Hierro

Es un elemento químico de número atómico 26 y símbolo Fe situado e el grupo 8 de la Tabla Periódica de los elementos. Este metal de transición es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre, representando un 5% y, entre los metales, sólo el aluminio es más abundante. Igualmente es uno de los elementos más importantes en el Universo, y del núcleo de la Tierra está formado principalmente por hierro y níquel, generando al moverse un campo magnético. Ha sido históricamente muy importante, y un periodo de la Historia recibe el nombre de la Edad de Hierro.

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES: Es un metal maleable, tenaz, de color gris plateado y presenta propiedades magnéticas; es ferromagético a temperatura ambiente. Se encuentra en la naturaleza formando parte de numerosos minerales, entre ellos muchos óxidos, y raramente se encuentra libre. Para obtener hierro en estado elemental los óxidos se reducen con carbono y luego es sometido a un proceso de afino para eliminar las impurezas presentes. Es el elemento más pesado que se produce exotérmicamente por fusión, y el más ligero que se produce a través de una fisión, debido a que su núcleo tiene la más alta energía de enlace por núcleo. El núcleo más estable es el del hierro-56.

APLICACIONES: El hierro es el metal más usado, con el 95% en peso de la producción mundial de metal. Es indispensable debido a su bajo precio y resistencia, en automóviles, barcos y componentes de estructuras de edificios. El acero, aleación de hierro y carbono con otros elementos, es la aleación de hierro más conocida.
-Acero bajo en carbono, son blandas pero dúctiles. Usados en vehículos, tuberías, elementos estructurales. Existen aceras de alta resistencia y bajo aleación.
-Acero alto en carbono, son aún más resistentes, pero menos dúctiles. Se añaden otros elementos para que formen carburos. Ejemplo- W.C, éstos carburos son muy duros (Wolframia).

PAPEL BIOLÓGICO: Se encuentra prácticamente en todos los seres vivos.
-La Hemoglobina y la mioglobina, la primera transporta O2 y la 2° almacena.
-Las bacterias me3tantróficas, que emplean el metano, CH4, como fuente de energía y de carbono, usan proteínas de éste tipo, llamados monoxigenosos, para catalizar la oxidación de éste metano.
-La hemeritrina transporta oxígeno en algunos organismos marinos.

HISTORIA: Se tienen indicios de uso del hiero, precedentes de meteoritos.
En la historia del hombre se ha empleado desde la construcción de armas en Gracia y Roma como construcción de edificios, puentes y estructuras en U.K. hacia el siglo XVIII y XIX.

ABUNDANCIA Y OBTENCIÓN: Es el metal de transición más abundante en la corteza terrestre y el 4° de todos los elementos. Abunda en todo el Universo habiéndose encontrado meteoritos que la contienen.
Los óxidos de choque con oxígeno libera energía y se utiliza para calentar. Pueden reducirse, parcial o totalmente, con el monóxido de carbono, CO.
Fe3O4+3CO-------------> 3FEO+CO2
FeO+CO---------------> Fe+CO2
El carbonato de calcio se descompone:
CaCO3--------------------->CaO+CO2

COMPUESTOS: Los estados de oxidación más comunes son +2 y +3. Se conocen compuestos en el estado de oxidación +4, +5 y +6, pero son poco comunes.

PRECAUCIONES: El hierro se encuentra dentro de unos niveles normales, los mecanismos antioxidantes del organismos antioxidantes del organismo pueden controlar este proceso.
La  dosis letal de hierro para un niño de 2 años es de 3 gramos;  1 gramo puede provocar un envenenamiento importante.
El envenenamiento por hierro se llama hemocratosis. El hierro en exceso se acumula en el hígado y provoca daños en éste órgano.

CARBONO

Es un elemento químico de número atómico 6 y símbolo C. Es sólido a temperatura ambiente. Despendiendo de las condiciones de formación puede encontrarse en la naturaleza en distintas formas alotrópicas, carbono amorfa y cristalina en forma de grafito o diamante. Es el pilar básico de la química orgánica, se conocen cerca de 10 millones de compuestos de carbono y forma parte de los seres vivos.

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES: Sus formas alotrópicas incluyen, sorprendentemente, una de las sustancias más blandas (el grafito) y una de los más duras (el diamante) y desde el punto de vista económica. Uno de los materiales más baratos (carbón) y uno de los más caros (diamante). Presenta una gran afinidad para enlazarse químicamente con otros pequeños, incluyendo átomos de carbono con los que puede formar largas cadenas, y su pequeño radio atómico le permite formar enlaces múltiples: así con el, oxígeno forma el dióxido de carbono, vital para el crecimiento de las plantas; como el hidrógeno forma numerosos compuestos denominados genéricamente hidrocarburos, esenciales para la industria y el transporte en forma de combustibles fósiles.

ESTADOS ALOTRÓPICOS: Se conocen tres formas alotrópicas del carbono, además del amorfo: grafito, diamante y fullerenos. El carbono adopta la forma del grafito o lo que cada átomo está unido a otros tres en un plano compuesto de celdas hexagonales; en éste estado, 3 electrones están en orbitales híbridas planas sp2 y el cuarto en el orbital p. A muy altas presiones, el carbono adopta la forma del diamante en cual cada átomo está unido a otros cuatro átomos de carbono, encontrándose los 4 electrones en orbitales sp8, cómoo en los hidrocarburos. El diamante presenta la misma estructura cúbica que el silicio y el germano, y gracias a la resistencia del enlace químico carbono-carbono, es junto con el nitruro de boro la sustancia más dura conocida.

APLICACIONES:  El principal uso industrial del carbono es como componente de hidrocarburos; especialmente los combustibles fósiles petróleo y gas natural; del primero se obtiene por destilación en las refinerías gasolinas, keraseno y aceites, y es además la materia prima empleada en la obtención de plásticos, mientras que el segundo se está imponiendo como fuente de energía por su combustión más limpia.
-El grafito se combina con arcilla para fabricar las minas de los lápices.
-El diamante se emplea para la construcción de joyas y como material de corte por su dureza.
-Como elemento de aleación principal de aceros.
-En varillas de protección de reactores nucleares.
-El carbón activado se emplea en sistemas de filtrados y purificación de agua.
-La pastilla de carbón se emplean en medicinas para absorber las tóxinas del sistema digestivo y como remedio de la flatulencia.

