6 cambios químicos

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6 cambios químicos

  1. 1. CAMBIOS QUÍMICOS <ul><li>LA CIENCIA QUÍMICA. </li></ul><ul><ul><ul><li>LA NATURALEZA DE LOS CAMBIOS. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>EL NACIMIENTO DE LA CIENCIA QUÍMICA. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>NATURALEZA DE LAS INTERACCIONES QUÍMICAS. </li></ul></ul></ul><ul><li>CAMBIOS Y REACCIONES QUÍMICOS. </li></ul><ul><ul><ul><li>CÓMO SE PRODUCE UN CAMBIO QUÍMICO. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>REACTIVOS Y PRODUCTOS. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>FÓRMULAS DE LOS COMPUESTOS. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>ECUACIONES QUÍMICAS. </li></ul></ul></ul><ul><li>LAS LEYES DE LA QUÍMICA. </li></ul><ul><ul><ul><li>LEY DE CONSERVACIÓN DE LA MASA. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>LEY DE LAS PROPORCIONES DEFINIDAS. </li></ul></ul></ul><ul><li>LAS MEDIDAS EN QUÍMICA . </li></ul><ul><ul><ul><li>MEDIDA DE MASAS. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>CONTÁNDO ÁTOMOS Y MOLÉCULAS. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>LA UNIDAD QUÍMICA: EL MOL </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>OTRA UNIDAD QUÍMICA: LA MASA MOLAR. </li></ul></ul></ul><ul><li>ALGUNOS TIPOS DE REACCIONES QUÍMICAS. </li></ul><ul><ul><ul><li>REACCIONES DE SÍNTESIS. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>REACCIONES DE DESCOMPOSICIÓN. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>REACCIONES EXOTÉRMICAS Y ENDOTÉRMICAS. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>RELACIONES ESTEQUIOMÉTRICAS. </li></ul></ul></ul>
  2. 2. 1. LA CIENCIA QUÍMICA
  3. 3. LA NATURALEZA DE LOS CAMBIOS Si doblamos, cortamos o arrugamos un papel, cambia de aspecto pero sigue siendo papel. Decimos que es un CAMBIO FÍSICO . Pero si lo quemamos, al final no queda papel: hay humo y cenizas. Es un CAMBIO QUÍMICO .
  4. 4. LA NATURALEZA DE LOS CAMBIOS <ul><li>En los CAMBIOS FÍSICOS , las sustancias mantienen su naturaleza y sus propiedades esenciales, es decir, siguen siendo las mismas sustancias. </li></ul><ul><li>En los CAMBIOS QUÍMICOS , las sustancias iniciales se transforman en otras distintas, que tienen propiedades diferentes . </li></ul>NITRÓGENO LÍQUIDO (sustancias que normalmente se encuentra en estado gaseoso. Para volverse líquido hay que bajar la temperatura a -196º C) , este hierve vivamente al adquirir la temperatura ambiente. La OXIDACIÓN, en su sentido original, se refiere a la combinación de oxígeno con otra sustancia para producir un compuesto llamado óxido. El hierro, en presencia de agua, reacciona con el oxígeno de la atmósfera formando un óxido de hierro hidratado, conocido comúnmente como orín.
  5. 5. EL NACIMIENTO DE LA CIENCIA QUÍMICA John Dalton (1766-1844) La materia está formada por átomos
  6. 6. EL NACIMIENTO DE LA CIENCIA QUÍMICA Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794)
  7. 7. NATURALEZA DE LAS INTERACCIONES QUÍMICAS LAS FUERZAS ELECTROMAGNÉTICAS SON LAS CAUSA DE LOS ENLACES QUÍMICOS LOS ÁTOMOS SE ATRAEN O REPELEN DEBIDO A LAS CARGAS ELÉCTRICAS QUE HAY EN SU INTERIOR
  8. 8. 2. CAMBIOS Y REACCIONES QUÍMICAS
  9. 9. CÓMO SE PRODUCE UN CAMBIO QUÍMICO: REACTIVOS Y PRODUCTOS Fíjate en estos espeleólogos en el interior de una cueva. ¿Cómo consiguen iluminar el camino? La mejor solución es aprovechar un curioso cambio químico conocido desde tiempos lejanos. experimento que se produce en el casco de los espeleólogos Las lámparas de los espeleólogos funcionan mediante una cambio químico que se produce entre el carburo de calcio (CaC 2 ) y el agua (H 2 O): Se vierte el agua sobre el carburo y se desprende un gas llamado acetileno (C 2 H 2 ). Si acercamos una llama o una chispa, el acetileno arderá produciendo una llama brillante. En todo este proceso ocurren varias reacciones químicas : 1) La producción de acetileno a partir de agua y carburo de calcio. 2) La combustión del acetileno para desprender luz. Una reacción química es un proceso en el que unas sustancias llamadas reactivos se transforman en otras distintas llamadas productos .
  10. 10. UNA REACCIÓN QUÍMICA ES EL PROCESO EN EL QUE, MEDIANTE UNA REORGANIZACIÓN DE ENLACES Y ÁTOMOS, UNA O MÁS SUSTANCIAS INICIALES SE TRANSFORMAN EN OTRAS DISTINTAS. CÓMO SE PRODUCE UN CAMBIO QUÍMICO: REACTIVOS Y PRODUCTOS
  11. 11. FORMULAS DE LOS COMPUESTOS CO 2 1 MOLÉCULA DE DIÓXIDO DE CARBONO 1 ÁTOMO DE CARBONO 2 ÁTOMOS DE OXÍGENO
  12. 12. ECUACIONES QUÍMICAS Las reacciones químicas se representan con ecuaciones que contienen las fórmulas de los reactivos en el PRIMER MIEMBRO, y las fórmulas de los productos en el SEGUNDO, separados por una flecha que indica el sentido en el que se produce la reacción. Esta es la reacción de oxidación del pentano: C 5 H 12 + O 2  ->  CO 2 + H 2 O En el primer miembro de esta ecuación tenemos 5 átomos de carbono, mientras que en el segundo solo 1. Asimismo, tenemos 12 átomos de hidrógeno a la izquierda, y solo 2 a la derecha. Decimos que esta ecuación química no está ajustada . C 5 H 12 + 8 O 2  ->  5 CO 2 + 6 H 2 O COEFICIENTE
  13. 13. 3. LAS LEYES DE LA QUÍMICA
  14. 14. LEY DE CONSERVACIÓN DE LAS MASAS La combustión,  uno de los grandes problemas de la química del siglo XVIII , despertó el interés de LAVOISIER porque éste trabajaba en un ensayo sobre la mejora de las técnicas del alumbrado público de París. Comprobó que al calentar metales como el estaño y el plomo en recipientes cerrados con una cantidad limitada de aire, estos se recubrían con una capa de calcinado hasta un momento determinado en que ésta no avanzaba más. Si se pesaba el conjunto (metal, calcinado, aire, etc.) después del calentamiento, el resultado era igual al peso antes de comenzar el proceso. Si el metal había ganado peso al calcinarse, era evidente que algo del recipiente debía haber perdido la misma cantidad de masa. Ese algo era el aire. Por tanto, LAVOISIER demostró que la calcinación de un metal no era el resultado de la pérdida del misterioso flogisto, sino la ganancia de algo muy material: una parte de aire. En toda reacción química la masa se conserva, esto es, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos
  15. 15. AJUSTE DE ECUACIONES QUÍMICAS En un cambio químico, el número y la clase de átomos que intervienen se conserva; solo cambia las moléculas (la forma en que los átomos están unidos) C 5 H 12 + O 2  ->  CO 2 + H 2 O ECUACIÓN NO AJUSTADA TIPO DE ÁTOMOS NÚMERO DE ATÓMOS (REACTIVOS) NÚMERO DE ÁTOMOS (PRODUCTOS) C 5 1 H 12 2 O 2 3
  16. 16. AJUSTE DE ECUACIONES QUÍMICAS a C 5 H 12 + b O 2  -> c  CO 2 + d H 2 O C 5 H 12 + 8 O 2  ->  5 CO 2 + 6 H 2 O TIPO DE ÁTOMOS NÚMERO DE ATÓMOS (REACTIVOS) NÚMERO DE ÁTOMOS (PRODUCTOS) C 5 a = 1 c H 12 a = 2 d O 2 b = 2c + 1d a = 1 5 (1) = c ; 5 = c ; c = 5 12 (1) = 2 d ; 12 = 2 d ; 12/2 = d ; d =6 ; d = 6 2 b = 2 (5) + 1 (6) ; 2 b = 10 + 6 ; 2b = 16 ; b = 8
