Diaporamas de Qumica IV

La cantidad de calor necesaria para descomponer un compuesto en sus

elementos = a la cantidad de calor desarrollado cuando dicho

compuesto a se forma a partir de sus elementos.

El calor de descomposicin de un compuesto es numricamente al

calor de formacin pero de signo opuesto.

Ejemplo:

2HI(g) H2(g) + I2(g) H = +11.9 k cal

H2(g) + I2(g) 2HI(g) H=-11.9 k cal

El calor producido o absorbido (variacin de entalpa) en cualquier

cambio qumico es = para dicho cambio, tanto si se realiza en una sola

etapa, como si se realiza en varias, puesto que la variacin total

depende nicamente de las propiedades de las sustancias iniciales y

finales y por lo tanto si H para cada una de las etapas del proceso es

conocida su suma ser la H de la reaccin global

Ejemplo.- Calcule H para

C(grafito) + O2 (g) CO2 (g)

a partir de:

a) C(grafito) + O2 (g) CO(g) H -26.42 Kcal

b) CO(g) + O2 (g) CO2 (g) H -67.63 kcal

C(grafito) + O2 (g) CO2 (g) H -94.05 Kcal

QU OCURRE CON LAS REACCIONES QUMICAS?

RAPIDEZ : Con qu rapidez se efectan las reacciones

MECANISMO: Por medio de qu mecanismos se lleva a cabo

GRADO DE FORMACIN: Hasta que grado se forman los productos

FACTORES: Factores que influyen tanto en velocidades como en el

alcance de las reacciones qumicas.

CINTICA QUMICA: Es la rama de la Qumica que se ocupa del estudio

de las velocidades y mecanismos de las reacciones qumicas

VELOCIDAD DE REACCIN:

Es una medida de la rapidez con la que se consume un reactivo o se forma un producto por

unidad de tiempo.

TEORA DE LAS COLISIONES

Esta teora supone que para que se lleve a cabo una reaccin qumica las partculas deben chocar o colisionar.

Ejemplo:

A2(g) + B2(g) 2AB(g) Los tomos de reordenan, se rompen los enlaces y se forman nuevos enlaces dando origen

a nuevas sustancias.

No todos los choquen de A2 y B2 dan por resultado una reaccin.

POR DOS RAZONES:

1.- Las molculas pueden estar inadecuadamente alineadas

2.- El impacto de las colisiones puede o no producir suficiente

energa para que se efecte una reaccin

1.- NATURALEZA DE REACTIVOS

2.- SUPERFICIE DE CONTACTO

3.- TEMPERATURA

4.- CATALIZADORES

5.- CONCENTRACIN

Puesto que la energa de activacin difiere de un reactivo a otro, la

velocidad depende de la naturaleza de los reactivos qumicos.

Mg + O2(g) MgO Se efecta con mucha rapidez y

produce una luz intensa

Cu + O2(g) CuO Se efecta lentamente

El Magnesio es ms activo que el Cobre de acuerdo a la posicin que

tienen en la tabla peridica.

Se observa en reacciones heterogneas.

Participan slidos y gases

Ejemplo:

2Mg + O2 2MgO

Se efectan en una sola superficie y la velocidad es proporcional al

rea. Cuando una masa se divide en partculas menores el rea

aumenta (superficie de contacto) y por lo tanto la velocidad de

Reaccin aumenta.

Ejemplos:

El aserrn arde ms rpido que un trozo de madera

Se producen explosiones en las minas por el polvo de carbn.

La velocidad aumenta con la temperatura a > temperatura > es la

energa cintica de las molculas y > la fraccin de molculas que

tengan la energa necesaria de activacin.

Se observa en reacciones exotrmica y endotrmicas.

La magnitud de aumento de velocidad con temperatura vara de una

reaccin a otra y tambin de un intervalo de temperatura a otro.

Aproximadamente cada 10C se duplica la velocidad.

Un catalizador aumenta la velocidad de una reaccin al cambiar el

mecanismo de la misma, a un curso que requiera menor energa de

activacin.

A< energa de activacin > es la velocidad de reaccin.

Estas sustancias aumentan o disminuyen la velocidad de una reaccin

y se recuperan qumicamente al finalizar la reaccin.

Catalizadores (+) Aceleran la velocidad de la reaccin

Catalizadores ( -) Retrasan la velocidad de la reaccin

La velocidad depende de la concentracin de los reactivos porque el

nmero de colisiones depende de la concentracin de las molculas a

> concentracin > es la velocidad de reaccin. Porque aumenta el

nmero de molculas por litro y > es el no. de colisiones.

A medida que el no. de partculas en un determinado volumen es >

aumenta la frecuencia de las colisiones y por lo tanto la velocidad de

una reaccin.

Ejemplo:

La combustin ocurre ms lentamente con aire que con oxgeno puro.

A temperatura constante la velocidad de una reaccin es proporcional

al producto de las concentraciones molares de los reaccionantes.

(Guldberg y Waage)

Al expresar matemticamente esta ley cada concentracin va elevada a

un exponente igual al coeficiente del reactante de la velocidad.

Ejemplo

aA + bB cC + dD

V= k [ A ]a [ B ]b

k= Constante de velocidad de reaccin

Dado el sistema:

aA +bB cC + d D

Aplicando ley de accin de masas tenemos:

V1 = k1 [A]a [B]b

V2 = k2 [C]c [D]d

[ C]c [D]d K = _______________________

[A]a [B]b

Es la relacin de la constante de velocidad de la reaccin derecha y la

constante de la reaccin izquierda para un sistema en equilbrio. Y es

igual al producto de las concentraciones molares de los productos

dividido entre el producto de las concentraciones molares de los

reactivos, cada sustancia elevada al no. de moles correspondientes.

