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Reacciones químicas III - Contenido educativo

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Subido el 14 de mayo de 2020 por Segismundo P.

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Hola de nuevo, alumnos de cuarto de secundaria. 00:00:01
Vamos a continuar con la reacción que estuvimos viendo el otro día, que era la combustión del butano. 00:00:06
Y vimos cuánto CO2 emitíamos en la combustión de un kilogramo de butano. 00:00:13
Hoy me gustaría que añadieramos a la ecuación química el concepto de ecuación termoquímica, 00:00:18
que es cuando añadimos un dato que es el calor emitido en esta combustión. 00:00:24
Bien, os recuerdo cuando vimos el tema de calor y equilibrio térmico 00:00:34
que para un sistema cuando perdemos calor, el calor que perdemos es negativo 00:00:42
y cuando el sistema gana calor, el calor que gana es positivo, siempre. 00:00:47
Entonces, en el caso de la combustión del butano, que es una reacción que pierde calor, es decir, está emitiendo calor, por eso nos calienta cuando arde el butano, igual que cuando arde cualquier otra cosa, es una reacción exotérmica. 00:00:52
Hay otras reacciones que absorben calor y en ese caso serían endotérmicas. Las reacciones que absorben calor hacen que el entorno, lo que hay alrededor de ellas, baje en temperatura. 00:01:06
Bueno, habíamos calculado en la reacción anterior, que era la combustión del butano, que un kilogramo de butano correspondían a 17,24 moles. 00:01:20
Pues en una reacción, cuando la reacción es, damos el dato del calor de reacción, como en el caso de la combustión del butano es exotérmico, es negativo, 00:01:38
podríamos escribir la reacción del siguiente modo 00:01:52
este es el ajuste que realizamos en la página anterior 00:01:56
son kilojulios partido por mol 00:02:03
de modo que si queremos saber el calor que emite 00:02:21
la combustión de un kilogramo de butano 00:02:24
sabíamos que un kilogramo, lo habíamos calculado en la página anterior 00:02:28
son 17,24 moles 00:02:30
pues el calor de esta reacción de un kilogramo de butano 00:02:32
será los 17,24 moles 00:02:36
que tenemos de butano multiplicados por los kilojulios que se produce en cada mole. 00:02:40
No estoy poniendo ahora el negativo porque esto es calor producido, 00:02:48
entonces al decir que es calor producido ya implícitamente lleva el signo menos, ¿no? 00:02:52
Y esto nos daría un total de 17,24 por 2.877, 49.000, redondeando 49.600 kilojulios, ¿vale? 00:02:57
Esto sería ya cuando tenemos en cuenta el calor de reacción, como es este caso de aquí, cuando tenemos la reacción y expresamos su calor de reacción, esto es lo que se llama también una ecuación termoquímica. 00:03:22
Es importante, aparte de esto, del tema de reacciones químicas, me gustaría que tuviéramos una noción de cómo trabajar con reacciones químicas cuando tenemos disoluciones. 00:03:43
Cuando tenemos productos es muy típico en el laboratorio en química y en la industria en química el trabajar con disoluciones. 00:03:55
Entonces vamos a, para ello, quiero que tengamos primero un claro concepto que es el concepto de molaridad. 00:04:04
La molaridad o la concentración dada en molaridad de una disolución, hasta ahora recordáis que habíais visto otros años, 00:04:18
la concentración de una disolución bien en gramos por litro, o en porcentaje en masa, porcentaje en volumen, 00:04:24
había distintos tipos o distintas formas de dar una concentración. 00:04:33
La concentración en molaridad lo que nos da es la cantidad de sustancia de soluto, es decir, el número de moles de soluto, 00:04:36
la cantidad de sustancia de soluto, esto la unidad es en moles, 00:04:44
