Reacciones Químicas

Reacciones Químicas

Reacciones Químicas

Física y Química 4º ESOColegio Inmaculada

Gijón

Física y Química 4º ESOColegio Inmaculada

Gijón

Conceptos previosConceptos previos

Fenómeno Físico:

Cambio que no afecta a la naturaleza de las sustancias

Ejemplos: movimientos, cambios de temperatura, cambios de estado, trocear un objeto, etc.

Fenómeno Químico

Cambia la naturaleza de las sustancias

Ejemplos: combustión, síntesis de sustancias nuevas, procesos metabólicos, oxidación del hierro, etc.

Reacción químicaReacción química

Proceso en el cual partiendo de unas sustancias iniciales, REACTIVOS, se obtienen otras, PRODUCTOS de la reacción

A + B C + DREACTIVOS PRODUCTOS

En las reacciones químicas también es importante el intercambio de ENERGÍA REACCIONES EXOTÉRMICAS

Y ENDOTÉRMICAS

¿Qué estudiamos?¿Qué estudiamos?

De las reacciones químicas nos interesan:

- Las cantidades de los reactivos y productos

ESTEQUIOMETRÍA

- El mecanismo de la reacción

T. CINÉTICO-MOLECULAR

- La velocidad de la reacción

CINÉTICA QUÍMICA

- El intercambio de energía

TERMODINÁMICA

¿Cómo se producen?¿Cómo se producen?

H2 + O2 H2O

- Nos lo explicó DALTON:

En las reacciones químicas los átomos se reordenan para formar nuevas sustancias

En las reacciones químicas los átomos se reordenan para formar nuevas sustancias

¡CUIDADÍN!¡CUIDADÍN!

¡La reacción anterior no cumple la ley deconservación de la masa!

Ley de LavoisierLey de Lavoisier

2 H2 + O2 2 H2O

¡Ahora si cumple el principio de conservación de la masa!

La reacción está AJUSTADA

En toda reacción química la suma de las masas de los reactivos es igual a la suma de las masas de los productos de la reacción

PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA MASA

PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA MASA

2 KI + Pb(NO3)2 PbI2 + 2 KNO3

67.6 g + 64.5 g = 132.1 g

Representación de las reacciones químicas

Representación de las reacciones químicas

Las reacciones químicas pueden ser representadas mediante:

- Modelos molecularesDibujando los átomos como si fueran esferas y construyendo así las moléculas de las sustancias que intervienen en una reacción.

Permiten entender mejor la reacción.Son poco prácticas

- Ecuaciones químicasUtilizando la formulación química.

N2 + 3 H2 2 NH3

Más sencillas, especialmente si hay muchos átomos

Facilitan los cálculos Son las más utilizadas

Representación de reacciones.


Zn + HCl ZnCl2 + H2

Procedemos a ajustar:

Zn + 2 HCl ZnCl2 + H2



O

C

Ca

11

3 moléculas de hidrógeno para formar:

¿Qué significa esta ecuación?

¿Qué significa esta ecuación?

N2 + 3H2 2NH3

1 molécula de nitrógeno reacciona con

2 moléculas de amóníaco

1 mol de nitrógeno (N2) reacciona con

3 moles de hidrógeno (H2) para formar:

2 moles de amoníaco (NH3)

¿Cómo sería la relación en gramos? Intenta ponerla…28 g de N2 6 g de H2 34 g de NH3

¡Debe cumplir el principio de conservación de la masa!

¡Debe cumplir el principio de conservación de la masa!

Pasos para ajustarPasos para ajustar

- Escribir a la izquierda todos los reactivos y a la derecha todos los productos, formulados correctamente.

- Asignar a cada compuesto su coeficiente estequiométrico, en el siguiente orden:

• En primer lugar los átomos centrales de los ácidos o sales, y los carbonos en los compuesto orgánicos.

• Los metales• El resto de elementos, dejando para el final el oxígeno y el

hidrógeno.

• Si algún elemento aparece en estado puro, sin combinar,

será el último que se ajuste.

