institut joan guinjoan - xtecinstitut joan guinjoan física i química 3r d’eso alumne/a:_____ 1r...
TRANSCRIPT
Institut Joan Guinjoan Física i Química 3r d’ESO
Alumne/a:_____________________________________________
1r bloc: bases de la ciència.
Unitat 1. El treball dels científics.
Unitat 2. Els estats de la matèria.
2n bloc: química.
Unitat 3. Els elements.
Unitat 4. Compostos i mescles.
Unitat 5. Reaccions químiques.
3r bloc: física.
Unitat 6. El moviment.
Unitat 7. Les forces.
Física i Química 3r d’ESO
Pàgina 2
Institut Joan Guinjoan Departament de Física i Química
Pàgina 3
Unitat 3. Els elements.
1. La teoria atòmica de Dalton.
Al 1808, John Dalton va reprendre les antigues idees de Leucip i de Demòcrit
sobre la naturalesa discontínua de la matèria, i va publicar la seva teoria atòmica en el
llibre A New System of Chemical Philosophy. La teoria atòmica de Dalton es pot
resumir en 4 postulats.
1) La matèria està formada per partícules diminutes i indivisibles
2) Els àtoms d'un mateix element són tots iguals entre si en massa, mida i
propietats.
3) Els àtoms d’elements químics diferents i són diferents en massa, mida i
propietats.
4) Els àtoms es poden unir per formar compostos.
Exercici 1. Defineix:
- Àtom:
- Element (químic):
- Compost (químic):
- Símbol químic:
Física i Química 3r d’ESO
Pàgina 4
2. Estructura atòmica.
Els àtoms tenen grandàries extremadament petites, les seves dimensions es
mesuren en picòmetres (1pm = 0’000000000001 m). Són tan petits que no els podem
veure al laboratori, i hem de fer servir models per estudiar-los. Els àtoms estan formades
per altres partícules subatòmiques encara més petites: electrons (e-), protons (p+) i
neutrons (nº).
Accediu a la web phet.colorado.edu, i seguiu la ruta:
Play with simulations > Chemistry > General Chemistry > Build an atom.
Punxeu sobre el triangle per iniciar el simulador.
Escolliu l’opció: Atom.
Build an atom.
Agafeu partícules subatòmiques (protons, neutrons i electrons) amb el punter i
deixeu-les anar sobre el nucli de l’àtom. Observeu com canvia la configuració i
l’element. Quan vulgueu tornar a començar, punxeu sobre el botó “reinici” per tornar a
començar.
Element
Càrrega elèctrica
Partícules subatòmiques
Opcions
Nucli
Escorça
Reinici
Configuració
Institut Joan Guinjoan Departament de Física i Química
Pàgina 5
Exercici 2. L’àtom té dues parts: nucli (part central) i escorça (representada a aquesta
web amb dues circumferències).
a) En quina part de l’àtom es col·loquen els protons?
b) En quina part de l’àtom es col·loquen els neutrons?
c) En quina part de l’àtom es col·loquen els electrons?
Exercici 3. El simulador “Build an atom” permet construir àtoms de 10 elements
diferents: hidrogen (H), heli (He), liti (Li), beril·li (Be), bor (B), carboni (C), nitrogen
(N), oxigen (O), fluor (F) i neó (Ne). De què depèn que un àtom sigui d’un element o
d’un altre?
Exercici 4. Obriu l’opció “Net charge” (càrrega elèctrica).
a) De què depèn la càrrega de l’àtom?
b) Com és la càrrega elèctrica d’un protó?
c) Com és la càrrega elèctrica d’un neutró?
d) Com és la càrrega elèctrica d’un electró?
Exercici 3. Marqueu l’opció “Stable/Unstable” (estable/inestable). De què depèn que un
àtom sigui estable?
Física i Química 3r d’ESO
Pàgina 6
Exercici 4. Completeu el text col·locant al lloc adequat les paraules del requadre
superior.
electrons escorça neutrons nuclears nucli positiva protons
Els _________ es troben a l’_________, la part més externa de l’àtom, i la seva
massa és aproximadament 0’005 unitats de massa atòmica (u.m.a.).
Al _________ de l’àtom, es troben els _________, que tenen càrrega _________, i
els _________, que no tenen càrrega. Aquests dos tipus de partícules _________ tenen
una massa similar, que és aproximadament una u.m.a.
3. Nombre atòmic i nombre màssic.
Hem vist que hi ha 2 tipus de partícules al nucli, protons i neutrons. El nombre
de partícules nuclears d’un àtom estableix dos paràmetres:
- Z, nombre atòmic: és el nombre de protons i determina l’element de que es tracta
- A, nombre màssic: és la suma de protons i neutrons presents a un àtom.
Anomenem isòtops els àtoms que són d’un mateix element (és a dir, tenen igual
nombre de protons i, per tant, el mateix Z: nombre atòmic ) però tenen diferent nombre
de neutrons (i que, per tant, tenen diferent A: nombre màssic). Per exemple, el carboni
té sempre 6 protons (Z=5 és bor i Z=7 és nitrogen), però pot tenir 6 neutrons
(A=6+6=12), 7 neutrons (A=6+7=13), o 8 neutrons (A=6+8=14). Els isòtops es poden
indicar dient el nombre màssic després del nom de l’element (carboni-12, carboni-13 i
carboni-14) o escrivint davant del símbol de l’element el nombre atòmic en subíndex i
el nombre màssic en superíndex: XA
Z ( C12
6 , C13
6 i C14
6 ).
