Bloque III la transformacion de los materiales: la reaccion quimica




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fecha de publicación30.11.2015
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BLOQUE III LA TRANSFORMACION DE LOS MATERIALES: LA REACCION QUIMICA.
TEMA 1.- LA REACCION QUIMICA


    1. EL CAMBIO QUIMICO

    2. EL LENGUAJE DE LA QUÍMICA

    3. TRAS LA PISTA DE LA ESTRUCTURA DE LOS MATERIALES


TEMA 2.- LA MEDICIÓN DE LAS REACCIONES QUÍMICAS

2.1 ¿CÓMO CONTAR LO MUY PEQUEÑO?
TEMA 3 PROYECTO

¿QUÉ ME CONVIENE COMER? (aporte energético de los compuestos químicos de los alimentos, balance nutricional.

FECHA LÍMITE DE ENTREGA: VIERNES 18 DE FEBRERO DEL 2011

TEMA 1.- LA REACCION QUIMICA

    1. EL CAMBIO QUIMICO


Cambio Físico: Transformación de la materia en la que no se altera la estructura de la materia, es decir, su composición.

Ejemplo: los estados de agregación de la materia.
Cambio Químico: Es el resultado de una reacción química, es aquella modificación que experimenta la materia cuando varía su estructura interna, es decir, su composición química.

Ejemplos:

Clavos Oxidados: una reacción química entre el hierro con el acero y el Oxígeno de la atmósfera, provocan la oxidación.
Película fotográfica: existe una reacción química en la película fotográfica cada vez que es iluminada.
Baterías: Una reacción química de las baterías produce electrones (conocida como reacción electroquímica).
Pastillas efervescentes: Si adicionamos una tableta de Alka-Seltzer en un vaso de agua, hay una reacción química que se manifiesta a través del burbujeo.
Oxidación de frutas: Abre una fruta y exponla al medio ambiente, verás como pronto se pone negra, ya que los azúcares reaccionaron con el Oxígeno que hay en el aire, se dice que se realizó una reacción de Oxidación.

Práctica de laboratorio sobre cambios químicos santillana pag. 185


Reacción Química: Proceso en el cual una o más sustancias se modifican para formar nuevas sustancias.

Para poder representar dicha reacción tendríamos que recurrir a una representación algebraica denominada ecuación química.
En las ecuaciones químicas existen algunos símbolos o números que se emplean para indicar las características de una reacción química y que pueden ser de dos tipos:
1.- Características de la ecuación: generalmente son aquellos símbolos que se emplean en las ecuaciones químicas para indicar algún componente de la ecuación o aspecto físico. Por ejemplo:

Símbolo

Significado





Se desprende se libera




Se precipita



Línea de reacción, significa que se transforma, nos da origen.




Reacción irreversible



Reacción reversible



Calor



Reacción que necesita catalizador para que se efectué en este ejemplo el catalizador es el elemento Platino (Pt)


2.- De las sustancias: dentro de ésta categorías muestran generalmente valores numéricos que nos indican el número de átomos en total que constituyen a una molécula o elemento ya balanceado, estos son:


  1. Coeficiente

  2. Índice

  3. Subíndice


Por ejemplo:

Coeficiente (Número de moléculas)



Línea de reaccion


(NH4)2 Cr2O7(s) N2 (g) + 4H2O(l) + Cr2O3(s)






Indice Estado de Subíndices

(# de átomos) agregación (# de átomos)


Ejercicio:

En las siguientes reacciones identifica los elementos que la integran, así como los elementos químicos y número de átomos de cada elemento.


1.- 2HgO 2Hg + O2
2.- Fe + CuCl2 Cu + FeCl2
3.- CaO + H2O Ca(OH)2
4.- ZnCl2 + H2S ZnS + 2HCl

Práctica de lab. Ciencias III Oxford Pag. 114




CLASIFICACION DE LAS REACCIONES QUIMICAS
1.- Reacción Exotérmica: Reacciones que liberan calor cuando se llevan acabo.

2.- Reacción Endotérmica: Absorben calor al llevarse a cabo.

Ejemplos:
Endotérmica:

N2 + O2 + 181Kj 2NO(g)
Exotérmica:

2C(grafito) + H2 (g) C2H2(g) + H
TIPOS DE REACCIONES QUIMICAS
1.- Síntesis: Es aquella donde dos o mas sustancias sencillas se unen para formar una sustancia mas compleja, es decir un solo producto.
2.- Descomposición: Ocurre cuando una sustancia se fragmenta o se descompone para formar dos o mas sustancias sencillas.

