Els químics antics van observar que les solucions aquoses d'algunes substàncies tenien gust agre, mentre que altres tenien un gust amarg. Van anomenar les primeres àcids, i les segones, bases o àlcalis.
A continuació pots veure un video amb els conceptes inicials dels àcids i les bases:
Les propietats que permeten conèixer els àcids i els àlcalis són les següents: CARACTERÍSTIQUES DELS ÀCIDS: - es dissolen en aigua - tenen gust agre - dissolen metalls com el zinc amb despreniment de bombolles de gas hidrogen - dissolen els carbonats amb despreniment de bombolles de diòxid de carboni, produint efervescència - són electròlits (substància que es dissocia en els seus ions lliures quan es dissol o es fon, produint un medi conductor de l'electricitat) - són càustics (corrosius) - neutralitzen l'acció dels àlcalis
Àcids d'interès. Font: Dpt. Física y Química IES Padre Manjón
CARACTERÍSTIQUES DE LES BASES: - es dissolen en aigua - tenen gust amarg - tenen un tacte relliscós - són càustics (corrosius) - són electròlits - neutralitzen l'acció dels àcids
Bases d'interès. Font: Dpt. Física y Química IES Padre Manjón
⏩ PENSA: Llimones, vinagre, amoníac, lleixiu, sabó, dessembussador, begudes carbòniques, salfumant i bicarbonat són productes que s'usen a la vida quotidiana. - Digues quins creus que són àcids i quins àlcalis. - Com podries determinar el seu caràcter àcid o bàsic?
1.2.-L'ESCALA DE pH
Segur que hem observat alguna vegada com en molts cosmètics o en sabons, apareix el terme pH neutre, però és un terme químicament poc correcte, perquè no és una mesura del grau d'acidesa d'aquesta solució en aigua, sinó un concepte més col·loquial del terme neutre, indicant que és neutre per a la pell, és a dir, que no li provoca cap efecte advers.
No totes les solucions àcides tenen el mateix grau d'acidesa ni les alcalines presenten el mateix grau d'alcalinitat. Per mesurar l'acidesa o alcalinitat d'una solució, es fa servir una escala numèrica del 0 al 14, l'escala de pH.
Si la solució té un pH inferior a 7, és àcida.
Si la solució té un pH igual a 7, és neutra.
Si la solució té un pH superior a 7, és alcalina.
1.3.-INDICADORS ÀCID-BASE
Existeixen unes substàncies, anomenades indicadors que canvien de color quan entren en contacte amb una solució àcida o alcalina. Molts indicadors són substàncies vegetals, per exemple, la col llombarda o vermella de la qual es pot obtenir una solució indicadora si bullim aquest vegetal.
Al laboratori es fan servir altres indicadors com el tornassol, el taronja de metil o la fenolftaleïna. Aquest últim indicador és incolor en medi àcid i neutre i és vermell-fucsia en medi alcalí.
Així doncs, el color d'un indicador depèn del pH de la solució.
L'indicador universal es compon d'una mescla d'indicadors que poden variar gradualment de color segons les variacions del pH. Aquest indicador universal es pot trobar en forma de tires de paper que s'han submergit en la solució i s'han deixat assecar.
A cada color de l'indicador universal li correspon un valor de pH. El grau més alt d'acidesa de l'escala correspon a un pH=1 (color vermell intens), el neutre correspon a un ph=7 (color verd groguenc) i el grau més alt de basicitat correspon a un pH=14 (color lila intens). El pH també es pot mesurar electrònicament utilitzant un pH-metre.
🎯 A continuació et presentem un laboratori virtual amb el que podràs comprovar la utilitat de l'indicador universal i les diferents coloracions que presenta en funció de la solució sobre la que s'afegeix. Accedeix fent click aquí. En aquest 2n laboratori virtual podràs fer ús d'un pH-metre i determinar el valor numèric del pH de dissolucions de diferents substàncies i diferents concentracions, per poder classificar-les en substàncies àcides, neutres o bàsiques. Accedeix fent click aquí.
1.4.-PER QUÈ LES SUBSTÀNCIES SÓN ÀCIDES O BÀSIQUES?
