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Cambios químicos

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Cambios Químicos, ¿Qué es una reacción?. Términos de una reacción. La industria química.

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Cambios químicos

  1. 1. Cambios Químicos Profesor Juan Sanmartín Física y Química en Sistemas Naturales. Reacción de la molécula Santiaguina (alcaloide)
  2. 2. Cambio Físico / Cambio Químico Cambios Químicos En los CAMBIOS FÍSICOS las sustancias no cambian. El los cambios de estado se produce una variación de las fuerzas de interacción entre moléculas o partículas pero se mantiene la naturaleza de la sustancia. En los procesos de condensación, fusión, solificación, el agua (por ejemplo) no cambia su naturaleza, sigue siendo agua pero en diferente estado de agregación En una disolución de una sustancia es un cambio físico porque tanto los solutos como el disolvente mantienen su naturaleza En los CAMBIOS QUÍMICOS se produce una reorganización de los átomos, desaparecen unas sustancias y se crean otras. La naturaleza de las nuevas sustancias es distinta a la de las iniciales y sus propiedades también… Se produce una REACCIÓN QUÍMICA donde se realiza este cambio. La combustión (como el ejemplo de la leña ardiendo) es un proceso Químico ya que el resultado da unas sustancia diferentes a las iniciales.
  3. 3. Elementos www.deperu.com/abc/quimica/6084/tabla-periodica-de-los-elementos
  4. 4. Sustancias Cambios Químicos Las sustancias está formadas por átomos, son la unidad más sencilla con identidad propia. Los átomos pueden formar elementos o compuestos y podemos encontrarlos en diferentes formas… Estructura cristalina como es el caso de las sales (NaCl, CaCl2) o elementos como el hierro (Fe), cobre (Cu), etc... O moléculas como el dióxido de carbono (CO2), cloro (Cl2), agua (H2O), o oxígeno (O2). Oxígeno (O2) Agua (H2O) Cloro(Cl2) Dióxido de carbono(CO2) Cloruro de sodio (NaCl) Hierro (Fe)
  5. 5. ¿Como detectamos un Cambio Químico? Se puede producir un desprendimiento de gases, lo detectaríamos por el burbujeo que se produce. ¡Ojo! En una bebida gaseosa se produce burbujeo y no es una reacción ya que es una disolución de un gas en un líquido (es un proceso físico) En el proceso (reacción química) las sustancias finales tienen color diferente a las iniciales. Se produce un cambio de color. En una reacción química (cambio químico) puede necesitar calor (Q) o desprender calor (Q). Habrá entonces un intercambio de calor con el exterior. Pez abisal (con su cebo luminoso) (Fuente de la imagen http://www.bogleech.com/nature/). Puede producir luz. La luz es una forma de energía que se libera de una reacción química. En una combustión se produce luz pero tambien existen otras reacciones que liberan luz como ocurre en los peces abisales o en las luciérnagas. Cambios Químicos
  6. 6. Reacción Química. Cambios Químicos Ácido clorhídrico HCl Carbonato sódico Na2CO3 Desprendimiento de Gas
  7. 7. ¿Qué es una reacción química? Todo es química, se producen una enorme cantidad de reacciones químicas tanto a nuestro alrededor como en nuestro propio cuerpo. Los cambios químicos forman parte de la naturaleza de tal forma que sin ellos la vida sería imposible, pero… Una REACCIÓN QUÍMICA es un proceso por el cual unas sustancias se transforman en otras nuevas. Las sustancias iniciales o de partida se denominan reactivos y las sustancias finales productos. Reactivos Productos Reacción Química El número de reactivos y productos es diferente en cada reacción así como la naturaleza de los mismos. Cambios Químicos
  8. 8. En una reacción química se produce la reordenación de los átomos con lo que aparecen nuevas sustancias como productos diferentes a las que teníamos como reactivos. Metano (CH4 ) + Oxígeno (O2) Dióxido de carbono (CO2) + Agua (H2O) Ejemplo.- El metano (gas natural) es un combustible utilizado en calefacciones que reacciona con el oxígeno desprendiendo energía y dando como productos dióxido de carbono y agua. Tanto el agua como el dióxido de carbono (productos) son sustancias diferentes a las de los reactivos…metano y oxígeno Cambios Químicos
  9. 9. Metano (CH4 ) + Oxígeno (O2) Dióxido de carbono (CO2) + Agua (H2O) Expresada en lenguaje químico la reacción anterior será… Cambios Químicos Ecuación química O2HCO2OCH 2224  Esta expresión se conoce como ecuación química y nos indica la información sobre la relación entre los distintos componentes de la reacción.
