Química per a oposicions de Bombers de la Generalitat

TEMA 11: QUÍMICA

Temari Bombers/es de la Generalitat

Ò PT 1 M

TEMA 11

BLOC

DE CIÈNCIES

QUÍMICA

Estats de la materia i canvis d'estat. Propietats físiques i químiques.

Substàncies pures i mescles. Magnituds màssiques. Reaccions químiques.

Àcids i bases. Oxidació-reducció. Dissolucions. Compressió i expansió de

gasos. Gasos perfectes o ideals. Gasos comprimits, dissolts, liquats i criogènics.

YMPUS

PlanFL N

0x/ 1.30 Oil

.17/FN26.5

UPlanFLN

4 x /0 13

00/- FN26.5

Temari Bombers/es

de la Generalitat.

Optim 2023

Edició 3Temari Bombers/es

de la Generalitat

TEMA 11: QUÍMICA

Sumari del Tema 11

SUMARI

Cada apartat del sumari

redirigeix al lloc on es troba

l'apartat en qüestió.

1. ESTATS DE LA MATÈRIA I CANVIS D'ESTAT
2. LA MATERIA I L'ATOM
3. LA TAULA PERIODICA
4. ESTATS DE LA MATÈRIA
5. CANVIS D'ESTAT
6. Diagrama de fases: Punt triple i punt critic
7. PROPIETATS FÍSIQUES I QUÍMIQUES DE LA MATÈRIA
8. TIPUS D'ENLLAÇOS QUÍMICS
9. Iònic
10. Covalent
11. Metàl.lic
12. Enllaços d'hidrogen o forces de Van der Waals
13. SUBSTANCIES PURES I MESCLES
14. MAGNITUDS MASSIQUES I ALTRES MAGINTUDS
15. MASSA ATOMICA
16. UNITAT DE QUANTITAT DE SUBSTANCIA
17. RELACIÓ UMA I GRAMS DE SUBSTANCIA
18. ALTRES MAGNITUDS
19. REACCIONS QUÍMIQUES
20. DEFINICIÓ, REACTIUS I PRODUCTES
21. LLEIS DE LES REACCIONS QUÍMIQUES
22. TIPUS DE REACCIONS
23. ÀCIDS I BASES
24. OXIDACIÓ - REDUCCIÓ
25. DISSOLUCIONS
26. GASOS PERFECTES O IDEALS
27. COMPRESSIÓ I EXPANSIÓ DE GASOS
28. LLEI DE DALTON DE LES PRESSIONS PARCIALS
29. GASOS COMPRIMITS, DISSOLTS, LIQUATS I CRIOGÈNICS

0

PT 1 M

PT 1 M

Temari Bombers/es

de la Generalitat

TEMA 11: QUÍMICA

Estats de la matèria i canvis d'estat

La matèria i l'àtom

La matèria és tot allò que ocupa espai i té massa. Està formada per àtoms.

L'atom és la unitat més petita i indivisible de la materia formada per tres particules subatomiques, dues d'elles

formant el nucli i la tercera orbitant-lo:

• El nucli és la part central de l'àtom (nucleons):
• Protons.
• Neutrons.

. Orbitant al voltant del nucli trobem els: Electrons.

Nucleons

Electrons

Neutrons

Protons

Òrbita

Partícules subatòmiques

Partícula	Situació	Carrega	Massa
Protons	Dins el nucli	(+) 1,602 . 10-19 Coulombs	1,672 · 10-27 kg
Neutrons	Dins del nucli	0 Coulombs	1,675 · 10-27 kg
Electrons	Fora del nucli, a l'escorça o capes energètiques	(-)1,602 . 10-19 Coulombs	9,101 · 10-31 kg

Elements químics

Elements químics:

• Tots els atoms amb un mateix nombre de protons pertanyen al mateix element.
• Tenen les mateixes propietats químiques.
• Quan un atom perd o guanya protons, es transforma en un atom d'un altre element.

