Apuntes QUI-010 Capítulo 4 y 5 Texto Guía + Apuntes de Claseswww.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:

a A + b B → c C + d Dv = - 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.a A + b B ↔ c C + d D

Q = cuociente de reaccion = [C] c [D] d [A]a[B]b

K = constante de equilibrio = Qeq = [C] c eq [D] d eq

[A]aeq[B]b

eq

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 equilibrioQi = 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 UTFSMImágenes extraidas de: http://www.educarchile.cl/Portal.Base/Web/VerContenido.aspx?GUID=123.456.789.000&ID=136398