Tema 1: Continguts transversals — Formulació inorgànica: compostos binaris
Flashcards
- Per què no s'ha d'escriure òxid de calci (II) en la nomenclatura de Stock per a la substància CaO?
- Perquè el calci és un metall alcalinoteri que només presenta un únic estat d'oxidació (+2); en Stock només s'indica el número romà si l'element en té més d'un.
- Com es distingeix per la fórmula molecular l'òxid de coure (II) del peròxid de coure (I)?
- L'òxid de coure (II) és CuO (valència simplificada), mentre que el peròxid de coure (I) conté el grup O2^2- unit a dos ions Cu^+, donant la fórmula no simplificada Cu2O2.
- Quina diferència de nomenclatura hi ha entre H2S en fase gasosa i en dissolució aquosa?
- En fase gas és una combinació binària anomenada sulfur d'hidrogen; dissolt en aigua actua com a hidràcid i rep el nom d'àcid sulfhídric.
Preguntes tipus test
- Com s'anomena el compost OCl₂ segons els criteris establerts per la IUPAC l'any 2005?
- a) Clorit d'oxigen
- b) Òxid de clor (I)
- c) Diclorur d'oxigen
- d) Monòxid de diclor
Resposta: c) Diclorur d'oxigen. Els halògens es consideren més electronegatius que l'oxigen, per la qual cosa s'escriuen a la dreta amb la terminació -ur.
- Quina de les següents fórmules correspon correctament al peròxid de bari?
- a) BaO
- b) BaO₂
- c) Ba₂O₂
- d) Ba₂O
Resposta: b) BaO₂. El bari té valència +2 i el grup dioxidur és O₂²⁻, de manera que la fórmula neutra és BaO₂ sense simplificar el 2.
- Quin és el nom sistemàtic recomanat per al compost amb fórmula PH₃?
- a) Fosfà
- b) Hidrur fòsfic
- c) Àcid fosfhídric
- d) Fosfina
Resposta: a) Fosfà. La IUPAC prioritza el nom progenitor fosfà (o bé trihidrur de fòsfor), abandonant l'ús de fosfina.
Tema 1: Continguts transversals — Formulació inorgànica: oxoàcids, hidròxids i sals
Flashcards
- Quin és l'estat d'oxidació del sofre a l'anió de la sal NaHSO4?
- El sofre actua amb nombre d'oxidació +6, ja que prové de l'àcid sulfúric (H2SO4).
- Com es formula el dihidrogenofosfat de bari a partir dels seus ions?
- S'encreua el catió bari Ba^2+ amb l'anió dihidrogenofosfat H2PO4^-, obtenint Ba(H2PO4)2.
Preguntes tipus test
- Quina és la fórmula de l'àcid disulfúric obtingut per condensació?
- a) H₂S₂O₈
- b) H₂S₂O₃
- c) H₂S₂O₇
- d) H₂SO₅
Resposta: c) H₂S₂O₇. Es forma en restar una molècula d'aigua a dues molècules d'àcid sulfúric: 2 H₂SO₄ - H₂O = H₂S₂O₇.
- Com s'anomena l'anió derivat de la pèrdua de dos protons de l'àcid carbònic?
- a) Ió carbohidrur
- b) Ió hidrogenocarbonat
- c) Ió carbonat
- d) Ió carbonit
Resposta: c) Ió carbonat. El sufix -ic de l'àcid carbònic (H₂CO₃) es converteix en -at en formar l'anió divalent CO₃²⁻.
- Quin compost correspon a la fórmula Fe(HSO₃)₃?
- a) Hidrogenosulfat de ferro(II)
- b) Hidrogenosulfit de ferro(III)
- c) Sulfat de ferro(III)
- d) Sulfit de ferro(III)
Resposta: b) Hidrogenosulfit de ferro(III). L'ió HSO₃⁻ és l'hidrogenosulfit (derivat del sulfurós) i el ferro presenta nombre d'oxidació +3.
Tema 1: Continguts transversals — El mol, gasos ideals i càlculs de massa
Flashcards
- Quants àtoms totals conté una mostra d'1 mol de gas metà (CH4)?
- Conté 5 × 6,022 × 10^23 = 3,011 × 10^24 àtoms, ja que cada molècula de CH4 està formada per 5 àtoms (1 de carboni i 4 d'hidrogen).
- Si dos recipients idèntics a la mateixa temperatura contenen la mateixa quantitat de mols d'O2 i d'He, com són les seves pressions?
- Són idèntiques, perquè la pressió depèn exclusivament del nombre de mols, del volum i de la temperatura, no de la massa molar del gas.
Preguntes tipus test
- Quin és el volum ocupat per 2 mols de CO2 mesurats en condicions normals?
- a) 22,4 L
- b) 11,2 L
- c) 44,8 L
- d) 89,6 L
Resposta: c) 44,8 L. Com que en condicions normals 1 mol ocupa 22,4 L, 2 mols ocupen exactament 44,8 L.
- A pressió i temperatura idèntiques, quin gas presentarà una major densitat?
- a) CO2 (44 g/mol)
- b) H2 (2 g/mol)
- c) CH4 (16 g/mol)
- d) N2 (28 g/mol)
Resposta: a) CO2 (44 g/mol). La densitat d'un gas ideal és directament proporcional a la seva massa molar, sent el CO2 el més dens.
- Quina entitat elemental s'associa a un compost iònic com el CaCl2?
- a) Xarxa metàl·lica
- b) Molècula
- c) Àtom aïllat
- d) Unitat fórmula
Resposta: d) Unitat fórmula. Les substàncies iòniques no formen molècules individuals discretes, sinó unitats fórmula en una xarxa cristal·lina.
Tema 1: Continguts transversals — Dissolucions i procediments de preparació
Flashcards
- Quants grams de NaOH (Mm = 40 g/mol) cal pesar per preparar 250 mL d'una solució 0,5 M?
- Es necessiten n = 0,5 mol/L × 0,25 L = 0,125 mol, que corresponen a 0,125 mol × 40 g/mol = 5,0 g de NaOH.
- Quin volum d'aigua destil·lada s'ha d'afegir a 50 mL d'una solució d'HCl 2 M per reduir-ne la concentració a 0,4 M?
- Aplicant C1 V1 = C2 V2, el volum final necessari és V2 = (2 M × 50 mL) / 0,4 M = 250 mL. Per tant, cal afegir 250 - 50 = 200 mL d'aigua.
Preguntes tipus test
- Quin instrument de laboratori és imprescindible per enrasar una dissolució a un volum exacte?
- a) Vas de precipitats
- b) Matràs aforat
- c) Erlenmeyer
- d) Proveta graduada
Resposta: b) Matràs aforat. El matràs aforat és l'únic recipient volumètric dissenyat específicament per contenir un volum fix i precís indicat pel seu aforament.
- Per què s'ha d'abocar lentament l'àcid sobre l'aigua i mai a l'inrevés?
- a) Perquè l'aigua evaporaria tot el solut
- b) Perquè augmentaria sobtadament la massa molar
- c) Perquè l'àcid no és soluble en fred
- d) Per evitar esquitxades per una hidratació altament exotèrmica
Resposta: d) Per evitar esquitxades per una hidratació altament exotèrmica. La hidratació d'àcids forts allibera una gran quantitat de calor que pot fer bullir l'aigua sobtadament i produir projeccions corrosives.
- Com varia la quantitat de mols de solut en afegir 500 mL d'aigua a una dissolució?
- a) Depèn de la densitat de l'aigua
- b) Es duplica
- c) Disminueix a la meitat
- d) Roman estrictament constant
Resposta: d) Roman estrictament constant. En una dilució només s'afegeix dissolvent; per tant, el nombre total de mols de solut es manté inalterat.
Tema 1: Continguts transversals — Altres expressions de la concentració i pictogrames de perill complets
Flashcards
- Per què en aigua diluïda es pot dir que 1 ppm és gairebé 1 mg/L?
- Perquè la densitat és pràcticament 1 kg/L: 1 L de dissolució pesa 10^6 mg, i 1 mg en aquesta massa és una part per milió.
- Quina diferència hi ha entre molalitat i molaritat pel que fa a la temperatura?
- La molalitat (mol/kg de dissolvent) no canvia amb la temperatura; la molaritat (mol/L de dissolució) sí, perquè el volum es dilata o es contrau.
- Què vol dir el pictograma d'una flama sobre un cercle?
- Que la substància és comburent (oxidant): provoca o intensifica la combustió d'altres materials.
Preguntes tipus test
- Una dissolució al 2 % m/v conté, per litre de dissolució...
- a) 200 g de solut
- b) 20 g de solut
- c) 2 g de solut
- d) 0,2 g de solut
Resposta: b) 20 g de solut. 2 % m/v són 2 g per 100 mL, és a dir, 20 g per cada litre.
- Quina expressió de la concentració NO depèn de la temperatura?
- a) Molaritat
- b) Molalitat
- c) Percentatge massa/volum
- d) Concentració en g/L
Resposta: b) Molalitat. La molalitat només fa servir masses; les altres inclouen un volum, que varia amb la temperatura.
- Un aigua conté 0,05 mg/L de plom. Quantes ppm són aproximadament?
- a) 0,05 ppm
- b) 5 ppm
- c) 0,00005 ppm
- d) 50 ppm
Resposta: a) 0,05 ppm. En aigua diluïda 1 mg/L equival a 1 ppm, així que 0,05 mg/L són 0,05 ppm.
Tema 1: Continguts transversals — Càlculs estequiomètrics, rendiment i puresa
Flashcards
- Per què els coeficients estequiomètrics no es poden interpretar directament com a relacions entre masses?
- Perquè indiquen la proporció en què interactuen partícules o mols; per fer càlculs ponderals cal convertir primer les masses a mols mitjançant la massa molar.
- Com s'identifica el reactiu limitant quan els coeficients estequiomètrics són diferents de 1?
- Es divideixen els mols inicials de cada reactiu pel seu coeficient estequiomètric; el reactiu amb el quocient més petit és el limitant.
- Quina massa de zinc queda en excés en l'exemple de la reacció del zinc amb àcid clorhídric?
- Queden 0,25 mol de Zn sense reaccionar, és a dir, 0,25 mol × 65,4 g/mol = 16,35 g.
Preguntes tipus test
- Quina llei garanteix que la massa total dels reactius sigui igual a la massa total dels productes?
- a) La llei de Hess
- b) La llei de conservació de la massa
- c) La llei de Dalton
- d) La llei d'acció de masses
Resposta: b) La llei de conservació de la massa. La llei de Lavoisier estableix que el nombre d'àtoms de cada element es conserva i, per tant, també la massa total.
- Es fan reaccionar 0,31 mol de Zn amb 0,12 mol d'HCl segons Zn + 2 HCl → ZnCl₂ + H₂. Quin és el reactiu limitant?
- a) L'HCl
- b) El Zn
- c) Cap dels dos
- d) Tots dos alhora
Resposta: a) L'HCl. El quocient n/ν és 0,12/2 = 0,06 per a l'HCl i 0,31/1 = 0,31 per al Zn; el menor correspon a l'HCl.
- Com es calcula la puresa d'una mostra impura?
- a) Massa de mostra entre massa pura, per 100
- b) Massa pura menys massa de mostra
- c) Massa pura entre massa de mostra, per 100
- d) Mols purs per massa molar
Resposta: c) Massa pura entre massa de mostra, per 100. La puresa és la fracció en massa del compost útil respecte a la massa total de la mostra, expressada en percentatge.
Tema 2: Principis quàntics de l'estructura atòmica — Nombres quàntics i configuració electrònica
Flashcards
- Quants orbitals i quants electrons caben com a màxim en el nivell principal n = 4?
- El nombre d'orbitals és n^2 = 4^2 = 16 orbitals (un 4s, tres 4p, cinc 4d i set 4f). La capacitat màxima electrònica és 2n^2 = 2 × 16 = 32 electrons.
- Per què la configuració 1s² 2s² 2px² 2py⁰ 2pz⁰ per al carboni (Z = 6) no és l'estat fonamental?
- Perquè infringeix la regla de màxima multiplicitat de Hund: els dos electrons del subnivell 2p s'han de repartir en orbitals diferents amb espins paral·lels (1s² 2s² 2px¹ 2py¹ 2pz⁰), de manera que l'anterior és un estat excitat.
- La combinació de nombres quàntics (3, 1, 0, +1/2) és permesa? A quin tipus de subnivell correspon?
- Sí, és completament permesa, ja que l = 1 < n, ml = 0 està comprès entre -1 i +1, i ms = +1/2. Correspon a un electró situat en un orbital 3p.
Preguntes tipus test
- Quina combinació de nombres quàntics és físicament impossible?
- a) (1, 0, 0, -1/2)
- b) (3, 2, -1, -1/2)
- c) (2, 2, 0, +1/2)
- d) (4, 0, 0, +1/2)
Resposta: c) (2, 2, 0, +1/2). El valor del nombre quàntic secundari l ha d'estar estrictament comprès entre 0 i n - 1; si n = 2, l mai pot valer 2.
- Quin dels següents orbitals té menor energia segons la regla n + l?
- a) 4s
- b) 4p
- c) 3d
- d) 5s
Resposta: a) 4s. Per a 4s la suma n + l és 4, mentre que per a 3d és 5, per a 4p és 5 i per a 5s és 5.
- Quina afirmació descriu el principi d'exclusió de Pauli?
- a) Dos electrons no poden tenir quatre nombres idèntics
- b) És impossible mesurar posició i velocitat simultàniament
- c) Els orbitals degenerats s'ocupen desaparellats
- d) Els electrons omplen orbitals de mínima energia
Resposta: a) Dos electrons no poden tenir quatre nombres idèntics. El principi d'exclusió de Pauli estableix que dos electrons d'un mateix àtom mai poden compartir els quatre nombres quàntics.
Tema 3: Taula periòdica i propietats dels àtoms — Estructura periòdica i variació de propietats
Flashcards
- Per què el catió Ca^2+ té un radi menor que l'anió S^2- si ambdós tenen 18 electrons?
- Perquè són isoelectrònics (18 e^-), però el calci conté 20 protons al nucli enfront dels 16 del sofre; per tant, el nucli del calci exerceix una càrrega nuclear efectiva molt més intensa que contreu amb més força els electrons perifèrics.
- Quin canvi brusc s'observa en comparar la segona i la tercera energia d'ionització del magnesi (Z=12)?
- La tercera energia d'ionització és desproporcionadament superior a la segona perquè implica arrencar un electró d'una capa interna completa (n=2) amb configuració estable de gas noble ([Ne]), que està sotmesa a una Zeff molt més alta i menor distància al nucli.
Preguntes tipus test
- Com varia el radi atòmic en avançar d'esquerra a dreta en un mateix període?
- a) Augmenta per la repulsió dels nous electrons
- b) Disminueix perquè baixa el nombre quàntic principal
- c) Disminueix perquè augmenta la càrrega nuclear efectiva
- d) Es manté constant perquè no canvien les capes
Resposta: c) Disminueix perquè augmenta la càrrega nuclear efectiva. Com que els electrons s'afegeixen a la mateixa capa, l'apantallament és semblant i el nombre de protons creixent fa augmentar Zeff, contraient l'àtom.
- Quina configuració electrònica té el catió Fe²⁺ (Z = 26)?
- a) [Ar] 3d⁶
- b) [Ar] 3d⁵ 4s¹
- c) [Ar] 3d⁴ 4s²
- d) [Ar] 3d⁶ 4s²
Resposta: a) [Ar] 3d⁶. Els metalls de transició perden primer els dos electrons del nivell 4s de la capa més externa abans que els 3d.
- En la sèrie isoelectrònica S²⁻, Cl⁻, K⁺ i Ca²⁺, quina espècie té el radi més gran?
- a) Cl⁻
- b) K⁺
- c) S²⁻
- d) Ca²⁺
Resposta: c) S²⁻. El S²⁻ té el menor nombre de protons (Z = 16) per atreure els 18 electrons, de manera que la seva Zeff és la menor i el radi el més gran.
Tema 3: Taula periòdica i propietats dels àtoms — Irregularitats d'energia d'ionització i afinitat electrònica, bloc f i origen de la taula
Flashcards
- Per què la primera EI de l'oxigen és menor que la del nitrogen?
- El N té 2p^3 semiple i estable; a l'O (2p^4) l'electró que surt està aparellat i la repulsió el fa més fàcil d'arrencar.
- En quin període i subnivell se situen els actínids?
- Al període 7, omplint el subnivell 5f, és a dir, (n-2)f amb n = 7.
- Quin problema de l'ordenació per massa va resoldre el nombre atòmic?
- Les inversions com Te–I: ordenant per Z, cada element queda al grup que li correspon per propietats sense excepcions.
Preguntes tipus test
- Quin parell mostra una anomalia de la primera energia d'ionització?
- a) C té més EI que B
- b) Na té menys EI que Mg
- c) F té més EI que O
- d) B té menys EI que Be
Resposta: d) B té menys EI que Be. Les altres segueixen la tendència general; B < Be contradiu l'augment esperat al llarg del període.
- Quin grup té l'afinitat electrònica més favorable (més negativa)?
- a) Halògens
- b) Nitrogenoides
- c) Alcalinoterris
- d) Gasos nobles
Resposta: a) Halògens. Els halògens arriben a configuració de gas noble captant un electró; els altres tres grups són mínims d'afinitat.
- Quin element té més caràcter metàl·lic?
- a) Cesi
- b) Alumini
- c) Liti
- d) Calci
Resposta: a) Cesi. El Cs és avall i a l'esquerra: radi gran i energia d'ionització molt baixa.
Tema 4: Enllaç químic i forces intermoleculars — Enllaç covalent i estructures de Lewis
Flashcards
- Quants electrons compartits (Ec) i quants electrons solitaris (Es) presenta el sulfur d'hidrogen (H2S)?
- Els electrons necessaris són En = 2 × 2 (H) + 8 (S) = 12. Els disponibles són Ed = 2 × 1 (H) + 6 (S) = 8. Per tant, hi ha Ec = 12 - 8 = 4 electrons compartits (dos enllaços simples S-H) i Es = 8 - 4 = 4 electrons solitaris (dos parells lliures sobre el sofre).
- Per què el catió amoni (NH4^+) conté un enllaç covalent datiu si els seus quatre enllaços són equivalents?
- Es forma per la interacció del parell d'electrons solitari del nitrogen de l'NH3 amb un protó (H^+) vacant d'electrons. Tot i que l'aportació inicial prové d'un sol àtom (datiu), un cop constituït l'enllaç és idèntic en energia i longitud als altres tres.
Preguntes tipus test
- Quin mecanisme defineix la formació d'un enllaç covalent clàssic entre dos àtoms?
- a) Compartició de parells d'electrons
- b) Deslocalització col·lectiva en un núvol metàl·lic
- c) Atracció electroestàtica d'ions lliures
- d) Transferència total d'electrons
Resposta: a) Compartició de parells d'electrons. L'enllaç covalent es caracteritza per la compartició de parells d'electrons entre àtoms amb diferència d'electronegativitat nul·la o moderada.
- Quina càrrega formal té l'àtom de carboni en la molècula de diòxid de carboni, CO₂?
- a) +1
- b) +2
- c) -1
- d) 0
Resposta: d) 0. El carboni té 4 electrons de valència, cap parell solitari i 4 enllaços covalents (dos dobles): CF = 4 - 0 - 4 = 0.
