Unitat  9 / Bloc 3

Energia de les reaccions químiques

INTRODUCCIÓ

 En aquesta quinzena s'estudia l'energia de les reaccions químiques, és aquest un tema de Termoquímica, la qual és una part de la Termodinàmica. La Termodinàmica estudia els sistemes i com evolucionen depenent de magnituds macroscòpiques (pressió, vo­lum, temperatura, entalpia, etc.), aquest estudi és de gran interès tant teòric com pràctic, ja que ens indicarà quan un procés químic és possible o no i en quines condicions ho seria.

S'estudia què és un sistema (sistema termodinàmic) i es classifiquen segons la seva relació d'intercanvi de matèria i energia amb l'entorn, s'estudien els diversos tipus de magnituds ma­croscòpiques (funcions d'estat, magnituds intensives i extensives, etc..), s'estudia el primer principi de la Termodinàmica i els convenis de signes.

S'estudien amb més detall els intercanvis d'energia en les reaccions químiques i en quines condicions algunes magnituds són funcions d'estat (energia interna, entalpia) i com aplicació d'aquest darrer cas s'estudia la llei de Hess.

És convenient tenir ben clars els conceptes, definicions i els convenis per a poder entendre aquesta quinzena, ja que és bastant abstracta.

 

Orientacions:

 

  Conecteu-vos a Internet !!

Objectius : pàg. 194

 

 És convenient  que els llegiu amb  cura  abans de  començar  a treballar per a familiaritzar-vos-hi. En finalitzar l’estudi  de la unitat , heu de comprovar si heu  comprès  i heu  assimilat cadascun  d’aquests objectius .

 

Esquema de la unitat : pàg. 194

 Fixeu-vos amb atenció en aquest esquema que us donarà quina és  la relació que hi ha  entre els diversos apartats de la Unitat.

 

Preparació de la unitat: pàg. 195

 Recordeu aquests conceptes abans d’estudiar la unitat.

 

Orientació sobre alguns apartats :

1. Termodinàmica

La termodinàmica estudia la natura des de un punt microscòpic, això vol dir, sense tenir en compte la estructura atómico-molecular de la matèria, es fixa en les variables o magnituds grans, pressió, temperatura, energia interna, etc. El seu objectiu es poder predir el comportament dels sistemes i del seu entorn, en el cas de la química, el comportament de els processos químiques, aquesta part també es diu Termoquímica

Fixeu-vos com es defineix un sistema i el seu entorn i com son  els diversos tipus de variables.

1.1      Primer principi de la termodinàmica

El Calor s’entén com una variació de la energia tèrmica, el Calor es dona o es rebre, però un cos no té Calor,  té energia interna. Es mol important no confondre: Energia tèrmica, Calor i temperatura, són tres conceptes molt diferents.

2.2 Entalpia de reacció

La entalpia és una funció o variable d’estat, això és mol important, ja que la seva variació no depèn del camí triat, i es una magnitud que s’ha definiu tal que sigui igual al Calor  a pressió constant, ja que el Calor no ho es normalment; els processos en el laboratori són  molt freqüentment a pressió atmosfèrica constant. La definició de la entalpia es H=U+P·V.

Fixeu-vos que la entalpia de formació de una compost química és la entalpia de una reacció en que els reactius son els elements que formen un compost, cal no confondre formació i síntesis, aquesta darrera no obliga a que els reactius siguin elements.

2.3 Treball de compressió- expansió

El treball es sempre W = F·d, treball igual a força per desplaçament en la mateixa direcció, es pot demostrar de forma senzilla que per un gas el treball es W= -P_ex·DV, treball igual a menys la pressió exterior al sistema  pel increment del volum del sistema, fixeu-vos que si no hi ha pressió  externa en la expansió o compressió del sistema no hi ha treball fet pel sistema o contra ell.

---

---

Unitat  10 / Bloc 3

Cinètica i equilibri

INTRODUCCIÓ

 En aquesta quinzena s'estudia la cinètica i els equilibris químics. La cinètica química estudia la velocitat de les reaccions químiques, és a dir, què s'entén per velocitat d'una reacció, de quins factors depèn i quines teories expliquen aquests fets.

Per a estudiar l'equilibri químic, primer s'ha de comprendre què significa una reacció rever­sible, són aquestes les reaccions químiques que es donen en ambdós sentits, és a dir, els re­actius passen a ser productes i els productes passen a reactius, és un doble procés que s'està realitzant en ambdós sentits “al mateix temps”. Quan una reacció d'aquest tipus s'estabilitza en ambdós sentits, es diu que s'ha arribat a l'equilibri. S'estudien les característiques de l'equi­libri, la constant d'equilibri, els factors que modifiquen l'equilibri i el principi de Lechatelier. L'estudi de l'equilibri químic té una gran importància teòrica i també pràctica, per a adonar-se d’aquest fet cal veure la síntesi de l'amoníac, pàgina 190.

