Química–2doBG
Característicasmacroscópicasdelosestadosdelamateria Sólido Líquido GaseosoForma Tieneformapropia Notieneformapropia NotieneformapropiaDensidad Densidadvariable Densidadvariable MuypocadensidadVolumen Tienevolumenpropio Tienevolumenpropio NotienevolumenpropioDilatación Sedilatan Sedilatan Sedilatan
Dimensióncorpuscular Sólido Líquido GaseosoPartículas Juntasyordenadas Juntasydesordenadas SeparadasydesordenadasMovimiento Mínimomovimiento,
solovibraciónMovimiento,vibración,rotaciónytraslación
Máximomovimiento
Espaciovacío Mínimo Poco MáximoFuerzasdecohesión
Muyintensas Menosintensasqueensólido
Noexisten
Cambiosdeestadodeagregación
PlasmaEsunestadofluidosimilaralestadogaseoso,peroenelquedeterminadaproporcióndesuspartículasestáncargadaseléctricamenteynoposeenequilibrioelectromagnético.
Química–2doBG5toestadodeagregación:CondensadodeBose-EinsteinSedaenciertosmaterialesatemperaturascercasalceroabsoluto.Lapropiedadquelocaracterizaesqueunacantidadmacroscópicadelaspartículasdelmaterial,pasananivelmínimodeenergíadenominadoestadofundamental.
Química–2doBGMétodosdeseparacióndelamateria
Filtración¿Enquéconsiste?Lafiltraciónesunprocesodeseparacióndepartículassólidasdeunlíquido,utilizandounfiltro.¿Quématerialessenecesitan?Pararealizarunafiltraciónsenecesitan:unrecipiente,unfiltroylosmaterialesconlosquesedeseetrabajar.Ej.:arenayagua.¿Cómoeselprocedimiento?Primerosecolocaelfiltrosobreelrecipiente.Acontinuaciónseviertenlassustanciassobreelfiltro,quedandolasólidasobreésteylalíquidadentrodelrecipiente.
Decantación¿Enquéconsiste?Ladecantaciónconsisteensepararunamezclaheterogéneaydecomponentesdedistintasdensidades.Setratadedejarreposarenunembudoespecializadoparaéstatécnica(embudodedecantación)losdoslíquidoshastaqueseseparen,ydespuésvaciarloabriendolallave.
¿Quématerialessenecesitan?Pararealizarladecantaciónsenecesitan:embudodedecantación,vasodeprecipitado,soporteuniversal,nuezdoble,yunapinzametálica.¿Cómoeselprocedimiento?Enprimerlugarsedebemontarelsoporteparaembudo,paraellousamosunsoporteuniversalycolocamoslabarrametálicaenvertical,enesavaracolocaremoslanuezdoble,yenellapondremoslapinzametálicaquesujetaraalembudodedecantaciónparaqueestésuspendido.Unavezhechoesto,necesitaremosunaprobetagraduada,ahíecharemoselaguadelfrascolavadoryelaceitedeunabotelladeaceite(enelejemplosepararemosaguayaceite).Luegotaparemosconuntapóndecorchoyloquitaremosdelasujecióndelapinzaparapoderagitarlomuyfuerte.Luegodeestolovolvemosacolocarenelsoporteyesperamoshastaquelasmezclasseseparen.Cuandoyaesténseparadasvamosavaciarelembudo,primerocolocamosunodelosvasosdeprecipitadodelosquedisponemosylocolocamosdebajodelembudo,conmuchocuidado,abrimoslallaveparaquecaigaelprimerlíquidoyunavezhaterminadodecaer,cerramoslallave.Yatenemoselaguaseparadaennuestrovasodeprecipitado.Paraobtenerelaceite,sedeberealizarelmismoprocedimiento.
Química–2doBGTamizado¿Enquéconsiste?Latamizaciónconsisteensepararmezclassólidasformadasporpartículasdedistintotamaño.¿Quématerialessenecesitan?Senecesitan:untamiz,yunrecipientedondecolorlaspartículasqueresultaronserlasmáspequeñas.¿Cómoeselprocedimiento?Sedebecolocarlamezcladepartículassobreeltamiz,yluegoagitarlohacialoscostados.Deéstemodo,laspartículaspequeñascaeránenelrecipiente,ylasgrandespermaneceráneneltamiz.