HISTORIA: Fue descubierto en la prehistoria y ya era conocido en la antigüedad en la que se manufacturaba carbón mediante la combustión incompleta de materiales orgánicos.

ABUNDANCIA Y OBTENCIÓN: No se creó durante el Big Bang por que hubiera necesitado la triple colisión de partículas alfa (núcleos atómicos de helio), y el universo se expandió y enfrió demasiado rápido para que la probabilidad  de que ella aconteciera fuera significativa.
En combinación con otros elementos, el carbono se encuentra en la atmósfera terrestre disuelta en el agua, acompañado de menores cantidades de calcio, magnesio y hierro forma enormes masas rocosas (caliza, dolomía, mármol, etc).

COMPUESTOS INORGÁNICOS: El más importante óxido de carbono es el dióxido de carbono (CO2), un componente minoritario de la atmósfera terrestre (del orden del 0.04% en peso), producido y usado por los seres vivos. En el agua el ácido carbónico (H2CO3) - las burbujas de muchos refrescos. a través de él pueden producirse iones carbonato estable por resonancia.
Los otros óxidos son el monóxido de carbono (CO) y el más raro subóxido de carbono (C3O2). El monóxido se forma durante la combustión incompleta de materias orgánicas y es inodoro e incoloro, dado que las moléculas de CO contiene un enlace triple.

PRECAUCIONES: Los compuestos de carbono tienen un amplio rango de toxicidad. El monóxido de carbono, presente en los gases de escape de los motores de combustión y el cianógeno (CN) son extremadamente tóxicos pero los mamiferos, entre ellos las personas; los gases orgánicos eteno, etino y metano son explosivos e inflamables en presencia de aire. Muchos otros compuestos no son, por el contrario, tóxicos sino esenciales para la vida.

MAGNESIO

Elemento químico de símbolo Mg y No. atómico 12. Es el séptimo elemento en abundancia constituyendo del orden del 2.1% en peso de la corteza terrestre y el tercero más abundante disuelto en el agua de mar. Se emplea primordialmente como elemento de aleación del aluminio.

PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS: Es un metal bastante resistente y ligero, un 30% más ligero que el aluminio, de color plateado que se deslustra cuando se expone al aire. Pulverizando se inflama cuando se expone al aire ardiendo con una llama blanca. En masa es difícil que se inflame pero puede suceder si se corta en láminas delgados, por lo que en el mecanizado las virutas han de manejarse con precaución.

APLICACIONES: Los compuestos de Magnesio, principalmente su óxido, se usan como material refractario en hornos para la producción de hierro y acero, metales no férreos, cristal y cemento, así como en agricultura, en industrias químicas y de construcción. Las aleaciones de magnesio, especialmente magnesio- aluminio, se emplean en componentes de automóviles, como llantas y maquinaria diversa. El metal además, se adiciona para eliminar el azufre del acero y el hierro.
*Aditivo en propelentes convencionales.
*Agente reductor de la obtención de uranio y otros metales a partir de sus sales.
*Los atletas usan polvo de carbonato de magnesio (MgCO3) para mejorar el agarre de los objetos.
*Incluyen flashes fotográficos, pirotecnia y bombas incendiarias.

PAPEL BIOLÓGICO: Es importante para la vida, tanto anima como vegetal. La clorofila es una sustancia compleja de porfirina-magnesio que interviene en la fotosíntesis. Elemento químico esencial para el hombre, la mayor parte del magnesio se encuentra en los huesos y sus iones desempeñan papeles de importancia en la actividad de muchos coenzimas y en reacciones que dependen del ATP. En función del peso y la altura. Ejerce un papel estructural, el ión de Mg+2 tiene una función estabilizadora de la estructura de cadenas de ADN y ARN.

HISTORIA: El hombre procede de magnesio, que en griego designaba una región de Tesalia. El inglés Joseph Black, reconoció el magnesio como un elemento químico en 1755, en 1808 Sir Humphrey Davy obtuvo metal puro mediante electrólisis de una mezcla de magnesio y HgO.

ABUNDANCIA Y OBTENCIÓN: Es el séptimo elemento más abundante de la corteza terrestre, no se encuentra libre, entra en la composición de más de 60 minerales, siendo los más importantes industrialmente los depósitos de dolomía, magnesita, brucita, cornalita y olivino.

ISÓTOPOS: El magnesio-26 es un isótopo estable que se emplea en la dotación geológica, al igual que el Al-26 del que es hijo. En las inclusiones ricas en calcio y aluminio de algunos meteoritos, los objetos más antiguas del Sistema Solar.
Estos objetos, cuando se han desprendido en etapas tempranas de la formación de los planetas y asteroides no han sufrido los procesos geológicos que hacen desaparecer las estructuras condríticas y por tanto guardan información acerca de la edad del Sistema Solar.

PRECAUCIONES: Es extremadamente inflamable, especialmente si está pulverizado.
Reacciona exotérmica y rápidamente en contacto con aire o agua por lo que debe manipularse, no se deberá intentar apagar con agua.

CALCIO

Elemento químico, de símbolo Ca y número atómico 20. Es un elemento químico esencial, una persona tiene entre 1.5 y 2% de calcio en peso, del cual el 99% se encuentra en los huesos y el resto en tejidos y fluidos corporales interviniendo en el metabolismo celular.

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES: Es un metal alcalinotérreo blando, maleable y dúctil que arde con llama roja formando óxido de calcio y nitruro. Las superficies recientes son de color blanco plateado pero palidecen rápidamente tornándose levemente amarillentos expuestos al aire y en última instancia grises o blancas por la información del hidróxido al reaccionar con la humedad ambiental. Reacciona violentamente con el agua para formar el hidróxido Ca(OH)2 desprendiendo hidrógeno.