Orientacions:

 

 

  Conecteu-vos a Internet !!

Objectius : pàg. 214

 És convenient  que els llegiu amb  cura  abans de  començar  a treballar per a familiaritzar-vos-hi. En finalitzar l’estudi  de la unitat , heu de comprovar si heu  comprès  i heu  assimilat cadascun  d’aquests objectius .

 

Esquema de la unitat : pàg. 214

 Fixeu-vos amb atenció en aquest esquema que us donarà quina és  la relació que hi ha  entre els diversos apartats de la Unitat.

 

Preparació de la unitat: pàg. 215

 Recordeu aquests conceptes abans d’estudiar la unitat.

 

Orientació sobre alguns apartats :

1. Cinètica química

Convé tenir una idea clara de que estudia aquesta part de la química: la velocitat de les reaccions, les etapes i fases  i els factors que poden  influir-ne.

Cal conèixer les dos teories de les reaccions químiques: la Teoria de les col·lisions i la Teoria de l’estat activat, el concepte d’energia de activació com l’energia necessària per que es realitzi el complex activat es important per entendre aquesta teoria i per exemple com tenim que donar energia inicial a algunes reaccions exotérmicas, per exemple, per la combustió del gas en una cuina.

1.2 Factors  que influeixen   en la velocitat de reacció.

 A de quedar clar que els catalitzadors són substàncies que accelerant les reaccions químiques sense tenir cap pèrdua no intervenen en la reacció, una reacció química  que mai es produiria no pot fer-se amb cap catalitzador, podem dir que són uns intermediaris sense cap benefici o pèrdua.

2. Equilibri químic

Aquest concepte es important tenir-ho molt clar, fins ara les reaccions químiques tenien una sentit determinat, començaven i terminaven en un temps determinat i anaven de reactius a productes; ara aquests productes es descomponen i es transformen en el reactius que els han originat, però al mateix temps que hi ha productes que formen productes hi ha reactius que es descomponen, la es fa al mateix temps la reacció directa i la inversa; quan arriben en un sistema d’aquesta mena que la concentració de totes les substàncies químiques ja no canvia en arribat a l’equilibri químic, i aquest equilibri es un equilibri dinàmic.

2.2 La constant d’equilibri

 La constant d’equilibri  expressa, en aquest punt en que un sistema químic està en equilibri, la relació que n’hi ha entre les concentracions dels productes i dels reactius, aquesta constant solament depèn de la Temperatura a que es realitza la reacció, però no de les  concentracions.

Atenció al fet de que el Ajustatge de la reacció modifica la constant, normalment la Kc es dona amb el ajustatge més petit amb nombres sencers.

Cal adonar-se del fet de que: l’equació química amb la doble fletxa ó solament expressa la estequiometria de les reaccions directa e inversa, es adir, com es transformen uns en uns altres, però no parla de concentracions.

2.3 Principi de Le Chatelier

 Cal que entenguis que un sistema que hi és en  equilibri químic en variar els factors que l’afecten reacciona, aquesta reacció té la característica de tractar de mantenir al sistema com era abans de que canvies alguna cosa, es adir, el sistema reacciona i s’oposa a canviar, si per exemple la pressió es un factor que influeix a l’equilibri si la augmentem, el sistema no s’oposa a la pressió fent més pressió, sinó que el que fa es tractar de mantenir la pressió que tenia abans del canvi.

---

   

---

Unitat  11 / Bloc 3

Tipus de  reaccions químiques

INTRODUCCIÓ

 En aquesta quinzena s’estudien diversos tipus de reacció químiques: reaccions àcid-base, reaccions de precipitació y reaccions d’oxidació-reducció. Es defineix que s’entén per un àcid i una base en dissolució aquosa, es adir, la teoria d’Arhenius; la reacció d’un àcid i una base es diu una reacció de àcid-base o reacció de neutralització; la volumetria es la aplicació de aquest tipus de reacció per saber quina es la concentració d’un àcid  o una base  en aigua. Les reaccions de precipitació  son reacció en les quals hi ha un producte de la reacció que satura la dissolució i precipita, per la qual cosa es defineix que és la solubilitat de un compost en aigua y  se estudia  la solubilitat de diversos tipus de compostos químics. Finalment  s’estudien les reacció d’oxidació-reducció, en aquestes reaccions hi ha una transferència de electrons entre els elements dels reactius; es defineix que s’entén per oxidació i reducció per la qual cosa  es defineix primer que es el nombre d’oxidació d’un element y finalment com s’ajusten aquest tipus de reaccions que poden involucrar un nombre gran de molècules de reactius i productes i no son fàcils per ajustar per tempteig.