ÀCIDS Si observem les fòrmules dels àcids més importants:
àcid clorhídric HCl
àcid sulfúric H2SO4
àcid nítric HNO3
àcid carbònic H2CO3
àcid acètic HCOOH
àcid cítric C6H8O7
L'anàlisi comparada de les fòrmules dels àcids podria portar-nos a la conclusió que l'existència d'hidrogen en la seva composició és la causa de l'acidesa d'una substància. Tanmateix, algunes substàncies, com el metà (CH4), l'aigua (H20), l'amoníac (NH3), etc., estan compostes d'hidrogen i no són àcides. Però l'aigua i el metà no són electròlits. En canvi, tots els àcids són electròlits i donen hidrogen durant la seva electròlisi (dissociació iònica de les molècules d'un electròlit molecular, com la que té lloc quan el HCl es dissol en aigua:
socratic.org
ADVoscience
La formació d'ions explica la conductivitat elèctrica de la solució. Així doncs, sembla que el caràcter àcid d'una substància és conseqüència de la seva capacitat de donar ions hidrogen en solució aquosa. BASES L'hidròxid de sodi (NaOH) és una base típica que, en solució aquosa, es dissocia i dóna lloc a ions Na+ i OH- (ions hidroxils). Això vol dir que l'hidròxid de sodi és una substància iònica i, per tant, la dissociació és simplement una separació dels ions.
socratic.org
study.com
Els ions OH- són els responsables de la basicitat. Una base és una substància que, en dissolució aquosa, dóna ions hidroxils (OH-). Només els hidròxids contenen ions OH- en la seva composició; per tant, en els altres tipus de substàncies bàsiques, els ions OH- no es produeixen com a conseqüència d'una dissociació, sinó com a conseqüència d'una reacció de la substància en aigua. Per exemple, el caràcter bàsic de les solucions d'amoníac s'explica per la reacció següent:
ADVoscience
1.5.-REACCIONS DE NEUTRALITZACIÓ Les propietats que distingeixen un àcid d'un àlcali desapareixen quan l'un s'afegeix a l'altre. Per això aquest procés rep el nom de neutralització. Per exemple, per neutralitzar l'excés d'àcid a l'estòmac es prenen substàncies lleugerament alcalines, com el bicarbonat. Una reacció de neutralització es pot representar amb l'esquema següent:
Generalment, el residu que queda després d'una reacció entre un àcid i un àlcali s'anomena sal. A la figura anterior podem observar un exemple de reacció de neutralització; la donada per l'àcid clorhídric i l'hidròxid de sodi. Ja hem explicat anteriorment que l'àcid conté ions H+(aq) i Cl-(aq) i la solució d'hidròxid de sodi, ions Na+(aq) i OH-(aq). La solució de clorur de sodi està formada per ions Na+(aq) i Cl-(aq). La reacció de neutralització és la reacció de combinació dels ions H+(aq), procedents de l'àcid, i dels ions OH-(aq), procedents de la base, per formar aigua.
caracteristicas.co
Això explica que, quan es mesclen un àcid i una base en la proporció adequada, desapareguin tant les propietats àcides com les bàsiques. Ara pots veure el video següent amb una forma molt curiosa d'explicar aquests conceptes que acabem de veure:
⏩ EXPERIMENTA: Si s'agafen 25 mL de solució de clorur d'hidrogen (àcid clorhídric - HCl) i es barregen amb 25 mL de solució hidròxid de sodi de la mateixa concentració, quan s'aboca aquesta segona solució a la de l'àcid, la solució resultant és neutra. Els canvis de pH es poden observar clarament si afegim unes gotes d'indicador a la solució inicial d'àcid, perquè el canvi de color que experimenta aquest assenyala quan s'aconsegueix la neutralització.
En evaporar-se l'aigua de la solució final, s'obté un residu sòlid que no és el clorur d'hidrogen ni l'hidròxid de sodi, sinó el clorur de sodi o sal comuna. S'ha produït una reacció química. ⏩ FULL EXERCICIS: Podràs veure i/o descarregar-te el full d'exercicis d'aquest apartat fent click aquí.
⏩ SOLUCIONS FULL EXERCICIS: Podràs veure i/o descarregar-te les solucions del full d'exercicis d'aquest apartat fent aquí. ⏩ PRESENTACIÓ AMPLIACIÓ: Aquí tens disponible una presentació per ampliar continguts i per fer algun exercici més. Fes click aquí.
⏩ ACTIVITAT "MIL PRODUCTES DE NETEJA": Aquesta activitat és una adaptació d'una inclosa a la web "Ciència en context" de la Universitat Autònoma de Barcelona. A continuació podràs veure i/o descarregar-te aquesta activitat fent click aquí.
1.1.-ELS CANVIS FÍSICS I ELS CANVIS QUÍMICS. LA REACCIÓ QUÍMICA.
Ja vas estudiar que els canvis físics no impliquen la modificació de la naturalesa de les substàncies que experimenten la transformació. En canvi, als canvis químics, es produeixen noves substàncies que no existien abans del canvi i poden desaparèixer de les que ja hi havia. També ho pots veure més clar al video següent:
A continuació tens dos enllaços web amb exercicis i exemples per diferenciar un i altre tipus de canvis: 1) En aquest primer exercici podràs diferenciar entre un tipus i un altre. Fes click aquí. 2) Et presentem un altre exercici que et permetrà diferenciar-los. Fes click aquí.