APLICACIONES: Agente reductor en extracción de otros metales como el uranio, circonia y tario.
Agente de aleación utilizada en la producción de aluminio, berilio, cobre, plomo y magnesio.

PAPEL BIOLÓGICO: La competencia que se establece entre ciertos minerales puede inhibir la absorción del calcio; así, el calcio y el magnesio compiten por los mismos puntos de absorción, por lo que aquellas personas que estén tomando suplementos del segundo habrá de tener especial cuidado con el aporte diario de calcio. El déficit de calcio es susceptible de provocar osteoporosis e hipocalcemia.

HISTORIA: Fue descubierto en 1808 por Humphry Davy mediante electrólisis de una amalgama de mercurio y cal. Davy mezcló cal humedecida con óxido de mercurio que colocó sobre una lámina de platino, el ánodo y sumergió una parte de mercurio en el interior de la pasta que hiciera de cátodo; por electrólisis obtuvo una amalgama que destilada dejó un residuo sólido muy oxidable.

ABUNDANCIA Y OBTENCIÓN: Es el quinto elemento en abundancia en la Corteza Terrestre (3.6% en peso) pero no se encuentra en estado nativo sino formando compuestos con gran interés industrial como el carbonato (calcita, mármol, caliza y dolomita) y el sulfato (yeso, alabastro a partir de los cuales se obtienen la cal viva, la escayola, el cemento, etc. Otro mineral que se contienen con fluorita (fluoruro), apatita (fosfato) y granito (Silicato).

ALUMINIO

Metal ligero, blando pero resistente de aspecto gris plateado. Su número atómico es de 13 y su símbolo es (Al). Su densidad es aproximadamente un tercio de la del acero o el cobre, es muy maleable y dúctil y apto para el mecanizado y la fundición.
Debido a su elevado calor de oxidación se forma rápidamente al aire una fina capa superficial de óxido impermeable y adherente que detiene el proceso de oxidación proporcionándole resistencia a la corrosión y durabilidad.

APLICACIONES: Ya sea considerando la cantidad o el valor del metal empleado, su uso excede al del cualquier otro exceptuado el acero, y es un material importante en multitud de actividades económicas. El aluminio puro es blando y frágil, pero sus aleaciones con pequeñas cantidades de cobre, magneso, silicio y magnesio y otros elementos presentan una gran variedad de características adecuadas a las más diversas aplicaciones. Éstas aleaciones constituyen el componente principal de multitud de componentes de los aviones y cohetes, en lo que el peso es un factor crítico.
Dada su gran reactividad química, finamente pulverizado se usa como combustible sólido de cohetes y es el explosivo termita, como ánodo de sacrificio y en procesos de aluminiotérmia para la obtención de metales.

HISTORIA: Tanto en Grecia como en Roma se empleaba el alumbre, una sal doble de aluminio y potasio como mordiente en tintorería y astringente en medicina.
Se reconoce a Friedrich Wohler, el aislamiento del aluminio en 1827. El metal fue obtenido, impuro, dos años antes por el físico y químico danés Hans Christian Orsted. En 1807. Humphry Davy propuso el nombre aluminum para éste metal aún no descubierto, pero más tarde decidió cambiarlo por aluminium.

ABUNDANCIA Y OBTENCIÓN: Material abundante en la corteza terrestre (8.1%), raramente se encuentra libre. Cuando fue descubierto se encontró que era extremadamente difícil su separación de las rocas de los que formaba parte, por lo que durante un tiempo fue considerado un metal precioso, más cara que el oro. La elevada reactividad del aluminio impide extraerlo de la aluminia mediante reducción, siendo necesaria la electrólisis del óxido, lo que exige a su vez que éste se encuentre en estado líquido. La alúmina tiene un punto de fusión de 2000C° excesivamente alta para acometer el proceso de forma económica por la que era disuelta en criolita fundida.
La criolita se sustituye cada vez más por la cialita un fluoruro artificial de aluminio, sodio y calcio.

PRECAUCIONES: El aluminio es uno de los pocos elementos abundantes en la naturaleza que parece no tener ninguna biológica función beneficiosa. El uso de recipientes de aluminio no se ha encontrado que acarree  problemas de salud, estando éstos relacionados con el consumo de antiácidos o antitranspirantes que contienen aluminio.

                                                  

AZUFRE

Elemento químico de número atómico 16 y símbolo S. Es un no metal abundante, insípido, inodoro. Se encuentra en sulfuros y sulfatos e incluso en forma nativa (regiones volcánicas). Elemento químico esencial para todos los organismos y necesario para muchos aminoácidos y para las proteínas. Se usa como fertilizante, en la fabricación de pólvora, laxantes, cerillas e insecticidas.

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES: Éste no metal tiene un color amarillo, es blando, frágil, ligero, desprende un olor característico a huevo podrido al mezclarse con hidrógeno y arde con llama de color azul desprendiendo dióxido de  azufre.
Es insoluble en agua pero se disuelve en disulfuro de carbono. Es multivalente y son comunes los estados de oxidación -2,+2, +4 y + 6.
En todos los estados, sólido, líquido y gaseoso. A temperatura ambiente, la transformación del azufre monoclínica en ortorrómbica, más estable, es muy lenta. En estado vapor forma moléculas de S8 pero a 780° ya se alcanza el equilibrio con moléculas diatómicas y por encima aproximadamente 1800°C la disolución es completa y se encuentran átomos de azufre.

APLICACIONES: Los minoácidos cisteína, metiatina homocisteína y taurina contiene azufre, al igual que algunas enzimas, haciéndolo necesario para los organismos vivos y los enlaces disulfuro entre polipéptidos son de gran importancia para el en la estructura y ensamblaje de las proteínas. Es constituyente de algunas vitaminas, participa en la síntesis del colágeno, neutraliza los tóxicos y ayuda al hígado en la secreción de bilis. Se encuentra en legumbres, coles, espárragos, puerros, ajos, cebollas, pescados, quesos y  yema de huevo. El azufre de los alimentos no es tóxico y su exceso se elimina con la orina; su déficit retrasa el crecimiento.
Las plantas absorben el azufre del suelo como ión sulfato, y algunos bacterias utilizan el sulfuro de hidrógeno del agua como donante de electrones en un proceso similar a una fotosíntesis primitiva.

