Materials d'estudi del 4r lliurament. - IOC

GESMaterials d'estudi MC2 Física i química 1CANVIS QUE EXPERIMENTA LA MATÈRIAQuè treballaràs?En acabar la feina d'aquesta quinzena has de ser capaç de:●●●Descriure la taula periòdica actual dels elementsDistingir les reaccions químiques d'altres fenòmens.Identificar diferents classes de reaccions químiques.La taula periòdicaAl llarg del segle XIX es van descobrir un nombre important d’elements químics,alguns dels quals tenien propietats semblants. El 1896, el químic rus D.Mendeleiev i l’alemany J. L. Meyer, van classificar els elements químics en ordrecreixent de les seves masses atòmiques.La taula periòdica o sistema periòdic actual conté tots els elements químicsconeguts ordenats en ordre creixent de nombre atòmic.La posició de cada element depèn del seu número de protons.Taula periòdica actual de la Societat Catalana de QuímicaCom s’ordenen els elements químics? − 1 −

Els elements es disposen en files horitzontals anomenats períodes i en columnesque s'anomenen grups o famílies.Tots als elements d'un mateix grup tenen un comportament químic semblant.Actualment es coneixen 109 elements diferents, dels quals només 92 es troben enla natura, la resta s’han obtingut al laboratori.A la taula periòdica cada element es representa mitjançant el seu símbol, elnombre atòmic i la massa atòmica.ACTIVITATPodries dir per què anomenem periòdica a la taula on tenim ordenats els elementsquímics?SolucióEl nom de taula periòdica ve del fet que les propietats dels elements de la taula(densitat, temperatura d’ebullició, temperatura de fusió, reactivitat, etc.) variende manera periòdica quan aquests són ordenats en funció del seu nombre atòmic.Classificació dels elementsLa situació a la taula periòdica permet fer una classificació dels elements: Metalls,no metalls i semimetallsEls metalls són el grup majoritari. Ocupen la banda esquerra i el mig. Atemperatura ambient són sòlids (menys el mercuri, que és líquid). Són brillants,bons conductors de la calor i de l’electricitat.Els no metalls estan situats a la regió superior dreta de la taula periòdica. Sónmals conductors de la calor i de l’electricitat.Els semimetalls estan situats entre els metalls i els no metalls. Són semimetallsel bor (B), el silici (Si), el germani (Ge) i l’arseni (As). A temperatura ambient sónsòlids.Com s’ordenen els elements químics? − 2 −

Elements de la matèria vivaDe tots els elements que hi ha a la taula periòdica alguns es troben en la matèriaviva.Els elements químics que componen la matèria viva s'anomenen bioelements.●●●Bioelements principals són oxigen, carboni, hidrogen, nitrogen, fosfor isofre. El carboni C està a la major part de les molècules que componen elséssers vius.Bioelements secundaris són el calci, sodi, potassi, clor, iode, magnesi iferro. Segur que has sentit parlar de persones que prenen ferro, d'altres quenecessiten calci per el millor desenvolupament dels ossos. Quan a la cuinaposes sal al teus aliments estàs afegint clor i sodi.Oligoelements són alguns metalls que estan en petites proporcions peròque són imprescindibles per a la vida, coure, manganesi, cobalt, niquel...(Fitxa't en productes que anuncien i parlen de que a la seva composició hi haoligoelements. Només volen dir que tenen en la seva composició algunsmetalls)Els compostos químicsAlguns elements químics com l’oxigen i el nitrogen de l’aire, els metalls nobles:l’or, la plata i el platí... es troben lliures en la naturalesa. Però la majoriad’elements químics els trobem combinats els uns amb els altres formant elsanomenats compostos químics.Un compost químic és una substància pura que s’ha format a partir de lacombinació de dos o més elements químics.La part més petita d’un compost químic que continua mantenint les propietats delcompost és una molècula de compost.Una molècula està formada per la unió de dos o més àtoms dels diferentselements que formen el compost.Els compostos químics es representen mitjançant fórmules químiques.En la imatge hi veuràs representades molècules diferents.NH 3És la fórmula del compost químicanomenat amoníac. La fórmula ens diuque l’amoníac s’ha format a partir de launió de dos elements químics que són elnitrogen (N) i l’hidrogen (H). La molèculad’amoníac està formada per un e àtom, denitrogen i tres d’hidrogen.Com s’ordenen els elements químics? − 3 −