Els isòtops més comuns són estables. Però, de vegades, alguns elements tenen
isòtops que no ho són, com el carboni-14 ( C14
6 ). Els isòtops inestables poden donar lloc
a reaccions nuclears (canvis al nucli) i emetre radioactivitat.
Exercici 5. Completeu la graella amb la informació dels 3 isòtops de l’hidrogen.
Isòtop Representació Z A Protons Neutrons Característiques
Hidrogen-1 1 H 1 0 Estable
1
Hidrogen-2
1 2 Estable
Hidrogen-3 1 Inestable
Institut Joan Guinjoan Departament de Física i Química
Pàgina 7
Exercici 6. Completeu la graella amb la informació dels àtoms elèctricament neutres.
Isòtop Representació Z A Protons Neutrons Electrons
Fluor-19 19
F 9 9
15
N 7 7
Oxigen-18
8
2 2 2
Bor-11
6
4. Ions.
electrons negatiu negativa negatives negativament neutra neutre
neutres neutrons positiu positives positiva positivament protons
Quan a un àtom hi ha el mateix nombre de _________ que d’electrons, les seves
càrregues es compensen i el conjunt és elèctricament _________. Però un àtom pot
guanyar o perdre _________; llavors, les càrregues queden descompensades i es
converteix en un àtom carregat elèctricament o ió. I hi ha de 2 tipus:
- Ió _________ o anió: quan l’àtom guanya electrons i les càrregues negatives
superen a les positives, és a dir, hi ha més electrons que protons, el conjunt
queda carregat _________. La càrrega _________ s’indica amb un signe
menys (guionet) en superíndex.
- Ió _________ o catió: quan l’àtom perd electrons i les càrregues _________
superen a les _________, és a dir, hi ha més protons que electrons, el conjunt
queda carregat _________. La càrrega _________ s’indica amb un signe més
(creu) en superíndex.
Com els _________ són _________ no influeixen en la càrrega elèctrica.
Generalment, la càrrega _________ no es sol indicar de cap manera, però pot
posar-se un zero (redona) en superíndex.
Física i Química 3r d’ESO
Pàgina 8
Exercici 7. Les següents representacions mostren el nombre de protons , neutrons
i electrons de diferents àtoms.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Respon: dels 6 àtoms representats, quins...
tenen el mateix Z: nombre atòmic i són el mateix element?
tenen el mateix A: nombre màssic?
són cations, tenen càrrega positiva?
són anions, tenen càrrega negativa?
són elèctricament neutres?
+
N +
+
+
+ + N N
N N N
+ + N N
+ N N
+ N
N N
+
N +
N
+
+
N N +
N
Institut Joan Guinjoan Departament de Física i Química
Pàgina 9
Exercici 8. Representa l’ió que es forma en cada cas.
a) El bor té certa tendència a guanyar 3 electrons i formar l’anió B3-
:
+
b) El beril·li té certa tendència a perdre 2 electrons i formar el catió Be2+
:
+
Exercici 9. Representa altres ions comuns.
a) Anió hidrogen: 1
H-. b) Catió liti:
7 Li
+.
1 3
N
N + +
+ + N N
N
N N
+ +
+
+ +
N
N N
Física i Química 3r d’ESO
Pàgina 10
5. La Taula Periòdica dels elements.
La Taula Periòdica recull tots els elements organitzats per ordre creixent de
nombre atòmic (del que té menys protons al que en té més).
A la Taula Periòdica es col·loquen en files, els element amb nombres atòmics
consecutius fins arribar a un gas noble. Cadascuna d’aquestes files, s’anomena període.
El primer període té sols 2 elements: Z=1 __________ i Z=2 __________. El segon
període te 8 elements: Z=3 __________, Z=4 ___________, Z=5 ___________, Z=6
___________, Z=7 ___________, Z=8 ___________, Z=9 __________ i Z=10
__________. I augmenta fins a completar 7 files.
Els elements amb propietats químiques semblants es col·loquen en la mateixa
columna, és el que s’anomenen grups. Per exemple, a l’última columna es situen els
gasos nobles, que són tots elements gasosos a temperatura ambient i molt menys
reactius que la resta d’elements.
La Taula Periòdica resulta molt pràctica per als químics perquè mostra els
elements organitzats segons les seves propietats. L’agrupació més important diferencia
2 tipus:
- Metalls: elements que formen anions, amb lluentor, són bons conductors de la
calor i l’electricitat, i són sòlids a temperatura ambient, excepte el mercuri que
és líquid.
- No-metalls: elements que poden formar anions i cations, no tenen lluentor, són
mals conductors de la calor i l’electricitat, i poden ser tant sòlids, com líquids o
gasosos a temperatura ambient.
Exercici 10. Completa la Taula Periòdica amb els símbols químics dels elements que hi
manquen.