- Quina de les següents espècies químiques és un exemple típic d'àtom central hipovalent?
- a) NH₃
- b) BF₃
- c) CH₄
- d) H₂O
Resposta: b) BF₃. El bor en el BF₃ només comparteix 6 electrons de valència i no completa l'octet, constituint una espècie hipovalent.
Tema 4: Enllaç químic i forces intermoleculars — Geometria molecular RPECV i teoria de l'enllaç de valència
Flashcards
- Per què la molècula d'aigua té una geometria angular i no pas tetraèdrica, tot i tenir 4 dominis electrònics?
- Perquè la geometria molecular només té en compte la disposició espacial dels àtoms enllaçats (H-O-H), ignorant visualment els dos parells d'electrons solitaris de l'oxigen, tot i que aquests distorsionen l'angle a 104,5^°.
- Quants enllaços sigma (σ) i quants enllaços pi (π) formen una molècula de diòxid de carboni (O=C=O)?
- Presenta 2 enllaços σ i 2 enllaços π, ja que cadascun dels dos dobles enllaços C=O està constituït per un enllaç frontal σ i un enllaç lateral π.
Preguntes tipus test
- Quina és la geometria molecular de l'espècie química NH₃ segons el mètode RPECV?
- a) Angular
- b) Piramidal trigonal
- c) Tetraèdrica
- d) Plana trigonal
Resposta: b) Piramidal trigonal. Té 4 dominis (3 enllaçants i 1 parell solitari), donant una geometria molecular piramidal trigonal.
- Quin tipus de repulsió electrostàtica és la més intensa segons la teoria RPECV?
- a) Enllaçant - enllaçant
- b) Totes són d'igual magnitud
- c) Solitari - solitari
- d) Solitari - enllaçant
Resposta: c) Solitari - solitari. Els parells no enllaçants estan atrets per un sol nucli i generen la màxima expansió i repulsió.
- Com s'origina un enllaç covalent de tipus π segons la TEV?
- a) Atracció electrostàtica no direccional
- b) Solapament frontal d'orbitals s
- c) Solapament frontal d'orbitals p
- d) Solapament lateral d'orbitals p paral·lels
Resposta: d) Solapament lateral d'orbitals p paral·lels. L'enllaç π es produeix pel solapament lateral dels lòbuls d'orbitals p orientats en paral·lel.
Tema 4: Enllaç químic i forces intermoleculars — Hibridació d'orbitals i polaritat molecular
Flashcards
- Per què el metà (CH4) és una molècula apolar malgrat tenir enllaços amb diferència d'electronegativitat?
- Perquè adopta una geometria tetraèdrica altament simètrica (hibridació sp^3), de manera que els quatre moments dipolars dels enllaços C-H es contraresten exactament i la suma vectorial és nul·la (vecμ = vec0).
- Com influeixen els parells d'electrons no enllaçants de l'oxigen en la polaritat de l'aigua (H2O)?
- Provoquen que la geometria sigui angular en lloc de lineal, trencant la simetria de cancel·lació vectorial i fent que els moments dipolars dels enllaços O-H se sumin cap a l'oxigen (vecμ ≠ vec0).
Preguntes tipus test
- Quina hibridació presenta l'àtom de bor en la molècula de BF₃?
- a) sp³d
- b) sp²
- c) sp
- d) sp³
Resposta: b) sp². El bor té 3 dominis electrònics d'enllaç i cap parell solitari, la qual cosa correspon a hibridació sp².
- Per quina raó el CO₂ és apolar mentre que l'H₂O és polar?
- a) El carboni no pot formar dipols elèctrics
- b) El CO₂ és lineal i l'H₂O angular
- c) L'oxigen té menor electronegativitat al CO₂
- d) L'aigua té menys electrons de valència
Resposta: b) El CO₂ és lineal i l'H₂O angular. La geometria lineal del CO₂ cancel·la els vectors dipolars, mentre que la geometria angular de l'H₂O no els anul·la.
- Quants orbitals híbrids s'obtenen a partir de la combinació d'un orbital s i dos orbitals p?
- a) Tres orbitals sp²
- b) Tres orbitals sp
- c) Quatre orbitals sp³
- d) Dos orbitals sp
Resposta: a) Tres orbitals sp². El nombre d'orbitals híbrids formats és sempre igual al nombre d'orbitals atòmics purs barrejats: 1 + 2 = 3 orbitals sp².
Tema 4: Enllaç químic i forces intermoleculars — Forces intermoleculars i xarxes covalents
Flashcards
- Per què l'aigua (H2O) és líquida a temperatura ambient mentre que el tel·lurur d'hidrogen (H2Te) és un gas?
- Perquè l'aigua forma enllaços d'hidrogen molt intensos gràcies a l'oxigen petit i electronegatiu, mentre que el H2Te només presenta forces dipolars i de dispersió ordinàries més febles.
- Com s'explica la capacitat del grafit per conduir el corrent elèctric a diferència del diamant?
- El grafit posseeix hibridació sp^2 amb orbitals p no hibridats que formen núvols π d'electrons deslocalitzats mòbils al llarg de les capes, mentre que al diamant tots els electrons estan retinguts en enllaços σ fixos.
Preguntes tipus test
- Quin tipus d'interacció intermolecular és l'únic present en una substància completament apolar com el metà (CH₄)?
- a) Enllaços d'hidrogen
- b) Forces dipol-dipol
- c) Forces ió-dipol
- d) Forces de dispersió de London
Resposta: d) Forces de dispersió de London. Les molècules apolars no tenen dipol permanent i només poden interaccionar mitjançant dipols instantanis i induïts de London.
- Quina de les següents substàncies pot establir enllaços d'hidrogen intermoleculars entre les seves pròpies molècules?
- a) Clorur d'hidrogen (HCl)
- b) Fluorometà (CH₃F)
- c) Metilamina (CH₃NH₂)
- d) Sulfur d'hidrogen (H₂S)
Resposta: c) Metilamina (CH₃NH₂). La metilamina té enllaços N-H directes, condició necessària juntament amb O-H i F-H per a formar enllaços d'hidrogen.
- Per què el quars (SiO₂) presenta un punt de fusió extremadament alt en comparació amb el CO₂?
- a) El quars forma una xarxa covalent
- b) El silici té menys electrons
- c) El CO₂ forma enllaços d'hidrogen
- d) El quars és iònic
Resposta: a) El quars forma una xarxa covalent. El quars és un sòlid de xarxa covalent continu, mentre que el CO₂ està format per molècules individuals discretes.
Tema 4: Enllaç químic i forces intermoleculars — Enllaç metàl·lic, cristalls iònics i cicle de Born-Haber
Flashcards
- Per què un metall es deforma sense trencar-se en rebre un impacte mentre que un sòlid iònic es fractura fàcilment?
- En el metall, el gas d'electrons s'adapta lliurement al lliscament de capes sense trencar l'enllaç; en el compost iònic, el lliscament enfronta càrregues del mateix signe provocant repulsió electroestàtica i fractura.
- Quin compost té una energia reticular més elevada en valor absolut: MgCl2 o CaCl2?
- El MgCl2, ja que tots dos tenen càrregues idèntiques (+2 i -1), però el radi del catió Mg^2+ és menor que el del Ca^2+, fent la distància d'enllaç més petita i la força atractiva més intensa.
- Quins signes tenen habitualment la primera energia d'ionització i la primera afinitat electrònica en el cicle de Born-Haber?
- L'energia d'ionització sempre és positiva (requereix energia, procés endotèrmic), mentre que la primera afinitat electrònica dels halògens és negativa (allibera energia, procés exotèrmic).
Preguntes tipus test
- Quina condició és necessària perquè una substància condueixi el corrent elèctric?
- a) Existència de càrregues amb llibertat de moviment
- b) Estructura molecular apolar i compacta
- c) Punts de fusió superiors a mil graus
- d) Enllaços covalents molt polars a l'estructura
Resposta: a) Existència de càrregues amb llibertat de moviment. La conductivitat elèctrica exigeix portadors de càrrega (electrons o ions) que tinguin mobilitat per desplaçar-se lliurement.
- Per què els sòlids iònics no condueixen el corrent a temperatura ambient?
- a) No tenen càrregues elèctriques netes
- b) Els ions estan immòbils a la xarxa
- c) Tenen pocs electrons a la valència
- d) Els electrons estan lliures pel medi
Resposta: b) Els ions estan immòbils a la xarxa. En estat sòlid, els ions ocupen posicions fixes i rígides a la xarxa cristal·lina i no poden transportar càrrega.
- Quin és el factor que més influeix en la magnitud de l'energia reticular segons Coulomb?
- a) L'estat d'agregació estàndard
- b) El volum molar del sòlid
- c) El producte de les càrregues iòniques
- d) La massa atòmica dels elements
Resposta: c) El producte de les càrregues iòniques. El producte del valor absolut de les càrregues dels ions té un efecte predominant sobre la força coulombiana d'atracció.
Tema 5: Termodinàmica química — Primer principi, calor, treball i energia interna
Flashcards
- En quina circumstància coincideixen de manera exacta o pràcticament idèntica les calors de reacció a pressió constant (qp) i a volum constant (qv)?
- Coincideixen quan el procés només involucra fases condensades (sòlids i líquids, on Δ V ≈ 0) o en reaccions en fase gasosa on el nombre total de mols de reactius i productes gasosos és el mateix (Δ ngas = 0).
- Si una reacció es desenvolupa amb despreniment de calor i expansió de volum, quin és el signe de q i de w segons el conveni de la IUPAC?
- La calor és negativa (q < 0) perquè és alliberada cap a l'entorn, i el treball és negatiu (w < 0) perquè és el sistema qui realitza un treball sobre l'exterior en expandir-se contra la pressió externa.
Preguntes tipus test
- Quina de les següents propietats termodinàmiques NO és una funció d'estat?
- a) Temperatura
- b) Treball
- c) Entalpia
- d) Energia interna
Resposta: b) Treball. El treball i la calor depenen del camí recorregut i no únicament de l'estat inicial i final del sistema.
- Com s'expressa la calor intercanviada en un procés químic a volum constant?
- a) qv = ΔH
- b) qv = -P·ΔV
- c) qv = ΔU + P·ΔV
- d) qv = ΔU
Resposta: d) qv = ΔU. Com que a volum constant el treball d'expansió és zero, tota la calor transferida és directament la variació d'energia interna.
- A una temperatura constant, si Δngas és negatiu per a una reacció exotèrmica, quina relació es compleix?
- a) ΔH és igual a ΔU
- b) ΔH i ΔU són positius
- c) ΔH és més negatiu que ΔU
- d) ΔU és més negatiu que ΔH
Resposta: c) ΔH és més negatiu que ΔU. Com que ΔH = ΔU + Δngas·R·T i Δngas < 0, en restar-se una quantitat positiva a ΔU, el valor de ΔH resulta més negatiu.
Tema 5: Termodinàmica química — Entalpia de reacció i llei de Hess
Flashcards
- Per què l'entalpia estàndard de formació del dioxigen gasós és zero però la de l'ozó (O3) no ho és?
- Perquè el conveni termodinàmic assigna valor zero exclusivament a l'estat al·lotròpic més estable de l'element en condicions estàndard, que en el cas de l'oxigen és la molècula diatòmica O2(g).
- Quina diferència conceptual hi ha en l'ordre de termes en calcular Δ H amb entalpies de formació respecte a fer-ho amb energies d'enllaç?
- Amb entalpies de formació es fa «productes menys reactius», mentre que amb energies d'enllaç es fa «enllaços trencats (reactius) menys enllaços formats (productes)» perquè trencar requereix energia i formar-ne n'allibera.
Preguntes tipus test
- Quin signe presenta la variació d'entalpia en un procés purament endotèrmic?
- a) Pot ser positiu o nul
- b) Sempre positiu
- c) Sempre negatiu
- d) Exactament zero
Resposta: b) Sempre positiu. En una reacció endotèrmica el sistema guanya energia interna en forma de calor, de manera que ΔH > 0.
- Quina substància presenta una entalpia estàndard de formació igual a zero?
- a) H₂O(l)
- b) C(diamant)
- c) CO₂(g)
- d) Br₂(l)
Resposta: d) Br₂(l). El dibrom líquid és l'estat d'agregació elemental més estable del brom en condicions estàndard.
- Com s'estima l'entalpia de reacció a partir de les energies d'enllaç?
- a) Energies d'enllaços formats menys trencats
- b) Suma de totes les energies dividida entre dos
- c) Producte de les energies dels reactius
- d) Energies d'enllaços trencats menys formats
Resposta: d) Energies d'enllaços trencats menys formats. La ruptura d'enllaços consumeix energia (signe positiu) i la formació d'enllaços en desprèn (signe negatiu).
Tema 5: Termodinàmica química — Entropia, energia lliure de Gibbs i espontaneïtat
Flashcards
- És possible que una reacció química espontània tingui una variació d'entropia del sistema negativa (Δ Ssistema < 0)?
- Sí, sempre que la reacció sigui prou exotèrmica (Δ H |TΔ S|), fent que Δ G < 0 i que la calor cedida a l'entorn augmenti l'entropia de l'univers.
- Per què cal expressar Δ H i Δ S en les mateixes unitats en avaluar Δ G?
- Perquè normalment l'entalpia ve donada en kJ i l'entropia en JcdotK^-1; si no es converteix una de les dues magnituds (habitualment dividint Δ S entre 1000 per tenir kJcdotK^-1), el resultat numèric de Δ G serà incorrecte per tres ordres de magnitud.
Preguntes tipus test
- Quin criteri assegura l'espontaneïtat d'una reacció a pressió i temperatura constants?
- a) Variació d'entropia del sistema positiva
- b) Variació d'entalpia negativa
- c) Variació d'energia de Gibbs negativa
- d) Variació d'energia interna nul·la
Resposta: c) Variació d'energia de Gibbs negativa. El criteri universal d'espontaneïtat a T i P constants és exclusivament que la variació d'energia lliure de Gibbs sigui negativa (ΔG < 0).
- Una reacció endotèrmica amb augment del desordre (ΔH > 0 i ΔS > 0) serà espontània a:
- a) Qualsevol temperatura
- b) Cap temperatura
- c) Temperatures elevades
- d) Temperatures baixes
Resposta: c) Temperatures elevades. Quan ΔH > 0 i ΔS > 0, cal que el factor TΔS superi l'entalpia, cosa que succeeix per sobre de la temperatura d'inversió.
- Segons el tercer principi de la termodinàmica, quina substància té una entropia de zero a 0 K?
- a) Un gas ideal monoatòmic
- b) Una dissolució saturada
- c) Un cristall pur i perfecte
- d) Qualsevol element en estat estàndard
Resposta: c) Un cristall pur i perfecte. El tercer principi estableix que només un cristall pur i sense defectes assoleix entropia zero a la temperatura de zero absolut.
Tema 5: Termodinàmica química — Energia de Gibbs com a treball útil, gràfica ΔG–T i diagrames entàlpics
Flashcards
- En una gràfica ΔG–T, la recta puja i talla l'eix vertical per sota de zero. Quins signes tenen ΔH i ΔS?
- ΔH < 0, perquè l'ordenada a l'origen és negativa, i ΔS < 0, perquè el pendent (−ΔS) és positiu. El procés és espontani per sota de la temperatura d'equilibri.
- Per què l'entalpia de formació de l'aigua gas és menys negativa que la de l'aigua líquida?
- Perquè passar de líquid a gas absorbeix energia (ΔH vap > 0): el gas té més entalpia que el líquid.
Preguntes tipus test
- Què representa ΔG a pressió i temperatura constants?
- a) El treball d'expansió
- b) El treball útil màxim
- c) La variació d'energia interna
- d) La calor intercanviada
Resposta: b) El treball útil màxim. La calor a P constant és ΔH, i el treball d'expansió no és útil; ΔG és el treball útil màxim.
- En la gràfica ΔG–T, què indica el pendent de la recta?
- a) ΔS
- b) La temperatura d'equilibri
- c) ΔH
- d) −ΔS
Resposta: d) −ΔS. Com que ΔG = ΔH − TΔS, el coeficient de T és −ΔS; ΔH és l'ordenada a l'origen.
- Quin signe té l'entalpia de condensació d'un gas?
- a) Zero
- b) Negatiu
- c) Positiu
- d) Depèn de la pressió
Resposta: b) Negatiu. La condensació és la inversa de la vaporització, que és endotèrmica; per tant, és exotèrmica.
Tema 6: Cinètica química — Velocitat de reacció i equació cinètica
Flashcards
- Quines són les unitats de la constant de velocitat k en una reacció d'ordre global 2?
- Les unitats són Lboldsymbol×mol^-1boldsymbol×s^-1 o M^-1boldsymbol×s^-1, deduïdes d'aïllar k = v / [conc]^2.
- Per què cal afegir un signe negatiu en definir la velocitat mitjana a partir de la variació d'un reactiu?
- Perquè els reactius es consumeixen i la seva variació de concentració és negativa (Δ[reactiu] < 0); el signe negatiu garanteix que la velocitat sigui positiva.
- Si es duplica la concentració del reactiu A i la velocitat de reacció es quadruplica, quin és l'ordre parcial respecte a A?
- L'ordre parcial és 2, ja que 2^α = 4 ⇒ α = 2.
Preguntes tipus test
- Quina relació hi ha entre els coeficients estequiomètrics i els ordres de reacció?
- a) Són sempre exactament iguals per definició
- b) No poden coincidir mai sota cap circumstància
- c) Només coincideixen necessàriament en reaccions elementals
- d) Els ordres són sempre superiors als coeficients
Resposta: c) Només coincideixen necessàriament en reaccions elementals. Els ordres només coincideixen amb l'estequiometria en reaccions d'una sola etapa molecular (elementals); en reaccions generals es determinen experimentalment.
- Si tripliquem la concentració d'un reactiu d'ordre cinètic 1, com canvia la velocitat?
- a) Es triplica
- b) Resta inalterada
- c) Es multiplica per nou
- d) Es redueix a un terç
Resposta: a) Es triplica. En un ordre parcial 1, la velocitat és directament proporcional a la concentració: 3¹ = 3.
- De quina de les següents variables depèn el valor numèric de la constant cinètica k?
- a) Del temps transcorregut de reacció
- b) Del volum del recipient de reacció
- c) De la concentració dels reactius
- d) De la temperatura del sistema
Resposta: d) De la temperatura del sistema. La constant cinètica k varia amb la temperatura i els catalitzadors, sent independent de les concentracions dels reactius.
Tema 6: Cinètica química — Teoria de col·lisions, perfils energètics i factors cinètics
Flashcards
- Com varia el valor de l'entalpia de reacció (Δ H) en afegir un catalitzador positiu al sistema?
- No varia en absolut. El catalitzador només rebaixa l'energia d'activació directa i inversa en la mateixa quantitat, però manté idèntiques les energies dels reactius i dels productes, de manera que Δ H roman constant.
- En una reacció endotèrmica, quina energia d'activació és més gran: la del procés directe o la de l'invers?
- L'energia d'activació directa és més gran que la inversa, ja que en ser Δ H > 0, els productes es troben a un nivell energètic superior al dels reactius i Ea,directa = Ea,inversa + Δ H.
Preguntes tipus test
- Quina condició és indispensable perquè una col·lisió molecular es consideri un xoc eficaç?
