Objectiu 8 de química

Per assolir aquest objectiu has de:

Utilitzar el primer principi de la termodinàmica per a relacionar la variació de l’energia interna en un procés termodinàmic amb la calor absorbida o despresa i el treball realitzat en el procés, utilitzant la unitat de calor en el SI i el seu equivalent mecànic.

Això significa que:

- Hi ha que entendre la primera llei de la termodinàmica. Entendre la seua expressió matemàtica i saber-la explicar en paraules. Per això hi ha que entendre bé que és la calor, el treball mecànic i l'energia interna.

- Fer exercicis matemàtics de la primera llei de la termodinàmica per entendre el criteri de signes que proposa la IUPAC.

- Conéixer les unitats de treball, calor i energia interna en el sistema internacional d'unitat.

Exercicis d'estequiometria amb rendiments

El primer vídeo explica com procedir quan en un exercici d'estequiometria apareixen rendiments:

Ací hi ha dos exemples d'exercicis de química amb rendiments:

Exercicis d'estequiometria amb reactiu limitant

Ací hi ha 3 vídeos amb exercicis resolts d'estequiometria amb reactiu limitant:

Exercicis d'estequiometria

En els següents vídeos hi ha quatre exercicis d'estequiometria explicats pas a pas.

Objectiu 6 de química

L'objectiu 6 de química és el següent:

Utilitzar la normativa IUPAC per a formular i anomenar les substàncies que intervenen en una reacció química donada.

Per tant has de saber fer dos coses:

- Formular les substàncies que intervenen en una reacció química donada.
- Anomenar les substàncies que intervenen en una reacció química donada.

Ajust d'equacions químiques

Ací tens un parell de vídeos on s'explica amb exemples com ajustar una equació química:

Objectiu 7 de química

L'objectiu 7 de química és el següent:

Escriure i ajustar equacions químiques senzilles de distint tipus per a interpretar-les quantitativament i realitzar càlculs estequiomètrics amb elles, aplicant la llei de conservació de la massa a reaccions en què intervinguen compostos en qualsevol estat, en dissolució, en presència d’un reactiu limitant o un reactiu impur i considerant el rendiment de la reacció.

Aquest objectiu implica:

- Saber ajustar equacions químiques senzilles de distint tipus.
- Fer càlculs estequiomètrics a partir de reaccions en que intervinguen compostos en qualsevol estat.
- Fer exercicis d'estequiometria en que apareguen compostos que estan dissolts.
- Fer exercicis d'estequiometria on es calcule el reactiu limitant.
- fer exercicis d'estequiometria on es considere el rendiment d'una reacció.

Càlcul de la massa atòmica d'un element

El vídeo següent explica com es calcula la massa atòmica d'un element químic a partir de la massa dels seus isòtops i de l'abundància natural de cada isòtop en la natura, que es pot determinar amb un espectròmetre de masses.

Isòtops

El vídeo següent explica que són els isòtops.

Model atòmic de Bohr

Per poder parlar d'espectroscopia és interessant conéixer el model de Bohr. En l'objectiu 1 es va parlar del model atòmic de Dalton. Després d'aquest model ve el model atòmic de Thomson i després el de Rutherford, que pots veure explicats en els dos vídeos següents:

Finalment el model de Bohr on s'introdueixen les primeres idees quàntiques.

Alguns exemples d'espectroscòpia

L'espectroscòpia és l'estudi de la interacció entre la radiació electromagnètica i la matèria. Té aplicacions en molts camps.

Quan la llum blanca travessa un prisma es descompon en diferents colors i dóna lloc al conegut espectre continu, que es pot veure en molts llocs en la natura, com per exemple en l'entrada de l'institut.

Cada element té el seu espectre característic i això permet identificar-lo. És com la seua empremta. Quan la llum incideix sobre els electrons sempre que la freqüència de la llum siga igual a la diferència de l'energia entre dos nivells energètics de l'àtom s'emet un fotó i l'electró passa a un nivell d'energia superior. Com l'electró està en un nivell excitat al cap del temps torna cap a un nivell inferior i s'emet radiació electromagnètica, que si està dins del visible serà una llum d'un determinat color. Cada element químic té el seu espectre i aquest és el de ferro.

Un exemple simple per veure que cada element emet llum de colors diferents és el següent:

L'experiment de flama de colors permet detectar diferents metalls i aquest és una primera aplicació de l'espectroscòpia. Ens permet detectar elements i compostos. Això té grans aplicacions en l'astronomia. Gràcies a l'espectroscòpia podem saber la composició d'estreles molt llunyanes i inclús que l'univers està en expansió.

També s'utilitza en molts altres camps, com en medicina, on permet per exemple, detectar tumors.

Per tant, l'estudi de la interacció entre la radiació electromagnètica i la matèria és molt important.

Objectiu 5 de química

L'objectiu 5 de química és el següent:

Utilitzar dades espectromètriques per a calcular la massa atòmica d’un element, avaluant les aplicacions de l’espectroscòpia en la identificació d’elements i compostos.

- Saber que és l'espectroscopia i les aplicacions que té.

- Saber fer exercicis del càlcul de la massa d'un element a partir de les masses dels isòtops i de la seua abundància natural.

Fets del nostre entorn que es poden explicar amb les propietats col·ligatives

Hi ha diferents fets que es poden explicar molt fàcilment amb les propietats col·ligatives de les dissolucions. Ací hi ha alguns. A veure si el lector s'anima a explicar aquestos fets a partir de les propietats col·ligatives.

1. Quan va a nevar es llança sal a les carreteres.
2. La carn es pot conservar en sal sense estar afectada per bacteris.
3. L'absorció d'aigua i de sals minerals en les plantes.

L'explicació a aquestos fets és el següent:

1. La sal baixa el punt de fusió de l'aigua perquè el punt de fusió d'una dissolució sempre és menor que el del dissolvent pur. Açò és degut al descens crioscòpic.

2. El que fa la sal de fora de la carn es atraure a l'aigua dels bacteris. Dins dels bacteris també hi ha aigua i sal i fora també, aleshores l'aigua passa a la sal de fora per intentar igualar la concentració als dos costats, cosa que fa que els bacteris es queden sense aigua i per tant moren. Aquest fet està relacionat en la osmosis.

3. És un altre fet relacionat amb la osmosis. Per mirar una explicació detallada d'aquest fet visita l'enllaç.

Osmosis

La osmosis és un fenomen físic relacionat amb el pas de dissolvent o de molècules o ions d'una determinada mida a través d'una membrana semipermeable. Per simplificat suposa que només hi haurà una circulació del dissolvent de manera que s'intente igualar la concentració de les dos dissolucions.

Però, què és una membrana semipermeable? És aquella que deixa passar les partícules de dissolvent o les partícules d'una mida determinada, ja siguen molècules o ions, però no deixa passar totes les partícules. Exemples de membranes semipermeables són els teixits animals i els vegetals.

Una manera molt simple de començar a entendre que és la osmosis és fer en casa aquest experiment amb aigua, sal i carlotes.

Imagina que tenim una pressió més concentrada i una més diluïda, de manera que va passant dissolvent de la diluïda a la concentrada.

La pressió osmòtica és la pressió que se li ha d'aplicar a una dissolució per aturar el flux a través de la seua membrana semipermeable.

Van't Hoff, l'any 1885 va deduir l'expressió per determinar la pressió osmòtica d'una dissolució diluïda, que segueix aquesta expressió:

on


és la pressió osmòtica.

V és el volum de la dissolució.

Per la seua part n és el nombre de mol de solut.

R és la constant dels gasos ideals (encara que ací no es tinga un gas).

T és la temperatura.

Com al dividir el nombre de mol de solut i el volum s'obté la molaritat del solut aquesta equació també es sol posar així:

on M és la molaritat del solut.

Ascens ebulloscòpic

Un líquid bull quan la seua pressió de vapor és igual a la pressió exterior. Si es té un líquid en un recipient obert la pressió exterior és la pressió atmosfèrica.

Un líquid pot bullir a moltes temperatures. En el cas de l'aigua pura, la seua pressió de vapor és de 1 atm, però això a la pressió atmosfèrica de 1 atm l'aigua bull a 100ºC, però no és l'única temperatura a la que pot bullir.

Si en lloc de tindre un dissolvent pur es té una dissolució la pressió de vapor disminueix perquè les partícules de solut fan més complicat que el líquid es convertisca en vapor. Això fa més difícil que la pressió de vapor s'iguale amb la pressió atmosfèrica i es necessita una major temperatura per a que açò passe. Aquesta és la raó de que la temperatura d'ebullició d'una dissolució siga major que la del dissolvent pur.

Raoult, de manera experimental, va arribar a l'expressió que dóna l'augment ebullioscòpic de les dissolucions:

Per la seua part:

on T_b és la temperatura d'ebullició del dissolvent pur i T_bd és la temperatura d'ebullició de la dissolució.

k_fb És la constant ebullioscòpica, que depén del dissolvent.

Per la seua part, m és la molalitat del solut.