¿Cómo consiguen iluminar el camino? La mejor solución es aprovechar un curioso cambio químico, o reacción química, conocida desde tiempos lejanos.
Fíjate en estos espeleólogosen el interior de una cueva.
Observa el experimento que se produce en el casco de los espeleólogos:
Reacción entre el carburo de calcio y el agua.
Las lámparas de los espeleólogos funcionan mediante una reacción química que se produce entre el carburo de calcio (CaC2) y el agua (H2O):
Se vierte el agua sobre el carburo y se desprende un gas llamado acetileno(C2H2).
Si acercamos una llama o una chispa, el acetileno arderá produciendo una llama brillante.
En todo este proceso ocurren varias reacciones químicas: 1) La producción de acetileno a partir de agua y carburo de calcio. 2) La combustión del acetileno para desprender luz.
La segunda de estas reacciones se puede expresar así:
Como ves, las sustancias iniciales se llaman reactivos, y las finales se llamanproductos.
Una reacción química es un proceso en el que unas sustancias llamadas reactivos se transforman en otras distintas llamadas productos.
Ley de Lavoisier
Como ya sabes, en toda reacción química se forman unos productos a partir de unos reactivos. ¿Pero qué ocurre con las masas de estas sustancias?
Preparamos una disolución de nitrato de plomo en un vaso y otra de yoduro de potasio en otro. Las colocamos en una balanza y comprobamos que entre las dos pesan: 222,1 g.
Después las mezclamos, y vemos que aparece una sustancia nueva (precipitado amarillo): el yoduro de plomo. Nuevamente las colocamos en la balanza y comprobamos que pesan 222,1 g.
Reacción química entre el nitrato de plomo y el yoduro de potasio.
La masa no ha variado.
Como una reacción química es una recombinación de los enlaces entre átomos, la masa total antes y después de que se produzca es la misma. Esta idea constituye la ley de conservación de la masa.
El químico Lavoisierenunció por primera vez esta ley, llamada también ley de Lavoisier. Fue el comienzo de la Química moderna.
Ley de Lavoisier: En toda reacción química la suma de las masa de los reactivos es igual a la masa de los productos.
Representación de una reacción
Las reacciones químicas se representan con ecuaciones que contienen las fórmulas de los reactivos en el primer miembro, y las fórmulas de los productos en el segundo, separados por una flecha que indica el sentido en el que se produce la reacción.
Esta es la reacción de oxidación del pentano:
C5H12 + O2 → CO2 + H2O
En el primer miembro de esta ecuación tenemos 5 átomos de carbono, mientras que en el segundo solo 1. Asimismo, tenemos 12 átomos de hidrógeno a la izquierda, y solo 2 a la derecha. Decimos que esta ecuación química no está ajustada.
Observa cómo se ajusta esta ecuación química:
Como has visto, se pueden modificar los coeficientes de cada compuesto, pero nunca los subíndices.
Para ajustar una ecuación primero localiza los átomos que aparecen solo una vez en los reactivos y solo una vez en los productos (en este caso, el carbono y el hidrógeno). El ajuste de los elementos que aparecen libres, como la molécula de oxígeno (O2), se deja para el final.
Ajustar una ecuación química es añadir unos coeficientes delante de las fórmulas de los componentes para que el número de átomos de cada elemento sea el mismo a un lado y otro de la ecuación. Es una consecuencia de la conservación de la masa.
Actividad: Ajuste de una reacción química
Ajusta las siguientes reacciones utilizando los coeficientes que necesites:
Estats de la matèria
"Per què les coses són com són, i no d’una altra manera?"
Johannes Kepler (1571-1630)
Tot allò que ens envolta, les muntanyes, els éssers vius o qualsevol objecte està format per matèria. Però no tota la matèria té les mateixes propietats. Moltes de les substàncies que t’envolten són sòlides i totes elles tenen característiques comunes. Què és el que dóna la seva solidesa a la roca? Per què el vidre es trenca?
Quan imaginem matèria, normalment pensem en sòlids. Però no tota la matèria és sòlida. Mentre les muntanyes resten immòbils, els rius recorren el paisatge: són matèria en moviment. T’has preguntat mai quina és la forma de l'aigua?
Estem immersos en matèria. No la podem veure, no la notem, però és aquí: els gasos també són matèria. El fum de les xemeneies o dels tubs d’escapament, el nostre alè, el vent... Què diferencia aquesta matèria de la roca o de l’aigua?
Estats diferents, però... són permanents aquests estats? Les roques es fonen a les profunditats de la terra, l’aigua es glaça als pols, els núvols es condensen en pluja... Per què passen aquestes transformacions? Què les provoca i quins canvis impliquen?
Característiques de l’estat sòlid
Com ja saps la matèria està formada per partícules. L’aigua és un tipus de matèria que té una composició fixa, és una substància. El gel i el vapor d’aigua estan formats per la mateixa substància que l’aigua. Són, per tant, aigua, però en un estat diferent.
Les partícules que formen l’aigua són les mateixes que les que formen el gel o el vapor d’aigua, el que passa és que a causa de factors externs com la temperatura o la pressió les partícules es disposen o es mouen de diferent manera en l’espai.
Una de les característiques de qualsevol de les substàncies sòlides que puguem trobar-nos al nostre voltant és que tenen una forma i un volum constant.Això és així per la disposició de les partícules que el formen en l’espai i perquè aquestes partícules es troben fortament unides entre elles.
En les estructures de les substàncies sòlides la situació de les partícules és fixa. L’únic moviment que se'ls hi permet és el d'oscil·lació o vibració al voltant d’una posició d’equilibri, però no es mouen lliurement per l’espai i per tant la substància queda compacta.
La mateixa cosa?
A la següent il·lustració pots observar diferents substàncies, entre d’altres aigua, gel i vapor d’aigua. Són l’aigua i el gel el mateix tipus de matèria? Per què? Són el gel i el vapor el mateix tipus de matèria? En què s’assemblen o es diferencien? Passant el cursor per sobre les il·lustracions podràs veure com es comporten les partícules dels diferents elements, i obtindràs pistes que et poden ajudar a respondre algunes preguntes.
Duresa
La duresa és una de les característiques principals de les substàncies sòlides.
És la capacitat que té una substància de resistir-se a ser ratllada.
Es diu que un sòlid és dur quan no es ratlla, o es ratlla amb dificultat, i tou quan es pot ratllar amb facilitat. La duresa dels minerals que es troben a la natura es pot determinar per comparació segons l'escala de duresa de Mohs.
Passa el cursor per sobre les imatges per veure una fotografia ampliada de cadascun dels minerals:
exercici
Ara, per parelles, intenteu classificar a l’escala de Mohs tot un seguit de materials que us proporcionarà el vostre professor o professora.Feu servir les proves que estan indicades (el sentit comú!).
Tenacitat
Quan a un sòlid se li aplica unaforça pot deformar-se o trencar-se. Quan aquest sòlid no es trenca fàcilment direm que el sòlid és tenaç, i si ho fa fàcilment direm que el sòlid és fràgil. Quan a un sòlid se li aplica una força i es deforma tornant a recuperar la seva forma inicial, aleshores el sòlid és elàstic (pot ser el cas de diferents tipus de goma), i si no torna a la seva forma inicial direm que és plàstic (com el cas de la plastilina o l’argila).
exercici
Ara estudiarem la tenacitat de diferents materials. Per això necessitaràs diferents tipus de materials, com per exemple:
- Un tros de vidre - Una pedra - Argila - Un tros de fusta - Una planxa de plàstic dur - Una planxa de metall
Situa cadascun dels materials anteriors a terra, dins d’una caixa de cartró, amb un parell de fustes per sota de manera que no estiguin en contacte amb el terra. Tira des d'una certa altura el rodament d’un coixinet. Observa quins materials es trenquen i quins es deformen. Fes una classificació. MOLT IMPORTANT:Quan facis aquesta pràctica fes servir ulleres de protecció i situa’t a una distància prudencial dels materials.
L’estat líquid
Quan imaginem matèria, normalment pensem en sòlids. Però no tota la matèria és sòlida. Mentre les muntanyes resten immòbils, els rius recorren el paisatge: són matèria en moviment. T’has preguntat mai quina és la forma de l'aigua?
exercici
I ara, podries respondre la següent qüestió? - Pots dir quines són les característiques principals dels líquids?
Característiques de l’estat líquid
Una característica fonamental de la matèria en estat líquid és el fet de no tenir una forma fixa: per poder-los agafar hem de situar-los dins d’un recipient. Però, a més, si agafem una quantitat determinada d’un líquid, per exemple un got amb 200 cm3, i l’aboquem a un altre recipient, com per exemple una proveta, el volum que ocupa continua sent de 200 cm3. No s’ha produït cap canvi de volum al fer el traspàs, però sí li hem canviat la forma. Per tant podem dir que els líquids tenen un volum constant, però no una forma fixa, ja que adquireixen la forma del recipient que els conté. L’explicació d’aquestes característiques dels líquids la trobem en el fet que la disposició de les partícules de líquid és a l’atzar i es poden moure amb molta mésllibertat que en un sòlid.