dividido entre el volumen de la disolución, el volumen total de la disolución. 00:04:49
Y esto sería en litros. De modo que las unidades en el sistema internacional de la molaridad son moles partido por litro. 00:04:53
Quiero que nos hagamos una idea de cómo utilizar el concepto de molaridad. 00:05:09
Entonces primero vamos a hacer un cálculo muy sencillo de una concentración y luego vamos a utilizarlo en una reacción química. 00:05:18
Imaginad, por ejemplo, que tenemos una disolución de sosa de hidróxido sódico, tenemos 120 gramos disueltos en 500 mililitros de disolución. 00:05:31
y quiero que calculemos la molaridad de esta disolución. 00:06:01
La molaridad, como habéis visto arriba, es la cantidad de sustancia de soluto 00:06:13
dividido entre el volumen de disolución en litros. 00:06:17
Bueno, pues simplemente lo primero que tenemos que hacer es calcular 00:06:26
qué cantidad de sustancia son estos 120 gramos. 00:06:31
Para ello, evidentemente, necesitaremos la masa molar del sodio, que si vais a la tabla periódica la podéis aproximar por 23 gramos partido por mol. 00:06:35
Si hablamos de masa molar sería gramos partido por mol, si hablamos de masa atómica sería U, unidades de masa atómica, la del oxígeno que es 16 y la del hidrógeno que es 1. 00:06:52
De este modo si queremos calcular teniendo en cuenta estos datos la masa molar del hidróxido de sodio pues será 23 más 16 más 1 y esto nos da 40, son 40 gramos por mol. 00:07:11
Bien, como lo primero que quiero saber es la cantidad de sustancia que tengo aquí de hidróxido de sodio, sabemos que la cantidad de sustancia es la masa dividida entre la masa molar, por tanto 120 gramos entre 40 gramos partido por mol, pues esto nos da 3, ¿verdad? 3 moles de hidróxido de sodio. 00:07:41
Lo siguiente que necesitamos es el volumen. El volumen son 500 mililitros, es decir, 0,5 litros. 00:08:17
Y por último, para calcular la molaridad de esta disolución, pues cogeríamos moles de soluto, 3 moles de NaOH o de hidróxido de sodio, 00:08:28
dividido entre 0,5 litros, y esto nos daría 6 moles partido por litro. 00:08:40
O también lo podemos expresar como que es una disolución 6 molar. Esto se lee 6 molar. Eso en cuanto a concentración. 00:08:51
Una vez que tenemos claro cómo trabajar con las concentraciones en las disoluciones, pues vamos a hacer un ejercicio en el que trabajemos con una ecuación química y podamos utilizar este concepto de molaridad. 00:09:02
Nos dice, calcula el volumen de una disolución de ácido clorhídrico, 0,2 molar, es decir, 0,2 moles por litro, necesario para que reaccionen, aquí es el volumen, 00:09:21
necesario para que reaccionen completamente 250 mililitros de una disolución de hidróxido de calcio. 00:09:36
Hidróxido de calcio, sería esto, 0,1 molar. 00:09:54
Los productos de esta reacción química son cloruro de calcio y agua. 00:10:04
Es decir, la reacción química es HCl más hidróxido de calcio, 00:10:07
y los productos nos dicen que son cloruro de calcio y agua. 00:10:16
Bueno, lo primero que hacemos es ajustarlo. 00:10:26
Entonces, para ajustar esta reacción, aquí tenemos 2 de hidrógeno y aquí tenemos 2 de hidrógeno y aquí 1, pues si ponemos aquí 2 y aquí 2, ya tenemos 4 de hidrógeno en los dos lados, de cloro tenemos 2 y 2, de calcio tenemos 1 y de oxígeno 2 y 2, ahí estaría ajustado, ¿vale? 00:10:27
Bien, el agua, por supuesto, es el disolvente y además es el producto, ¿no? 00:10:51
Cuando es algo así, que lo tenemos en disolución acuosa, podríamos poner el subíndice Ac, Acu, igualmente aquí Acu, ¿vale? 00:10:59
El cloruro de calcio, Acu, y el agua, pues en estado líquido estaría. 00:11:11
Esta sería la reacción química 00:11:17