HISTORIA: Es conocido desde la antigüedad y ya Homero recomendaba evitar la pestilación del azufre. Los chinos inventaron la pólvora (Siglo XII)- mezcla explosiva de nitrato de potasio (KNO3) carbón y azufre. Antonie Lavoisier, en 1770 convenció a la comunidad científica que el azufre no era un compuesto, sino un elemnto químico.

ABUNDANCIA Y OBTENCIÓN: Elemento abundante en la corteza terrestre, combinado en forma de sulfuros (pirita, galena) y de sulfato (yeso).
Presente en combustibles fósiles (carbón y petróleo) cuya combustión produce dióxido de azufre que combinado con agua produce lluvia ácida. También se extrae del gas natural que contiene sulfuro de hidrógeno que una vez separado se quema para obtener azufre:
2H2OS+O2------------>2S +2H2O

COMPUESTOS: Muchos de los olores desagradables de la materia orgánica se deben a compuestos que conienen azufre como el sulfuro del hidrógeno.
Los óxidos más importantes son el dióxido de azufre. SO2  que en agua forma una solución de ácidos sulfuros y el trióxido de azufre, SO3,  que en solución forma el ácido sulfúrico; siendo los sulfitos y sulfatos las sales respectivas.

PRECAUCIONES: El dióxido de azufre reacciona con el agua atmosférica para producir lluvia ácida y en altas concentraciones reacciona con el agua en los pulmones de sangre con la consiguientemeente asfixia.

POTASIO

Elemento químico de la tabla periódica cuyo símbolo es K (Kalium) y cuyo número atómico es 19. Es un metal alcalino, blanco-plateado que abunda en la naturaleza, en los elementos relacionados con el agua salada y otros minerales.
Se oxida rápidamente en el aire. es muy reactivo, especialmente agua, y se parece químicamente al sodio. Es un químico esencial.

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES: Es el segundo metal más ligero; es un sólido blando que se corta con facilidad con un cuchillo, tiene un punto de fusión muy bajo, arde con llama violeta y presenta un color plateado en las superficies no expuestas al aire ya que sino se oxida con rapidez, lo que obliga a almacenarlos recubierto de aceite.
Al igual que otros metales alcalinos reacciona violentamente con el agua desprendiendo hidrógeno, incluso puede reaccionar con la´presencia de agua.

APLICACIONES:
-El potasio metal se usa en células fotoeléctricas.
-El cloruro y el nitrato se emplean como fertilizantes.
-El carbonato potásico se emplea en la fabricación de cristales.
-El cloruro de potasio se usa para provocar un paro cardíaco en las ejecuciones con inyección letal.

PAPEL BIOLÓGICO: El ión K+ está presente en los extremos de los cromosomas (en las telómeras estabilizando la estructura . El ión hexahidratado estabiliza la estructura del ADN y del ARN compensando la carga negativa de los grupos fosfatos.
El descenso del nivel de potasio de sangre provoca hipopotasemia. Elemento esencial para el crecimiento de las plantas, ya que el ión potasio, se encuentra en la mayoría de los tipos de suelo, intervienen en la respiración.

HISTORIA: El potasio del latín científico potassium y éste del neerlandés pottasche, ceniza de pote, nombre con que la bautizó Humprhy Davy al descubrirlo en 1807 fue el primer elemento metálico aislado por electrólisis, en caso de la potasa (KOH). La importancia del descubrimiento radica en que confirmó la hipótesis de Antonie Lavoiser de que si la sosa y la potasa reaccionaban con loa ácidos del igual modo que los óxidos de plomo y plata era porque estaban formados de la combinación de un metal con el oxígeno, extremo que se confirmó al aislar el potasio y tan sólo una semana después el sodio por electrólisis de la sosa. La obtención del potasio permitió el descubrimiento de otros elementos, dada su gran reactividad es capaz de descomponer óxidos para robarles el oxígeno; de éste modo pudieron aislarse el silicio, el boro y el aluminio.

ABUNDANCIA Y OBTENCIÓN: Constituye del orden del 2,4% en peso de la corteza terrestre siendo el 7° más abundante: Es insoluble, es muy dificil obtener el metal puro a partir de sus minerales. La principal mena de potasio es la potasa que se extrae en California, Alemania, Nuevo México, Utah y otros lugares.

ISÓTOPOS: Se han usado mucho en estudios del clima, así como en estudios sobre el ciclo de los nutrientes por ser un macro-nutriente requerido para la vida.

SODIO

Es un elemento químico de Símbolo Na y número atómico 11. Es un metal alcalino blando, untuoso, de color plateado muy abundante en la naturaleza, encontrándose en la sal marina y el mineral halita. Es muy reactivo, arde con llama amarilla, se oxida en el aire y reacciona violentamente con el agua.

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES: Al igual que otros metales alcalinos, el sodio es un metal blando, ligero, y de color plateado que no se encuentra libre en la naturaleza. El sodio flota en el agua descomponíendo Hidrógeno y formando un Hidróxido. En las condiciones apropiadas reaccionan espontáneamente en el agua. Normalmente no arde en contacto con el aire por debajo de 388 K (115°).

APLICACIONES: El sodio metálico se emplea en síntesis orgánico como agente reductor. Es además componente del cloruro de sodio (NaCl)., necesario para la vida.
-En la fabricación de detergentes.
-Purificación de metales fundidos.
-Aleado con plomo se emplea en la fabricación de aditivos antidetonantes para las gasolinas.

PAPEL BIOLÓGICO: El catión Sodio (Na+) desempeña un papel fundamental en el metabolismo celular. En la transición de impulso nervioso.

HISTORIA: (Sodio, del italiano soda, sosa) Fue aislado hasta 1807 por Sir Humprhy Davy por medio de la electrólisis de la sosa cáustica. En la Europa medieval se empleaba como remedio para las jaquecas, un compuesto de sodio denominado sodanum. El símbolo (Na), proviene de natrón (o natrium, del griego nítron) nombre que recibía antiguamente el carbonato sódico.

