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G6-Tema 15 :Otros aspectos relacionados con las reacciones químicas
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G6-Tema 15 :Otros aspectos relacionados con las reacciones químicas

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Este es el trabajo realizado por Dani y yo sobre el tema 15

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  • 1. TEMA 15: OTROS ASPECTOS ASOCIADOS ALAS REACCIONES QUÍMICASParte 1:1. La energía en las reacciones químicas.2. Calor y entalpía de reacción.3. Ley de Hess y sus aplicaciones.Parte 2:1. Velocidad de una reacción química.2. Factores que influyen en la velocidad de reacción.Parte 3:1. Algunas reacciones químicas de interés.2. Reacciones químicas y medio ambiente.3. Desarrollo y sostenibilidad.
  • 2. 1. La energía en las reacciones químicas.Tipos de energía y energía químicaDefinición: La energía es la capacidad Como ya hemos estudiado ende un cuerpo para realizar un trabajo o años de secundaria, existentransmitir calor. varios tipos de energía, que se pueden dividir en dos grupos, renovables y no renovables. Entre otras están la energía eléctrica, la energía radiante, la energía nuclear o atómica, y de las que estudiamos en ésta unidad, la energía química y la energía térmica.
  • 3. Cambios energéticos en las reacciones químicasSabemos que una reacción química Hermann von Helmholtz y Juliusconsiste en la ruptura y formación de Robert von Mayer y James Prescottenlaces entre átomos, por lo cual es Joule enunciaron la ley de larazonable pensar que el balance de conservación de la energía, aenergía no sea nulo, y por lo tanto, la principios del siglo XIX. Ésta ley seenergía sobrante o carente se convierte en entiende con una sola frase:otros tipos de energía. ‘’La energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma.’’ Pb + PbO2 + 2 H2SO4  2 PbSO4 + 2 H2O + ENERGÍA ELÉCTRICA Ésta ecuación química representa la reacción producida en la batería de un automóvil.
  • 4. Sistemas termodinámicos y reacciones endotérmicas y exotérmicasEn química, un sistema es aquella porción del universo que contiene las sustancias queparticipan en la reacción. Éstos pueden ser aislados, cerrados o abiertos:· Sistemas aislados: Es aquel que no intercambia ni materia ni energía con su entorno.· Sistemas cerrados: Es el que puede intercambiar energía pero no materia con elexterior.· Sistemas abiertos: Intercambian materia y energía con el exterior.Una forma común del desprendimiento o absorción de energía en una reacción es enforma de calor. Dependiendo de cada caso, una reacción puede ser endotérmica(absorbe calor) o exotérmica (desprende calor).
  • 5. 2. Calor y entalpía de reacción.El calor de reacción es el calorintercambiado entre un sistema y suentorno cuando se da una reacción química ΔH = Qpen el seno del primero a temperaturaconstante.Las reacciones químicas que vamos a estudiar ocurren a temperaturaconstante y en un sistema abierto a la atmósfera. Por esto utilizamos lamagnitud termodinámica (H = Entalpía) cuya variación coincide con el calor dereacción a presión constante.Características de la entalpía:· Es una magnitud extensiva, su valor depende de la masa reaccionante.·Es una función de estado, su valor solo depende del estado final e inicial.·Sólo podemos medir la variación que experimenta, es decir, ΔHr
  • 6. Diagramas entálpicos Un diagrama entálpico es una representación gráfica que representa de forma esquemática el cambio de entalpía en una reacción.PROCESO ENDOTÉRMICO (si ΔHr > 0) PROCESO EXOTÉRMICO (si ΔHr < 0)
  • 7. Estados estándar y entalpías estándarLa variación de entalpía no tiene un determinado valor entre unas ecuacionesquímicas u otras, por ello se le asigna un determinado estado, llamado estándar.Sus condiciones son:· La presión es de 1 bar (aproximadamente 1 atm).·Cada especie química que interviene debe estar en el estado de agregación en elque sea más estable a presión estándar y a la temperatura elegida.· Para sustancias disueltas, el estado estándar se refiere a la concentración 1 M.· No existe temperatura estándar.Ecuaciones termoquímicasUna ecuación termoquímica es una ecuación química ajustada en la que se indicanexpresamente, y a la derecha de ella, las magnitudes termodinámicascorrespondientes (entalpía).Si se invierte una ecuación termoquímica, el valor de la entalpía cambia de signo pero no de valor numérico.