  17. 17. LEY DE LAS PROPORCIONES DEFINIDAS <ul><li>Cuando dos o más elementos químicos se combinan para formar un determinado compuesto, lo hacen según una relación constante entre sus masas. </li></ul><ul><li>Cuando un determinado compuesto se separa en sus elementos, las masas de éstos se encuentran en una relación constante que es independiente de cómo se haya preparado el compuesto, de si se ha obtenido en el laboratorio o de su procedencia. </li></ul>Joseph Louis Proust
  18. 18. El azufre y el hierro se combinan para formar sulfuro de hierro (II) en la siguiente proporción: 4 gramos de azufre por cada 7 gramos de hierro Azufre + Hierro  Sulfuro de hierro Azufre Hierro Sulfuro de hierro Inicio 4 g 7 g 0g Final 0g 0g 11 g Azufre + Hierro  Sulfuro de hierro Azufre Hierro Sulfuro de hierro Inicio 4g 10g 0g Final 0g 3g 11g Azufre + Hierro  Sulfuro de hierro Azufre Hierro Sulfuro de hierro Inicio 12g 30g 0g Final 0g 9g 33g
  19. 19. Azufre + Hierro  Sulfuro de hierro Azufre Hierro Sulfuro de hierro Inicio 11g 33g 0g Final 3g 19g 22g
  20. 20. Se sabe que 8 g de azufre reacciona con 12 g de oxígeno para dar 20 g de trióxido de azufre: a) ¿Cuántos gramos de oxígeno reaccionarán con 1 g de azufre y qué cantidad de trióxido de azufre se obtendrá; b) si se descomponen 100 g de trióxido de azufre ¿cuántos gramos de azufre se obtendrán? 8g azufre 1g azufre ------------ = ------------------ 12g oxígeno xg oxígeno 8g azufre 1g azufre --------------- = ------------------------------- 20g trióxido xg trióxido de azufre 8g azufre xg azufre --------------- = ------------------------------- 20g trióxido 100g trióxido de azufre Azufre + Oxigeno  Trióxido de azufre azufre oxígeno Trióxido de azufre Inicio 8g 12g 0g Final 0g 0g 20g a) 1g ¿m? ¿m? b) ¿m? ¿m? 100g
  21. 21. 4. LAS MEDIDAS EN QUÍMICA
  22. 22. MEDIDA DE MASAS Lavoisier inició la etapa científica de la química, porque comenzó a utilizar la balanza para medir la masa de todas las sustancias que intervenían en una reacción.
  23. 23. CONTANDO ÁTOMOS Y MOLÉCULAS ES EL NÚMERO Y LA CLASE DE PARTÍCULAS LO QUE DEFINE LAS PROPIEDADES QUÍMICAS DE LAS SUSTANCIAS Y SU REACTIVIDAD H 2 O 1 MOLÉCULA DE AGUA ISÓTOPOS DE HIDRÓGENO Masa atómica = 1u. Masa atómica = 2u. ISÓTOPOS DE OXÍGENO Masa atómica = 16u. Masa atómica = 17u. Masa atómica = 18u. ÁTOMO NÚMERO MASA ATÓMICA Nº ÁTOMOS X MASA ATÓMICA H 2 1u 2 O 1 16u 16 MASA MOLECULAR 18u ÁTOMO NÚMERO MASA ATÓMICA Nº ÁTOMOS X MASA ATÓMICA H 2 2u 4 O 1 18u 18 MASA MOLECULAR 22u
  24. 24. EL MOL MOL ES LA CANTIDAD DE SUSTANCIA DE UN SISTEMA QUE CONTIENE 6,022 x 10 23 partículas 1 mol = 6,022 x 10 23 partículas
  25. 25. NÚMERO DE AVOGADRO ( N A ) N A = 6,022 x 10 23 <ul><ul><li>seiscientos mil trillones = 600.000 3 000.000 2 000.000 1 000.000 </li></ul></ul>ELEMENTO QUÍMICO MASA ATÓMICA MASA (g) NÚMERO DE ÁTOMOS Argón (Ar) 40u 40g 6,022 x 10 23 Hidrógeno (H) 1u 1g 6,022 x 10 23 COMPUESTO QUÍMICO MASA molécular MASA (g) NÚMERO DE ÁTOMOS Agua (H 2 O) 18u 18g 6,022 x 10 23 Metano (CH 4 ) 16u 16g 6,022 x 10 23 Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro
  26. 26. MASA MOLAR MASA MOLAR ES LA MASA DE UN MOL DE SUSTANCIA Masa molar del agua M = 18g/mol Masa molar del metano M = 16g/mol 1 MOL NÚMERO DE PARTÍCULAS MASA (g) VOLUMEN (L) Compuesto gaseoso en condiciones normales de temperatura y presión metano (CH 4 ) 6,022 x 10 23 16 22,4 1 MOL NÚMERO DE PARTÍCULAS MASA (g) VOLUMEN (L) Compuesto gaseoso en condiciones normales de temperatura y presión agua (H 2 O) 6,022 x 10 23 18
  27. 27. RELACIÓN ENTRE CANTIDAD DE SUSTANCIA Y MASA MOLAR MASA CANTIDAD DE SUSTANCIA = ---------------------- MASA MOLAR m (g) n (mol) = ---------------------- M (g/mol) Calcula la cantidad de agua (H 2 O), en mol, que hay en 36g de esta sustancia. ¿Cuántas moléculas hay? ¿Cuántos átomos de hidrógeno y oxígeno hay en dicha cantidad de sustancia? Se calcula la masa molecular del agua 18u Se calcula la masa molar 18g/mol Se calcula la cantidad de sustancia (n) n= 36g/18g/mol ; n= 2mol Se calcula el número de moléculas de agua 1mol H 2 O / 6,023 x10 23 moléculas H 2 O = 2mol H 2 O / x moléculas H 2 O x = 1,20 x10 24 moléculas H 2 O Se calcula el número de átomos de hidrógeno y el número de átomos de oxígeno 1molécula H 2 O / 2 átomos H= 1,20 x10 24 moléculas H 2 O / x átomos H 2 x = 2,4 x10 24 átomos H 1molécula H 2 O / 1 átomos O = 1,20 x10 24 moléculas H 2 O / x átomos O 2 x = 1,2 x10 24 átomos O
  28. 28. 5. ALGUNOS TIPOS DE REACCIONES QUÍMICAS
  29. 29. REACCIONES DE SÍNTESIS Son aquellas donde dos o más sustancias simples, elementos o compuestos, reaccionan para dar un único compuesto . A + B + …  C + Reactivo Reactivo Producto Ecuación química Elemento metálico Elemento no metálico Compuesto iónico Fe (s) + S (s)  FeS (s) Elemento no metálico Elemento no metálico Compuesto covalente S (s) + O 2 (g)  SO 2 (g) Oxido metálico Agua Hidróxido MgO (s) + HO 2 (l)  Mg(OH) 2 (g) Oxido no metálico Agua Oxoácido CO 2 (g) + HO 2 (l)  H 2 CO 3 (aq) Oxido no metálico Oxido no metálico Oxisal NaO 2 (s) + CO 2 (g)  Na 2 CO 3 (s)
  30. 30. REACCIONES DE SÍNTESIS N 2 (g) + 3 H 2 (g)  2 NH 3 (g) 2H 2 (g) + O 2 (g)  2 H 2 O(g) C (s) + O 2 (g)  CO 2 (g)
  31. 31. REACCIONES DE DESCOMPOSICIÓN Son aquellas en las que una sustancia se transforma en otras más sencillas. A  B + C + … DESCOMPOSICIÓN TÉRMICA (la energía absorbida se suministra mediante calor) 2 Ag 2 O (s)  4 Ag (s) + O 2 (g) DESCOMPOSICIÓN ELECTROLÍTICA (la energía absorbida se suministra mediante electricidad) 2 H 2 O (l)  2H 2 (g) + O 2 (g)
  32. 32. REACCIONES DE DESCOMPOSICIÓN CaCO 3 (s) -> CaO (s) + CO 2 (g)
  33. 33. REACCIONES EXOTÉRMICAS Y ENDOTÉRMICAS
  34. 34. REACCIONES EXOTÉRMICAS Y ENDOTÉRMICAS
