PresentaciónCAMBIOS QUÍMICOS

7/31/2019 PresentacinCAMBIOS QUMICOS

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REACCIONES QUMICAS

Cambios fsicos Cambios Qumicos

TRANSFORMACIN

SUSTANCIAS PURAS

No implican cambiode composicin

Ej Cambio de fase

Para llegar a establecer la forma de medir la materia y las relaciones queexisten entre reactivos y productos, se aplic de manera intuitiva el

mtodo cientfico.


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Compuesto: sustancia formada por la unin de tomos diferentes

Elemento: sustancia formada por tomos iguales

OxgenoHidrgeno

Al hacer pasar unacorriente elctrica atravs del agua, sta

se descompone endos gases: hidrgenoy oxgeno. El agua haperdido su identidad(cambio qumico)

Es aquella sustancia pura que puede descomponerse en otras ms sencillas por medio

de cambios qumicos. Ejemplo: la sacarosa, el agua, ...

Es aquella sustancia pura que no puede descomponerse en otras ms sencillas, nisiquiera utilizando cambios qumicos. Ejemplo: el hidrgeno, el oxgeno, ...


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Hasta finales del XVIII y principios del XIX

no se saba casi nada acerca de la composicinde la materia y lo que suceda cuandoreaccionaban.

Precisamente en esta poca se empiezan aenunciar algunas leyes bsicas sobre las

transformaciones de la materia que culminan con

la Teora Atmica de DaltonEstas leyes enunciadas por orden cronolgicopueden resumirse as:


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1789.Ley de Lavoisier de la conservacin

de la masa.

Lavoisier comprob que en cualquierreaccin qumica,

1. LEYES PONDERALES.

la suma de las masas de losproductos que reaccionan

la suma de las masas delos productos obtenidos

Esto significa que:

=


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En una reaccinqumica, la materia

no se crea ni sedestruye, tan slo se

transforma.

Por ejemplo,

si 10 gramos de A secombinan con 20 gramosde B,

se obtienen 30 gramos deA B.

Antoine Lavoisier: 1734-1794


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Durante un cambio qumico no se produce ningn cambio detectable en la masa total

El fiel de la balanza, permanece en el mismo lugar, antes y despus de la reaccin

Cuando una vela arde en un contenedor hermticamente cerrado, no se produceningn cambio detectable en la masa

"En toda reaccin qumica lasuma de las masas de lassustancias reaccionantes esigual a la suma de las masasde los productos resultandes

de la reaccin."

LAVOISIER:Ley de conservacin de la

masa

La consecuencia ms importante de la ley de conservacin de la masa es lanecesidad de AJUSTAR LAS ECUACIONES QUMICAS para que realmentereflejen lo que ocurre en la reaccin.La ecuacin qumica ha de estar ajustada, es decir, tener el mismo nmerode tomos de cada elemento en los reactivos y en los productos.


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1799. Ley de Proust de las proporcionesdefinidas.

Cuando doselementos se

combinan paraformar un

compuesto, lo hacen

siempre enproporciones de pesofijas y definidas. Joseph LouisProust,

(1754-1826)


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el amoniacosiempre tendr

As, por ejemplo,

un 82.25 % de nitrgenoy un 17,25 % de hidrgeno

sea cual sea el mtodo empleado para obtenerlo.

La ley de las proporciones definidas constituy una

poderosa arma para los qumicos en la bsqueda de lacomposicin.


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Ley de lasproporciones definidas

Diferentes muestras de un compuesto puro siempre contienen los mismos elementosen la misma proporcin

10,0 g Cu

10,0 g Cu

20,0 g Cu

5,06 g S

7,06 g S

En 1799 J. L. Proustprob que cuando varios elementos se combinan entre s paraformar un compuesto determinado, siempre lo hacen en una relacin de masadefinida

+

+

+

15,06 g CuS

2,00 g S15,06 g CuS

10,0 g Cu5,06 g S

15,06 g CuS

"Cuando varios elementos se unen para formar unasustancia determinada lo hacen siempre en una relacinponderal constante, independientemente del procesoseguido para su formacin".


