Conceptes Clau de Termoquímica i Cinètica Química
Conceptes Fonamentals de la Química
Termoquímica i Energia
- Criteri Energètic: Donar calor = exotèrmic (-); Rebre calor = endotèrmic (+).
- Entalpia ($\Delta H$): S'aplica si la reacció es fa a pressió constant.
Velocitat de la Reacció Química (Cinètica)
La cinètica estudia la velocitat de les reaccions químiques. En una reacció, la velocitat dels reactius disminueix al transcórrer el temps i la dels productes augmenta.
Factors que Intervenen en la Velocitat
- Influència de la Concentració: Augmentar la concentració augmenta la velocitat de reacció, ja que hi ha més molècules i poden xocar més.
- Temperatura: Més temperatura, més velocitat de reacció (per l'augment de l'energia cinètica).
- Influència de l'Estat Físic dels Reactius: Augmentar la superfície de contacte augmenta la velocitat de reacció (aplicable a gasos, sòlids i líquids).
- Catalitzadors: Substàncies que augmenten la velocitat de reacció.
Fórmules Relacionades
n = m/M; M = n/V; $P \cdot V = n \cdot R \cdot T$; $v = m/d$
Sentit de les Reaccions
- Reacció Completa o Irreversible: Quan s'esgota el reactiu limitant, en un sistema tancat.
- Reaccions Reversibles: Es donen en els dos sentits: els reactius passen a productes, i els productes a reactius. Exemple: $a+b \rightleftharpoons c+d$; $\text{N}_2 + 3\text{H}_2 \rightleftharpoons 2\text{NH}_3$.
Reaccions Àcid-Base
Àcids
- Gust agre.
- Les solucions solen tenir dissolvent aquós.
- Canvien colors de colorants naturals.
- Són corrosius.
- Perden propietats al reaccionar amb bases.
Bases
- Gust amarg.
- Tenen poder desengreixador.
- Canvien colors de colorants naturals.
- Són untuoses i llefiscoses.
- Són corrosives.
- Perden propietats.
Conceptes d'Electròlits i Dissociació
Electròlit: Substància que en dissoldre's es dissocia en ions.
- Àcid: Substància que en dissoldre's en aigua es disocia en ions $\text{H}^+$ i en l'anió respectiu. Exemple: $\text{HCl} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^-$.
- Base: Substància electròlit que en dissoldre's en $\text{H}_2\text{O}$ es dissocia en ions hidroxil ($\text{OH}^-$) i el catió respectiu. Exemple: $\text{Ca}(\text{OH})_2 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{OH}^- + \text{Ca}^{2+}$.
Neutralització
Fer reaccionar àcid i base per donar sal + $\text{H}_2\text{O}$. Exemple: $\text{HCl} + \text{NaOH} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O}$ (o $\text{H}^+ + \text{OH}^- \rightarrow \text{Sal} + \text{H}_2\text{O}$).
Reaccions d'Oxidació-Reducció (Redox)
Reaccions en què es produeix un intercanvi d'electrons entre reactius. Exemple: $\text{CuSO}_4 + \text{Zn} \rightarrow \text{Cu} + \text{ZnSO}_4$.
- Oxidació: Pèrdua d'electrons.
- Reducció: Substància que guanya electrons.
Semireaccions
Per a $\text{CuSO}_4 + \text{Zn} \rightarrow \text{Cu} + \text{ZnSO}_4$:
Reducció: $\text{Cu}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Cu}$
Oxidació: $\text{Zn} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + 2e^-$