TEMA 3. REACCIÓN QUÍMICA · disminuir la velocidad con que se deteriora la capa de ozono, o con...
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TEMA 3. REACCIÓN QUÍMICA
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TEMA 3. REACCIÓN QUÍMICA
1. LA REACCIÓN QUÍMICA
Una REACCIÓN QUÍMICA es un proceso por el cual una o más sustancias, llamadas reactivos, se transforman en otra u otras
sustancias con propiedades diferentes, llamadas productos.
Las reacciones químicas se representan mediante las ecuaciones químicas:
Las transformaciones que ocurren en una reacción química se rigen por la Ley de la conservación de la masa: Los átomos no se crean ni se destruyen
durante una reacción química.Los cambios que ocurren en una reacción química simplemente consisten en
una reordenación de los átomos.
Por lo tanto una ecuación química ha de tener el mismo número de átomos de cada elemento a ambos lados de la flecha.
Se dice entonces que la ecuación está balanceada (ajustada).
2. LEY DE CONSERVACIÓN DE LA MASA
La ley de conservación de la masa fue enunciada por Antoine Lavoisier en 1785. Esta ley se puede justificar en la reorganización atómica que tiene lugar en una reacción química.
La ley de conservación de la masa afirma que en toda reacción química la masa se conserva, es decir, la masa de los reactivos es igual a la masa de los productos.
ⵉmR = ⵉm
P
3. CÁLCULOS QUÍMICOS
MOL(n)
VOLUMEN
MASA MOLÉCULA (N) ÁTOMO
M NA
Fórmula
Gas no c.n:p.V=n.R.T
(ecuación gases ideales)
P=presión(atm) 1atm=760mmHg
V=volumen(l) 1mL=1cm3 1L=1dm3
n=nºmoles K= ºC+273
T=temperatura(K)
M=masa molar (g/mol) m=masa (g)
d=densidad (g/L) R=0’082 atm.l/k.moll
Gas c.n (1 atm y 0ºC)
1mol= 22,4 L
CONCENTRACIÓN DE UNA DISOLUCIÓN
Concentración molar =molaridad:
4. ESTEQUIOMETRÍA
Cuando se trabaja con una reacción química hay que seguir los siguientes pasos:
1. Ajustar la reacción química.2. Pasar todos los datos a moles.3. Realizar los cálculos estequiométricos.4. Pasar los moles a las unidades que nos pidan.5. Aplicar el concepto de rendimiento de la reacción si tenemos datos.
La mayor parte de las sustancias no suelen encontrarse en estado puro.Se llama riqueza al % de sustancia
pura que tiene la muestra
4. TERMOQUÍMICA
En toda reacción química hay una reestructuración de átomos
Según sea el balance energético (comparación de
los niveles energéticos de reactivos y productos)
ΔE = Ef − E
i = E
productos − E
reactivos
tendremos:
Ereactivos
<Eproductos
El sistema absorbe energía.
Ereactivos
>Eproductos
El sistema desprende energía.
¿Cómo de rápido ocurren las reacciones químicas?
¿Qué interés tiene una cuestión como ésta?
Nos interesa que la
putrefacción de los alimentos
transcurra lentamente para que duren más.
Por eso los metemos en el
frigorífico
También nos interesa
disminuir la velocidad con
que se deteriora la capa de
ozono, o con la que se oxidan ciertos metales
Por otro lado, puede
interesarnos acelerar ciertas
reacciones, como la síntesis de amoníaco en
la industria química
Incluso controlar la velocidad de
algunas reacciones
rapidísimas, como ocurre con la
explosión de la dinamita o con la combustión de los
hidrocarburos
La cinética química se ocupa del estudio de la rapidez con que se producen las reacciones químicas
5. CINÉTICA QUÍMICA
Existen dos teorías que explican cómo ocurren las reacciones químicas
Teoría de las colisiones
Gilbert N. Lewis (1918)
Teoría del complejo activado
Henry Eyring (1935)
Lejos de contradecirse la una a la otra, lo que hacen es
que se complementan ambas teorías
5. CINÉTICA QUÍMICA
TEORÍA DE LAS COLISIONES
Para que una reacción química tenga lugar, las
partículas de los reactivos deben de
chocar unas con otras de manera eficaz, de
manera que se rompan unos enlaces y se
originen otros nuevos dando lugar a diferentes
moléculas.
Sin embargo, la mayoría de los choques no son eficaces. Para que sean eficaces
deben de reunir dos condiciones
Deben de producirse con la suficiente violencia como para romper los enlaces. Es decir,
deben de chocar con la suficiente energía cinética
Además, las partículas de los reactivos deben
de chocar con la orientación adecuada
5. CINÉTICA QUÍMICA
TEORÍA DEL COMPLEJO ACTIVADO
Cuando las partículas de los reactivos se acercan experimentan un estado de
transición de alta energía y corta duración,denominado COMPLEJO
ACTIVADO, en la que se están rompiendo y formando enlaces.
5. CINÉTICA QUÍMICA
FACTORES QUE AFECTAN A LA VELOCIDAD DE REACCIÓN
1. NATURALEZA DE LOS REACTIVOS
Entre otras razones, se usa el oro como joya porque perdura en el tiempo. Su energía de activación es superior a otros metales y le cuesta oxidarse.