Ejercicios de ajuste de reacciones

Ejercicios de ajuste de reacciones

Actividad libro Pag. 162

Problema 1 Pag. 174

14

(Los más frecuentes):

– Reacción de Combinación (Síntesis):A + Z AZ

– Reacción de Descomposición (Análisis):AZ A + Z

– Reacción de Desplazamiento o sustitución:A + BZ AZ + Bácido + metal sal + hidrógeno

– Reacción de Doble Desplazamiento:AX + BZ AZ + BX

– Reacción de Neutralización:HX + BOH BX + H2OÁcido + base sal + agua

– Reacciones de oxidación y combustiones:CxHy + O2 CO2 + H2O

Tipos de reacciones químicas

Tipos de reacciones químicas

EstequiometríaRealizar cálculos sobre la cantidad de cada una de las sustancias presentes en una reacción química.

Por ejemplo:Calcula la cantidad de hidrógeno que puede obtenerse de la descomposición 200 g de agua en sus elementos.

1º Formular y ajustar la reacción

2º Poner encima de cada compuesto la masa con la que interviene(masa molecular x coef. estequiométrico)

3º Comprobar la ley de conservac. de la masa

4º Escribir bajo cada compuesto los datos y las incógnitas.

5º Plantear y resolver las reglas de tres o factores de conversión

36 4 32

2 H2O 2 H2 + O2

200 g x

Ejercicios Estequiometría

Según la siguiente reacción ¿Qué cantidad de amoniaco se puede obtener partiendo de 50 g de nitrógeno?

N2 + 3 H2 2 NH3

Ejercicios y ejemplos Página 165 libro

Ejercicios Estequiometría

¿Qué cantidad de CO2 se produce en la combustión de 2 kg de butano?

C4H10 + O2 CO2 + H2O

Pureza de un reactivo.- En la naturaleza no existe ningún producto puro

100%- Las sustancias aparecen en mezclas.- Los reactivos químicos indican su pureza en la

etiqueta.- Para nuestros cálculos solo consideraremos la

cantidad de reactivo puro, distinguimos cantidad de muestra cantidad de sustancia pura

Ejercicios EstequiometríaEjercicios Estequiometría

Ejercicios EstequiometríaEjercicios Estequiometría

Rendimiento de la reacción- Las reacciones no suelen ocurrir totalmente- Por distintas causas (pérdidas, errores de proceso,

falta de contacto, etc.) se obtiene menos cantidad de producto de la esperada

% Rendimiento=Cantidad real obtenida

x 100Cantidad esperada

Video sobre estequiometría

Video sobre estequiometría

http://www.youtube.com/watch?v=em6s47oC5dk&feature=related

Reactivo limitante: Cálculo estequiométrico de la reacción:

HCl + Mg Mg Cl2 + H2



saber que ocurre: conocer los reactivos y productos, sus cantidades, etc.

Cuestiones distintas

saber como ocurre: conocer los mecanismos de reacción y sus condicionantes

ESTEQUIOMETRÍA CINÉTICA QUÍMICA

Estudia los mecanismos de reacción, la velocidad de las reacciones químicas y los factores que las condicionan

TEORÍA DE COLISIONESPara que la reacción química tenga lugar las moléculas de los reactivos deben chocar.

En el choque se rompen los enlaces de los reactivos

y da lugar a un intermedio llamado complejo activado

anterior a la formación de los productos

No todos los choques sirven CHOQUE EFICAZ

I2 + H2 2 HI

TEORÍA CINÉTICA DE CHOQUES

Para que un choque sea eficaz:

- Entre las moléculas adecuadas- Suficiente energía- Orientación correcta

http://www.educarchile.cl/Userfiles/P0001/File/quimica_teoria_colisiones.swf



TEORÍA CINÉTICA DE CHOQUES

Los choques eficaces dan lugar a la formación de un intermedio de la reacción llamado complejo activado

Características del complejo activado:- Es muy energético- Tiempo de vida muy breve Inestable- Tiene los enlaces de los reactivos parcialmente rotos y los enlaces de los productos parcialmente formados

Energía de activación

Ene

rgía

pot

enci

al

Transcurso de la reacción

Complejoactivado

Reactivos

E<0



Complejoactivado

Reactivos

E>0

Ene

rgía

pot

enci

al

Reacción exotérmica Reacción endotérmica

Productos

Productos

DIAGRAMAS ENERGÉTICOS

Hay personas que corren rápido, otras que corren lento y otras que simplemente corren tan lento que parece que no corren.

Lo mismo ocurre con las reacciones químicas: algunas son tan rápidas que no se pueden medir, otras son lentas y se pueden medir y otras son tan lentas que tardan años.

Velocidad de reacción

Ejemplos de reacciones rápidas (en segundos) pueden ser:

Sumergir sodio metálico en agua. Calentar una cinta de magnesio.

