FÍSICA Y QUÍMICA 3º ESO Apuntes: Reacciones …

1 F SICA Y QU MICA 3 ESO. Apuntes: Reacciones Qu micas Autor: Manuel D az Escalera 1(26). 1. CAMBIOS F SICOS Y CAMBIOS QU MICOS. Se conoce como cambio f sico cualquier cambio que se produce sin que var e la naturaleza de las sustancias, es decir, sin que se formen sustancias nuevas. Por ejemplo, los cambios de estado o las disoluciones. Se conocen como cambios qu micos las transformaciones de una, dos o m s sustancias en otras diferentes con propiedades caracter sticas diferentes. Por ejemplo, la oxidaci n de un metal. 2. ESTUDIO DE LAS Reacciones QU MICAS. En un cambio qu mico o reacci n qu mica unas sustancias se transforman en otras diferentes. Aquellas de las que se parte se denominan reactivos y las sustancias que se forman, productos. Del estudio de muchas Reacciones qu micas se pueden establecer las siguientes conclusiones: La existencia de una reacci n qu mica se puede poner de manifiesto por un cambio de color, la formaci n de un s lido, la formaci n de un gas o un cambio de temperatura.

2 En las Reacciones qu micas hay variaci n de energ a. A las Reacciones que desprenden energ a se les llama exot rmicas. A las que absorben energ a, endot rmicas. Un ejemplo de reacci n exot rmica es la reacci n de combusti n. Los combustibles (madera, carb n, gasolina, alcohol, et.) arden en presencia del ox geno del aire, produciendo di xido de carbono y agua y liberando energ a en forma de calor. La masa se conserva en las Reacciones qu micas La velocidad de una reacci n qu mica var a dependiendo de varios factores: o La naturaleza de los reactivos. o El grado de divisi n de una sustancia. o La temperatura. o La concentraci n de los reactivos. o La presencia de unas sustancias llamadas catalizadores o inhibidores, que son capaces de aumentar o disminuir, respectivamente, la velocidad de las Reacciones . Ejercicio 1 Clasifica los siguientes cambios en f sicos o qu micos: a) Quemar alcohol con una cerilla; b). Derretir mantequilla en una sart n; c) Se quema una rebanada de pan olvidada en la tostadora; d).

3 Evaporaci n del agua Ejercicio 2 Justifica si los siguientes cambios corresponden a una reacci n qu mica. F SICA Y QU MICA 3 ESO. Apuntes: Reacciones Qu micas Autor: Manuel D az Escalera 2(26). 3. LEYES CL SICAS. A finales del siglo XVIII y principios del XIX, diversos cient ficos se dedicaron al estudio cuantitativo de las Reacciones qu micas. Como resultado de sus trabajos, se obtuvieron conclusiones que hoy denominamos leyes cl sicas de la qu mica. Ley de la conservaci n de la masa El cient fico A. Lavoisier (1743-1794), en el Siglo XVIII, mediante el uso cuidadoso de la balanza, enunci la ley de la conservaci n de la masa: En una reacci n qu mica, la masa de los reactivos es igual a la masa de los productos. Ley de las proporciones constantes Si, por ejemplo, se hacen reaccionar 1 gramo de cinc con 1 gramo de ox geno podremos comprobar que no reaccionan todo con todo. Un gramo de cinc reacciona con 0 24 gramos de ox geno, quedando el exceso de ox geno (0 76 gramos) sin reaccionar.