La informació principal d'un element químic és:

Nom i simbol

Identifica l'element

Nombre atomic (Z)

Nombre de protons

Nombre massic (A)

Nombre de protons (Z) + nombre de neutrons (N)

València

Nombre d'electrons d'un element en el seu ultim nivell d'energia

Pagina 2

Pàgina 3Temari Bombers/es

de la Generalitat

TEMA 11: QUÍMICA

0

PT 1 M

PT 1 M

Temari Bombers/es

de la Generalitat

TEMA 11: QUÍMICA

Isòtops

Isotop

Variació d'un element químic que posseeix un nombre diferent de neutrons a l'habitual, per tant el nombre màs-

sic (A) serà diferent.

e

e

e

p

pn

1

2

3

1H

7H

1H

Exemple: Els tres isòtops de l'hidrogen (tots amb 1 proto, Z = 1). El proti: hidrogen sense neutrons, A=1.

El deuteri: amb 1 neutro, A=2. El triti: amb 2 neutrons, A=3.

Ions

Ió

Àtom que no té la mateixa quantitat d'electrons que de protons. Té una carrega neta positiva o negativa.

• Anio té més electrons (carrega negativa).
• Catió> té menys electrons (càrrega positiva).

Compostos

Compost

• Substancia formada per àtoms o ions de dos o més elements químics diferents.
• La seva unitat s'anomena molécula.
• Exemple: L'aigua pura és un compost format per dos elements: hidrogen i oxigen.

La taula periòdica

1.2. La taula periodica

Taula que ordena els elements químics segons el seu nombre atòmic (118 elements segons l'última versió) i els

agrupa per propietats químiques i físiques semblants:

• Files -> Períodes (7), segons els nivells energètics de l'àtom.
• Columnes -> Grups (18) segons les configuracions electròniques de les últimes capes dels àtoms.
• Tres categories principals d'elements:
• Metalls: bons conductors de calor o electricitat.
• No metalls: pèssims conductors de calor o electricitat.
• Metal-loides: propietats híbrides entre conductors o aillants.

1,00€

METALLS

NO METALLS

4,0026

H

5

10,81

-Massa atomica relativa

Alcalinotenris

Halogens

10 20,177

B

C

N

O

F

Ne

Li

Be

Lantânid

BOF

-Nom de l'element

14

15 30,978 16

12,0G 17

29,948

Na

A

Si

P

S

CI

Ar

MALNE

ALLIMIN

20

121

47 BE7 23

24 51,9961

25 54 0380

27 58 9312

28 58.6934

29

31

32 72.6301

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

37 85,4671 38

39

141

42

43

44

45 102.9055

146

106,47 47 1071682 48 117,414

49

THE710

51

52

126. 3045 54

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

1

Xe

ESTNONCI

56

57

71 72 171.49 73 181 3479 74

75

77 193,717

8 196,084 79 196,9666 80 200 587

82

83 201 0OD4 84

(209) 85

(71) 86

Cs

Ba

La-Lu

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

TI

Pb

Bi

Po

At

Rn

BARI

HAFNI

TÀIVTAL

TUNGSTÉ

RENI

108

109

110

[291)

111

112 (285)

113

(286) |114

115

(285) 116

(233) 117

118 (2014)

Fr

Ra

Ac-Lr

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

Cn

Nh

FI

Mc

Lv

Ts

Og

OGANESSÓ

RUTHERFORDI

DUEN

SEABORG

MEITNERI

DARMSTADTI

ROENTGENI

COPERNICI

HUIRIM

MOSCOM

LIVERMOR

69 161.8342

70

173,045 71 THLEGGI

La

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

LANTAN

PRASEODIM

NEDOIM

PROMETI

SAMAR

ACOUN

DI SPROG

199

100

(257)

101

102

103 (26

Ac

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr

ACIN

PROTOACTIV

NEPTUN

AMERI

BERKELI

CALIFORN

EINSTEIN

FERIV

MENDELEVI

NARENGI

Estats de la matèria

1.3. Estats de la matèria

Estat matèria	Forma	Volum	Densitat	Energia cinetica	Es pot comprimir?
Sòlid	Constant	Constant	Alta	Baixa	No
Líquid	Variable	Constant	Mitja	Mitja	No/molt poc
Gas	Variable	Variable	Baixa	Alta	Si

Canvis d'estat

1.4. Canvis d'estat

• Amb reacció exotèrmica:
• Solidificació: El liquid es converteix en solid.

. Condensació: El gas es converteix en liquid, baixant la temperatura. Si augmenta molt la pressió

s'anomena liquefacció.

. Sublimació inversa regressiva: El gas es converteix en solid sense passar per l'estat líquid.

