Reaccions químiques 4t ESO

1. LES REACCIONSLES REACCIONS
QUÍMIQUESQUÍMIQUES

2. ÍNDEX DE LA UNITAT DIDÀCTICAÍNDEX DE LA UNITAT DIDÀCTICA

3. CANVI FÍSIC/ CANVI QUÍMICCANVI FÍSIC/ CANVI QUÍMIC
Els canvis físics són transformacions
que no alteren la naturalesa de les
substàncies. És a dir, no produeixen
substàncies diferents de les inicials.
Així, els fenòmens mecànics, elèctrics,
magnètics, etc., són fenòmens físics
Els canvis químics impliquen una
modificació o transformació de la matèria.
Les substàncies inicials i finals són
totalment diferents, encara que els àtoms
que formaven les substàncies inicials són els
mateixos que els que trobem al final de la
reacció, s'han reagrupat de manera
diferent.

4. LA REACCIÓ QUÍMICALA REACCIÓ QUÍMICA
Els canvis químics són transformacions que alteren la naturalesa química de les
substàncies i fan que apareguin substàncies diferents de les inicials.
Els canvis químics són el resultat d'un procés anomenat reacció química.
En tota reacció química les substàncies inicials que es transformen s’anomenen
reactius i les substàncies noves que apareixen a causa de la transformació
s’anomenen productes.
En ser els reactius i els productes substàncies diferents tenen propietats
diferents: color, olor, sabor, densitat, viscositat, punt de fusió, etc.

5. LA REACCIÓ QUÍMICALA REACCIÓ QUÍMICA
Les reaccions químiques tenen les següents característiques:
- les substàncies presents inicialment, anomenades reactius, desapareixen més o
menys completament,
- apareixen una o més substàncies noves, anomenades productes, a mesura que
van desapareixent els reactius,
- les propietats dels productes són , en general, molt diferents de les dels
reactius,
- una reacció química implica un canvi d'energia (o calor) del sistema, en passar
de reactius a productes. Així que les reaccions químiques van acompanyades
normalment d'emissió o absorció d'energia, com per exemple calor, llum o
electricitat. Una reacció és exotèrmica si allibera energia, i endotèrmica si cal
aportar-li energia perquè tingui lloc
-les reaccions químiques es produeixen a una velocitat determinada, que depèn
de diversos factors(tipus de reacció, temperatura, i de si el sistema conté un
catalitzador o enzim que acceleri la reacció.

6. LA REACCIÓ QUÍMICALA REACCIÓ QUÍMICA
En una reacció química els àtoms dels reactius es reorganitzen d'una altra
manera, formant nous enllaços químics de manera que apareixen nous compostos

7. LA VELOCITAT DE LES REACCIONS QUÍMIQUESLA VELOCITAT DE LES REACCIONS QUÍMIQUES
La velocitat de reacció es defineix com la quantitat de reactiu que es
transforma per unitat de temps, o bé la quantitat de producte que es forma per
unitat de temps.
TEORIA DE LES COL·LISIONS
La velocitat d’una reacció està relacionada amb diferents factors. Per
comprendre com hi influeixen aquests factors, cal partir de la idea que perquè
dues substàncies reaccionin és necessari que les seves partícules entrin en
contacte.
En realitat el que fan les partícules és xocar entre si.
Si el xoc es produeix amb una determinada orientació i les partícules tenen una
energia mínima necessària, anomenada energia d’activació, es pot produir la
reacció. Això és el que proposa la teoria de les col·lisions.