1
..... hidrogen
2
..... heli
3
..... liti
4
..... beril·li
5
..... bor
6
..... carboni
7
..... nitrogen
8
..... oxigen
9
..... fluor
10
..... neó
11
Na sodi
12
Mg magnesi
13
Al alumini
14
Si silici
15
P fòsfor
16
S sofre
17
Cl clor
18
Ar argó
19
K potassi
20
Ca calci
21
Sc escandi
22
Ti titani
23
V vanadi
24
Cr crom
25
Mn manganès
26
Fe ferro
27
Co cobalt
28
Ni níquel
29
Cu coure
30
Zn zinc
31
Ga gal·li
32
Ge germani
33
As arsènic
34
Se seleni
35
Br brom
36
Kr criptó
37
Rb rubidi
38
Sr estronci
39
Y itri
40
Zr zirconi
41
Nb niobi
42
Mo molibdè
43
Tc tecneci
44
Ru ruteni
45
Rh rodi
46
Pd pal·ladi
47
Ag argent
48
Cd cadmi
49
In indi
50
Sn estany
51
Sb antimoni
52
Te tel·luri
53
I iode
54
Xe xenó
55
Cs cesi
56
Ba bari
57-70 lantànids
71
Lu luteci
72
Hf hafni
73
Ta tàntal
74
W tungsté
75
Re reni
76
Os osmi
77
Ir iridi
78
Pt platí
79
Au or
80
Hg mercuri
81
Tl tal·li
82
Pb plom
83
Bi bismut
84
Po poloni
85
At àstat
86
Rn radó
87
Fr franci
88
Ra radi
89-102 actínids
103
Lr laurenci
104
Rf rutherfordi
105
Db dubni
106
Sg seaborgi
107
Bh bohri
108
Hs hassi
109
Mt metneri
110
Ds darmstadti
111
Rg roentgeni
112
Cn copernici
Institut Joan Guinjoan Departament de Física i Química
Pàgina 11
Exercici 6. Amb la informació de la Taula Periòdica, responeu les qüestions següents.
a) Quin és el símbol atòmic del magnesi?
b) Argent i plata són sinònims, quin és el símbol atòmic d’aquest element?
c) És molt comú representar el contingut dels fertilitzants amb percentatges de N-
P-K, quins elements contenen?
d) Quin és el nombre atòmic de l’or?
e) És un metall el silici?
f) Quin element té 30 protons al nucli dels àtoms?
g) Quins elements tenen propietats similars al brom?
h) Què conté un aliatge de Fe, Ni i Cu?
i) Quins són els gasos nobles?
j) Quants protons hi ha als àtoms de Magnesi?
k) El liti té tendència a guanyar o perdre electrons?
l) L’oxigen te tendència a guanyar o perdre electrons?
Física i Química 3r d’ESO
Pàgina 12
Sobre els elements:
Institut Joan Guinjoan Departament de Física i Química
Pàgina 13
Unitat 4. Compostos i mescles.
1. Els compostos iònics.
Quan es combinen elements metàl·lics amb no metàl·lics, el metall perd
electrons i dona lloc a ions positius. Per la seva part, el no-metall agafa aquests
electrons i forma ions negatius. La diferència de càrregues fa que apareguin forces
d’atracció electrostàtica que mantenen units els ions de signe contrari, és el que
anomenem enllaç iònic.
Exercici1. Completa el text amb les paraules del rectangle superior.
anió catió electró electrons ions metall metàl·lic no-metall no-metàl·lic
El sodi és un element _________ que tendeix a perdre un electró i formar el
_________ Na+. Quan es combina amb el clor, que és un element _________, el clor
agafa aquest electró formant l’_________ Cl-. Els cations de sodi i els anions de clor
s’ordenen geomètricament en l’espai formant grans xarxes iòniques en les que per cada
Na+ i ha un Cl
-, mantenint-se el conjunt elèctricament neutre. Es forma el compost
monoclorur de sodi NaCl, que es sol anomenar: clorur de sodi, sal comuna o sal de
cuina.
El magnesi és un _________ que tendeix a perdre dos _________ i formar el catió
Mg2+
. Quan es combina amb el _________ clor, cada àtom de clor agafa un únic
_________, de manera que es formen dos anions Cl- per cada catió de magnesi. En
combinar-se, formen un compost on hi ha el doble d’anions clor que de cations
magnesi, resultant un conjunt elèctricament neutre. El compost que es forma és el
MgCl2, diclorur de magnesi, també anomenat: clorur de magnesi o clorur magnèsic.
L’ordenament geomètric dels compostos depèn de la grandària dels _________ i de
les proporcions en que es combinen en cada cas. Els diferents ordenaments fan que es
formin cristalls de formes diverses.
