Apuntes QUI-010 Capítulo 4 y 5 Texto Guía + Apuntes de Clases www.soysansano.com Capítulo 4: El agua. Comportamiento “anómalo” del agua. – Punto de ebullición alto 100 [°C] – Punto de congelación a 0 [°C] y cuando se congela se expande Estructura molecular del agua. – El agua es un compuesto covalente. – El Oxígeno es más electronegativo que el Hidrógeno – El enlace O – H es covalente polar. Enlace de Hidrógeno. – Atracciones entre los átomos de H de una moléula, cargados positivamente, y los pares no enlazantes del oxígeno de O de otra molécula. (atracción intermolecular) – La atracción intermolecular ocurre en las moléculas donde hay átomos de H enlazados a N o F. Consecuencias del Enlace de Hidrógeno. – Alto punto de ebullición – Alto valor del calor de vaporización – Explica porque flotan los cubos de hielos y los icebergs – Estabiliza la forma de moléculas biológicas grandes (proteínas, ácidos nucleicos) Agua como solvente. – Es excelente solvente – Sustancias disueltas en un solvente se conocen como solutos – Solvente + soluto = Solución. – Soluciones conductoras: soluto es un electrolito. – Soluciones no-conductoras: soluto es no-electrolito. Enlace iónico. – Se forma entre iones de carga opuesta – Se forma por la atracción de las cargas opuestas. – Se forman arreglos espaciales de diferentes tipos. Disolución de compuestos iónicos en agua. – Los compuestos iónicos son solubres en agua – Moléculas polares de Agua se orientan hacia los iones positivos y negativos del cristal. – Cuando la interacción ión – agua supera a la interacción ión – ión se produce la disolución. Iones Poliatómicos. – Están formados por más de un átomo – Los átomos que forman parte de iones poliatómicos están unidos por enlaces covalentes. Disolución de compuestos Covalentes. – Cuando los compuestos covalentes se disuelven sus enlaces no se rompen. – Las moléculas permanecen intactas y se distribuyen de manera homogénea y uniforme en el solvente – las moléculas de soluto interactúan con el solvente.
Regla de solubilidad (Lo igual disuelven lo igual) – Compuestos covalentes que tienen composición y estructura molecular parecidas se atraen fuertemente – Compuestos parecidos se disuelven entre si. – Polar + Polar = se disuelven – Polar + No-polar = no se disuelven – No-polar + No-polar = se disuelven Agua y energía. – Calor específico: cantidad de energía calórica que debe ser absorbida para aumentar la temperatura de 1 [g] de una sustancia en 1 [°C] – Calor específico del agua: 1,00 [cal/g°C] = 4,184 [J/g°C] – El agua tiene el valor más grande de calor específico que cualqiuer otro líquido conocido. – Su gran calor específico está relacionado con su estructura de fuertes enlaces de hidrógeno. Cálculo del calor absorbido o liberado, cuando hay cambio de fase.
Q=m·λ m = masa de la sustancia en [g] λ = calor latente [cal/g] Cálculo del calor absorbido o liberado cuando no hay cambio de fase.
Q = m · c · ΔT m = masa de la sustancia en [g] c = calor específico [cal/g] Δ = cambio de temperatura = Tfinal – Tinicial [°C] Calor de fusión y calor de vaporización. – Calor de fusion: calor que debe ser absorvido para fundir un sólido. Durante la fusión la temperatura permanece constante. – Calor de vaporización: calor que debe ser absorvido para cambiar un liquido a vapor. Durante la ebullición la temperatura permanece constante. Agua dura y agua blanda. – Los minerales más comunes que contribuyen a la dureza del agua son: CaCO3, CaSO4 y CaCl2. – La dureza se expresa en [ppm] de CaCO3 aunque el anión presente no sea CO32– Si la dureza es de 10 [ppm], significa 10 [g] de CaCO3 por cada 1.000.000 [g] de agua o 10[mg] de CaCO3 por 1 [L] de agua. Ablandamiento del agua. – Agregando Na2CO3 para precipitar Ca2+ y Mg2+ – Agregando Tetraborato de sodio: Na2B4O7 – Agregando fosfato trisódico: Na3PO4 – Agregando hexametafosfato de sodio: Na6P6O18.