És important que recordis el següent:En les fórmules químiques, hi trobem els símbols dels elements que formen elcompost. Els nombres que acompanyen els símbols (subíndexs) ens indiquen elnombre d’àtoms de cada element que forma cada molècula de compost. Quan elnombre d’àtoms és un, no es posa cap nombre com a subíndex.CH 3 CH 2 OHÉs la fórmula química del alcohol queutilitza en medicina i que químicaments'anomena alcohol etílic.La fórmula ens diu que cada molèculad’alcohol està formada per dos àtoms decarboni, sis àtoms d’hidrogen i un àtomd’oxigen.Les transformacions de cada diaCada moment, al nostre entorn podem observar com es transforma la matèria.Canvi físicÉs un procés que canvia la forma en què es presenten les substàncies però noaltera la seva composició. En un canvi físic les substàncies inicials i finals són lesmateixes.Què passa si deixem un pot amb aigua al foc? Al cap d'una estona l'aigua queestava en estat líquid s'ha evaporat. S'ha convertit en vapor d'aigua.Ja saps que l'aigua és un compost format per molècules de dos àtoms d'hidrogen iun d'oxigen. En el cas de l'aigua líquida aquestes molècules es troben juntes,canviant de posició sense separar-se. En el cas del vapor d'aigua seguim tenint lesmateixes molècules, amb dos àtoms d'hidrogen i un d'oxigen. El que ha canviat ésque ara les molècules estan separades, movent-se de manera contínua, xocantentre elles i amb les parets del recipient que les conté.Si refredem el vapor d'aigua tornarem a tenir l'aigua en el seu estat líquid, com alprincipi. Aquests tipus de canvis són canvis físics.Canvi químic o reacció químicaÉs una transformació que modifiquen l’estructura interna de la matèria.Fixem-nos ara què passa quan cremem un paper. Passat un temps el paper haquedat reduïa a fum i cendres. Arribats en aquest punt ja no podem tornarendarrere.Què ha passat? Les molècules que formen el paper s'han combinat amb lesmolècules d'oxigen de l'aire transformant-se en un tipus diferent de molècules (lescendres i els gasos). S'ha produït un canvi químic.Canvis químics o reaccions químiques són els canvis en què una o méssubstàncies es transformen en una o unes altres de diferents a les inicials.Són canvis químics: la combustió, la síntesi.Com s’ordenen els elements químics? − 4 −

Les reaccions químiques no només tenen lloc als laboratoris; a la natura, a lacuina de casa... tenen lloc moltes reaccions químiques.Fer un ou ferrat és fer una reacció química perquè l’ou ferrat té característiquesmolt diferents de l’ou fresc.Un clau rovellat ha patit una reacció química: l’oxigen de l’aire ha reaccionat ambel ferro del clau i s’ha format òxid.Per tant, podem dir que una reacció química s’esdevé quan a partir d’una o méssubstàncies es produeixen altres substàncies amb característiques diferents de lesinicials.Un exemple de reacció química és la descomposició de la molècula d'aiguaTipus de reaccionsReaccions d'àcids i basesEls àcids i les basses són dos tipus de substàncies que es caracteritzen per la sevacomposició química i per les propietats que mostren.Àcids• són substàncies de gust agre• són irritants o corrosives• reaccionen amb els metalls desprenen hidrogenAlguns àcids són molt perjudicials per la salut, d’altres es troben en la nostraalimentació i alguns ens són d’utilitat en la conservació dels aliments. Sónexemples de substàncies que contenen àcids: el vinagre,(conté àcid acètic), elsuc de llimona,(conté àcid cítric), el iogurt,(conté àcid làctic), etc.Bases• són substàncies de gust amarg• Tenen un tacte sabonósAlgunes bases són substàncies perilloses. Algunes bases ens són d’utilitat a l’horaCom s’ordenen els elements químics? − 5 −