ABUNDANCIA Y OBTENCIÓN: Abundante en las estrellas. La corteza terrestre
 contiene aproximadamente un 2,6% de sodio, lo que lo convierte en el cuarto elemento más abundante, y más abundante de los metales alcalinos.
Actualmente se obtiene por electrólisis de cloruro sódico fundido.

COMPUESTOS:
-Sal común (NaCl)
-Carbonato sódico (Na2CO3)
.Bicarbonato sódico (NaHCO3)

ISÓTOPOS: Se conocen 3 tipos, el único estable es el Na-23. Otros dos reactivos Na-22 y Na-24.

PRECAUCIONES: En forma metálica el sodio es explosivo en agua y venenoso tanto aislado como combinado con otros elementos. Se debe manipular siempre cuidadosamente y almacenarse en atmósfera inerte evitando el contacto con el agua y otros sustancias.  

Reacción Química en clase (Yoduro de potasio y Nitrato de Plomo)

Reacciones Químicas

Sustancia A: Del polvito blanco cristalino pasó a una mancha blanca expansiva

Sustancia B: Al mezclarlo con agua se cambia de color blanco a a amarillo.

Las dos sustancias se unieron, como si hubiera sido magnéticamente, solo no se mezcla, hasta que se provoque la disolución.                                                              (Atracción)
                                                                                                  Carga positiva +
                                                                                                  Carga Negativa -

¿Qué sucedió en el recipiente con la sustancia A y B?

Al poner  las dos sustancias a cada extremo, cambió su modo físico y poco a poco se fueron atrayendo, hasta que formaron un compuesto.

El papel del agua es de MEDIADOR.

CONCEPTOS:

*Reacción Química: Son procesos en los que una o más sustancias que transforman en otra u otras con propiedades diferentes. Para que pueda existir una reacción química deben haber sustancias que se forman. Se denominarán reaccionante o reactivo a la sustancia química que reacciona. A las sustancias que se generan debido a una reacción química se les denomina sustancia resultante o producto químico. Los cambios químicos alteran la estructura interna de las sustancias reaccionales.

Generalmente, se puede decir que ha ocurrido una reacción si se observa que al interactuar los "supuestos" reaccionantes se da la formación de un precipitado, algún cambio de temperatura, formación de algún gas, cambio de olor o cambio de color durante la reacción.

*Tipos de Reacciones:

a)Combinación o síntesis
b) Descomposición
c)Desplazamiento o Simple sustitución
d)Desplazamiento doble o metátesis

A)  Se presenta cuando dos o más sustancias reaccionan para producir un solo producto.
En forma general las reacciones se representan como:
           A+B------- AB
La obtención de óxidos:
     Mg (s) + O 2  (g)--------------MgO (s)

B) Se presentan cuando una sustancia se transforma en dos o más sustancias. La sustancia que se descompone siempre es un compuesto y los productos pueden ser elementos o compuestos. Es necesario aplicar calor para que esta reacción se lleve a cabo.

AB--------A+B
Descomposición de algunos óxidos metálicos:
    HgO (s)-----------------Hg (I) + O2(g)


C) Se presentan cuando un elemento reacciona sustituyendo o reemplazando a otro dentro de un compuesto. A estas reacciones también se les conoce como desplazamiento.
A+BC-----------AC+B
Cuando el metal de una sal es desplazado por otro metal.
Fe(s)+CuSO4 (AC)------------FeSO4(ac)+Cu(s)

D) Son aquellas en las que se produce la reacción entre dos reactivos que intercambian algunos de sus elementos, dando lugar a nuevos compuestos como rpoductos de la reacción.

HCl+ AgNO3= AgCl+HNO

                    

*Reacción Exotérmica: Sin aquellos en que se desprende energía. Para el caso general de una reacción exotérmica. Reaccionantes: Producto+Energía

EJEMPLO: H2(g)+1/2 O2(g)H2O
                  C6H6(I)+7 1/2 O2(g)
                  3H2O+6CO2(g)

Reacción endotérmica:  Son aquellos en los que se absorbe energía. Para el caso general de una reacción endotérmica: Reaccionantes + Energía = Productos

EJEMPLO: H2O(I) H2 (g)+ 1/2 O2 (g)
                   HgO(g) Hg(I)+ 1/2 O2(g)

  

Ley de Proust

En 1808, Proust llegó a la conclusión que para formar un determinado compuesto dos o más elementos químicos se unen en la misma proporción ponderal.

De los experimentos de electrólisis, se obtuvieron reacciones voluméntricas y de masa en el agua formada H2O.
En 1799 Louis Proust estableció que "cuando dos o más elemenyos se combinan para formar un compuesto, lo hacen en una relacióm de masa definida y constante".
H2O MH/MO= K= 1/8 Indica que un gramo de hidrógeno necesitan 8 gr. de oxígeno para formar agua.

*Joseph Louis (1754-1826) de nacionalidad francesa al igual que Lavouiser, trabajó como químico en España por un lapso de 20 años, tras un trabajo muy preciso y minucioso acotando todo tipo de experiencias, logra demostrar la relación entre sustancias químicas porque las sustancias reaccionantes era siempre la misma, un aporte que luego, dejó claro la no dependencia del método de trabajo utilizado en los laboratorios que esta relación no era dependiente de ello.
"Los reactivos que intervienen en una reacción química lo hacen siempre en una proporción determinada."

                   

ELECTRÓLISIS DEL AGUA

Método de separación química de un compuesto

Metales---- Cloruro de cobre       {Cátodo- carga positiva
                                                     {Ánodo- carga negativa

Electrodo: Extremo positivo en el que produce la oxidación, es decir, la donación de electrones.

2H2O ----- 2H+O

                           +      -

Reactivos

4  2 -H- 4

2  1 -O- 1 2

AGUAS RESIDUALES Y MÉTODOS DE SEPARACIÓN

1.-¿Qué relación tiene este tema con el tema de mezclas?

Es que  para poder purificar el agua se necesita separar el agua de los residuos o desechos tóxicos, por que además es un tipo de mezcla homogéneas o heterogéneas, depende su contenido.

