FÍSICA Y QUÍMICA 4º DE E.S.O.

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1 FÍSICA Y QUÍMICA 4º DE E.S.O.
2o TRIMESTRE UNIDAD 4_2: REACCIONES QUÍMICAS: FUNDAMENTOS

2 http://www.softschools.com/quizzes/chemistry/ Bloque 3. Los cambios.
Criterios de evaluación C.E.3.1. Comprender el mecanismo de una reacción química y deducir la ley de conservación de la masa a partir del concepto de la reorganización atómica que tiene lugar. Estándares de aprendizaje evaluables E.A Interpreta reacciones químicas sencillas utilizando la teoría de colisiones y deduce la ley de conservación de la masa. C.E.3.2. Razonar cómo se altera la velocidad de una reacción al modificar alguno de los factores que influyen sobre la misma, utilizando el modelo cinético-molecular y la teoría de colisiones para justificar esta predicción. E.A Predice el efecto que sobre la velocidad de reacción tienen: la concentración de los reactivos, la temperatura, el grado de división de los reactivos sólidos y los catalizadores. E.A Analiza el efecto de los distintos factores que afectan a la velocidad de una reacción química ya sea a través de experiencias de laboratorio o mediante aplicaciones virtuales interactivas en las que la manipulación de las distintas variables permita extraer conclusiones. C.E.3.3. Interpretar ecuaciones termoquímicas y distinguir entre reacciones endotérmicas y exotérmicas. E.A Determina el carácter endotérmico o exotérmico de una reacción química analizando el signo del calor de reacción asociado. C.E.3.4. Reconocer la cantidad de sustancia como magnitud fundamental y el mol como su unidad en el Sistema Internacional de Unidades. E.A Realiza cálculos que relacionen la cantidad de sustancia, la masa atómica o molecular y la constante del número de Avogadro. C.E.3.5. Realizar cálculos estequiométricos con reactivos puros suponiendo un rendimiento completo de la reacción, partiendo del ajuste de la ecuación química correspondiente. E.A Interpreta los coeficientes de una ecuación química en términos de partículas, moles y, en el caso de reacciones entre gases, en términos de volúmenes E.A Resuelve problemas, realizando cálculos estequiométricos, con reactivos puros y suponiendo un rendimiento completo de la reacción, tanto si los reactivos están en estado sólido como en disolución.

3 Cambios químicos: Son aquellos en los que unas sustancias se transforman en otras sustancias diferentes Cambios físicos: Son todos aquellos en los que ninguna sustancia se transforma en otra diferente.

4 La teoría de colisiones
La teoría de colisiones fue enunciada por Lewis en Según esta teoría para que dos sustancias reaccionen se debe producir un choque entre ellas

5 La teoría de colisiones
La teoría de colisiones fue enunciada por Lewis en 1918. Según esta teoría para que dos sustancias reaccionen se debe producir un choque entre ellas Al chocar entre sí las dos moléculas empiezan a romperse sus enlaces, y a formarse otros nuevos, enlazando otros átomos. Como consecuencia, se originan moléculas diferentes. Las sustancias que se obtienen, por haberse formado los nuevos enlaces, se llaman PRODUCTOS Las sustancias que van a romper su enlaces se llaman REACTIVOS Temporalmente se pasa por un ESTADO DE TRANSICIÓN en el que se están rompiendo unos enlaces y formando otros

6 Un cambio químico se llama también reacción química y se representa mediante una ecuación química
Las sustancias que se obtienen, por haberse formado los nuevos enlaces, se llaman PRODUCTOS Las sustancias que desaparecen porque van a romper su enlaces se llaman REACTIVOS El ESTADO DE TRANSICIÓN o COMPLEJO ACTIVADO no se representa normalmente

7 Sin embargo, dos moléculas pueden chocar entre si y no dar lugar a reacción. Para que el choque sea eficaz, deben cumplirse, además, dos condiciones: CONDICIÓN 1. Que el choque se realice con una orientación adecuada, para que se puedan romper los enlaces antiguos y se permita la formación de los enlaces nuevos Choque con orientación adecuada Choques con orientaciones no adecuadas para que se rompan y formen los enlaces

8 Elige la orientación del choque que crees adecuada para que tenga lugar la reacción siguiente:
Orientación A Orientación B

9 Elige la orientación del choque que crees adecuada para que tenga lugar la reacción siguiente:
La orientación A permite que se rompa el doble enlace entre oxígeno y el nitrógeno del óxido nítrico, y se forme el doble enlace entre el carbono y el oxígeno Orientación A

10 Sin embargo, dos moléculas pueden chocar entre si y no dar lugar a reacción. Para que el choque sea eficaz, deben cumplirse, además, dos condiciones: CONDICIÓN 2. Que las moléculas posean suficiente energía para que al chocar puedan romperse algunos enlaces. Para romper enlaces es necesario aportar energía. Esta energía proviene de la energía cinética de las partículas de los reactivos. En momento del choque esa energía se invierte en romper los primeros enlaces. Después, la energía que se libera al formarse los enlaces de los productos, puede usarse para romper nuevos enlaces de otras moléculas de reactivo La energía es suficiente si permite formarse al complejo activado, ya que es donde se empiezan a romper y formar enlaces

11 En estas representaciones se encuentran las secuencias de tres choques
En estas representaciones se encuentran las secuencias de tres choques. Explica por qué no se han obtenido productos en la secuencia de choque A, ni en la B, pero sí en la C. A A B C

12 En estas representaciones se encuentran las secuencias de tres choques
En estas representaciones se encuentran las secuencias de tres choques. Explica por qué no se han obtenido productos en la secuencia de choque A, ni en la B, pero sí en la C. A A B C A: Choque con orientación adecuada, pero energía insuficiente B: Choque con orientación no adecuada C: Choque con orientación adecuada y energía suficiente

13 Si los enlaces de los reactivos tienen más energía almacenada que los de los productos, al tener lugar la reacción, se libera la energía sobrante. Se dice que tenemos una reacción EXOTÉRMICA reactivos. La diferencia de energía se libera Energía de los reactivos Energía de los productos

14 Si los enlaces de los reactivos tienen menos energía almacenada que los de los productos, al tener lugar la reacción, se absorbe la energía del medio. Se dice que tenemos una reacción ENDOTÉRMICA. La diferencia de energía se absorbe Energía de los reactivos Energía de los productos

15 Clasifica como endotérmica o exotérmica cada una de estas dos transformaciones químicas:

16 Une cada proceso con su perfil energético
Freir un huevo La respiración celular

17 Une cada proceso con su perfil energético
Freir un huevo es un proceso endotérmico La respiración celular es un proceso exotérmico

18 Ecuaciones termoquímicas
Ecuaciones termoquímicas: Son aquellas en las que aparecen los reactivos, los productos y la energía que se pone en juego en la reacción Al tipo de energía que almacenan los reactivos y los productos se la llama Entalpía (H). Para calcular la variación de energía durante la reacción se resta a la entalpía de los productos la de los reactivos Ecuaciones termoquímicas

19 Ecuaciones termoquímicas: Son aquellas en las que aparecen los reactivos, los productos y la energía que se pone en juego en la reacción Ecuación termoquímica de un proceso endotérmico Calor de reacción positivo Ecuación termoquímica de un proceso exotérmico Calor de reacción negativo

20 Ley de conservación de la masa en las reacciones químicas
EN LAS REACCIONES QUÍMICAS, LOS ÁTOMOS NI SE CREAN NI SE DESTRUYEN, SÓLO CAMBIA SU DISTRIBUCIÓN No se cumple la ley de conservación de la masa (Existe un átomo de oxígeno de más en los reactivos) Se cumple la ley de conservación de la masa (Existe el mismo número de átomos de cada elemento en los reactivos y en los productos)

21 Factores que afectan la velocidad a la que ocurre una reacción química.
Se preguntará en el examen cómo aumentar o disminuir la velocidad de una determinada reacción. Se valorará el razonamiento de la respuesta, no la repetición de los factores sin analizarlos. La velocidad de una reacción aumenta si: 1 - Cambiamos la naturaleza de los reactivos, pero seguimos obteniendo el mismo producto que deseamos o similar. 2 - Se aumenta la concentración de un reactivo disuelto 3 - Se aumenta la presión de un reactivo gaseoso 4 - Si los reactivos sólidos se dividen en trozos más pequeños 5 - La temperatura se incrementa 6 - Se utiliza un catalizador

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23 Cuantas más colisiones, mayor probabilidad de que halla choque efectivos y se produzca reacción

24 Todo factor que aumente el número de colisiones hará que proporcionalmente aumente también el número de colisiones con la orientación adecuada y la energía suficiente. Es decir, cuantas más colisiones, mayor probabilidad de que halla choque efectivos y se produzca reacción Bajo número de colisiones, bajo el número de colisiones con la orientación adecuada y la energía suficiente. REACCIÓN LENTA Elevado número de colisiones, alto el número de colisiones con la orientación adecuada y la energía suficiente. REACCIÓN RÁPIDA

25 - Cambiamos la naturaleza de los reactivos, pero seguimos obteniendo el mismo producto que deseamos o similar. 2 Li (s) + 2 H2O → 2 LiOH + H2 2 Na (s) + 2 H2O → 2 NaOH + H2 2 K (s) + 2 H2O → 2 KOH H2 2 Rb (s) + 2 H2O → 2 RbOH + H2 2 Cs (s) + 2 H2O → 2 CsOH + H2 Mismo tipo de reacción, pero cambiando el reactivo podemos hacer que la reacción vaya más rápida Li Na K

26 =>REACCIÓN LENTA =>REACCIÓN RÁPIDA
2- Influencia de la concentración de un reactivo disuelto ¿En qué caso ocurrirán más choques entre los reactivos? B B A Baja concentración =>Bajo número de colisiones => Bajo el número de colisiones con la orientación adecuada y la energía suficiente. =>REACCIÓN LENTA Alta concentración =>Alto número de colisiones => Alto el número de colisiones con la orientación adecuada y la energía suficiente. =>REACCIÓN RÁPIDA

27 Razona adecuadamente porqué las moléculas de la izquierda, al estar más concentradas, producen una reacción más rápida

28 =>REACCIÓN RÁPIDA =>REACCIÓN LENTA
Razona adecuadamente porqué las moléculas de la izquierda, al estar más concentradas, producen una reacción más rápida Cuantas más colisiones se produzcan, mayor probabilidad de que halla choque efectivos y se produzca reacción Alta concentración =>Alto número de colisiones => Alto el número de colisiones con la orientación adecuada y la energía suficiente. =>REACCIÓN RÁPIDA Baja concentración =>Bajo número de colisiones => Bajo el número de colisiones con la orientación adecuada y la energía suficiente. =>REACCIÓN LENTA

29 3 - Se aumenta la presión de un reactivo gaseoso
La presión afecta a la velocidad de reacción, especialmente cuando se trabaja con gases. Cuando aumenta la presión, las moléculas tienen menos espacio en el que puedan moverse. La mayor densidad de moléculas aumenta el número de colisiones. Cuando disminuye la presión, las moléculas no se golpean entre sí con tanta frecuencia y la velocidad de reacción disminuye. Razona adecuadamente porqué las moléculas de la derecha, al estar sometidas a mayor presión, producen una reacción más rápida

30 =>REACCIÓN RÁPIDA =>REACCIÓN RÁPIDA
Razona adecuadamente porqué las moléculas de la derecha, al estar sometidas a mayor presión, producen una reacción más rápida Cuantas más colisiones se produzcan, mayor probabilidad de que halla choque efectivos y se produzca reacción Menos presion, más espacio para moverse sin chocar =>Bajo número de colisiones => Bajo el número de colisiones con la orientación adecuada y la energía suficiente. =>REACCIÓN RÁPIDA Más presion, menor espacio para moverse sin chocar =>Alto número de colisiones => Alto el número de colisiones con la orientación adecuada y la energía suficiente. =>REACCIÓN RÁPIDA

31 4 - Si los reactivos sólidos se dividen en trozos más pequeños
Cuando un reactivo está en estado sólido, el otro solo puede acceder a la superficie. Dentro de cada trozo no existen choques, sólo en la superficie. Cuando los trozos del sólido se subdivide, hay nuevas zonas para que se produzcan choques en el mismo tiempo,

32 Si los reactivos están en estado sólido, la pulverización, es decir, la reducción a partículas de menor tamaño, aumenta la velocidad de reacción, ya que facilita el contacto entre los reactivos y, por tanto, la colisión entre las partículas

33 5 - La temperatura se incrementa
Cuando se aumenta la temperatura de un sistema, las moléculas tienen más energía cinética, por lo que se mueven con más velocidad y será más probable que choquen. Cuando baja la temperatura, las moléculas son más lentas y chocan menos. Una bajada de temperatura disminuye la velocidad de la reacción. A veces se usa el hielo para que la temperatura del sistema permanezca baja y la velocidad de reacción sea más lenta. A B En B, las moléculas tienen más energía cinética, por tanto más velocidad, por lo que recorren más espacio en el mismo tiempo, por lo que tienen más posibilidad de chocar. A 1000 K la mayoría de las moléculas se mueven a uno 1000 m/s A 300 K la mayoría de las moléculas se mueven a unos 300 m/s, por lo que recorren menos espacio cada segundo

34 5 - La temperatura se incrementa
Para que se produzca una reacción, las moléculas tienen que tener una energía cinética suficiente para pasar el estado de transición, ya que es la energía que se utiliza para romper los primeros enlaces. Ea Hemos podido medir el número de moléculas que tiene una determinada energía cinética

35 Al aumentar la temperatura, aumenta el número de las moléculas que tienen una energía cinética suficiente para superar el estado de transición Ea

36 6 - Se utiliza un catalizador
El catalizador positivo funciona proporcionando un camino de reacción alternativo al de la reacción original. La velocidad de la reacción aumenta ya que esta ruta alternativa tiene una energía de activación menor que la ruta de reacción sin el catalizador.

37 Las enzimas tienen lugares activos donde se acoplan los reactivos, como una llave y una cerradura. Ese complejo enzima-sustrato permite que se rompan y formen nuevos enlaces mediante un camino de reacción distinto al original. Una vez que se libera el producto, la enzima queda lista para para volver a intervenir El camino de reacción seguido con la enzima tiene una energía de activación menor, por lo que mayor número de partículas de los reactivos tendrán energía suficiente para pasarlo. La reacción será más rápida.

38 6 - Se utiliza un catalizador
Un catalizador negativo o inhibidor funciona uniéndose a la enzima y haciendo que el sitio de reacción no esté disponible parar que se acople la sustancia que iba a reaccionar.

39 2 Al (s) + 6 HCl (aq) → 3H2 (g) + 2AlCl3 (aq)
Una posible pregunta del examen podría ser: Indica razonadamente todas las posibilidades para que la reacción siguiente vaya más lenta 2 Al (s) HCl (aq) → 3H2 (g) AlCl3 (aq)