Pàgina 4

Pàgina 5

1

València

Punt d'ebullició ℃

-252.7

Punt de fusió ℃

-

-259.7

Simbol

Densitat

0.017

1s1.

Estructura atomica

Hidrogen

Nom

Nombre massic

(A = p + n)

A

Z

X

Nombre atomic

(Z = p)

1.00797

Pes atomic

Nombre atomic

1

Simbol del

element

B

Metall's de transición

Altres no metalls

Simbol

Actinids

Metal-loides

CARBONI

NITROGEN

COOPEN

12 24,306

13 26,9015

Altres metals

No determinat

Mg

CLOA

74 021E 34 78.971 35

79.934 36

CALC

GAL-LI

GIRMAN

APESA NIC

ESTANY

ANTIMOIN

TEL-ALE

55 137,9055

(223)

103 104 (267)

105 (270)

106 (269)

107

(T-4) |62

150.36 63

151,364 64

157.21

65 151,3754

66

167.500 67 164,83003 68

90 232,0377

91 231,0359

92 238,0283

193

94

(24) 95

TECNICI

BUITEN

PAL LA

PLATA

204.30

PLATÍ

PLOM

POLONI

35,45

18

He

Nombre atomic-

Casos nobles

HIDROGEN

à Thường mês mưadi)

VANACHT

MANGAN'S

COBALT

MIGUEL

50

13,011 7

59 HO,POTT 60 144,242 61

LUTECI

197

HTemari Bombers/es

de la Generalitat

TEMA 11: QUÍMICA

• Amb reacció endotérmica:
• Fusió: El solid es converteix en líquid.
• Vaporització o ebullició: El liquid es transforma en gas completament. Si només es transforma una

part s'anomena evaporació.

. Sublimació: El solid es transforma en gas directament sense passar per l'estat líquid.

Absorció d'energia termica

Sublimació

Fusió

Vaporització

Solid

Líquid

Gas

Solidificació

Condensació

Sublimació inversa

Cessió d'energia termica

Els canvis d'estat només modifiquen les propietats físiques de l'element següents:

• Densitat
• Viscositat

Conceptes clau dels canvis d'estat

Conceptes importants per entendre els canvis d'estat:

• Pressió de vapor:
• És la pressió que exerceix un gas sobre la seva fase líquida quan ambdós estats es troben

en equilibri dins d'un recipient.

• És una magnitud característica de cada substância.
• Augmenta amb la temperatura.
• És independent de la quantitat de líquid.
• Temperatura d'ebullició d'un líquid:
• És la temperatura a la qual la seva pressió de vapor és igual a la pressió externa.

En l'aigua en condicions normals aquesta temperatura és de 100 graus amb una pressió

de vapor d'1 atm i pot vencer la pressió atmosferica terrestre permetent que l'aigua vaporitzi.

En una muntanya tindrem menys pressió atmosferica que a la costa, per tant, es tardarà més a

coure els aliments i la temperatura d'ebullició serà més baixa. Com a resultat, l'aigua bullirà a

menys de 100 graus.

Ò PT 1 M

Temari Bombers/es

de la Generalitat

TEMA 11: QUÍMICA

• Calor específica:
• Calor necessaria perquè una unitat de massa augmenti un grau de temperatura.

Ce ->

J

ºK . Kg

ºC · Kg

J

• Calor latent:
• Calor necessaria per produir un canvi d'estat d'una unitat de massa, sense augmentar la seva

temperatura.

CI ->

J

Kg

1 Joule = 0,24 cal

1 cal = 4,18 J

Calor latent de l'aigua

Calor latent de l'aigua	cal/g	J/kg
Calor latent de fusió (de solid a liquid)	80	336.000
Calor latent de vaporització (de liquid a gas)	540	2.268.000

Diagrama de fases: Punt triple i punt crític

1.4.1. Diagrama de fases: Punt triple i punt critic

És un gràfic on es representen els estats de la matèria en funció de la temperatura i la pressió. Cada substância

té un diagrama de fases diferent i els punts características són:

• Temperatura crítica:
• Temperatura per sobre de la qual és impossible liquar un gas, encara que s'hi apliqui molta pressió.
• Temperatura més elevada on una substancia pot existir en fase líquida (punt critic).
• Com més força intermolecular tingui una substància, més alta serà la seva temperatura crítica.
• Pressió crítica:
• Pressió mínima necessaria per condensar un gas a la temperatura crítica.
• Punt triple:
• Punt on coexisteixen les tres fases d'una substância amb una determinada pressió i temperatura.