Física i Química 3r d’ESO
Pàgina 14
Exercici 2. Completa la Taula Periòdica escrivint en roig els símbols dels elements
metàl·lics i en blau els símbols dels no-metàl·lics. 1
..... hidrogen
2
..... heli
3
..... liti
4
..... beril·li
5
..... bor
6
..... carboni
7
..... nitrogen
8
..... oxigen
9
..... fluor
10
..... neó
11
.... sodi
12
.... magnesi
13
.... alumini
14
.... silici
15
.... fòsfor
16
.... sofre
17
.... clor
18
.... argó
19
.... potassi
20
.... calci
21
Sc escandi
22
Ti titani
23
V vanadi
24
Cr crom
25
Mn manganès
26
.... ferro
27
.... cobalt
28
.... níquel
29
.... coure
30
.... zinc
31
Ga gal·li
32
Ge germani
33
As arsènic
34
Se seleni
35
Br brom
36
Kr criptó
37
Rb rubidi
38
Sr estronci
39
Y itri
40
Zr zirconi
41
Nb niobi
42
Mo molibdè
43
Tc tecneci
44
Ru ruteni
45
Rh rodi
46
Pd pal·ladi
47
.... argent
48
.... cadmi
49
In indi
50
Sn estany
51
Sb antimoni
52
Te tel·luri
53
I iode
54
Xe xenó
55
Cs cesi
56
Ba bari
57-70 lantànids
71
Lu luteci
72
Hf hafni
73
Ta tàntal
74
W tungsté
75
Re reni
76
Os osmi
77
Ir iridi
78
Pt platí
79
.... or
80
.... mercuri
81
Tl tal·li
82
Pb plom
83
Bi bismut
84
Po poloni
85
At àstat
86
Rn radó
87
Fr franci
88
Ra radi
89-102 actínids
103
Lr laurenci
104
Rf rutherfordi
105
Db dubni
106
Sg seaborgi
107
Bh bohri
108
Hs hassi
109
Mt metneri
110
Ds darmstadti
111
Rg roentgeni
112
Cn copernici
1.1.Fórmula química. La fórmula química d’un compost iònic indica amb quines
proporcions es combinen anions i cations. Primer s’escriu el símbol químic de l’element
metàl·lic i després no metàl·lic escrivint en subíndex, darrere de cadascun, el nombre
que fan falta perquè el conjunt sigui elèctricament neutre. En el cas que la proporció
sigui 1, no s’escriu.
Metall proporció de metall No-metall proporció de no-metall
Exercici 3. Sabent que el liti forma el catió Li+ i el beril·li forma el catió Be
2+; i que
quan es combinen amb ells, es formen anions d’hidrogen H-, oxigen O
2-, nitrogen N
3- i
carboni C4-
; escriu la formula química dels compostos que formen:
Liti + hidrogen: Liti + oxigen:
Beril·li + hidrogen: Beril·li + oxigen:
Nitrogen + liti: Nitrogen + beril·li:
Carboni + liti: Carboni + beril·li:
1.2. Nomenclatura sistemàtica de compostos iònics binaris. En català, es
nomenen els elements en ordre invers de com apareixen a la fórmula química. En el cas
dels compostos d’un metall amb un no-metall, primer lloc s’anomena el no-metall de la
manera següent:
H: hidrur B: borur C: carbur N: nitrur O: òxid
F: fluorur Si: silicur P: fosfur S: sulfur Cl: clorur
Institut Joan Guinjoan Departament de Física i Química
Pàgina 15
A continuació s’escriu la preposició “de” seguida del nom del metall. En el cas
que hi hagi més d’un àtom a la fórmula, s’afegeix un prefix numeral indicant el nombre
de cada espècie: di-, tri-, tetra-, penta-... De vegades, s’utilitza el prefix mono- per
indicar que hi ha un únic àtom.
Exercici 4. Escriu la fórmula química dels compostos següents.
Monohidrur de liti: Triclorur d’or
Diflurorur de beril·li: Monoflurorur d’argent
Monòxid de disodi Difosfur de tricadmi
Diòxid de triferro Monosulfur de diplata
Mononitrur de cobalt Monosilicur de dimercuri
Monocarbur de tetrasodi Trisulfur de dialumini
Diborur de trizinc Monòxid de calci
Monosulfur de dipotassi Monosilicur de tetraliti
Trifluorur d’alumini Dihidrur de mercuri
Exercici 5. Escriu el nom sistemàtic dels següents compostos.
BeH2 Co3N2
LiF Cu2C
BeO KH
FeO Fe2S3
CaH2 K4C
Na2S Ag2O
Ni2O3 Cu3B
MgF2 Na4Si
Zn3P2 CdCl2
Au4Si3 HgS
Física i Química 3r d’ESO
Pàgina 16
1.3. Propietats dels compostos iònics. Els compostos iònics formen grans xarxes
cristal·lines. El fet que aquests cristalls estiguin formats per anions i cations amb les
càrregues compensades, fa que la unió entre les partícules sigui molt forta i el conjunt
molt estable. Malgrat això, si una força desplaça els ions, el conjunt pot trencar-se amb
relativa facilitat.
Propietats de les substàncies iòniques
Duresa: Dures i fràgils.
Punt de fusió i ebullició: Alts.
Estat físic a temperatura ambient: Sòlides.
Solubilitat: Solubles en aigua.
Conductivitat elèctrica: Sols condueixen dissoltes en aigua o foses.
2. Substàncies covalents.
Els àtoms dels elements no-metàl·lics tenen la capacitat de compartir electrons,
formant el que anomenem enllaços covalents, que uneixen els àtoms. De vegades
s’uneixen àtoms del mateix element, i de vegades formen compostos amb àtoms
d’elements diferents.