- a) Superfície catalítica i estat gasós exclusiu
- b) Massa idèntica i alta densitat molecular
- c) Pressió màxima i temperatura constant
- d) Geometria adequada i energia superior a Ea
Resposta: d) Geometria adequada i energia superior a Ea. Un xoc és eficaç només si les partícules xoquen amb orientació correcta i energia igual o superior a l'energia d'activació.
- Com es relaciona l'entalpia d'un procés amb les energies d'activació directa i inversa?
- a) ΔH és el producte d'ambdues barreres
- b) ΔH és Ea directa menys Ea inversa
- c) ΔH és independent de les energies d'activació
- d) ΔH és la suma d'ambdues energies
Resposta: b) ΔH és Ea directa menys Ea inversa. La diferència entre la barrera directa i la barrera inversa determina exactament el canvi d'entalpia: ΔH = Ea,directa - Ea,inversa.
- Quin és l'efecte que produeix un catalitzador en un procés químic?
- a) Incrementa l'energia lliure de Gibbs estàndard
- b) Disminueix l'energia d'activació del camí de reacció
- c) Augmenta l'entalpia alliberada pel procés
- d) Desplaça la constant d'equilibri cap als productes
Resposta: b) Disminueix l'energia d'activació del camí de reacció. El catalitzador actua oferint un camí de menor energia d'activació sense alterar cap paràmetre termodinàmic del sistema.
Tema 6: Cinètica química — Interpretació dels ordres 0, 1 i 2 i acció dels catalitzadors
Flashcards
- Una reacció és d'ordre 2 respecte d'A. Què passa amb la velocitat si [A] es triplica?
- Es multiplica per 3^2 = 9.
- Per què augmentar la concentració fa créixer la velocitat però no k?
- Perquè hi ha més xocs per unitat de temps, mentre que la fracció de xocs eficaços, que depèn de la temperatura i de l'energia d'activació, no varia.
- Què és igual i què és diferent en el perfil energètic amb catalitzador i sense?
- Són iguals els nivells dels reactius i dels productes, i per tant ΔH. És diferent l'altura de l'estat de transició, és a dir, l'energia d'activació, que és menor amb catalitzador.
Preguntes tipus test
- La gràfica v–[A] és una recta horitzontal. Quin ordre té A?
- a) Ordre 2
- b) Ordre 1
- c) Ordre negatiu
- d) Ordre 0
Resposta: d) Ordre 0. Una recta horitzontal vol dir que v no depèn de [A], i això és l'ordre 0; l'ordre 1 dona una recta inclinada i l'ordre 2 una corba.
- En duplicar [A], la velocitat es quadruplica. Quin és l'ordre respecte d'A?
- a) Ordre 2
- b) Ordre 0
- c) Ordre 4
- d) Ordre 1
Resposta: a) Ordre 2. Ha de complir-se 2ⁿ = 4, i per tant n = 2.
- Què modifica un catalitzador en una reacció?
- a) L'energia d'activació
- b) L'entalpia de reacció
- c) L'energia dels productes
- d) La constant d'equilibri
Resposta: a) L'energia d'activació. El catalitzador obre un camí amb una barrera més baixa i deixa intactes ΔH, l'equilibri i els nivells d'energia de reactius i productes.
Tema 7: Equilibri químic — Llei d'acció de masses, constants Kc i Kp i quocient de reacció
Flashcards
- Per a quina mena de reaccions es compleix que la constant Kp té exactament el mateix valor numèric que Kc?
- Es compleix quan Δ ngas = 0, és a dir, quan el nombre total de mols de gasos en els productes és idèntic al nombre de mols de gasos en els reactius.
- Si per a una reacció concreta s'obté un quocient de reacció Qc = 0,8 i la constant és Kc = 0,15, cap a on desplaçarà el sistema?
- Atès que Qc > Kc, hi ha un excés relatiu de productes i el sistema evolucionarà cap a l'esquerra per regenerar reactius fins a assolir l'equilibri.
Preguntes tipus test
- Què passa amb les velocitats directa i inversa quan una reacció assoleix l'equilibri químic?
- a) La velocitat inversa supera sempre la directa.
- b) Ambdues velocitats esdevenen exactament iguals.
- c) Les dues velocitats s'anul·len completament.
- d) La directa és superior a la inversa.
Resposta: b) Ambdues velocitats esdevenen exactament iguals.. L'equilibri químic és un estat dinàmic on la velocitat de transformació directa iguala la de regeneració inversa.
- Com canvia la constant Kc si es duplica la concentració inicial de tots els reactius a T constant?
- a) Es redueix a la meitat.
- b) Roman estrictament constant.
- c) Es multiplica per un factor quatre.
- d) Es duplica el seu valor numèric.
Resposta: b) Roman estrictament constant.. La constant Kc depèn exclusivament de la temperatura del sistema i no pas de les concentracions inicials.
- A quina conclusió s'arriba si en un instant determinat es calcula que Qc és menor que Kc?
- a) El sistema es troba en equilibri.
- b) La reacció no pot produir-se espontàniament.
- c) Evolucionarà produint més reactius.
- d) Evolucionarà espontàniament formant més productes.
Resposta: d) Evolucionarà espontàniament formant més productes.. Quan Qc < Kc hi ha un dèficit de productes, per la qual cosa la reacció progressa cap a la dreta.
Tema 7: Equilibri químic — Grau de dissociació i principi de Le Châtelier
Flashcards
- Com influeix l'addició d'un excés de reactiu sòlid en un equilibri heterogeni?
- No produeix cap desplaçament en l'equilibri, ja que la concentració o activitat del sòlid pur és constant i no forma part de l'expressió de la constant d'equilibri.
- Què succeeix amb el grau de dissociació α d'un gas quan s'augmenta el volum del recipient si Δ ngasos > 0?
- En augmentar el volum (disminució de pressió), el sistema es desplaça cap a on hi ha més mols gasosos; per tant, el grau de dissociació α augmenta.
Preguntes tipus test
- Quin dels següents factors és l'únic capaç de modificar el valor numèric de Kc?
- a) Canvi de temperatura
- b) Variació de volum
- c) Addició de catalitzador
- d) Variació de pressió
Resposta: a) Canvi de temperatura. Només la temperatura canvia el valor de la constant; pressió, volum i concentracions només alteren la composició d'equilibri.
- En la reacció N₂(g) + 3 H₂(g) ⇌ 2 NH₃(g), quin efecte té augmentar la pressió?
- a) Es desplaça a l'esquerra
- b) Es desplaça a la dreta
- c) Augmenta la constant Kc
- d) No es produeix cap canvi
Resposta: b) Es desplaça a la dreta. Com que a la dreta hi ha 2 mols de gas i a l'esquerra 4, l'augment de pressió afavoreix la formació de NH₃.
- Quina funció té un catalitzador en un procés en equilibri?
- a) Redueix el temps per assolir l'equilibri
- b) Modifica el valor numèric de Kp
- c) Desplaça la reacció cap als productes
- d) Augmenta el rendiment teòric final
Resposta: a) Redueix el temps per assolir l'equilibri. Un catalitzador accelera la velocitat de les dues reaccions oposades per igual sense alterar la posició d'equilibri.
Tema 7: Equilibri químic — Equilibri químic: relació amb la cinètica, la termodinàmica i la temperatura
Flashcards
- Per què un catalitzador no modifica Kc?
- Perquè augmenta kd i ki en la mateixa proporció, i per tant el quocient kd/ki = Kc no varia.
- K passa de 0,5 a 300 K a 4 a 400 K. Quin és el signe de ΔH?
- És positiu: K creix en escalfar, així que la reacció és endotèrmica.
- Si en un moment donat Q > K, quin signe té ΔG i cap a on evoluciona el sistema?
- ΔG és positiu i el sistema evoluciona cap als reactius (cap a l'esquerra) fins que Q = K.
Preguntes tipus test
- Què passa amb K en escalfar una reacció exotèrmica?
- a) Augmenta
- b) Primer augmenta i després baixa
- c) No canvia
- d) Disminueix
Resposta: d) Disminueix. En escalfar s'afavoreix el sentit endotèrmic, que en aquest cas és l'invers, i per tant K disminueix.
- Quin efecte té un catalitzador sobre un equilibri?
- a) L'assoleix abans, amb la mateixa K
- b) Augmenta només la velocitat directa
- c) Desplaça l'equilibri cap als productes
- d) Augmenta K
Resposta: a) L'assoleix abans, amb la mateixa K. Accelera per igual la reacció directa i la inversa, de manera que kd/ki = K es manté i només s'escurça el temps per arribar a l'equilibri.
- Si Q < K, com evoluciona espontàniament el sistema?
- a) Cap als productes, amb ΔG < 0
- b) Cap als productes, amb ΔG > 0
- c) Cap als reactius, amb ΔG > 0
- d) No evoluciona, ΔG = 0
Resposta: a) Cap als productes, amb ΔG < 0. ΔG = RT ln(Q/K) és negatiu quan Q < K, i el sistema avança cap a la dreta fins que Q iguala K.
Tema 7: Equilibri químic — Equilibris de solubilitat i precipitació
Flashcards
- Com varia la solubilitat del carbonat de calci si s'afegeix un àcid a la dissolució?
- La solubilitat augmenta perquè els ions oxoni (H3O^+) reaccionen amb els ions carbonat (CO3^2-) formant hidrogencarbonat i àcid carbònic, desplaçant l'equilibri cap a la dissolució del sòlid.
- Quina expressió relaciona Kps i la solubilitat molar s per al fosfat de plata, Ag3PO4?
- Com que es dissocia en 3 Ag^+ i PO4^3-, tenim Kps = [Ag^+]^3[PO4^3-] = (3s)^3(s) = 27s^4.
Preguntes tipus test
- Què succeeix quan el quocient de reacció és menor que el producte de solubilitat (Q < Kps)?
- a) El sistema es troba en sobresaturació
- b) Es forma un precipitat immediatament
- c) La sal canvia el seu valor de Kps
- d) La dissolució és insaturada i no precipita
Resposta: d) La dissolució és insaturada i no precipita. Quan Q < Kps, la quantitat d'ions dissolts no arriba al màxim possible i la dissolució roman homogènia.
- Com afecta l'addició de clorur de sodi a la solubilitat del clorur de plata?
- a) Es manté exactament igual
- b) Fa augmentar la constant Kps
- c) Augmenta per augment de força iònica
- d) Disminueix per efecte d'ió comú
Resposta: d) Disminueix per efecte d'ió comú. L'ió clorur afegit actua com a ió comú i desplaça l'equilibri cap a l'esquerra segons Le Châtelier.
- Per a quina de les següents sals la solubilitat molar s'expressa com s = ( K p s / 4 ) 1 / 3 (Kps / 4)^{1/3} ( K p s /4 ) 1/3 ?
- a) Hidròxid de ferro(III), Fe(OH)₃
- b) Fosfat de calci, Ca₃(PO₄)₂
- c) Sulfat de bari, BaSO₄
- d) Fluorur de calci, CaF₂
Resposta: d) Fluorur de calci, CaF₂. El CaF₂ és una sal de tipus AB₂, on Kps = s·(2s)² = 4s³.
Tema 8: Reaccions àcid-base — Teories àcid-base, parells conjugats i concepte de pH
Flashcards
- Per quina raó química l'ió H^+ lliure no pot existir de forma aïllada en una solució aquosa?
- A causa del seu volum extremadament petit i la seva enorme densitat de càrrega positiva, que fa que s'uneixi immediatament a un parell electrònic solitari d'una molècula d'aigua formant l'ió oxoni (H3O^+).
- Quina és la base conjugada de l'ió hidrogenfosfat, HPO4^2-, i quin és el seu àcid conjugat?
- La seva base conjugada (en perdre un protó) és el fosfat, PO4^3-, i el seu àcid conjugat (en captar un protó) és el dihidrogenfosfat, H2PO4^-.
- Si una dissolució aquosa a 25 °C té una concentració [H3O^+] = 1,0 × 10^-9 M, quin és el seu pH i com es classifica?
- Té un pH = -log(10^-9) = 9, de manera que es tracta d'una dissolució bàsica (pH > 7).
Preguntes tipus test
- Quina de les opcions següents descriu una limitació exclusiva de la teoria d'Arrhenius?
- a) No preveu l'existència d'equilibris químics reversibles
- b) Considera els protons com a partícules compostes
- c) Exigeix dissolvent aquós i grups hidròxid
- d) No admet reaccions de transferència electrònica
Resposta: c) Exigeix dissolvent aquós i grups hidròxid. Arrhenius circumscriu la reactivitat al medi aquós i no pot explicar la basicitat de substàncies sense hidròxids com l'amoníac.
- Quina parella d'espècies químiques constitueix un parell àcid-base conjugat de Brønsted-Lowry?
- a) H₂SO₄ i SO₄²⁻
- b) HNO₃ i NO₂⁻
- c) NH₄⁺ i NH₃
- d) H₃O⁺ i OH⁻
Resposta: c) NH₄⁺ i NH₃. L'ió amoni i l'amoníac es diferencien estrictament en un sol protó reversiblement transferit.
- Quin comportament defineix de manera unívoca una substància amfòtera?
- a) Formar exclusivament precipitats insolubles en medi bàsic
- b) Incapacitat absoluta per dissociar-se en aigua
- c) Capacitat d'actuar com a àcid o base
- d) Mantenir sempre un pH exactament neutre
Resposta: c) Capacitat d'actuar com a àcid o base. Una substància amfòtera pot cedir o captar protons depenent de l'acidesa o basicitat de l'espècie amb qui reaccioni.
Tema 8: Reaccions àcid-base — Àcids i bases forts i febles: Ka, Kb i grau de dissociació
Flashcards
- Com varia el grau de dissociació (α) d'un àcid feble quan s'afegeix aigua a la dissolució?
- El grau de dissociació augmenta en augmentar el volum, ja que la dilució afavoreix el sentit directe que genera més partícules en dissolució.
- Per a un àcid feble amb Ka = 2,0 · 10^-6 a 25 °C, quin és el valor de la constant Kb de la seva base conjugada?
- Val 5,0 · 10^-9, obtingut dividint Kw = 1,0 · 10^-14 entre Ka = 2,0 · 10^-6.
Preguntes tipus test
- Quina de les següents substàncies es comporta com un àcid fort en aigua?
- a) HF
- b) CH₃COOH
- c) HCN
- d) HClO₄
Resposta: d) HClO₄. L'àcid perclòric es dissocia completament en aigua, mentre que els altres són àcids febles.
- Si un àcid té Ka = 10⁻⁴, com és la seva base conjugada a 25 °C?
- a) Kb = 10⁻¹⁴, forta
- b) Kb = 10⁴, molt forta
- c) Kb = 10⁻¹⁰, feble
- d) Kb = 10⁻⁴, neutra
Resposta: c) Kb = 10⁻¹⁰, feble. Es compleix Ka · Kb = 10⁻¹⁴, per tant Kb = 10⁻¹⁴ / 10⁻⁴ = 10⁻¹⁰.
- Quan és vàlid menysprear x davant la concentració inicial c₀?
- a) Només en àcids forts
- b) Quan Ka és major que 1
- c) Quan el grau de dissociació és menor al 5 %
- d) Sempre que c₀ sigui baixa
Resposta: c) Quan el grau de dissociació és menor al 5 %. El criteri estàndard admet menysprear x quan alfa és inferior a 0,05 (5 %).
Tema 8: Reaccions àcid-base — Volumetries de neutralització i hidròlisi de sals
Flashcards
- Quin és el pH en el punt d'equivalència en valorar àcid acètic amb hidròxid de sodi?
- El pH és superior a 7 (bàsic), ja que en el punt d'equivalència es forma acetat de sodi, l'anió del qual (CH3COO^-) pateix hidròlisi alliberant ions OH^-.
- Per què el catió sodi (Na^+) o el clorur (Cl^-) no alteren el pH en dissoldre NaCl en aigua?
- Perquè provenen d'una base forta (NaOH) i d'un àcid fort (HCl); les seves forces àcid-base conjugades són pràcticament nul·les i no reaccionen amb l'aigua.
- Com canvia el pH d'una dissolució aquosa d'àcid clorhídric en afegir-hi aigua destil·lada?
- El pH augmenta apropant-se a 7, perquè la dilució fa disminuir la concentració d'ions H3O^+.
Preguntes tipus test
- Quin és el pH resultant de dissoldre nitrat d'amoni (NH₄NO₃) en aigua?
- a) Neutre (pH igual a 7)
- b) Àcid (pH menor que 7)
- c) Bàsic (pH major que 7)
- d) Exactament igual a zero
Resposta: b) Àcid (pH menor que 7). L'ió amoni prové d'una base feble i s'hidrolitza cedint protons, mentre que el nitrat prové d'un àcid fort i no reacciona.
- Quin material de laboratori conté habitualment la dissolució valorant de concentració coneguda?
- a) Matràs d'Erlenmeyer
- b) Pipeta Pasteur
- c) Bureta
- d) Vas de precipitats
Resposta: c) Bureta. La bureta permet afegir el volum de valorant de manera progressiva i mesurar-ne la despesa amb alta precisió.
- Per a quina valoració és més idònia la fenolftaleïna (zona de viratge pH 8,2 - 10,0)?
- a) Sal neutra amb aigua destil·lada
- b) Àcid fort amb base feble
- c) Àcid feble amb base forta
- d) Àcid feble amb àcid fort
Resposta: c) Àcid feble amb base forta. Al punt d'equivalència es forma una sal bàsica i el salt de pH s'esdevé a la zona alcalina, on viratge la fenolftaleïna.
Tema 8: Reaccions àcid-base — Àcids i bases en la indústria i el medi ambient
Flashcards
- Quin àcid es forma a partir del SO3 atmosfèric i per quina reacció?
- Àcid sulfúric: SO3 + H2O → H2SO4.
- Per què l'addició d'una mica d'HCl canvia molt el pH de l'aigua destil·lada però poc el d'un tampó?
- Al tampó la base conjugada capta els H3O^+ i forma l'àcid feble; a l'aigua els protons queden lliures.
- Com es corregeix un sòl acidificat per fertilitzants amoniacals?
- Amb encalat: afegint una base com CaCO3 o Ca(OH)2.
Preguntes tipus test
- Quins contaminants originen principalment la pluja àcida?
- a) Monòxid de carboni i metà
- b) Ozó i vapor d'aigua
- c) Òxids de sofre i de nitrogen
- d) Clorofluorocarburs
Resposta: c) Òxids de sofre i de nitrogen. SO₂/SO₃ i NO₂ formen H₂SO₄ i HNO₃; els altres gasos no generen aquests àcids.
- En afegir NaOH a un tampó CH₃COOH/CH₃COO⁻, qui neutralitza els OH⁻?
- a) L'àcid acètic
- b) L'ió sodi
- c) L'ió acetat
- d) L'aigua del medi
Resposta: a) L'àcid acètic. L'àcid feble cedeix el protó a l'OH⁻; l'acetat actua quan s'afegeix àcid.
- Per què els fertilitzants amb ió amoni acidifiquen el sòl?
- a) Formen carbonat de calci
- b) L'amoni allibera OH⁻
- c) Absorbeixen CO₂ de l'aire
- d) La nitrificació allibera H⁺
Resposta: d) La nitrificació allibera H⁺. Els bacteris transformen NH₄⁺ en NO₃⁻ alliberant protons que fan baixar el pH.