8. LA VELOCITAT DE LES REACCIONS QUÍMIQUESLA VELOCITAT DE LES REACCIONS QUÍMIQUES
TEORIA DE LES COL·LISIONS

9. LA VELOCITAT DE LES REACCIONS QUÍMIQUESLA VELOCITAT DE LES REACCIONS QUÍMIQUES
Factors que influeixen en la velocitat de reacció:
Si augmenta la concentració dels reactius augmenta la velocitat. Com que hi
ha més quantitat de partícules hi haurà més xocs i també augmentarà la
probabilitat de xocs que tinguin l’orientació adequada.
Si augmenta la temperatura augmenta la velocitat. Així augmenta l’energia
cinètica de les partícules i hi haurà més partícules que tinguin un valor
d’energia igual o superior a l’energia d’activació. També hi haurà més
mobilitat en les partícules, la qual cosa farà augmentar el nombre de xocs.
Si augmenta el grau de divisió dels reactius augmenta la velocitat.
D’aquesta manera hi ha més superfície de contacte i així s’incrementa el
nombre de xocs.
Afegint un catalitzador al sistema augmenta la velocitat. Un catalitzador
és una substància que modifica la velocitat de reacció però no intervé en la
reacció. Actua disminuint l’energia que necessiten les partícules per poder
reaccionar.
Vídeo: pastilles efervescents i velocitat de reacció (1'23")

10. L'EQUACIÓ QUÍMICAL'EQUACIÓ QUÍMICA
Les reaccions químiques se simbolitzen mitjançant equacions químiques.
Les equacions químiques són expressions matemàtiques abreujades que
s'utilitzen per descriure el que succeeix en una reacció química en els seus estats
inicial i final.
Hi figuren dos membres; en el primer, els símbols o fórmules dels reactius i en el
segon els símbols o fórmules dels productes.
Per separar els dos membres s'utilitza una fletxa que generalment es dirigeix cap
a la dreta, indicant el sentit de la reacció.
Ex: Reacció de combustió: el metà pot reaccionar amb oxigen per formar diòxid
de carboni i aigua
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
PRODUCTESREACTIUS

11. L'EQUACIÓ QUÍMICAL'EQUACIÓ QUÍMICA
Generalment s'ha d'indicar l’estat físic en què es troba cada substància utilitzant
unes abreviatures específiques que s’escriuen com a subíndexs entre parèntesis al
costat de cada fórmula: s (sòlid), l (líquid), g (gas) i aq (dissolució aquosa).
L’estat físic dels reactius i dels productes és independent, és a dir, poden
reaccionar substàncies en qualsevol estat físic i s’obtenen productes també en
qualsevol dels estats.
Reacció d'electròlisi de l'aigua:
A vegades veiem equacions en què els reactius i els productes no porten cap
mena d’indicació, ja que no es considera rellevant l’estat de les substàncies
que hi intervenen.

12. L'EQUACIÓ QUÍMICAL'EQUACIÓ QUÍMICA

13. L'EQUACIÓ QUÍMICA: exemplesL'EQUACIÓ QUÍMICA: exemples

14. LLEI DE CONSERVACIÓ DE LA MATÈRIALLEI DE CONSERVACIÓ DE LA MATÈRIA
Aquest principi va ser enunciat el 1875 per Antoine Lavoisier,
químic francès considerat el pare de la química moderna.
LLEI DE LA CONSERVACIÓ DE LA MASSA O LLEI DE LAVOISIER:
"La massa dels productes d'una reacció química és igual a
la massa dels reactius de la reacció."
massa reactius químics = massa productes de la reacció
La llei de la conservació de la massa és conseqüència del fet que en una reacció
química no es formen àtoms nous, sinó que només es recombinen per formar els
reactius. El nombre d’àtoms de cada element no varia durant el procés; per tant,
no es crea ni es destrueix massa.

15. AArr: LA MASSA ATÒMICA RELATIVA O PES ATÒMIC: LA MASSA ATÒMICA RELATIVA O PES ATÒMIC
Una unitat de massa atòmica (u) correspon a una dotzena part de la massa de
l'isòtop 12 del carboni.
Ar
: El pes atòmic o massa atòmica relativa és el quocient entre la massa
mitjana d’un àtom de l’element i la unitat de massa atòmica u .
També es defineix com la mitjana de la massa atòmica relativa dels seus isòtops
ponderada amb la corresponent abundància natural a la Terra.
No té unitats.
El valor de la massa atòmica relativa de cada element apareix a la Taula Periòdica.
Masses atòmiques relatives d'alguns elements (valors arrodonits)
H = 1 Na = 23 Cl = 35,5 S = 32
O = 16 Fe = 55.8 Ca = 40 Mg = 24.3
C = 12 P = 31 K = 39 Zn = 65.4