Fluïdesa
Quan l'aigua baixa per un riu, el que està passant és que les partícules d'aigua llisquen per la superfície de la terra.
Aquesta capacitat no la tenen substàncies com els sòlids. Si deixes un llibre sobre la taula es queda fix, però si poses aigua sobre la taula lliscarà i caurà a terra.La capacitat que tenen els líquids de lliscar per una superfície movent-se d’un lloc a l 'altre s’anomena fluïdesa.
exercici
Per comprovar la capacitat que té un líquid per fluir i la manca de fluïdesa d’un sòlid necessitaràs:
- Un embut - Una proveta - Serradures - Oli
Situa l’embut a sobre de la proveta i aboca lentament les serradures per l’embut sense tocar les serradures amb els dits. Què observes?
Fes el mateix, però ara en comptes d’abocar serradures aboca oli a l’embut. Què observes ara?
exercici
- És el mateix el comportament de les serradures que el comportament de l'oli? - Per què creus que passa això?
Viscositat
Com més ràpid flueix un líquid menys viscós és. Abans hem descobert la capacitat que té un líquid per fluir. Però no tots els líquids flueixen de la mateixa manera i amb la mateixa rapidesa.
Situeu a l’embut de decantació el primer líquid, i obriu la clau de pas de l’embut un quart de volta.
Cronometreu el temps que triga l’embut a buidar-se.
Repetiu l’experiència amb les altres substàncies tenint present d’obrir la clau de pas de la mateixa manera que al principi.
Quin dels líquids ha trigat més a baixar? Ordena'ls segons tinguin més o menys capacitat per fluir.
Quina substància és la més viscosa?
L’estat gasós
Estem immersos en matèria. No la podem veure, no la notem, però és aquí: els gasos també són matèria. El fum de les xemeneies o dels tubs d’escapament, el nostre alè, el vent... Què diferencia aquesta matèria de la roca o de l’aigua?
Característiques de l’estat gasós
Si penses en substàncies com el fum que surt del tub d’escapament d’un cotxe o bé d’una xemeneia, el mateix aire… Totes tenen unes determinades característiques en comú: la seva forma i volum no són constants.
Els gasos tendeixen a ocupar tot l’espai dels recipients que els contenen. L’explicació del fenomen està relacionada amb l’estructura interna dels gasos. Les partícules de gas estan molt allunyades les unes de les altres, amb grans espais buits entre elles. Es mouen lliurement, xocant entre elles i amb les parets del recipient.
Les forces entre les partícules de gas són molt febles i per això hi ha poca unió entre elles.
Expansibilitat i comprensibilitat
El fet que un gas ocupi tot el volum del recipient que el conté s’anomena expansibilitat.
De la mateixa manera que un gas s'expandeix, també podem reduir el seu volum fins a un límit determinat. Aquest fet s'anomena comprensibilitat.
exercici
Per tal d'observar com un gas es pot comprimir o expandir necessitaràs:
- Una xeringa - Una mica de plastilina - Un tub d'assaig - Iode sòlid - Paper i llapis - Un encenedor Bunsen - Una pinça
Posa el iode dins el tub d’assaig i a les vores del tub posa una mica de plastilina. Ara ajusta la xeringa al tub utilitzant la plastilina per evitar fuites de gas. Agafa el tub d’assaig amb la pinça i escalfa suaument el tub per la base sense tenir-lo en contacte directe amb la flama.
Què observes?
Quan el tub estigui ple treu-lo del foc i estira l’èmbol de la xeringa lentament i sense treure’l. Què observes?
Ara torna a baixar l’èmbol lentament fins que no puguis més. Què observes?
exercici
Anota el procés de la pràctica i explica pas per pas el que ha anat passant. Relaciona-ho amb els diferents volums que ha anat ocupant el gas.
A cadascú el que és seu
Ara que ja coneixes els tres estats de la matèria (sòlid, líquid i gasós), et veus amb cor de respondre el següent qüestionari?
Fes-ho fent clic sobre la icona "Si" o "No". Pots rectificar en qualsevol moment la teva elecció fent clic sobre les icones tantes vegades com vulguis. L'activitat acaba i mostra les respostes encertades quan prems "[Ja està]":
exercici
Un cop fet el qüestionari, redacta un document on expliquis les diferències entre un sòlid, un líquid i un gas i què les causa.