 

Orientacions:

 

 

  Conecteu-vos a Internet !!

Objectius : pàg. 234

 És convenient  que els llegiu amb  cura  abans de  començar  a treballar per a familiaritzar-vos-hi. En finalitzar l’estudi  de la unitat , heu de comprovar si heu  comprès  i heu  assimilat cadascun  d’aquests objectius .

 

Esquema de la unitat : pàg. 234

 Fixeu-vos amb atenció en aquest esquema que us donarà quina és  la relació que hi ha  entre els diversos apartats de la Unitat.

 

Preparació de la unitat: pàg. 235

 Recordeu aquests conceptes abans d’estudiar la unitat.

 

Orientació sobre alguns apartats :

1.Reaccions àcid-base.

1.2 Àcides y bases: Fixeu-vos con es defineix un àcid i una base en solució aquosa, com la va definir Arhenius::

àcid: es una substància que pot donar H⁺

base: es una substància que pot donar OH^-

però aquesta té algunes limitacions, més endavant, es farà una definició més ampla d’àcid i de base.

2.Reaccions de precipitació

Les solucions sempre son en aquest cas en aigua .

Fixeu-vos que la solubilitat depèn de la temperatura i que es defineix com la quantitat de solut dissolt en volum de solució quan la solució esta saturada, normalment ve donada en mols de solut en litre de dissolució, Molaritat.

Cal no confondre que una solució esta diluïda, concentrada o saturada amb soluts solubles, lleugerament solubles o insolubles, els primers expressen més o menys quan a prop es una dissolució de la saturació, el segons classifiquen per conveni les substàncies segons la seva solubilitat, es a dir,  la quantitat màxima  de solut que es dissol per unitat de volum de solució.

Es convenient fixar-se en el quadre que ens indica com es la solubilitat de les diferents sals.

2.3 Predicció de  reaccions de precipitació

Fixeu-vos que quan es barregen dissolucions de diferents sals es pot produir una o diverses sals que son insolubles; si coneixem quins son els reactius dissolts podrem predir si es formarà una sal insoluble si coneixem la solubilidad del productes de la reacció.

 

3. Reaccions d’oxidació-reducció.

Són aquestes reaccions en les quals n’hi ha transferència d’electrons, unes substàncies donen electrons i altres el rebran, es clar, que es donen tants electrons com es rebran, es a dir no pot haver-hi un element que doni electrons sense que n’hi hagi un altre que els rebre.

Cal tenir cura amb les definicions:

Oxidar-se:

" es donar electrons i aquesta substància obliga a una altre a reduir-se: es el REDUCTOR"

Reduir-se:

" Es a captar electrons i aquesta substància obliga a una altre a oxidar-se: es el OXIDANTE"

Se Oxida: el REDUCTOR

Es Redueixe: el OXIDANTE

 

3.2 Variació del nombre d’oxidació

Per saber si una reacció es de redox cal observar si hi ha  algun element que varia el seu nombre d’oxidació, sempre trobarem que n’hi ha dos elements que varien el seu nombre d’oxidació.

3.4 Ajustatge d’equacions  d’oxidació-reducció.

Mètode de l’ió-electró: es un mètode per ajustar aquest tipus de reaccions, ja que a vegades el nombre de molècules que intervenen es gran i es difícil fer-ho per tempteig.

Fixeu-vos que el medi de aquest tipus de reacció pot ser àcid o bàsic, i el procediment de ajustatge varia.

3.5 Volumetria d’oxidació

Solament cal fixar-se en la semblança amb la volumetria àcid-base.    

---

 

---

Unitats  9, 10, 11 / Bloc 3

INTRODUCCIÓ

En aquesta quinzena es repassen les tres últimes quinzenes del tercer Bloc.

Unitat Didàctica 9: Energia de les reaccions quími­ques.

Unitat Didàctica 10: Cinètica i equilibri.

Unitat Didàctica 11:Tipus de reaccions químiques

L'objectiu és consolidar els conceptes, definicions, teories i procediments apresos, ja que pel fet de ser noves és convenient insistir.

Orientacions:

 

Objectius :

 Els objectius són els proposats en  cadascun dels unitats; 9,10,11.

 

Esquemes de les unitats :

 Fixeu-vos amb atenció en aquests esquemes que us donaren quina és  la relació que hi ha  entre els diversos apartats de les unitats.

 

Preparació de la unitat:

 

Institut Català d'Ensenyament Secundari a Distància
Sardenya 420, 08025 Barcelona