Unidad didáctica 3:
Los cambios químicos
3.1. Cambios físicos y cambios químicos
3.2. Reacción química. Conservación de la masa.
- Reactivos-productos
- Ajustar reacciones
- Información contenida en la ecuación química ajustada
- Tipos de reacciones: síntesis, descomposición, combustión,
sustitución
3.3. Calor de reacción. Reacciones endotérmicas y exotérmicas
3.4. Velocidad de reacción. Factores que influyen en la velocidad de la
reacción: naturaleza de reactivos, temperatura, concentración de
reactivos, grado de división de reactivos, catalizadores.
3.5. Ácidos y bases. Concepto de pH. Escala de pH. Indicadores
3.6. La química y la sociedad:
- Aplicaciones útiles para la humanidad: Medicamentos, abonos,
cosméticos
- Contaminación química
3.1. Cambios físicos y cambios químicos
La materia puede sufrir cambios mediante
diversos procesos. No obstante, todos esos
cambios se pueden agrupar en dos tipos:
cambios físicos y cambios químicos.
CAMBIOS FÍSICOS.
Estos cambios no producen modificaciones en la
naturaleza de las sustancia o sustancias que
intervienen. Ejemplos de este tipo de cambios
son: cambios de estado, mezclas, disoluciones,
separación de sustancias en mezclas o
disoluciones.
3.1. Cambios físicos y cambios químicos
CAMBIOS QUÍMICOS
Alteran la naturaleza de las sustancias: unas
desaparecen y aparecen otras con propiedades
muy distintas.
No es posible volver atrás por un
procedimiento físico como calentamiento o
enfriamiento, filtrado, evaporación, etc.
3.2. Reacciones químicas. Reactivos-productos
 Una reacción química es un proceso por el cual una
o más sustancias llamadas reactivos, se
transforman en otra u otras sustancias con
propiedades diferentes, llamadas productos.
 Los enlaces entre los átomos que forman los
reactivos se rompen y se reorganizan de otro modo,
formando nuevos enlaces y por tanto, sustancias
diferentes a las iniciales
3.2. Reacciones químicas. Reactivos-productos
En una reacción química:
 Las fórmulas de los reactivos se escriben a la
izquierda, y las de los productos a la derecha,
separadas ambas por una flecha que indica el
sentido de la reacción.
KClO3
KCl + O2
3.2. Reacciones químicas. Reactivos-productos
3.2. Reacciones químicas. Reactivos-productos
 En una reacción, a derecha e izquierda de la
flecha, debe existir el mismo número de átomos de
cada elemento. Entonces se dice que la reacción
está ajustada o equilibrada.
 Para equilibrar reacciones químicas, se ponen
delante de las fórmulas unos números llamados
coeficientes, que indican el número relativo de
átomos y moléculas que intervienen en la reacción.
 Estos coeficientes son los únicos números que se
pueden cambiar, ya que los números que aparecen
dentro de las fórmulas son intocables, pues un
cambio en ellos significa un cambio de sustancia
que reacciona y, por tanto, se trataría de una
reacción distinta.
3.2. Reacciones químicas. Reactivos-productos
 Ejemplos de ajustes de reacciones
• 2C4H10 + 13 O2
8CO2 + 10H2O
• CaCO3 + calor
CaO + CO2
• 3O2 + 4Fe
2Fe2O3
• N2 + 3H2
2NH3
• 2H2O
O2 + 2H2
3.2. Reacciones químicas. Información contenida
 Una reacción química ajustada informa sobre las
proporciones en que intervienen los reactivos y
los productos de la reacción.
2H2O(l)
2H2(g)+O2(g)
 Por cada dos moléculas de H2O que se
descomponen se forman dos moléculas de gas H2
y una molécula de gas O2
 Teniendo en cuenta el número de moles: por cada
dos moles de H2O se forman dos moles de gas H2
y un mol de gas O2
3.2. Reacciones químicas. Información contenida
 Un mol de átomos es la cantidad de un elemento
químico equivalente a la que representa su masa
atómica expresada en gramos.