Els canvis d’estat
Estats diferents, però... són permanents aquests estats? Les roques es fonen a les profunditats de la terra, l’aigua es glaça als pols, els núvols es condensen en pluja... Per què passen aquestes transformacions? Què les provoca i quins canvis impliquen?
exercici
Pensa en situacions quotidianes en les quals es produeix un canvi d’estat (de sòlid a líquid, de líquid a sòlid, de líquid a gas...).
Fes un llistat i intenta explicar el motiu d’aquests canvis.
Glaç, aigua, vapor
Com has vist, les substàncies es poden trobar en tres estats diferents: sòlid, líquid i gasós. L’aigua és una substància que a la nostra vida quotidiana la podem trobar en qualsevol d’aquests estats, però què és el que fa un estat diferent d'un altre?
Prova d'esbrinar-ho tot arrossegant els objectes al costat de l'ordenació de les seves partícules. Un cop hagis acabat, prem "[Ja està]" per veure quantes parelles has encertat:
exercici
Explica com t’ho faries perquè el gel és transformés en aigua i l’aigua en vapor. Pots dir quin efecte tindrà aquesta acció sobre les partícules que formen l’aigua?
Tot escalfant
exercici
Per realitzar aquesta experiència necessitaràs:
- Gel - Got de precipitats - Termòmetre - Cremador Bunsen - Reixeta
Per grups, prepareu al got de precipitats una barreja d'aigua i gel picats. Col·loqueu el termòmetre sense que estigui en contacte amb les parets del recipient. Prepareu una taula per prendre valors i observacions que s’assembli a aquesta:
Temps
Temperatura
Observacions
Enceneu el Bunsen a foc baix i comenceu a prendre temperatures cada 30 segons. Descriviu també quins processos tenen lloc a mesura que la flama va escalfant la barreja d'aigua i gel. Continueu prenent mesures aproximadament fins que la temperatura arribi a uns 50ºC.
exercici
Amb l'ajut d'un full de càlcul i una aplicació gràfica, dibuixeu una gràfica on representeu la variació de la temperatura en funció del temps a partir de les dades obtingudes.
exercici
Per a la segona part d'aquesta pràctica necessitaràs:
- Aigua - Un aparell de destil·lació (muntat pel professor o professora) - Cremador Bunsen - Reixeta
Poseu aigua a l'aparell de destil·lació, i enceneu el Bunsen a foc baix. Preneu temperatures cada 30 segons. Descriviu els processos que tenen lloc a mida que la flama va escalfant l'aigua. Continueu prenent mesures fins que s'hagi evaporat aproximadament la meitat de l'aigua.
exercici
Amb l'ajut d'un full de càlcul i una aplicació gràfica, dibuixeu una gràfica on representeu la variació de la temperatura en funció del temps a partir de les dades obtingudes.
exercici
En un document, expliqueu tot els processos que heu observat ajudant-vos de les gràfiques que heu fet.
Què està passant
Anem a repetir la mateixa experiència, però ara ho mirarem tot més de prop. Tu mateix pots controlar la temperatura a través del lliscador. Fixa't bé en el que succeeix!
Canvis d’estat
Sòlid, líquid i gasós són els diferents estats en què podem trobar la matèria, els diferents estats que pot assolir una mateixa substància. A la natura que ens envolta veiem com el gel es fon per formar rius i com l’aigua del mar s’evapora per formar núvols, o com els bassals d’aigua o l’alcohol de les farmacioles semblen desaparèixer amb el temps. Estem assistint a un continu joc de canvis d’estat que tenen lloc al nostre voltant. Anem ara a posar nom a aquests canvis. Per tal d'esbrinar quin és el nom d'aquests canvis, només cal que facis clic sobre els rectangles buits:
Noms, estats i processos
Et veus capaç d'assignar a cada fletxa el nom del procés que representa? Per fer-ho, només cal que arrosseguis els processos de canvi que es troben a sota de l'esquema fins al seu lloc corresponent:
2.- ¿Cómo sabemos cuándo se ha producido una reacción química?
Cuando se produce una reacción química suelen producirse algunos indicios típicos:
- Cambio de coloración: Indica la aparición de una o de varias sustancias nuevas distintas a las iniciales.
vapor d’aigua, el que passa és que a causa de factors externs com la temperatura o la pressió les partícules es disposen o es mouen de diferent manera en l’espai.
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada
Nota: Només un membre d'aquest blog pot publicar entrades.