Canvis Físics i Químics: Reaccions, Energia i Velocitat

Canvi Físic i Químic: Una Introducció

Canvi Físic: Quan una substància experimenta alguna transformació que canvia el seu estat d'agregació o el seu aspecte, continua tenint idèntica naturalesa química.

Canvi Químic o reacció química: Quan una substància experimenta una transformació que en canvia la naturalesa química. Les substàncies inicials (etanol i oxigen) reben el nom de reactius, i les substàncies que se n'obtenen (aigua i diòxid de carboni) són els productes.

Interpretació d'una Reacció Química

Els enllaços entre els àtoms que formen les molècules es poden trencar, i els àtoms o grups d'àtoms lliures es recombinen i formen nous enllaços i noves substàncies.

Formació de Noves Substàncies

• Un despreniment gasós
• La formació d'un sòlid insoluble (precipitat) en un líquid anteriorment transparent
• Un canvi de color

Conservació de la Massa i Llei de Lavoisier

Al principi i al final sempre hi ha el mateix nombre i tipus d'àtoms, per tant, la massa total es conserva. La comprovació experimental va ser realitzada pel francès A. Lavoisier (1743-1794), donant lloc a la Llei de Lavoisier.

Intercanvi d'Energia en Reaccions Químiques

• Reaccions exotèrmiques: Aquelles reaccions en les quals es desprèn calor.
• Reaccions endotèrmiques: Aquelles reaccions en les quals s'absorbeix calor.

Energia d'Activació

Les reaccions necessiten el subministrament inicial d'una quantitat d'energia perquè comencin.

Estequiometria: Coeficients i Càlculs

Coeficients estequiomètrics: Nombres que es col·loquen davant de les fórmules per indicar que algunes de les espècies químiques que hi participen ho fan en una proporció més gran que la unitat.

Càlculs estequiomètrics: Podem calcular la quantitat de producte que podem obtenir a partir d'una certa quantitat de reactiu o, inversament, podem calcular la quantitat de reactiu necessari per obtenir una determinada quantitat de producte.

Modificació de la Velocitat de la Reacció Química

• Concentració dels reactius: S'incrementa quan augmenta la concentració dels reactius, perquè així els xocs entre partícules es fan més freqüents.
• Superfície de contacte: S'incrementa com més fragmentats estan els reactius.
• Temperatura: S'incrementa quan augmenta la temperatura (més alta és la velocitat de xoc entre partícules i més fàcilment es trencaran els enllaços).
• Catalitzadors: Sense ser un reactiu, augmenten la velocitat de reacció.
• Enzims: Són catalitzadors biològics indispensables per als processos biològics necessaris per viure.

Reaccions Químiques Més Importants

• Síntesi: Dues o més substàncies es combinen per formar una única substància.
• Descomposició: Una única substància es transforma en dues o més substàncies.

Reaccions amb Oxigen: Oxidació

• Combustió: Reacció molt ràpida, la substància oxidada és el combustible.
• Respiració: Reacció molt lenta, controlada bioquímicament, que s'esdevé a l'interior de les cèl·lules.
• Corrosió: Pèrdues econòmiques molt grans. Per evitar l'oxidació, es pot recobrir la superfície amb una pintura especial.

Reaccions en Solució

• Precipitació: Es barregen dos reactius i es forma un producte sòlid insoluble → precipitat.
• Neutralització: Es combinen dues substàncies, àcid i base, i se'n contraresten les característiques.

Reaccions Bioquímiques

Els éssers vius produeixen substàncies que necessiten gràcies a les reaccions bioquímiques com la fotosíntesi, la fermentació, la putrefacció, etc.