Tema 9: Reaccions redox — Estats d'oxidació i semireaccions redox
Flashcards
- Quin és el nombre d'oxidació del crom en l'ió dicromat, Cr2O7^2-?
- És +6, atès que 2x + 7(-2) = -2 ⇒ 2x - 14 = -2 ⇒ 2x = 12 ⇒ x = +6.
- Quants electrons cal afegir i a quin membre per ajustar la càrrega de la semireacció MnO4^- + 8H^+ → Mn^2+ + 4H2O?
- Cal afegir 5e^- al costat dels reactius (esquerra), ja que la càrrega neta passa de +7 (-1 + 8 = +7) a +2.
Preguntes tipus test
- Quina funció compleix l'agent reductor en un procés redox?
- a) Cedeix electrons i s'oxida
- b) Disminueix el seu estat d'oxidació
- c) Accepta electrons i es redueix
- d) Cedeix protons a l'aigua
Resposta: a) Cedeix electrons i s'oxida. El reductor cedeix electrons a una altra espècie i, en fer-ho, pateix ell mateix una oxidació.
- Quin és l'estat d'oxidació de l'oxigen en el peròxid d'hidrogen, H₂O₂?
- a) -1
- b) 0
- c) -2
- d) +2
Resposta: a) -1. En els enllaços peròxid (-O-O-), cada àtom d'oxigen presenta un estat d'oxidació de -1.
- En medi àcid, com s'ajusta un dèficit de 2 àtoms d'oxigen en els productes?
- a) Afegint 2 molècules d'aigua als productes
- b) Afegint 2 ions OH⁻ als productes
- c) Afegint 4 protons H⁺ als reactius
- d) Afegint 2 molècules de O₂
Resposta: a) Afegint 2 molècules d'aigua als productes. En medi àcid el dèficit d'oxigen es compensa sempre amb molècules d'aigua (H₂O).
Tema 9: Reaccions redox — Piles voltaiques, potencials estàndard i espontaneïtat
Flashcards
- Què succeeix amb la força electromotriu estàndard E^° d'una semireacció si es multipliquen els seus coeficients estequiomètrics per dos?
- El valor de E^° no canvia gens, perquè el potencial estàndard d'elèctrode és una propietat intensiva que no depèn de la quantitat de matèria ni dels coeficients estequiomètrics.
- En la notació convencional d'una pila, quin elèctrode s'escriu sempre a l'esquerra del pont salí?
- S'escriu sempre l'ànode, que és el compartiment on es produeix l'oxidació (pol negatiu de la pila).
- Per què el magnesi actua com a ànode de sacrifici eficaç davant del ferro?
- Perquè té un potencial estàndard de reducció molt més negatiu que el del ferro, la qual cosa li confereix una major tendència a oxidar-se, protegint el ferro.
Preguntes tipus test
- Quin paper compleix el pont salí en una pila galvànica?
- a) Mantenir l'electroneutralitat compensant les càrregues
- b) Impedir qualsevol moviment de partícules carregades
- c) Transportar electrons directament entre elèctrodes
- d) Augmentar el potencial de reducció de l'ànode
Resposta: a) Mantenir l'electroneutralitat compensant les càrregues. El pont salí permet la migració d'ions per neutralitzar l'excés de càrregues produït en cadascuna de les semicel·les.
- Com es defineix la força electromotriu estàndard d'una pila a partir dels potencials de reducció?
- a) E°pila = n · (E°càtode - E°ànode)
- b) E°pila = E°càtode + E°ànode
- c) E°pila = E°ànode - E°càtode
- d) E°pila = E°càtode - E°ànode
Resposta: d) E°pila = E°càtode - E°ànode. La fem estàndard és la diferència entre el potencial de reducció del càtode i el potencial de reducció de l'ànode.
- Segons el criteri termodinàmic, un procés redox és espontani si compleix que:
- a) E°pila > 0 i ΔG° > 0
- b) E°pila > 0 i ΔG° < 0
- c) E°pila = 0 i ΔG° < 0
- d) E°pila < 0 i ΔG° < 0
Resposta: b) E°pila > 0 i ΔG° < 0. A causa de la relació ΔG° = -n·F·E°pila, un potencial positiu genera una variació d'energia lliure negativa, indicant espontaneïtat.
Tema 9: Reaccions redox — Bateries, piles de combustible i muntatge experimental d'una pila
Flashcards
- Per què una bateria recarregable necessita una font externa per carregar-se?
- Perquè la reacció inversa a la de descàrrega no és espontània (Δ G > 0) i s'ha de forçar per electròlisi.
- Quants mols d'electrons calen per reduir 1 mol d'O₂ en una pila de combustible?
- 4 mol d'electrons, segons O2 + 4H^+ + 4e^- → 2H2O.
- Què s'observa a la dissolució de CuSO₄ en una pila Daniell en funcionament?
- El color blau s'aclareix perquè els ions Cu²⁺ es redueixen i es dipositen com a coure sobre el càtode.
Preguntes tipus test
- Quan es carrega una bateria d'ions de liti, què fa el dispositiu?
- a) Genera energia de forma espontània
- b) Funciona com una cel·la electrolítica
- c) Funciona com una pila galvànica
- d) Consumeix oxigen de l'aire
Resposta: b) Funciona com una cel·la electrolítica. En la càrrega una font externa força la reacció no espontània, que és una electròlisi.
- En la pila de combustible d'hidrogen, on es redueix l'oxigen?
- a) A l'ànode
- b) Al càtode
- c) A l'electròlit sense elèctrode
- d) Al pont salí
Resposta: b) Al càtode. La reducció sempre té lloc al càtode; a l'ànode s'oxida l'H₂.
- Una pila de zinc funciona fins que s'acaba l'ànode. Quina dada cal per trobar el temps?
- a) Intensitat del corrent
- b) Massa del càtode de coure
- c) Color de la dissolució
- d) Volum del pont salí
Resposta: a) Intensitat del corrent. Amb la càrrega disponible Q, el temps és t = Q/I, i per tant cal conèixer la intensitat.
Tema 9: Reaccions redox — Electròlisi i lleis de Faraday
Flashcards
- Quina diferència hi ha entre la polaritat dels elèctrodes d'una pila voltaica i els d'una cel·la electrolítica?
- A totes dues cel·les l'ànode oxida i el càtode redueix. Tanmateix, a la pila l'ànode és el pol negatiu (-) i el càtode el positiu (+), mentre que a la cel·la electrolítica l'ànode és positiu (+) i el càtode negatiu (-) perquè estan connectats directament als pols respectius del generador extern.
- Quants coulombs de càrrega elèctrica es necessiten per dipositar 1 mol de coure metàl·lic a partir d'una dissolució de Cu^2+?
- Com que la semireacció és Cu^2+ + 2 e^- → Cu, calen 2 mols d'e^- per mol de coure: Q = 2 × 96 500 C = 193000 C.
Preguntes tipus test
- Què passa a l'ànode durant una electròlisi?
- a) S'oxiden els anions al pol positiu
- b) S'oxiden els cations al pol negatiu
- c) Es redueixen els cations al pol negatiu
- d) Es redueixen els anions al pol positiu
Resposta: a) S'oxiden els anions al pol positiu. L'ànode està connectat al pol positiu i és on es produeix l'oxidació de les espècies (anions).
- Quin volum relatiu de gasos es produeix en l'electròlisi de l'aigua?
- a) El doble de H₂ que de O₂
- b) El doble de O₂ que de H₂
- c) Quatre vegades més O₂ que H₂
- d) Volums iguals de tots dos gasos
Resposta: a) El doble de H₂ que de O₂. L'estequiometria 2 H₂O → 2 H₂ + O₂ produeix 2 mols d'hidrogen per cada mol d'oxigen.
- Quina intensitat es necessita per fer circular 19300 C durant 1000 segons?
- a) 19,3 A
- b) 193 A
- c) 0,193 A
- d) 1,93 A
Resposta: a) 19,3 A. Aplicant I = Q / t s'obté 19300 C / 1000 s = 19,3 A.
Tema 9: Reaccions redox — Electròlisi de dissolucions aquoses i electrodeposició
Flashcards
- Per què en l'electròlisi de NaCl aquós no s'obté sodi metàl·lic al càtode?
- Perquè el Na⁺ té un potencial de reducció molt negatiu (−2,71 V) i l'aigua es redueix molt més fàcilment, formant H₂ i OH⁻.
- Quina espècie s'oxida a l'ànode en l'electròlisi d'una dissolució aquosa de Na₂SO₄?
- L'aigua, que dona O₂ i H⁺, perquè l'ió sulfat (un oxoanió) no s'oxida.
- Si dupliquem la intensitat i la superfície de la peça alhora, com canvia el gruix dipositat en el mateix temps?
- No canvia: el gruix és proporcional a I/A, i el quocient es manté.
Preguntes tipus test
- En l'electròlisi de salmorra concentrada, què es forma al càtode?
- a) Clor gas
- b) Hidrogen gas i ions OH⁻
- c) Oxigen gas i ions H⁺
- d) Sodi metàl·lic
Resposta: b) Hidrogen gas i ions OH⁻. El Na⁺ no es redueix en aigua; es redueix l'aigua a H₂ i OH⁻, i el Cl₂ surt a l'ànode.
- Per niquelar una clau d'acer, a quin pol de la font es connecta la clau?
- a) Al pol positiu, com a ànode
- b) Al pol positiu, com a càtode
- c) A qualsevol dels dos pols
- d) Al pol negatiu, com a càtode
Resposta: d) Al pol negatiu, com a càtode. La peça ha de rebre electrons perquè el Ni²⁺ s'hi redueixi, i per tant és el càtode, connectat al pol negatiu.
- Electròlisi de CuSO₄ aquós amb elèctrodes inerts: què passa a l'ànode?
- a) S'oxida l'ió sulfat
- b) Es diposita coure
- c) Es desprèn H₂
- d) S'oxida l'aigua a O₂
Resposta: d) S'oxida l'aigua a O₂. Els oxoanions com el sulfat no s'oxiden; l'aigua s'oxida a O₂, mentre el coure es diposita al càtode.
Tema 10: Isomeria — Formulació de funcions orgàniques i isomeria constitucional
Flashcards
- Quina relació d'isomeria constitucional presenten el butan-1-ol i el butan-2-ol?
- Són isòmers de posició, ja que conserven la mateixa cadena de quatre carbonis i la mateixa funció alcohol, però el grup hidroxil (-OH) està enllaçat al carboni 1 o al carboni 2.
- Quina relació d'isomeria hi ha entre l'àcid propanoic i l'etanoat de metil?
- Són isòmers de grup funcional, ja que ambdós comparteixen la fórmula molecular C3H6O2 però l'un és un àcid carboxílic i l'altre és un èster.
Preguntes tipus test
- Quina parella de compostos representa isòmers de grup funcional?
- a) Propan-1-ol i propan-2-ol
- b) But-1-è i but-2-è
- c) Pentà i 2-metilbutà
- d) Etanol i metoximetà
Resposta: d) Etanol i metoximetà. L'etanol (alcohol) i el metoximetà (èter) tenen la mateixa fórmula C₂H₆O però grups funcionals diferents.
- Com es classifiquen el but-1-è i el metilpropè?
- a) Estereoisòmers
- b) Isòmers de cadena
- c) Isòmers de funció
- d) Isòmers de posició
Resposta: b) Isòmers de cadena. Tots dos són alquens amb fórmula C₄H₈, però difereixen en la ramificació de la cadena de carbonis.
- Quantes insaturacions presenta una molècula amb fórmula molecular C₄H₈O₂?
- a) 2
- b) 0
- c) 1
- d) 3
Resposta: c) 1. El grau d'insaturació és 4 - (8/2) + 1 = 1, corresponent a un doble enllaç (per exemple C=O) o a un cicle.
Tema 10: Isomeria — Nomenclatura orgànica: hidrocarburs i compostos amb grups funcionals
Flashcards
- Per què s'anomena 1,1,2-tricloroetà i no 1,2,2-tricloroetà?
- Perquè cal numerar per l'extrem que dona el conjunt de localitzadors més baix, i 1,1,2 és inferior a 1,2,2.
- Com s'anomena CH3COOCH3?
- Etanoat de metil: la part amb el C=O té 2 C (etanoat) i el radical unit a l'oxigen és metil.
- Per què el metilpropè no porta cap localitzador?
- Perquè en una cadena de 3 C el doble enllaç i el metil només poden estar en una posició, i el nom ja és inequívoc.
Preguntes tipus test
- Quin nom correspon a CH₃–CHOH–CH₂–CH₃?
- a) Butan-2-ol
- b) Butan-1-ol
- c) Butan-3-ol
- d) 2-hidroxibutà
Resposta: a) Butan-2-ol. Es numera per l'extrem més proper al grup OH, que queda al C2, i -ol és la terminació.
- Quina terminació té un hidrocarbur amb un triple enllaç?
- a) -í
- b) -è
- c) -il
- d) -à
Resposta: a) -í. -à és per a alcans, -è per a alquens, -il per a radicals i -í per a alquins.
- CH₃–CH₂–COO–CH₃ s'anomena:
- a) Metanoat de propil
- b) Propanoat de metil
- c) Butanoat de metil
- d) Etanoat d'etil
Resposta: b) Propanoat de metil. La part amb el C=O té 3 C (propanoat) i el radical unit a l'oxigen és un metil.
Tema 10: Isomeria — Estereoisomeria geomètrica i òptica
Flashcards
- Per què el but-1-è no presenta isomeria geomètrica cis-trans mentre que el but-2-è sí que en presenta?
- Perquè en el but-1-è el carboni terminal està enllaçat a dos àtoms d'hidrogen idèntics, incomplint la condició de tenir dos substituents diferents a cada carboni del doble enllaç.
- Quina propietat física mesurable permet distingir experimentalment una parella d'enantiòmers purs?
- La rotació òptica del pla de la llum polaritzada, ja que un enantiòmer és dextrogir (+) i l'altre és levogir (-) amb el mateix angle de gir.
Preguntes tipus test
- Quina condició és imprescindible perquè un alquè presenti isomeria geomètrica cis-trans?
- a) Substituents diferents a cada carboni sp²
- b) Disposar d'un carboni asimètric quiral
- c) Tenir quatre grups alquil diferents
- d) Tenir enllaços triples conjugats lliures
Resposta: a) Substituents diferents a cada carboni sp². Cada carboni del doble enllaç ha d'estar unit a dos grups diferents per permetre dues disposicions espacials no equivalents.
- Quina característica defineix un carboni com a estereocentre o asimètric?
- a) Presentar càrrega elèctrica neta formal
- b) Estar unit a quatre grups diferents
- c) Formar part d'un doble enllaç rígid
- d) Posseir geometria trigonal plana sp²
Resposta: b) Estar unit a quatre grups diferents. Un carboni quiral o asimètric és un carboni tetraèdric lligat a quatre substituents completament diferents.
- En què es diferencien dos enantiòmers purs en condicions estàndard?
- a) En la seva densitat molecular
- b) En la solubilitat en aigua pura
- c) En el seu punt d'ebullició
- d) En la desviació de llum polaritzada
Resposta: d) En la desviació de llum polaritzada. Els enantiòmers tenen propietats físiques escalars idèntiques, excepte el sentit de desviació de la llum polaritzada.
Tema 11: Reactivitat orgànica
Flashcards
- Quina diferència formal hi ha entre una reacció d'eliminació i una reacció d'addició?
- L'addició trenca un enllaç múltiple per afegir àtoms a la molècula, mentre que l'eliminació desprèn àtoms de posicions veïnes formant un doble o triple enllaç nou.
- Quins productes s'obtenen en fer reaccionar àcid etanoic amb metanol en medi àcid?
- Es produeix una reacció d'esterificació (condensació) que dona etanoat de metil i aigua: CH3COOH + CH3OH rightleftharpoons CH3COOCH3 + H2O.
- Per què l'etanol bull a una temperatura molt més alta que el dimetilèter si tenen la mateixa fórmula molecular?
- L'etanol té un grup O–H i forma enllaços d'hidrogen entre molècules. L'èter no té H unit a O i només presenta forces dipol-dipol febles i de London.
- Quin reactiu permet distingir un àcid carboxílic d'un fenol?
- El NaHCO₃: reacciona amb l'àcid carboxílic i desprèn CO₂, però no desprotona el fenol, que és un àcid massa feble.
Preguntes tipus test
- Com es classifica la reacció: CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₂Br-CH₂Br?
- a) Addició
- b) Eliminació
- c) Condensació
- d) Substitució
Resposta: a) Addició. El doble enllaç s'obre per incorporar els dos àtoms de brom, de manera que és una addició.
- Quin tipus de transformació representa la conversió d'etanol en etè en presència d'àcid sulfúric?
- a) Substitució nucleòfila
- b) Eliminació (deshidratació)
- c) Oxidació total
- d) Hidratació catalítica
Resposta: b) Eliminació (deshidratació). Es perd una molècula d'aigua generant un enllaç doble, la qual cosa constitueix una eliminació.
- La reacció entre un àcid carboxílic i una amina primària per donar una amida és:
- a) Una reacció d'isomerització
- b) Una addició electrofílica
- c) Una reacció de condensació
- d) Una eliminació d'halogen
Resposta: c) Una reacció de condensació. Dues molècules s'uneixen amb pèrdua d'una molècula petita (aigua), definint una condensació.
Tema 12: Polímers — Mecanismes de polimerització per addició i condensació
Flashcards
- Per quina raó la composició centesimal d'un polímer d'addició coincideix amb la del seu monòmer, mentre que en un de condensació no?
- Perquè en l'addició tots els àtoms del monòmer insaturat s'incorporen íntegrament a la macromolècula sense despreniment de matèria, mentre que en la condensació s'eliminen petites molècules secundàries com H2O o HCl.
- Quins dos reactius s'utilitzen per sintetitzar la poliamida niló 6,6?
- L'àcid hexandioic (àcid adípic) i l'hexan-1,6-diamina (hexametilendiamina), cadascun amb una cadena alifàtica de 6 àtoms de carboni.
Preguntes tipus test
- Quin tipus de reacció experimenta el cloroetè per sintetitzar el policlorur de vinil (PVC)?
- a) Polimerització per addició
- b) Substitució nucleòfila
- c) Polimerització per condensació
- d) Eliminació bimolecular
Resposta: a) Polimerització per addició. El doble enllaç del cloroetè s'obre per afegir-se a la cadena sense alliberar cap subproducte.
- Quin subproducte s'elimina durant la síntesi del PET a partir d'àcid tereftàlic i etilenglicol?
- a) Clorur d'hidrogen
- b) Diòxid de carboni
- c) Aigua
- d) Metanol
Resposta: c) Aigua. La reacció d'esterificació entre els grups carboxil i hidroxil allibera aigua.
- Quina condició estructural és imprescindible perquè un monòmer pugui formar un polímer de condensació lineal?
- a) Presentar dos grups funcionals reactius
- b) Contenir un anell aromàtic
- c) Estar format exclusivament per carboni i hidrogen
- d) Tenir com a mínim un doble enllaç
Resposta: a) Presentar dos grups funcionals reactius. Per créixer de manera lineal en ambdues direccions cal que el monòmer sigui com a mínim difuncional.
Tema 12: Polímers — Classificació, estructura i propietats dels polímers
Flashcards
- Quina diferència estructural explica que l'HDPE tingui major densitat i rigidesa que l'LDPE si tots dos provenen de l'etè?