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La ley de Proust

no impide que

dos o ms elementos

se unan

en varias proporcionespara formar varios compuestos


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1805. Ley de Dalton de las proporcionesmltiples.

Dalton 1766-1844

Cuando dos elementosse combinan para darms de un compuesto,

los pesos de unelemento que se

combinan con una

cantidad fija del otro,guardan entre si unarelacin numrica

sencilla.


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( c )( b )( a )

tomosdelelemento 1

Mezcla de loselementos 1 y 2

Compuesto de loselementos 1 y 2

Las mezclas ( b ) no implican las interacciones ntimas entre tomos que se

encuentran en los compuestos ( c )

Dado que una muestra de un compuesto est formada por un conjunto de molculas

iguales, la proporcin en masa de sus elementos en la muestra, es la misma que unamolcula individual cualquiera del compuesto, es decir, fija

Atomos delelemento 2


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1805. Ley de Dalton de las proporcionesmltiples.

agua y perxido de hidrgenoambas formadas por los elementos hidrgeno y oxgeno

al formar agua:

8.0 g de oxgeno reaccionancon 1.0 g de hidrgeno

en el perxido de hidrgeno,

hay 16.0 g de oxgeno por cada1.0 g de hidrgeno

la proporcin de la masa de oxgeno por gramo de

hidrgeno entre los dos compuestos es de 2:1

Usando la teora atmica, podemos llegar a la conclusin deque el perxido de hidrgeno contiene dos veces ms

tomos de oxgeno por tomo de hidrgeno que el agua.


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Para explicar las leyes ponderales, J Dalton, en 1803, hizo una serie de suposicionesque se conocen como la teora atmica de Dalton

1 Los elementos qumicos estn formados por partculas muy pequeas eindivisibles llamadastomos

2 Todos los tomos de un elemento qumico dado son idnticos en su masa ydems propiedades

3 Los tomos de diferentes elementos qumicos son distintos, en particular susmasas son diferentes

4 Los tomos son indestructiblesy retienen su identidad en los cambios qumicos

5 Los compuestos se forman cuando tomos de diferentes elementos qumicos secombinan entre s, en una relacin de nmeros sencilla, formando entidades

definidas (hoy llamadas molculas)

LEY DE LAS PROPORCIONES MLTIPLES . Dalton"Cuando se combinan dos elementos y de su unin pueden resultarvarios compuestos distintos, se cumple que una cantidad constantede uno de ellos se une con cantidades variables del otro que forman

entre s una relacin de nmeros sencillos".


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El italiano Amadeo Avogadro, consider que las partculas de algunos elementosgaseosos estaban formadas por dos tomos. A estas agrupaciones de tomos lasllam molculas

En 1811 interpret los resultados experimentales de Gay-Lussac, y enunci lallamada hiptesis de Avogadro:

Volmenes iguales de gases diferentes, medidos en las mismas condiciones depresin y temperatura, contienen el mismo nmero de molculas

2 volmenes de H2O gaseosa

OH H

2 volmenes de H2

H H H H

1 volumen de O2

+

O O+


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Cl2

F2

Br2

I2

N2 O2

H2

Elementos comunes que existen como molculas diatmicas a temperatura ambiente


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Se toma como referencia,la masa de un tomo de carbono, a la que se asigna el valor

de 12 u(unidades de masa atmica).As la masa de un tomo de hidrgeno resulta 1 u; y la de un tomo de oxgeno, 16 u

Se llama masa atmicaa la masa en gramo de un mol (6,02 x1023 tomos) de unelemento qumico. Este valor se encuentra en la Tabla Peridica

La masa molar de un compuesto es la masa de una de sus molculas medida enunidades de masa atmica.Es la masa en gramo de un mol de molecula (6,02

x1023 molculas), su unidad es g/mol y su smbolo MM. Corresponde a la sumade la masa de sus tomos.y se detrmina a partir de laq masa atmica

Al 2(CO3) 3 Al=27g/mol;C=12 g/mol;O=16 g/mol, luego MM =27x2+[(12x3)+(16x9)]=100g/molHCl : H=1 g/mol; Cl=35,5 g/mol; luego MM=1+35,5=36,5 g/mol

