Conceptes Fonamentals de Química: Cinètica, Equilibri i Estructura

Cinètica Química

Energia d'Activació

Teoria de les col·lisions: Les molècules dels reactius es mouen a molta velocitat i xoquen entre si contínuament. Una reacció només es produeix quan un xoc assoleix l'energia d'activació. Com més petita sigui aquesta energia, més alta serà la velocitat de reacció.

Teoria del complex activat: L'energia d'activació és l'energia que han d'assolir les molècules dels reactius per poder arribar a l'estat de transició. Com més petita sigui, més alta serà la velocitat de reacció.

Influència de la Temperatura i els Catalitzadors

Influència de la temperatura: Un augment de temperatura de la reacció fa augmentar la velocitat de la reacció.

Influència dels catalitzadors: Els catalitzadors són substàncies que s'afegeixen a les reaccions i augmenten la velocitat de la reacció sense que es consumeixin durant el procés. El catalitzador modifica el mecanisme de reacció i fa que disminueixi l'energia d'activació.

Classificació de la Matèria

Punt triple: És quan coexisteixen les tres fases: sòlida, líquida i gasosa. Això només passa a una pressió i una temperatura úniques.

Punt crític: És el punt en què la pressió i la temperatura estan per damunt d'una substància que té les propietats intermèdies entre el líquid i el gas.

Llei de Graham: Els gasos amb una massa molecular més petita tenen les velocitats de difusió més grans.

Equilibri Químic

Llei de Le Chatelier

Canvis de concentracions: Quan s'augmenta la concentració d'una substància de la reacció en equilibri, el sistema evoluciona cap a un nou equilibri en el sentit en què disminueix la concentració. I si la concentració disminueix, l'equilibri es desplaçarà en el sentit que augmenta la concentració.

Canvis de la pressió i del volum: Si s'augmenta la pressió, l'equilibri es desplaça cap al sentit en què es redueix el nombre total de mols de gasos. Si disminueix la pressió, l'equilibri es desplaça cap al sentit en què s'augmenta el nombre total de mols de gasos. Quan en un sistema en equilibri (a V i T constants) s'augmenta la pressió, l'equilibri es desplaça en el sentit de la reacció en què el nombre total de mols de gasos sigui menor.

Canvi de la temperatura: Si augmenta la temperatura, l'equilibri es desplaça cap al sentit endotèrmic. Si es disminueix la temperatura, l'equilibri es desplaça cap al sentit exotèrmic.

Addició d'un catalitzador: Provoquen que s'arribi més aviat a l'equilibri augmentant la velocitat de reacció i disminuint l'energia d'activació, però no modifiquen l'equilibri.

Reaccions de Transferència de Protons: De la Hidròlisi a la Neutralització

Teories Àcid-Base

- Àcid-base segons Arrhenius:
     * Àcid: Substància que en dissolució aquosa dóna H+ i un anió.
     * Base: Substància que en dissolució aquosa dóna OH- i un catió.

- Àcid-base segons Brönsted i Lowry:
     * Àcid: Espècie que té tendència a cedir un H+.
     * Base: Espècie que té tendència a acceptar un H+.

Reaccions de Neutralització

- Reaccions de neutralització:
     * Si la base presenta OH: ÀCID + BASE → SAL + H₂O
     * Si la base no presenta OH: ÀCID + BASE → SAL

- Punt d'equivalència: Punt de la corba de valoració (pH, V) en el qual s'han afegit el nombre de mols d'àcid necessaris per neutralitzar els mols de base. Ens marcarà quin és l'indicador adient en cada cas.

- pH del punt d'equivalència:
     * pH = 7: valoració amb àcid fort amb base forta.
     * pH > 7: Àcid feble amb base forta.
     * pH < 7: base feble amb àcid fort.

Procés Àcid-Base

1. Es mesura amb una pipeta el volum de la dissolució de base o àcid de concentració desconeguda i es fica en un erlenmeyer.
2. S'omple una bureta de dissolució d'àcid o base de concentració coneguda.
3. S'afegeix un parell de gotes de l'indicador a l'erlenmeyer.
4. A la bureta s'afegeix la dissolució coneguda a l'erlenmeyer mentre aquest es remena contínuament fins que s'observa l'inici del canvi del color.
5. S'afegeix gota a gota la dissolució de la bureta fins que s'aconsegueix la neutralització completa: PUNT D'EQUIVALÈNCIA.

Dissolucions amortidores: Són aquelles que tenen la capacitat de mantenir el pH constant.

Equilibris Iònics Heterogenis

- Producte iònic:
     * Qs < Ks: Admet més solut sense formar precipitat.
     * Qs = Ks: Està en equilibri.
     * Qs > Ks: Precipita l'excés de solut.

- Disminució de la solubilitat:
     * Efecte de l'ió comú:

- Augment de la solubilitat: Afegir més quantitat de dissolvent fa que disminueixi la concentració dels ions i l'equilibri es desplaça cap a la formació d'ions.

- Efecte de la temperatura:

- Efecte salí:

Propietats Periòdiques i Enllaç Químic

Orbital: Regió de l'espai en què la probabilitat de trobar l'electró és elevada.

Taula periòdica:
     * Grup 1: Alcalins
     * Grup 2: Alcalinoterris
     * Grup 3 al 12: Elements de transició
     * Grup 14: Grup del carboni
     * Grup 15: Grup del nitrogen
     * Grup 16: Calcogens
     * Grup 17: Halògens

Augment de radi:
     * Grup: Cada vegada tenim més capes d'orbitals, augmentant el radi de l'àtom.
     * Període: Cada vegada hi ha més càrrega positiva (protons) en el nucli, els electrons es van col·locant en el mateix nivell energètic i noten molt l'atracció del nucli.

Radi iònic: És el radi de l'ió resultant d'un àtom quan perd o guanya electrons i forma part d'una xarxa cristal·lina iònica.

Energia d'ionització: Energia necessària per arrencar un electró. Quan més petit sigui un àtom, més a prop estarà l'electró del nucli i caldrà més energia per arrencar-lo. Per tant, quan disminueix el radi atòmic augmenta l'energia d'ionització.

Afinitat electrònica: És l'energia intercanviada quan un àtom neutre, en estat gasós i el seu estat fonamental, capta un electró. Justificació: L'afinitat electrònica varia, en valor absolut, de la mateixa manera que l'energia d'ionització.

Electronegativitat: Quan més petit sigui el radi, més gran és l'atracció que exerceix el nucli sobre els electrons i per tant més gran serà l'electronegativitat.

Desplaçament químic d'un nucli d'hidrogen: Diferència de posició en l'espectre RMN d'aquest nucli respecte als hidrogens de la substància patró.