Capítulo 5: Energía, Química y Sociedad. Energía y sistema. En una reacción química se rompen y se forman enlaces.
Endotérmico = absorbe energía = ΔEsistema > 0 Exotérmico = libera energía = ΔEsistema < 0 ΔEsistema = (Eint)productos – (Eint)reactantes. ΔEsistema = (Eenlace)productos – (Eenlace)reactantes. Energía interna: energía potencial contenida en un enlace químico. Energía de enlace: energía necesaria para romper un enlace. Como en las reacciónes exotérmica se libera energía un ejemplo sería: CH4 (G) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (g) + ENERGIA Si en este mismo ejemplo la energía estubiera en el lado de los reactantes, la reacción sería Endotérmica Exotermica Endotermica
Cinética Química. Velocidad (v) de reacciones químicas. Definicion de v para una reacción: aA + bB →cC + dD v = - 1 Δ[A] = - 1 Δ[B] = 1 Δ[C] = 1 Δ[D] a Δt b Δt c Δt d Δt [ ] Se refiere a Molaridad Definicion de Molaridad: Molaridad (M) =
Moles de solutos / Litros de Solucion (Mol/Litro)
Teoría de coliciones: A mayor frecuencia de choques, mayor velocidad de reacción. Velocidad de reacción. La velocidad de reacción depende de: – Concetración de los reactivos – Temperatura del sistema – Presencia de catalizadores.
Ley general de velocidad: V = k [A]m[B]n
k = f(T)
nota: m y n son los ordenes de la reacción respecto a A y B respectivamente, k es la constante de velocidad de reacción y estos datos se extraen experimentalmente. Definicion de equilibrio. “Situación dinámica que se produce cuando dos procesos en direcciones opuestas ocurren a la misma velocidad.” Características del estado de equilibrio. – Dinámico – Un sistema se mueve de manera espontánea hacia un estado de equilibrio – Su naturaleza y propiedades no dependen de cómo se haya alcansado. Si la Vdirecta = kd [A]m[B]n y Vinversa = ki [A]x[B]y en equilibrio, Vdirecta = Vinversa Constante de equilibrio K. Para una reacción reversible, en que todas las sustancias son gaseosas o estan disueltas en solución acuosas. aA + bB ↔ cC + dD c Q = cuociente de reaccion = [C] [D]d [A]a[B]b K = constante de equilibrio = Qeq = [C]ceq [D]deq [A]aeq[B]beq Operatoria con constantes de equilibrio. – Las [ ]'s de sólidos y líquidos puros NO se consideran en la expresión de K. – Si una reacción se multiplica por cierto factor, K debe ser elevada a ese factor. El valor de las K nos permite conocer la “posición” del equilibrio Qi = K, sistema en equilibrio. Qi < K, Reactivos → Productos. Qi > K, Reactivos ← Productos. Principio de Le Châtalier. “Si un sistema en equilibrio se somete a una perturbación que cambie cualquiera de los factores determinantes del equilibrio, el sistema reaccionará para minimizar el efecto de la perturbación” Tipos de perturbaciones: – Cambios en las concentraciones de reactivos o productos. – Cambios de temperatura Efectos de la temperatura: En una reacción endotérmica ( ∆E > 0) K aumenta cuanto la T aumenta: la reacción se produce de Reactivos → Productos. En una reacción exotérmica ( ∆E < 0) K disminuye cuando T aumenta: la reacción se produce de Reactivos ← Productos. La mayor parte de la información de este archivo fue extraida del libro de “Apuntes de Química y Sociedad” del Departamento de Química de la UTFSM Imágenes extraidas de: http://www.educarchile.cl/Portal.Base/Web/VerContenido.aspx?GUID=123.456.789.000&ID=136398