Y lo que nos preguntan es el volumen de ácido clorhídrico 00:11:22
Porque es en disolución acuosa, lo podemos llamar ácido clorhídrico 00:11:28
De ácido clorhídrico 0,2 molar 00:11:31
Que necesitamos para que reaccione completamente 00:11:34
250 mililitros de hidróxido de calcio 00:11:37
0,1 molar 00:11:42
Entonces siempre lo primero que hacemos es identificar las dos sustancias que tenemos, que son esta de aquí, las dos sustancias incógnitas, y esta de aquí. 00:11:45
Y lo primero que hacemos es calcular en esta cantidad de hidróxido de calcio cuáles son el número de moles que tenemos, es decir, la cantidad de sustancia de hidróxido de calcio. 00:11:56
Una vez que tenemos la cantidad de sustancia de hidróxido de calcio, podemos relacionarlo a través de los coeficientes estequiométricos con la cantidad de sustancia de cloruro de hidrógeno y de ahí sacar el volumen. 00:12:11
Bueno, vamos poco a poco. 00:12:24
A ver, sabemos que hidróxido de calcio tenemos una disolución que es 0,1 molar. 00:12:27
Por tanto, eso significa que la cantidad de soluto de hidróxido de calcio dividido entre el volumen de la disolución, el volumen de la disolución son 250 mililitros, es decir, 0,25 litros, es igual a 0,1 mol partido por litro. 00:12:31
El litro se nos va con litros y nos va a quedar en moles. 0,1 por 0,25 que pasa multiplicando al otro lado nos va a dar 0,025, ¿verdad? Así que estos son 0,025 mol de hidróxido de calcio. 00:12:56
Bien, el siguiente paso que tendríamos que hacer es ver a cuántos moles de clorhídrico equivale esto, 00:13:20
es decir, cuántos moles de clorhídrico necesitaríamos para que todo esto reaccione. 00:13:29
Entonces, como lo que estamos buscando es moles de ácido clorhídrico, 00:13:34
escribimos los que conocemos, 0,025 moles de hidróxido de calcio 00:13:37
y vamos a sacar el factor de conversión. 00:13:45
Sabemos que dos moles de clorhídrico es igual que un mol, es igual o reacciona con, para ser más exacto, un mol de hidróxido de calcio. 00:13:47
Entonces aquí escribimos en el denominador moles de hidróxido de calcio y aquí arriba moles de ácido clorhídrico. 00:14:03
Con los moles de hidróxido de calcio escribimos el 1 y con los de clorhídrico escribimos el 2. 00:14:13
Esto se nos va con esto y ya nos va a quedar el doble, es decir, 0,05 mol de ácido clorhídrico. 00:14:19
Ya sabemos la cantidad de sustancia de ácido clorhídrico que necesitamos y como sabemos que el ácido clorhídrico tiene una concentración de 0,2 moles por litro, 00:14:31
Pues para sacar el volumen, si sabemos que son 0,2, sabemos que la molaridad es cantidad de sustancia entre el volumen en litros, pues 0,2 moles partido por litro es igual a 0,05 moles de la disolución de clorhídrico entre el volumen de la disolución de ácido clorhídrico. 00:14:41
Para despejar esto, hacemos volumen de ácido clorhídrico, es igual que 0,05 mol dividido entre 0,2 mol por litro. 00:15:08
Y esto si lo calculáis os va a dar 0,25 litros. Es decir, el volumen de la disolución de ácido clorhídrico 0,2 molar va a ser igual a 250 mililitros para reaccionar con los 250 mililitros de hidróxido de calcio. 00:15:23
Y el que haya salido el mismo volumen es pura coincidencia, no significa que siempre sea el mismo. 00:15:53
Y ahí tendríamos resuelto el ejercicio con concentraciones. 00:15:59
Y lo último que os querría contar ya es dos tipos importantes de reacciones. 00:16:06
Hay otras como de síntesis, pero dos importantes que son la de combustión, 00:16:12
que la hemos visto en el ejemplo de la combustión del butano. 00:16:18
siempre es un hidrocarburo, la combustión tiene siempre esencia de oxígeno, para dar dióxido de carbono y agua. 00:16:22