  10. 10. Cambios Químicos Ecuación química O2HCO2OCH 2224  A la izquierda se colocan los reactivos, de haber más de uno, se coloca el signo + . A la derecha los productos que igualmente están separados por el signo de sumar. Entre los reactivos y los productos se coloca una flecha. Esta puede tener doble sentido indicando que la reacción se puede revertir. Cada molécula tendrá delante un número denominado coeficiente estequiométrico (en caso de ser uno no se escribe). Este número nos indica la cantidad de moléculas que intervienen en la reacción de cada sustancia. Reactivos Productos Coeficientes estequiométricos Si no tiene nada el coeficiente estequiométrico es 1
  11. 11. Cambios Químicos Ecuación química O2HCO2OCH 2224  La reacción se le de la siguiente manera… Una molécula de metano (CH4) reacciona con dos moléculas de oxígeno (O2) para dar una molécula de dióxido de carbono (CO2) y dos moléculas de agua (H2O). Como podéis comprobar, la cantidad de átomos de cada elemento permanece constante desde los reactivos a los productos…En ambos lados tenemos 4 átomos de hidrógeno (H), 1 de carbono (C) y 4 de oxígeno (O) Reactivos Productos
  12. 12. Fórmula química de algunas sustancias cotidianas Algunas fórmulas químicas de uso común Agua H2O Metano CH4 Amoníaco NH3 Ácido clorhídrico HCl Oxígeno O2 Nitrógeno N2 Dióxido de carbono CO2 Monóxido de cobre CuO Hidrógeno H2 Óxido de hierro II FeO Cloro Cl2 Hidróxido de sodio NaOH Cloruro de sodio NaCl Ácido sulfúrico H2SO4 Monóxido de nitrógeno NO Ácido nítrico HNO3 Cambios Químicos
  13. 13. Algunas sustancias químicas. Cambios Químicos Cloruro cúprico CuCl2 Sesquióxido de plomo(minio) Pb3O4 Dióxido de Manganeso MnO2 Permanganato potásico KMnO4
  14. 14. Ley de Conservación de la materia. Una ley fundamental para la química es la ley de conservación de la masa, ley de conservación de la materia o ley de Lomonósov-Lavoisier. Esta ley fué elaborada independientemente por Mijaíl Lomonósov en 1748 y por Antoine Lavoisier en 1785. Se puede enunciar como «En una reacción química ordinaria, la masa permanece constante, es decir, la masa consumida de los reactivos es igual a la masa obtenida de los productos». mmetano + moxígeno=mdióxido de carbono+magua Una salvedad que hay que tener en cuenta es la existencia de las reacciones nucleares, en las que la masa sí se modifica de forma sutil, en estos casos en la suma de masas hay que tener en cuenta la equivalencia entre masa y energía. En una reacción química la materia se conserva, la masa de los reactivos es igual a la masa de los productos. Fundamental para la comprensión de la química. En el ejemplo de la combustión de metano…   productosreactivos masasmasas
  15. 15. Cambios Químicos En la reacción de combustión del etanol (alcohol etílico)... Etanol (CH3CH2OH) + oxígeno (O2) Dióxido de carbono (CO2 ) + Agua (H2O) O3H2CO3OOHCHCH 22223  aguacarbonodedióxidooxígenoetanol 54g88g96g46g  productosreactivos 142g142g 
  16. 16. Ley de Proust La ley de las proporciones constantes o ley de las proporciones definidas es una de las leyes estequiometrias enunciada en el año de 1795, según la cual cuando se combinan dos o más elementos para dar un determinado compuesto, siempre lo hacen en una relación constante de masas. Fue enunciada por el farmacéutico y químico francés Louis Proust, basándose en experimentos que llevó a cabo a principios del siglo XIX; por lo tanto, también se conoce como la ley de Proust. La ley nos dice que una reacción química las masas de los reactivos y de los productos guardan una relación constante. Cuando dos sustancias se combinan para forman un compuesto, ellas deben guardar entre si, las proporciones ciertas y definidas. Cambios Químicos Cartel de la XXXII Olimpiada Gallega de Químicas homenaje a Louis Proust que enunció su Ley en Segovia.
  17. 17. Cambios Químicos Sulfuro de hierro II (FeS) Explicación Como ejemplo, para obtener sulfuro de hierro II (FeS) , debemos combinar el hierro con el azufre en la siguiente proporción: 7 partes de hierro, por 4 partes de azufre. Así obtenemos 11 partes de sulfuro de hierro II (FeS). Azufre (S) + Hierro(Fe) De acuerdo con la ley tenemos: 7g de hierro + 4g de azufre = 11g de sulfuro de hierro II
  18. 18. Cambios Químicos Combinando 9g. de hierro con 4 g. de azufre, aún así conseguimos 11 g. de sulfato de hierro, pero sobran 2 g. de hierro. De la misma forma, al combinar 7 g. de hierro con 5 g. de azufre, vamos a obtener también 11 g. de sulfato de hierro, pero ahora nos sobrará 1 g. de azufre. Observa que, en esta combinación, la cantidad de hierro y azufre puede ser diferente de 7 g. y 4 g., respectivamente, pero ambas substancias reaccionan siempre en la relación de 7 a 4. Esta relación se basa en la formulación química y en las masas de cada elemento que son distintas…lo veremos en próximos cursos. Sulfuro de hierro II (FeS) Azufre (S) + Hierro(Fe)
  19. 19. Proceso de Haber En química, la reacción de nitrógeno e hidrógeno en estado gaseoso para producir amoníaco se conoce como el proceso de Haber o proceso de Haber - Bosch La importancia de esta reacción radica en la dificultad de producir amoníaco a un nivel industrial. ¿Por qué? Cambios Químicos Fuente .- wikipedia Alrededor del 78,1% del aire que nos rodea es nitrógeno molecular, N2. El elemento como molécula diatónica gaseosa es muy estable y relativamente inerte debido al enlace triple que mantiene los dos átomos fuertemente unidos. No fue sino hasta los primeros años del siglo XX cuando este proceso fue desarrollado para obtener nitrógeno del aire y producir amoníaco
  20. 20. Cambios Químicos En la reacción de formación del Amoníaco... Nitrógeno (N2 ) + Hidrógeno(H2) Amoníaco (NH3) 322 2NH3HN  amoníacohidrógenonitrógeno 34g6g28g  productosreactivos 34g34g 
  21. 21. Proceso de Haber Esquema del proceso de Haber o proceso de Haber - Bosch Cambios Químicos Fuente .- wikipedia El amoníaco, al unirse con el oxígeno (oxidación) forma compuestos nitritos y nitratos. Estos compuestos son necesarios para la obtención de ácido nítrico (HNO3) y fertilizantes (ejemplo: nitrato de amonio (NH4NO3)).