Cuando se produce un cambio en una mezcla en equilbrio, este se

desplazar en la direccin que tienda a oponerse o contrarrestar dicho

cambio.

FACTORES QUE AFECTAN EL EQUILIBRIO QUMICO

1.- Concentracin

2. Temperatura

3.- Presin

Los alcanos presentan reacciones de sustitucin

Obtencin por descarboxilacin

CH3COONa + NaOH CaO Na2SO4 + CH4 REACCIONES:

Halogenacin CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl

Pirlisis

CH3-CH3-CH3-CH3-CH3-CH3 500 C CH3-CH2 -CH3 + CH2 =CH- CH3

Oxidacin parcial Alcanos superiores se oxidan lentamente a

compuestos oxigenados.

Alcanos con carbonos terciarios se oxidan al alcoholes secundarios

Oxidacin total CH4 + O2 CO2 + H2O

Los alquenos presentan reacciones de adicin

Obtencin por deshidratacin de alcoholes

CH3-CH2-OH + H2SO4 160C CH2= CH2 + H2O

REACCIONES:

Hidratacin CH2= CH2 + H2O 160C CH2= CH2

Halogenacin CH2= CH2 + Cl2 CCl4 Cl- CH2 -CH2 Cl

Hidrohalogenacin CH2= CH2 + HCl CH3 -CH2 Cl

Hidrogenacin CH2= CH2 + H2 Ni CH3 - CH3

Polimerizacin CH2= CH2 + H+ (CH2 - CH2)

Oxidacin parcial CH2= CH2 + [O] OH- CH2 -CH2 OH

Oxidacin total CH2= CH2 + O2 CO2 + H2O

Los alquinos presentan reacciones de adicin

Obtencin por Carburo de Calcio con agua

CaC2+ H2O C H CH +Ca( OH)2

REACCIONES:

Halogenacin CH CH+ Cl2 CCl4 Cl- CH =CH Cl

Hidrohalogenacin CH CH + HCl CH2 = CH Cl

Hidrogenacin CHCH + H2 Ni CH2 = CH2

Oxidacin parcial CH CH+ [O] (OH) 2 -CH-CH(OH) 2

Oxidacin total CH CH + O2 CO2 + H2O

Alcoholes primarios oxidan a aldehdos

CH3-CH2-OH [O] CH3-CH=O

Alcoholes secundarios oxidan a cetonas

CH3-CH(OH) CH3 [O] CH3-CO CH3

Cetonas

CH3-CO CH3 [O] no se oxidan

Alcoholes terciarios

(CH3)2-CH(OH) CH3 [O] no se oxidan

Aldehdos oxidan a cidos

CH3-CH=O [O] CH3-COOH

Oxidantes: KMnO4 / H+,OH-, CrO3 /CH3COOH, K2Cr2O4/ H2SO4 ,

reactivo de Tollens (oxidante suave para aldehdos)

cidos carboxlicos reducen a aldehdos

CH3-COOH + H2 CH3-CH=O

Aldehdos reducen a alcoholes

CH3-CH=O + H2 CH3-CH2-OH

Cetonas reducen a alcoholes secundarios

CH3-CO CH3 + H2 CH3-CH(OH) CH3

Reductores: LiAlH4/ ter seco, H2/Ni, Pd, Pt

Los steres se forman por la reaccin entre cidos carboxlicos y

alcoholes

El hidrgeno del cido sale para combinarse con el oxidrilo del

alcohol dando origen a la formacin de agua.

R-COO H + HO-R H+ RCOO-R + H-OH

Ejemplo

CH3-COOH + CH3-CH2-OH H+ CH3-COO-CH2 -CH3 + H2O

La hidrlisis es la ruptura de un ster y puede ser cida

y alcalina

Hidrlisis cida. Se rompe el ster y forma nuevamente alcohol y

cido

CH3-COO-CH2 -CH3 + H2O H+ CH3-COOH + CH3-CH2-OH

Hidrlisis alcalina (saponificacin): Se rompe el ster y forma sal

orgnica y alcohol

CH3-COO-CH2 -CH3 + Nao CH3-COONa + CH3-CH2-OH

Cuando usamos steres de glicerol con cidos de cadena

larga(cidos grasos) formamos JABN

Alquilacin de Friedel Y Crafts

CH3

+ CH3Cl AlCl3 + HCl

Halogenacin Cl

+ Cl2 FeCl3 + HCl

Nitracin NO2

+ HNO3 + H2O

Sulfonacin

SO3H

+ H2SO4 + H2O

Orientador de 1. Orden orto y para

Orientador de 2. Orden meta

Amina -NH2

Halgeno X

Radical alquilo R

Alcohol -OH

ter -O-R

Amida CONH2

cido carboxlico -COOH Nitro -NO2

Aldehdo -CH=O Cetona -CO- Sulfnico -SO3H ster -COO-R Cianuro -CN

Es el estudio de los conocimientos propios de la industria

qumica en procesos (implica reacciones qumicas) de

fabricacin de los cuales se fusionan conocimientos tericos y

prcticos para la obtencin, uso, mejoramiento, investigacin y

la mayor eficiencia al mnimo costo posible de los productos.

Es la optimizacin de la transformacin de los recursos

naturales que satisfacen una necesidad al menor costo posible

de adquisicin.