Download - A Química IV
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Diaporamas de Qumica IV
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La cantidad de calor necesaria para descomponer un compuesto en sus
elementos = a la cantidad de calor desarrollado cuando dicho
compuesto a se forma a partir de sus elementos.
El calor de descomposicin de un compuesto es numricamente al
calor de formacin pero de signo opuesto.
Ejemplo:
2HI(g) H2(g) + I2(g) H = +11.9 k cal
H2(g) + I2(g) 2HI(g) H=-11.9 k cal
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El calor producido o absorbido (variacin de entalpa) en cualquier
cambio qumico es = para dicho cambio, tanto si se realiza en una sola
etapa, como si se realiza en varias, puesto que la variacin total
depende nicamente de las propiedades de las sustancias iniciales y
finales y por lo tanto si H para cada una de las etapas del proceso es
conocida su suma ser la H de la reaccin global
Ejemplo.- Calcule H para
C(grafito) + O2 (g) CO2 (g)
a partir de:
a) C(grafito) + O2 (g) CO(g) H -26.42 Kcal
b) CO(g) + O2 (g) CO2 (g) H -67.63 kcal
C(grafito) + O2 (g) CO2 (g) H -94.05 Kcal
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QU OCURRE CON LAS REACCIONES QUMICAS?
RAPIDEZ : Con qu rapidez se efectan las reacciones
MECANISMO: Por medio de qu mecanismos se lleva a cabo
GRADO DE FORMACIN: Hasta que grado se forman los productos
FACTORES: Factores que influyen tanto en velocidades como en el
alcance de las reacciones qumicas.
CINTICA QUMICA: Es la rama de la Qumica que se ocupa del estudio
de las velocidades y mecanismos de las reacciones qumicas
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VELOCIDAD DE REACCIN:
Es una medida de la rapidez con la que se consume un reactivo o se forma un producto por
unidad de tiempo.
TEORA DE LAS COLISIONES
Esta teora supone que para que se lleve a cabo una reaccin qumica las partculas deben chocar o colisionar.
Ejemplo:
A2(g) + B2(g) 2AB(g) Los tomos de reordenan, se rompen los enlaces y se forman nuevos enlaces dando origen
a nuevas sustancias.
No todos los choquen de A2 y B2 dan por resultado una reaccin.
POR DOS RAZONES:
1.- Las molculas pueden estar inadecuadamente alineadas
2.- El impacto de las colisiones puede o no producir suficiente
energa para que se efecte una reaccin
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1.- NATURALEZA DE REACTIVOS
2.- SUPERFICIE DE CONTACTO
3.- TEMPERATURA
4.- CATALIZADORES
5.- CONCENTRACIN
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Puesto que la energa de activacin difiere de un reactivo a otro, la
velocidad depende de la naturaleza de los reactivos qumicos.
Mg + O2(g) MgO Se efecta con mucha rapidez y
produce una luz intensa
Cu + O2(g) CuO Se efecta lentamente
El Magnesio es ms activo que el Cobre de acuerdo a la posicin que
tienen en la tabla peridica.
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Se observa en reacciones heterogneas.
Participan slidos y gases
Ejemplo:
2Mg + O2 2MgO
Se efectan en una sola superficie y la velocidad es proporcional al
rea. Cuando una masa se divide en partculas menores el rea
aumenta (superficie de contacto) y por lo tanto la velocidad de
Reaccin aumenta.
Ejemplos:
El aserrn arde ms rpido que un trozo de madera
Se producen explosiones en las minas por el polvo de carbn.
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La velocidad aumenta con la temperatura a > temperatura > es la
energa cintica de las molculas y > la fraccin de molculas que
tengan la energa necesaria de activacin.
Se observa en reacciones exotrmica y endotrmicas.
La magnitud de aumento de velocidad con temperatura vara de una
reaccin a otra y tambin de un intervalo de temperatura a otro.
Aproximadamente cada 10C se duplica la velocidad.
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Un catalizador aumenta la velocidad de una reaccin al cambiar el
mecanismo de la misma, a un curso que requiera menor energa de
activacin.
A< energa de activacin > es la velocidad de reaccin.
Estas sustancias aumentan o disminuyen la velocidad de una reaccin
y se recuperan qumicamente al finalizar la reaccin.
Catalizadores (+) Aceleran la velocidad de la reaccin
Catalizadores ( -) Retrasan la velocidad de la reaccin
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La velocidad depende de la concentracin de los reactivos porque el
nmero de colisiones depende de la concentracin de las molculas a
> concentracin > es la velocidad de reaccin. Porque aumenta el
nmero de molculas por litro y > es el no. de colisiones.
A medida que el no. de partculas en un determinado volumen es >
aumenta la frecuencia de las colisiones y por lo tanto la velocidad de
una reaccin.
Ejemplo:
La combustin ocurre ms lentamente con aire que con oxgeno puro.
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A temperatura constante la velocidad de una reaccin es proporcional
al producto de las concentraciones molares de los reaccionantes.
(Guldberg y Waage)
Al expresar matemticamente esta ley cada concentracin va elevada a
un exponente igual al coeficiente del reactante de la velocidad.
Ejemplo
aA + bB cC + dD
V= k [ A ]a [ B ]b
k= Constante de velocidad de reaccin
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Dado el sistema:
aA +bB cC + d D
Aplicando ley de accin de masas tenemos:
V1 = k1 [A]a [B]b
V2 = k2 [C]c [D]d
[ C]c [D]d K = _______________________
[A]a [B]b
Es la relacin de la constante de velocidad de la reaccin derecha y la
constante de la reaccin izquierda para un sistema en equilbrio. Y es
igual al producto de las concentraciones molares de los productos
dividido entre el producto de las concentraciones molares de los
reactivos, cada sustancia elevada al no. de moles correspondientes.
