LLEIS DE LES REACCIONS QUÍMIQUES

     L'entrada de hui la dedicarem a l'estudi de quatre lleis ponderals que són fonamentals per a poder entendre com es produeixen les reaccions . 
    
        1.- LLEI DE LAVOSIER. LLEI DE CONSERVACIÓ DE LA MASSA. 

En tota reacció química la massa de las substàncies que reaccionen és igual a la massa de las substàncies que es formen.

·         2.- LLEI DE PROUST. LLEI DE LES PROPORCIONS DEFINIDES. 

Quan dos o més elements es combinen per a formar un compost, la relació entre les seues masses és constant.

·         3.- LLEI DE GAY-LUSSAC. LLEI DELS VOLUMS DE COMBINACIÓ. 

Quan els gasos es combinen per a obtindre compostos també gasosos, els seus respectius volums guarden una proporció de nombres enters senzills, sempre que es mesuren en iguals condicions de pressió i temperatura.

·         4.- LLEI D'AVOGADRO.

La Llei d'Avogadro diu que en volums iguals de distints gasos, a la mateixa pressió i temperatura contenen el mateix nombre de molécules.

LA QUÍMICA DELS FOCS ARTIFICIALS

A qui no li agraden els focs artificials? Tot el mon es queda bobo quan mira un castell de focs, però sabeu que aquesta tradició tan nostra és química, química i més química...

Els focs artificials deuen el seu comportament a unes reaccions químiques que ocorren en el seu interior com resultat de la seua composició, i a la seua conformació.

Estes reaccions químiques que són reaccions redox en estat gasós.

Els agents colorants, són sals metàliques els cations de les quals son els que produeixen el color i els anions els que controlen la temperatura de la flama. 

Per açò, segons el metall tindrem un color o un altre. 

metall	color
Li, Sr	ROIG
Ca	TARONJA
Fe	DAURAT
Na	GROC
Ba	VERD
Cu	BLAU
Al,Mg,Ti	BLANC

El color es produeix per dos mecanismes: incandescència i luminiscència.

Incandescència: la llum es produïx per l'energia calorífica. Quan un cos és calfat a una certa temperatura, emet una radiació electromagnètica dins de l'espectre visible. Depenent de la temperatura a què es calent, la llum de la radiació pot anar des del roig fins al blanc, passant pels colors intermedis, a mesura que augmenta la temperatura. Pel que controlant la temperatura es pot contrololar el color dels focs artificials.

Luminiscència: Es coneix com "llum freda", pel fet que es produeix a temperatura ambient, o inclús, a més baixes temperatures. Quan un cos rep energia, els electrons reben aquesta energia i són excitats, botant a un nivell d'energia superior. Com en estat excitat els àtoms són inestables, els electrons tornen al seu estat fonamental, emetent l'energia absorbida en forma de fotons. Depenent de la longitud d'ona de l'energia, així serà el color de la llum emesa.

La direcció i la forma que prenen els focs es deu al disseny de l'interior dels cartutxos i a la distribució de la pólvora i les altres substàncies.

Química verda per als focs artificials.

Com hem dit abans, en piroctenia cada color s'aconseguix amb un compost químic diferent. Però molts compostos produeixen substàncies tòxiques en la combustió.

Per això els químics estan preocupats a aconseguir uns focs artificials més nets, més verds.

Un equip de químics alemanys ha millorat la formula substituint el nitrat potàssic per trinitroetilborato com a oxidant. Amb això es crea un verd de major puresa espectral, i no tòxic.

LA QUÍMICA EN LA SOCIETAT ACTUAL. LES FALLES.

L'entrada de hui la dedicarem a la cultura fallera. 

La festa de les falles és física i química a randó.

La paraula valenciana FALLA vol dir foc. El foc sempre és i ha sigut el centre de total celebració cultural a la nostra terreta.

L'origen de les falles data del segle XVI. Quan el gremi dels fuster tenia per costum cremar "el parot" (un artefacte de fusta en forma de creu que s’utilitzava per a penjar el cresol en les jornades hivernals quan la nit queia abans). S’ha començà a donar forma a la festa al fer-ho en honor a Sant Josep, patró del gremi.

Va ser pel segle XVIII, quan les fusteries establides en el que hui es coneix com a barri del Carme van tindre la idea de vestir i calçar el "parot" passant a ser el que hui es coneix com "ninot", personatge central de la falla. Finalment, s’afegiren a la foguera ninots que representaven escenes o personatges coneguts, a manera de crítica humoristica. Amb el temps, les festes han anat creixent i sofisticant-se i actualmente les falles són monuments molt grans, de cartó, paper i fusta; però segueixen sent un instrument de crítica del balanç dels esdeveniments anuals.

Hui en dia les falles de València són la tercera festa en importància d'Espanya

La química en la festa

La pólvora, amb els espectacles pirotècnics és un dels elements principals de la festa, ja que es pot estar 24 hores ininterrompudes escoltant des dels trons del "masclet" tirat a terra pels fallers fins a la "despertà, la mascletà o el castell de focs”.

Els components de la pólvora negra són els nitrats (75%), el carbó vegetal i el sofre.

·         Els nitrats, es descomponen a altes temperatures proporcionant l'oxigen per a la reacció d'oxidació que té lloc. Per aquest motiu es diu que la pólvora no necessita aire per a cremar-se, raó per la qual no es pot apagar el seu foc per asfíxia.

·         El carbó vegetal (C₇H₄O), és el combustible.

·         El sofre, també és combustible però la seua funció té mes que veure amb el fet de que està implicat en reaccions exotèrmiques a temperatures relativament baixes, la qual cosa proporciona més energia i fa més fàcil la ignició del carbó.

10 KNO₃ + 8 C+3S ->2K₂SO₄+ 3K₂SO₄ + 6CO₂ + 5N₂

L'elevat nombre de mols de gas produït (CO₂ i N₂) junt amb l'energia alliberada (3 megajoules per quilo de pólvora) explica la seua força explosiva. 

REACCIONS CONTAMINANTS

Qui no està preocupat per el mediambient? A tots ens afecta els canvis de temperatura que ocorren en els últims anys.

Açò, també és química. I per això, la entrada de hui va dedicada a la química ambiental. Per concretar, podem dir que va de reaccions contaminants. Espere que vos sigua d'utilitat. 

·         Pluja àcida.

La pluja àcida es deu principalment al diòxid de sofre  (SO₂) i als  Òxids de nitrogen (NO i NO₂)  dos substàncies que, al reaccionar amb l'aigua de pluja, la tornen àcida, perquè originen àcid sulfúric i àcid nítric. Aquests àcids (H₂SO₄ i HNO₃) s'incorporen als núvols, des d'on cauen en forma de pluja àcida i produeixen danys en:

-  La salut humana, a través de l'aigua potable i la ingestió de peixos.

-  El sol, ja que danyen els boscos, sobretot les coníferes.

- Les aigües dels rius i llacs, on es produïx la mort de molts peixos.

- Els monuments, sobretot els realitzats amb pedra calcària.

·         L'efecte hivernacle

La major part de les radiacions que arriben a la Terra procedents del sol es reflectixen i tornen a l'espai, però una xicoteta part queda retinguda i servix per a mantindre la temperatura mitjana de la terra; de no existir l'atmosfera la temperatura del nostre planeta seria de -18°C.

En els últims anys els gasos que produïxen este efecte que són principalment el CO₂, procedent de les reaccions de combustió; el CH₄, procedent de l'agricultura i la ramaderia; els òxids de nitrògen i els Clorofluorocarbonos (CFC), que procedixen de frigorífics i aerosols estan augmentant considerablement i aço provoca un efecte tipo hivernacle produint una major temperatura terrestre.

·         La disminució de la capa d'ozó.

            L'ozó O₃ és una forma distinta en què es pot presentar l'oxigen.

Es denomina capa d'ozó a la zona de l'estratosfera on l'ozó és mes abundant del normal, i forat de la capa d'ozó a la zona on la concentració d'ozó és menor del normal.

El cicle de l'ozó consta de la seua formació i posterior descomposició, en un equilibri dinàmic que manté constant la seua concentració. Per a aquest procés utilitza la major part de la radiació ultravioleta que arriba del sol, perillosa per als sers vius, impedint que arribe a la terra.

En l'actualitat, l'ús dels CFC i els òxids de nitrògen esta prohibit, ja que destruïxen l'ozó atmosfèric.

