U.1: TEORIA ATÓMICO-MOLECULAR

Texto completo

(1)QUÍMICA. 1r BATXILLERAT. U.1: TEORIA ATÓMICO-MOLECULAR 1.- LLEIS PONDERALS : FORMACIÓ DE COMPOSTOS A les reaccions químiques, els àtoms s’uneixen mitjançant certs tipus d’enllaços formant molècules o cristalls. Aquestes reaccions (combinacions d’àtoms) compleixen les lleis ponderals. Aquestes lleis estan enunciades en termes de masses dels reactius i productes. Són lleis generals empíriques, això és, basades en l’experimentació.. i.. Llei de Lavoisier o de Conservació de la massa A un sistema tancat, la massa total de les substàncies es conserva. És a dir, a una reacció química la massa dels REACTIUS (substàncies inicials) és igual a la massa dels PRODUCTES (substàncies resultants).. ii.. Llei de Proust o de les Proporcions definides Quan es combinen dos o més elements per a formar un determinat compost sempre ho fan en una proporció fixa (relació de masses constant). Des del punt de vista atòmic, ens dona un relació numèrica simple entre els reactius que intervenen en la reacció. Exemple:. iii.. 2H2 + O2. 2H2O. Llei de Dalton o de les Proporcions múltiples Dos elements es poden combinar entre si en més d’una proporció per a donar compostos diferents. La relació numèrica entre les diferents quantitats del mateix element en aquestes combinacions també és senzilla. Exemple:. 2S + O2. 2SO. 2S + 2O2. 2SO2. 2S + 3O2. 2SO3.

(2) QUÍMICA. 1r BATXILLERAT. U.1: TEORIA ATÓMICO-MOLECULAR 2.- LLEIS VOLUMÈTRIQUES (vàlides per a gasos) •. HIPOTESI D’AVOGADRO - TEORIA ATÒMICO-MOLECULAR La mida dels àtoms (o molècules) és menyspreable respecte del volum que ocupa el gas que formen, aleshores, diferents gasos que ocupen el mateix volums (mesurats en les mateixes condicions de Pressió i Temperatura) contenen el mateix nombre de partícules.. Els elements gasosos poden estar formats per molècules en lloc d’àtoms.. •. LLEI DE GAY-LUSSAC O DELS VOLUMS DE COMBINACIÓ Quan dos gasos es combinen per a formar un compost gasós, els volums dels gasos que reaccionen i els dels gasos obtinguts (mesurats en les mateixes condicions de Pressió i Temperatura) mantenen una relació de nombres enters i senzills. Exemple: 2H2 + O2. 2H2O. La relació és de 3 litres (2L + 1L) a 2 litres, això és, 3:2 Es fonamenta en la hipòtesi d’Avogadro. 3.- CONCEPTE DE MOL. MOL: En química, és una unitat de mesura de quantitats. A quina quantitat equival? Un mol equival a 6’023x1023 partícules (àtoms, molècules...) D’on surt aquesta quantitat? És la quantitat d’àtoms que hi ha en 12 g de C-12 Nombre d’Avogadro NA: És exactament eixe mateix valor, 6’023x1023 Llavors, direm que en 1 mol de molècules d’aigua, tenim 6’023x1023 molècules d’aigua.. Altres conceptes importants relacionats •. Massa Molar: és la massa en grams d’un mol de certs àtoms, molècules... Es representa per Mr i s’expressa en g/mol .

(3) .

(4) QUÍMICA. 1r BATXILLERAT. U.1: TEORIA ATÓMICO-MOLECULAR. •. Massa atòmica (relativa) d’un element: és la “massa” en u.m.a que li correspon a un àtom d’eixe element (comparada amb el C-12). Com a idea, podem suposar que fa referència al número de partícules que té al nucli.. •. La massa atòmica i la massa molar coincideixen en valor, però, el primer en u.m.a i el segon en grams.. •. Fórmula Molecular: representa els elements que conté una substància i la relació que hi ha entre els àtoms dels seus elements. Exemple: H2O. •. Massa molecular: Quan tinc una molècula en compte d’un element. És la suma de les masses atòmiques dels elements que formen la molècula, multiplicades pel nombre de vegades que apareix l’element. Exemple: H2O te una massa molecular de 2x1 + 16 = 18 uma. 4.- COMPOSICIÓ CENTESIMAL La composició centesimal d'un compost químic és la proporció expressada en tant per cent en massa que hi ha de cada un dels elements que formen aquest compost. És, doncs, un percentatge. Per exemple, la composició centesimal de l' hidròxid de sodi, NaOH, és de 57.5% de sodi, 40% d'oxigen i 2.5% d'hidrogen. Això vol dir que en una mostra de 100 g de NaOH hi ha 57,5 g de sodi, 40 g d'oxigen i 2.5 g d'hidrogen. La composició centesimal és una característica de cada compost, independent de la massa de la mostra considerada, i es pot calcular a partir de la fórmula del compost. Com podem calcular-la? Per calcular la composició centesimal de cada element, s'aplica la següent expressió:. . 100 . On n indica el número d'àtoms d'element considerat i Ar la seva massa atòmica. El denominador, Mr, és la massa molecular del compost. En conclusió, es tracta de calcular el % en “pes” de cada tipus d’element respecte del total que “pesa” la molècula. ACTIVITAT: Comprova amb el NaOH que ho tens clar i fes també la descomposició centesimal de HNO3 Solució : H : 1’58%; N : 22’2%; O : 76’4%.