4 La relaci n en gramos en que ambos elementos se combinan para formar xido de cinc ser siempre la misma, cualquiera que sean sus cantidades iniciales. Por ejemplo, si en lugar de 1 gramo de cinc tenemos 1 4 gramos de cinc, la cantidad de ox geno que reacciona ser a 0 34 gramos. Las cantidades de cinc y de ox geno son diferentes pero la proporci n en masa es la misma en los dos casos: masa de cinc 1. Primer caso: 4 1. masa de ox geno 0 24. masa de cinc 1 4. Segundo caso: 4 1. masa de ox geno 0 34. El cient fico J. L. Proust (1754-1826) enunci en 1799 la ley de las proporciones constantes: cuando reaccionan varios elementos para formar un compuesto lo hacen en una proporci n en masa constante o fija. Como consecuencia, al descomponer cualquier compuesto siempre encontramos la misma relaci n en gramos entre sus elementos. As , al descomponer cualquier cantidad de xido de cinc nos dar la relaci n: masa de cinc 4 1. masa de ox geno Ejemplo 1 El nitr geno y el ox geno se unen para formar un xido en la proporci n: 28 gramos de nitr geno + 32 gramos de ox geno 60 gramos de xido Indica si las siguientes cantidades son posibles: a) 14 gramos de nitr geno + 16 gramos de ox geno 30 gramos de xido b) 30 gramos de nitr geno + 40 gramos de ox geno 70 gramos de xido c) 42 gramos de nitr geno + 50 gramos de ox geno 90 gramos de xido F SICA Y QU MICA 3 ESO.

5 Apuntes: Reacciones Qu micas Autor: Manuel D az Escalera 3(26). Ejercicio 3 El hierro y el cloro se unen para formar el cloruro de hierro (II) en la proporci n: 55 8 gramos de hierro + 35 5 gramos de cloro 91 3 gramos de cloruro de hierro (II). Indica si las siguientes cantidades son posibles: a) 20 gramos de hierro + 28 gramos de cloro 48 gramos de cloruro b) 13 95 gramos de hierro + 8 875 gramos de cloro 22 825 gramos de cloruro c) 32 gramos de hierro + 57 6 gramos de cloro 89 6 gramos de cloruro Ejercicio 4 El nitr geno y el hidr geno se unen para formar amoniaco en la proporci n: 28 gramos de nitr geno + 6 gramos de hidr geno 34 gramos de amoniaco Indica si las siguientes cantidades son posibles: a) 28 gramos de nitr geno + 12 gramos de hidr geno 40 gramos de amoniaco b) 7 gramos de nitr geno + 1 5 gramos de hidr geno 8 5 gramos de amoniaco c) 42 gramos de nitr geno + 3 6 gramos de hidr geno 45 6 gramos de amoniaco Composici n centesimal El xido de cinc es un compuesto que est formado por los elementos ox geno y cinc.

6 Se denomina composici n centesimal a los gramos de cada elemento que hay en 100 gramos del compuesto. La composici n centesimal se expresa en %. Conociendo la f rmula de un compuesto podemos determinar la composici n centesimal. Ejemplo 2 Determina la composici n centesimal de los elementos hidr geno y ox geno en el agua (H 2 O). Datos: M(H) = 1 y M(O) = 16 u Ejemplo 3 Cu ntos gramos de nitr geno y de hidr geno hay en 80 gramos de amoniaco (NH 3 )? Datos: M(H) = 1, M(N) = 14 u Ejercicio 5 Determinar la composici n centesimal de los siguientes compuestos: a) HNO 3 ; b) NH 3 ; c). CO 2. Datos: M(N) = 14, M(C) = 12, M(O) = 16; M(H) = 1 u Ejercicio 6 Determinar la composici n centesimal de los siguientes compuestos: a) CH 4 ; b) Ca(OH) 2 c). H 2 SO 4 . Datos: M(Ca) = 40, 1 u Ejercicio 7 Un compuesto contiene 55 8 gramos de hierro y 16 gramos de ox geno. Calcula los gramos de ox geno y de hierro en 120 gramos del compuesto. Ejercicio 8 Cu ntos gramos de hidr geno y de ox geno hay en 2 litros de agua?

7 Ejercicio 9 Cu ntos gramos de ox geno y de carbono hay en 250 gramos de di xido de carbono? Ejercicio 10 El nitr geno y el ox geno se unen para formar un compuesto en la proporci n 28 gramos de nitr geno y 48 gramos de ox geno. Completa la siguiente tabla: Nitr geno Ox geno Compuesto a) 28 gramos 48 gramos b) 250 gramos c) 60 gramos d) 7 gramos Ejercicio 11 Un compuesto tiene 40 gramos de calcio y 71 gramos de cloro. Calcula los gramos de calcio y de cloro que se necesitan para obtener 20 gramos del compuesto. F SICA Y QU MICA 3 ESO. Apuntes: Reacciones Qu micas Autor: Manuel D az Escalera 4(26). Ejercicio 12 El carbono y el ox geno se unen para formar el mon xido de carbono en la proporci n 12. gramos de carbono y 16 gramos de ox geno. Indica si las siguientes cantidades cumplen la ley de Proust. Carbono Ox geno Compuesto a) 3g 4g 7g b) 55 g 80 g 135 g c) 20 g 30 g 50 g d) 30 g 40 g 70 gr Ley de las proporciones m ltiples El cient fico ingl s J.

8 Dalton (1766-1844) enunci en 1803 la ley de las proporciones m ltiples: Cuando un elemento se combina con otro para dar m s de un compuesto, las masas de uno de ellos, que se unen a una masa fija del otro, est n en relaci n de n meros enteros sencillos. Por ejemplo, el carbono se une con el ox geno formando dos compuestos diferentes: mon xido de carbono (CO) y di xido de carbono (CO 2 ). Los experimentos nos demuestran que 1 gramo de carbono se combina con 1 33 gramos de ox geno en un caso, y con 2 67 gramos en el otro. Si dividimos los dos n meros, resulta una relaci n sencilla: 2 67. 2. 1 33. Ejercicio 13 El azufre y el ox geno se combinan para formar 3 compuestos: SO, SO 2 y SO 3 . Si tenemos 40 gramos de azufre: a) Calcula los gramos de ox geno necesarios en cada caso. b) Comprueba si las cantidades de ox geno que se combinan con los 40 gramos de azufre cumplen la ley de Dalton 4. MODELO DE LAS Reacciones QU MICAS. Para explicar las leyes anteriores podemos recurrir a los modelos de esferas.

9 La ley de conservaci n de la masa se puede entender al observar que, en una reacci n qu mica, el n mero de tomos de cada clase se mantiene constante: +. +. 2 H2 + O2 2 H2O. La ley de las proporciones definidas tambi n se puede explicar por medio de este modelo. Si se a ade otra mol cula de ox geno a la reacci n anterior, no se producir m s agua, pues la relaci n entre el hidr geno y el ox geno en el agua es la misma (el doble de tomos de hidr geno que de ox geno). + +. + +. F SICA Y QU MICA 3 ESO. Apuntes: Reacciones Qu micas Autor: Manuel D az Escalera 5(26). 2 H2 + 2O 2 2 H2O + O2. En el caso de la ley de las proporciones m ltiples, si recuperamos la reacci n del carbono con el ox geno, podemos apreciar que el n mero de tomos de ox geno que se combina con un tomo de carbono para producir los dos compuestos est n en una relaci n sencilla 1:2 (la misma relaci n se cumple para las masas). O O. C O O C. C O O. O O C. 2C + 2O 2 2CO 2. En este caso, un tomo de carbono se combina con 2 tomos de ox geno.

10 O O C. C. O. C. O C. En este caso, un tomo de carbono se combina con un tomo de ox geno. Ejercicio 14 Representa con el modelo de esferas las siguientes reacci n qu mica: a) 2NH 3 N 2 + 3H 2 ;. b) 2Al + 6 HCl 2 AlCl 3 + 3H 2 ; c) 2NO + O 2 2NO 2. 5. TEOR A DE LAS COLISIONES. Una teor a que explica c mo se pueden llevar a cabo las Reacciones qu micas es la teor a de las colisiones. Seg n ella, una reacci n qu mica se produce cuando se rompen ciertos enlaces de los reactivos y se forman otros nuevos que forman los productos. Para que esto ocurra, es necesario que las mol culas choquen entre s con la suficiente energ a y con la orientaci n adecuada. Por ejemplo, si chocan una mol cula de hidr geno y una de cloro (A) el impacto de las mol culas (B). rompe los enlaces de las mol culas originales (C) y luego se reagrupan formando los productos (D), dos mol culas de cloruro de hidr geno H2 Cl 2. A B. D HCl HCl C. F SICA Y QU MICA 3 ESO. Apuntes: Reacciones Qu micas Autor: Manuel D az Escalera 6(26).