fisicoquímica

7/17/2019 Fisicoquímica

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República Bolivariana De Venezuela

Ministerio Del Poder Popular Para La Educación Superior

Universidad Nacional Experimental De

Los Llanos Occidentales

“Ezequiel Zamora”

UNELLEZ-Guasdualito

Termoquímica.Discentes:

• María Alejandra Casas

CI: 26168061

• Dueñas Melida Ines

CI: 13186933

Ing. Erika Romero

III Semestre. Licenciatura en Educación

Mención: Biología

Sub-proyecto : Fisicoquímica

II Unidad

Mayo, 2015



Licenciatura en Educación mención Biología

Definición de Termoquímica

La parte de la química que estudia las relaciones entre la energía y loscambios químicos se llama Termodinámica Química o Termoquímica.

La Termoquímica (del gr. thermos, calor y química) consiste en el estudio

de las transformaciones que sufre la energía calorífica en las reacciones

químicas, surgiendo como una aplicación de la termodinámica a la química.

Su principal objetivo es la creación de un criterio para la determinación de la

viabilidad o espontaneidad de una transformación dada.

Nos permite predecir cómo cambiarán las reacciones químicas en función

de la temperatura y cómo los cambios en la estructura de las moléculas

pueden afectar a las propiedades de equilibrio de una concentración de

dichas moléculas.

Reacciones química

La química no solo se encarga de estudiar las propiedades y composición

de las sustancias, también estudia algunos de los cambios que estasexperimentan.

El estudio de los cambios energéticos es muy importante dentro del

campo de la Química, ya que las reacciones químicas van siempre

acompañadas de transferencia de energía.

Las reacciones químicas son las transformaciones de la materia que

producen cambios en unas sustancias para obtener otras diferentes. En

estas transformaciones, se parte de unas sustancias en el estado inicial,

llamadas reactivas (sustancia que permite revelar la presencia de una

sustancia diferente), y se obtienen otras diferentes en el estado final,

llamadas productos.




Ejemplo, cuando se quema un pedazo de carbón, las sustancias iniciales

o reactivos son el carbono (elemento predominante en el carbón) y el

oxígeno del aire, y entre las sustancias finales o productos, encontramos al

dióxido de carbono.

Para que una reacción química tenga lugar es necesario que las

sustancias iniciales se encuentren en condiciones favorables. En el ejemplo

anterior, un pedazo de carbón no se quemará (no producirá una reacción

química) si está húmedo o si el aire contiene poco oxígeno.

Las reacciones químicas cotidianas tienen gran importancia en el entornoen que nos encontramos ya que sin ellas no existiría la vida tal como la

conocemos: las plantas no podrían llevar a cabo la fotosíntesis, los

automóviles no se moverían, los flanes no cuajarían, los músculos no

podrían quemar energía, los adhesivos no pegarían y el fuego no ardería; no

podríamos hacer tareas tan sencillas como lo son: el proceso de digestión o

simplemente el poder respirar lo cual lo vemos como una tarea sencilla pero

tiene una gran importancia y esto es resultado un proceso químico.

También estas mismas reacciones químicas tienen gran importancia

socioeconómica ya que con estas hemos logrado un gran avance tecnológico

y socioeconómico pues se ha logrado a base de buenas investigaciones y

procesos químicos.

Gracias al gran manejo de investigación y desarrollo sobre las reacciones

químicas se han podido hacer varios avances científicos, los cuales se

basan en las satisfacciones y comodidades del hombre; también gracias a

estas investigaciones podemos entender mejor los procesos químicos,

causas y consecuencias de estos mismos.




Las reacciones químicas se manifiestan en alguna de estas formas:

• Emisión de gases

• Efervescencia

• Cambios de color

• Emisión de luz

• Elevación de la temperatura

• Formación de nuevas sustancias.

Características de las Reacciones Químicas

• La o las sustancias nuevas que se forman suelen presentar un aspecto

totalmente diferente del que tenían las sustancias de partida.

• Durante la reacción se desprende o se absorbe energía:

- Reacción exotérmica: se desprende energía en el curso de la reacción.

- Reacción endotérmica: se absorbe energía durante el curso de la reacción.

• Se cumple la ley de conservación de la masa : la suma de las masas de los

reactivos es igual a la suma de las masas de los productos. Esto es así

porque durante la reacción los átomos ni aparecen ni desaparecen, sólo sereordenan en una disposición distinta.




