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La geosfera
Las reacciones químicas
Física y Química
La geosfera
¿Cómo se produce una reacción química?
© Oxford University Press España, S. A. Física y Química 3º ESO 2
Las reacciones químicas
La geosfera
© Oxford University Press España, S. A. Física y Química 3º ESO 3
Las reacciones químicas
Transformación física Las sustancias cambian su forma, pero no su composición química.
Deformación. Fusión. Fragmentación.
Transformación química Las sustancias se transforman en otras con una composición química diferente.
Oxidación. Oxidación. Combustión.
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Una reacción química es la transformación de una o varias sustancias químicas (elementos o compuestos) denominadas reactivos en otras diferentes, llamadas productos.
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Las reacciones químicas
Para que se produzca una reacción química, las partículas que forman los reactivos deben chocar con una orientación adecuada y una energía suficiente (Teoría de las colisiones)
Cuando los reactivos chocan con la orientación adecuada, sus átomos pasan momentáneamente por una distribución de enlaces que tiene mayor energía que los reactivos y los productos. Esta distribución de mayor energía se denomina complejo activado y representa una barrera de energía.
La reacción solo se produce si las moléculas tienen energía suficiente como para superar la barrera energética. En este caso, decimos que el choque es efectivo.
La energía de activación es la energía mínima necesaria para que reaccionen dos átomos, moléculas o iones que chocan con la orientación adecuada.
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Las ecuaciones químicas
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El método científico Las reacciones químicas
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Las reacciones químicas
Una ecuación química es la forma esquemática de representar una reacción química. Las sustancias que reaccionan son los reactivos y las que se obtienen, los productos.
C s + O2 g → CO2 (g)
Reactivos → Productos
Una ecuación química debe estar ajustada o equilibrada, y para ello ha de haber el mismo número de átomos o moléculas de cada sustancia a ambos lados de la ecuación.
Para ajustar una ecuación química ponemos delante de las fórmulas de los reactivos o de los productos unos números, llamados coeficientes.
Los coeficientes indican el número de átomos o moléculas de una sustancia que intervienen en una reacción. Los subíndices, sin embargo, forman parte de la fórmula de una sustancia específica y no se pueden modificar, pues eso significaría modificar la sustancia.
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¿Se conserva la masa en una reacción química?
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El método científico
Física y Química 3º ESO
Las reacciones químicas
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Las reacciones químicas
Principio de conservación de la masa o Ley de Lavoisier
En cualquier reacción química que tenga lugar en un sistema cerrado, la masa total de las sustancias allí existentes se conserva, es decir, la suma de las masas de los reactivos es igual a la suma de las masas de los productos.
• Al preparar una mezcla o una disolución, la masa total permanece constante. ¿Ocurre lo mismo con las reacciones químicas?
• ¿Puede ser la suma de la masa de los reactivos mayor que la de los productos? ¿Y a la inversa?
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¿En qué proporción reaccionan entre sí las sustancias?
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El método científico
Física y Química 3º ESO
Las reacciones químicas
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El método científico Las reacciones químicas
Reacción del cobre y el azufre para dar sulfuro
de cobre.
Ley de las proporciones constantes o ley de Proust:
Los átomos de elementos que se combinan para formar un mismo compuesto siempre lo hacen en una proporción de masas definida y constante.
Esta ley nos permite distinguir entre una mezcla homogénea y un compuesto: Una mezcla homogénea puede estar formada por los mismos componentes que un compuesto, pero admite diferentes proporciones, mientras que un compuesto tiene siempre una sola e invariable proporción.
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Cálculos estequiométricos sencillos
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El método científico
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Las reacciones químicas
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Las reacciones químicas
La ley de conservación de la masa y la ley de las proporciones constantes nos permiten calcular la cantidad de una sustancia que reacciona o la cantidad de sustancia obtenida. Ejemplo:
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Reacciones rápidas y lentas
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Las reacciones químicas
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Las reacciones químicas
Para determinar si una reacción química es rápida o lenta debemos saber cuál es su velocidad.
La velocidad de reacción es la cantidad de sustancia formada (en el caso de un producto) o transformada (en el caso de un reactivo) por unidad de tiempo.
Concentración de los reactivos
La velocidad de una reacción se
incrementa cuando aumenta la concentración de los reactivos.
Superficie de contacto de los
reactivos
La velocidad de la reacción se incrementa al aumentar la superficie de
contacto.
Temperatura de los reactivos
La velocidad de la reacción se incrementa al aumentar la temperatura.
Presencia de catalizadores
Los catalizadores son sustancias
que modifican la velocidad de una
reacción, acelerándola o retardándola.
Factores que influyen en la velocidad de reacción
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Importancia de las reacciones químicas
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Las reacciones químicas
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Las reacciones químicas
Las sustancias se forman debido a distintos procesos químicos. • Sustancias naturales: se forman directamente en la naturaleza, aunque
necesitan de reacciones para poder ser útiles (por ejemplo, los metales).
• Sustancias sintéticas: no existen en la naturaleza y se fabrican en el laboratorio con las propiedades deseadas.
El estudio de las reacciones químicas ha contribuido a mejorar nuestra calidad de vida: • La fabricación de los medicamentos • Los fertilizantes • Los desinfectantes, etc.
Pero no todo son beneficios: • Las reacciones de combustión de combustibles fósiles han aumentado
considerablemente las emisiones de dióxido de carbono. • Algunas sustancias sintéticas dañan el ambiente:
Por las reacciones que generan (por ejemplo, CFC). Por no existir procesos sencillos y globalizables de reciclado.
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El método científico
Física y Química 3º ESO
Las reacciones químicas
Reacciones de oxidación-reducción • Una reacción de reducción es cualquier proceso en el
que un compuesto pierde oxígeno. • Una reacción de oxidación es cualquier proceso en el
que un elemento o un compuesto gana oxígeno.
Repercusiones en la industria Obtención de metales libres, corrosión, enranciamiento…
Reacciones de combustión
Es una reacción de oxidación entre un combustible y el oxígeno del aire.
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El método científico
Física y Química 3º ESO
Las reacciones químicas
Reacciones de neutralización Es la reacción de un ácido con una base para obtener una sal y agua. Su ecuación química general es:
á𝒄𝒊𝒅𝒐 + 𝒃𝒂𝒔𝒆 → 𝒔𝒂𝒍 + 𝒂𝒈𝒖𝒂
𝑯𝑪𝒍 + 𝑵𝒂𝑶𝑯 → 𝑵𝒂𝑪𝒍 + 𝑯𝟐𝑶
Reacciones de polimerización Una reacción de polimerización es el proceso por el que los monómeros se unen entre sí para formar un polímero.
𝒏 𝒎𝒐𝒏ó𝒎𝒆𝒓𝒐𝒑𝒐𝒍𝒊𝒎𝒆𝒓𝒊𝒛𝒂𝒄𝒊ó𝒏
(𝒎𝒐𝒏ó𝒎𝒆𝒓𝒐)𝒏
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Reacciones químicas y medio ambiente
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Las reacciones químicas
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Las reacciones químicas
Algunas reacciones químicas, ya sea de forma directa o indirecta, repercuten en el medio ambiente y pueden afectar a nuestra calidad de vida y a la de generaciones futuras.
El aumento del efecto invernadero
El aumento de las reacciones de combustión de combustibles fósiles, ha elevado las emisiones de CO2 a la atmósfera, incrementado el efecto invernadero y causando el sobrecalentamiento del planeta.
Otros gases que incrementan el efecto invernadero: Metano (CH4), óxidos de nitrógeno, clorofluorocarbonos (CFC).
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Las reacciones químicas
El cambio climático
En los próximos cien años, el incremento del efecto invernadero puede provocar un aumento de la temperatura media de la Tierra estimado en unos 2 °C a 6 °C. Es lo que se conoce como cambio climático o calentamiento global.
Consecuencias del cambio climático
• Aumento del nivel del mar al fundirse el hielo del Ártico y de los glaciares.
• Aumento de la temperatura promedio de la superficie terrestre.
• Incremento de los fenómenos meteorológicos extremos: sequía, lluvias torrenciales…
• Aumento de la temperatura oceánica.
• Disminución de la extensión de nieves y hielos.
• Acidificación oceánica.
• Alteración de los ecosistemas por cese de migración de algunas especies o por desplazamiento masivo de otras.
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© Oxford University Press España, S. A. 22 Física y Química 3º ESO
Las reacciones químicas
Disminución del ozono estratosférico
Hablamos de disminución del ozono estratosférico o de agujero en la capa de ozono cuando la concentración de ozono en esa zona es inferior a lo que se considera normal. Este fenómeno se observa durante la primavera en las regiones polares ártica y antártica. La disminución de la capa de ozono es debida a la presencia de gases CFC.
Consecuencias Prevención
• Incremento del número de casos de cáncer de piel.
• Eliminar el uso de los CFC.
• Destrucción de cultivos y vegetación
• Utilizar un factor de protección solar elevado para evitar el cáncer de piel .
• Disminución de la vida en los océanos
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Las reacciones químicas
Lluvia ácida
Consecuencias Prevención
• La acidez de la lluvia destruye bosques y cosechas.
• Reducir las emisiones a la atmósfera de óxidos de nitrógeno y azufre.
• Aumenta la acidez del agua de los ríos y lagos, lo que perjudica la vida acuática.
• Evitar la combustión de combustibles fósiles.
• Destruye la piedra caliza de los monumentos históricos.
La lluvia ácida son precipitaciones que tienen un pH inferior a 5,6. Se produce cuando la humedad del aire se combina con los óxidos de nitrógeno y azufre gaseosos emitidos a la atmósfera.
Reacciones químicas responsables de la lluvia ácida
𝑆𝑂2 + 𝐻2𝑂 → 𝐻2𝑆𝑂3
𝑆𝑂3 + 𝐻2𝑂 → 𝐻2𝑆𝑂4 𝑁2𝑂5 + 𝐻2𝑂 → 2𝐻𝑁𝑂3
𝑁2𝑂3 + 𝐻2𝑂 → 2𝐻𝑁𝑂2