1 átomo de
1 mol de
1 g de hidrógeno tiene
hidrógeno = 1u hidrógeno = 1g 6.022x1023 átomos de
hidrógeno
1 átomo de
1 mol de
12 g de carbono tienen
carbono = 12 u carbono = 12 g 6.022x1023 átomos de
carbono
1 átomo de
1 mol de
32 g de azufre tienen
azufre = 32 u
azufre = 32 g
6.022x1023 átomos de
azufre
3.2. Reacciones químicas. Información contenida
 El concepto de mol se asemeja al de docena: la
masa del balón es 100 veces mayor que la masa
de la pelota de tenis
¿qué tiene más
masa una docena
de pelotas de tenis
o una docena de
balones?
3.2. Reacciones químicas. Información contenida
 Un átomo de hierro tiene de masa 55,8 u. ¿Cuántos
gramos son dos moles de hierro?
un átomo de Fe = 55,8u; por tanto, 1 mol de Fe = 55,8g
1 mol de Fe
55,8g
2 mol de Fe
X
X= 55,8 g * 2 mol / 1mol = 111,6 g
 Si tenemos 1024 átomos de hierro, ¿Cuántos moles de
hierro hay?
1 mol de Fe
6,023x1023 átomos
X mol de Fe
1024 átomos
X = 1024 átomos * 1 mol / 6,022x1023 átomos = 1,66 mol Fe
 ¿Cuántos gramos de hierro hay en los 1024 átomos?
solución: 92,6 g de hierro
3.2. Reacciones químicas. Información contenida
1. La masa atómica de la plata es de 107,9 u.
¿Cuántos gramos son 0,25 mol de plata?
2. ¿Cuántos átomos son 0,5 mol de plata?
¿Cuántos átomos son 0,5 mol de magnesio cuya
masa atómica es de 24,3 u?
3. ¿Cuántos gramos son 0,5 mol de plata? ¿Y 0,5
mol de magnesio?
4. Tenemos 5*1024 átomos de plata, ¿cuántos
moles representan? ¿Y si hay 5*1024 átomos de
magnesio?
3.2. Reacciones químicas. Información contenida
5. Tenemos 5*1024 átomos de plata ¿cuántos
gramos representan? ¿y si tenemos 5*1024
átomos de magnesio?
6. Tenemos 25 g de plata ¿cuántos moles de plata
representan?
7. En 25 g de magnesio ¿cuántos moles de
magnesio hay?
8. Tenemos 25 g de plata ¿cuántos átomos de
plata representan?
9. En 25 g de magnesio ¿cuántos átomos de
magnesio hay?
3.2. Conservación de la masa
 La ley de conservación de la masa o ley de
conservación de la materia es una de las leyes
fundamentales en todas las ciencias naturales. Fue
elaborada por Lavoisier y otros científicos que le
sucedieron.
 Establece que: “En toda reacción química la masa
total de los reactivos es igual a la masa total de los
productos”.
3.2. Reacciones químicas. Tipos de reacciones
 Síntesis: proceso de
obtener compuestos
químicos a partir de
sustancias más simples.
Por ejemplo acero,
plásticos, etc
 Descomposición:
ruptura de moléculas
largas formando así
moléculas más
pequeñas o átomos
3.2. Reacciones químicas. Tipos de reacciones
 Sustitución o desplazamiento: aquella donde un átomo
o grupo en un compuesto químico es sustituido por otro
átomo o grupo
3.2. Reacciones químicas. Tipos de reacciones
 Combustión: reacción química en la que un
elemento combustible se combina con otro
comburente (generalmente oxígeno en forma de O2
gaseoso), desprendiendo calor y produciendo un
óxido. Por ejemplo: calor al quemar, luz al arder.
Combustible
+ O2
CO2
+
H2O
vapor
Ejemplo:
C (sólido) + O2 (gas)
CO2 (gas)
+ ENERGÍA
3.3. Calor de reacción
La humanidad ha utilizado las reacciones
químicas para producir energía: combustión de
madera o de carbón, motores de explosión de los
coches y motores de propulsión de las naves
espaciales.
Cada átomo y cada molécula de una sustancia
posee una determinada energía interna. Por
tanto, se puede afirmar que los reactivos y los
productos de una reacción química poseen un
determinado contenido energético propio
(energía interna).
