càlcul químic bàsic 4t eso
TRANSCRIPT
Càlcul químic bàsic
Introducció a la teoria atòmico-molecular
INS CendrassosFco. Malagón
Index1. Matèria.1.1. Mescles.1.2. Substàncies pures2. Introducció a la teoria atòmico-molecular.2.1. Isòtops.2.2. Definició d’unitat de massa atòmica2.3. Massa atòmica relativa o pes atòmic.2.4. Massa molecular relativa o pes molecular.2. Concepte de mol. Nº d’avogadro.3. Composició centesimal.4. Fórmules empíriques.
1. Matèria
Matèria és tot allò que ocupa un lloc en l’espai i, per tant, és tangible d’alguna manera.
La matèria es pot classificar en:
Mescles iSubstàncies pures
Exercici: Troba més definicions de matèria.
1.1. MesclesEn una mescla:
Cada component manté les propietats que li són característiques.El percentatge dels seus components és arbitrari, i les propietats de la barreja depenen de la seva composició.
Una mescla en la que es diferencien a simple vista els seus components es denomina mescla heterogènia, en cas contrari és una mescla homogènia.
1.1. MesclesExercicis:Comenteu les característiques de les següents mescles, quin tipus de mescles són?, de què estan compostes?, com varien les seves propietats en funció de la composició?...a)Aigua de mar.b)Acer.c)Amanida.
Busqueu a internet diferents tipus d’acer.
1.2. Substàncies puresLes substànies pures tenen propietats característiques i composició constant.
Si poden separar-se altres substàncies per processos químics s’anomenen substàncies compostes, en cas contrari s’anomenen elements.
Els elements estan formats per un sol tipus d’àtoms.
Els compostos estan formats per combinacions constants d’àtoms de diferents elements
Exercici.Classifica les següents substàncies.
2. Estructura de la matèria:teoria atòmico-molecular.
Un petit repàs
La matèria està formada per àtoms. Els àtoms tenen tres tipus de partícules: protons, neutrons i electrons. L’àtom està constituït per un nucli i una escorça. En el nucli es troba la pràctica totalitat de la massa de l’àtom i està format pels protons i els neutrons. L’escorça està formada pels electrons.Els protons i els neutrons tenen una massa semblant i aproximadament 2000 vegades major que la de l’electró. Els protons tenen càrrega elèctrica positiva i els electrons tenen càrrega elèctrica negativa.
Exercici: busqueu els valors reals de les masses i les càrregues de les partícules subatòmiques.
2. Estructura de la matèria:teoria atòmico-molecular.
Un petit repàs
Representació d’un àtom.
Es defineix nombre atòmic (Z) com el nombre de protons d’un àtom i és el valor característic d’un element. Com que els àtoms tenen càrrega elèctrica neutra estan formats pels mateixos electrons que protons.
Es defineix nombre màssic (A) com la suma de neutrons i protons del nucli atòmic.
Es representa un àtom mitjançant el símbol de l’element i s’indica Z i A segons:
2.1. Isòtops
Hi ha elements que tenen àtoms diferents, són isòtops.
Els isòtops són àtoms d’un mateix element amb el mateix Z però diferent A. És a dir, tenen els mateixos protons i electrons però diferent nombre de neutrons.
Exercicis tipus1. Indica la configuració atòmica de l’àtom de fluor.
2. Completa la taula:
F199
Àtom Z A Protons Neutrons Electrons
17
26 58
92
38
Na2311
S16
Fe__
U235__
Sr90__
2.2. La massa dels àtoms:Unitat de massa atòmica.
Per mesurar una massa tan petita com la dels àtoms cal tenir una unitat similar.
Qui ha sentit mai parlar que el pes d’un amic és de 54678g, o que ha comprat 0’000200 tones de pernil per sopar?
Els químics han agafat com a unitat de massa atòmica (u o uma) a la massa d’un àtom de carboni 12 dividit per 12.
Exercici: Busqueu el valor d’1uma en el S.I.
2.3. Massa atòmica relativa o pes atòmic.
Com ja hem vist, els elements estan formats per isòtops que tenen una massa diferent. Per tal de facilitar els càlculs s’estableix com a pes atòmic o massa atòmica relativa la mitjana aritmètica ponderada de les masses atòmiques dels diferents isòtops que formen un element.
Per exemple: el magnesi, de Z=12 està constituït per isòtops amb masses atòmiques 24 u, 25 u i 26 u amb unes abundàncies relatives del 75%, 18% i 6’5% respectivament.
El pes atòmic mitjà és calcula tenint en compte els pesos dels isòtops i les seves abundàncies de la següent manera:
uPA ar 31'24100
265'62518245'75
Exercicis tipus.
1. Trobeu el pes atòmic del coure sabent que està format en un 56’5% d’àtoms de l’isòtop de 63 u i la resta per l’isòtop de 65 u.
2. El bor és format per una mescla de dos isòtops l’un, de massa atòmica 10 u, i l’altre de massa atòmica 11 u. Si la massa atòmica del bor és 10’8 u, calcula la proporció en que es troben els dos isòtops de l’element.
3. L’argent, de pes atòmic 107’88 u, té dos isòtops; l’un de massa atòmica 107 u, entra en la proporció del 56%. Troba la massa de l’altre isòtop.