2.1. Molècules d’un únic element. En general, les molècules formades per àtoms
d’elements iguals tenen el nom de l’element i s’indica amb subíndex el nombre d’àtoms
que formen cada molècula: H2 hidrogen, Cl2 clor, S8 sofre, etc. Malgrat que no és
freqüent, es pot utilitzar el nom sistemàtic per evitar confusions: dihidrogen, diclor,
octosofre, etc.
En alguns casos concrets, com l’oxigen que pot formar dues classes de molècules amb 2
i 3 àtoms, el nom de l’element s’utilitza per a la molècula més freqüent. Quan es diu
d’oxigen, s’entén que parlem de dioxigen O2 perquè la molècula més comuna té 2
àtoms. Si parlem de trioxigen O3, s’utilitza el nom específic: ozó.
Na+ Cl
- Na
+ Cl
- Cl
- Na
+ Na
+
Na+ Cl
- Na
+ Cl
- Cl
- Cl
- Na
+
Na+ Cl
- Na
+ Cl
- Cl
- Na
+ Na
+
Na+ Cl
- Na
+ Cl
- Cl
- Na
+ Na
+
Na+ Cl
- Na
+ Cl
- Cl
- Cl
- Na
+
Na+ Cl
- Na
+
Cl-
Cl- Na
+
Na+
Institut Joan Guinjoan Departament de Física i Química
Pàgina 17
2.2. Compostos moleculars. Quan s’uneixen àtoms d’elements no-metàl·lics
diferents, es formen compostos. En general, es formulen igual que els compostos iònics,
escrivint davant el símbol de l’element que està més a prop dels metalls. Però en el cas
de les molècules, els subíndex ja no indiquen proporcions sinó el nombre total d’àtoms
que formen la molècula. Per exemple, cada molècula d’aigua oxigenada H2O2 està
formada per 2 àtoms d’hidrogen i dos àtoms d’oxigen.
Als compostos més comuns i quotidians s’utilitza el nom tradicional; els més
importants són l’aigua H2O i l’amoníac NH3. El carboni és un cas molt particular perquè
té la propietat de formar complexes molècules que estudia la química orgànica, per
exemple CH4 metà. En general, els compostos moleculars es llegeixen igual que les
fórmules dels compostos iònics.
Exercici 4. Escriu la fórmula química dels compostos següents.
Difluorur d’oxigen Monòxid de carboni
Triòxid de dibor Tricarbur de tetralumini
Triclorur de nitrogen Pentafluorur de clor
Tetranitrur de disilici Disulfur de carboni
Monoclorur d’hidrogen Monofluorur de clor
Exercici 5. Escriu el nom dels compostos següents.
N2O3 H2S
HF SO2
CO2 BP
SCl2 SiC
H2O P2H4
P3N5 NH3
B4C N2O5
CH4 SF4
ClF3 CCl4
Física i Química 3r d’ESO
Pàgina 18
2.3. Xarxes covalents. Alguns elements no-metàl·lics poden unir-se formant xarxes
amb un nombre indeterminat d’àtoms. En aquest cas, la fórmula molecular indica
proporcions d’àtoms. És el cas del quars SiO2, que forma xarxes cristal·lines en una
proporció de dos àtoms d’oxigen per cada àtom de silici.
Un cas molt particular és el del carboni que presenta al·lotropia, la facultat
d'existir amb propietats físiques diferents. Cada àtom de carboni pot compartir 4
electrons amb 4 àtoms de carboni diferents i, segons les condicions, adquireix
estructures geomètriques diferents i dona, lloc a diferents substàncies. El diamant i el
grafit són al·lòtrops, dues formes de carboni que difereixen en la seva estructura
cristal·lina.
2.4. Propietats de les substàncies covalents. Les forces que apareixen entre les
molècules són molt més febles que les forces internes de les xarxes cristal·lines, per
això, les propietats de les substàncies covalents difereixen molt.
Propietat Substàncies moleculars Substàncies covalents
cristal·lines
Duresa: Molt toves. Molt dures.
Punts de fusió i ebullició: Baixos. Molt alts.
Estat a temperatura ambient Sòlids, líquids o gasosos Sòlids.
Solubilitat La majoria solubles en
solvents orgànics i
insolubles en aigua.
Insolubles
Conductivitat elèctrica: No conductors. No conductors.
3.Les substàncies metàl·liques.
Els àtom d’elements metàl·lics poden perdre electrons i adquirir estructura de
ions positius. Aquests cations es distribueixen per l’espai formant una xarxa cristal·lina.
Els electrons que han perdut els àtoms queden formant un núvol electrònic que envolta
els cations i els manté units formant el que s’anomena enllaç metàl·lic. Aquest tipus
d’enllaç manté cohesionada l’estructura tant si es tracta d’àtoms del mateix element com
si són diferents.
Institut Joan Guinjoan Departament de Física i Química
Pàgina 19
3.1. Aliatges. Les mescles de metalls no es consideren compostos. A diferència del
que passa amb l’enllaç iònic i l’enllaç covalent, els metalls es poden combinar en
qualsevol proporció. Tots els àtoms queden en forma de cations i els electrons formen
un núvol que manté el conjunt cohesionat.
Exercici 6. Busca 3 exemples d’aliatges i digues per quins elements estan formats.
