Introducció a la química: Reaccions, àtoms i models atòmics

Enviado por Chuletator online y clasificado en Química

Escrito el en catalán con un tamaño de 11,8 KB

Reaccions químiques

Evidències de reacció

Com els reactius es transformen en productes, observem:

  • Un canvi de color.
  • La formació d'un sòlid.
  • El despreniment d'un gas.
  • El despreniment o absorció de calor.

Es necessiten evidències de tipus químic.

Ajustar equacions químiques

  • Mai s'han d'introduir àtoms que no intervinguin en la reacció a l'hora d'ajustar.
  • Mai es canvien les fórmules per ajustar l'equació.

Estratègia per ajustar equacions

  • Ajusteu en primer lloc els elements que apareixen només en un compost a cada costat.
  • Ajusteu en últim lloc els elements lliures.
  • En algunes reaccions hi ha grups d'àtoms que no es modifiquen. En aquests casos, ajusteu els grups com si es tractés d'una unitat.
  • Els coeficients fraccionaris es poden utilitzar, així com eliminar al final multiplicant.

L'equació química i l'estequiometria

  1. L'estequiometria inclou totes les relacions quantitatives en què intervenen:
    • Les masses moleculars i atòmiques.
    • Les fórmules químiques.
  2. Una relació de mols és un factor central de conversió.

Reaccions químiques en dissolució

És necessari un contacte proper entre els àtoms, els ions i les molècules perquè es produeixi una reacció.

  1. Dissolvent:
    • Normalment emprarem les dissolucions aquoses (aq).
  2. Solut:
    • Material dissolt pel dissolvent.

Molaritat (M = n/V)

Quantitat de solut (en mols) / Volum de la dissolució en litres.

Preparació d'una dissolució

  1. Introduïu la massa de la mostra de sòlid.
  2. Dissoleu-lo en un matràs aforat ple parcialment de dissolvent.
  3. Ompliu-lo acuradament fins a la marca.

Determinació del reactiu limitant

El reactiu que es consumeix completament determina les quantitats dels productes formats. (Concentració real o teòrica)

L'estequiometria de la reacció

  1. El rendiment teòric és el rendiment esperat d'un reactiu.
  2. El rendiment real és la quantitat de producte que realment s'obté.
  3. Rendiment percentual = (Rendiment real / Rendiment teòric) x 100
  1. Quan el rendiment real = rendiment %, es diu que la reacció és quantitativa.
  2. Les reaccions secundàries redueixen el rendiment percentual.
  3. Els subproductes es formen mitjançant les reaccions secundàries.

Reaccions consecutives, reaccions simultànies i reaccions netes

  1. La síntesi que consta de diverses etapes sovint és inevitable.
  2. Les reaccions que tenen lloc una rere l'altra en seqüència es denominen reaccions consecutives.
  3. Quan les substàncies reaccionen independentment i transcorren alhora, la reacció és una reacció simultània.

Reaccions netes i intermedis

  1. La reacció neta és una equació química que expressa totes les reaccions que es produeixen en una única equació neta.
  2. Un intermedi és una substància que es produeix en una etapa i es consumeix en una altra etapa d'una síntesi que consta de diverses etapes.

Àtoms i teoria atòmica

Primers models atòmics

  1. Demòcrit (460-370 a.C.) – Grècia Clàssica
    • Matèria: partícules indivisibles anomenades àtoms
    • Àtoms:
      • Difereixen només en mida i forma
      • En constant moviment
      • S'agrupen amb altres per formar la matèria.
  2. Aristòtil (384-322 a.C.): Idea de la continuïtat de la matèria. Perdura fins al Renaixement.
  3. Antoine Laurent de Lavoisier (finals S. XVIII) estableix:
    • Element: substància que no pot ser descomposta en cap altre mitjançant mètodes físics o químics.
    • Llei de la conservació de la massa (Llei de Lavoisier): en qualsevol canvi químic la massa es conserva. A partir d'ell, els químics comencen a intensificar l'estudi de les quantitats o masses de substàncies que intervenen a les reaccions químiques. Experimenta per corroborar les hipòtesis!!!
  4. John Dalton (Anglaterra, 1766-1844). Model atòmic (1803)
    • Matèria: diminutes partícules anomenades àtoms
    • Àtoms:
      • D'un element concret són iguals en mida, forma i massa però diferent dels àtoms d'altres elements
      • Durant un canvi químic es combinen per formar “àtoms compostos” (molècules)
      • No canvien, no es trenquen.
      • Quan es combinen, ho fan en un nombre sencer (llei de les proporcions finites)
  5. Michael Faraday (Anglaterra, 1791-1867) L'any 1832 va mesurar la càrrega i la massa de l'ió H+ a partir de l'electròlisi de solucions iòniques.
  6. Joseph John Thomson (Anglaterra, 1856-1940), 1897 Premi Nobel de Física 1906.
    • Cathode Ray Tube. // MESURA DE LA MASSA I CÀRREGA DE L'ELECTRÓ. //
  7. Eugen Goldstein (Alemanya 1850-1930), 1886 Estudia raigs canals i descobreix protons
  8. El model atòmic de Joseph John Thomson, 1904 Electrons encastats en el si d'una massa atòmica amb càrrega positiva (magdalena xocolata).
  9. Frederick Soddy (Anglaterra, 1877-1956) Nobel de Química 1921 Descoberta dels isòtops. Raigs positius Ne: (m1 / q1) / (m2 / q2) = 1.10 ß q1 / q2 = 1.10? No!! Þ m1 / m2 = 1.10 ‘iso’ (mateix) ‘topos’ (lloc)
  10. Wilhelm Conrad Röntgen (Alemanya, 1845-1923): 1895 Descoberta dels raigs X Premi Nobel de Física 1901. Va observar que s'emetien raigs invisibles quan alguns materials eren bombardejats amb electrons. Las plaques fotogràfiques ennegrien. Anomenats Raigs X. // DESCOBRIMENT DE RADIOACTIVITAT //
  11. Henri Becquerel (França, 1852-1908) -> 1896 Estudiava minerals fluorescents amb Urani. Descoberta accidental: Va deixar el mineral a sobre d'una placa fotogràfica i entre elles una clau. Quatre dies més tard va trobar la imatge de la clau a la placa.
  12. Marie Curie-Sklodowska (Polònia-França, 1867-1934) Nobel de Física 1903 i Química 1911 -> 1896 Primera dona Premi Nobel. Radioactivitat: Desintegració espontània d'alguns elements en parts més petites. Evidència de que l'àtom estava format per partícules més petites!! Va morir de leucèmia per la seva exposició a la radioactivitat.
  13. Ernest Rutherford (Nova Zelanda, 1871-1937), 1898: bisulfat d'urani i potassi Þ Raigs α, β i γ (premi Nobel 1908) -> Descobriment del neutró (1932) – existència predita per Rutherford en 1920!
  14. Henry G.J. Moseley, 1914 (Anglaterra, 1887-1915) -> El paràmetre que defineix les propietats dels elements és el nombre de protons o nombre atòmic. X -> Element -> Z (a baix): nombre atòmic (n de protons -> M(A) = nombre massic (Z + n de neutrons)
  15. EL MODEL ATÒMIC DE RUTHERFORD (1911) -> Inconvenients:
    • No explica perquè els electrons no cauen sobre el nucli que els atrau
    • No explica l'existència dels espectres atòmics. // Si fem passar corrent per un tub que conté hidrogen gas a molt poca pressió, s'emet una llum l'espectre de la qual no és continu sinó que està format per línies (sèrie de Balmer, en el visible) //
  16. Johann J. Balmer (Suïssa, 1825-1898): Balmer va trobar l'any 1885 que, en l'espectre de l'àtom d'hidrogen, existeix una relació matemàtica entre les freqüències de les línies.

Naturalesa de la llum

La llum és una radiació electromagnètica composta per una ona de camps elèctrics i magnètics perpendiculars entre si i es pot caracteritzar per la seva freqüència (ν), que es defineix com el nombre de cicles complets que efectua per unitat de temps (Hz = 1 cicle/s).