Sodio en agua Magnesio calentado


Ejemplos de reacciones lentas (días, semanas):• Descomposición de una manzana.• Oxidación de un clavo.


• Ejemplo de una reacción muy lenta, millones de años:

• La formación de petróleo.


La velocidad de reacción es la velocidad a la que se forman los productos o se consumen los reactivos.

La velocidad de reacción depende de varios factores, entre los cuales están:– La naturaleza de los reactivos.– La concentración de los reactivos.– La temperatura.– El grado de división– El estado de agregación– La presencia de catalizadores.

Velocidad de reacciónVelocidad de reacción

“Unas sustancias reacciona más rápido que otras”

Explicado más fino…• La naturaleza de los reactantes involucrados en una

reacción determina la velocidad de esta, por ejemplo:• La velocidad de oxidación del hierro es distinta a la de la

plata.• Esto significa que la velocidad de la reacción depende de

qué elementos o sustancias estén involucrados en ella.

La naturaleza de los reactivos

El estado físico de los reactivos también condiciona la velocidad de reacción

Estado de agregación

GasesLíquidosSustancias en disolución

Rápido

Sólidos Lento

• Cuanto mayor sea la concentración de los reactivos, mayor será la velocidad con que se formen los productos.

• A mayor concentración habrá mayor probabilidad de que existan choques entre las moléculas.

La concentración de los reactivos

La temperatura• La velocidad de las reacciones químicas

aumenta con la temperatura.

• A mayor temperatura, aumenta la energía de las moléculas, entonces aumenta su velocidad y hay más choques entre ellas, que además serán más energéticos, por lo tanto, aumenta la velocidad de reacción.

• La velocidad de las reacciones químicas se puede modificar agregando una sustancia llamada catalizador.

• Los catalizadores no se consumen durante la reacción, no son reactivos ni productos.

• Es suficiente una pequeña cantidad de catalizador para modificar mucho la velocidad de la reacción

• Enzimas catalizadores de las reacciones en los seres vivos

La presencia de catalizadores

• Un catalizador aumenta o retarda la velocidad de reacción, afectando la energía de activación.

• La energía de activación es la energía mínima necesaria para que la

reacción tenga lugar.


- Los catalizadores positivos o aceleradores:- Aumentan la velocidad de reacción- Dismunuyen la energía de activación• Al disminuir este límite de energía necesario, será más

fácil llegar a la energía requerida, por lo tanto, la reacción se acelera.

Los catalizadores negativos o inhibidores:- Disminuyen la velocidad de reacción- Aumentan la energía de activación• Al aumentar este límite de energía necesario, será más

dificil llegar a la energía requerida, por lo tanto, se retarda.




Complejoactivado

En

erg

ía


Reactivos E<0

Productos

E.A

E.A

Complejoactivado


Reactivos

E>0En

erg

ía

Productos

E.A

E.A


E.A sin catalizadorE.A con catalizador negativoE.A con catalizador positivo



Ene

rgía


Complejoactivado

Reactivos

H<0



Complejoactivado

Reactivos

H>0

Ene

rgía


Productos

Productos

E.A

E.A

Los catalizadoresnegativos aumentan laenergía de activación

Los catalizadorespositivos disminuyenla energía de activación

E.A sin catalizadorE.A con catalizador negativoE.A con catalizador positivo


Enzimas

• Son los catalizadores de las reacciones químicas en el interior de los seres vivos.

Más concreto:Las reacciones químicas en los laboratorios y en la industria:

- se realizan a alta temperatura y presión- son lentas- poco eficaces, bajo rendimiento- poco específicas (no siempre obtienen solo el producto deseado)

En las células las reacciones son:- Muy rápidas- A temperatura y presión ambiental- Muy eficaces, rendimientos casi 100%- Específicas, productos deseados (muy pocos errores)

Ejemplos: síntesis de proteínas, duplicación ADN, respiración celular…

En una célula (10 micras) ocurren simultáneamente infinidad de reacciones químicas de un modo que nosotros no podemos repetir en los mejores laboratorios

En una célula (10 micras) ocurren simultáneamente infinidad de reacciones químicas de un modo que nosotros no podemos repetir en los mejores laboratorios

Juega y aprende

http://www.educarchile.cl/UserFiles/P0001/Media/JuegosBID/QuienSabeMas221/index.html



Education

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