  • 8. 3. Ley de Hess y sus aplicaciones.La ley de Hess establece que: “si una serie de reactivos reaccionan para dar unaserie de productos, el calor de reacción liberado o absorbido es independiente de si lareacción se lleva a cabo en una, dos o más etapas”. Esto es que los cambios deentalpía son aditivos. Se puede decir que el calor de reacción sólo depende de losreactivos y los productos. Ejemplo práctico:C(s, grafito) + O2(g)  CO2(g) ΔH2 = -393’5 kJ. CO2(g)  CO(g) + ½ O2(g) - ΔH3 = 283’0 kJ.__________________________________________________________C(s, grafito) + ½ O2(g)  CO(g) ΔH1 = -110’5 kJ.
  • 9. 4. Velocidad de una reacción química. Existe una ciencia que estudia La velocidad de reacción de una la velocidad de las reacciones ecuación química se puede definir como químicas y los factores que la variación de la concentración de un influyen en ella, denominada determinado reactivo o producto en la cinética química. unidad de tiempo. Se expresa en mol / litros ·s
  • 10. Teoría de las colisionesLa base de la teoría de las colisiones, es que toda reacción química requiere laruptura de los enlaces en las moléculas de las sustancias reaccionantes. Pero notodas las colisiones producen la formación de nuevas moléculas ya que sino lasvelocidades serían muy elevadas.Características para un choque eficazentre moléculas:· Las moléculas deben tener suficienteenergía cinética para romper los enlaces,ésta energía se llama energía deactivación.·El choque a de tener una orientaciónadecuada sino, aunque las moléculastengan energía suficiente no se dará elchoque.
  • 11. Teoría del estado de transiciónEsta teoría estudia como cambia la energía en el sistema, para ello, postula laexistencia de un estado intermedio en el camino de reactivos a productos. Ésteestado se llama estado de transición y la especie intermedia, complejo activado.El complejo activado, en equilibrio con los reactivos es la especie más energética einestable. Para llegar al complejo activado, tanto de los reactivos como de losproductos, hace falta una energía denominada energía de activación. Le energíade activación es la diferencia entre la energía del peso activado y la energía delestado del que procede.
  • 12. Primera gráfica proceso endotérmico. Segunda gráfica proceso exotérmico.
  • 13. 5. Factores que influyen en la velocidad de reacción. Naturaleza de los reactivos Concentración y estado físico de los reactivos Las reacciones que no En general, la velocidad de implican un reajuste en los una reacción aumenta con la enlaces suelen ser muy concentración de la especie rápidas. Esto ocurre en casi reaccionante. También influye todas las reacciones de iones. en la velocidad de la reacción Sin embargo, las reacciones el estado de agregación, las donde intervienen enlaces reacciones entre gases son covalentes suelen ser muy las más rápidas, si en la lentas, y además, necesitan reacción interviene un sólido, ser activadas. cuanto más pulverizado se encuentre, mayor será la velocidad de reacción.
  • 14. Efecto de la temperaturaLa velocidad de las reacciones químicas aumenta notablemente con la temperatura. Esto esdebido a que al elevar la temperatura aumenta de forma significativa el porcentaje molecular. Presencia de catalizadores e inhibidores Un catalizador es una sustancia que aumenta la velocidad de una reacción química y no se consume en ella, proceso llamado catálisis. Características: · Se recuperan al final del proceso. · No alteran las variables termodinámicas del proceso. · Reducen la energía de activación de los procesos directos e inversos en la misma cuantía. · Son muy específicos. · Su actividad solo tiene lugar en un margen muy estrecho de algunas magnitudes físicas.