3.- Sustitución o Desplazamiento simple: Un átomo sustituye a otro en una molécula.
4.- Sustitución o Desplazamiento Doble: Se realiza por intercambio de átomos entre las sustancias que se relacionan.
Ejemplos:
SINTESIS:

2CaO(s) + H2O Ca(OH)2
DESCOMPOSICION:

2HgO(s) 2Hg(l) + O2 (g)
SUSTITUCIÓN SIMPLE:

CuSO4 + Fe FeSO4 + Cu
SUSTITUCIÓN DOBLE:

K2S + MgSO4 K2SO4 + MgS


BALANCEO DE ECUACIONES QUÍMICAS
Consiste en igualar el número de átomos de cada uno de los elementos presentes en el lado del reactivo con relación a los del producto. El balanceo de ecuaciones químicas está basado en la ley de la conservación de la materia (la cual establece que en una reacción química la masa de los reactivos debe ser igual a la masa de los productos; en otras palabras, la materia no se crea ni se destruye en una reacción química). Existen varios métodos para balancear ecuaciones.
METODO POR TANTEO O INSPECCIÓN O APROXIMACIÓN:
1.- Colocaremos debajo de la línea de reacción de la ecuación química el símbolo de cada uno de los elementos participantes.

2.- Del lado izquierdo escribiremos el número de átomos que existen para cada uno de los elementos que conforman los reactivos, del lado derecho los correspondientes al producto.

3.- Para iniciar el balanceo seleccionar un compuesto con diferentes átomos del mismo elemento en cada miembro de la ecuación. En esta parte se recomienda no fijarse todavía en los átomos de hidrógeno y oxígeno.

4.- A la fórmula del compuesto seleccionado se le anota un coeficiente tal que logre igualar el número de átomos del elemento considerado.

5.- Repetir la misma operación con los átomos de los otros elementos hasta que la ecuación esté balanceada, es decir, que el mismo número de átomos de cada elemento se observe en ambos miembros de la ecuación.

6.- Durante el balanceo se pueden ensayar varios coeficientes, pero los subíndices de las formulas no se pueden alterar.
Ejemplos:
NaCl + H2SO4 Na2SO4 + HCl

1 - Na - 2

1 - Cl - 1

2 - H - 1

1 - S - 1

4 - O - 4
Ecuación Balanceada:

2NaCl + H2SO4 Na2SO4 + 2HCl



    1. EL LENGUAJE DE LA QUÍMICA



Fue en 1921 cuando la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) estableció las reglas que rigen la nomenclatura química moderna, para nombrar a los compuestos químicos y representarlos mediante fórmulas químicas, empleando los símbolos de los elementos químicos que los constituyen, de tal forma que el nombre y la fórmula sean lo más general y descriptivas posibles para identificar su estructura y propiedades químicas.
De acuerdo a la IUPAC a cada compuesto le corresponde un nombre y fórmula únicos. No puede haber dos compuestos con el mismo nombre y fórmula química diferente.
Una fórmula química se forma de dos porciones: una positiva y otra negativa. Ambas se neutralizan, por lo que la fórmula es eléctricamente neutra.
De acuerdo a la IUPAC, para escribir la fórmula de un compuesto, se escribe primero la porción positiva.
Cuando se nombra al compuesto la porción negativa va al inicio.

FUNCIONES QUIMICAS INORGANICAS, SU NOTACION Y SU NOMENCLATURA
NOMBRES DE LOS COMPUESTOS QUIMICOS
1.- Los compuestos binarios constituidos por dos elementos, uno metálico y el otro no metálico, emplean en sus nombres la terminación URO. Ej. AlCl3 Cloruro de aluminio, CaBr2 Bromuro de calcio.

Cuando el compuestobinario contiene H y un no metal, forman un ácido, cuyo nombre emplea la terminación HIDRICO: H2S ácido sulfhídrico, HCl ácido clorhídrico.
2.- En los compuestos binarios que contienen Oxígeno, se emplea el nombre OXIDO; si con el mismo elemento se forman varios óxidos, se agregan prefijos; mono ( l ), di (2 ), tri ( 3 ), etc.

Ej. ZnO óxido de zinc CO monóxido de carbono

SO3 trióxido de azufre CO2 dióxido de carbono
3.- Los compuestos que contienen un metal con dos valencias distintas emplean la terminación OSO para la valencia menor, e ICO para la valencia mayor. Actualmente se indica con número romano la valencia del elemento en lugar de la terminación OSO o ICO.

Ej. FeCl2 Fe +2 (menor valencia ) = cloruro ferroso o cloruro

de fierro ll.

FeCl3 Fe +3 (mayor valencia) = cloruro férrico o cloruro

de fierro lll.

Hg20 Hg +1( menor valencia) = óxido mercuroso u óxido

de mercurio l.