En una transformació química, les
substàncies que reaccionen s’anomenen reactius i les que s’obtenen
productes. Els reactius i els productes tenen una fórmula química
diferent. Per tant, anomenem reacció química al canvi que es produeix quan algunes
substàncies químiques es posen en contacte, es transformen i donen lloc a
altres substàncies diferents.
Aquí us mostrem diferents tipus de reaccions químiques:
Reacció d'un metall amb HCl
Reacció de precipitació
Diferents tipus de reaccions químiques
Reacció de combustió del carbó
En aquest link trobaràs informació sobre algunes de les reaccions més comuns del nostre entorn (digestió, pluja àcida, la fotosíntesi, ... entre d'altres). Fes click aquí.
1.2.-LA TEORIA DE LES COL·LISIONS.
Segons la teoria de les col·lisions, la reacció química té lloc quan
les partícules dels reactius xoquen entre sí i es trenquen els enllaços
que mantenen units els seus àtoms. Aquest àtoms lliures es reorganitzen i
s’uneixen formant les noves substàncies: els productes.
Per tal que es produeixi reacció química, cal que aquestsxocs es produeixin amb energiasuficientde manera que espuguin trencariformar aquests enllaçosquímics.
Així mateix, en el xocha d'haver unaorientacióadequada perquè elsenllaçosque s'han detrencari formarestiguin a unadistànciaiposicióviable.
Un exemple seria la reacció de l’hidrogen (H2) amb l’oxigen (O2) per formar l’aigua ( H2O)
Reacció de formació de l'aigua
1.3.-REACCIONS EXOTÈRMIQUES I ENDOTÈRMIQUES.
El trencament i la formació d'enllaços que tenen lloc en les reaccions químiques fan que en gairebé totes es produeixi un intercanvi d'energia en forma de calor, és a dir, o bé desprenen o bé necessiten que escalfem les substàncies perquè es dugui a terme la reacció.
Les reaccions endotèrmiques necessiten energia per fer que els
reactius es transformin en productes, mentre que les reaccions
exotèrmiques produeixen energia en forma de calor al produir-se la
reacció.
Exemple de reacció exotèrmica
Exemple de reacció endotèrmica
Variació d'energia que es produeix a mesura que transcorre la reacció
Fixa't al video següent com podem experimentar amb una reacció endotèrmica amb uns reactius molt comuns:
A continuació et mostrem dos videos que t'ajudaran a entendre una mica millor aquests conceptes:
Video 1: Reacciones exotérmicas y endotérmicas. Autor: Rubén Sebastián. Pots veure'l aquí.
Video 2: Reacciones exotérmicas y endotérmicas. Autor: Ediciones SM. Pots veure'l aquí.
1.4.-VELOCITAT D'UNA REACCIÓ.FACTORS QUE INFLUEIXEN.
Què representa la velocitat d'una reacció química?
La velocitat d'una reacció química és la rapidesa amb què els reactius es transformen en productes.
Tenint en compte la Teoria de les col·lisions, la velocitat d'una reacció química depèn dels factors següents:
* La temperatura:
Quan
puja la temperatura les substàncies reaccionen més ràpidament. Com més gran sigui la temperatura, més energia tindran els reactius i és més fàcil que es trenquin els enllaços entre els àtoms quan xoquen entre sí.
* La concentració:
En les dissolucions, l'augment de la concentració també determina un augment de la velocitat de reacció. Com més gran sigui la concentració dels reactius, més fàcil és que les partícules es trobin i puguin xocar entre sí.
* El grau de divisió:
Com més petits siguins els fragments dels reactius sòlids, més fàcil és que es produeixi el contacte de les seves partícules amb les partícules d'altres reactius. I si el sòlid és soluble, la reacció encara transcorrerà més ràpidament.
* La naturalesa dels reactius:
Hi ha reactius que reaccionen molt intensament entre ells, mentre que d'altres ni tan sols reaccionen.
*
La presència de catalitzadors o d’inhibidors:
Els catalitzadors
incrementen la velocitat mentre que els inhibidors la disminueixen.Tots ells, actuen en quantitats molt petites, són molt específics (només funcionen per determinades reaccions químiques) i no es consumeixen en la reacció. Els catalitzadors biològics es coneixen amb el nom d'enzims.
* El pH del medi:
Que
el medi sigui àcid o bàsic també influeix en la velocitat de la reacció, sobretot si es produeix en presència d'un catalitzador. Els enzims presenten una eficàcia òptima en pH propers a la neutralitat.
