La Reacció Química: Conceptes Clau i Càlculs
La Reacció Química: Canvis Físics i Químics
La reacció química, o canvi químic, es diferencia del canvi físic en què les substàncies finals són diferents de les inicials.
En un canvi físic (com un canvi d'estat o una mescla de substàncies), la substància no varia i es representa amb la mateixa fórmula química.
Reactius i Productes
Les substàncies que reaccionen s'anomenen reactius i les que s'obtenen s'anomenen productes.
La Teoria de les Col·lisions
La teoria de les col·lisions explica com es produeixen les reaccions: les partícules dels reactius xoquen entre si, es trenquen els enllaços entre els àtoms que els formen, i aquests àtoms, ara lliures, es reorganitzen i s'uneixen formant noves substàncies (els productes).
Exemple (sense ajustar): H₂ + O₂ → H₂O
Intercanvi de Calor en Reaccions
En les reaccions químiques es produeix un intercanvi de calor en trencar-se i formar-se enllaços.
- Si la reacció desprèn calor, diem que és una reacció exotèrmica.
- Si la reacció necessita que se li aporti calor (absorbir) perquè tingui lloc, es tracta d'una reacció endotèrmica.
Velocitat d'una Reacció Química
La velocitat d'una reacció és la rapidesa amb què els reactius es transformen en productes.
Factors que Afecten la Velocitat
Aquesta velocitat de reacció depèn de diversos factors com:
- La temperatura
- La concentració dels reactius
- La presència de catalitzadors o d'inhibidors (els catalitzadors incrementen la velocitat, mentre que els inhibidors la redueixen)
- El pH del medi
L'Equació Química
L'equació química és la forma com es representen les reaccions químiques. Es dibuixa una fletxa que indica el sentit de la reacció:
- A la seva esquerra s'escriuen les fórmules dels reactius.
- A la seva dreta, les fórmules dels productes obtinguts.
Davant de cada fórmula s'escriu un nombre, anomenat coeficient estequiomètric, que indica les proporcions en molècules o mols en què intervé aquesta substància en la reacció (si el coeficient estequiomètric és 1, no s'escriu).
Ajust de Reaccions Químiques
L'ajust o igualació de la reacció consisteix a esbrinar quins són els coeficients estequiomètrics que s'han de posar davant de cada reactiu i producte.
La regla per fer-ho és que el nombre d'àtoms de cada element ha de ser el mateix en els reactius que en els productes (els àtoms es reordenen en una reacció, però no desapareixen ni apareixen). L'ajust es fa per tanteig.
Mesura de la Quantitat de Substància
En el S.I., la massa es mesura en Kg, però en química s'utilitza la magnitud quantitat de matèria, que es mesura en mols.
El mol és una unitat que està relacionada amb la fórmula de les substàncies i ajuda a fer càlculs de les proporcions a les reaccions químiques.
Conceptes Clau
- Massa atòmica: Es defineix com la mitjana ponderada dels nombres màssics (A) dels seus isòtops, segons el percentatge de cada isòtop en una mostra natural. Per aquest motiu (els isòtops), les masses atòmiques dels elements no són nombres enters, sinó que tenen decimals.
- El mol: És la unitat corresponent a la magnitud quantitat de substància en el S.I. Un mol d'àtoms d'un element químic és la quantitat equivalent a la seva massa atòmica expressada en grams. Exemple: Si la massa atòmica del clor és 35,5 u, 1 mol de clor són 35,5 g de clor. Podem dir que la seva massa molar és 35,5 g/mol.
- Nombre d'Avogadro (Na): Un mol de qualsevol substància sempre conté el mateix nombre de partícules (àtoms, molècules, ions, etc.). Aquest nombre és aproximadament 6,022 × 10²³ partícules. Exemple: 1 mol d'àtoms d'Hidrogen (aprox. 1,008 g) conté 6,022 × 10²³ àtoms d'Hidrogen.
- Massa molecular: S'obté sumant les masses atòmiques de cada àtom que forma la molècula. Exemple: Per a l'aigua (H₂O), M(H₂O) = 2 × M(H) + 1 × M(O). Usant masses atòmiques aproximades (H=1, O=16), M(H₂O) = 2 × 1 + 1 × 16 = 18 g/mol.