- L'HDPE presenta cadenes essencialment lineals que permeten un empaquetament cristal·lí compacte, mentre que l'LDPE conté moltes ramificacions laterals que dificulten l'ordenació i disminueixen la densitat.
- Per què un plàstic termoestable no es pot fondre per ser remodelat, a diferència d'un termoplàstic?
- Perquè les cadenes del termoestable estan unides per una xarxa tridimensional d'enllaços covalents forts que no es trenquen amb la calor sense que es produeixi la descomposició química irreversible del material.
Preguntes tipus test
- Quin tipus de polímer es deforma notablement sota tensió i recupera la seva forma original en alliberar-la?
- a) Elastòmer
- b) Polímer inorgànic rígid
- c) Termoestable
- d) Termoplàstic cristal·lí
Resposta: a) Elastòmer. Els elastòmers tenen una reticulació feble que permet que les cadenes s'estirin elàsticament i recuperin la forma, sense lliscament irreversible ni deformació permanent.
- En què consisteix la vulcanització del cautxú introduïda per Goodyear?
- a) Condensació amb àcid tereftàlic
- b) Creació de ponts de sofre entre cadenes
- c) Eliminació de dobles enllaços amb hidrogen
- d) Addició de clor a l'esquelet
Resposta: b) Creació de ponts de sofre entre cadenes. La vulcanització escalfa el cautxú amb sofre per crear enllaços creuats de sofre que n'augmenten l'elasticitat i resistència.
- Quin codi de reciclatge correspon al policlorur de vinil (PVC)?
- a) Codi 2
- b) Codi 1
- c) Codi 5
- d) Codi 3
Resposta: d) Codi 3. El PVC s'identifica oficialment amb el codi numèric 3 dins del sistema de reciclatge de plàstics.
Tema 13: Espectres atòmics i tècniques espectroscòpiques — Radiació electromagnètica i espectroscòpia d'infraroig
Flashcards
- Per què les molècules homonuclears com el dinitrogen (N2) no presenten cap banda d'absorció a l'espectroscòpia IR?
- Perquè per absorbir radiació IR cal que la vibració provoqui una variació en el moment dipolar elèctric. En ser una molècula diatòmica formada per àtoms idèntics, el dipol és nul permanentment durant qualsevol vibració de tensió.
- Quina diferència energètica fonamental hi ha entre la informació que aporta l'espectroscòpia UV-Visible i la que aporta l'espectroscòpia d'Infraroig?
- La radiació UV-Vis indueix transicions electròniques entre orbitals moleculars de valència (requereix fotons de major energia), mentre que la radiació infraroja provoca exclusivament canvis d'estats vibracionals entre enllaços (requereix menys energia).
- Com permet distingir l'espectre IR entre una cetona i un àcid carboxílic?
- Tots dos presenten el pic intens del carbonil (C=O) entre 1680 i 1750 cm^-1, però l'àcid carboxílic mostra a més una banda extremadament ampla corresponent a l'O-H associat per enllaços d'hidrogen entre 2500 i 3300 cm^-1.
Preguntes tipus test
- Quin tipus de transició provoca la radiació infraroja en interaccionar amb una molècula?
- a) Excitacions d'electrons de valència
- b) Fotoionització de capes internes
- c) Transicions vibracionals dels enllaços
- d) Inversió de l'espín nuclear
Resposta: c) Transicions vibracionals dels enllaços. L'energia dels fotons infrarojos coincideix amb la diferència entre nivells quàntics de vibració molecular.
- A quin grup funcional correspon un pic agut i molt intens cap a 1715 cm⁻¹?
- a) Un enllaç triple C≡C
- b) Un doble enllaç C=C aromàtic
- c) Un grup carbonil C=O
- d) Un grup hidroxil O-H
Resposta: c) Un grup carbonil C=O. El grup carbonil és fortament polar i produeix una banda diagnòstica molt intensa entre 1680 i 1750 cm⁻¹.
- Com varia la freqüència de vibració d'un enllaç segons la seva força i les masses?
- a) Augmenta en augmentar les masses atòmiques
- b) Augmenta amb enllaços més forts i lleugers
- c) És independent de la massa dels àtoms
- d) Disminueix en augmentar la força d'enllaç
Resposta: b) Augmenta amb enllaços més forts i lleugers. Pel model de l'oscil·lador harmònic, la freqüència és directament proporcional a la rigidesa i inversa a la massa reduïda.
Tema 13: Espectres atòmics i tècniques espectroscòpiques — Model de Bohr, transicions electròniques i fotons ionitzants
Flashcards
- Per què les energies dels nivells de Bohr són negatives?
- Perquè el zero correspon a l’electró lliure (n → ∞); un electró lligat té menys energia que un de lliure.
- Com passes una energia d’ionització de kJ/mol a l’energia d’un fotó?
- Es multiplica per 10^3 per passar a J/mol i es divideix per NA: E = Ei·10^3/NA.
- Quina diferència hi ha entre excitar i ionitzar un àtom?
- Excitar és fer pujar l’electró a un nivell superior on continua lligat, i cal una energia exacta. Ionitzar és arrencar-lo, i cal una energia igual o superior a l’energia d’ionització.
Preguntes tipus test
- Què explica el model de Bohr que el de Rutherford no explicava?
- a) Els espectres de línies de l’hidrogen
- b) L’espectre dels àtoms polielectrònics
- c) L’existència del nucli atòmic
- d) L’efecte Zeeman
Resposta: a) Els espectres de línies de l’hidrogen. Bohr quantitza les energies i justifica les línies de l’hidrogen; el nucli ja era de Rutherford, i els àtoms polielectrònics i l’efecte Zeeman en són limitacions.
- Quin tipus de radiació té més energia per fotó?
- a) Ultraviolada
- b) Visible violeta
- c) Infraroja
- d) Visible vermella
Resposta: a) Ultraviolada. L’energia és inversament proporcional a λ, i l’UV té la longitud d’ona més curta de les quatre.
- Un àtom té λmax d’ionització de 240 nm. Quina llum l’ionitza?
- a) Infraroig de 900 nm
- b) UV de 200 nm
- c) Llum vermella molt intensa
- d) Llum verda de 520 nm
Resposta: b) UV de 200 nm. Només ionitzen els fotons amb λ més curta que 240 nm; la intensitat no compensa la manca d’energia de cada fotó.
Tema 13: Espectres atòmics i tècniques espectroscòpiques — Ressonància magnètica nuclear i espectrometria de masses
Flashcards
- Quants senyals i quina multiplicitat presentarà l'espectre de 1H-RMN de l'1,1-dicloroetà (CH3-CHCl2)?
- Presentarà dos senyals: un doblet per als 3 protons del grup -CH3 (ja que tenen 1 protó veí, n = 1 -> 1 + 1 = 2) i un quartet per al protó del grup -CHCl2 (ja que té 3 protons veïns, n = 3 -> 3 + 1 = 4).
- En un espectre de masses, quina diferència hi ha entre l'ió molecular i el pic base?
- L'ió molecular (M^+) és el catió radical resultant d'arrencar un sol electró a la molècula sense fragmentar-se (revela la seva massa molecular), mentre que el pic base és el pic de màxima intensitat relativa (100 %) i correspon al fragment iònic més abundant i estable.
Preguntes tipus test
- Per quina raó l'espectrometria de masses no es considera pròpiament una espectroscòpia?
- a) Perquè no empra radiació electromagnètica
- b) Perquè destrueix l'esquelet atòmic de la mostra
- c) Perquè només analitza mostres en estat gasós
- d) Perquè requereix l'ús de camps magnètics
Resposta: a) Perquè no empra radiació electromagnètica. L'espectrometria de masses no mesura transicions energètiques per absorció o emissió de fotons, sinó la relació m/z d'ions.
- Segons la regla n+1, quina multiplicitat presenta el grup -CH2- a l'1,2-dicloroetà (Cl-CH2-CH2-Cl)?
- a) Un triplet
- b) Un singlet
- c) Un quartet
- d) Un doblet
Resposta: b) Un singlet. Tots 4 protons són químicament equivalents per simetria molecular, per la qual cosa no s'acoblen entre ells i donen un únic singlet.
- Quin compost s'utilitza habitualment com a referència interna (0 ppm) en 1H-RMN?
- a) Etanol
- b) Tetrametilsilà (TMS)
- c) Metà
- d) Triclorometà deuterat
Resposta: b) Tetrametilsilà (TMS). El tetrametilsilà (CH3)4Si és químicament inert, molt volàtil i té 12 protons equivalents molt apantallats que defineixen el 0 ppm.
Formulari
Flashcards
- Com es calcula la pressió parcial d'un gas en una mescla a partir de la pressió total?
- Segons la llei de Dalton, Pi = Xi · Ptotal, on la fracció molar és Xi = fracnintotal.
- Quina expressió permet calcular la massa de substància dipositada en una electròlisi?
- m = (M · I · t)/(n · F), on M és la massa molar, I la intensitat, t el temps en segons, n el nombre d'electrons que capta o cedeix cada ió (la seva càrrega, p. ex. 2 per al Cu²⁺) i F la constant de Faraday.
- Com s'expressa el vincle matemàtic entre el canvi d'energia interna (Δ U) i la variació d'entalpia (Δ H) en sistemes amb gasos ideals?
- Mitjançant l'expressió Δ H = Δ U + Δ ng · R · T, on Δ ng és la diferència estequiomètrica de mols gasosos entre productes i reactius.
Preguntes tipus test
- Com es consideren les constants d'equilibri Kc i Kp pel que fa a les unitats?
- a) Adimensionals (sense unitats)
- b) Sempre en mol·L⁻¹
- c) Sempre en atm
- d) En unitats que depenen de la temperatura
Resposta: a) Adimensionals (sense unitats). Segons el conveni termodinàmic, les constants d'equilibri es consideren adimensionals i es relacionen mitjançant Kp = Kc·(RT)^Δn.
- Quina relació s'estableix entre el pH i el pOH d'una dissolució aquosa a 25 °C?
- a) pH - pOH = 7
- b) pH · pOH = 14
- c) pH + pOH = 14
- d) pH / pOH = Kw
Resposta: c) pH + pOH = 14. Com que Kw = 1,0 · 10⁻¹⁴ a 25 °C, aplicant el logaritme negatiu decimal resulta pH + pOH = 14.
- Quina és l'equació de Planck que calcula l'energia d'un fotó a partir de la seva longitud d'ona?
- a) E = (h · c) / λ
- b) E = h / (c · λ)
- c) E = (h · λ) / c
- d) E = h · λ · c
Resposta: a) E = (h · c) / λ. Substituint f = c / λ a la fórmula fonamental E = h · f, s'obté E = (h · c) / λ.
I 0 flashcards i 46 preguntes més al document.
Text del document
APUNTS QUÍMICA Selectivitat (PAU Catalunya) AprenAI 2026-2027 Els 13 temes de Química de la Selectivitat, de la formulació a l'RMN, amb esquemes, 136 preguntes de test, formulari i resum. Diu què no entra a la PAU.
APREN.AI Índex Tema 1: Continguts transversals 1 Formulació inorgànica: compostos binaris 9 Principis generals i sistemes de nomenclatura 9 Combinacions binàries de l'hidrogen 10 Combinacions binàries de l'oxigen: òxids i peròxids 11 Altres combinacions binàries: sals binàries 12 2 Formulació inorgànica: oxoàcids, hidròxids i sals 13 Oxoàcids: estructura i deducció de l'estat d'oxidació 14 Hidròxids 14 Oxisals neutres 15 Sals àcides 16 3 El mol, gasos ideals i càlculs de massa 17 L'escala microscòpica i la quantitat de substància: el mol 18 Conversions entre massa, mols i partícules 18 Gasos ideals: equació d'estat i volum molar 19 Anàlisi comparativa de sistemes gasosos 19 4 Dissolucions i procediments de preparació 20 Magnituds per a la quantificació de dissolucions 20 Interconversió entre formes de concentració 21 Dilució i mescla de dissolucions 22 Procediments de preparació al laboratori 22 Seguretat al laboratori i pictogrames SGA/CLP 23 5 Altres expressions de la concentració i pictogrames de perill complets 24 Altres maneres d'expressar la concentració 25 Pictogrames de perill CLP: els que falten 26 6 Càlculs estequiomètrics, rendiment i puresa 29 Fonaments de l'estequiometria i conservació de la massa 29 Puresa o riquesa de les mostres 30 Reactiu limitant i reactiu en excés 31 Rendiment d'una reacció química 32 7 Tema 2: Principis quàntics de l'estructura atòmica — Nombres quàntics i configuració electrònica 36 Els quatre nombres quàntics 37 Energia dels orbitals en àtoms polielectrònics 38 Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 1 Configuració electrònica i principis d'ordenació 39 Classificació de configuracions: fonamental, excitada i prohibida 39 Tema 3: Taula periòdica i propietats dels àtoms 8 Estructura periòdica i variació de propietats 42 Estructura del sistema periòdic i capa de valència 42 Formació d'ions estables 43 Càrrega nuclear efectiva i apantallament 43 Radis atòmic i iònic 43 Energia d'ionització, afinitat electrònica i electronegativitat 44 9 Irregularitats d'energia d'ionització i afinitat electrònica, bloc f i origen de la taula 46 Anomalies de la primera energia d'ionització en un període 46 Lectura d'una gràfica d'EI i d'afinitat electrònica en funció de Z 46 El bloc f 47 Caràcter metàl·lic 47 Origen experimental de la taula: Mendeléiev 48 Tema 4: Enllaç químic i forces intermoleculars 10 Enllaç covalent i estructures de Lewis 50 L'enllaç covalent i la regla de l'octet 51 Procediment sistemàtic per a les estructures de Lewis 51 Enllaç covalent datiu i excepcions per hipovalència 52 11 Geometria molecular RPECV i teoria de l'enllaç de valència 54 Teoria de repulsió dels parells electrònics de la capa de valència (RPECV) 54 Desviació dels angles d'enllaç 55 Teoria de l'enllaç de valència (TEV) i enllaços σ i π 55 12 Hibridació d'orbitals i polaritat molecular 57 Fonament i necessitat de la hibridació d'orbitals 57 Tipus principals d'hibridació 57 Polaritat dels enllaços i polaritat molecular 58 Taula comparativa de geometries i polaritat molecular 59 13 Forces intermoleculars i xarxes covalents 60 Tipus de substàncies covalents 60 Forces intermoleculars 61 Propietats dels compostos covalents moleculars 62 Sòlids de xarxa covalent (cristalls covalents) 63 14 Enllaç metàl·lic, cristalls iònics i cicle de Born-Haber 64 L'enllaç metàl·lic i el model del gas d'electrons 64 L'enllaç iònic i l'estructura dels cristalls iònics 65 Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 2 L'energia reticular i la llei de Coulomb 66 El cicle de Born-Haber 67 Tema 5: Termodinàmica química 15 Primer principi, calor, treball i energia interna 72 Sistemes, parets i variables termodinàmiques 72 Energia interna i el primer principi de la termodinàmica 74 Transformacions a volum constant: la calor 75 Transformacions a pressió constant: l'entalpia i la calor 75 Relació fonamental entre i en reaccions químiques 76 16 Entalpia de reacció i llei de Hess 78 1.
Entalpia de reacció i equacions termoquímiques 79 2. Càlcul mitjançant entalpies estàndard de formació 80 3. Estimació mitjançant energies d'enllaç 80 4.
La llei de Hess 82 17 Entropia, energia lliure de Gibbs i espontaneïtat 84 L'entropia i el grau de desordre molecular 85 Segon i tercer principi de la termodinàmica 85 Energia lliure de Gibbs i criteri d'espontaneïtat 86 Anàlisi dels quatre casos segons els signes de ΔH i ΔS 87 Temperatura d'inversió o d'equilibri 88 18 Energia de Gibbs com a treball útil, gràfica ΔG–T i diagrames entàlpics 92 L'energia de Gibbs com a treball útil 92 Gràfica ΔG en funció de T 93 Diagrames d'entalpia 93 Entalpies de canvi d'estat 94 Tema 6: Cinètica química 19 Velocitat de reacció i equació cinètica 97 Concepte i expressió de la velocitat de reacció 97 L'equació cinètica de velocitat 98 Unitats de la constant cinètica 99 Determinació experimental: el mètode de les velocitats inicials 100 20 Teoria de col·lisions, perfils energètics i factors cinètics 102 Model microscòpic: teoria de les col·lisions 102 Teoria de l'estat de transició i perfils energètics 103 Factors que modifiquen la velocitat de reacció 104 21 Interpretació dels ordres 0, 1 i 2 i acció dels catalitzadors 108 Què significa cada ordre de reacció 109 q v q p ΔH ΔU Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 3 Justificació amb el model de col·lisions 109 Acció dels catalitzadors 110 Diagrama d'energia amb catalitzador i sense 111 Tema 7: Equilibri químic 22 Llei d'acció de masses, constants Kc i Kp i quocient de reacció 114 Naturalesa dinàmica de l'equilibri químic 114 La llei d'acció de masses i la constant d'equilibri 115 Predicció de l'evolució: el quocient de reacció 116 Equilibris en fase gasosa i la constant 117 Resolució de problemes mitjançant taules d'estat 118 23 Grau de dissociació i principi de Le Châtelier 122 Grau de dissociació ( ) 122 Equilibris heterogenis 124 Principi de Le Châtelier 125 24 Equilibri químic: relació amb la cinètica, la termodinàmica i la temperatura 128 1.
Visió cinètica: l'equilibri com a igualtat de velocitats 128 2. Visió termodinàmica: ΔG, Q i K 129 3. Efecte de la temperatura sobre K 129 4. Rendiment o velocitat: el compromís industrial 130 25 Equilibris de solubilitat i precipitació 131 1. Dissolució saturada i producte de solubilitat 132 2. Criteri de precipitació i quocient de reacció 133 3. L'efecte de l'ió comú 133 4. Factors que modifiquen la solubilitat i dissolució de precipitats 134 5. Precipitació fraccionada (ampliació, no entra a la PAU) 135 Tema 8: Reaccions àcid-base 26 Teories àcid-base, parells conjugats i concepte de pH 140 1. Models teòrics de la reactivitat àcid-base 140 2. Teoria protònica de Brønsted-Lowry 141 3.
Substàncies amfòteres o amfipròtiques 142 4. Autoionització de l'aigua i producte iònic ( ) 143 5.
Concepte de pH i escala d'acidesa 144 27 Àcids i bases forts i febles: Ka, Kb i grau de dissociació 146 Àcids i bases forts: dissociació completa 146 Àcids i bases febles: constants Ka, Kb i grau de dissociació 147 Relació termodinàmica entre Ka i Kb d'un parell conjugat 148 Resolució d'equilibris d'àcids i bases febles 149 K c Q c K p α K w Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 4 28 Volumetries de neutralització i hidròlisi de sals 151 Reaccions de neutralització i procediment volumètric 152 Indicadors àcid-base i corbes de valoració 153 Càlcul del pH en mescles d'àcids i bases forts amb reactiu en excés 154 Hidròlisi de sals dissoltes en aigua 156 29 Àcids i bases en la indústria i el medi ambient 160 Usos industrials d'àcids i bases habituals 160 La pluja àcida 161 Acidificació dels sòls per fertilitzants amoniacals 161 Dissolucions reguladores (tampons) 162 Tema 9: Reaccions redox 30 Estats d'oxidació i semireaccions redox 166 1.