4. En el ferro hi ha els isòtops amb les abundàncies que s’indiquen: 12’3% de l’isòtop de 54 u, 82’2% de l’isòtop de 56 u, 1’4% de l’isòtop de 57 u i la resta de l’isòtop de 58 u. Calculeu la massa atòmica relativa o pes atòmic del ferro.
2.4. Massa molecular relativa o pes molecular.
El pes de les molècules que formen els compostos o el seu pes fórmula es calcula sumant les masses moleculars relatives o pesos atòmics de tots els àtoms que les formen.
Exercici: Trobeu els pesos moleculars de:•Diòxid de carboni•Clorur de calci•Amoníac•Àcid clorhídric•Àcid sulfúric•Hidròxid de sodi•Carbonat de sodi•Glucosa ( C6H12O6)•Hidrur de ferro(III)•Aigua
3. El Mol. Nº d’Avogadro.
Fem un experiment mental. Tenim cireres de 10 g cada cirera i pomes de 150 g. Emplenem de fruita una camió amb 10 T de cireres i un tren amb 150 T de pomes. Quantes peces de fruita hi van en el camió? I en el tren?
Per la mateixa raó si prenem una quantitat d’una substància pura igual al seu pes atòmic o molecular expressada en grams tindrà la mateixa quantitat d’àtoms o molècules (respectivament).
Aquesta unitat de massa química és el mol. Un mol és una quantitat de materia que conté el seu pes atòmic o molecular expressat en grams.
La quantitat de partícules (àtoms o molècules) que conté un mol és el Nº d’Avogadro i és 6’02·1023 partícules/mol
Exercicis tipus.
1. Calculeu el pes d’un mol d’aigua.2. Calculeu el pes d’un mol d’oxigen (O2).3. Quants àtoms hi ha en 1 mol de Fe, quantes molècules
en un mol d’hidrogen (H2).4. Quants mols hi ha en 10 g de clorur de sodi?5. Quant pesen 35 mols de hidròxid de sodi?6. Quina massa de sulfur de calci necessitem si ens
demanen 3’89 mols d’aquesta substància?7. Quants àtoms hi ha en 10 g d’Au?8. Quantes molècules hi ha en una ampolla d’aigua d’1L?9. Quantes molècules conté una bombona amb 20Kg de
butà, C4H10?10.Quants àtoms d’oxigen hi ha en 200g de NO2?
4. Composició centesimal.
La composició centesimal és el percentatge en pes en que es troben els diferents elements que formen un compost.
Exercici resolt.
Calculeu la composició centesimal del sulfur de sodi, Na2S.Busquem el pes molecular:
Això vol dir que de cada 78 g de sulfur de sodi 46 g són de sodi i 32 de sofre. En tant per cent:
molguP SNa /787832463223·22
%03'41100·78
32%
%97'58100·78
46%
S
Na
Exercicis tipus.
1. Calculeu la composició centesimal del clorur de calci.2. Calculeu la composició centesimal del C6H5NH2.3. Quina de les següents substàncies és més rica en ferro,
el sulfur de ferro(II) o el fluorur de ferro(III)?4. En una mina poden tractar els minerals de coure produint
diclorur de coure, nitrit de coure(I) o sulfur de coure (II). Quin serà més rendible des del punt de vista del transport?
5. Fórmules empíriques.
La fórmula empírica és la fórmula que ens dóna la proporció més senzilla en que es troben els àtoms dels elements dins un compost.
És fàcil trobar-la a partir de la composició centesimal, per exemple:
Calculeu la fórmula empírica d’un compost format per un 30.43% de nitrogen i la resta d’oxigen.
molOg
molO
molNg
molN
35'416
1·
17'214
1·
gO
gN
compostg
57'69
43'30
1002NO
217'2/
117'2/
Exercicis tipus.
1. Un compost té la següent composició centesimal: C 85’71% i H 14’29%. Quina és la fórmula empírica?
2. Un óxid de ferro està format per un 30’06% d’oxigen, quina és la fórmula empírica del compost?
3. En analitzar 2’500g d’un compost es determina que està format per 2’059 g de nitrogen i la resta hidrogen. De quin compost es tracta?
4. 2’000 g de coure reaccionen amb 2,236 g de clor, quina és la fórmula empírica del compost?
Pràctica de laboratoriDeterminació de la fórmula empírica d’un compost de zinc i clor.
Farem reaccionar Zn amb HCl produint una sal de clor i zinc i s’escaparà l’hidrogen gasós.
Material per a cada grup de 2/3 alumnes.
• Zn en pols, i HCl diluït a la meitat.
• Vas de precipitat , balança ,calefactor i espàtules.
Procediment:
1. Agafem un vas de precipitats i el pesem, afegim aproximadament 2 g de Zn en pols.
2. Dins de la campana extractora afegim aproximadament 20 mL de la dissolució d’HCl.
3. Deixem que reaccioni completament i portem a sequedat amb el calefactor elèctric (vigilar que la sal no fongui).
4. Pesem el vas amb la sal un cop s’hagi refredat.
Dades obtingudes:
A partir de les masses de Zn i Cl cal fer els càlculs per obtenir la fórmula de la sal.
Massa vas
Massa vas + Zn
Massa vas + sal
Massa de Zn
Massa de sal
Massa de Cl