la reacción de neutralización, el ácido reacciona con la base para dar una sal y agua.

Reacciones químicas de interés:

- El pH: escala utilizada para medir la acidez o basicidad de una sustancia de forma precisa. Se pueden identificar los ácidos y bases mediante un indicador, que es una sustancia que tiene un color cuando se pone en contacto con un ácido y otro distinto cuando se pone en contacto con una base.

Reacciones químicas de interés:

- La reacción de neutralización: cambio químico en el que reaccionan un ácido con una base para dar una sal y agua. Estas reacciones son exotérmicas, es decir, en el proceso se desprende energía.

- Ejemplos de neutralizaciones:

- Neutralizamos el ácido clorhídrico del estómago con bicarbonato.

- Neutralizamos la acidez de la saliva después de comer con pasta de dientes.

- Neutralizamos las picaduras de ciertos insectos con amoniaco (¡Ojo! Hay insectos cuya picadura es ácida y otros, como las avispas, cuya picadura es básica, en este caso, mejor usar un poco de vinagre).

Otros efectos de los compuestos químicos:

- Sobre el entorno:- Destrucción de la capa de ozono (O3): la estratosfera es una

capa de la atmósfera que contiene ozono. Esta sustancia absorbe las radiaciones ultravioletas que dañan a los seres vivos. Los CFCs, compuestos usados en sprays y sistemas de refrigeración, reaccionan con el ozono destruyéndolo.

- Contaminación del aire: la principal fuente de contaminación del aire son las combustiones que producen, además de CO2, CO y óxidos de azufre y nitrógeno, otros gases tóxicos y partículas en suspensión. Para minimizar esta contaminación se instalan filtros en las salidas de gases.

Otros efectos de los compuestos químicos:

- Sobre el entorno:- Contaminación del agua: el agua es utilizada en

numerosas actividades humanas. Tras estas actividades el agua se carga de sustancias que cambian sus propiedades (pesticidas, abonos, detergentes, productos industriales…), haciéndola tóxica en muchos casos. Para minimizar el daño de devolver esta agua a la naturaleza, se hace pasar por depuradoras y, si va a ser utilizada para nuestro consumo, por potabilizadoras.

- Contaminación del suelo: muchos de los compuestos disueltos en el agua son retenidos por el suelo, pudiendo pasar así a las plantas, pero además, los seres humanos vertemos una enorme cantidad de residuos sólidos (basura) que se almacenan en vertederos. Muchos de estos residuos, como ciertos plásticos, no pueden ser degradados por la naturaleza (no biodegradables), constituyendo así una forma de contaminación permanente. Para minimizar este problema, debemos reducir la cantidad de basura que producimos, reutilizar y reciclar.

Otros efectos de los compuestos químicos:

- Sobre el cuerpo:

- Medicamentos: sustancias que se administran a personas y otros seres vivos para prevenir, aliviar o curar una enfermedad. Además de su efecto principal, suelen tener efectos secundarios que es necesario conocer. Entre los medicamentos más usados están los analgésicos (dolor), antipiréticos (fiebre), antibióticos (infecciones bacterianas), desinfectantes (heridas), antihistamínicos (alergia) y vacunas (prevenir).

- Aditivos alimentarios: compuestos químicos que se añaden a los alimentos para mejorar alguna de sus características (olor, sabor, conservación…). Entre los más utilizados están los antioxidantes (evitan que se estropeen por reacción con oxígeno), conservantes (evitan que se estropeen por acción de microorganismos), colorantes (mejoran aspecto externo) y acidulantes (ajustan el pH e intensifican el sabor).

Otros efectos de los compuestos químicos:

- Sobre el cuerpo:

- Drogas: sustancias que, una vez en el organismo, alteran el sistema nervioso central, creando dependencia (física, psicológica o ambas). Todas las drogas provocan deterioro del organismo aunque con distinta velocidad e intensidad. Según sus efectos, las drogas se clasifican en depresores (tranquilizantes), estimulantes (cocaína, anfetaminas, éxtasis), narcóticos (opio, heroína) y alucinógenos (LSD, marihuana).