Conceptes fonamentals: oxidació, reducció i parells redox 166 2. El nombre d'oxidació i les regles d'assignació 167 3.
Ajust de reaccions redox pel mètode de l'ió-electró 169 31 Piles voltaiques, potencials estàndard i espontaneïtat 174 Fonaments de la cel·la galvànica o pila voltaica 174 Estudi d'un model clàssic: la pila Daniell 175 Potencial estàndard de reducció i força electromotriu 176 Criteri d'espontaneïtat termodinàmica 177 Notació convencional d'una pila 177 Corrosió metàl·lica i protecció electroquímica 178 32 Bateries, piles de combustible i muntatge experimental d'una pila 180 Bateries: primàries i recarregables 180 Piles de combustible 181 Biopiles i càlculs amb la càrrega 181 Temps de funcionament d'una pila 182 Muntatge d'una pila al laboratori 182 33 Electròlisi i lleis de Faraday 184 1.
Fonaments de la cel·la electrolítica 184 2. Electròlisi de sals foses: el cas del NaCl 185 3. Electròlisi de l'aigua 186 4.
Lleis de Faraday i aspectes quantitatius 186 34 Electròlisi de dissolucions aquoses i electrodeposició 190 Electròlisi de dissolucions aquoses: l'aigua també competeix 191 Model: electròlisi de la salmorra (NaCl aquós concentrat) 191 Electrodeposició: daurat, cromat, niquelat 191 Massa i gruix del recobriment 192 Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 5 Com dibuixar i identificar la polaritat d'una cel·la electrolítica 192 Tema 10: Isomeria 35 Formulació de funcions orgàniques i isomeria constitucional 196 Principals funcions químiques orgàniques 196 El concepte d'isomeria 197 Tipus d'isomeria constitucional 198 Procediment sistemàtic per trobar isòmers constitucionals 200 36 Nomenclatura orgànica: hidrocarburs i compostos amb grups funcionals 202 Regles generals per anomenar un compost orgànic 202 Hidrocarburs 203 Compostos amb un grup funcional 204 Prioritat dels grups funcionals 204 37 Estereoisomeria geomètrica i òptica 205 Isomeria geomètrica (cis-trans) 206 Isomeria òptica i quiralitat 207 38 Tema 11: Reactivitat orgànica 211 1.
Reaccions de substitució 211 2. Reaccions d'addició 212 3. Reaccions d'eliminació 212 4.
Condensació, hidròlisi, combustió i àcid-base 212 Propietats físiques i àcid-base de les funcions orgàniques 213 Punts d'ebullició 213 Solubilitat en aigua 213 Caràcter àcid i bàsic 214 Diferències entre isòmers constitucionals 215 Tema 12: Polímers 39 Mecanismes de polimerització per addició i condensació 218 Polimerització per addició (crescuda de cadena) 219 Polimerització per condensació (crescuda per etapes) 220 40 Classificació, estructura i propietats dels polímers 222 Estructura molecular i propietats generals dels polímers 223 Classificació dels polímers 224 Arquitectura molecular i comportament tèrmic 225 La vulcanització del cautxú 226 Codis d'identificació i reciclatge dels polímers (RIC) 227 Tema 13: Espectres atòmics i tècniques espectroscòpiques 41 Radiació electromagnètica i espectroscòpia d'infraroig 230 Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 6 Naturalesa de la radiació electromagnètica 230 Quantització de l'energia: l'equació de Planck 231 Espectres atòmics i assaig a la flama 231 L'espectre electromagnètic i la interacció amb la matèria 232 Fonament de l'espectroscòpia d'infraroig (IR) 234 Interpretació d'espectres d'IR i bandes diagnòstiques 236 42 Model de Bohr, transicions electròniques i fotons ionitzants 239 Per què calia un nou model atòmic 240 Postulats del model de Bohr 240 Limitacions del model 240 Calcular el fotó d'una transició 240 Excitar o ionitzar 241 Espectres i composició de l'Univers 242 43 Ressonància magnètica nuclear i espectrometria de masses 243 Ressonància Magnètica Nuclear (RMN) 244 Interpretació d'un espectre de -RMN 246 Espectrometria de Masses (MS) 247 44 Formulari 254 Taula de constants fonamentals i equivalències 254 1.
Gasos, dissolucions i estequiometria 255 2. Termodinàmica química 255 3. Cinètica química 256 4. Equilibri químic i solubilitat 256 5. Reaccions àcid-base 256 6. Electroquímica 256 7.
Radiació electromagnètica i espectres 257 45 Resum per repassar 258 Formulació inorgànica 258 Mol, gasos i dissolucions 258 Estequiometria 259 Estructura atòmica i taula periòdica 259 Enllaç químic 260 Termodinàmica 260 Cinètica 261 Equilibri químic i solubilitat 261 Àcids i bases 262 Redox i electroquímica 262 Química orgànica i polímers 263 Espectres i tècniques 263 Valors que cal saber 264 H 1 Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 7 Errors típics 264 Solucions de les preguntes de repàs 265 Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 8 1 Formulació inorgànica: compostos binaris EN ACABAR SABRÀS Saber aplicar les regles generals de formulació dels compostos binaris: l'element més electronegatiu a la dreta i amb el seu estat d'oxidació negatiu.
Saber anomenar hidrurs, halurs d'hidrogen, òxids i sals binàries amb la nomenclatura de Stock i la de prefixos multiplicadors. Saber distingir un òxid d'un peròxid i explicar per què el subíndex de l'ió O ² no es pot simplificar. Saber quan un halur d'hidrogen s'anomena àcid hidràcid (dissolt en aigua). PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 1 Per què l'aigua oxigenada s'escriu H O i no HO, si els subíndexs es poden simplificar? Principis generals i sistemes de nomenclatura Una combinació binària està formada per dos elements químics diferents.
A l'hora d'escriure la fórmula química, l'element menys electronegatiu s'ubica a l'esquerra (actuant amb estat d'oxidació positiu) i el més electronegatiu es col·loca a la dreta (actuant amb estat d'oxidació negatiu). Els subíndexs indiquen la proporció estequiomètrica mínima necessària perquè la càrrega elèctrica global sigui neutra, simplificant-se sempre que sigui possible, amb l'excepció dels peròxids. Per anomenar aquests compostos, la normativa de la IUPAC prioritza dos sistemes: Nomenclatura sistemàtica de composició amb prefixos multiplicadors: indica el nombre d'àtoms de cada espècie mitjançant prefixos grecs (mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-).
El prefix mono- sol ometre's llevat que calgui per evitar confusions (com en el monòxid de carboni, CO). Nomenclatura de Stock o de composició amb nombres d'oxidació: cita el nom del grup funcional i de l'element acompanyant seguit del seu estat d'oxidació en xifres romanes entre parèntesis.
Cal TEMA 1 Continguts transversals 1 Formulació inorgànica: compostos binaris 2 Formulació inorgànica: oxoàcids, hidròxids i sals 3 El mol, gasos ideals i càlculs de massa 4 Dissolucions i procediments de preparació 5 Altres expressions de la concentració i pictogrames de perill complets 6 Càlculs estequiomètrics, rendiment i puresa Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 9 tenir en compte que només s'especifica l'estat d'oxidació si l'element en té més d'un. PER RECORDAR-HO En la nomenclatura de Stock, si un metall només té una valència possible (com el sodi, +1, o el calci, +2), és incorrecte escriure-la entre parèntesis. Es diu òxid de sodi i mai òxid de sodi (I).
ESQUEMA Classificació dels compostos binaris Combinacions binàries de l'hidrogen L'hidrogen pot combinar-se tant amb metalls com amb no-metalls, modificant la seva polaritat segons la diferència d'electronegativitat. Hidrurs metàl·lics En els hidrurs metàl·lics, l'hidrogen actua amb estat d'oxidació -1 i se situa a la dreta de la fórmula general , on M és el metall i la seva valència positiva. S'anomenen emprant la paraula «hidrur» seguida del metall corresponent. NaH: hidrur de sodi (o monohidrur de sodi). : hidrur de beril·li (o dihidrur de beril·li). : hidrur d'alumini (o trihidrur d'alumini). CuH: hidrur de coure (I) (o monohidrur de coure).
Hidrurs no metàl·lics volàtils Combinacions d'hidrogen amb no-metalls dels grups 13, 14 i 15. La IUPAC accepta noms progenitors consolidats juntament amb la nomenclatura de composició: : amoníac (trihidrur de nitrogen); : hidrazina (tetrahidrur de dinitrogen). : fosfà (trihidrur de fòsfor); : arsà (trihidrur d'arsènic); : estibà (trihidrur d'antimoni).
Combinacions d'hidrogen Hidrurs metàl·lics, volàtils i hidràcids Hidrurs metàl·lics H actua amb valència -1 Halurs d'hidrogen Gas pur o àcids hidràcids en aigua Combinacions d'oxigen Òxids binaris i peròxids Òxids Oxigen amb estat -2 (simplificat) Peròxids Grup dioxidur amb subíndex 2 fix Sals binàries Metall amb no-metall o dos no- metalls MH x x BeH 2 AlH 3 NH 3 N H 2 4 PH 3 AsH 3 SbH 3 Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 10 : metà (tetrahidrur de carboni); : silà (tetrahidrur de silici); : disilà (hexahidrur de disilici). : borà (trihidrur de bor); : diborà (hexahidrur de dibor).
Halurs d'hidrogen i àcids hidràcids Quan l'hidrogen s'enllaça amb els no-metalls dels grups 16 i 17, és l'element menys electronegatiu i actua amb estat d'oxidació +1, situant-se a l'esquerra de la fórmula ( ). Com a gas pur s'anomenen acabats en -ur (halur d'hidrogen), mentre que en dissolució aquosa presenten caràcter àcid i s'anomenen àcids hidràcids.
Fórmula Compost pur (gas) En dissolució aquosa (aq) HF fluorur d'hidrogen àcid fluorhídric HCl clorur d'hidrogen àcid clorhídric HBr bromur d'hidrogen àcid bromhídric HI iodur d'hidrogen àcid iodhídric sulfur d'hidrogen àcid sulfhídric selenur d'hidrogen àcid selenhídric tel·lurur d'hidrogen àcid tel·lurhídric Combinacions binàries de l'oxigen: òxids i peròxids En els òxids binaris, l'oxigen actua amb estat d'oxidació -2. La fórmula general és , on és la valència de l'altre element. Si és parell, els subíndexs s'han de simplificar obligatòriament. CuO: òxid de coure (II) o monòxid de coure. : òxid de coure (I) o monòxid de dicoure. FeO: òxid de ferro (II) o monòxid de ferro.
: òxid de ferro (III) o triòxid de diferro. : òxid de sofre (IV) o diòxid de sofre; : triòxid de sofre. : òxid de carboni (IV) o diòxid de carboni; CO: monòxid de carboni. Els peròxids contenen el grup dioxidur , on cada àtom d'oxigen té un nombre d'oxidació formal de -1. El subíndex 2 del grup peròxid no es pot simplificar mai. EXEMPLE Formulació del peròxid de coure (I) i de calci: Coure (I): combinem dos amb un (diòxid de dicoure). No se simplifica a CuO, ja que CuO és l'òxid de coure (II). Calci: combinem amb (diòxid de calci o peròxid de calci). Hidrogen: és el peròxid d'hidrogen (aigua oxigenada).
CH 4 SiH 4 Si H 2 6 BH 3 B H 2 6 H X n H S 2 H Se 2 H Te 2 X O 2 n n n Cu O 2 Fe O 2 3 SO 2 SO 3 CO 2 O 2 2 Cu+ O 2 2 Cu O 2 2 Ca2+ O 2 2 CaO 2 H O 2 2 Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 11 ERROR FREQÜENT Segons les recomanacions de la IUPAC de l'any 2005, en les combinacions entre oxigen i halògens (grup 17), l'halogen és considerat més electronegatiu que l'oxigen. Per tant, l'oxigen s'escriu a l'esquerra: per exemple, s'anomena diclorur d'oxigen i mai òxid de clor. Altres combinacions binàries: sals binàries Són combinacions neutres entre un metall i un no-metall o entre dos no-metalls (exclosos l'oxigen i l'hidrogen).
L'espècie de la dreta pren la terminació -ur i actua amb el seu estat d'oxidació negatiu característic: Fórmula Nomenclatura de Stock Nomenclatura sistemàtica LiF fluorur de liti fluorur de liti fluorur de calci difluorur de calci clorur d'alumini triclorur d'alumini bromur de coure (II) dibromur de coure CuBr bromur de coure (I) bromur de coure clorur de ferro (II) diclorur de ferro NiS sulfur de níquel (II) sulfur de níquel sulfur de potassi sulfur de dipotassi CaTe tel·lurur de calci tel·lurur de calci clorur de carboni (IV) tetraclorur de carboni sulfur de carboni (IV) disulfur de carboni fluorur de brom (V) pentafluorur de brom OCl 2 CaF 2 AlCl 3 CuBr 2 FeCl 2 K S 2 CCl 4 CS 2 BrF 5 Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 12 IDEES CLAU En les combinacions binàries, l'element més electronegatiu s'escriu a la dreta i actua amb el seu estat d'oxidació negatiu.
La nomenclatura de Stock exigeix indicar l'estat d'oxidació entre parèntesis només si l'element presenta més d'una valència possible. Els halurs d'hidrogen reben el nom d'àcids hidràcids quan es troben dissolts en aigua (per exemple, HCl(aq) és l'àcid clorhídric). En els peròxids existeix l'enllaç covalent , de manera que el subíndex 2 de l'oxigen és estructural i no es pot simplificar. Des de la normativa de la IUPAC de 2005, els halògens es consideren més electronegatius que l'oxigen, formulant-se com (com el diclorur d'oxigen, ). COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 2. Per què no s'ha d'escriure òxid de calci (II) en la nomenclatura de Stock per a la substància CaO? 3.
Com es distingeix per la fórmula molecular l'òxid de coure (II) del peròxid de coure (I)? 4. Quina diferència de nomenclatura hi ha entre en fase gasosa i en dissolució aquosa? TEMA 1: CONTINGUTS TRANSVERSALS 2 Formulació inorgànica: oxoàcids,hidròxids i sals EN ACABAR SABRÀS Saber deduir l'estat d'oxidació de l'element central d'un oxoàcid a partir de la seva fórmula. Saber formular i anomenar els oxoàcids més habituals i els anions que en deriven, canviant -ós per -it i -ic per -at. Saber formular i anomenar hidròxids, oxisals neutres i sals àcides (prefixos hidrogeno- i dihidrogeno-).
PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 5 Si l'àcid sulfúric és H SO , com s'ha d'anomenar la sal que en resulta quan el sodi substitueix només un dels dos hidrògens? Els compostos ternaris i quaternaris oxigenats constitueixen el bloc central de la reactivitat inorgànica en solució aquosa. Per dominar la seva formulació cal comprendre el fil conductor que els uneix: els oxoàcids cedeixen ions hidrogen (protons) per formar anions poliatòmics, els quals s'enllacen amb cations metàl·lics per originar les oxisals.
O 2 2 OX n OCl 2 H S 2 Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 13 Oxoàcids: estructura i deducció de l'estat d'oxidació Un oxoàcid respon a la fórmula general , on l'hidrogen actua amb nombre d'oxidació +1, l'oxigen amb -2 i l'àtom central ( , habitualment un no-metall o un metall de transició en estat elevat) amb un estat positiu. Un oxoàcid és un compost format per hidrogen, oxigen i un element central electronegatiu. PER RECORDAR-HO Per deduir ràpidament l'estat d'oxidació ( ) de l'element central a partir de la fórmula molecular neutra, s'aplica l'equació de neutralitat elèctrica: . Per exemple, a l'àcid sulfúric ( ), tenim el sofre amb un estat d'oxidació de .
La nomenclatura tradicional (àmpliament acceptada per la IUPAC per a aquests àcids) assigna prefixos i sufixos segons l'estat d'oxidació de l'element central: hipo- ... -ós: estat d'oxidació mínim (ex.: HBrO, àcid hipobromós; , àcid hiposulfurós). -ós: estat intermedi baix (ex.: , àcid clorós; , àcid nitrós; , àcid sulfurós). -ic: estat intermedi alt o habitual (ex.: , àcid clòric; , àcid iòdic; , àcid nítric; , àcid carbònic). per- ... -ic: estat d'oxidació màxim (ex.: , àcid perbròmic).
CASOS PARTICULARS: METALLS I GRAUS D'HIDRATACIÓ Alguns metalls de transició actuen com a formadors d'àcids en els seus estats d'oxidació superiors: el crom només forma oxoàcids amb estat +6 ( , àcid cròmic), mentre que el manganès utilitza +4 (manganós), +6 (mangànic) i +7 ( , àcid permangànic). El nitrogen forma oxoàcids només amb les valències no metàl·liques +1, +3 i +5. D'altra banda, elements com el fòsfor, el bor o l'arsènic s'hidraten preferentment amb tres molècules d'aigua (forma orto, sovint anomenada sense prefix). Així, l'àcid fosfòric és , mentre que l'àcid metafosfòric en suma només una ( ).
A més, per pèrdua d'aigua entre dues molècules d'àcid es formen dímers amb el prefix di-, com l'àcid disulfúric: . Hidròxids Els hidròxids són compostos ternaris constituïts per un catió metàl·lic i l'anió hidròxid ( ), amb fórmula general , on coincideix amb la càrrega del catió. Es poden anomenar amb la nomenclatura de Stock (indicant la càrrega entre parèntesis si cal) o mitjançant prefixos multiplicadors de la nomenclatura sistemàtica (com s'ha vist a «Tema 1: Continguts transversals — Formulació inorgànica: compostos binaris»): Fórmula Nomenclatura de Stock Nomenclatura sistemàtica hidròxid de ferro(II) dihidròxid de ferro hidròxid de ferro(III) trihidròxid de ferro H X O a b c X E.O.
E.O.(X) = b 2c a H SO 2 4 = 1 2(4) 2 +6 H SO 2 2 HClO 2 HNO 2 H SO 2 3 HClO 3 HIO 3 HNO 3 H CO 2 3 HBrO 4 H CrO 2 4 HMnO 4 P O + 2 5 3 H O = 2 H P O 6 2 8 2 H PO 3 4 HPO 3 2 H SO 2 4 H O = 2 H S O 2 2 7 OH M(OH) n n Fe(OH) 2 Fe(OH) 3 Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 14 Fórmula Nomenclatura de Stock Nomenclatura sistemàtica hidròxid d'alumini trihidròxid d'alumini hidròxid de potassi hidròxid de potassi hidròxid de magnesi dihidròxid de magnesi hidròxid de crom(III) trihidròxid de crom Oxisals neutres Les oxisals neutres s'obtenen en substituir completament tots els àtoms d'hidrogen d'un oxoàcid per un o més cations metàl·lics.
Quan l'àcid s'ionitza, la càrrega negativa de l'anió resultant equival al nombre d'hidrògens perduts. Per anomenar l'anió, la terminació de l'àcid canvia seguint la regla clàssica: Els sufixos -ós es transformen en -it (per exemple, àcid clorós ió clorit; àcid nitrós ió nitrit; àcid sulfurós ió sulfit). Els sufixos -ic es transformen en -at (per exemple, àcid carbònic ió carbonat; àcid iòdic ió iodat; àcid cròmic ió cromat; àcid fosfòric ió fosfat). Un cop coneguts el catió i l'anió, s'encreuen les càrregues en valor absolut per mantenir l'electroneutralitat global: EXEMPLE: SULFAT DE FERRO(III) L'anió procedeix de l'àcid sulfúric ( ), que perd dos protons: (ió sulfat).