3.2. Propietats de les substàncies metàl·liques. El núvol d’electrons manté
molt cohesionada la xarxa cristal·lina metàl·lica i fa que siguin bons conductors de
l’electricitat.
Propietats de les substàncies metàl·liques
Duresa: Variable.
Punt de fusió i ebullició: Alts.
Estat físic a temperatura ambient: Sòlides (excepte el mercuri).
Solubilitat: Insolubles en aigua. Solubles en metalls; formen
amalgames en mercuri.
Conductivitat elèctrica: Alta.
K+
Ca2+
Fe2+
Cu+ K
+ Ca
2+ Fe
2+ Cu
+
K+
Ca2+
Fe2+
Cu+ K
+ Ca
2+ Fe
2+ Cu
+
Física i Química 3r d’ESO
Pàgina 20
4. Les mescles.
Quan un material està format per més d’una substància pura, diem que és una
mescla. Cada substància pura té unes propietats físiques determinades, les propietats
d’una mescla canvien en funció de quines substàncies pures la componen i en quina
proporció es troben.
Els components d’una mescla es poden separar mitjançant processos físics:
col·lant-les, amb imants, per destil·lació, cromatografia... De vegades, els components
es poden diferenciar a simple vista o amb ajuda d’una lupa, llavors diem que es tracta
d’una mescla heterogènia. Si no es poden diferenciar els seus components, es diu que és
una mescla homogènia.
Exercici 7. Posa exemples de mescles homogènies i heterogènies.
Exercici 8. Completa el quadre resum dels sistemes materials de la pàgina següent
col·locant al lloc corresponen les següents etiquetes:
- Tenen composició constant.
- Tenen composició variable.
- Es poden separar en diferents components mitjançant processons físics.
- No es poden separar en diferents components mitjançat processos físics.
- No es poden separar en substàncies més simples.
- Són substàncies pures formades per elements diferents que es poden separar
mitjançant processos químics.
- Es poden diferenciar els components a simple vista.
- Tenen diferents components que no es poden diferenciar a simple vista.
Escriu al lloc corresponent els exemples: ferro (Fe), acer, oli, aigua (H2O), aire, fusta,
gasosa, fluor (F2), diòxid de carboni (CO2), sal comuna (NaCl), liti (Li), marbre.
Institut Joan Guinjoan Departament de Física i Química
Pàgina 21
Sis
tem
es m
ater
ials
Subst
ànci
es p
ure
s
- ..............................................
................................................
................................................
................................................
................................................
................................................
- ..............................................
................................................
................................................
................................................
................................................
................................................
Ele
men
ts
- ..............................................
................................................
................................................
................................................
................................................
Exemples:
- ..........................
- ..........................
- ..........................
Com
post
os
- ..............................................
................................................
................................................
................................................
................................................
Exemples:
- ..........................
- ..........................
- ..........................
Mes
cles
- ..............................................
................................................
................................................
................................................
................................................
................................................
- ..............................................
................................................
................................................
................................................
................................................
................................................
Mes
cles
hom
og
ènie
s
- ..............................................
................................................
................................................
................................................
................................................
Exemples:
- ..........................
- ..........................
- ..........................
Mes
cles
het
erogèn
ies
- ..............................................
................................................
................................................
................................................
................................................
Exemples:
- ..........................
- ..........................
- ..........................
Física i Química 3r d’ESO
Pàgina 22
Sobre els compostos i les mescles:
Institut Joan Guinjoan Departament de Física i Química
Pàgina 23
Unitat 5. Reaccions químiques.
1. Canvis físics i reaccions químiques.
Si ens fixem al nostre entorn, ens adonarem que, a més d’haver diferents estats i
tipus de matèria, aquesta es transforma constantment. Els canvis a la matèria poden ser
molts i molt diversos, però es solen agrupar en dos grans tipus de processos:
- Canvis físics: processos als que no es modifica la composició de les substàncies
i no s’originen noves substàncies
- Canvis químics o reaccions químiques: processos als que una o més substàncies
inicials, anomenades reactius, es transformen en unes altres substàncies
diferents, anomenades productes..
Agafarem com a exemple un
glaçó de gel. A l’esquema es representa
aigua H2O en estat sòlid (s). Les seves
molècules, amb dos àtoms d’hidrogen i
un d’oxigen cadascuna, es disposen
geomètricament a l’espai, molt a prop
les unes de les altres.
Imagina que piquem el gel.
El seu aspecte ha canviat però
continuem sent aigua sòlida H2O (s)
que ara està en bocins petits.
S’ha creat alguna substància nova?
.........................................................
De quin tipus de canvi es tracta?
..........................................................
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H O
H H
O H H O
H H O
H H O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H H
Física i Química 3r d’ESO
Pàgina 24
Si escalfem l’aigua, quan
superi els 0ºC, es fondrà. L’aigua que
era sòlida passarà a estar líquida:
H2O(s) H2O (l)
S’ha creat alguna substància nova?
...........................................................
Els canvis d’estat són exemples de
quin tipus de canvi?
............................................................
Si fem passar un corrent elèctric per l’aigua,
veurem que comencen a sortir bombolles. És
l’electròlisi. El corrent elèctric fa que l’aigua es
separi en els seus components: oxigen i hidrogen.