(5) QUÍMICA. 1r BATXILLERAT. U.1: TEORIA ATÓMICO-MOLECULAR 5.- FORMULA EMPÍRICA I MOLECULAR Fórmula Empírica: és la que indica la relació més senzilla en que estan combinats els àtoms de cada element per a un determinat compost. Fórmula Molecular: expressa la relació existent entre els nombres dels diferents àtoms que formen part de la molècula real d’un compost. Com les determine ? Fent el següent procés. 1.- Calcule la composició centesimal 2.- Dividim cada percentatge per la massa atòmica de l’element 3.- Si els resultats no són enters, busque els múltiples o divisors equivalents més simples. Aquests valors donen la F. Empírica. 4.- Per a la F. Molecular he de fer. . !. on. . "##" $"% %" "##" $"% í%'". Cal, doncs, conèixer la massa molar real Veiem un exemple: Un hidrocarbur, de massa molar 42 g/mol, té un 85,7 % de carboni i la resta Hidrogen. Calcula la fórmula empírica i la fórmula molecular. 85’7 % de carboni vol dir que por cada 100 g de compost tenim 85’7g de carboni, la resta fins 100g serà la massa d’hidrogen, 14’3g., llavors, com parlem sobre 100 g , el compost té un 14’3 % d’hidrogen. Si ara dividim cada quantitat per la Ar de l’element que és, obtenim la quantitat de mols que hi ha en eixa massa. 85,7/12 = 7,14 mols de C. i. 14,3/1 = 14,3 mols d’H.. Tenim 7’14 mols de C per cada 14’3 mols d’H Ara, en la pràctica, podem determinar la relació de proporció entre la quantitat d’àtoms d’un element i l’altre, dividint les dues quantitats per la més petita. 7’14/7’14 = 1. i. 14’3/7’14 =2. Cosa que significa que, en eixe compost, por cada 1 àtom de C tindrem 2 àtoms d’H, això és, la fórmula empírica es CH2 Per a determinar la fórmula molecular hem de conèixer la massa molar real que, en aquest cas es de 42 g/mol, i la massa molar empírica és 12 + 21 = 14, llavors n = 42/14 = 3, i per tant, la formula molecular és () * +, -. , què s’anomena, propé. Activitat proposada: Tenim 5 g d’un compost de Mr = 74 uma on 2’43 g és de C, 2’16 g d’O i 0’41 g d’H. Calcula les Femp i Fmolec..

(6) QUÍMICA. 1r BATXILLERAT. U.1: TEORIA ATÓMICO-MOLECULAR 6.- LES LLEIS DELS GASOS Són lleis experimentals que relacionen diferents magnituds característiques dels gasos, com ara la Temperatura, T, la pressió, P, la quantitat de gas, n (en mols), i el volum que ocupa, V. a.- LLEI DE BOYLE Es comprova que a Temperatura constant, el VOLUM que ocupa certa quantitat de gas és inversament proporcional a la PRESSIÓ que exerceix eixe gas sobre les parets del recipient que el conté. V=k/P. on K representa una ctt. P1 V1 = P2 V2. En conclusió, a Temperatura constant el producte de la PRESSIÓ pel VOLUM d’un gas roman constant. b.- LLEI DE CHARLES i GAY-LUSSAC Es comprova que a Pressió constant, el VOLUM de certa quantitat de gas és directament proporcional a la seua TEMPERATURA. V = kT. on K representa una ctt. V1 / T1 = V2 / T2. En conclusió, a Pressió constant la divisió entre el VOLUM i la TEMPERATURA d’un gas roman constant. c.- LLEI D’AVOGADRO Es comprova que a Temperatura i Pressió constant, el VOLUM que ocupa certa quantitat de gas és directament proporcional a eixa QUANTITAT de gas, n.. V=kn. on K representa una ctt. V1 /n1 = V2 /n2. En conclusió, a Pressió i Temperatura constant la divisió entre el VOLUM i la QUANTITAT de gas roman constant..

(7) QUÍMICA. 1r BATXILLERAT. U.1: TEORIA ATÓMICO-MOLECULAR LLEI DELS GASOS IDEALS A partir de les lleis anteriors podem deduir una expressió general que contempla totes les situacions analitzades, aquesta expressió és la Llei dels gasos ideals.. Equació General dels Gasos Ideals:. PV =nRT. T.- Temperatura absoluta (en Kelvin) n.- Quantitat de gas (en mols) V.- Volum del gas (en litres) P.- Pressió del gas (en atmosferes) Per últim, R.- Constant Molar dels gasos = 0,082 atm L /mol si la resta tenen les unitats que hem indicat.. 7.- LLEI DE DALTON DE LES PRESSIONS PARCIALS Si tenim una barreja de gasos, cadascun dels gasos exerceix una pressió parcial igual a la que faria ell sol si ocupés tot el volum a la mateixa temperatura. A més, la Pressió total de la mescla és igual a la suma de les pressions parcials de tots els gasos que la formen.. P1V =n1RT. P1 + P2 = PT P2V =n2RT. També podem calcular cada pressió parcial a partir de la total coneixent la quantitat de mols de cada tipus de gas, això és,. /0 . 10 / 12 2.

(8)