Tipos de reacciones químicas

Es necesario reconocer, que una reacción química sólo puedecorresponder a un fenómeno químico que se verifique en condiciones

adecuadas; es decir, no se debe proponer una reacción química inventada o

que no sea una reacción real. Sin embargo, no siempre es posible predecir

sí, al poner en contacto ciertas sustancias, se llevará a cabo la reacción o

cuáles serán los productos.

Ahora bien, en miles de experimentos realizados en el mundo,

debidamente repetidos y controlados en el laboratorio, las reaccionesquímicas se pueden clasificar en los siguientes tipos:

• De síntesis o combinación.

Para que tenga lugar, debemos agregar las sustancias a combinar en

cantidades perfectamente definidas, y para producirse efectivamente la

combinación se necesitará liberar o absorber calor (intercambio de energía).

La combinación del hidrógeno y el oxígeno para producir agua y la delhidrógeno y nitrógeno para producir amoníaco son ejemplos

2H 2 + O 2 —› 2 H 2O formación de agua

3 H 2 + N 2 —› 2 NH3 formación de amoníaco

• De descomposición.

Estas reacciones son inversas a la síntesis y son aquellas en la cuales se

forman dos o más productos a partir de un solo reactante, usualmente con la

ayuda del calor o la electricidad. Ejemplos: Al calentar óxido de mercurio, se

puede obtener oxígeno y mercurio; se puede hacer reaccionar el bicromato

de amonio para obtener nitrógeno, óxido crómico y agua.




Para que se produzca una combinación o una descomposición es

fundamental que en el transcurso de las mismas se libere o absorba energía,

sino ninguna de ellas se producirá.

• Reacciones de Desplazamiento simple.

Estas reacciones son aquellas en las cuales un átomo toma el lugar de

otro similar pero menos activo en un compuesto. En general, los metales

reemplazan metales y los no metales reemplazan no metales. La actividad

de los metales es la siguiente, en orden de mayor actividad a menor

actividad: Li, K, Na, Ba, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Cd, Ni, Sn, Pb, (H), Cu, Hg, Ag, Au. El orden de actividad de los no metales más comunes es el siguiente: F,

O, Cl, Br, I, siendo el flúor el más activo.

Desplazamiento Químico:

Un elemento reemplaza a otro similar y menos activo en un compuesto.

AB + C CB + A ó AB + C AC + B

(Dónde C es un elemento más activo que un metal A o un no metal B)

Ejemplo: Escriba la reacción entre el magnesio y una solución de sulfato

de cobre (II).

El magnesio es un metal más activo que el cobre y por tanto, lo

reemplazará en el compuesto, formando sulfato de magnesio. A la vez, el

cobre queda en su estado libre como otro producto de la reacción. La

ecuación que representa la reacción es la siguiente:

Mg (s) + CuSO4 (ac) à MgSO4 (ac) + Cu (s)




• Reacciones de Doble Desplazamiento

Estas reacciones son aquellas en las cuales el ión positivo (catión) de uncompuesto se combina con el ión negativo (anión) del otro y viceversa,

habiendo así un intercambio de átomos entre los reactantes. En general,

estas reacciones ocurren en solución, es decir, que al menos uno de los

reactantes debe estar en solución acuosa.

Los reactantes intercambian átomos – el catión de uno se combina con el

anión del otro y viceversa.

AB + CD à AD + CB

En esta reacción, la plata reemplaza al hidrógeno del ácido, formando

cloruro de plata. Al mismo tiempo, el hidrógeno reemplaza a la plata,

formando ácido nítrico con el nitrato. La ecuación que representa la reacción

es la siguiente:

AgNO3 (ac) + HCl (ac) à HNO3 (ac) + AgCl (s)

Equilibrio Químico

Todos los procesos químicos evolucionan desde los reactivos hasta la

formación de productos a una velocidad que cada vez es menor, ya que a

medida que transcurren hay menos cantidad de reactivos. Por otro lado,

según van apareciendo moléculas de los productos, estas pueden reaccionar

entre si y dar lugar nuevamente a reactivos, y lo hacen a una velocidad

mayor porque cada vez hay más.

