1. SUBSTÀNCIES QUÍMIQUES

1. SUBSTÀNCIES QUÍMIQUES

Matèria

(tot allò que té massa i volum)

Sistemes homogenis

(no s’aprecien els seus components)

Sistemes heterogenis

(s’aprecien els seus components)

Substàncies pures

(un sol component)

Dissolucions

(més d’un component)

Compostos

(més d’un element de la taula periòdica)

Substàncies simples o elements

(un element de la taula periòdica)

Nom Fórmula Elements Estat T_amb

T_f (ºC)

T_eb (ºC)

Aigua H₂O H i O Líquid 0 100

Hidrogen H₂ H Gas -259 -253

2. AGRUPACIONS D’ÀTOMS

Els elements s’uneixen entre si per formar molècules estables, complint la regla de l’octet.

Regla de l’octet: tenir vuit electrons a l’última capa (capa de valència). Acabar amb ns

np

.

Configuració electrònica: els electrons d’un element es col·loquen en els diferents orbitals seguint el diagrama de Möeller.

Regla de l’octet

11 23 Na: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ¹

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 1s ² 2s ² 2p ⁶

guanyar 7 e^-

Perdre 1 e^-

17 35 Cl: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁵

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁵ 1s ² 2s ² 2p ⁶

guanyar 1 e^-

Perdre 7 e^-

Metalls: Tendeixen a perdre electrons per complir la regla de l’octet.

2.1 Enllaç covalent

Enllaç entre elements no metàl·lics. Com que tots tendeixen a guanyar electrons, comparteixen els electrons.

8 16 O: 1s ² 2s ² 2p ⁴

1 1 H: 1s ¹

guanyar 2 e^-

guanyar 1 e^-

6 12 C: 1s ² 2s ² 2p ²

8 16 O: 1s ² 2s ² 2p ⁴

Estructures de Lewis

3. AGRUPACIONS D’ÀTOMS: CRISTALLS

Cristall: matèria, les partícules de la qual estan ordenades en diferents direccions de l’espai. Ex. Diamant

Amorf: matèria amb partícules desordenades. Ex. Vidre

Segons el tipus d’elements que s’uneixen, tenim diferents tipus de cristalls: iònics,

metàl·lics i covalents.

Cristall iònic

Enllaç iònic El metall cedeix electrons i el no metall els accepta.

T

= mitjana - alta

Solubles en aigua

Conductores foses o en dissolució Ex. Sal comuna, guix

Cristall metàl·lic Enllaç entre metalls

Enllaç metàl·lic El metall cedeix electrons a un núvol d’electrons que donen voltes per tot el cristall.

T

= alta – molt alta Insolubles en aigua

Molt conductores

Ex. Ferro, coure, or

Cristall covalent Enllaç entre no-metalls Enllaç covalent El no-metall comparteixen electrons.

T

= molt alta

Insolubles en aigua

No conductores

Ex. Diamant, grafit, quars

guanyar 2 e^- guanyar 4 e^-

4. FÓRMULES I MASSES MOLECULARS

Les substàncies químiques s’expressen mitjançant fórmules moleculars.

Ex. Na

CO

 Na

C i O: són els símbols químics dels elements que formen la substància corresponent, en aquest cas, el carbonat de sodi.

 Els subíndex (

i

): indiquen quants àtoms de cada element hi ha. Si no hi ha subíndex, vol dir que hi ha un únic àtom d’aquell element. En aquest exemple hi ha 2 àtoms de sodi, 1 de carboni i 3 d’oxigen.

Ex. Cu(NO

)

 Parèntesi amb subíndex: indica que el grup del parèntesi està repetit les mateixes vegades que el subíndex, per tant, el subíndex del parèntesi multiplica a tot el que hi ha dins del parèntesi. En aquest exemple, hi ha un àtom de coure, 2 de nitrogen i 6 d’oxigen.

La massa molecular, es determina sumant les masses de tots els àtoms de la fórmula molecular.

Ex. Na

CO

 2 àtoms de Na: 2 x 23 = 46

 1 àtom de C: 12

 3 àtoms d’oxigen: 3 x 16 = 48

 Massa total: 46 + 12 +48 = 106 umm

Ex. Cu(NO

)

 1 àtom de Cu: 63,5

 2 àtoms de N: 2 x 14= 28

 6 àtoms d’oxigen: 6 x 16 = 96

 Massa total: 63,5 + 28 +96 = 187,5 umm

4.1 EL MOL

El mol és la quantitat de substància que conté, exactament, 6,022·10

partícules.

La massa d’un mol coincideix amb la massa d’una molècula, però en grams com a unitats.

Molècula Massa

molar Grams Mols Molècules Àtoms

Ca(NO

)

164 201,72 1,23 7,41·10

6,67·10

Massa molar: 40 + 2x14 + 6x16 = 164 g/mol Grams: 1,23 mols x 164 g/mol = 201,72 g

Molècules: 1,23 mols x 6,022·10

molècules/mol = 7,41·10

molècules Àtoms: 7,41·10

molècules x 9 àtoms/molècula = 6,67·10

àtoms

5. TRANSFORMACIONS FÍSIQUES I QUÍMIQUES

 Canvis físics: la matèria no canvia de composició, de manera que es tracta de la mateixa substància tant a l’inici com al final del canvi. Ex.