Y esto habría que ajustarlo. 00:16:35
Esta es una reacción de combustión que, como veíamos, es siempre exotérmica. 00:16:37
Es decir, el calor de reacción es menor que cero. 00:16:43
Y otro tipo de reacciones importantes son las reacciones de neutralización, 00:16:46
que son aquellas en las que una sustancia ácida reacciona con una sustancia básica 00:16:53
para dar una sal y agua. Por ejemplo, sustancia ácida, el ácido clorhídrico, en disolución acuosa, 00:16:58
sustancia básica, por ejemplo, el hidróxido de sodio o el hidróxido de calcio que veíamos anteriormente, 00:17:09
el amoníaco también es sustancia básica. Cuando reacciona un ácido con una base o con una sustancia básica, 00:17:18
siempre nos va a producir una sal más agua. 00:17:28
Entonces, por ejemplo, en el caso del ácido clorhídrico más el hidróxido de sodio 00:17:34
nos va a producir una sal, que es el cloruro de sodio, más agua. 00:17:39
Además, si os fijáis, en este caso está ya ajustado. 00:17:46
Esto es una reacción que llamamos de neutralización. 00:17:50
Y por último, simplemente comentaros que hay una escala, que es la escala de pH, que nos va a medir el nivel de acidez. 00:17:53
Este año no voy a entrar en demasiado detalle, pero si el año que viene en bachillerato lo veréis con bastante más detalle en qué consiste esta escala de pH. 00:18:00
Está basada en un logaritmo de un ión. 00:18:10
Pero bueno, en principio, simplemente comentaros que hay de 0 hasta 14. 00:18:14
En 7 estarían las sustancias neutras. 00:18:18
Por ejemplo, el agua destilada, con la leche suele estar también en torno a 7. 00:18:25
En ceros estarían sustancias muy ácidas, por ejemplo el clorhídrico, y aquí sustancias muy básicas. 00:18:32
Por ejemplo, alrededor de 13 estaría la alejía, el amoníaco estaría alrededor de 12. 00:18:48
Por esta zona son sustancias muy básicas y sustancias muy ácidas. 00:18:59
Por ejemplo, aquí el vinagre estaría en torno a 3, el jugo de limón en torno a 2. 00:19:02
Entonces podéis ver cómo en función de esta escala habréis visto alguna vez, si alguno tenéis un acuario, pues cada cierto tiempo hay que medir el pH del agua del acuario, 00:19:16
según los peces que tengas, si son peces de aguas ácidas o de aguas más alcalinas. 00:19:24
Alcalinas también, lo mismo que básico. 00:19:29
¿Vale? Habréis visto en el verano a los socorristas medir el pH del agua para ver que esté en torno a 7, 7, entre 7,1 y 7,6. 00:19:32
O sea, es ligeramente básico, pero muy ligeramente básico. ¿Vale? El agua de mar, por ejemplo, suele estar en torno a 8. 00:19:44
Bueno, básicamente es una escala que se utiliza para medir el grado de acidez. También en eso va a depender cómo sea esta reacción. En este caso es un ácido y una base fuertes y ambos reaccionan completamente para una reacción que se llama de neutralización. 00:19:52
Por supuesto aquí, eso está ajustado, pues sabemos que un mol de ácido clorhídrico reaccionaría con un mol de hidróxido de sodio, ¿vale? 00:20:11
Bien, y con esto básicamente esto es lo que os quería contar para este año sobre reacciones químicas. 00:20:23
Cualquier duda me podéis mandar un correo o un mensaje y estaré encantado de tratar de ayudaros. 00:20:31
Pues esto es todo respecto a las reacciones químicas y con ello acabamos este vídeo. Cuidaos, chao. 00:20:38
Idioma/s:
es
Autor/es:
Segismundo Peláez Lirola
Subido por:
Segismundo P.
Licencia:
Reconocimiento - No comercial - Compartir igual
Visualizaciones:
28
Fecha:
14 de mayo de 2020 - 11:15
Visibilidad:
Público
Duración:
20′ 52″
Relación de aspecto:
1.78:1
Resolución:
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Tamaño:
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