2.-¿Cuáles son los métodos de separación que se usan para éste proceso?

Filtración y Sedimentación principalmente.

3.-¿Cuáles son las características que se consideran por este proceso?

El tipo de mezcla, su contenido (como es o son lo que está mezclado)- Soluto. Miscibilidad. Tamaño de las particulas del soluto.

4.- Relaciona alguno de éstos procesos con algún otro de la vida cotidiana.

Filtración: Cuando lavamos las verduras en un recipiente poroso.

Sedimentación: Cuando separamos leche con chocolate y no revolvemos bien, se deja repodando y el chocolate se sedimenta.

    

Suspensiones y Coloides

Suspensiones:
Mezclas Heterogéneas formadas por un sólido en polvo (soluto) o pequeñas partículas no solubles (fase dispersa) que se dispersa en un medio líquido o gaseoso (fase dispersa o dispersora). Cuando uno de los componentes es agua y los otros son sólidos suspendidas en la mezcla, son conocidos como suspensiones mecánicas.
-Características:
*Son partículas mayores que los de las soluciones y los coloides, lo que permite observarlas o simple vista.
*Sus particulas se sedimentan si la suspensión se deja enr reposo.
*Pueden separarse por medio de centrifugación, decantación, filtración y evaporación.

Coloides: En química, un coloide, suspensión coloidal o dispersión coloidal es un sistema físico-químico compuesto por dos fases: una continua, normalmente fluido, y otra dispersa en forma de partículas que no son apreciables a simple vista, pero mucho más grandes que cualquier molécula.
Dispersión es cuando algún componente de una mezcla se halla en mayor proporción que los demás.
El nombre de coloude proviene de la raíz griega KOLAS que significa que puede pegarse. Este nombre hace referencia a una de las principales propiedades de los coloides: su tendencia espontánea a agregar a formar coágulos.
El coloide es aquel en el que la fase continúa es un líquido y la fase dispersa se compone de partículas sólidas, pueden encontrarse coloides cuyos componentes se encuentran en otros estados de agregación.

"Formas de expresar La Concentración"

PORCENTAJE EN MASA: Representa los gramos de soluto presentes en 100g. de disolución.

                                       % = _masa soluto x 100____
                                                  masa de disolución

                                        % m = ____M soluto x 100     _____
                                                      M soluto + m disolvente

PORCENTAJE EN VOLUMEN:     Indica cuantos mililitros de soluto están presentes en 100 mm. de disolución. ( En la vida cotidiana se emplean los grados gay-lussac.

                                         % volumen =       volumen de soluto x 100 
                                                                  volumen de disolución
                   es decir,
                                               % =       V soluto x 100              
                                                           V soluto + V disolvente

Ejemplo:  ¿Que porcentajes en masa de sal tendrá un suero salino preparado en la formación cuyo volumen es de 2L. y nos indica que tienen una concentración al 4% de sal?

2 L+ ----- 100%
.08g.------4%                            4%------.08 g. de sal

Mas fácil , usando una regla de tres.

Mezclas

Son el resultado de la unión física de dos o más sustancias en las cuales sus componentes no se encuentran en preparación constante ni definido, por lo que no posee fórmula química, los podemos enocntrar en los cuatro estados: (plasma, líquido, sólido y gaseoso).

Generalemente como no existe reacción química en ellos y sus componentes conservan sus propiedades individuales los podemos separar por medios físicos. Se clasifican en homogéneas y heterogéneas.
Las mezclas pueden unirse Liq-Liq, Sól-Líq.

HOMOGÉNEAS: La mezcla es miscible, soluto es menor cantidad que el disolvente (disolución entre sí).
*Sustancias en las cuales no se puede distinguir sus componentes a simple vista.

HETEROGÉNEAS: Mezclas en las cuales sus componentes se pueden ver a simple vista.

                                    

                                                                       

Capacidad de disolución del agua

CONCEPTOS:

*Solvatación: Proceso que consiste en la atraccción y agrupación de las moléculas que conforman un disolvemte. Cuando se disuelven los iones de un disolvente, éstos se separan y se rodean de las moléculas que forma el disolvente. Cuanto mayor es el tamaño de ión, mayor será el número de moléculas capaces de rodear a éste.

*Densidad: Magnitud referida a la cantidad de una masa contenida en determinado volumen.
Se calcula con la fórmula: Densidad= masa/volumen.
Existe la densidad relativa o gravedad específica que compara la densidad de una sustancia con lo del agua.

*Cambios de estado: Evolución de la materia entre varios estados de agregación sin que ocurra un cambio en su composición. Los elementos son: sólido, líquido, gaseoso.

*Sustancias puras: Son aquellas que están formadas por partículas iguales. Tienen propiedades específicas bien definidas. Estas propiedades no varían. Son las sustancias que sólo tienen un componente. Pueden ser de dos tipo: compuestos y elementos.

*Compuestos: Es una sustancia formada por la unión de ods o más elementos de la tabla periódica. Una característica esencial es que tiene una fórmula química.
Cada compuesto tiene una propiedad física y químicas definidas que le permiten diferenciarse de las demás. Son reflejo de su composición elemental.

*Elementos: Es una sustancia constituida por átomos con el mismo número atómico. Algunos comúnes como el oxígeno, nitrógeno, hierro. La mayoría son sólidos. Los átomos de un elemento tienen el mismo peso atómico, pero diferentes pesos, se llaman isótopos.

*Temperatura: Los átomos y moléculas es una sustancia, no siempre se mueven a la misma velocidad. Hay un rango de energía en las moléculas. Es una medida de calor o energía térmica de las partículas en una sustancia. La temperatura no depende del número de partículas en un objeto y no depende de su tamaño.

*Ciclos de agregación: El agua se presenta en 3 estados o formas de agregación. Líquido, Sólido y Gaseoso. Dada las condiciones existentes en la superficie terrestre, solo algunas sustancias pueden hallarse de modo natural.