El metall és ferro en estat +3 ( ). En combinar-los i creuar els índexs obtenim (sulfat de ferro(III)).
Fórmula de l'oxisal Nomenclatura Àcid de procedència carbonat de potassi (àcid carbònic) nitrit de sodi (àcid nitrós) nitrat de calci (àcid nítric) NaClO hipoclorit de sodi HClO (àcid hipoclorós) clorit de calci (àcid clorós) iodat de bari (àcid iòdic) periodat de potassi (àcid periòdic) cromat de coure(II) (àcid cròmic) dicromat de potassi (àcid dicròmic) Al(OH) 3 KOH Mg(OH) 2 Cr(OH) 3 H SO 2 4 SO 4 2 Fe3+ Fe (SO ) 2 4 3 K CO 2 3 H CO 2 3 NaNO 2 HNO 2 Ca(NO ) 3 2 HNO 3 Ca(ClO ) 2 2 HClO 2 Ba(IO ) 3 2 HIO 3 KIO 4 HIO 4 CuCrO 4 H CrO 2 4 K Cr O 2 2 7 H Cr O 2 2 7 Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 15 Fórmula de l'oxisal Nomenclatura Àcid de procedència permanganat de calci (àcid permangànic) fosfat d'alumini (àcid fosfòric) Sals àcides Les sals àcides són compostos quaternaris que es formen quan un àcid polipròtic pateix una substitució parcial dels seus àtoms d'hidrogen.
Com que l'anió conserva protons enllaçats, s'anteposa el prefix hidrogeno- o dihidrogeno- al nom de l'anió.
ESQUEMA Derivació de derivats oxigenats a partir dels oxoàcids Per determinar la fórmula d'una sal àcida, cal calcular la càrrega de l'hidrogenoanió restant: Fórmula Nomenclatura Anió constitutiu hidrogenosulfat de sodi (de ) hidrogenocarbonat de potassi (de ) dihidrogenofosfat de bari (de ) hidrogenofosfat de sodi (de ) hidrogenosulfit de ferro(III) (de ) hidrogenosulfat de cesi (de ) hidrogenselenit de calci (de ) hidrogenseleniat de ferro(II) (de ) hidrogenosulfit de crom(III) (de ) dihidrogenofosfat de potassi (de ) Ca(MnO ) 4 2 HMnO 4 AlPO 4 H PO 3 4 Oxoàcid Compost de partida H-X-O Pèrdua total de protons Formació d'anions - at o -it Oxisal neutra Catió metall + anió totalment desprotonat Pèrdua parcial de protons Conservació d'un o més H a l'anió Sal àcida Catió metall + hidrogenoanió NaHSO 4 HSO 4 H SO 2 4 KHCO 3 HCO3 H CO 2 3 Ba(H PO ) 2 4 2 H PO 2 4 H PO 3 4 Na HPO 2 4 HPO 4 2 H PO 3 4 Fe(HSO ) 3 3 HSO 3 H SO 2 3 CsHSO 4 HSO 4 H SO 2 4 Ca(HSeO ) 3 2 HSeO 3 H SeO 2 3 Fe(HSeO ) 4 2 HSeO 4 H SeO 2 4 Cr(HSO ) 3 3 HSO 3 H SO 2 3 KH PO 2 4 H PO 2 4 H PO 3 4 Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 16 PER RECORDAR-HO En analitzar una fórmula simplificada com , cal anar amb compte: el crom actua amb estat +6 (cromat, ) i el coure amb +2 ( ).
Els subíndexs es cancel·len en simplificar , donant directament . IDEES CLAU Els oxoàcids ( ) contenen hidrogen, oxigen i un element central amb nombre d'oxidació positiu deduïble per neutralitat de càrregues. La pèrdua de protons dels oxoàcids genera anions poliatòmics canviant la terminació -ós per - it i -ic per -at. Les oxisals neutres s'obtenen neutralitzant totalment els protons de l'àcid amb cations metàl·lics. Les sals àcides mantenen un o més hidrògens en l'estructura aniònica i s'anomenen amb els prefixos hidrogeno- o dihidrogeno-. Els hidròxids combinen cations metàl·lics amb l'anió i s'anomenen mitjançant la nomenclatura de Stock o sistemàtica. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 6.
Quin és l'estat d'oxidació del sofre a l'anió de la sal ? 7. Com es formula el dihidrogenofosfat de bari a partir dels seus ions? TEMA 1: CONTINGUTS TRANSVERSALS 3 El mol,gasos ideals i càlculs de massa EN ACABAR SABRÀS Saber definir el mol i la constant d'Avogadro i passar de massa a mols i a nombre de partícules. Saber relacionar la massa molar d'una substància amb la seva massa atòmica o molecular. Saber aplicar l'equació dels gasos ideals, pV = nRT, i el volum molar en condicions normals. Saber calcular la densitat o la massa molar d'un gas a partir de la pressió i la temperatura.
PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 8 Un globus ple d'heli i un altre ple de diòxid de carboni, amb el mateix volum, pressió i temperatura, contenen el mateix nombre de molècules? CuCrO 4 CrO 4 2 Cu2+ Cu (CrO ) 2 4 2 CuCrO 4 H X O a b c OH NaHSO 4 Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 17 L'escala microscòpica i la quantitat de substància: el mol Per mesurar masses a escala atòmica s'utilitza la unitat de massa atòmica (u), definida com la dotzena part de la massa d'un àtom de carboni-12 ( ).
La massa atòmica relativa d'un element indica quantes vegades és més pesant el seu àtom que aquesta unitat, mentre que la massa molecular s'obté sumant les masses atòmiques dels elements constituents d'una molècula. DEFINICIÓ DE MOL I CONSTANT D'AVOGADRO El mol és la quantitat de substància que conté exactament entitats elementals (definició vigent des de 2019, que fixa el valor de la constant d'Avogadro). Aquesta quantitat d'entitats es coneix com a constant d'Avogadro ( ) i pren el valor de . La massa molar ( ) és la massa d'un mol d'una substància expressada en g per cada mol. El seu valor numèric coincideix exactament amb la massa molecular o atòmica en u.
La naturalesa de l'entitat elemental depèn de l'estructura del compost: Tipus de compost Entitat elemental Exemples típics Relació molar Molecular Molècules , , Metàl·lic Àtoms Fe, Cu, Ca Iònic Unitats fórmula NaCl, Conversions entre massa, mols i partícules La relació entre el món macroscòpic (massa en grams) i el microscòpic (recompte de partícules) s'articula mitjançant factors de conversió continus basats en la massa molar i la constant d'Avogadro: PROCÉS Passos per a la conversió entre massa i àtoms 1 Massa de substància (g) Quantitat mesurada a la balança 2 Mols de compost Divisió per la massa molar 3 Entitats elementals Multiplicació per la constant d'Avogadro 4 Àtoms indi viduals Multiplicació pels subíndexs moleculars C 12 6,02214076 × 1023 N A 6,022 × 10 entitats per cada mol 23 M H O 2 NH 3 CH 4 1 mol = 6,022 × 10 mol cules 23 e ˋ 1 mol = 6,022 × 10 toms 23 a ˋ Pb (PO ) 3 4 2 1 mol = 6,022 × 10 unitats f rmula 23 o ˊ Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 18 EXEMPLE: CÀLCUL D'ÀTOMS EN UNA MOSTRA D'AIGUA Determina quants àtoms d'hidrogen hi ha en de ( ): Gasos ideals: equació d'estat i volum molar A pressions baixes i temperatures moderades o altes, la majoria de gasos segueixen l'equació d'estat dels gasos ideals: On és la pressió en atmosferes ( ), el volum en litres, la quantitat de matèria en mols, la temperatura absoluta en kèlvins ( , que als problemes s'arrodoneix a 273) i .
En condicions normals (pressió d' i temperatura de ), un mol de qualsevol gas ideal ocupa un volum fix anomenat volum molar, el qual és de . DENSITAT D'UN GAS IDEAL Substituint a l'equació general i aïllant la densitat ( ): A igualtat de pressió i temperatura, la densitat d'un gas depèn exclusivament de la seva massa molar. Anàlisi comparativa de sistemes gasosos Si es disposa de dos recipients amb el mateix volum i a la mateixa temperatura amb d' ( ) i de ( ): Pressió: Com que i ambdós tenen el mateix nombre de mols, tots dos gasos exerceixen exactament la mateixa pressió. Densitat: L' té el doble de massa molar que el metà, per tant la seva densitat és dues vegades superior.
90 g H O 2 M = 18 g per mol Calculem els mols de molècules: 1 n = 90 g × = 18 g 1 mol de H O 2 5 mol de H O 2 Determinem les molècules presents: 2 5 mol × = 1 mol 6,022 × 10 mol cules 23 e ˋ 3,011 × 10 mol cules de H O 24 e ˋ 2 Comptem els àtoms d'hidrogen considerant que cada molècula en té 2: 3 3,011 × 10 mol cules × 24 e ˋ = 1 mol cula de H O e ˋ 2 2 toms de H a ˋ 6,022 × 10 toms de H 24 a ˋ P × V = n × R × T P 1 atm = 760 mmHg V n T T (K) = T ( C) + 273,15 R = 0,082 atm × L × mol × 1 K 1 1 atm 0 C = 273 K 22,4 L per cada mol n = M m d = V m d = R × T P × M 1 mol O 2 M = 32 g per mol 1 mol CH 4 M = 16 g per mol P = V n×R×T O 2 Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 19 Quantitat d'àtoms: Tot i contenir el mateix nombre de molècules ( ), el conté 5 àtoms per molècula ( ), mentre que l' només en té 2 ( ).
IDEES CLAU Un mol és la quantitat de matèria que conté entitats elementals (àtoms, molècules o unitats fórmula). La massa molar en és numèricament idèntica a la massa atòmica o molecular mesurada en unitats de massa atòmica (u). En condicions normals ( i ), un mol de qualsevol gas ideal ocupa sempre . La densitat d'un gas ideal és directament proporcional a la seva massa molar segons la relació . COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 9. Quants àtoms totals conté una mostra d' de gas metà ( )? 10. Si dos recipients idèntics a la mateixa temperatura contenen la mateixa quantitat de mols d' i d'He, com són les seves pressions?
TEMA 1: CONTINGUTS TRANSVERSALS 4 Dissolucions i procediments de preparació EN ACABAR SABRÀS Saber expressar la concentració d'una dissolució en molaritat, percentatge en massa i fracció molar, i distingir concentració de densitat. Saber passar d'un percentatge en massa i una densitat a molaritat amb factors de conversió. Saber calcular dilucions i mescles a partir de la conservació dels mols de solut (C V = C V ). Saber descriure el procediment i el material per preparar una dissolució al laboratori i interpretar els pictogrames de seguretat. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 11 Si has de diluir un àcid sulfúric concentrat, aboques l'aigua sobre l'àcid o l'àcid sobre l'aigua? Per què?
Magnituds per a la quantificació de dissolucions Una dissolució és una barreja homogènia constituïda per una o més substàncies disperses, anomenades soluts, en el si d'una substància majoritària, el dissolvent. La proporció relativa entre ambdós components es descriu mitjançant la concentració.
Per operar amb rigor en els càlculs 6,022 × 1023 CH4 3,011 × 10 toms 24 a ˋ O 2 1,204 × 10 toms 24 a ˋ 6,022 × 1023 g per mol 1 atm 273 K 22,4 L d = R×T P×M 1 mol CH 4 O 2 Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 20 analítics i industrials, s'utilitzen habitualment les següents magnituds físiques: FORMES HABITUALS D'EXPRESSAR LA CONCENTRACIÓ Molaritat ( o ): quocient entre la quantitat de matèria del solut i el volum total de la dissolució: Percentatge en massa ( o riquesa): relació centesimal entre la massa de solut pur i la massa completa de la mescla: Fracció molar ( ): proporció adimensional de mols d'un component determinat respecte al sumatori de mols de totes les espècies presents: En un sistema binari format per solut ( ) i dissolvent ( ), es compleix necessàriament que .
Cal distingir clarament la concentració de la densitat ( ). Mentre que la concentració vincula el solut amb el conjunt, la densitat relaciona la massa total de la dissolució amb el seu propi volum ( ). La densitat permet connectar les expressions gravimètriques (% en massa) amb les volumètriques (molaritat), tal com s'estudia en el càlcul de masses descrit a «Tema 1: Continguts transversals — El mol, gasos ideals i càlculs de massa».
Interconversió entre formes de concentració Per transformar un percentatge en massa i una densitat en molaritat, s'aplica una seqüència encadenada de factors de conversió: es transforma la massa de dissolució en volum mitjançant la densitat, i la massa de solut pur en mols a través de la seva massa molar. Esquema de conversió entre percentatge en massa i molaritat usant factors de conversió.
M c M = V (L) dissolucio ˊ n solut % m/m % m/m = × m dissolucio ˊ m solut 100 X i X = i n total n i s d X + s X = d 1 ρ ρ = m /V dissolucio ˊ dissolucio ˊ Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 21 EXEMPLE: DE PERCENTATGE EN MASSA A MOLARITAT I FRACCIÓ MOLAR Un àcid clorhídric comercial presenta una densitat de 1,18 g/mL i una riquesa del 36 % en massa ( , ). Dilució i mescla de dissolucions La dilució consisteix a disminuir la concentració d'un solut afegint exclusivament més quantitat de dissolvent.
Com que el dissolvent afegit no conté solut, la quantitat de matèria d'aquest roman invariant: En el cas de barrejar dues dissolucions del mateix solut però amb concentracions diferents ( i ), els mols totals són la suma dels mols de cadascuna.
Suposant volums estrictament additius ( ), la concentració resultant és: PROCÉS Protocol de càlcul per a la mescla de dissolucions 1 Mols indivi duals Calcular mols de so lut de cada dissolu ció fent ni = Ci · Vi 2 Sumatori de solut Sumar la quantitat de matèria total n_total = n1 + n2 3 Volum total Determinar el volum total assumint additi vitat V_total = V1 + V2 4 Molaritat final Dividir els mols totals entre el volum final Cf = n_total / V_total Procediments de preparació al laboratori Segons l'estat físic del reactiu de partida, el muntatge experimental requereix un instrumental i un protocol específics: M (HCl) = m 36,5 g/mol M (H O) = m 2 18,0 g/mol Càlcul de la molaritat: considerant una base de càlcul d'1 L de dissolució ( ): 1 m = 1180 g m = HCl 1180 g dissoluci × o ˊ = 100 g dissolucio ˊ 36 g HCl 424,8 g HCl n = HCl = 36,5 g/mol 424,8 g 11,64 mol M = = 1 L 11,64 mol 11,64 M Càlcul de la fracció molar: en 100 g de mostra líquida, hi ha 36 g d'HCl ( ) i ( ): 2 0,986 mol 64 g d'H O 2 3,556 mol X = HCl = 0,986 + 3,556 0,986 0,217 X = H O 2 1 0,217 = 0,783 n = 1 n 2 C × 1 V = 1 C × 2 V 2 C , V 1 1 C , V 2 2 V = final V + 1 V 2 C = f = V + V 1 2 n + n 1 2 V + V 1 2 C V + C V 1 1 2 2 Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 22 Mètode Estat del reactiu Material volumètric clau Precaució crítica Pesada directa Sòlid cristal·lí pur Balança de precisió, vidre de rellotge, vas de precipitats, matràs aforat Dissoldre prèviament el sòlid al vas abans de transferir-lo al matràs.
Dilució de líquid Solució concentrada / Àcid Pipeta aforada o graduada, aspirador de pipetes, matràs aforat Abocar sempre l'àcid sobre l'aigua al matràs, mai a l'inrevés. ERROR FREQÜENT: L'ADDICIÓ D'AIGUA A ÀCIDS CONCENTRATS La hidratació d'àcids forts com l' és un procés extremadament exotèrmic. Si s'aboca aigua sobre l'àcid concentrat, la calor generada pot vaporitzar instantàniament les primeres gotes d'aigua, provocant projeccions violentes i corrosives. Cal afegir sempre l'àcid sobre l'aigua continguda al recipient.
Seguretat al laboratori i pictogrames SGA/CLP La manipulació de productes químics purs o solucions concentrades exigeix conèixer la senyalització normalitzada del Reglament CLP (sistema basat en l'SGA, Sistema Globalment Harmonitzat). Els pictogrames són símbols negres emmarcats en un rombe de vora vermella sobre fons blanc: Pictograma CLP Perill associat Exemple habitual Norma de seguretat Flama Inflamable (líquids, sòlids o gasos que poden cremar amb facilitat) Etanol, acetona Allunyar de flames obertes, guspires i superfícies calentes.
Corrosió Substàncies corrosives per als metalls o que provoquen cremades cutànies greus HCl concentrat, NaOH Utilitzar ulleres de protecció, guants i treballar sota campana de gasos. Calavera i tíbies Toxicitat aguda per inhalació, ingestió o contacte (efectes letals ràpids) Cianurs, metanol pur Manipulació estricta en vitrina extractora amb doble protecció. Dissolució per pesada directa: es pesa la massa requerida en un vidre de rellotge o pesasubstàncies. Es transvasa a un vas de precipitats i es dissol amb un volum d'aigua destil·lada inferior al final.
Amb un embut de vidre, s'aboca la solució a un matràs aforat del volum desitjat, rentant el vas i l'embut amb el flascó rentador per arrossegar tot el solut. S'enrasa fent coincidir la part inferior del menisc amb la línia d'aforament (ajudant-se d'un comptagotes) i s'homogeneïtza invertint el recipient tapat. 1 Preparació per dilució d'àcid concentrat: es calcula el volum requerit de reactiu líquid concentrat. S'introdueix una fracció d'aigua destil·lada al matràs aforat. Amb una pipeta aforada o graduada proveïda de propipeta o aspirador (mai pipetejant amb la boca), s'extreu el volum d'àcid i s'afegeix lentament a l'aigua.
Finalment, s'afegeix aigua fins a la línia d'aforament, s'enrasa i s'inverteix per barrejar bé. 2 H SO 2 4 Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 23 Pictograma CLP Perill associat Exemple habitual Norma de seguretat Perill per a la salut Toxicitat crònica, efectes mutàgens, cancerígens o sensibilitzants respiratoris Benzè, dicromat de potassi Evitar qualsevol exposició repetida o inhalació de vapors. Medi ambient Ecotoxicitat aguda o crònica per a la fauna i flora aquàtica Sals de coure, sulfat de zinc No llençar mai per l'aigüera; recollir en contenidors de residus específics.
IDEES CLAU La molaritat relaciona els mols de solut amb el volum total de dissolució en litres, mentre que la densitat expressa la massa de tota la dissolució per unitat de volum. Per transformar el percentatge en massa i la densitat en molaritat, s'apliquen factors de conversió emprant la massa molar del solut. En una dilució, el nombre de mols de solut es manté constant ( ), augmentant únicament el volum de dissolvent. El material clau per a la preparació exacta de dissolucions al laboratori és el matràs aforat, acompanyat de pipeta per a líquids o balança per a sòlids.
