PHYSIC AND CHEMISTRY FÍSICA Y QUÍMICA 4º ESO 14/11/2018 PHYSIC AND CHEMISTRY FÍSICA Y QUÍMICA 4º ESO Colegio Ntra. Sra. del Buen Consejo (Agustinas) 14/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

UNIT 5: Chemical reactions. Chemical reactions. Ponderal laws: Conservation of mass. Definite proportions. Combining gas volumes. Review: Molecular mass. Mole concept. Avogadro’s number. Stoichiometry: Mass-mass calculations. Calculations with ideal gases. Calculations with soluctions. Limiting reactant. Purity of reactants. Percent yield. Energy and speed. Kinds of reactions. 14/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

TEMA 5: Reacciones químicas. Reacciones químicas. Leyes ponderables: Conservación de la masa. Proporciones definidas. Volúmenes de combinación. Repaso: Masa molecular. Concepto de mol. Nº de Avogadro. Estequiometria: Cálculos masa-masa. Cálculos con gases ideales. Cálculos con disoluciones. Reactivo limitante. Pureza de los reactivos. Rendimiento. Energía y velocidad. Tipos de reacciones. 14/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

Chemical reactions. Reacciones químicas. Una reacción química es un proceso en el los enlaces de unas sustancias, llamadas reactivos, se rompen y se forman otros enlaces nuevos que dan lugar a otras sustancias diferentes llamadas productos. En el proceso también se intercambia energía. Mecanismos de reacción: teoría de las colisiones. Para que se produzca la reacción es necesario que se produzca un choque entre las moléculas de los reactivos, pero estos choques deben: Tener la energía suficiente. Tener la orientación adecuada. 14/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

Mecanismos de reacción: teoría del complejo activado. Cuando se produce un choque válido se forma una distribución molecular de alta energía que se denomina complejo activado, en la que los enlaces antiguos van debilitándose mientras que los nuevos se van formando. En un breve intervalo de tiempo el complejo activado desaparece, formándose los productos. La energía de activación es la energía necesaria para que los reactivos alcancen el complejo activado. 14/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

Ponderal laws. Leyes ponderables. Ley de conservación de la masa (Lavoissier): en una reacción química, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos. Ejemplo 2 H2 + O2  2 H2O 32 g + 4 g  36 g Ley de las proporciones definidas (Proust): cuando dos o más elementos se combinan para formar un compuesto, lo hacen siempre en una relación de masa constante. 14/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

Ponderal laws. Leyes ponderables. Ley de los volúmenes de combinación (Gay-Lussac): En las reacciones entre gases (medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura) los volúmenes de reactivos y productos guardan entre sí relaciones numéricas sencillas. Ejemplo 2 H2 (g) + O2 (g)  2 H2O (g) 1 L + 2 L  2 L 14/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

Juan Antonio Romano Largo Review. Repaso. Masa molecular: es la masa de una molécula medida en umas., o lo que es lo mismo, g/mol. EJ: Mm(H2SO4) = 2·1 + 32 + 4·16 = 98 u Mol: es la cantidad de sustancia cuya masa en gramos coincide con la masa molecular. EJ: 1 mol de H2SO4 = 98 g Nº de Avogadro: es el nº de partículas (átomos, moléculas, iones…) que hay en 1 mol. 14/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

Mass-mass calculations. Cálculos masa-masa. Se hacen reaccionar 2,6 g de zinc metálico con nitrato de plata obteniéndose plata y nitrato de zinc. ¿Qué cantidad de plata se obtiene? PASO 1: escribir correctamente y ajustar la reacción. Zn + 2 AgNO3  2 Ag + Zn(NO3)2 2.6 g ? PASO 2: pasar el dato de gramos a moles. moles Zn 14/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

Juan Antonio Romano Largo PASO 3: establecer la proporción entre el dato y la incógnita mediante una regla de tres. moles Ag PASO 4: pasar el resultado de moles a gramos. 14/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

Calculations with ideal gases. Cálculos con gases ideales. P(atm) T(K) V(L) Mol (mol) 0.082(atm·L/K·mol) Usamos la ecuación de los gases ideales para pasar de L a mol o viceversa. Para ello tenemos que conocer los valores de P y T. Llamamos condiciones normales a: P = 1 atm y T = 0º C 14/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

Calculations with solutions. Cálculos con disoluciones. Se define la molaridad de una disolución como el nº de moles de soluto dividido por el volumen de la disolución en L. Usamos esta fórmula para calcular el número de moles de una disolución. 14/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

Limiting reactant. Reactivo limitante. Cuando en un problema nos dan como datos las cantidades de dos reactivos, lo primero que debemos hacer es calcular cual es el reactivo limitante (el que se gasta por completo) y cual está en exceso (el que sobra). Después haremos el problema tomando como dato el reactivo limitante. Ejemplo: Hacemos reaccionar 12 moles de propano con 50 moles de oxígeno. ¿Cuál es el reactivo limitante? C3H8 + 5 O2  3 CO2 + 4 H2O 12 mol 50 mol 14/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