Ara pots veure el video següent que et permetrà recopilar la majoria de conceptes que hem vist fins ara i entendre'ls una mica millor:
A continuació tens un link que et permetrà practicar amb casos pràctics, aquests factors que acabem d'anomenar. Fes click aquí.
1.5.-TIPUS DE REACCIONS QUÍMIQUES.
Hi ha diferents classificacions dels diferents tipus de reaccions químiques. Malgrat tot, els diferents tipus de reaccions químiques que nosaltres estudiarem són les següents:
1.5.1.- Reaccions de síntesi:
Són aquelles en les quals es forma una substància a partir de dos o més reactius.
Ex: Reacció entre sofre i fero per formar sulfur de ferro (II).
Fe (s) + S (s) → FeS (s)
1.5.2.- Reaccions de descomposició:
Són aquelles en les quals una substància es descompon en unes altres de més senzilles.
Ex: Reacció de descomposició electrolítica de l'aigua que permet obtenir oxigen i hidrogen en estat gasós
2 H2O(l) → 2 H2(g) + O2(g)
1.5.3.- Reaccions de desplaçament:
Són aquelles en les quals un element es desprèn d'un altre i el substitueix en aquest compost.
Ex: Reacció en la que el ferro desplaça el coure d'una dissolució de sulfat de coure (II) i l'allibera en forma de coure metàl.lic.
Fe (s) + CuSO4(aq) → Cu(s) + FeSO4
1.5.4.- Reaccions de doble desplaçament:
Són aquelles en les quals els àtoms o ions components de les subtàncies que reacciones s'hi intercanvien la posició en aquestes substàncies.
Ex:
2 KI (aq) +
Pb(NO3)2 (aq) → 2 KNO3 (aq)+ PbI2
(s)
1.5.5.- Reaccions de combustió:
Són aquelles en les que es crema el reactiu i allibera, en forma de producte, aigua i diòxid de carboni.
Ex: Reacció de combustió del metà.
1.6.-L'EQUACIÓ QUÍMICA I L'AJUST DE LES EQUACIONS QUÍMIQUES.
Sabem que les reaccions químiques compleixen la Llei de conservació de la massa, segons la qual el nombre d'àtoms que intervenen a una reacció química ha de ser el mateix abans i després de la reacció, és a dir, ha de ser el mateix als reactius i als productes. Per tant, ajustar una
equació química és assignar a cada espècie química el coeficient adequat perquè en els
dos membres (reactius i productes), hi hagi el mateix nombre d’àtoms de cada element. Els coeficients són nombres que es col·loquen a l’esquerra d’aquestes
i que indiquen el nombre de mols o molècules que són necessàries per realitzar
la reacció. Existeixen diferents mètodes per igualar les reaccions químiques. Els més coneguts són:
el mètode de tempteig, que s'utilitza en equacions més senzilles i que consisteix en aplicar el mètode d'assaig-error.
el mètode del sistema d'equacions, que s'usa en els casos en què és més complicat d'assignar els coeficients per tempteig. Consisteix a plantejar tantes equacions com àtoms tenim presents a la reacció.
Nosaltres, d'entrada, utilitzarem el mètode de tempteig per ajustar les nostres equacions.
Amb aquest mètode, davant de cada substància de la reacció es pot posar
qualsevol nombre que creguem convenient d'acord amb la reacció. Els nombres han
de ser els més petits possibles. Si no hi posem cap nombre davant de la
substància, s'entén que hi ha l'1. Si ens referim al mon macroscòpic(mols),
poden ser fraccionaris, si ens referim al món microscòpic (molècules), només
poden ser nombres enters.
Per
igualar equacions químiques, és recomanable seguir els passos següents:
Igualar els àtoms que no siguin
ni H ni O.
Igualar després els àtoms de H
Igualar, finalment, els àtoms de
O
Tens a continuació dos videos que et poden ajudar a veure com ajustar reaccions pel mètode de tempteig. Recorda que utilitzarem aquest mètode sempre que les reaccions siguin relativament senzilles:
Però què passa si la reacció és una mica més complicada ??? Doncs que també podem recòrrer al mètode del sistema d'equacions o mètode numèric. Aquí pots veure un video que et permetrà veure com funciona:
📌A continuació et presentem un full amb exercicis d'igualació de les equacions químiques. Pots descarregar-te'l fent click aquí.
Ara et presentem diferents links on podràs practicar d'una forma més interactiva l'igualació d'equacions químiques. Resulta més divertit:
🎯 Interessant: PRESENTACIÓ !!!: A continuació tens un document amb una presentació amb els conceptes més importants que s'han tractat fins al moment. També trobaràs informació sobre:
