Reaccions i canvis químics: definicions, factors i tipus

Definicions bàsiques: element, compost i mescla

Element: Substància pura formada per un sol tipus d'ànon (ex. hidrogen, heli). No es pot descompondre en substàncies més simples mitjançant reaccions químiques.

Compost (definició)

Compost: Substància formada per àtoms de diferents tipus units per enllaços químics (ex. aigua, diòxid de carboni). Es poden descompondre en els elements que la formen mitjançant reaccions químiques.

Mescla

• Components en proporcions variables.
• No forma noves substàncies.
• Es poden separar per mètodes físics (filtració, destil·lació).
• No es separen mitjançant reaccions químiques.
• Cada substància conserva les seves propietats originals.

Compost: característiques

• Els elements es combinen en proporcions fixes.
• Forma noves substàncies.
• No es poden separar per mètodes físics; es necessita descomposició química.
• Els elements perden les seves propietats originals.
• Reaccionen químicament.

Canvis químics: senyals d'una reacció

• Color: canvi de color durant la reacció.
• Olor: aparició de noves olors per formació de nous compostos.
• Estat físic: pot aparèixer un gas, un sòlid o canviar l'estructura d'una substància.
• Temperatura: alliberament o absorció de calor; la temperatura pot disminuir o augmentar.

Factors que afecten la velocitat de la reacció

• Temperatura: l'augment de temperatura incrementa la velocitat de reacció perquè hi ha més freqüència de col·lisions i més energia cinètica. + calor = + velocitat; + fred = - velocitat.
• Grau de divisió dels reactius: més superfície de contacte accelera la reacció i augmenta la probabilitat de col·lisions efectives. Més agrupats = menys velocitat; més separats = més velocitat.
• Concentració dels reactius: més concentració augmenta la velocitat perquè hi ha més probabilitat de col·lisions entre molècules. Més espai entre molècules = menys velocitat; menys espai = més velocitat.

Catalitzadors

• Els catalitzadors acceleren les reaccions químiques.
• Redueixen l'energia d'activació, augmentant així la velocitat de la reacció.
• Augmenten la freqüència de col·lisions efectives.
• No es transformen ni es consumeixen durant la reacció.
• Actuen en quantitats molt petites.
• S'utilitzen àmpliament en la indústria i són fonamentals en el metabolisme dels éssers vius.

Tipus de reaccions

• Síntesi: dos o més reactius es combinen per formar un sol producte. A + B → C.
• Descomposició: un sol reactiu dóna lloc a dos o més productes diferents. C → A + B.
• Substitució: dos o més reactius donen lloc a dos o més productes (reaccions de substitució).

Reaccions àcid-base

Definició: reaccions en què un reactiu cedeix protons (àcid) i l'altre els capta (base).

pH

• El pH és una mesura de l'acidesa o alcalinitat d'una substància en dissolució aquosa.
• pH < 7: substància àcida (com més petit és el pH, més acidesa).
• pH > 7: substància bàsica (com més gran és el pH, més alcalinitat).
• pH = 7: neutre, ni àcid ni bàsic.

Reaccions d'oxidació-reducció (redox)

En aquestes reaccions, un reactiu cedeix electrons (reductor) i l'altre els capta (oxidant).

• Oxidant: substància que capta electrons.
• Reductor: substància que cedeix electrons.

Exotèrmiques i endotèrmiques

• Exotèrmiques: alliberen més energia de la que absorbeixen. El balanç energètic és negatiu, ja que els productes tenen menys energia que els reactius. AE = Eabsorbida - Ealliberada < 0.
• Endotèrmiques: absorbeixen més energia de la que alliberen. El balanç energètic és positiu, ja que els productes tenen més energia que els reactius. AE = Eabsorbida - Ealliberada > 0.

Representació gràfica

Les gràfiques d'energia potencial vs. progrés de reacció ajuden a visualitzar l'energia d'activació i els canvis energètics.

Il·lustracions addicionals