H2O(l) H2(g)+O2(g)
S’ha creat alguna substància nova?
.............................................................................
De quin tipus de canvi es tracta?
..............................................................................
Exercici 1. Indica quins dels següents processos són canvis físics i quins reaccions
químiques.
a) S’escalfa el ferro a uns alts forns fins que esdevé líquid.
b) Amb un full de paper, fem un avió.
c) Una balonada, esmicola el vidre de la finestra.
d) Es crema fusta per fer una autèntica paella valenciana.
O H
H
O H
H
O H H
O H
H
O H
H
O H H
O H H
O H H
O H H
O H
H O
H H O
H
H
O H
H O
H
H
O
H
H
O
H
H O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O H H
O H H
O H H
O H
H O
H
H
O
H
H
O
H
H
H H
O O
H H O O O
O
O
O
O O
O O
O O H
H
H H
H H
H H
H H
H H
H H
H H
H H
H H H
H
H H
Institut Joan Guinjoan Departament de Física i Química
Pàgina 25
e) Amb el pas dels anys, es rovella una reixa.
f) Amb el canvi de temperatura, puja el mercuri del termòmetre.
g) Les fulles d’una planta fan la fotosíntesi.
h) Fem la digestió de l’esmorzar.
2. Les equacions químiques.
Una equació química és la representació esquemàtica d’una reacció química,
utilitzant les fórmules químiques dels reactius i productes separats per una fletxa que
indica el sentit de la reacció. Tornem a l’exemple de l’electròlisi:
Reactiu(s): Sentit de la reacció: Producte(s):
H2O(l) H2(g) + O2(g)
Creus que d’una molècula d’aigua H2O pot sortir una molècula d’oxigen O2? Si
ho penses, es necessiten 2 molècules d’aigua perquè cadascuna sols té un àtom
d’oxigen. L’equació química de l’electròlisi és correcta, de l’aigua surt hidrogen i
oxigen, però no està ben ajustada perquè fan falta dues molècules d’aigua perquè es
formi una molècula d’oxigen.
Reactiu Reacció
química Productes
2 H2O(l) O2(g) + 2 H2 (g)
Els coeficients estequiomètrics són valors que fiquem davant de les fórmules
químiques per indicar les proporcions de reactius i productes. En l’exemple: cada 2
molècules d’aigua donen lloc a una molècula d’oxigen i dues molècules d’hidrogen.
Darrere de les formules químiques, de vegades, s’indicia entre parèntesis l’estat
d’agregació de cascuna de les substàncies:
(s): sòlid (l): líquid (g): gasós (aq): dissolució aquosa
O H H
O H H
O O
H H H H
Física i Química 3r d’ESO
Pàgina 26
Per ajustar una reacció química, t’ajudarà molt escriure el nombre d’àtoms de
cadascun dels elements que hi ha als reactius i als productes:
Reactius: Productes:
KCl (aq) + F2 (g) KF (aq) + Cl2 (g)
- K: 1
- Cl: 1?
- F: 2?
- K: 1
- Cl: 2?
- F: 1?
2 KCl (aq) + F2 (g) 2 KF (aq) + Cl2 (g)
- K: 2
- Cl: 2
- F: 2
- K: 2
- Cl: 2
- F: 2
Pots ampliar la informació a:
http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/35_las_reacciones_quimicas/curso/lrq_est_01.html
Exercici 2. Ajusta les equacions químiques següents:
a) Zn (s) + HCl(aq) ZnCl2 (aq) + H2O (l)
b) KClO3 (s) KCl(s) + O2 (g)
c) Mg (s) + Cl2 (g) MgCl2 (s)
d) H2O2 (l) H2O (l) + O2 (g)
e) Fe2O3 (s) + CO(g) CO2 (g) + Fe (s)
f) SO2 (g) + O2(g) SO3 (g)
g) S8 (l) + Cl2 (g) S2Cl2 (g)
Institut Joan Guinjoan Departament de Física i Química
Pàgina 27
3. Tipus de reaccions químiques.
Existeixen diferents formes de classificar les reccions químiques. Tenint en
compte el mecanisme d’intercanvi, s’agrupen en:
- reaccions de síntesi: diferents reactius donen lloc a un únic producte més
complex
- reaccions de descomposició: un únic reactiu dona lloc a diferents productes
més senzills
- reaccions de desplaçament: diferents substàncies intercanvien àtoms.
Exercici 3. L’oxigen O2 i el nitrogen N2 que es troben en estat gasós a l’aire, es
combinen per donar lloc a un altre gas: el monòxid de nitrogen, NO. Representa de
manera esquemàtica la reacció química dibuixant els àtoms d’oxigen i nitrogen
que conformen cadascuna de les molècules i ajusta l’equació química. De quin tipus de
reacció es tracta?
Exercici 4. Representa de manera esquemàtica la reacció química ajustada de
l’electròlisi de l’aigua. De quin tipus de reacció es tracta?
N O
Física i Química 3r d’ESO
Pàgina 28
3.1. Combustió. La combustió és una reacció química que desprèn molta energia.
Una substància que anomenem combustible reacciona amb oxigen i genera diòxid de
carboni i vapor d’aigua:
Combustible + O2 (g) → CO2 (g) + H2O (g)
La reacció no està ajustada perquè les proporcions dels productes depenen de quin sigui
el combustible.