H2SO4 : H=1 g/mol; S=32 g/mol; O=16 g/mol, luego MM=(1x2) +32 +(16x4)=98 g/mol


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M

Un mol de una sustancia es la cantidad de esasustancia que contiene 6,02 . 1023 de sus partculasrepresentativas

La masa de un mol ser proporcional a la masa desus partculas representativas

La masa en gramos de un mol de un elemento o compuesto, es un nmero igual a su

masa atmica o molar respectivamente. Si MM es la masa atmica (o molecular)del elemento (o compuesto) A :

1 mol de A = MM /gramos de A

N de moles = molarMasagramosm )(

1 molde carbono

1 molde cobre

12 gNA tomosde C

En un mol de distintas muestras hay el mismonmero de partculas (NA)

Los tomos de Cu son ms pesados que los de C


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UN MOL DE MOLCULAS : es la cantidad de masade un compuesto que contiene 6,023 . 1023 molculas

de dicho compuesto y que expresada en gramos coincidecon la masa molecular de dicho compuesto

UN MOL DE TOMOS: es la cantidad de masa de un elementoque contiene 6,023 . 1023 tomos de dicho elemento y que expresada

en gramos coincide con la masa atmica de dicho elemento


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Molcula de ...

un elemento

un compuesto.

1 mol de tomos de Cu es 1 t-g de Cu. En 1 mol hay 6,02 . 1023 tomos de Cu

En 1 mol de tomos de Cu hay 63,55 g de Cu

En 1 mol de molculas de Al2(SO4)3 hay . . .2 . 6,02 . 1023 tomos de aluminio3 . 6,02 . 1023 tomos de azufre12 . 6,02 . 1023 tomos de oxgeno

En 1 mol de molculas de Al2(SO4)3 hay 342,17 g de sustancia

2 tomos de aluminio

3 tomos de azufre

12 tomos de oxgeno

Por ejemplo: Al2(SO4)3

diatmico:H2 , N2 , O2 , F2 , Cl2 , Br2 , I2

monoatmico:las del resto de elementos

(cada molcula tiene 2 tomos)

(cada molcula tiene 1 tomo)


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EstequiometraStoecheion

ElementoMetron

Medida


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Clculosestequiomtricos

cantidades de sustancia que reaccionan

Los smbolos y las frmulas sirven al qumico para poder

esquematizar una reaccin qumica.

cantidades de sustancia que se producen

2H2

+ O2

2H2O

2 molculas

de hidrgeno

reactivos productos

Reaccionan

con

1 molculade oxgeno

Para dar

2 molculasde agua


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R E A C T I V O S P R O D U C T O S

(s):si se trata de un slido(g):si es un gas

(l):si es un lquido

(aq):para una sustanciadisuelta en agua

En una reaccin qumica, las frmulas de los reactivos se escriben a la izquierda yseparadas por una flecha de las frmulas de los productos, que se escriben a laderecha

La ecuacin qumica puede completarse indicando el estado fsico de las sustanciasparticipantes, aadiendo a su derecha, su smbolo correspondiente, entre los quedestacamos:


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REACTIVOS PRODUCTOS

2 Na (s) + 2 H2O ( l ) 2 NaOH (aq) + H2 (g)Ejemplo:

Na

Na

+O

HH

O

HH

2 tomos de sodio 2 tomos de oxgeno 4 tomos de hidrgeno

Na

Na

+

+

OH-

O

H-

+ HH

2 tomos de sodio 2 tomos de oxgeno 4 tomos de hidrgeno

Para que una ecuacin qumica sea cuantitativamente correcta, debe estar ajustada, esdecir, cada lado de la ecuacin debe tener el mismo nmero de tomos de cadaelemento


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Debemos ajustar la reaccin qumica antes de interpretar en qu proporcinintervienen los reactivos y los productos

Por ejemplo: 2 CO (g) + O2 (g) 2 CO2 (g)

+

C

C

O

O

O O

C OO

C OO

Cuando el CO reacciona con el O2 para formar CO2, siempre lo hace en esta relacinde molculas2 : 1: 2

La ecuacin 2 CO ( g ) + O2 ( g ) 2 CO2 ( g ), significa que:

2 molculas CO + 1 molcula O2 2 molculas CO2

2 . 6,02 . 1023 CO + 1 . 6,02 . 1023 O2 2 . 6,02 . 1023 CO2

2 moles CO + 1 mol O2 2 moles CO2

20 molculas CO + 10 molculas O2 20 molculas CO2


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Los coeficientes en una ecuacin qumica indican la proporcinen moles o en molculas, NO EN GRAMOS

Dado que la masa de un mol de cualquier sustancia es un nmero de gramos iguala su masa molecular, la relacin

2 moles CO + 1 mol O2 2 moles CO2 se traduce en:

2 . 28 g CO + 1 . 32 g O2 2 . 44 g CO2

Es decir, la proporcin en masa es:

56 g CO + 32 g O2

88 g CO2

La masa de las sustancias que reaccionan, es igual a la masa de losproductos formados, de acuerdo con laley de conservacin de la masa


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Los coeficientes en una ecuacin qumica indican la proporcinen moles o en molculas, NO EN GRAMOS

Dado que la masa de un mol de cualquier sustancia es un nmero de gramos iguala su masa molecular, la relacin

2 moles CO + 1 mol O2 2 moles CO2 se traduce en:

2 . 28 g CO + 1 . 32 g O2 2 . 44 g CO2

Es decir, la proporcin en masa es:

56 g CO + 32 g O2

88 g CO2

La masa de las sustancias que reaccionan, es igual a la masa de losproductos formados, de acuerdo con laley de conservacin de la masa


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:

REACTIVOS (transformacin)

formacin denuevosenlaces

reagrupamientoruptura de

enlaces

N2 + 3H2 2NH3

REACTIVOS PRODUCTOS

Una ecuacin qumica est ajustada si se conserva el n de tomos enlos dos miembros de la ecuacin. Para ajustarla se utilizan los

coeficientes estequiomtricos

PRODUCTOS

Una ecuacin qumica indica de forma simblica los cambios que tienenlugar en una reaccin qumica. Presentan la siguiente forma:

En toda reaccin qumica se cumple el principio de conservacin de la masayel principio de conservacin de las cargas elctricas, para ello, la reaccin

qumica debe estar AJUSTADA


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Si intervienen iones, deben ajustarse deforma que la carga neta sea la misma en

los dos miembros

Cu +2Ag+ Cu2+ +2Ag

permite conocer las sustancias que intervienen en elproceso qumico y la proporcin en la que lo hacen

ECUACINQUMICA

COEFICIENTESESTEQUIOMTRICOSFRMULAS

indican cules han sido los

reactivos y qu productos sehan formado

sealan la proporcin en

que las sustancias hanparticipado

C3H8 + O2 CO2 H2O35 4+


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INFORMACIN QUE PROPORCIONAN LOS COEFICIENTESESTEQUIOMTRICOS.

Los coeficientes estequiomtricos indican el nmero de tomos de cadaelemento y el nmero de molculas de cada compuesto que intervienen en la

reaccin.

+

2 molculas de

hidrgeno

1 molcula de oxgeno 2 molculas de

agua

2H2 + O2 2H2O

Los coeficientes estequiomtricos de una ecuacin qumica ajustadainforman de la proporcin entre tomos y molculas de reactivos y

productos


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CLCULOS CON FRMULAS Y ECUACIONES QUMICAS

El concepto de mol nos permite aprovechar a nivelmacroscpico prctico la informacin cuantitativa contenidaen una reaccin qumica ajustada.

Normalmente no tendremos los datos de las cantidades de

reactivos en moles.Si por ejemplo tenemos los datos en gramos:

Gramosde

reactivo

Molesde

reactivo

Ecuacinajustada

Moles

deproducto

/Pmreactivo

xPm

Producto

Gramosde

producto


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INTERPRETACINMACROSCPICA

(relacin en moles)

Los coeficientes estequiomtricos informan sobre el nmero de moles decada elemento y de cada compuesto que intervienen en la reaccin.