16. MMrr: LA MASSA MOLECULAR RELATIVA O PES MOLECULAR: LA MASSA MOLECULAR RELATIVA O PES MOLECULAR
Podem definir la massa molecular relativa (Mr) com la relació entre la massa
d’una molècula determinada i la unitat de massa atòmica.
Com ja coneixem els pesos atòmics dels elements, per calcular les masses
moleculars sumarem les masses atòmiques dels àtoms que formen cada molècula.
Exemple: Calcula el pes molecular o massa molecular relativa de l’aigua.
Ar H = 1 Ar O = 16
Mr H2O = 2·1 + 16 = 18

17. CÀLCULS DE MASSA EN LES REACCIONS QUÍMIQUESCÀLCULS DE MASSA EN LES REACCIONS QUÍMIQUES
Als químics els interessa conèixer la massa de reactius que necessiten per obtenir
una quantitat de producte determinada en una reacció química, o la quantitat de
producte que poden obtenir a partir d'una determinada quantitat de reactius.
Per realitzar els càlculs cal disposar de l'equació química ajustada de la reacció.
Llavors podem conèixer la quantitat de molècules d'un producte que es pot
obtenir a partir d'una certa quantitat de molècules dels reactius.
Per exemple amb 2 molècules d'hidrogen (H2) i 1 molècula d'oxigen (O2) es poden
obtenir 2 molècules d'aigua (H2O).
Però quan es realitza una experiència al laboratori, no es poden comptar aquestes
partícules individualment, sinó que es treballa amb unes quantitats mesurables
amb balança. Així que cal trobar un patró per poder relacionar de manera senzilla
la quantitat de partícules (àtoms, molècules) i la massa, que és el que es mesura a
la balança. Així va sorgir el mol.
2H2
+ O2 → 2 H2O

18. EL MOLEL MOL
EL MOL:
- El mol és la unitat de quantitat de matèria (substància) en el Sistema
Internacional.
- La massa d’un mol de qualsevol substància coincideix amb el seu pes
atòmic o la seva massa molecular relativa expressada en grams.
- Un mol de qualsevol substància conté el mateix nombre de partícules
(nombre d'Avogadro)
1mol = NA = 6,022·1023
partícules (àtoms, molècules, ions, ...)
Element Ar 1 mol conté... Massa molar (M)
Hidrogen (H) 1.0079 ≈ 1 6,02·1023 àtoms d'H ≈ 1 g/mol
Oxigen (O) 15.99 ≈ 16 6,02·1023 àtoms d'O ≈ 16 g/mol
Alumini (Al) 26,98 ≈ 27 6,02·1023 àtoms d'Al ≈ 27 g/mol
Ferro (Fe) 55.845 ≈ 56 6,02·1023 àtoms de Fe ≈ 56 g/mol

19. EL MOLEL MOL
EL MOL I LES MASSES ATÒMIQUES
La massa en grams d’un mol d’àtoms d’un element és numèricament igual al pes
atòmic de l’element.
EL MOL I LES MASSES MOLECULARS
La massa molecular d’una substancia és la suma de les masses atòmiques dels
elements que la formen. La massa en grams d’un mol de molècules es
numèricament igual a la massa molecular. Exemples:

20. EL MOLEL MOL
Si es pensa en el concepte de dotzena, es podria dir, que una dotzena de
cotxes té una dotzena de volants i quatre dotzenes de rodes (4 · 12 = 48
rodes).
El que pesa una dotzena no es pot saber, ja que depèn de què és la dotzena
(no pesa el mateix una dotzena d'ous que una dotzena de llibres); el que sí
que sabem, però, és que conté dotze elements.
El mol conté aquest nombre tan elevat de partícules (6,02214129×1023
)
perquè justament aquest nombre d'àtoms té una massa (en g) que coincideix
amb el pes atòmic de cada element.
El concepte de mol és fàcil d’entendre si es
pensa que és similar al de dotzena.
Una dotzena és la quantitat de substància que
conté dotze «partícules», un nombre útil en
situacions de la vida quotidiana però molt petit
per referir-se a àtoms.