El proceso continuará hasta que la velocidad de formación de los

productos es igual a la velocidad de descomposición de estos para formar

nuevamente los reactivos. Es decir, se llega a la formación de un estado

dinámico en el que las concentraciones de todas las especies reaccionantes




(reactivos y productos) permanecen constantes. Ese estado se conoce como

―equilibrio químico ‖. Es decir, el equilibrio químico se establece cuando

existen dos reacciones opuestas que tienen lugar simultáneamente a la

misma velocidad.

Características del Equilibrio Químico.

• El estado de equilibrio se caracteriza porque sus propiedades

macroscópicas (concentración de soluto, presión de vapor, masa de sólido

sin disolver, entre otros) no varían con el tiempo.

• El estado de equilibrio no intercambia materia con el entorno. Si, por

ejemplo, la descomposición del carbonato de calcio CaCO3(s) CaO(s) +

CO2(g) no la hiciéramos en un recipiente cerrado nunca se alcanzaría el

equilibrio, pues el CO2 se escaparía.

• El estado de equilibrio es un estado dinámico en el que se producen

continuos cambios en ambos sentidos a la misma velocidad, y por eso no

varían sus propiedades macroscópicas. Así, si en el ejemplo de la

descomposición del CaCO3 sustituimos una pequeña parte de CO2 por otra

marcada con 14C, al cabo de cierto tiempo observaremos la existencia de

Ca14CO3 marcado con carbono 14.

Velocidad de Reacción

En la mayoría de los casos interesa acelerar las reacciones químicas,

como por ejemplo en la fabricación de productos, en la curación de heridas o

enfermedades, en la maduración de los frutos, en el crecimiento de las

plantas, entre otros. Pero existen casos en que interesa retardar las

reacciones químicas, para el caso, la corrosión de los materiales de hierro y

otros metales, en la descomposición de alimentos, en el retraso de la caída

del cabello y de la vejez, entre otros.




Las industrias se interesan grandemente en que las reacciones químicas

se lleven a cabo rápidamente, para así ahorrar tiempo y dinero. La Química

estudia este aspecto, el de la velocidad de las reacciones, mediante una de

sus ramas llamada cinética química que trata dos aspectos básicos: la

descripción del mecanismo de reacción o conjunto de pasos y estados

intermedios que se producen durante la reacción, y la formulación de una ley

de velocidad que describa adecuadamente y en detalle la velocidad de la

reacción.

Una reacción química necesita tiempo para que se lleve a cabo. Cuando

se combinan 2 o más sustancias, estas pueden reaccionar en forma rápida o

lenta para formar los productos o las sustancias nuevas, por lo cual las

reacciones se dividen también en reacciones rápidas y reacciones lentas.

En base a lo anterior, surge el término de tiempo de reacción, que se

define como el tiempo en el que transcurre una reacción química.

Son ejemplos de reacciones rápidas y lentas las siguientes:

• Un trozo de carne se descompone rápidamente a temperatura ambiente, y

lentamente en la refrigeradora.

• Los materiales de hierro se oxidan más rápido que los materiales de

aluminio.

• La formación de agua es más rápida que la del petróleo.

• Ocurre más rápido la formación de óxido de sodio (Na2O) que la de óxido

de hierro (Fe2O3).

• La combustión de un pedazo de papel sucede más rápido que la digestión

humana.




Científicamente se ha demostrado que una reacción, ya sea rápida o lenta

se ve afectada la por varios factores:

• Naturaleza de los reactantes.

• S u concentración.

• La temperatura.

• El medio en el cual se lleva a cabo la reacción.

• Presencia de catalizadores.

Calor de reacción.

Aun cuando el calor no es una propiedad del sistema, sí es una medida

del cambio en una propiedad fundamental del sistema en el momento que los

procesos ocurren manteniendo la presión constante. Esa propiedad

fundamental es la entalpía (H). El cambio de en talpía (∆ °) es el calor de

reacción, es decir el calor desprendido o consumido en el curso de una

reacción. El cambio de entalpía es una medida de la fuerza de los enlaces enlos productos y los reactivos. Las reacciones tienden a favorecer los

productos con menor entalpía, que es lo mismo que decir que tienden a

favorecer a los productos que contienen los enlaces más fuertes.

El calor de reacción se expresa generalmente en términos de calorías o

kilocalorías (Kcal). Actualmente también se utiliza el joule (J) como medida

de energía cuando se habla de cambios químicos.

Si el valor de la variación de entalpía es positivo, hubo absorción de calor

durante la reacción; y si es negativo significa lo contrario, que hubo liberación

de calor.

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