  1. La longitud d'ona (λ) és la distància entre dos punts idèntics de dues ones consecutives.
  2. L'amplitud és la distància màxima entre el punt més allunyat d'una ona i el punt d'equilibri.
  3. La freqüència (ν) és el nombre d'ones que passen a través d'un punt en 1 segon (Hz = 1 cicle/s).
  4. La velocitat d'ona (u) = λ · ν
  5. La freqüència de la llum determina el seu color, tot i que només és visible una part de l'espectre electromagnètic (λ = 390-750 nm). El caràcter penetrant de la llum és tan més elevat com major és la seva freqüència.

LA QUANTITZACIÓ DE L'ENERGIA: Max Planck (Alemanya, 1858-1947), 1900 Premi Nobel de Física 1918

La radiació que emet un cos negre és un múltiple enter de h · ν, on h és la constant de Planck (6,6262 · 10-34 J · s). -> (E = n h ν) -> Quantitzacio de l’energia -> n = numero quàntic (ener) Hν = Quantum d’energia.))

L'EFECTE FOTOELÈCTRIC Albert Einstein (Alemanya, 1879-1955) Premi Nobel de Física 1921

Quan una radiació electromagnètica de suficient energia (suficient freqüència) xoca contra la superfície d'un metall es desprenen electrons (corrent elèctric) del metall amb una velocitat proporcional a la freqüència de la radiació incident. A més, la intensitat del corrent (nombre d'electrons arrencats) és proporcional a la intensitat de la radiació incident. ((hν = hν0 · (Energia llindar) + ½ m(e) · v2))

EL MODEL ATÒMIC DE BOHR (1913) Niels Bohr (Dinamarca, 1885-1962) Premi Nobel de Física 1922

Basant-se en el model de Rutherford i la teoria de Planck va proposar un model electrònic de l'àtom d'hidrogen en què l'electró girava a l'entorn del nucli en òrbites circulars quantitzades (3 Postulats):

  1. L'electró gira al voltant del nucli en òrbites circulars estables (sense emetre energia) de radi de gir r. Hi podrà haver tants estats estacionaris com òrbites hi hagi, els quals es caracteritzaran per tenir una energia fixa (r1 - E1, r2 - E2,...). (|Fcentrífuga| = |Fcentrípeta| (òrbita estacionària, estable, no emet energia)
  2. El radi de les òrbites només poden tenir determinats valors (quantització dels radis orbitals). Aquest postulat és conseqüència de la quantització del moment angular de gir (o moment angular orbital, L) de l'electró. (|L| = m(e) · v · r = n · h / 2 · π = h · n (valor absolut del moment angular orbital quantitzat)
  3. L'emissió de radiació només té lloc quan l'electró passa d'una òrbita superior a una de més interna.

L'electró (e-) només pot prendre determinats valors d'energia

(E(n) = -R(h) · (1 / n2)) (n (nombre quàntic principal) = 1, 2, 3,… / RH (constant de Rydberg) = 2.18 x 10-18J

  • S'emet llum quan un e- es mou d'un nivell energètic a un inferior (figura).
  • S'absorbeix llum quan un e- es mou d'un nivell energètic a un superior.

EL MODEL ATÒMIC DE BOHR (1913)

  1. Espectre d'absorció: Si nf > ni Þ ΔE > 0 Þ Absorció d'energia (excitació de l'electró)
  2. Espectre d'emissió: Si nf < ni Þ ΔE < 0 Þ Emissió d'energia (relaxació de l'electró). ->> Pot resultar molt útil utilitzar el valor absolut de l'expressió de ΔE sempre i quan tinguem present si parlem d'excitació o bé d'emissió ** -> Cada línia o nivell indica l'energia relativa de l'electró dintre de l'àtom. -> Energia d'ionització de l'hidrogen: energia necessària per a arrancar un electró des de l'estat fonamental (ni = 1). (ΔE = R(h) · (1 / ni2 – 1 / nf2) = hν -> Si nf tendeix a l'infinit -> (hν = R(h) · (1 / ni2) = R(h) = Energia d'ionització) -> Això també funciona per a les espècies similars a l'hidrogen com He+ i Li2+ (1 sol electró). -> hν = Z2 · R(h))
Karma: 6%
Visitas: 0

Entradas relacionadas:

Etiquetas:
estequiometria Bohr química models atòmics àtoms reaccions químiques