Leyes de las reacciones qumicas M Carmen Gmez

Leyes de las reacciones químicas Mª Carmen Gómez Forero MUFPES. Especialidad en Física y Química Metodología Experimental y Aprendizaje de la Física y Química

Contextualización 3º ESO. Física y Química. 2º trimestre. CONTENIDOS: þ Cambios físicos y cambios químicos. þ Reacción química. þ Leyes ponderales. þ Ley de conservación de la masa. Ley de Lavoisier. þ Ley de las proporciones constantes. Ley de Proust. þ Justificación de las leyes de las reacciones atómicas por la Teoría atómica de Dalton. þ Leyes volumétricas. þ Ley de Gay-Lussac para los volúmenes de los gases. þ Ley de Avogadro. þ Aplicación a la vida cotidiana.

Introducción En la naturaleza y en la vida diaria, nos encontramos constantemente con cambios físicos y con cambios químicos Ejemplos: Durante el proceso de fotosíntesis Fenómeno La hoja toma CO 2 del aire (y H 2 O del suelo por la raíz) El agua se transforma en Hidrógeno y Oxígeno El Oxígeno se desprende de la planta y vuelve a la atmósfera El Hidrógeno reacciona con el Dióxido de Carbono para formar Almidón Físico Químico En un coche Fenómeno Se inyecta gasolina en un carburador Se mezcla con aire La mezcla se convierte en vapor Se quema (y los productos de la combustión) Se expanden en el cilindro Físico Químico Físico

CAMBIO FÍSICO Y CAMBIO QUÍMICO. CAMBIO FÍSICO: es aquél que tiene lugar sin transformación de materia. Cuando se conserva la sustancia original. ● ● Ejemplos: cualquiera de los cambios de estado y también golpear una pelota, romper una hoja de papel. En todos los casos, encontraremos que hasta podría cambiar la forma, como cuando rompemos el papel, pero la sustancia se conserva, seguimos teniendo papel. CAMBIO QUÍMICO: es aquél que tiene lugar con transformación de materia. Cuando no se conserva la sustancia original. Recibe el nombre de reacción química. ● ● Ejemplos: cuando quemamos un papel, cuando respiramos, cuando horneamos un bizcocho o en la corrosión de los metales. En todos los casos, encontraremos que las sustancias originales han cambiado, puesto que en estos fenómenos es imposible conservarlas.

SUSTANCIAS Cambios físicos Cambios Químicos TRANSFORMACIÓN No implican cambio de composición Ej Cambio de fase REACCIONES QUÍMICAS Una reacción química es un proceso mediante el cual una o más sustancias se transforman en otra u otras diferentes

Actividad l Indica cuáles de los siguientes procesos son cambios físicos y cuáles químicos: a) b) c) d) e) f) La La La maduración de una fruta ebullición del agua congelación del agua corrosión de un clavo de hierro cocción de un trozo de carne formación del arco iris

Hasta finales del XVIII y principios del XIX no se sabía casi nada acerca de la composición de la materia y lo que sucedía cuando reaccionaban. Precisamente en esta época se empiezan a enunciar algunas leyes básicas sobre las transformaciones de la materia que culminan con la Teoría Atómica de Dalton Estas leyes enunciadas por orden cronológico pueden resumirse así:

1. LEYES PONDERALES.

1789. Ley de Lavoisier de la conservación de la masa. Introdujo el empleo de la balanza en el estudio de la química. Realizó muchos estudios sobre reacciones de combustible y calentamiento de metales. Determinaba cuidadosamente la masa de los gases producidos, la de los combustibles y metales antes de calentar, así como la de los productos. Lavoisier realizó en recipientes herméticamente cerrados experiencias como la siguiente: Antoine Lavoisier: 1734 -1794

Ejemplo de experiencia de Lavoisier

Lavoisier comprobó que en cualquier reacción química, la suma de las masas de los productos que reaccionan = la suma de las masas de los productos obtenidos Esto significa que: En una reacción química, la materia no se crea ni se destruye, tan sólo se transforma.

Actividad

1799. Ley de Proust de las proporciones definidas. A finales del siglo XVIII, el químico francés Joseph Louis Proust (1. 754 -1. 826) realizó un gran número de análisis para demostrar la constancia de la composición de las sustancias químicas. Basado en sus observaciones, Proust enunció: Cuando dos elementos se combinan para formar un compuesto, lo hacen siempre en proporciones de peso fijas y definidas. Joseph Louis Proust, (1754 -1826)

Actividad

Solución l Cantidad de oxígeno que reacciona: 8, 5 gr Mg x 1 gr /1, 5 gr Mg = 5, 7 gr Observamos que la proporci 6 n 1, 5: 1 se usa como el factor de conversión porque se establece la relación entre la cantidad de magnesio y oxígeno que reacciona en forma fija. l Cantidad de oxígeno que se forma: 8, 5 gr Mg + 5, 7 gr = 14, 2 gr óxido 8, 5 gr de magnesio reaccionan con 5, 7 gr de oxígeno y forman 14, 2 gr de óxido de magnesio.