3.3. Calor de reacción
La energía desprendida o absorbida puede ser en
forma de energía luminosa como la eléctrica, pero
también, en forma de calor que se llama calor de
reacción y tiene un valor característico para cada
reacción, en unas determinadas condiciones da
presión y temperatura.
Las reacciones químicas pueden entonces
clasificarse en: exotérmicas o endotérmicas,
según se produzca desprendimiento o
absorción de calor respectivamente.
3.3. Calor de reacción
La oxidación y la combustión
son reacciones exotérmicas:
desprenden calor. La energía
de los reactivos es mayor
que la de los productos.
Las reacciones endotérmicas absorben calor como
la síntesis de amoniaco (proceso Haber-Bosch) o
las empleadas para la refrigeración
2N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g) ΔH= -92.2 KJ
3.4. Velocidad de reacción
No todas las reacciones químicas ocurren a igual
velocidad. En una reacción química, cuanto más
fuertes sean los enlaces de los reactivos que deben
romperse, más tiempo tardará la reacción en
transcurrir.
Disolución: rápida
Oxidación: lenta
3.4. Velocidad de reacción
Los factores que influyen en la velocidad son:
• Concentración de
reactivos: Al aumentar la
concentración de los
reactivos, aumenta la
velocidad por que crece
la probabilidad de
choque entre partículas.
• Fragmentación de
reactivos: cuanto mayor
sea, más velocidad de
reacción
3.4. Velocidad de reacción
Los factores que influyen en la velocidad son:
•Temperatura: al
aumentar la temperatura,
aumenta la velocidad de
reacción
• Catalizadores:
sustancias que se
aplican para modificar la
velocidad y que al final,
quedan inalteradas
3.5. Ácidos y bases
Ácido: sustancia que tiene átomos de H en su
composición y los libera en forma de H+ en el agua.
Base: sustancia que tiene OH en su composición y
libera aniones OH- cuando se disuelve en el agua.
Si ambos se mezclan, se neutralizan.
Ácidos
Tienen sabor agrio.
Reaccionan con muchos
metales formando sales y
desprendiendo gas hidrógeno.
Enrojecen tornasol
Reaccionan con los carbonatos
formando una sal, dióxido de
cabono y agua.
Bases
Tienen un sabor cáustico
Presentan un tacto jabonoso.
Precipitan los metales
disueltos por los ácidos.
Azulean tornasol
3.6. Química y sociedad
La vida cotidiana presenta muchos procesos que
demuestran la importancia de la química. Materiales
como crema dental, jabones, plásticos, pinturas,
tizas, abonos, fertilizantes, algunos productos que
incorporan los alimentos, han sido elaborados
mediante procesos químicos.
Para su obtención se han realizado muchas
investigaciones sobre las propiedades que
diferencian entre unas sustancias y otras;
separación de componentes que forman los
cuerpos; transformación de sustancias para
conseguir materiales más útiles al hombre.
3.6. Química y sociedad
La Ingeniería química como una disciplina
independiente surge después de la revolución
industrial y ha conseguido importantes logros para la
humanidad, que van desde las investigaciones del
átomo, la era del plástico, los fármacos, los
catalizadores, los fertilizantes, la petroquímica, etc.
El desarrollo de los procesos químicos industriales
ha sido uno de los factores que mas han influido en
el crecimiento económico de las ultimas décadas.
3.6. Química y sociedad
Los medicamentos, son sustancias químicas que
pueden modificar los procesos bioquímicos del
organismo humano y de otros seres vivos. Están
formados, en su mayoría, por sustancias orgánicas
de fórmula compleja. Pueden producir efectos
secundarios.
3.6. Química y sociedad
Sin embargo, el proceso no esta exento de riesgos.
Esta indudable mejora en la calidad de vida tiene un
alto precio: se generan grandes cantidades de
residuos que provocan un grave perjuicio al medio
ambiente tanto por los contaminantes emitidos a la
atmósfera en forma de partículas, gases y aerosoles
como los vertidos y contaminación por radiaciones
que ocurren en ríos y suelos.
El logro de un desarrollo sostenible apuesta por
reducir la emisión de contaminantes y mejorar la
calidad de nuestro planeta.
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Unidad didáctica 3: Los cambios químicos