2. SUPERFICIE DE LOS REACTIVOSCuanto mayor es la superficie de contacto mayor es la velocidad de reacción
5. CINÉTICA QUÍMICA
3. CONCENTRACIÓN DE LOS REACTIVOS Al aumentar la cantidad de reactivos,mayor es la velocidad de la reacción.
5. CINÉTICA QUÍMICA
FACTORES QUE AFECTAN A LA VELOCIDAD DE REACCIÓN
Al aumentar la concentración de los reactivos aumenta también el
número de partículas, con lo que la frecuencia de los choques es mayor
Además, al aumentar el número de partículas de reactivos, habrá más partículas con la energía suficiente para alcanzar el complejo activado
Además, cuanto mayor sea la Tª mayor será el número de partículas de reactivos con la
energía suficiente para alcanzar el complejo
activado
4. TEMPERATURA DE LA REACCIÓN
Nuestra experiencia diaria nos demuestra que la velocidad de
las reacciones químicas aumenta al aumentar la Tª, y disminuye al disminuir la Tª
Esta dependencia es fácil de entender si tenemos en cuenta la teoría de las colisiones o la teoría
del complejo activado
Cuanto mayor sea la Tª mayor será la violencia de los choques entre
partículas de reactivos y, consecuentemente, mayor será el número de choques eficaces
cada segundo
FACTORES QUE AFECTAN A LA VELOCIDAD DE REACCIÓN
5. CINÉTICA QUÍMICA
FACTORES QUE AFECTAN A LA VELOCIDAD DE REACCIÓN
5. PRESENCIA DE CATALIZADORESSon sustancias que aumentan la velocidad de reacción pero sin ser consumidas en el proceso, ya que disminuyen la energía de
activación necesaria para alcanzar el complejo activado.
5. CINÉTICA QUÍMICA
- Positivos o activadores: aumentan la velocidad de reacción.
-Negativos o inhibidores: disminuyen la velocidad de reacción (ejemplo:conservantes alimenticios, ácido benzoico, inhibe la reaccion de
degradación de los alimentos)
Las ENZIMAS son catalizadores producidos por los seres vivos que sirven para acelerar las reacciones
fundamentales de la vida.Los sistemas biológicos ocurren a Tª bajas, si no existieran las enzimas las
reacciones en los seres vivos se producirían muy lentamente
6. REACCIONES ÁCIDO BASE
Arrhenius fue el primero en ofrecer una explicación sencilla y clara acerca del comportamiento ácido-base de los compuestos: Ácido: sustancia que en disolución acuosa se disocia produciendo protones H+, (iones hidronio): HA (aq) → H+ (aq) + A− (aq)Base: sustancia que en disolución acuosa se disocia produciendo aniones hidróxido OH−: BOH (aq) → B+ (aq) + OH− (aq)
Determinadas sustancias pueden presentar un doble comportamiento, mostrando el carácter ácido o básico según el compuesto al que se les enfrente. Estas sustancias se denominan anfóteros. El agua es un ejemplo de anfótero.
H2O (aq) ⇄ H+ (aq) + OH− (aq)
6. REACCIONES ÁCIDO BASE
ESCALA DE pH
Para determinar el grado de acidez o basicidad se utiliza la concentración de protones [H+] de la disolución. Al ser dicha concentración demasiado pequeño, se utiliza su logaritmo decimal cambiado de signo para obtener números más cómodos.
pH = −log [H+]Si trabajamos con bases, calculamos el pOH = −log [OH−] y obtenemos el pH a partir de la expresión: pH + pOH = 14.
Para cualquier disolución ácida
3H O OH
7pH
Para el agua pura o cualquier disolución neutra
73 10H O OH
7pH pOH
Para cualquier disolución básica
3H O OH
7pH
Carácter ácido crecienteCarácter básico crecienteDisoluciones
ácidas
Disolucionesbásicas
Ag
ua p
ura
Diso
lucio
nes n
eutras
6. REACCIONES ÁCIDO BASE
ESCALA DE pH
El papel indicador universal contiene una mezcla de
indicadores, así su escala colorimétrica es más amplia.
Se utiliza para estimar de forma aproximada el pH de una
disolución
6. REACCIONES ÁCIDO BASE
ESCALA DE pH
Algunos valores de pH: pH 1,0. Ácido clorhídrico pH 7,4. Sangre, sudorpH 2,3. Zumo de limón pH 8,0. Agua de marpH 2,4. Coca-Cola pH 8,4. LevadurapH 2,9. Vinagre pH 9,0. Bicarbonato de sodapH 3,5. Vino pH 9,2. Disolución de bóraxpH 4,0. Cerveza pH 9,9. Pasta de dientespH 4,1. Zumo de tomate pH 10,5. Leche de magnesiapH 5,0. Café pH 11,0. Agua de calpH 5,6. Lluvia ácida pH 11,9. Amoniaco domésticopH 6,0. Orina (lluvia dorada) pH 13,0. LejíapH 6,5. Agua de lluvia pH 14,0. Hidróxido de sodiopH 6,6. Leche
» pH 7,0. Agua destilada
6. REACCIONES ÁCIDO BASE
ESCALA DE pH
6. REACCIONES ÁCIDO BASE
NEUTRALIZACIÓN ÁCIDO BASELos ácidos y bases reaccionan entre sí de acuerdo con la siguiente reacción:
Ejemplo:HCl (aq) + NaOH (aq) →NaCl (aq) + H
2O (l)