  35. 35. RELACIONES ESTEQUIOMETRICAS N 2 (g) + 3 H 2 (g)  2 NH 3 (g) REACTIVOS PRODUCTOS COMPUESTOS QUÍMICOS Nitrógeno e hidrógeno molecular Amoniaco ESTADO FÍSICO Ambos reacttvos son gaseosos gaseoso INTERPRETACIÓN MICROSCÓPICA MOLÉCULAS 1 molécula de N 2 3 moléculas de H 2 2 moléculas de NH 3 INTERPRETACIÓN MACROSCÓPICA MOLES 1 mol de N 2 3 moles de H 2 2 moles de NH 3 VOLÚMENES (sustancias gaseosas) 1volumen de N 2 3 volúmenes de H 2 2 volúmenes de NH 3 MASA (gramos) (nº moles x Masa Molecular ) 28g de N 2 6g de H 2 34g de NH 3
  36. 36. CÁLCULOS QUÍMICOS CON MASAS Una forma de obtener hidrógeno es mediante la reacción de aluminio con una disolución acuosa de ácido clorhídrico que, además, produce una disolución de tricloruro de aluminio. Calcula los gramos de hidrógeno y de tricloruro de aluminio que se pueden obtener a partir de 270g de aluminio y los gramos necesarios de ácido clorhídrico. Se escribe la ecuación química ajustada 2 Al(s) + 6 HCl (aq)  2 AlCl 3 (aq) + 3 H 2 (g) Se anotan los moles que reaccionan de cada sustancia 2 moles + 6 moles 2 moles + 3 moles Se convierten los moles gramos (Masa molecular x nº moles) 2 x 27 + 6 x 36,5 2 x 133,5 + 3 x 2 54g + 219g 267g + 6g Se expresa el dato, 270g de aluminio, en moles 1mol aluminio / 27g aluminio = x moles aluminio / 270g de aluminio X= 10 moles de aluminio Se estable la nueva proporción en moles con el dato obtenido 2moles Al / 6 moles HCl = 10moles Al / x moles de HCl X= 30 moles de HCl 2moles Al / 2 moles AlCl 3 = 10moles Al / x moles de AlCl 3 X= 10 moles de AlCl 3 2moles Al / 3 moles H 2 = 10moles Al / x moles de H 2 X= 15 moles de H 2 Se convierten los moles calculados en gramos <ul><li>HCl : 30 moles x 36,5 = 1095g </li></ul><ul><li>AlCl 3 : 10 moles x 133,5 = 1335g </li></ul><ul><li>H 2 : 15 moles x 2 = 30g </li></ul>Se interpreta el resultado En la reacción de 270g de aluminio con 1095g de ácido clorhídrico, se producen 1335g de tricloruro de aluminio y 30 gramos de hidrógeno
  37. 37. CÁLCULOS QUÍMICOS CON VOLÚMENES Cuando se quema gas metano, CH 4 , en presencia de oxígeno, se obtiene dióxido de carbono, CO 2 , y agua, H 2 O, en estado gaseoso. Si se han consumido 30L de CH 4 (g), calcula los litros de CO 2 (g) y de H 2 O (g) que se producirán y el volumen de O 2 (g) necesario sabiendo que estos gases están a igual presión y temperatura. Se escribe la ecuación química ajustada CH 4 (g) + 2 O 2 (g)  CO 2 (g) + 2 H 2 O (g) Se anotan los volúmenes de cada gas, teniendo en cuenta sus coeficientes. Se elige una unidad de volumen, por ejemplo 1L 1volumen + 2 volúmenes 1volumen + 2 volúmenes 1L + 2 L 1L + 2 L Se establece la nueva proporción en volúmenes con el dato de volumen de metano consumido. 1L METANO / 2L OXÍGENO = 30L METANO / XL OXÍGENO X= 60L OXÍGENO 1L METANO / 1L DIÓXIDO = 30L METANO / XL DIÓXIDO X= 30L DIÓXIDO 1L METANO / 2L AGUA = 30L METANO / XL AGUA X= 60L AGUA Se interpreta los resultados En la reacción de 30L de metano con 60L de oxígeno se han formado 30L de dióxido y 60L de agua.

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