Exercici 5. Escriu la fórmula química de la combustió als casos següents.
a) El combustible és propà C3H8.
b) El combustible és etanol C2H6O.
c) El combustible és àcid acètic C2H4O2.
3.2. Reaccions àcid-base. Hi ha moltes substàncies que en dissolució aquosa
presenten reactivitat amb els cations hidrogen. Diferenciem 2 tipus:
- àcids: substàncies que cedeixen cations H+
- bases: substàncies que cedeixen anions OH- o accepten cations H
+.
A les reaccions de neutralització, un àcid reacciona amb una base formant-se,
generalment, una sal i aigua.
Exercici 6. En dissolució aquosa, el clorur d’hidrogen HCl i el hidròxid de sodi NaOH
reaccionen formant clorur de sodi NaCl en dissolució i aigua líquida. Escriu l’equació
química ajustada i digues quin actua com a àcid i quin com a base.
Institut Joan Guinjoan Departament de Física i Química
Pàgina 29
Exercici 7. L’aigua de pluja H2O (l) reacciona amb la contaminació de l’aire i forma
diferents àcid. Segons quin sigui el contaminant, es formen diferents compostos. Ajusta
la formació de la pluja àcida en els casos següents:
a) La pluja amb diòxid de sofre SO2 (g) forma l’àcid sulfúric H2SO3 (aq).
b) La pluja amb diòxid de nitrogen NO2 (g) forma l’àcid nítric HNO3 (aq) i
monòxid de nitrogen NO (g)
3.3. Reaccions de precipitació. A les reaccions de precipitació diferents reactius
en dissolució formen un producte insoluble. El producte insoluble s’anomena precipitat.
Exercici 7. Ajusta les equacions químiques següents i indica quin és el precipitat.
a) HCl (aq) + AgNO3 (aq) HNO3 (aq) + AgCl (s)
b) PbN2O6 (aq) + KI (aq) KNO3 (aq) + PbI2 (s)
4. La llei de Lavoisier o de conservació de la massa.
Treball. Les pastilles efervescents contenen, a més del medicament, àcid nítric C6H8O7
i bicarbonat de sodi NaHCO3. En dissoldre’s en aigua, aquestes substàncies reaccionen i
produeixen citrat de sodi C6H7O7Na, aigua H2O i diòxid de carboni CO2, el gas que
compon les bombolles.
En grups, entreu a la web:
www.iesaguilarycano.com/dpto/fyq/lavoisier.html
i responeu les preguntes que hi trobareu.
Física i Química 3r d’ESO
Pàgina 30
igual masses masses productes reacció reactius suma
En qualsevol __________ química, la suma de les __________ dels __________ és
igual a la __________ de les __________ dels __________.
Exercici 8. El liti Li (s) s’obté industrialment a partir de clorur de liti LiCl (s),
mitjançant l’electròlisi. Aquest procediment allibera clor Cl2 (g).
a) Escriu l’equació química ajustada de l’electròlisi del clorur de liti.
b) Quina quantitat de clorur de liti ha reaccionat si s’han produït 70 kg de clor i
13’8 kg de liti?
Exercici 9. La síntesi de Haber és un procés industrial per obtenir amoníac NH3 (g) a
partir de nitrogen N2 (g) i hidrogen H2(g).
a) Representa les molècules indicant els àtoms de nitrogen i hidrogen , i el
nombre adequat de molècules perquè la reacció quedi ajustada.
b) Si es fan reaccionar 75 kg d’hidrogen amb 350 kg de nitrogen, quina quantitat
d’amoníac se n’obté?
H N
Institut Joan Guinjoan Departament de Física i Química
Pàgina 31
Exercici 10. Una pesa de ferro Fe (s) tenia una massa de 200g, però s’ha oxidat amb
l’oxigen O2(g) de l’aire, formant-se triòxid de diferro Fe2O3 i augmentant la seva massa
fins a 230 g. Escriu l’equació química que hi ha tingut lloc i calcula la massa d’oxigen
que ha reaccionat.
Exercici 11. A un laboratori, es fan reaccionar 22 g de diòxid de carboni CO2 (g) amb 3
g d’hidrogen H2 (g), obtenint-se certa quantitat de metanol CH4O (l) i 9 g d’aigua
líquida. Escriu l’equació química i calcula la massa de metanol que s’ha produït.
Física i Química 3r d’ESO
Pàgina 32
Exercici 12. En el procés de Bayer és un mètode per obtenir industrialment alumini. En
una primera reacció, a partir de bauxita AlO3H3 (s), s’obté triòxid de dialumini Al2O3
(s); alliberant hidrogen H2 (g). En una segona reacció química, mitjançant l’electròlisi,
el triòxid de dialumini es descompon en alumini Al (s) i oxigen O2 (g).
a) Escriu les dues equacions químiques ajustades.
b) En la producció d’alumini a partir de 80 kg de bauxita s’alliberen 54 kg d’aigua i
24 kg d’oxigen. Quina massa d’alumini se n’obté?
Institut Joan Guinjoan Departament de Física i Química
Pàgina 33
Sobre reaccions químiques:
Física i Química 3r d’ESO
Pàgina 34