HgO Hg +2 (mayor valencia) = óxido mercúrico u óxido

de mercuricoll.
4.- Los compuestos ternarios, constituidos por tres elementos, uno de los cuales generalmente es el oxígeno, y que es parte del radical, tienen sus nombres terminados en ATO cuando contienen más átomos de oxígeno, y en ITO cuando tienen menos átomos de oxígeno. Ej.

NaNO2 nitrito de sodio CaSO3 sulfito de calcio

NaNO3 nitrato de sodio CaSO4 sulfato de calcio
Cuando el H se combina con el radical, se forma un ácido; y la terminación del nombre cambia en OSO cuando contiene menos átomos de oxígeno, y en ICO cuando contiene más átomos de oxígeno. Ej.
H2CO3 ácido carbónico

H2SO3 ácido sulfuroso

H2SO4 ácido sulfúrico
5.- El prefijo PER significa que un elemento tiene más átomos de oxígeno en un compuesto que otro que tiene los mismos elementos.
El H2O2 peróxido de hidrógeno, contiene más oxígeno que el agua H2O.
El BaO2 peróxido de bario, contiene más oxígeno que el óxido de bario BaO
El prefijo HIPO significa menos átomos de oxígeno. En el sig. Cuadro se dan ejemplos.


FORMULA

NOMBRE DEL COMPUESTO

SIGNIFICADO

KCl

Cloruro de potasio

Compuesto binario sin oxígeno

KClO

Hipoclorito de potasio

Con menos átomos de oxígeno

KClO2

Clorito de potasio

Con menos átomos de oxígeno que KClO3

KClO3

Clorato de potasio

Con más átomos de oxígeno

KClO4

Perclorato de potasio

Con más átomos de oxígeno que KClO3



Función óxido: Los metales se combinan con el oxígeno a la temperatura ordinaria o mediante la acción del calor, produciendo compuestos binarios llamados óxidos.
Metal+oxígeno OXIDO
Ej.
Zn: valencia fija Fe: valencia 2 y 3 Hg: valencia 1 y 2
2 Zn + O2 2 ZnO Oxido de zinc
2 Fe + O2 2 FeO Óxido ferroso
4 Fe + 3 O2 2 Fe2O3 Óxido férrico
4 Hg + O2 2 Hg2O Óxodo mercuroso
2 Hg + O2 2 HgO Óxido mercúrico
Función base: Si se agrega agua sobre un óxido se forma una sustancia llamada base o hidróxido.
Oxido + agua HIDROXIDO

Las bases como la sosa, la potasa, la calidra, etc. Tienen las siguientes propiedades:


  1. Tienen sabor a lejía

  2. Devuelven el color azul al papel tornasol rojo y colorean de rojo la solución alcoholica de fenoftaleína que es incolora.

  3. Reaccionan con los ácidos



    1. TU DECIDES ¿COMO EVITAR QUE LOS ALIMENTOS SE DESCOMPONGAN RAPIDAMENTE?


La descomposición de los alimentos es un cambio químico.
La descomposición de alimentos depende de factores externos como: la humedad, temperatura, aire y factores internos como: carga bacteriana y acción enzimática.
VELOCIDAD DE REACCION
Es el cambio de la concentración de un reactivo o producto por unidad de tiempo. Generalmente la unidad de velocidad de reacción es en moles por segundo.

La parte de la química encargada de estudiar la velocidad de las reacciones y de los factores que la modifican se llama cinética química.
FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE REACCIÓN
Temperatura: A mayor temperatura mayor velocidad de reacción

A menor temperatura menor velocidad de reacción.
Superficie de contacto o efecto del grado de división: A mayor superficie de contacto mayor velocidad de reacción. Cuanto más finamente dividido se encuentre mayor será el número de moléculas expuestas al choque de las moléculas, aumentando la velocidad de reacción Por ejemplo: un trozo grueso de madera arde con mayor rapidez si se corta en trozos más pequeños o, sí se convierte en aserrín seco. Un medicamento en forma de tableta, el cual se disolverá en el estómago y pasará al torrente sanguíneo más lentamente que el mismo medicamento en forma de polvo.
Naturaleza de los reactivos: Depende de la estructura molecular de las sustancias, en general las sustancias iónicas reaccionan más rápidamente que las covalentes y los gases lo hacen más rápido que los líquidos y éstos más rápido que los sólidos.
Concentración de los reactivos: A mayor concentración mayor velocidad de reacción. Recuerda que las moléculas deben de chocar entre sí para reaccionar, esto se conoce como la “teoría de las collisiones.
Catalizadores: Son sustancias que aceleran o retardan una reacción química.

CUESTIONARIO (MCGrauHill)

1.- Porqué se descomponen los alimentos?