LA VELOCITAT D'UNA REACCIÓ QUÍMICA

Un factor molt important alhora de l'estudi de les reaccions és la velocitat a la que es produeixen. Per açò, la següent entrada tractarà aquest tema. 

La velocitat d'una reacció química és la quantitat de substància que es forma o que desapareix per unitat de temps.

Factors que afecten la velocitat de reacció

·         La naturalesa dels reactius.

Dos reaccions semblants poden tindre velocitats completament diferents en funció dels reactius que s'utilitzen.

·         La concentració dels reactius.

La velocitat d'una reacció augmenta al fer-ho la concentració dels seus reactius.

·         La superfície de contacte entre els reactius.

La velocitat és major quant major és la superfície de contacte entre els reactiu; açò s'aconseguix amb una major polvorització o utilitzant-los en dissolució.

·         La presència de catalitzadors.

Els catalitzadors són substàncies que canvien la velocitat d'una reacció augmentant-la o disminuint-la (inhibidors) . Es necessita una quantitat mínima de catalitzador, que normalment es recupera al final de la reacció.

·         La temperatura.

La velocitat d'una reacció augmenta amb la temperatura. S'estima que un augment de 10ºC fa que una reacció duplique la seua velocitat.

ALGUNES REACCIONS QUÍMIQUES D'INTERÉS

Hui parlarem de les reaccions més interessants. Aquestes reaccions, és clar, són les que involucren l'oxigen, element més abundant en l'escorça terrestre. 

1.Reaccions d'oxidació.

En les reaccions d'oxidació l'oxigen s'unix a l'element de forma lenta i sense gran despreniment d'energia, i es forma un compost cridat òxid:

Element + Oxigen (O₂) → òxid

 La reacció contrària, en la que l'òxid es descompon, produïx el metall i allibera oxigen, també existix i s'anomena reacció de reducció.

2.Reaccions de combustió.

Una combustió és una reacció d'oxidació en què una substància es crema unint-se a l'oxigen i produeix altres substàncies diferents.

La combustió és una reacció ràpida en què es desprén calor i sovint llum.

La substància que crema es denomina combustible i la substància que manté la combustió s'anomena comburent.

Un dels usos més freqüents de les combustions és l'obtenció d'energia. Una reacció tipus de combustió seria:

CH₄ (g) + 2 O₂ (g) -> CO₂ (g) + 2H₂O (g) + Energia

 El CO₂ després crea problemes mediambientals i contribuïx a augmentar l'efecte hivernacle. Per aquest motiu, les investigacions s'encaminen a la fabricació de vehicles no contaminants com els cotxes elèctrics.

3.Reaccions de combustió en el mig animal. Metabolisme.

El metabolisme és el conjunt de canvis físics i químics que s'originen en els sers vius i que servix, d'una banda, per a mantindre les seues funcions vitals (anabolisme) i, d'un altre, per a generar l'energia que necessiten (catabolisme).

Així, els aliments ingerits, rics en hidrats de carboni, es descomponen, entre altres compostos, en glucosa (C₆H₁₂O₆) que passa des de l'intestí a la sang i d'esta a les cèl·lules on es produïxen les reaccions de combustió:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ -> 6 CO₂ + 6 H₂O + energía

TEORIES QUE EXPLIQUEN LES REACCIONS QUÍMIQUES

Una reacció química es pot interpretar per mitjà de diverses teories.

Teoria atomico-molecular.

Sorgix a partir de la Teoria Atòmica de Dalton (1808) . Dalton, part de que la matèria està constituïda per diminutes i indivisibles partícules anomenades àtoms, va establir els següents postulats:

1.    Les substàncies simples estan formades per àtoms simples.

2.    Tots els àtoms d'un mateix elements són iguals entre si.

3.    Les substàncies compostes resulten de la unió d'àtoms de substàncies simples diferents.

4.    Una reacció química consistix en la unió o separació d'àtoms.

Quan la teoría de Dalton va ser anunciada encara no es coneixia el concepte de molècula. Va caldre esperar a que Avogadro formulara la seua llei per a definir la teoria atomico-molecular i introduir el concepte de reacció química, en la que els àtoms dels reactius s'organitzen i originen els productes de la reacció.