 SOLIDOS: Tienen forma y volúmen constantes. Se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus estructuras.
LIQUIDOS: No tienen forma fija pero sí volumen. La variabilidad de forma y el presentar unas propiedades muy específicas son características de los líquidos.
GASES: No tienen forma ni volumen fijos. En ellos es muy característica la variación de volumenes que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presión.

                                     
Conclusiones:
Miscibilidad, se refiere a la característica de los líquidos para mezclarse en todas las proporciones, formando una solución homogénea.
-Polaridad (=) se pueden disolver- influye en la densidad. EJEMPLO: Petróleo- muchas sustancias polares.
-No todos los líquidos y sólidos se pueden dislover gracias a la miscibilidad. Los gases no se pueden disolver, en un líquido.
- La temperatura también influye en la disolvencia de los elementos.
-Saturación/ Sobresaturación: No hay iones que permitan la solvatación.

                                                    

"El Agua"

PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DEL AGUA:

Físicas: Sólido, Líquida, Gaseosa- Inodora, Insípida,Incolora.

Químicas: (Densidad)- 1g./c.c. a 4ºC. Se solidifica a 0ºC. Punto de ebullición 100º. Reaccionas con lo   óxidos ácidos. Formada por dos moléculas de Hidrógeno y una de Oxígeno. Valencia: 2. Estado de oxidación: -2. Electronegatividad: 3,5.

¿CÓMO SE CONTAMINA EL AGUA?

Al llover, el agua recibe su carga de contaminante como el azufre.
-El mar:  Se puede contaminar por los derrames de petróleo y por la basura que deja el hombre en las playas.

-Aguas subterráneas: Contaminada por residuos cloacales infiltrados a través del suelo; materiales provenientes de basurales que se ocurren con el agua de riego.

EL DISOLVENTE:

Es la sustancia que permite que otra se disperse, el agua es el disolvente universal. Se encuentra en el aire, en las nubes, regula el clima de la Tierra. Establece el estado físico de la disolución.
70% de nuestro cuerpo es agua: huesos, sudor, saliva, etc. Lo requerimos para la realización de alimentos y para hacer nuestras actividades.

-Agua Potable: La que se puede beber.
-Agua Mineral: La de los manantiales.

Genera energía, el agua limpia la atmósfera, las moléculasde disolvente ejercen su acción al interaccionar con las del soluto y rodearlos.

LA TENSIÓN SUPERFICIAL:

Solo se produce en la superficie, es una capa elástica. La energía potencial debe ser mínima para que no se undan: EJEMPLO- un insecto, algunos líquidos como el mercurio o un clip. El agua también tiene una mínima tensión y así forman las gotas.

CONCEPTO:
-Como se contamina: Al llover, el agua antes de tocar el suelo se contamina, se disuelven con azufre y nitrógeno.
-Mares y Ríos: Poseen la capacidad de autodepuración, se contaminan por residuos arrojados, transportados por los descomponedores.

    

Método Científico

Está sustentado por dos pilares fundamentales. El primero de ellos es la reproducibilidad, es decir, la capacidad de repetir un determinado experimento, en cualquier lugar y por cualquier persona.

El segundo pilar es la falsabilidad, es decir, que toda proposición científica tiene que ser susceptible de ser falsada. Implica que se puede diseñar experimentos que en el caso de dar resultados distintos a los predichos  negarían la hipótesis puesto a prueba.

(Se entiende aquellas prácticas utilizadas y ratificadas por la comunidad científica como válidas a la hora de proceder con el fin de exponer y confirmar sus teorías):
  -Francis Bacon definió el método científico como se muestra:

*Observación: Aplicar atentamente los sentidos a un objeto o a un fenómeno, para estudiarlos tal como se presentan en realidad, puede ser ocasional o casualmente.
-Empírica: cuando los sentidos, no necesitan instrumentos.
-Científico: cuando se usan instrumentos como microscopio, tubos, etc.
  +Se plantean preguntas, es importante analizarlo para realizar los demás pasos.+

*Inducción: La acción y efecto de extraer, o partir de determinadas observaciones o experiencias particulares, el principio particular de cada uno de ellos.

*Hipótesis: Planeamiento mediante la observación siguiendo las normas establecidas por el método científico, acerca de un fenómeno o experimento.
Probar la hipótesis por la experimentación.

*Experimentación: Es la verificación de hipótesis, determina la validez, se determina si la hipótesis es correcta o no.

Inducción: Extracción, a partir de determinadas observaciones o experiencias, el principio particular de cada unos de ellos.

*Teoría: Resultados que se obtienen de un experimento, en base a esto se establecen las leyes. Destinados a explicar los fenómenosque observemos, apoyarse o no en experimentos que certifiquen su validez.

*Ley: Cuando está demostrada ua teoría, que lo que se dice es real. Es un paso después de la teoría.

*Variable: Factor, condición, característica, magnitud que tiene efecto sobre un efecto sobre un fenómeno natural:
               -Variables dependientes: La condición o factor que se mide en un experimento y depende de otros (factores variables o condiciones).
               -Variables indepedientes: Factor o condición, cuyo efecto sobre la variable que se mide (dependiente) se estudia.

-Temperatura: No se controla.
-Presión, volumen, masa, tiempo: Controlables.
 
(Constantes= controlables)

     

EJEMPLO:
HIPÓTESIS::--El agua es una sustancia no muy densa, porque a diferencia del acero es menos pesado y menos masa igual a menor densidad.

     Sustancia                Densidad (g/cm3)
      -Acero                         7.8
      -Agua líquida               1.0
      -Alcohol                       0.7
     -Aluminio                     2.7

El agua como elemento regulador y causa del cambio climático.

Factor más importante en el cambio climático que puede alterar a la tierra en granders cantidades.

1º Suceso: Derretimiento de polos da a que crezcan mares y océanos.
                     (lluvias torrebciales, traen grandes inundaciones y/o sequías).

-Se cree, que en un futuro si se agota traería grandes consecuencias como sequías en el mundo.
-No habría vida al no haber polos que nos cubren de los rayos del Sol. (Regula Cº)
-El agua absorbe energía del Sol.

        

¿Cómo se contamina el agua?