Juan Antonio Romano Largo moles O2 Como sólo disponemos de 50 mol de O2, entonces el oxígeno se gasta por completo (es el reactivo limitante) y el propano está en exceso. El resto del problema se hará tomando como dato el O2. 14/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

Purity of reactants. Pureza de los reactivos. A veces, los reactivos contienen un porcentaje de impurezas, que no van a reaccionar, simplemente están presentes. Cuando esto ocurra antes de hacer ningún cálculo debemos hallar cual es la cantidad de sustancia pura y luego haremos el problema. EJ: El aire contiene un 21% de O2, si reaccionan 10 L de aire: L de O2 puro 14/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

Percent yield. Rendimiento. Las reacciones químicas siempre dan un rendimiento inferior al 100%, es decir, obtendremos menos productos de lo que hemos calculado. Los problemas de rendimiento se hacen igual que los demás, pero al final al resultado que nos sale, le tenemos que aplicar el porcentaje de rendimiento. 14/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

Juan Antonio Romano Largo Energy. Energía. En las reacciones químicas se intercambia energía en forma de luz, calor, electricidad, … EXOTÉRMICA  La reacción desprende energía. REACTIVOS  PRODUCTOS + ENERGÍA ENDOTÉRMICA  La reacción absorbe energía. REACTIVOS + ENERGÍA  PRODUCTOS Speed. Velocidad. Es la cantidad de sustancia que se forma (o que desaparece) por unidad de tiempo. Puede medirse en mol/s en el sistema interncaional. 14/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

Factores que afectan a la velocidad: Concentración de reactivos: cuanto mayor sea la cantidad de los reactivos, se producirán más choques y la reacción será más rápida. Superficie de contacto y grado de división: a mayor superficie y grado de división de los reactivos mayor será la velocidad de la reacción. Temperatura: A mayor temperatura, habrá más energía y los choques serán más efectivos, por lo que la reacción será más rápida. Catalizadores: sustancias que aumentan la velocidad de una reacción ya que disminuyen la energía de activación, pero sin intervenir en ella. 14/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

Decomposition reactions. Reacciones de descomposición. Aquellas en las que un único reactivo absorbe la suficiente energía para romper sus moléculas formando dos o más productos. Térmica Electrolítica 2 Ag2O (s)  4 Ag (s) +O2 (g) 2 H2O (l)  2 H2 (g) + O2 (g) Synthesis reactions. Reacciones de síntesis. Dos o más sustancias simples (elementos o compuestos) reaccionan para formar un único compuesto. 4 Fe (s) + 3 O2 (g)  2 Fe2O3 (s) 14/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

Displacement reactions. Reacciones de sustitución. Aquellas en las que un elemento de un reactivo sustituye o se intercambia por un elemento del otro reactivo. Simple: Double: Cl2 (g) + 2 HBr (aq)  2 HCl (aq) + Br2 (g) AgNO3 (aq) + NaI (aq)  AgI (s) + NaNO3 (aq) Combustion reactions. Reacciones de combustión. Aquellas en las que un combustible se quema en presencia de oxígeno formando dióxido de carbono y agua y liberando gran cantidad de energía en forma de luz y calor. C4H10 (g) + 13/2 O2 (g)  4 CO2 (g) + 5 H2O (g) 14/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

Acid and bases. Ácidos y bases. Sabor agrio (limón, vinagre, …). Son corrosivos. Conducen la electricidad cuando están disueltos en agua. Al disolverse en agua producen H+. Se neutralizan con bases. Sabor amargo. Son untuosas como el jabón. Conducen la electricidad cuando están disueltos en agua. Al disolverse en agua producen OH-. Se neutralizan con ácidos. El pH es un número comprendido entre 1 y 14 que indica el grado de acidez de las sustancias. 14/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

Acid-base reactions. Reacciones de neutralización. Para medir el pH se puede usar un pH-metro o el papel indicador universal, que cambia de color según el valor del pH. Acid-base reactions. Reacciones de neutralización. Aquellas en las que un ácido reacciona con una base para dar una sal y agua. HNO3 (aq) + NaOH (aq)  NaNO3 (aq) + H2O(l) H+ (aq) OH- (aq) 14/11/2018 Juan Antonio Romano Largo

Oxidation and reduction reactions. Reacciones de oxidación y reducción Reducción: Cualquier reacción en la que un reactivo pierde oxígeno. FeO (s) + C (s)  CO (g) + Fe (s) Oxidación: Cualquier reacción en la que un reactivo gana oxígeno. 2 Fe (s) + O2 (g)  2 FeO (s) En la industria las reacciones de reducción pueden utilizarse para obtener metales libres a partir de los óxidos extraídos en la minería. Ejemplos de oxidación: Corrosión del hierro o el acero que se evita usando recubrimientos. Alimentos con grasas o aceites  antioxidantes. 14/11/2018 Juan Antonio Romano Largo