La teoria de Dalton explica les lleis de les reaccions químiques.

Teoria de les col·lisions.

Perquè es produïsca una reacció química és necessari que les molècules dels reactius xoquen entre si i es trenquen les unions (enllaços) que existixen entre els àtoms dels reactius perquè, després, es puguen formar enllaços nous que originen els productes.

Només els xocs eficaços produeixen aquesta ruptura d'enllaç. Perquè un xoc entre molècules siga eficaç ha de complir alguns requisits:

·         Concentració. El nombre de xocs eficaços augmenta amb la velocitat de la reacció, i açò s'aconseguix augmentant la concentració dels reactius, amb major quantitat de reactiu per unitat de volum

.

·         Orientació adequada. Les molècules al xocar han de tindre l'orientació adequada dirigida a la ruptura dels enllaços. De no ser així les molècules reboten i no produïxen reacció.

LES EQUACIONS QUÍMIQUES

Aquesta entrada, tracta de les equacións químiques i el seu ajust. Si li poseu atenció, podem considerar aquest ajust com un joc. Ânim!

Una equació química és la representació d'una reacció química. En ella esl reactius i els productes estan separats per una fletxa i el sentit d'esta indica quin és el sentit natural de la reacció. 

En el primer membre s'escriuen les fórmules químiques de les substàncies que reaccionen i, en el segon, les fórmules dels productes.

Com sabem, la Llei de Lavoisier ens diu que en una reacció química la massa dels productes ha de ser igual a la dels reactius. És a dir, h de conservarse. Per això, hem d'ajustar les equacions químiques el nombre d'àtoms de cada espècie en els reactius ha de ser igual al dels productes (els mateixos en cada costat de la reacció).

 Ajust de reaccions químiques

Es realitza per mitjà d'un procediment d'ajust per tanteig, que consistix en:

1.   Escriure les fórmules químiques de totes les espècies implicades en la reacció. Sitiuar-les en el costat corresponent de l'equació.

2.    Triar un element i s'analitzar el nombre d'àtoms que té a cada costat de l'equació. Per a aconseguir que siga igual el número a un costat i a l'altre es posen coeficients davant de la fórmula.

3.    Si els coeficients són fraccionaris, es multiplica l'equació pel nombre adequat perquè es transformen en nombres sencers.

LES REACCIONS QUÍMIQUES

Xics i xiques! 
Teniu clar que és un canvi físic i un químic?
Doncs be, avancem! En aquesta entrada, tractarem el concepte de reaccións químiques i estudiarem com podem saber que ocorre una reacció química al nostre voltant. 

Una reacció química és un canvi químic en què una o més substàncies es transformen en una altra o altres diferents.

 Les substàncies inicials s’anomenen reactius, perquè són les que reaccionen i les finals productes, per ser les que s'obtenen.

La reacció química porta associada una reorganització dels àtoms dels reactius per a donar els productes.

A + B →C + D

Quan es produeix una reacció química, apareixen els següents indicadors: 

a.    Aparició de bambolles

b.  Formació d'un precipitat (fase sòlida que es forma en el si d'una dissolució)

c.     Quan es produïx un canvi de color

d.    Quan es desprén llum i calor

e.    Quan es produïx una explosió amb despreniment de calor, llum i so

ELS CANVIS FÍSICS I ELS QUÍMICS

Xics i xiques!

La primera entrada està preparada! 

Començarem aquest tema, parlant dels canvis de la matèria. Hem de tindre clar aquest punt per poder avançar de manera clara i segura en el estudi de les reaccions químiques.

• CANVI FÍSIC

Un canvi físic és aquell en què, quan es produïx, no s'altera la composició de les substàncies que intervenen. No es transformen les substàncies inicials en altres diferents.

Ex. Els canvis d'estat de l'aigua. Per exemple, tenim un iceberg i aumenta la T, el gel es fon però es transforma en aigua líquida que té la mateixa composició. 

• CANVI QUÍMIC

Un canvi químic és aquell en què, quan es produïx, canvia la composició de les substàncies inicials.

Ex. L'oxidació del ferro quan es deixa en presència d'oxigen o agua. O quan cremem un paper amb una flama, el paper es transforma en cendres que tenen composició diferent.