1808. Teoría atómica de Dalton John Dalton fue el primer científico que intentó explicar y justificar las leyes de las reacciones químicas. A continuación, algunos de los postulados de la teoría atómica de Dalton adaptados al lenguaje actual: Dalton 1766 -1844

1808. Teoría atómica de Dalton.

Justificación de las leyes de las reacciones químicas La teoría atómica de Dalton justifica la ley de conservación de la masa y la ley de las proporciones constantes

2. LEYES VOLUMÉTRICAS.

Siglo XIX los experimentos con gases en el laboratorio empezaban a ser frecuentes se conocían más de diez sustancias gaseosas Humphry Davy (1778 -1829) inició la electroquímica. Su fama comenzó cuando experimentó con el gas de la risa cuando trabajaba en Bristol y se disponía de técnicas para realizar medidas de gases con alguna precisión

1808. Ley de Gay-Lussac para los volúmenes de los gases Gay-Lussac tras muchos experimentos llegó a la conclusión de que: Joseph Louis Gay-Lussac, (17 1850) ”los volúmenes de los gases que reaccionan o se forman en una reacción química, guardan entre si una relación numérica sencilla, siempre que todos los gases se midan en las mismas condiciones de presión y temperatura” (Ley de Gay-Lussac).

Es decir, mediante fórmulas puede escribirse 1 volúmen de gas Hidrógeno + 1 volumen de gas Cloro 2 volúmenes de Cloruro de hidrógeno ¿H+Cl→ 2 HCl? Y también… 2 volúmenes de gas Hidrógeno + 1 volumen de gas Oxígeno ¿ 2 H+O→ 2 H 2 O? 2 volúmenes de vapor de agua

La teoría atómica no podía explicar la ley de Gay Lussac de los volúmenes de combinación ni Cl. H, ni H 2 O según Dalton la combinación de un átomo de hidrógeno y uno de oxígeno daba lugar a una partícula de agua de fórmula HO Esta idea que llevó a Dalton a rechazar las conclusiones de Gay Lussac, por inexactas Se debe a Amadeus Avogadro la reconciliación de estos dos hechos

1811. Hipótesis de Avogadro El italiano Amadeo Avogadro, analizando la ley de Gay-Lussac, buscó una explicación lógica a los resultados de este científico. Amadeo Avogadro, (1776 -1856) Según Avogadro: ”Volúmenes iguales de gases, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, debían contener el mismo número de moléculas”. Este enunciado constituye la famosa Hipótesis de Avogadro. también sugiere que los gases elementales estaban formados por moléculas diatómicas

La hipótesis de Avogadro ha sido comprobada exhaustivamente y en la actualidad se conoce como Ley de Avogadro

Aplicación vida cotidiana Conservación de la materia y de la naturaleza La ley de Lavoisier también se conoce como ley de conservación de la materia: Nada se crea ni se destruye, sólo se transforma Los elementos presentes en la naturaleza son transformados en unos productos que al ser consumidos generan residuos. Así, los recursos naturales se convierten en residuos. Muchas de las sustancias que habitualmente utilizamos no se pueden destruir a corto plazo. Sólo se pueden trasladar a otro sitio

Los problemas de contaminación del medio ambiente son también una consecuencia de esta ley. ¿Adónde van a parar toda la basura y los residuos que generamos? Para que la ley de conservación de la materia ayude a la conservación de la naturaleza, tenemos que poner en práctica la regla de las tres R: ü Reducir los residuos ü Reutilizar los materiales ü Reciclar los materiales ya utilizados

Bibliografía v Decreto 127/2015, de 26 de mayo, por el que se establece el currículo de Educación Secundaria Obligatoria y de Bachillerato para la Comunidad Autónoma de Extremadura. v http: //www. rena. edu. ve/Tercera. Etapa/Quimica/Leyes. Cb. Quimica. html v Unidades didácticas. Educación Secundaria. Física y Química. Hay Química entre nosotros. Reacciones Químicas. Rosario García y Vicente Alejandre Alcalde v “Física y Química” 3º Secundaria, Oxford Educación, Proyecto Ánfora.