reaccionesqumicas
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Reacciones Químicas
Física y Química 4º ESOPatricia Martínez
Conceptos previos
Fenómeno Físico: Cambio que no afecta a la naturaleza de las sustanciasEjemplos: movimientos, cambios de temperatura, cambios de estado, trocear un objeto, etc.
Fenómeno QuímicoCambia la naturaleza de las sustanciasEjemplos: combustión, síntesis de sustancias nuevas, procesos metabólicos, oxidación del hierro, etc.
Reacción 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?
De las reacciones químicas nos interesan:
- Las cantidades de los reactivos y productosESTEQUIOMETRÍA
El mecanismo de la reacción T. CINÉTICO-MOLECULAR
- La velocidad de la reacciónCINÉTICA QUÍMICA
- El intercambio de energíaTERMODINÁMICA
¿Cómo se producen?
H2 + O2 H2O
- Nos lo explicó DALTON:
En las reacciones químicas los átomos se reordenan para formar nuevas sustancias
¡CUIDADÍN!
¡La reacción anterior no cumple la ley deconservación de la masa!
Ley 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
2 KI + Pb(NO3)2 PbI2 + 2 KNO3
67.6 g + 64.5 g = 132.1 g
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
Representación de reacciones.
CaCO3 CaO + CO2
O
C
Ca
11
3 moléculas de hidrógeno para formar:
¿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!
Pasos 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
• Actividad libro Pag. 162• Problema 1 Pag. 174
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(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
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 Estequiometría
Ejercicios 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
http://www.youtube.com/watch?v=em6s47oC5dk&feature=relatedReactivo 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
Energía de activación
Transcurso de la reacción
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
Velocidad de reacción
Ejemplos de reacciones lentas (días, semanas):• Descomposición de una manzana.• Oxidación de un clavo.
Velocidad de reacción
• Ejemplo de una reacción muy lenta, millones de años:
• La formación de petróleo.
Velocidad de reacción
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.
La presencia de catalizadores
- 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.
La presencia de catalizadores
La presencia de catalizadores
Energía de activación
Complejoactivado
Ener
gía
Transcurso de la reacción
Reactivos ∆E<0
Productos
E.A
E.A
Complejoactivado
Transcurso de la reacción
Reactivos
∆E>0Ener
gía
Productos
E.A
E.A
Reacción exotérmica Reacción endotérmica
E.A sin catalizadorE.A con catalizador negativoE.A con catalizador positivo
Energía de activación
Energía de activación
Ene
rgía
Transcurso de la reacción
Complejoactivado
Reactivos
∆H<0
Energía de activación
Transcurso de la reacción
Complejoactivado
Reactivos
∆H>0
Ene
rgía
Reacción exotérmica Reacción endotérmica
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
La presencia de catalizadores
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
Juega y aprende
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