  • 15. 6. Algunas reacciones químicas de interésReacción de combustión:Una combustión es un La reacción completa de Un proceso de combustiónproceso químico en el que cualquier hidrocarburo de de extraordinario interésuna sustancia (combustible) base CxHy, , así como la por sus múltiplesreacciona con el oxígeno de numerosos aplicaciones energéticas, y(comburente), produciéndose compuestos oxigenados sin efectos contaminantes,además de los productos un que originan siempre los es la reacción delrápido desprendimiento de mismos productos: CO2 y hidrógeno con el oxígeno,energía en forma de luz y agua. cuyo único producto es elcalor. agua. 2 H2 + O2  2 H2O
  • 16. Reacciones en los seres vivos:La glucosa es una fuente de energía muy importante en los seres vivos. Da lugar a lassiguiente reacción: C6H12O6 + 6 O2  6 CO2 + 6 H2OEsta reacción es altamente exotérmica, libera la misma energía necesaria para crear laglucosa en la fotosíntesis. Necesita ser catalizada por enzimas y se lleva a cabo endiferentes etapas, para evitar lo siguiente:· Si la reacción se diese a cabo en una sola etapa la cantidad de energía liberadadestruiría la célula donde se produce la reacción.· La gran energía de activación que requiere hace que sea muy lenta la reacción. Lasenzimas rebajan la energía de activación y aceleran la velocidad del proceso.Reacciones en la industria:Entre las sustancias de mayor producción industrial tenemos, el ácido sulfúrico (H2SO4),el amoníaco (NH3) y el propeno o propileno (C3H7), como materias primas, y los plásticoso polímeros artificiales como productos finales.
  • 17. 7. Reacciones químicas y el medio ambiente.Efecto invernadero anómalo: El agujero en la capa de ozono:El Dióxido de Carbono, el vapor de La mayor parte de la radiación ultravioleta laagua y otros gases, principalmente absorbe el oxígeno y el nitrógeno en las capas altasmetano, son los causantes del de la atmósfera, pero hay una parte que sólo esllamado efecto invernadero. Sin absorbida por el ozono. La emisión de gases CFC aellos, nuestro planeta sería un la atmósfera, hace que el ozono se descomponga,planeta helado. Sin embargo, si generando el conocido agujero en la capa deaumentamos en exceso la ozono.proporción de estos gases en laatmósfera produciremos el efectoinvernadero anómalo, causante delaumento de temperatura en nuestroplaneta.
  • 18. La lluvia ácida:La lluvia no contaminado ya es ligeramente ácida de por sí, ya que tiene valores de PHentre 5’5 y 6. Esto es debido a la pequeña cantidad de Dióxido de Carbono que contienedisuelta en ella. Debido a la reacción del NO2 y del Anhídrido sulfuroso, que acabandando lugar al Ácido Nítrico y al Ácido Sulfúrico, estos ácidos se mezclan con la lluvia ydan lugar al fenómeno conocido como la lluvia ácida, que causa graves daños en lanaturaleza. El anhídrido sulfúrico es de origen volcánico, mientras que el NO2 es deorigen industrial, es decir, la lluvia ácida tiene una doble naturaleza natural yantropogénica.
  • 19. 8. Desarrollo y sostenibilidad.Desarrollo sostenible:El término desarrollo sostenible se nombró por · Medioambientales. El uso deprimera vez en el documento conocido como combustibles fósiles es lainforme Brundtland de 1987, y dice así, que principal fuente dedesarrollo sostenible es aquél que satisface contaminación atmosférica,las necesidades de las generaciones causantes del cambio climático.presentes sin comprometer las posibilidades · Socioeconómica. La excesivade las generaciones futuras, para atender a dependencia de lossus propias necesidades. combustibles fósiles como fuente de energía, causaríanRepercusiones asociadas al uso de que, el gasto de estoscombustibles fósiles: supusiera una paralización totalPodemos destacar dos aspectos, de la forma de vida quesocioeconómico y medioambiental: conocemos actualmente.
  • 20. Sostenibilidad energética:La búsqueda de nuevas fuentes de energía para el futuro es un tema muy importante de laactualidad:· Energías renovables. El uso de energías renovables (Hidráulica, solar, eólica, geotérmica)presentan múltiples ventajas, entre las que destacan, que no contaminan, que tienen granaceptación social y que tienen gran posibilitan la diversidad de aprovisionamiento. Según laUnión Europea, las energías renovables tendrían que tener un mayor peso en la sociedadactual. Las desventajas que obtaculizan su implantación son variadas, entre las quedestacan los altos costes, dificultades de almacenamiento.· Transporte sostenible. El transporte por carretera supone más del 40% del consumo de laenergía primaria, de aquí a que se trabaje con el denominado transporte sostenible queconsiste en el uso de combustibles menos contaminantes, o el uso de vehículos ecológicos(eléctricos, de propulsión híbrida, etc.).

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