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