21. EL MOLEL MOL
Gràfic sobre la conversió a mols

22. ESTEQUIOMETRIAESTEQUIOMETRIA
Estequiometria vol dir estudi quantitatiu de les reaccions químiques, o,
expressat d’una altra forma, càlculs numèrics aplicats a les reaccions per tal de
resoldre qüestions com ara la quantitat d’una substància que es combina amb
una altra.
Als químics els interessa conèixer la massa de reactius que necessiten per
obtenir una quantitat de producte determinada en una reacció química, o la
quantitat de producte que poden obtenir a partir d'una determinada quantitat de
reactius. Els càlculs que cal fer per resoldre aquestes qüestions es diuen càlculs
estequiomètrics.
Per realitzar els càlculs estequiomètrics cal disposar de l'equació química
ajustada de la reacció. Llavors podem conèixer la quantitat de molècules d'un
producte que es pot obtenir a partir d'una certa quantitat de molècules dels
reactius.

23. ESTEQUIOMETRIAESTEQUIOMETRIA
Atès que la massa no es crea ni es destrueix, sinó que només es transforma (Llei
de conservació de la massa), han d'haver-hi els mateixos àtoms de cadascun dels
elements que intervenen en la reacció química, a un costat i a l'altre de
l'equació química, és a dir, en els reactius i en els productes.

24. ESTEQUIOMETRIAESTEQUIOMETRIA
Exemple de reacció química ajustada (permet realitzar càlculs estequiomètrics):
ÀTOMS REACTIUS PRODUCTES
C 1 1
H 4 4
O 4 4

25. AJUSTAR UNA REACCIÓ QUÍMICAAJUSTAR UNA REACCIÓ QUÍMICA
Ajustar o igualar una equació química vol dir que el nombre d’àtoms de cada
element ha de ser igual en els dos membres de l’equació (reactius i
productes).
No es poden modificar els subíndexs, ja que estaríem canviant una substància
per una altra. Bàsicament, es tracta de trobar uns nombres, anomenats
coeficients estequiomètrics, que posarem davant de cada espècie química que
intervingui en la reacció amb la finalitat de què hi hagi el mateix nombre
d'àtoms de cada element tant en els reactius com en els productes.
Els coeficients estequiomètrics defineixen una proporció de molècules o àtoms
i per tant una proporció en mols.

26. COM S'AJUSTA UNA REACCIÓ QUÍMICA?COM S'AJUSTA UNA REACCIÓ QUÍMICA?
Per tal d'ajustar podem seguir 2 mètodes principals: el del tempteig i l'algebraic.
Per ajustar equacions senzilles n'hi ha prou amb el mètode del tempteig:
1. Igualar els àtoms dels metalls i dels no–metalls, excepte l'hidrogen i
l'oxigen. També podem entendre-ho com igualar els àtoms dels elements que
es trobin en el menor nombre d'espècies.
2. Igualar després els àtoms d'hidrogen.
3. Igualar, finalment, els àtoms d'oxigen.
4. Repassar si cal modificar el pas 1.
Ex. aquesta reacció de combustió del propà no està igualada:

27. COM S'AJUSTA UNA REACCIÓ QUÍMICA?COM S'AJUSTA UNA REACCIÓ QUÍMICA?
Pas 1. Comencem igualant els àtom de metall (no n'hi ha) i no-metall (el C)
Pas 2. Ajustem els àtoms d'hidrogen:
Pas 3. Finalment ajustem els àtoms d'oxigen:

28. COM S'AJUSTA UNA REACCIÓ QUÍMICA?COM S'AJUSTA UNA REACCIÓ QUÍMICA?
Comprovem que la reacció ha quedat realment igualada (ajustada):
ÀTOMS REACTIUS PRODUCTES
C 3 3
H 8 8
O 10 10

29. INTERPRETACIÓ MOLECULARINTERPRETACIÓ MOLECULAR
2 CO(s) + O2 (g) 2 CO2(g)
Aquesta equació indica que dues molècules de CO reaccionen amb una molècula
d’oxigen per produir dues molècules de CO2
Els coeficients de l’equació indiquen la proporció en molècules o mols, no en
grams.
2 mol CO(s) + 1 mol O2 (g) 2 mol CO2(g)
Però ho podem traduir en grams (sabem el valor de la massa molar):
56 g CO(s) + 32 g O2 (g) 88 g CO2(g)

30. vídeosvídeos
Vídeo: Les reaccions químiques (videoteca de la UPC)