Destilación¿Enquéconsiste?Ladestilación,esunprocesoqueconsisteencalentarunlíquidohastaquesuscomponentesmásvolátilespasenalafasedevapor,yacontinuación,enfriarelvaporpararecuperardichoscomponentesenformalíquidapormediodelacondensación.¿Quématerialessenecesitan?Senecesitan250mLdetequila,agua,equipodedestilación(refrigerante),mangueras,refrigerante,mecherobunsen,vasosdeprecipitados,soporte,matrazdedestilación,termómetro,tapón,pinzasnuez,cabezadedestilación.¿Cómoeselprocedimiento?Alvertereltequilaenelmatraz,seenciendeelmecheroysecomienzaacalentarlos250mLdeltequilacontenidaenelmatraz,observandoelaumentodetemperaturaeneltermómetro. Seesperaduranteuntiempo(aproximadamente5min)hastaqueeltequilaalcancesupuntodeebullición. Ahíesdondesecomienzaasepararelalcoholdelagua. Empezaranacaergotasdelalcoholpuroenelvasodeprecipitados.Luegodequellegueasupuntodeebullición,setienequeapagarelmecherobunsenparadejarenfriarunpocoeltequila,yluegoserepiteelprocedimientoanterior.
Química–2doBGCromatografíaLacromatografíaesunmétodofísicodeseparaciónparalacaracterizacióndemezclascomplejas,lacualtieneaplicaciónentodaslasramasdelaciencia.Esunconjuntodetécnicasbasadasenelprincipioderetenciónselectiva,cuyoobjetivoessepararlosdistintoscomponentesdeunamezcla,permitiendoidentificarydeterminarlascantidadesdedichoscomponentes.Diferenciassutilesenelcoeficientedeparticióndeloscompuestosdancomoresultadounaretencióndecadacomponentedelamezcla.
• Lacromatografíapuedecumplirdosfuncionesbásicasquenoseexcluyenmutualmente:o Separarloscomponentesdelamezcla(paraobtenerlosmáspurosyquepuedanser
usadosposteriormente(etapafinaldemuchasíntesis).o Medirlaproporcióndeloscomponentesdemezcla(finalidadanalítica).
Enestecaso,lascantidadesdematerialempleadassuelensermuypequeñas.
CentrifugaciónLacentrifugaciónesunmétodoporelcualsepuedensepararsólidosdelíquidosdediferentedensidadpormediodeunafuerzagravitatoria.Lafuerzacentrífugaesprovistaporunamáquinallamadacentrifugadora,lacualimprimealamezclaunmovimientoderotaciónqueoriginaunafuerzaqueproducelasedimentacióndelossólidosodelaspartículasdemayordensidad.Loscomponentesmásdensosdelamezclasedesplazanfueradelejederotacióndelacentrífuga,mientrasqueloscomponentesmenosdensosdelamezcla,sedesplazanhaciaelejederotación.¿Cuálessonlostiposdecentrifugación?
- Centrifugacióndiferencial- Centrifugaciónisopícnica- Centrifugaciónzonal- Ultracentrifugación
¿Quéequiposenecesita?Lacentrifugaciónenellaboratorioserealizapormediodeunaparatollamadocentrífuga,enelcualsecolocantubosdeensayoquecontienenlamezcla;lacentrífugagiracontalvelocidadqueseparaelsólidoylodepositaenelfondodeltubo.Luegoseefectúaunafiltraciónounadecantación.Esteprocedimiento,esmuyútilcuandoelsólidoqueestádisueltoenellíquidoesmuyfinoynosedimenta.
Química–2doBGEvaporaciónEsunprocedimientoqueseutilizapararecuperarunsólidodisueltoenunlíquido.Sebasaenqueeldisolventealcanzasupuntodeebulliciónantesqueelsoluto,porloquesicalentamosladisoluciónhastaquetodoeldisolventeseevapore,podemosrecuperarelsolutoSidejamosqueeldisolventeseevaporelentamente,elsólidodisueltoformarácristales.Elprocesoentoncessellamacristalización,lacristalizaciónseutilizaenlassalinasmarinasparaobtenersal.
Laquímica,tuculturayelcontextoAmbiente
• Aire• Suelo• Agua
Alimentos• Nutrientes• Normasy
especificaciones• Aditivosparaalimentos
Industria• Materiasprimas• Productos• Fuentesdeenergía• Tratamientoderesiduos
IntroducciónLaquímicaesunacienciaexperimentalqueestudialamateria:sucomposición,suscaracterísticas,lastransformacionesnaturalesyartificialesquepuedeexperimentarylasleyesquerigenestoscambios.Lamateriaestodoloquetienemasayocupaunlugarenelespacio.Desdeelpuntodevistaquímico,puedenpresentarsecomounasustanciapuraocomomezcladesustancias.
Química–2doBGSustanciaspuras
• Tienenunacomposicióndefinidayconstante,conpropiedadesfísicasyquímicascaracterísticas• Nopuedendescomponerseenotrasmássimplespormétodosfísicos.• Lassustanciaspuraspuedenrepresentarseporsímbolosofórmulasquímicas,comoporejemplo:
o H2O->Aguao Cu->Cobreo HCl->Ácidoclorhídricoo Al->Aluminio
• Dentrodelassustanciaspurasencontramosloselementosquímicosyloscompuestosquímicos.Elementosquímicos
• Seconstituyenporátomosdelamismaclase• Nopuedenserdescompuestosensustanciasmássimplespormétodosfísicosoquímicos• Serepresentanporsímbolosquímicosporejemplo:
o P-Fósforoo K-Potasioo Na-Sodioo N2-Nitrógenoo O2-Oxígenoo O3-Ozono
Compuestosquímicos
• Estánformadosporátomosdedosomáselementosunidosmedianteenlacesquímicos,enproporcionesdefinidas(cantidadesfijasyexactas).
• Puedenserdescompuestosensustanciasmássimplespormétodosquímicos.
• Serepresentanporfórmulasquímicas,porejemplo:
o H2O-Aguao H2O2-Peróxidodehidrógenoo HCl-Ácidoclorhídricoo H2SO4–Ácidosulfúricoo NaCl–Clorurodesodio(saldemesa)
Química–2doBGMezcladesustancias
• Sonunacombinacióndedosomássustanciasquenoreaccionanentresí,esdecir,cadasustanciaconservasuspropiedadescaracterísticas.
• Puedenserseparadaspormétodosfísicos• Noserepresentanmediantesímbolosofórmulas,porejemplo:
o Bebidaso Sangreo Aire
àLasmezclaspuedenserhomogéneasoheterogéneasMezclahomogénea
• Suscomponentesestándistribuidosdemanerauniforme• Cadaporcióndelamezclaposeepropiedadesidénticas• Sontambiénllamadasdisolucionesquímicas,porejemplo:
o Medidaso Aguapotable
Mezclaheterogénea
• Suscomponentesnoestánuniformementedistribuidos• Loscomponentesconservansuspropiedadesindividuales• Entrelasmezclasheterogéneasseencuentranlassuspensionesylascoloides,porejemplo:
o Sangreo Aceiteconaguao Jaleas
ÁtomoConbaseenlateoríaatómicadeDalton,unátomosedefinecomolaunidadbásicadeunelementoquepuedeintervenirenunacombinaciónquímica.Losátomosestánformadosporpartículasmáspequeñas,llamadaspartículassubatómicasyéstasson:
• Neutrón(sincarga)• Protón(concargapositiva)• Electrón(concarganegativa)
Losátomossoneléctricamenteneutros,paraestodebecontenerelmismonúmerodecargaspositivasynegativas.Estructuralmenteelátomoposeeunnúcleo,elcualesundensoconglomeradocentral,compuestoporprotonesyelectrones,porloqueésteposeecargapositiva;yademásunaperiferiaenlacualseencuentranloselectrones,yporlotanto,esunazonaconcarganegativa.
Química–2doBGMoléculaUnamoléculaesunagregadode,porlomenos,dosátomosenunacolocacióndefinitivaquesemantienenunidosatravésdefuerzasquímicas(enlacesquímicos).Unamoléculapuedecontenerátomosdelmismoelemento,oátomosdedosomáselementos,siempreenunaproporciónfija,porloqueunamoléculanoessiempreuncompuesto,elcual,pordefiniciónestáformadopordosomáselementos.