d’eliminar la grassa. Són exemples de bases: el lleixiu, l'amoníac i la sosacàustica (hidròxid sòdic), el bicarbonat, etc.No tots els àcids ni totes les bases són igualment forts.El pH és una escala que serveix per indicar l'acidesa o la basicitat d'unasubstància. Els seus valors oscil·len entre el 0 que és el més àcid i el 14 que ésel més bàsic.• Els àcids tenen un pH més petit que 7.• Les bases tenen un pH més gran que 7.• Les substàncies neutres tenen un pH igual a 7. (Les substàncies neutressón aquelles que no són ni àcides ni bàsiques).Els indicadors són substàncies que canvien de color segons si es troben enpresència d'un àcid o d'una base.Saps que pots aconseguir un indicador a la cuina de casa?Les cols llombardes són de color violeta i tenen a les seves fulles una substància orgànica queés un indicador natural.Talla unes fulles de col llombarda i les bulls amb aigua durant 10 minuts. Quan estigui freda lacoles i l'aigua que has obtingut de bullir la col és l'indicador.Ja està!!!Si tires uns gotes d'aquest indicador:• en un medi àcid agafarà color vermell.• en un medi neutre el color serà blau• en un medi bàsic el color serà verdCom s’ordenen els elements químics? − 6 −

El pH i la conservació els alimentsEls peixos, carns, fruites, vegetals són lleugerament àcids. Són pocs els alimentsque són bàsics.Des d'èpoques molt antigues s'augmenta l'acidesa dels aliments per evitar la sevadescomposició.Reaccions d'oxidacióUna oxidació és la reacció d’una substància amb l’oxigen.Deixa un tros de metall a l’aire lliure. Observa’l passat un temps. Hi veus alguncanvi?Si el metall és el ferro s’ha oxidat. Ha reaccionat amb l’oxigen de l’aire formantòxid de ferro o rovell.- Pela una patata. Observa-la al cap d’un temps. Veuràs que la seva superfície s’haenfosquit. Pots explicar aquest fet?La patata ha reaccionat amb l’oxigen de l’aire i s’ha oxidat. Molts aliments tenencomponents que reaccionen amb l’oxigen de l’aire i s’oxiden.- Podem evitar les oxidacions?Tot i que l’oxigen és un element molt reactiu, podem evitar les oxidacions delferro i d’altres metalls recobrint la seva superfície amb pintura antioxidant, ambuna pel·lícula de plàstic o bé amb un altre metall. L’oxidació dels alimentsmanufacturats es pot retardar afegint-los un tipus d’additius anomenatsantioxidants.Reaccions nuclearsFissió nuclearÉs la ruptura del nucli d'un àtom per transformar-se en nuclis més petitsEn els reactors nuclears es pot controlar la fissió i l'energia que es desprèn en lareacció.Fusió nuclearS'uneixen dos o més nuclis d'àtoms originant un nucli nou més gran.En aquest procés es desprèn gran quantitat d'energia.Els residus radioactius són els restos que queden després de les reaccionsCom s’ordenen els elements químics? − 7 −

nuclears. Acostumen a tenir nuclis radioactius.El seu emmagatzematge planteja problemes greus perquè la radioactivitat delsnuclis dura milers d'anys i les capes protectores dels recipients on te'ls guardenpoden deteriorar-se i deixar passar la radiació que emeten els residus-Per emmagatzemar el residus radioactius es guarden en recipients folrats decapes de substàncies que impedeixen que surtin les radiacions.Les etiquetes dels productes químicsAlguns dels productes químics que tens a casa porten símbols de perillositat.Aquests símbols són universals i serveixen per indicar el comportament de lessubstàncies. La substància... és corrosiva? És verinosa? És inflamable?ACTIVITATMira etiquetes de substàncies químiques que tinguis a casa, per exemple lleixiu,alcohol, detergents...Alguna d’elles portarà algun dels símbols de la imatge. A partir dels símbols raonaquines mesures de seguretat has de seguir quan facis servir els productes.És molt important que t’acostumis a mirar els símbols de perillositat de les etiquetes afi d’evitar-te sorpreses quan facis servir els productes.Com s’ordenen els elements químics? − 8 −