Agua: Antes de que caiga al suelo, en la lluvia se contamina, se disuelven Óxido de Azufre y Nitrógeno
             (Lluvia ácida).

-Mares y océanos: Cercanos a lugares poblados o cercanos a industrias.

               Al tener mayor cantidad de agua tiene capacidad de autodepuración, (natural). El contaminante más severo es el petróleo. (Daña ecosistemas).

-Subterráneos: A su ubicación (basurales) residuos provenientes se filtran al suelo.

          

                              *Aguas residuales  *Agentes infecciosos  *Nutrientes vegetales

-Contaminantes:

                                *Productos químicos 

*Minerales inorgánicos        *Derrames de petróleo

                                 *Mercurio   *Sustancias radiactivas   *Bacterias fecales.

        

Importancia del Agua:

-Recurso indispensable para los seres vivos y sres humanos.

-Fuente de vida: Sin ella ningún ser humano podría vivir.

-Indispensable para la vida diaria:

ºUso doméstico- para lavar, cocinar, etc.

ºUso industrial- curtir, fabricación de alimentos, limpieza, etc.

ºUso agrícola- regar los campos.

ºUso ganado- dar bebida a los animales domésticos.

ºUso acuífero- cría de peces.

ºUso medicinal- curación de enfermedades. (Aguas termales). Tradicionalmente.
ºUso deportivo- deportes como natación, esquí acuático, canotaje, etc.
ºUso municipal- riego de parques y jardines.

                                                  

¿Por qué se contamina tan fácilmente el agua?

 Por que es una molécula bipolar, por lo que atrae fácilmente a otras sustancias, formando disolouciones o mezclas homogéneas.
                  
Su estructura (H2O) forman un ángulo de 130º, lugar donde se concentra una carga eléctrica (+) y hacia el otro extremo (-), por lo tanto atrae tanto o partículas con carga + ó -.

A) Soluto: Es la sustancia minotaria en una disolución.
     Solvente: Componente de una solución que se encuentra en cantidad mayor. Es la fase de mayor proporción.

B) Tensión superficial: Cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área.  
      El líquido tiene una resistencia para aumentar su superficie.

C) Propiedades Físcas y Químicas:
    Físicas: Es inodoro e insípido. Tiene un cierto color azul cuando se concentra en grandes masas. Su capacidad calorífica es superior a la de cualquier  otro líquido o sólido.

Químicos: Formada por un átomo de Oxígeno unido a otros dos átomos de Hidrógeno.
              Tiene un enlace covalente, con una cierta participación del enlace iónico debido a la diferencia de electronegatividad entre los átomos que la forman.

D) Importancia del agua en el medio ambiente:  Es importante porque así el clima se equilibra, los 
        polos hacen reflejo. Hace que sobrevivan ecosistemas en tanto animales y plantas.

E) Función amortiguadora del agua: Debido a su elevada cohesión molecular, el agua sirve como     
       lubricante entre estructuras que friccionan y evita el razonamiento.

F) Importancia del agua en la vida cotidiana: Aunque es esencial para la vida del humano, ésta especia no solo lo usa para beber sino para realizar sus actividades diarias como el lavar, cocinar, regar plantas, etc.
Y esencial en la industria, la medicina, el deporte, los municipios.

       

Compuesto.

Es una sustancia formada por la unión de dos o más elementos de la tabala periódica, en una razón fija. Una característica esencial  es que tiene una fórmula química.
             

Un compuesto está formado por moléculas o iones con enlaces estables y no obedece a una sección humana arbitraria. Los elementos de un compuesto no se pueden dividir o separar por procesos físicos: (decantación, filtración, destilación, etc), sino sólo mediante procesos químicos.

Electrólisis

Método de separación de los elementos que forman un compuesto aplicando electricidad: Se produce la descomposición en iones, seguido de diversos efectos o reacciones secundarios según sea el caso.

El proceso consiste en:

-Se disuelve una sustancia en un determinado disolvente, con el fin de que los iones que constituyen dicha sustancia estén presentes en la disolución. El electrodo cargado negativamente se conoce como cátodo, y el cargado positivamente como ánodo. Cada electrodo atrae a los iones de carga opuesta. Así, los iones positivos, o cationes, se desplazan hacía el ánodo.

La energía necesaria para separar a los iones e incrementar su concentración en los electrodos, proviene de una fuente de potencia eléctrica que mantiene la diferencia de potencial en los electrodos.

En los electrodos, los electrones son abstraídos o emitidos por los iones, formando concentraciones de los elementos o compuestos deseados. Por ejemplo, en la electrólisis el agua, se forma hidrógeno en el cátodo, y oxígeno en el ánodo. Esta fue descubierta n 1820 por el físico y químico inglés Michael Faraday.

La electrólisis no depende de la transferencia de calor, aunque éste peude ser producido por u proceso electrolítico, por tanto, la eficiencia del proceso puede ser cercana al 100%.

Características y usos del Hidrógeno.

 

Elemento químico de número atómico 1. A temperatura ambiente es u gas diatómico inflamable, incoloro e inodoro y es el elemento químico más ligero y más abundante del Universo.

Estando si isótopo más abundante constituido por un único por protón-electrón. En condiciones normales de presión ytemperatura forma un gas diatómico, H2, con un punto de ebullición de tan solo -252,88°C y con un punto de fusión de -259,13°C. A muy alta presión. Tiende a exisistir en átomos individuales, porque es muy baja la probabilidad de que se combinen, si embargo, cuando esto sucede peude llegar a formarse de H2.

Desempeña en papel fundamental en el Universo proporcionando ingentes cantidades de enrgía (gracias a la fusión estelar= combinación de átomos de hidrógeno del que resulta un átomo de hélio).

USOS:

El más importante es en la síntesis del amoniáco, para las operaciones, de refinación del petróleo, en el tratemiento con hidrógeno para eliminar azufre.

Se consume grandes cantidades en la hidrogenación catalítica de aceites vegetales líquidos instaurados para obtener grasas sólidas. Para combustible de cohetes, en combinación con oxígeno o flúor.

Puede servir de combustibles en autos, motos, etc.