Comparativa de diagrames de fases

Comparativa entre els diagrames de l'aigua (H2O) i el dioxid de carboni (CO2)

Diagrama de fases genèric

Substàncies

que s'expandeixen

en congelar-se

Substancies que es

contreuen en congelar-se

Liquid

Punt

critic

Fusió

Fusió

Vaporització

Sòlid

Punt

triple

Sublimació

Vapor

Pàgina 7

T

P

Pàgina 6

Ø

PT 1 M

Temari Bombers/es

de la Generalitat

TEMA 11: QUÍMICA

ø

PT 1 M

PT 1 M

Tipus d'enllaços químics

2.1. Tipus d'enllaços químics

Enllaç Iònic

2.1.1. Iònic

• Unió molt forta entre un anió i un catió.
• Punt de fusió i ebullició molt alts.
• Es dissolen en aigua.
• Ex: NaCl (sal) i CaO (calç)

Enllaç iònic

Ió de sodi

Ió de clor

+

Clorur de sodi (NaCl)

Enllaç Covalent

2.1.2. Covalent

• Unió molt forta entre dos àtoms que comparteixen parells d'electrons.

Segons en nº de parells compartits son simples o senzills (1 parell),

dobles o triples.

• Si els dos electrons que formen l'enllaç son d'un mateix atom serà un

enllaç covalent datiu o coordinat.

• Punt de fusió i ebullició menors que en iònics. Segons la seva

electronegativitat poden ser polars o apolars.

• La solubilitat en aigua i la conductivitat elèctrica varia segons la substância.
• No condueixen l'electricitat.
• Sol donar-se entre no metalls.

. Ex: N2

Enllaç Metàl·lic

2.1.3. Metal-lic

• Unió de força variable entre catió i electrons deslocalitzats.
• Punt de fusió i ebullició molt alts.
• No solubles en aigua.
• Ex: Fe i Hg

Molécula

de Nitrogen (N)

Àtom de

nitrogen (N)

Àtom de

nitrogen (N)

·x

X.

Pàgina 8

Diagrama de fases del diòxid de carboni

Diagrama de fases

del dioxid de carboni

73

Punt

critic

Liquid

Solid

5,2

Punt

triple

T.

‘sublim

Gas

1

-78

-56,4

31,1

Temperatura ºC

Exemples:

A 1atm i -77 ºC el CO2 serà gas

A 6 atmi-50 °C el CO2 serà liquid

A 1 atm i -80 ℃ el CO2 serà solid

Propietats físiques i químiques de la matèria

2. Propietats físiques i químiques de la matèria

• Propietats generals o extensives:
• El seu valor depèn de la quantitat de matèria.
• Exemples: massa, pes, volum, inercia, energia, impenetrabilitat, porositat, divisibilitat, elasticitat,

mal-leabilitat, tenacitat i duresa, entre d'altres.

• Propietats especifiques o intensives:

El seu valor és independent de la quantitat de matèria. Es classifiquen en:

• Físiques:
• Aquelles que es poden percebre pels sentits.
• Exemples: la densitat, el punt de fusió, el punt d'ebullició, el coeficient de solubilitat, l'index

de refracció, el modul de Young i les propietats organoleptiques (color, olor, aroma, tast, textura).

• Químiques:
• Constituïdes pel comportament de les substancies en combinar-se amb d'altres, i els canvis en

la seva estructura com a consequència dels efectes de diferents classes d'energia.

• Exemples: corrosió d'àcids, poder calorific, acidesa, reactivitat, etc.

Temari Bombers/es

de la Generalitat

TEMA 11: QUÍMICA

Diagrama de fases de l'aigua

Diagrama de fases de l'aigua

Punt

critic

218

P

Liquid

Solid

1.00

Punt

triple

0.00603

Vapor

T. T.

0.00 0.01

T

100,0

T

374

Temperatura ºC

Exemples:

A 1atm i 80 ºC l'H2O serà liquida

A 0,006 atm i 50 °℃ l'H2O serà gas

A 200 atm i 120 °C l'H2O serà liquida

Pressió atm

P.

Àtom de sodi (Na)

Àtom de clor (Cl)

Pàgina 9