H2O2O2oxígenomolecularNaCl–saldemesaO3ozonoNa+Cl
--EnlaceiónicoN2nitrógeno
AtmósferaterrestreAtmósfera:Mezcladevariosgasesquerodeauncuerpoceleste(comolatierra)cuandoéstecuentaconuncampogravitatoriosuficienteparaimpedirqueescapen.Laatmósferaterrestreestáconstituidadelasiguientemanera
Otros:• 0.9%Argón(Ar)• 0.03%Dióxidodecarbono(CO2)• Vapordeagua(H2O(gl))• Hidrógeno(H2)• Ozono(O3)• Metano(CH4)• Monóxidodecarbono(CO)• Helio(He)• Neón(Ne)• Kriptón(Kr)• Xenón(Xe)
Elestudiodemuestrasindicaquehastalos88kmporencimadelniveldelmarlacomposicióndelaatmósferaeslamismaqueaniveldelsuelo.Elmovimientocontinuoocasionadoporlascorrientesatmosféricascontrarrestalatendenciadelosgasesmáspesadosapermanecerpordebajodelosmásligeros.Laatmósferaprotegelavidasobrelatierraabsorbiendogranpartedelaradiaciónsolarultravioletaenlacapadeozono.Además,actúacomoescudoprotectorcontralosmeteoritos,loscualessetrituranenpolvoacausadelafricciónquesufrenalhacercontactoconelaire.
78%
21%1%
Nitrógeno
Oxígeno(O2)
Otros
Química–2doBGCapasdelaatmósferaterrestreMáslejanaamáscercana
Nombredelacapa Altitud NotasextrasExósfera Hasta10.000km 1500ºC
TermósferaoIonósfera 500km -90ºCMesósfera 90km 80ºC
Capadeozono 30km -Estratósfera 50km -60ºC
Capadeozono 30km Dentrodeestratósfera
Tropósfera 9a16km TierraLaatmósferasedivideenvariascapas.Enlacapainferior,laTropósfera,latemperaturasuelebajar5,5ºCcada1000metros.LaTropósferaseextiendehastaunos16kmenlasregionestropicales(conunatemperaturade-79ºC)yhastaunos9.8kmenlatitudestempladas(conunatemperaturade-51ºC).Eslacapaatmosféricadondeseproducenlamayorpartedelosfenómenosmeteorológicosporqueconcentraelvapordeaguaylamayorpartedelosgasesdelaatmósfera.AcontinuaciónestálaEstratósfera.Ensuparteinferiorlatemperaturaesprácticamenteconstanteparaluegoaumentarhastaalcanzarunos80ºCensupartesuperior. Dentrodeellaseencuentralacapadeozono,aunos30kmdelasuperficiedelatierra,lacualreúneel90%delozonopresenteenlaatmósferayabsorbedel97al99%delaradiaciónultravioleta.Elozonoprotegelavidaenelplanetaalfiltraryabsorberlaspeligrosasradiacionesultravioletasdelsol,yregularelcalorquenosllega.Lacontaminaciónprovocadaporsustanciasquímicascomolosclorofluorocarbonos(CFC)destruyenestacapaprotectora,perjudicandolasaluddelaspersonas(puedeprovocarunincrementodecáncerdepielycataratas)ademásdedañarlosecosistemasterrestresyacuáticos.LaMesósferaeslatercercapadelaatmósferaterrestre,seextiendedesdelapartesuperiordelaEstratósferaaunos50kmdelasuperficieterrestre,hastalos90km(aprox)ysecaracterizaporunmarcadodescensodelatemperatura(hastalos-90ºC)aliraumentandolaaltura.LacuartacapaeslaIonósfera,seextiendedesdelos90kmalos500km.Aéstaaltura,elaireesmuytenueylatemperaturacambiaconlamayoromenorradiaciónsolartantoduranteeldía,comoalolargodelaño.Sielsolestáactivo,lastemperaturasenlaIonósferapuedenllegarhastalos1500ºC,einclusomásaltas.Éstacapaestáformadaporpartículascargadasdeelectricidad,llamadasiones.Enlaionósfera,laradiaciónsolarionizalosgasesatmosféricos,queseconcentranenunasbandasquereflejanhacialatierralasondasradiomagnéticas,porloqueesimportanteparalacomunicaciónporradio.LasaurorastambiénseproducenenlaIonosfera.