  22. 22. Obtención del Ácido Clorhídrico (Cloruro de hidrógeno) Industrialmente se obtiene mediante la síntesis directa del cloruro de hidrógeno a partir del cloro e hidrógeno y de su posterior disolución en agua. Para evitar que el proceso se desarrolle con violencia, dado el carácter explosivo de la reacción entre el cloro y el hidrógeno, los dos gases se mezclan en el mismo momento en que ha de producirse la reacción, lo cual se logra haciendo pasar una corriente de cloro gaseoso a través de una llama de hidrógeno. Cambios Químicos Fuente .- Educared Algunas Aplicaciones. • Reactivo para la elaboración de colorantes y tintas. • Agente blanqueador de grasas y aceites. • Reactivo para la elaboración de fertilizantes. • Acidificante y activador de pozos petroleros. • Agente acidificante, neutralizante y reactivo en procesos de teñido, mercerizado e impresión en la industria textil. • En la fabricación de productos varios de limpieza. • Interviene en el proceso de obtención de la cerveza. • En el proceso de refinación de aceites. • Utilizado en el tratamiento de aguas industriales y de potabilización de agua.
  23. 23. Cambios Químicos En la reacción de formación del Amoníaco... Cloro(Cl2 ) + Hidrógeno(H2) Cloruro de hidrógeno(HCl) 2HClHCl 22  amoníacohidrógenonitrógeno 34g6g28g  productosreactivos 34g34g 
  24. 24. Cambios Químicos Sulfato de hierro(Fe SO4) + Hidrógeno(H2) Reacción de formación de una sal oxoácida Azufre en (H2 SO4) + Hierro(Fe) 2442 HFeSOFeSOH  Otras reacciones… 22 HZnCl2HClZn  222 2ClO2HO4HCl  NaOHOHONa 22 2 322 O2Al3O4Al  22 COOC  O2HO2H 222 
  25. 25. Industria Química. La industria química realiza la extracción y procesamiento de las materias primas tanto naturales como sintéticas. En nuestra vida cotidiana podemos encontrar numerosos productos químicos, tales como combustibles, pinturas, cosméticos, conservantes, edulcorantes, medicinas, etc. La industria química transforma las sustancias proporcionándoles características diferentes de las que tenían originalmente, para satisfacer las necesidades de las personas y mejorar su calidad de vida. Su objetivo principal es elaborar un producto de buena calidad con el costo más bajo posible, y tratando de ocasionar el menor daño posible al medio ambiente. Cambios Químicos Fuente .- Educared
  26. 26. La industria química es muy variada, ya que abarca un amplio espectro de empresas dedicadas a diferentes campos pero donde la química es el nexo de unión. Dentro de los recursos tenemos: • combustibles sólidos como el carbón, líquidos como el petróleo o gaseosos como el gas natural, • minerales como la pirita (sulfuro de hierro) , cal, sales, • productos vegetales como aceites y animales como grasas para obtener jabones, etc. Cambios Químicos Fuente .- Educared Foto.- Empresa Reganosa, almacena y distribuye Gas Natural
  27. 27. Su proceso de producción puede llegar a ser muy complejo, por lo que el valor añadido es mayor y no dependen tanto de una localización cercana a los recursos. Además los productos químicos necesitan de unas condiciones de transporte y almacenamiento muy especializadas. Sus trabajadores deben de estar altamente calificados. Una comparativa puede ser la siguiente… Cambios Químicos Fuente .- Educared L €1,27Precio L €0,36Precio GasolinaacomparativPetróleo  
  28. 28. Los productos más comunes que proporciona son: fertilizantes, colorantes, explosivos, plásticos, gomas, caucho, detergentes, aislantes, fibras artificiales, productos fotográficos, productos farmacéuticos, etc. El refinado de petróleo es un tipo de industria química especial que proporciona muchos productos. Todas ellas son potencialmente muy peligrosas, por lo que suelen ubicarse lejos de las poblaciones. Cambios Químicos Diseño 3D de una Planta Petroquímica Fuente .- Educared