En diluir àcids concentrats, cal afegir sempre l'àcid sobre l'aigua a causa de l'elevat caràcter exotèrmic de la hidratació. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 12. Quants grams de NaOH ( ) cal pesar per preparar 250 mL d'una solució 0,5 M? 13. Quin volum d'aigua destil·lada s'ha d'afegir a 50 mL d'una solució d'HCl 2 M per reduir-ne la concentració a 0,4 M? TEMA 1: CONTINGUTS TRANSVERSALS 5 Altres expressions de la concentració i pictogrames de perill complets EN ACABAR SABRÀS Saber expressar la concentració en g/L, mg/L, % m/v, % v/v i ppm, i passar-la a molaritat. Saber calcular la molalitat i explicar per què no depèn de la temperatura.
Saber identificar els pictogrames de perill CLP de comburent, inflamable, gas a pressió i signe d'admiració. C V = 1 1 C V 2 2 M = m 40 g/mol Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 24 PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 14 L'etiqueta d'una aigua mineral diu que té 20 mg/L de calci. Equival això a 20 ppm? Altres maneres d'expressar la concentració A «Tema 1: Continguts transversals — Dissolucions i procediments de preparació» s'expliquen la molaritat, el percentatge en massa i la fracció molar. Als problemes, però, sovint la dada ve en altres unitats, i cal saber-la interpretar i convertir.
Concentració en massa (g/L i mg/L) La concentració en massa indica quina massa de solut hi ha per litre de dissolució: Quan el solut és molt escàs (sals minerals, contaminants), s'expressa en mg/L, que és 1.000 vegades més petita que el g/L. Per passar a molaritat només cal dividir per la massa molar del solut (vegeu «El mol, gasos ideals i càlculs de massa»): Percentatges en volum i massa/volum Expressió Definició Ús típic % en volum (% v/v) Solut i dissolvent líquids; el grau alcohòlic d'una beguda (% vol) és un % v/v d'etanol % massa/volum (% m/v) grams de solut per cada 100 mL de dissolució Sèrum fisiològic, dissolucions de farmàcia Un 1 % m/v equival a 1 g/100 mL, és a dir, a 10 g/L.
En el % v/v cal tenir present que els volums de líquids no són additius: barrejant aigua i etanol, el volum final és una mica inferior a la suma. ERROR FREQÜENT Confondre el % m/v amb el % en massa (m/m). El primer divideix per un volum de dissolució; el segon, per una massa de dissolució. Només coincideixen si la densitat de la dissolució és 1 g/mL. Parts per milió (ppm) Les parts per milió indiquen quantes unitats de solut hi ha per cada milió d'unitats de dissolució (normalment en massa): En una dissolució aquosa diluïda la densitat és pràcticament la de l'aigua (1 kg/L), de manera que 1 L pesa 1 kg = mg. Per això, 1 ppm 1 mg/L en aigua diluïda.
Aquesta unitat és la que s'utilitza per fixar límits legals de substàncies en aigua potable, aliments o aire (nitrats, metalls pesants, etc.): c (g/L) = V (L) dissolucio ˊ m (g) solut M [solut] (mol/L) = M (g/mol) c (g/L) V dissolucio ˊ V solut 100 ppm = m dissolucio ˊ m solut 106 106 Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 25 permet comparar xifres molt petites sense decimals. Molalitat La molalitat ( ) és el nombre de mols de solut per quilogram de dissolvent (no de dissolució): Com que es basa en masses i no en volums, la molalitat no varia amb la temperatura, mentre que la molaritat sí (el volum es dilata).
Pictogrames de perill CLP: els que falten El reglament CLP (classificació, etiquetatge i envasament) fa servir nou pictogrames en forma de rombe vermell amb fons blanc. A més dels ja coneguts, a l'examen surten sovint aquests quatre: Pictograma Perill Precaució Signe d'admiració (!) Irritant per a la pell, els ulls o les vies respiratòries; sensibilitzant cutani; nociu (toxicitat aguda moderada); pot causar somnolència o marejos; perjudicial per a la capa d'ozó Evitar el contacte i la inhalació; guants i ulleres; rentar-se després de manipular-lo Comburent (flama sobre un cercle) Substància oxidant: no crema per si sola, però provoca o intensifica la combustió d'altres materials (p. ex.
permanganat de potassi, nitrat d'amoni) Guardar lluny de matèria combustible i de fonts de calor Explosiu (bomba que esclata) Explosius, substàncies autoreactives i peròxids orgànics que poden explotar per escalfament, xoc o fricció Evitar cops, fregaments, flames i espurnes; manipular en petites quantitats Gas a pressió (bombona) Gas comprimit, liquat o dissolt que pot explotar si s'escalfa; els gasos liquats refrigerats (com el nitrogen líquid) poden causar cremades criogèniques Protegir de la calor i del sol; fixar les bombones; guants aïllants per als gasos refrigerats PER RECORDAR-HO La flama sola vol dir que la substància crema (inflamable); la flama sobre un cercle vol dir que ajuda a cremar les altres (comburent).
La bombona només avisa de la pressió: si el gas també és inflamable o tòxic, porta el pictograma corresponent al costat.
m m = m (kg) dissolvent n (mol) solut Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 26 ESQUEMA Pictogrames de perill CLP Perills físics Explosiu Explota per calor, xoc o fricció Inflamable Crema amb facilitat Comburent Afavoreix la combustió d'altres materials Gas a pressió Pot explotar si s'escalfa Perills per a la salut Corrosiu Destrueix pell, ulls i metalls Toxicitat aguda greu Calavera: mortal o tòxic Signe d'admiració Irritant, sensibilitzant o nociu Perill greu per a la salut Cancerigen, mutagen, tòxic per a la reproducció Perill per al medi ambient Tòxic per a organismes aquàtics Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 27 PAU · 2023, SETEMBRE, SÈRIE 2 El cloroetà ( ), també anomenat clorur d'ètil , s'ha utilitzat al llarg de la història com a anestèsic d'ús tòpic i d'acció ràpida que actua per refredament local en l'àrea aplicada.
Actualment es recomana evitar el contacte físic amb aquesta substància. Per a obtenir cloroetà, es poden utilitzar dos mètodes diferents que es basen en les reaccions següents: 1a reacció: 2a reacció: Dades: Entalpies estàndard de formació a : Substància , , ; ; . b) Les fitxes de seguretat del cloroetà (pictogrames 1 i 2) i de l'àcid clorhídric (pictogrames 3 i 4) contenen els símbols següents: Què volen dir aquests pictogrames de seguretat i de quins perills ens adverteixen? [1,25 punts] Pictograma 1 (significat i perills): flama. Pictograma 2 (significat i perills): perill per a la salut (silueta humana amb estrella al pit). Pictograma 3 (significat i perills): signe d'admiració.
Pictograma 4 (significat i perills): corrosió (provetes vessant líquid sobre una superfície i sobre una mà). Resolució Es descriu el significat establert pel reglament CLP (SGA) per a cadascun dels quatre pictogrames de seguretat de laboratori: Pictograma 1 (Flama): indica que la substància és inflamable. Alerta d'un alt risc d'inflamació o combustió en presència de fonts d'ignició, calor o espurnes (habitual en gasos, líquids o vapors volàtils com el cloroetà). Pictograma 2 (Perill greu per a la salut): indica toxicitat greu per a la salut (mutagenicitat, carcinogenicitat, toxicitat per a la reproducció o toxicitat específica en òrgans diana).
Adverteix que la inhalació, ingestió o contacte pot comportar danys crònics o severs, per la qual cosa s'ha d'evitar l'exposició. Pictograma 3 (Signe d'admiració): indica toxicitat aguda moderada o irritació cutània/ocular. Adverteix que el contacte directe amb la pell, mucoses o ulls, o la seva inhalació, pot produir irritacions, al·lèrgies o inflamacions locals. Pictograma 4 (Corrosió): indica que el producte és corrosiu. Alerta que pot atacar i destruir metalls, així com provocar cremades químiques greus a la pell i danys oculars irreversibles (característic d'àcids forts concentrats com l'HCl).
C H Cl 2 5 C H (g) + 2 6 Cl (g) 2 C H Cl(g) + 2 5 HCl(g) C H (g) + 2 4 HCl(g) C H Cl(g) 2 5 298 K C H Cl(g) 2 5 HCl(g) C H (g) 2 6 C H Cl(g) : 2 5 104,9 kJmol 1 HCl(g) : 92,3 kJmol 1 C H (g) : 2 6 84,7 kJmol 1 Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 28 IDEES CLAU La concentració en massa (g/L o mg/L) es passa a molaritat dividint per la massa molar del solut. El % m/v són grams de solut per 100 mL de dissolució (1 % m/v = 10 g/L) i el % v/v compara volums de líquids, que no són additius. En dissolucions aquoses diluïdes 1 ppm equival aproximadament a 1 mg/L, i és la unitat dels límits legals de contaminants.
La molalitat són mols de solut per kg de dissolvent i no depèn de la temperatura. Comburent (flama sobre cercle) afavoreix la combustió d'altres substàncies; inflamable (flama sola) crema per si mateix. El signe d'admiració indica irritació, sensibilització o toxicitat aguda moderada; la bombona, gas a pressió que pot explotar en escalfar-se. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 15. Per què en aigua diluïda es pot dir que 1 ppm és gairebé 1 mg/L? 16. Quina diferència hi ha entre molalitat i molaritat pel que fa a la temperatura? 17. Què vol dir el pictograma d'una flama sobre un cercle?
TEMA 1: CONTINGUTS TRANSVERSALS 6 Càlculs estequiomètrics,rendiment i puresa EN ACABAR SABRÀS Saber interpretar els coeficients d'una equació ajustada com a relacions entre mols. Saber fer càlculs estequiomètrics amb reactius impurs a partir de la riquesa de la mostra. Saber identificar el reactiu limitant i calcular l'excés de l'altre reactiu. Saber calcular el rendiment d'una reacció i explicar per què el rendiment real sol ser inferior al teòric. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 18 Si per fer un entrepà calen dues llesques de pa i una de pernil, i tens 10 llesques de pa i 3 de pernil, quants entrepans pots fer? Què té a veure amb una reacció química?
Fonaments de l'estequiometria i conservació de la massa L'estequiometria és la disciplina de la química que quantifica les relacions ponderals i molars entre les substàncies que intervenen en una reacció. Qualsevol procés químic està sotmès a la llei de conservació de la massa formulada per Antoine Lavoisier: la suma de les masses de les substàncies Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 29 reactives és estrictament igual a la suma de les masses dels productes obtinguts, atès que el nombre d'àtoms de cada element es conserva inalterat durant la transformació. Per garantir aquest balanç, tota equació química s'ha d'ajustar mitjançant coeficients estequiomètrics.
Aquests nombres enters indiquen la proporció mínima de partícules o de mols en què interactuen les espècies. Per exemple, en la combustió del butè ( ): Un mol de butè ( ) requereix sis mols d'oxigen ( ) per generar quatre mols de diòxid de carboni ( ) i quatre mols d'aigua ( ). La massa total dels reactius ( ) coincideix exactament amb la massa total dels productes ( ). PER RECORDAR-HO Els coeficients estequiomètrics mai indiquen relacions directes entre masses en grams, sinó relacions moleculars o molars. Per fer qualsevol càlcul ponderal, és imprescindible convertir les quantitats de partida a mols (vegeu «Tema 1: Continguts transversals — El mol, gasos ideals i càlculs de massa»).
Puresa o riquesa de les mostres En el laboratori i en la indústria, els reactius emprats rarament són purs al 100 %; solen contenir impureses inerts que no prenen part en la reacció química.
La riquesa o puresa expressa la fracció en massa del compost útil present en la mostra total: C H 4 8 C H (g) + 4 8 6 O (g) 2 4 CO (g) + 2 4 H O (l) 2 56 g 6 × 32 g = 192 g 4 × 44 g = 176 g 4 × 18 g = 72 g 248 g 248 g Puresa (%) = × m mostra total m pura 100 Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 30 EXEMPLE: DETERMINACIÓ DE LA RIQUESA D'UN MINERAL Es fan reaccionar de galena impura amb àcid sulfúric en excés segons l'equació: Si s'obtenen de sulfur d'hidrogen gasós mesurats en condicions normals ( i , amb ), quina és la puresa en PbS del mineral? ( ).
Reactiu limitant i reactiu en excés Quan es barregen dos o més reactius sense respectar de manera exacta les proporcions estequiomètriques, un d'ells s'exhaureix completament abans que els altres. El reactiu limitant és aquell que es consumeix en primer lloc, ja que atura el progrés de la reacció i determina de forma unívoca la quantitat màxima de productes que es poden formar. En contraposició, el reactiu en excés és aquell del qual en sobra una fracció un cop finalitzat el procés.
Per identificar el reactiu limitant de manera sistemàtica i evitar confusions quan els coeficients estequiomètrics són diferents de 1, es divideix el nombre de mols inicials de cada reactiu pel seu coeficient estequiomètric ( ). El reactiu amb el quocient més petit és el limitant.
5 g PbS + H SO 2 4 PbSO + 4 H S (g) 2 410 mL 1 atm 0 C V = m 22,4 L/mol M(PbS) = 239 g/mol Càlcul de mols de gas obtingut: 1 n(H S) = 2 = 22,4 L/mol 0,410 L 0,0183 mol Relació estequiomètrica ( ) per trobar la massa pura de PbS: 2 1 : 1 m (PbS) = pura 0,0183 mol PbS × 239 g/mol = 4,37 g PbS Determinació del percentatge de riquesa: 3 Riquesa = × 5 g 4,37 g 100 = 87,4 % n /ν i i Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 31 EXEMPLE: BALANÇ MOLAR AMB REACTIUS EN PROPORCIONS DIFERENTS Es fan reaccionar de zinc metàl·lic ( ) amb d'àcid clorhídric segons la reacció: 1. Mols inicials: 2. Quocient molar: per al Zn és ; per al HCl és . Com que , el reactiu limitant és l'àcid clorhídric.
3. Taula d'avanç molar: Estat Zn Inicial (mol) 0,31 0,12 0 0 Reacciona / Es forma (mol) -0,06 -0,12 +0,06 +0,06 Final (mol) 0,25 (excés) 0 (esgotat) 0,06 0,06 Massa de formada ( ): . Massa de zinc restant en excés: . Rendiment d'una reacció química La quantitat de producte predita pels coeficients estequiomètrics representa el rendiment teòric màxim. Tanmateix, a la pràctica, la quantitat aïllada experimentalment (rendiment real) sol ser inferior per diversos factors: pèrdues mecàniques en filtracions o transvasaments, reaccions secundàries concurrents o l'assoliment d'un equilibri químic incomplet.
20 g M = 65,4 g/mol 200 mL 0,6 M Zn + 2 HCl ZnCl + 2 H 2 n(Zn) = = 65,4 g/mol 20 g 0,31 mol (coeficient = 1) n(HCl) = 0,200 L × 0,6 mol/L = 0,12 mol (coeficient = 2) 0,31/1 = 0,31 0,12/2 = 0,06 0,06 < 0,31 2 HCl ZnCl 2 H 2 ZnCl 2 M = 136,4 g/mol m = 0,06 mol × 136,4 g/mol = 8,18 g 0,25 mol × 65,4 g/mol = 16,35 g Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 32 DEFINICIÓ El rendiment percentual ( ) és el quocient entre la massa real i la massa teòrica de producte, expressat en percentatge: El rendiment percentual s'obté dividint el rendiment real entre el rendiment teòric i multiplicant el resultat per 100.
EXEMPLE: RENDIMENT DE LA REACCIÓ DEL ZINC A l'exemple anterior (20 g de Zn amb 200 mL d'HCl 0,6 M), la massa teòrica de clorur de zinc és . Si al laboratori, després de filtrar i assecar, només se n'obtenen , el rendiment és: Fixa't que la massa teòrica es calcula sempre a partir del reactiu limitant (aquí, l'HCl), mai a partir del reactiu en excés. ERROR FREQÜENT Quan et donen el rendiment i et demanen quant reactiu cal per obtenir una massa real de producte, primer passa la massa real a massa teòrica dividint pel rendiment ( ) i després fes l'estequiometria. Multiplicar pel rendiment en lloc de dividir és l'error més habitual.
El mateix passa amb la puresa: si la mostra és del 80 %, cal agafar més massa de mostra ( ). COMPROVA-HO 19 Si la reacció del zinc tingués un rendiment del 75 %, quina massa de ZnCl s'obtindria? IDEES CLAU La llei de conservació de la massa obliga a ajustar les equacions químiques: els coeficients estequiomètrics indiquen relacions molars, no relacions entre masses. La riquesa o puresa expressa el percentatge en massa del compost útil present en una mostra impura. El reactiu limitant és el que presenta el quocient més petit entre els seus mols inicials i el seu coeficient estequiomètric; s'esgota primer i determina la quantitat màxima de producte.
El rendiment real sol ser inferior al teòric per pèrdues mecàniques, reaccions secundàries o equilibris químics incomplets. En una taula d'avanç molar, les quantitats que reaccionen i que es formen són proporcionals als coeficients estequiomètrics. R Rendiment (%) = × m te rica o ˋ m real 100 8,18 g 6,95 g Rendiment = × 8,18 g 6,95 g 100 = 85,0 % m = te rica o ˋ m /0,85 real m = mostra m /0,80 pura Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 33 COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 20. Per què els coeficients estequiomètrics no es poden interpretar directament com a relacions entre masses? 21. Com s'identifica el reactiu limitant quan els coeficients estequiomètrics són diferents de 1? 22.
Quina massa de zinc queda en excés en l'exemple de la reacció del zinc amb àcid clorhídric? Test · Tema 1 Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 23. Com s'anomena el compost OCl segons els criteris establerts per la IUPAC l'any 2005? 24. Quina de les següents fórmules correspon correctament al peròxid de bari? 25. Quin és el nom sistemàtic recomanat per al compost amb fórmula PH ? 26. En quin dels següents casos és incorrecte indicar el nombre d'oxidació entre parèntesis segons Stock? 27. Quina és la fórmula de l'àcid disulfúric obtingut per condensació? 28. Com s'anomena l'anió derivat de la pèrdua de dos protons de l'àcid carbònic? 29.
Quin compost correspon a la fórmula Fe(HSO ) ? 30. Quina és la fórmula correcta del cromat de coure(II)? Clorit d'oxigen a) Òxid de clor (I) b) Diclorur d'oxigen c) Monòxid de diclor d) BaO a) BaO b) Ba O c) Ba O d) Fosfà a) Hidrur fòsfic b) Àcid fosfhídric c) Fosfina d) FeCl a) AlCl b) SnO c) Cu O d) H S O a) H S O b) H S O c) H SO d) Ió carbohidrur a) Ió hidrogenocarbonat b) Ió carbonat c) Ió carbonit d) Hidrogenosulfat de ferro(II) a) Hidrogenosulfit de ferro(III) b) Sulfat de ferro(III) c) Sulfit de ferro(III) d) CuCrO a) CuCr O b) Cu (CrO ) c) Cu(CrO ) d) Apunts de Química PAU Catalunya: temari complet i tests 34 31.
Quin és el volum ocupat per 2 mols de CO2 mesurats en condicions normals? 32. A pressió i temperatura idèntiques, quin gas presentarà una major densitat? 33. Quina entitat elemental s'associa a un compost iònic com el CaCl2? 34. Quina temperatura en…