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Cuando se produce un cambio en una mezcla en equilbrio, este se
desplazar en la direccin que tienda a oponerse o contrarrestar dicho
cambio.
FACTORES QUE AFECTAN EL EQUILIBRIO QUMICO
1.- Concentracin
2. Temperatura
3.- Presin
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Los alcanos presentan reacciones de sustitucin
Obtencin por descarboxilacin
CH3COONa + NaOH CaO Na2SO4 + CH4 REACCIONES:
Halogenacin CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl
Pirlisis
CH3-CH3-CH3-CH3-CH3-CH3 500 C CH3-CH2 -CH3 + CH2 =CH- CH3
Oxidacin parcial Alcanos superiores se oxidan lentamente a
compuestos oxigenados.
Alcanos con carbonos terciarios se oxidan al alcoholes secundarios
Oxidacin total CH4 + O2 CO2 + H2O
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Los alquenos presentan reacciones de adicin
Obtencin por deshidratacin de alcoholes
CH3-CH2-OH + H2SO4 160C CH2= CH2 + H2O
REACCIONES:
Hidratacin CH2= CH2 + H2O 160C CH2= CH2
Halogenacin CH2= CH2 + Cl2 CCl4 Cl- CH2 -CH2 Cl
Hidrohalogenacin CH2= CH2 + HCl CH3 -CH2 Cl
Hidrogenacin CH2= CH2 + H2 Ni CH3 - CH3
Polimerizacin CH2= CH2 + H+ (CH2 - CH2)
Oxidacin parcial CH2= CH2 + [O] OH- CH2 -CH2 OH
Oxidacin total CH2= CH2 + O2 CO2 + H2O
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Los alquinos presentan reacciones de adicin
Obtencin por Carburo de Calcio con agua
CaC2+ H2O C H CH +Ca( OH)2
REACCIONES:
Halogenacin CH CH+ Cl2 CCl4 Cl- CH =CH Cl
Hidrohalogenacin CH CH + HCl CH2 = CH Cl
Hidrogenacin CHCH + H2 Ni CH2 = CH2
Oxidacin parcial CH CH+ [O] (OH) 2 -CH-CH(OH) 2
Oxidacin total CH CH + O2 CO2 + H2O
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Alcoholes primarios oxidan a aldehdos
CH3-CH2-OH [O] CH3-CH=O
Alcoholes secundarios oxidan a cetonas
CH3-CH(OH) CH3 [O] CH3-CO CH3
Cetonas
CH3-CO CH3 [O] no se oxidan
Alcoholes terciarios
(CH3)2-CH(OH) CH3 [O] no se oxidan
Aldehdos oxidan a cidos
CH3-CH=O [O] CH3-COOH
Oxidantes: KMnO4 / H+,OH-, CrO3 /CH3COOH, K2Cr2O4/ H2SO4 ,
reactivo de Tollens (oxidante suave para aldehdos)
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cidos carboxlicos reducen a aldehdos
CH3-COOH + H2 CH3-CH=O
Aldehdos reducen a alcoholes
CH3-CH=O + H2 CH3-CH2-OH
Cetonas reducen a alcoholes secundarios
CH3-CO CH3 + H2 CH3-CH(OH) CH3
Reductores: LiAlH4/ ter seco, H2/Ni, Pd, Pt
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Los steres se forman por la reaccin entre cidos carboxlicos y
alcoholes
El hidrgeno del cido sale para combinarse con el oxidrilo del
alcohol dando origen a la formacin de agua.
R-COO H + HO-R H+ RCOO-R + H-OH
Ejemplo
CH3-COOH + CH3-CH2-OH H+ CH3-COO-CH2 -CH3 + H2O
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La hidrlisis es la ruptura de un ster y puede ser cida
y alcalina
Hidrlisis cida. Se rompe el ster y forma nuevamente alcohol y
cido
CH3-COO-CH2 -CH3 + H2O H+ CH3-COOH + CH3-CH2-OH
Hidrlisis alcalina (saponificacin): Se rompe el ster y forma sal
orgnica y alcohol
CH3-COO-CH2 -CH3 + Nao CH3-COONa + CH3-CH2-OH
Cuando usamos steres de glicerol con cidos de cadena
larga(cidos grasos) formamos JABN
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Alquilacin de Friedel Y Crafts
CH3
+ CH3Cl AlCl3 + HCl
Halogenacin Cl
+ Cl2 FeCl3 + HCl
Nitracin NO2
+ HNO3 + H2O
Sulfonacin
SO3H
+ H2SO4 + H2O
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Orientador de 1. Orden orto y para
Orientador de 2. Orden meta
Amina -NH2
Halgeno X
Radical alquilo R
Alcohol -OH
ter -O-R
Amida CONH2
cido carboxlico -COOH Nitro -NO2
Aldehdo -CH=O Cetona -CO- Sulfnico -SO3H ster -COO-R Cianuro -CN
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Es el estudio de los conocimientos propios de la industria
qumica en procesos (implica reacciones qumicas) de
fabricacin de los cuales se fusionan conocimientos tericos y
prcticos para la obtencin, uso, mejoramiento, investigacin y
la mayor eficiencia al mnimo costo posible de los productos.
Es la optimizacin de la transformacin de los recursos
naturales que satisfacen una necesidad al menor costo posible
de adquisicin.