  29. 29. Tipos de industria química Sus instalaciones se encuentran repartidas por todo el país, especialmente concentradas en Puertollano, Barcelona, Bilbao, Zaragoza, Cartagena y, de forma significativa, en Huelva. Los principales productos del subsector son: • Acido sulfúrico: empleado en la fabricación de fertilizantes. • Acido fosfórico: empleado en la fabricación de fertilizantes. • Amoniaco: empleado en la fabricación de fertilizantes • Cloro: empleado en la fabricación de plásticos y disolventes. • Sosa : empleado en la fabricación del Rayón y en el afino del Plomo para obtener Zinc. Cambios Químicos Industria química de base: Utilizan las materias primas básicas y elaboran productos intermedios que, a su vez, sirven de materia prima para otras industrias . Quizás sea el subsector de más tradición en España, por su antigüedad y madurez, habiendo sido, en su momento, el más importante de todo el sector Químico.ELNOSA Fuente.- Faro de Vigo Fuente .- Educared
  30. 30. Cambios Químicos Electroquímica del Noroeste, S.A.U. (ELNOSA) es una empresa dedicada a la producción de cloro, sosa cáustica, ácido clorhídrico, hipoclorito sódico e hidrógeno y comercializadora de estos y otros productos químicos. ELNOSA Fuente.- La Voz de Galicia
  31. 31. Industrias químicas de transformación: Están destinadas al consumo directo de las personas, emplean como materias primas los productos elaborados por las industrias químicas de base. Cambios Químicos Ejemplo.- poliéster (C10H8O4) es una resina plástica provenientes de fracciones pesadas del petróleo que se obtiene mediante una reacción química y que es muy resistente a la humedad y a los productos químicos. Con el poliéster se construyen piscinas. POLIESTER HERMIDA O Carballiño
  32. 32. La química fina, como se le denomina a este sector industrial, comprende numerosas industrias especializadas (medicamentos, fertilizantes, plaguicidas, colorantes, etc..). Cambios Químicos Detergentes Materiales plásticos Medicamentos Fuente .- Educared
  33. 33. Materias Primas Materia prima natural, es aquella que se obtiene del medio ambiente, como son: el agua, el aire, el petróleo, el azufre, el carbón y los minerales (madera, Gas Natural, etc.) Materia prima sintética, es aquella que esta conformada por sustancias químicas como: ácido sulfúrico, amoniaco, cloro, benceno, y otros compuestos, que sirven para obtener fertilizantes, pinturas plásticas, etc. Cambios Químicos Fuente .- Educared Materia prima de recuperación, son los compuestos capaces de ser reciclados para volver a usarse en las industrias químicas. Tales como: papel, vidrio, cartón, etc. Molécula de Ácido sulfúrico Molécula de Amoníaco
  34. 34. Tipos de energía Una industria puede usar según la finalidad de su producto distintos tipos de energía para la realización de sus procesos. Los principales tipos de energía son. Eléctrica: Se usa en todas las industrias para realizar procesos sofisticados y esta es cada vez más importante. Nuclear: Este es el tipo de energía más económico disponible, con esta se puede elegir el sitio más conveniente y estas centrales no están limitadas por circunstancias geográficas ni climáticas. Lo único malo es que se tiene que disponer de instaladores de alta energía con el objeto de evitar la contaminación o irradiación de radioactivos. Térmica: Es la que se emplea en hornos para derretir metales u otros compuestos para darle forma u amoldarlos. Cambios Químicos Fuente .- Educared
  35. 35. Impacto ambiental El incremento del desarrollo industrial y el descubrimiento de sustancias nocivas provenientes de la actividad industrial, han creado la necesidad de alarma y vigilancia y por lo tanto estas deben cumplir unas medidas anticontaminantes que eviten el desequilibrio ecológico. Los desechos sólidos se deben colocar en lugares apropiados y los gases tóxicos se deben evitar usando filtros. Cambios Químicos Principales agentes contaminantes Dióxido de carbono: se origina en los procesos de combustión de la producción de energía de las industrias. Monóxido de Carbono: se origina en los procesos de combustión incompleta Dióxido de Azufre: es el humo de las centrales eléctricas y de las fábricas. Óxidos de Nitrógeno: producido por el uso excesivo de fertilizantes. Fuente .- Educared
  36. 36. Fin de Tema Busca enlaces a otras páginas relacionadas con el tema en… www.juansanmartin.net Cambios Químicos

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