2 molculas de CO 1 molcula de O2 2 molculas de CO2

Los coeficientes estequiomtricos de una ecuacin qumica ajustadainforman de la proporcin entre moles de reactivos y productos

2CO + O2 2CO2

20 molculas de CO 10 molcula de O2 20 molculas de CO22 6,02 1023

molculas de CO

6,02 1023 molculas de

O2

2 6,02 1023

molculas de CO22 moles de CO 1 mol de O2 2 moles de CO2


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1 mol de N2 3 moles de H2 2 moles de NH3

Los coeficientes estequiomtricos de una ecuacin qumica ajustadainforman de la proporcin entre gramos de reactivos y productos

INTERPRETACINMACROSCPICA

(relacin en masas)

A partir de las masas atmicas de los elementos que intervienen en lareaccin, se puede establecer la relacin entre las masas de los reactivos y

de los productos

N2 +3H

2 2NH3

Conociendo las masas atmicas (H = 1,01 u y N = 14,01 u), se determinanlas masas moleculares: H2 = 2,02 u; N2 = 28,02 u; NH3 = 17,04 u

28,02 g de N2 3 2,02 = 6,06 g de H2 2 x 17,04 = 34,08 g de NH3


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CLCULOS ESTEQUIOMTRICOS .

Conocida la masa de un reactivo o de un producto, pueden calcularse elresto de las masas que intervienen en la reaccin

Ejemplo:En la descomposicin del clorato de potasio se obtiene cloruro depotasio y oxgeno Cuntos gramos de oxgeno se obtienen a partir de 1 kg de

clorato?

KClO3 +KCl 3/2 O2

1 mol de KCl 3/2 mol de O21 mol de KClO374,45 g de KCl 48 g de O2122,45 g de KClO3

X g de O21000 g de KClO3

122,45 g de KClO3

48 g O2X = = 391,99 g de O2

1000 g de KClO3

X g O2

1000 48

122,45

CLCULOS CON MASAS


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2 HCl + Zn ZnCl2 + H2

Si existen reactivos con impurezas, es necesario determinar primero lascantidades existentes de sustancia pura

Ejemplo: Se hacen reaccionar 22,75 g de Zn que contiene un 7,25 % deimpurezas con HCl suficiente. Calcula la masa de H2 desprendida. Dato: masa

atmica del Zn = 65,38

X = 21,1 g de Zn100 g de muestra

(100 7,25) g de Zn=

22,75 gX

REACTIVOS CONIMPUREZAS

Y = 0,645 g de H265,38 g de Zn

2 g de H2=

21,1 g de ZnY

Por cada mol de Zn se obtiene 1 mol de H2


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En una reaccin qumica slo se gasta completamente el reactivo limitante. Losreactivos en exceso no se agotan completamente

2 moles de CO 2 moles de O2 0 moles de O2

Antes de la reaccin

0 moles de CO 1 mol de O2 2 moles de O2

Despus de la reaccin


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En una reaccin qumica, los reactivos pueden estar o no enla proporcin exacta que determinan sus coeficientes

estequiomtricos.Ejemplo: tenemos 10 moles de H2 y 7 moles de O2 paraformar agua.

Reactivo limitante: se consume por completo y limita la cantidadde producto que se forma

2H2(g) + O2(g)

2H2O(l)

En este caso el reactivo limitante es el H2


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RENDIMIENTO DE LAS REACCIONES QUMICAS.

En los procesos qumicos no suele obtenerse el 100% de las cantidadesprevistas de las sustancias, debido a reacciones simultneas no deseadas,

impurezas de los reactivos, escapes en los hornos, etc.

rendimiento =masa obtenida

masa tericax 100hay que calcular el RENDIMIENTO

de las reacciones qumicas

El rendimiento de las reacciones esun factor fundamental en la industria

qumica


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RENDIMIENTO TERICO: Cantidad de producto que, segnlos clculos, se forma cuando reacciona todo el reactivolimitante

RENDIMIENTO REAL: Cantidad de producto que realmentese forma en la reaccin.

Porqudifieren?

- No reacciona todo el reactivo

- El reactivo est hidratado

- Se den reacciones

secundarias no deseadasRendimiento real

Rendimiento tericox 100 = % RENDIMIENTO

Rendimiento porcentual

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