2.- En donde se reproducen los microorganismos que descomponen los alimentos?

3.- Porqué los alimentos descompuestos despiden un olor fétido?

4.- Cuáles son los signos de descomposición de los caldos, leche y atole?

5.- Cuáles son los primeros signos y síntomas de intoxicación por alimentos descompuestos?

6.- Cuál es el signo de descomposición si hablamos de productos enlatados?

7.- Qué bacteria es causa del “botulismo” en el caso de intoxicación por productos enlatados?

8.- Qué es la descomposición?

9.- En dónde se desarrollan los microorganismos aerobios?

10.- Cuál es la función de las “bacterias nutrificantes”?¿ y dónde las encontramos?

11.- Menciona algunos métodos de conservación de alimentos

12.- A que se le llama Catálisis?

13.- Que es un Catalizador?

14.- Menciona las características de los catalizadores.

15.-Menciona los tipos de catalizadores explicando cada uno de ellos.

16.- Realiza la actividad de la pag. 181 (McGrauHill)

RESPUESTAS
1.- Porque las levaduras, mohos y bacterias degradan las sustancias químicas contenidas en los alimentos
2.- En ambientes húmedos y cálidos
3.- Porque durante el proceso de degradación se producen compuestos de azufre y nitrógeno.
4.- - Formación de burbujas

- Olor desagradable

- Sabor agrio.
5.- -Dolor de estómago

- vómito

- Diarrea

- alergia severa y la muerte.
6.- La lata se ve inflada
7.- Clostridium botulini
8.- Descomposición: Separación de un compuesto en sus elementos constituyentes.
9.- En presencia de Oxígeno y en alimentos como tortilla, pan y frutas.
10.- Realizan la putrefacción de restos vegetales, animales y excrementos en sustancias asimilables por las plantas, enriquecen el suelo haciéndolo fértil. Se encuentran en las raíces de las plantas.
11.- Congelación

Desecación

Cristalización en sal o azúcar

Enlatado al vacío

Pasteurización

Radiación.

Adición de conservadores (ácido benzoico, benzoato de sodio)

La ingesta diaria aceptada por la OMS es de 5 mg por kilo de masa corporal.

12.- Proceso por el cual se modifica la velocidad de una reacción química, provocada por una sustancia llamada “catalizador”.
13.- Sustancias que modifican la velocidad de una reacción, acelerándola o retardándola.
14.- a) No alteran el calor de reacción

b) No se consumen

c) Pequeñas cantidades producen grandes cambios en la velocidad de reacción.
15.- Catalizador Positivo: acelera la velocidad de reacción Ej. MnO2 Dióxido de manganeso.

Catalizador negativo: Retarda la velocidad de reacción
16.- act. Pag. 181

TEMA 2 LA MEDICION DE LAS REACCIONES QUIMICAS

2.1 COMO CONTAR LO MUY PEQUEÑO


MASA DE UN MOL DE MOLECULAS:

Es la masa de un mol de moléculas y corresponde a la masa de un número de Avogadro de moléculas expresada en gramos.
En la actualidad, se emplea la unidad de masa atómica (uma) para expresar la masa relativa de los átomos. La palabra mol proviene de moles, pila o montón. Este número recibe el nombre de número de Avogadro, en honor del científico italiano Amedeo Avogadro. El mol sirve para contar cosas tan pequeñas como los átomos o las moléculas. Su valor numérico corresponde a 6.02 x 10²³ es decir 602 seguido de 21 ceros.

PRINCIPIO DE AVOGADRO: A volúmenes iguales misma cantidad de partículas.
MASA MOLAR MOLECULAR:

Por ejemplo para calcular la masa molar del dióxido de carbono, es necesario conocer la fórmula, CO2, la cual indica que en un mol de este compuesto hay un mol de átomos de Carbono y dos moles de átomos de Oxígeno.



Elementos

Masa molar X

Moles de átomos

Masa molar (g/mol)

Carbono

12.01 X

1

12.01 g

oxígeno

15.99 X

2

31.98 g

Masa molar del CO2







43.99 g



Si se tiene un mol de CO2, entonces hay 6.02 X 10²³ moléculas.

El número de átomos de ese mol de moléculas = 3 X 6.02X10²³= 18.06X10²³, porque la formula del CO2 indica que hay un átomo de C y dos de O.

EJERCICIO:

Calcula la masa molar de las siguientes moléculas y completa la tabla. Consulta la tabla periódica.

Nombre del compuesto

Fórmula

Masa molar (g/mol)

No.de atomos de mol

Hidróxido de sodio

NaOH







Acido nítrico

HNO3







Metano

CH4







Agua

H2O







Acido sulfúrico

H2SO4







Cloruro de sodio

NaCl







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