Química–2doBGLaregiónquehaymásalládelaIonósferarecibeelnombredeExósfera,ysulímitesuperiorseconfundegradualmenteconelespaciointerplanetario(aunos10000kmdedistancia),loqueconstituyeellímiteexteriordelaatmósfera.
ContaminaciónatmosféricaLasactividadeshumanasestánvariandolacomposiciónglobaldelaatmósferaterrestre.Unodelosprincipalesimpactos,debidofundamentalmentealusodecombustiblesfósiles,hasidoelincrementodelaconcentracióndedióxidodecarbonoquepuedeafectaralclimaplanetarioatravésdelprocesoconocidocomoefectoinvernadero.Laemisióndedióxidodeazufreyóxidosdenitrógenoemitidosalaatmósferaporlasindustriasylosvehículosoriginanlalluviaácida,deefectosdañinossobreelmedioambiente.Elcontenidoendióxidodecarbonoenlaatmósferasehaincrementadoaproximadamenteun30%desde1750,comoconsecuenciadelusodecombustiblesfósiles,comoelpetróleo,elgasyelcarbón;Ladestruccióndebosquestropicalesporelmétododecortaryquemartambiénhasidounfactorrelevantequehainfluidoenelciclodelcarbón.Elefectonetodeestosincrementospodríaserunaumentoglobalenlatemperaturaestimadoen1,4y5,8ºCentre1990y2100. Esteacontecimientopuedeoriginarimportantescambiosclimáticos,afectandoalascosechasyhaciendoquesubaelniveldelosocéanos.Deocurriresto,millonesdepersonasseveríanafectadasporlasinundaciones. Seestánintentandodistintosesfuerzosinternacionalesparareducirlasemisionesdegasesdeefectoinvernadero.En1997sereunieronenKioto,Japónrepresentantesdelospaísesintegrantesdelasnacionesunidas. EnelprotocolodeKiotoseestablecióquelospaísesdesarrolladosdebíandereducirsusemisionesdegasescausantesdelefectoinvernaderoenun5,2%paraelaño2012respectoasusemisionesenelaño1990. Elprotocoloentróenvigorenfebrerode2005,tresmesesdespuésdequeRusialoratificaraysealcanzaranlasexigenciasdelpropioprotocolo,queseñalabaqueparaqueentrarenvigordebíaserratificadoporalmenos55paísesdesarrollados,cuyasemisionesdegasesdeefectoinvernaderosumaranel55%deltotal.
LluviaácidaLalluviaácidaeslaprecipitaciónnormalmenteenformadelluvia,perotambiénenformadenieve,nieblaorocío,quepresentaunPHdelaguainferiora5,65.Lassustanciasacidificantespuedenpresentaruncarácterdirectamenteácido,opuedenadquirirdichacondiciónportransformaciónquímicaposterior. Lasprincipalesfuentesemisorasdeestoscontaminantessonlascentralestérmicas.Elproblemadelalluviaácidatuvoorigenenlarevoluciónindustrial,ynohadejadodeempeorardesdeentonces.
Química–2doBGUnaextensaáreaquehasidoobjetodemúltiplesestudioseselnortedeEuropa,dondelalluviaácidahaerosionadoestructuras,dañadolosbosquesylascosechas,ypuestoenpeligroodiezmadolavidaenloslagosdeaguadulce.Lamayorpartedelassustanciasacidificantesvertidasenelaireson:
• SO2(dióxidodeazufre)• NOx(dióxidodenitrógeno)
Encualquiercaso,laconsecuenciaeslaconformacióndenieblasconaltocontenidoenácidosulfúrico.Lalluviaácidaprovocaefectosambientalesimportantes.Ciertosecosistemassonmássusceptiblesqueaotrosalaacidificación.Enestosecosistemaspuedeproducirseunaalteracióndelacapacidaddelossuelosparadescomponer
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