Canvis d’estat, dissolució, deformació, dilatació, etc.

 Canvis químics: la matèria canvia la seva composició i la substància inicial no és la mateixa que la substància final després del canvi. Ex.

El metabolisme, l’oxidació, la cocció dels aliments, etc.

6. REACCIÓ QUÍMICA

Procés pel qual unes substàncies (reactius) es transformen en unes noves substàncies (productes).

En una reacció química, es trenquen els enllaços que hi ha entre els àtoms d’una molècula i es formen nous enllaços entre àtoms diferents per tal de produir noves substàncies.

Zn (s) + 2HCl (aq) → ZnCl

(s) + H

(g)

Coeficient estequiomètric

Estat en què es troben les substàncies

Reactius Productes

Coeficients estequiomètrics: indiquen la relació entre el nombre de molècules de cada substància per tal que es produeixi la reacció.

Estat d’agregació: sòlid (s), líquid (l), dissolució aquosa (aq) i gas (g).

+ +

Per tal de trencar enllaços dels reactius es necessita energia. No obstant això, quan es formen nous enllaços en els productes, s’allibera energia. La diferència entre les dues energies, s’anomena balanç energètic.

 Reacció exotèrmica: l’energia que es necessita per trencar els enllaços de reactius és més petita que la que s’obté en formar els enllaços de productes. Per tant, en el procés, s’allibera energia.

 Reacció endotèrmica: l’energia que es necessita per trencar els enllaços de reactius és més gran que la que s’obté en formar els enllaços de productes. Per tant, en el procés, s’absorbeix energia.

6.1 ENERGIA DE LES REACCIONS

7. AJUST DE REACCIONS QUÍMIQUES

Aconseguir que el nombre d’àtoms d’un element en els reactius sigui igual al nombre d’àtoms del mateix element en els productes.

La tècnica que s’utilitza és el tempteig, però hi pot haver algunes indicacions que us poden ajudar:

 Els subíndex de les fórmules NO es poden tocar, només es poden modificar els coeficients estequiomètrics.

 Començarem ajustant els elements que només apareixen en un reactiu i només en un producte.

 Ajustem els elements que apareixen en més d’un reactiu i/o producte.

 Intentarem deixar per al final els elements que apareixen sols, com a tal.

8. LLEI DE CONSERVACIÓ DE LA MASSA O LLEI DE LAVOISIER

En una reacció química la massa es conserva, és a dir, la massa de reactius és igual a la massa dels productes.

 En una reacció química, el nombre d’àtoms dels reactius és igual al nombre d’àtoms dels productes.

 Durant la reacció, els enllaços entre reactius es trenquen i es

formen nous enllaços per donar els productes, així, es produeix

una reorganització dels àtoms.

8.1 RELACIONS DE MASSA EN REACCIONS QUÍMIQUES

En les reaccions químiques, la relació que hi ha entre les diferents molècules ve donada pels coeficients estequiomètrics. Així podem relacionar mols d’una substància amb mols d’una altra substància.

Zn (s) + 2HCl (aq) → ZnCl

(s) + H

(g)

Grams A Mols A Mols B Grams B

÷ massa molar A Coeficients estequiomètrics

x massa molar B

26g g?

26𝑔𝐻𝐶𝑙 × 1𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙

36,5𝑔 = 0,71 𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 0,71 𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 × 1𝑚𝑜𝑙 𝐻

2 𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 = 0,36 𝑚𝑜𝑙 𝐻

0,36 𝑚𝑜𝑙 𝐻

× 2 𝑔 𝐻

1 𝑚𝑜𝑙 𝐻

= 0,71 𝑔 𝐻

8.2 RELACIONS DE GASOS EN REACCIONS QUÍMIQUES

En condicions normals (273 K o 0ºC i 1 atmosfera de pressió), un mol de qualsevol gas ocupa 22,4L.

C (s) + O

(g) → CO

(g)

L A Mols A Mols B L B

÷ 22,4 L Coeficients estequiomètrics

x 22,4L

1,5L L?

1,5𝐿𝑂

× 1𝑚𝑜𝑙𝑂

22,4𝐿 = 0,067 𝑚𝑜𝑙𝑂

0,067 𝑚𝑜𝑙 𝑂

× 1𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑂

1 𝑚𝑜𝑙 𝑂

= 0,067 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑂

0,067 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑂

× 22,4 𝐿

1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑂 = 1,5 𝐿 𝐶𝑂

9. CÀLCUL DE CONCENTRACIONS

Percentatge en massa: quantitat de substància química que hi ha en 100 g total de mescla.

% = 𝑔 𝑠𝑢𝑏𝑠𝑡à𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑞𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑔 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑠 × 100

Grams per litre (g/L): g de substància química que hi ha en 1 litre de dissolució.

𝑔/𝑙 = 𝑔 𝑠𝑢𝑏𝑠𝑡à𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑞𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 𝐿 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó

Molaritat (M): mols de substància química que hi ha en 1 litre de dissolució.

𝑀 = 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑠𝑢𝑏𝑠𝑡à𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑞𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎

𝐿 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó