jueves, 15 de enero de 2009

Auto evaluación

Auto evaluación:

1° Calcula a que peso en gramos corresponde un mol de cada una de las siguientes sustancias:
a) CH3 CH2 OH
b) H2 SO4
c) Fe SO3

2° Escribe la relación molar de las siguientes reacciones químicas (recuerda que es necesario balancear las ecuaciones químicas antes de hacer las relaciones que se te piden):

a) Al + H2SO4 --> Al2SO4 + H2
b) CH4 + O2 --> CO2 + H2O

3° En la siguiente reacción química señala que cantidad de Na2O se obtiene si se gasta 60 gramos de Na.
Na + O2 --> Na2O

4° Si en la siguiente reacción química se le agrega 240 gramos de Fe y se obtienen 350 gramos de Fe (OH)3, determina que cantidad de Fe se utilizó y si en este caso el Fe actúa como reactivo limitante.

5° Escribe brevemente la respuesta a la pregunta: ¿Tu y tu familia son contaminantes del medio ambiente? Si tu respuesta es negativa escribe las razones por las que llegaste a esta conclusión. Pero si tu respuesta es afirmativa escribe de qué manera contaminan el medio ambiente y de que tipo de contaminantes producen o arrojan al medio ambiente.

En la siguiente lista de contaminantes escribe en cada caso según tu criterio si se trata de contaminante primario o secundario:

Plástico _______________ Papel ________________________
Cloro _________________ Detergente ____________________
SO2 en el aire ____________ H2SO4 en el agua de lluvia __________
Fertilizantes _____________ Insecticidas ___________________


E.- Glosario:

Contaminantes antropogénicos: Contaminantes cuyo origen es a consecuencia de las actividades humanas.

Efectos bélicos: A consecuencia de la guerra.
Estequiometría: Parte de la química que se encarga de las relaciones cuantitativas de las sustancias y de sus reacciones, tanto en peso como en volumen.

Homo sapiens: Nombre científico de la especie humana (Homo sapiens).
Inversión térmica: Descenso drástico de la temperatura ambiental como consecuencia del alto grado de contaminación regularmente por smog u Ozono.

Lluvia ácida: Agua pluvial contaminada con pH ácido, regularmente proveniente de las reacciones que se realizan en la atmósfera con contaminantes como óxidos de azufre o de nitrógeno.

Mol: Unidad de medida de las sustancias químicas correspondiente a la suma de las masas moleculares de los elementos que contiene expresada en gramos.
Reactivo limitante: Reactivo que se encuentra presente en un proceso químico y que debido a que es el primero que se agota por haber reaccionado, detiene la reacción. Reactivo que detiene la reacción por agotarse primero en una reacción química.

ACTIVIDADES DE CONSOLIDACION.

D.- ACTIVIDADES DE CONSOLIDACION.

Realiza un recorrido por el barrio, colonia o población donde vives, anota todo lo que puede contaminar el medio ambiente, incluyendo basura, vapores, polvo, etc.

Con lo anterior realiza una clasificación de los contaminantes que detectaste ordenándolos en dos grupos: 1° primarios y 2° secundarios.

Nuevamente ordénalos en otros dos grupos: 1° naturales y 2° no naturales.

Redacta un pequeño documento en el describas como puede llegar a afectar este tipo de contaminantes a la comunidad y a tu propia familia y a manera de conclusión escribe una sugerencia de que podría sugerir para disminuir el incremento de contaminantes.

1.4 La contaminación del agua

“La tierra es un planeta lleno de agua; la mayor parte de su superficie está cubierta por mares y océanos. La gente que vive en este planeta también contiene mucho agua. ¿Sabias que alrededor de dos terceras partes de tu peso corporal son agua?. El agua de tu sangre es muy similar al agua de mar. De hecho, podríamos decir que somos como una bolsa ambulante llena de agua. La presencia de grandes cantidades de agua hace que nuestro planeta sea único en el sistema solar, tal vez el único capaz de sostener formas superiores de vida. La naturaleza del agua la hace indispensable para la vida y la naturaleza de la vida hace que dependa del agua” .

Podemos entender como contaminación del agua a cualquier alteración en sus componentes naturales, lo que puede entonces considerarse desde diferentes aspectos: contaminación nociva, no nociva, natural, química, etc.



1.4.1 Contaminación biológica del agua

“Fue con la llegada de la revolución agrícola y el surgimiento de las grandes ciudades que comenzó a haber un número suficiente de Homo sapiens para contaminar severamente el entorno. Incluso entonces, la contaminación era casi siempre local y en su mayor parte biológica. Los desechos humanos se tiraban en el suelo o en la corriente de agua más cercana. Los organismos patógenos se transmitían por los alimentos, el agua y el contacto directo.

La contaminación de los suministros de agua por microorganismos provenientes de desechos humanos era un problema grave en todo el mundo hasta hace unos 100 años” .

Podemos mencionar incluso que la contaminación biológica fue utilizada para efectos bélicos o bien por el terrorismo, se dejaban en el afluente del agua a cadáveres de personas que habían muerto por algunas enfermedades altamente contagiosas como la “Viruela”, se llego a contaminar intencionalmente al agua potable destinada al consumo humano con agentes patógenos.

Otro caso preocupante es el que aun en la actualidad muchos desechos provenientes de los drenajes sanitarios de las poblaciones, descargan a ríos lagunas, siendo estos una fuente peligrosa para la salud.



1.4.2 La contaminación Química del Agua.

Los productos químicos provenientes de diversos usos y que terminan en los afluentes de agua son la principal contaminación de grandes ciudades, zonas industriales y zonas agrícolas.

El simple hecho de introducir sin control cloro para el control de microorganismos en el agua es una manera de contaminarla.

El uso de productos industriales destinados al uso agrícola como son fertilizantes, plaguicidas, herbicidas, etc. son las principales causas de la contaminación en este rublo, ya que con el agua de riego, la lluvia, etc. son arrastradas a las fuentes de agua como son ríos, lagunas y los afluentes subterráneos, que finalmente terminan en las plantas purificadoras de agua potable, donde los principales indicadores para determinar si un agua es potable o no es la cantidad de microorganismos y no la cantidad de sustancias químicas toxicas.

En nuestros hogares también estamos contribuyendo a realizar una contaminación química del agua que debería de tomarse en cuenta, podemos mencionar como ejemplo el uso de detergentes que no son biodegradables, las sustancias comúnmente utilizadas como destapa caños, limpiadores de cochambre, desinfectantes de pisos y baños, etc.



1.4.3 Uso urbano

El agua es pues un liquido indispensable para toda actividad humana, así pues podemos mencionar que e nuestro hogar, no podríamos vivir si tuviéramos falta de este líquido vital.

El cuidado de la salud tiene su principal aliado a la higiene, de tal manera que una familia que tiene el cuidado de mantener en optimas condiciones de higiene a sus miembros, tienen menores posibilidades de sufrir enfermedades, utilizando grandes cantidades de agua por persona a diario para el aseo personal, el lavado de su ropa, el cocinar los alimentos y para el consumo directo.

Sin embargo toda el agua que se utiliza y es desechada la mayoría de la ocasiones termina vertiéndose a los afluentes de agua como punto final de los drenajes urbanos, o en el mejor de los casos termina en una planta tratadora de aguas negras, y desafortunadamente pocas poblaciones cuentan con una.



1.4.4 Uso industrial

Otro uso del agua es en la industria, donde requieren de grandes cantidades de agua para sus procesos, donde se le somete a tratamientos de purificación como parte de los procesos previos de producción, en cualquier tipo de industria.

La mayoría de los casos se utiliza el agua de mejor calidad en los procesos industriales que la que se desecha al término del proceso.

Desafortunadamente los parámetros que manejan las autoridades son aun muy amplios, permitiendo que el agua de desecho de las industrias contengan aun altas cantidades de sustancias químicas, así encontramos que a la salida del agua de un industria podemos percibir el olor de azufre, o algún otro olor característico de alguna sustancia química.

Cualquier industria por pequeña que sea, o independientemente del tipo de producto que obtenga, siempre va a utilizar agua para su proceso, ya sea que no refiramos a la producción de jabones o detergentes, quizás a la industria del calzado (para el curtido de pieles), incluso en las plantas núcleo eléctricas (para el enfriamiento del reactor), etc.
Los principales focos de contaminación atmosférica de origen antropogénico son las chimeneas de las instalaciones de combustión para generación de calor y energía eléctrica, los tubos de escape de los vehículos automóviles y los procesos industriales.

1.3.1.1.1 Focos antropogénicos de emisión
1.3.1.1.2 Contaminantes emitidos por los vehículos automóviles.

En las últimas décadas, el automóvil ha aparecido de forma masiva en las ciudades, contribuyendo a incrementar los problemas de contaminación atmosférica como consecuencia de los gases contaminantes que se emiten por los tubos de escape. Los principales contaminantes lanzados por los automóviles son: monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrógeno (NOx), hidrocarburos no quemados (HC), y compuestos de plomo.

No todos los vehículos lanzan los distintos tipos de contaminantes en las mismas proporciones; éstas dependerán del tipo de motor que se utilice. Los vehículos que emplean gasolina como carburante emiten principalmente monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y compuestos de plomo. La emisión de este último tipo de contaminante se debe a la presencia en algunos tipos de gasolina de tetraetilo de plomo, aditivo que se añade para aumentar su índice de octano.

Los principales contaminantes emitidos por los vehículos que utilizan motores de ciclo diésel (camiones y autobuses, por ejemplo) son partículas sólidas en forma de hollín que da lugar a los humos negros, hidrocarburos no quemados, óxidos de nitrógeno y anhídrido sulfuroso procedente del azufre contenido en el combustible.

1.3.1.1.3 Calefacciones domésticas
Las instalaciones de calefacción domésticas son una de las principales fuentes de contaminación atmosférica de las grandes ciudades. Este tipo de focos puede contribuir con un 20 a 30% de las emisiones totales a la atmósfera en áreas urbanas. Los principales contaminantes producidos dependen del tipo de combustible empleado.

En el caso del carbón los principales contaminantes producidos son: anhídrido sulfuroso, cenizas volantes, hollines, metales pesados y óxidos de nitrógeno. Cuando el combustible empleado es líquido (gasóleo o gasoil), los principales contaminantes emitidos son: SO2, SO3, NOx, hidrocarburos volátiles no quemados y partículas carbonosas.

El gas natural es el combustible más limpio de los actualmente disponibles para calefacción, siendo su producción de contaminantes despreciable respecto a los otros combustibles. A la introducción masiva del gas para calefacciones domésticas, sustituyendo al carbón y al gasoil anteriormente utilizados, se debe en gran parte el éxito del Plan de Descontaminación Atmosférica de la ciudad de Londres (Gran Bretaña).

1.3.1.1.4 Calderas industriales de generación de calor
Entre las distintas fuentes de contaminación atmosférica de origen industrial, la combustión de combustibles fósiles para la generación de calor y electricidad ocupa un lugar preponderante, tanto por la cantidad como por los tipos de contaminantes emitidos. Especial atención merecen las centrales térmicas de producción de electricidad.
Los combustibles utilizados por este tipo de instalaciones son el carbón y el fueloil. La producción de contaminantes depende en gran medida de la calidad del combustible, en especial de las proporciones de azufre y cenizas contenidas en el mismo y del tipo de proceso de combustión empleado.

Durante el proceso de combustión se libera a la atmósfera el azufre contenido en el combustible en forma de anhídrido sulfuroso. Junto con otros contaminantes como óxidos de nitrógeno, dióxido de carbono, metales pesados y una gran variedad de sustancias. Cuando se utiliza como combustible el carbón, se emiten abundantes partículas finas que pueden ser trasladadas a grandes distancias.

1.3.1.1.5 Contaminantes emitidos por la industria

La contaminación de origen industrial se caracteriza por la gran cantidad de contaminantes producidos en las distintas fases de los procesos industriales y por la variedad de los mismos. Por otra parte, en los focos de emisión industriales se suelen combinar las emisiones puntuales, fácilmente controlables, con emisiones difusas de difícil control.
Los tipos de contaminantes producidos por los focos industriales dependen fundamentalmente del tipo de proceso de producción empleado, de la tecnología utilizada y de las materias primas usadas. Las actividades industriales que producen contaminantes atmosféricos son muy variadas, pero los principales focos están en los procesos productivos utilizados en las industrias básicas.

Entre los sectores que dan lugar a la mayor emisión de contaminantes atmosféricos podemos destacar:
• La siderurgia integral. Produce todo tipo de contaminantes y en cantidades importantes, siendo los principales: partículas, SOx, CO, NOx, fluoruros y humos rojos (óxidos de hierro). • Refinerías de petróleo. Producen principalmente: SOx, HC, CO, NOx, amoniaco, humos y partículas. • Industria química. Produce, dependiendo del tipo de proceso empleado: SO2, nieblas de ácidos sulfúrico, nítrico y fosfórico y da lugar a la producción de olores desagradables. • Industrias básicas del aluminio y derivados del fluor. Producen emisiones de contaminantes derivados del flúor” .

1.3.2 Contaminantes primarios
“Entendemos por contaminantes primarios aquellas sustancias contaminantes que son vertidas directamente a la atmósfera. Los contaminantes primarios provienen de muy diversas fuentes dando lugar a la llamada contaminación convencional. Su naturaleza física y su composición química es muy variada, si bien podemos agruparlos atendiendo a su peculiaridad más característica tal como su estado físico (caso de partículas y metales), o elemento químico común (caso de los contaminantes gaseosos).

Entre los contaminantes atmosféricos más frecuentes que causan alteraciones en la atmósfera se encuentran:
• Aerosoles (en los que se incluyen las partículas sedimentables y en suspensión y los humos). • Óxidos de azufre, SOx. • Monóxido de carbono, CO. • Óxidos de nitrógeno, NOx. • Hidrocarburos, Hn Cm. • Ozono, O3.• Anhídrido Carbónico CO2
Además de estas sustancias, en la atmósfera se encuentran una serie de contaminantes que se presentan más raramente, pero que pueden producir efectos negativos sobre determinadas zonas por ser su emisión a la atmósfera muy localizada. Entre otros, se encuentra como más significativos los siguientes:
• Otros derivados del azufre. • Halógenos y sus derivados. • Arsénico y sus derivados. • Componentes orgánicos. • Partículas de metales pesados y ligeros, como el plomo, mercurio, cobre, zinc. • Partículas de sustancias minerales, como el amianto y los asbestos. • Sustancias radiactivas.

1.3.3 Contaminantes secundarios

Los contaminantes atmosféricos secundarios no se vierten directamente a la atmósfera desde los focos emisores, sino que se producen como consecuencia de las transformaciones y reacciones químicas y fotoquímicas que sufren los contaminantes primarios en el seno de la misma.
Las principales alteraciones atmosféricas producidas por los contaminantes secundarios son:
• la contaminación fotoquímica; • la acidificación del medio; y • la disminución del espesor de la capa de ozono” .

1.3.4 Inversión térmica.

“Si se mide la temperatura en la troposfera se encuentra que generalmente esta disminuye con la altura respecto al nivel del suelo. Sin embargo, en noches despejadas cuando el piso ha perdido calor por radiación, resulta que las capas de aire cercanas a él se enfrían más rápido que las capas superiores; al estar más frías se genera un gradiente positivo de la tempera¬tura con la altitud, que se conoce como inversión térmica.

Este fenómeno también se presenta en cuencas cercanas a las laderas de las montanas debido al escurrimiento nocturno de aire frió de las laderas que desplaza al aire caliente de la cuenca. La presencia de capas de aire frió cerca del suelo le da una gran estabilidad a la atmósfera porque anula prácticamente la conversión térmica y disminuye el mezclado vertical. La inversión térmica ocurre de manera similar en lugares cercanos al mar. En general, la inversión térmica se rompe por el calentamiento del suelo luego de unas cuantas horas de sol que restablece la circulación en la atmósfera.

Existen otros fenómenos a mayor escala -escala global- que también pueden generar inversiones térmicas; en estos casos, la ruptura de la inversión depende de la permanencia de las condiciones globales que por sus características cambian muy lentamente. Cuando bajo condiciones de inversión térmica se emiten contaminantes, se da lugar a una gran acumulación de ellos ya que el transporte y difusión están inhibidos, dando lugar a graves episodios de contaminación atmosférica” .

1.3.5 Smog
Podemos entender como “Smog” a la concentración de humo en la atmósfera, muchas veces combinado con niebla, el principal componente del humo de la niebla es CO2 y CO, pero puede tener en suspensión diversas partículas principalmente de polvo. La contaminación por smog, regularmente afecta a las vías respiratorias de la población.
En las poblaciones de alta densidad de población existe una producción elevada de ozono, que produce un especie de bolsa que impide que el smog se dispersé rápidamente, este fenómeno puede tener dos efectos, el llamado “efecto invernadero”, que eleva la temperatura ambiental a limites muy altos; sin embargo puede también ocasionar la llama “inversión térmica, es decir el descenso de la temperatura hasta límites muy bajos, principalmente en la noche, lo que ocasiona que en la grandes ciudades el invierno sea aun mas peligroso que en poblaciones más pequeñas (el grado de contaminación en la Ciudad de México se mide en IMECAS).

1.3.6 Lluvia ácida
“Ya se ha mencionado que algunas de las especies traza en la atmósfera son especies muy solubles e interaccionan con el vapor de agua para formar iones en disolución; entre ellas, SO2, CO2, NH3, HCl y HNO3, ocasionan la formación del ion hidronio, H3O+, que representa la acidez de las disoluciones; una mayor concentración de este ion representa una mayor acidez. Muchas de estas reacciones con el agua son reversibles y el equilibrio se alcanza hasta que se ha dado lugar a la formación de nubes, a las que confieren un pH ácido. Lo mismo sucede con el vapor de agua contenido en neblinas y niebla. En general, la acidez de la lluvia, niebla o neblina modifica el pH en el lugar de su depositó final, ya sean suelos, plantas o mantos acuíferos. Debe señalarse, sin embargo, que aun en regiones libres de contaminación el agua de lluvia y de las nubes es ligeramente ácida, es decir, tiene un pH natural menor que siete, pero en algunas regiones contaminadas se han medido valores de pH menores que cuatro. Las nubes acidificadas pueden ser transportadas a grandes distancias antes de su precipitación en forma de lluvia, por lo que el fenómeno de lluvia ácida se da a nivel de escala continental” .

Fuentes de la contaminación del aire

1.3.1.1 ¿Entonces de donde proviene la contaminación atmosférica?

“Los contaminantes presentes en la atmósfera proceden de dos tipos de fuentes emisoras bien diferenciadas: las naturales y las antropogénicas. En el primer caso la presencia de contaminantes se debe a causas naturales, mientras que en el segundo tiene su origen en las actividades humanas.


Las emisiones primarias originadas por los focos naturales provienen fundamentalmente de los volcanes, incendios forestales y descomposición de la materia orgánica en el suelo y en los océanos. Por su parte, los principales focos antropogénicos de emisiones primarias los podemos clasificar en:

Focos fijos

Industriales:
-Procesos industriales
-Instalaciones fijas de combustión

Domésticos:
Instalaciones de calefacción

Focos móviles:
-Vehículos, automóviles, Aeronaves, Buques

Focos compuestos
-Aglomeraciones industriales
-Áreas urbanas

Si atendemos a la distribución espacial de la emisión de contaminantes, podemos clasificar los focos en: puntuales, tales como las chimeneas industriales aisladas; lineales, por ejemplo, las calles de una ciudad, las carreteras y autopistas; y planos, las aglomeraciones industriales y las áreas urbanas son los ejemplos más representativos.


En el cuadro siguiente se muestra la proporción entre las emisiones primarias naturales y antropogénicas para los distintos contaminantes.

Focos de emisión Antropogénicos

Contaminante %

Aerosoles 11.3

SOx 42.9

CO 9.4

NO 11.3

HC 15.5


Focos de emisión Naturales

Contaminante %

Aerosoles 88.7

SOx 57.1

CO 90.6

NO 88.7

HC 84.5

Las cifras anteriores muestran la gran importancia que, en cuanto a emisiones globales, tienen las fuentes naturales de emisión de contaminantes en relación con los antropogénicos, excepto en el caso de las emisiones de anhídrido sulfuroso en que casi se igualan ambas.

Atendiendo a la distribución espacial de estas emisiones se observa que en las regiones más industrializadas de Europa y Norteamérica las emisiones antropogénicas de SO2 alcanzan proporciones muy superiores a las naturales. Así en el Norte de Europa las emisiones antropogénicas originan alrededor del 90% del azufre que está en circulación en la atmósfera.

Otra circunstancia a tener en cuenta es que los focos de emisión antropogénicos están concentrados, por lo general, en áreas urbanas e industriales. Este conjunto de circunstancias hacen que la contribución de las emisiones antropogénicas al problema de la contaminación atmosférica a escala regional sea predominante.

Origen de la contaminación del aire.

1.3.1 Origen de la contaminación del aire.

¿Qué es la contaminación del aire?


“Es la que se produce como consecuencia de la emisión de sustancias tóxicas. La contaminación del aire puede causar trastornos tales como ardor en los ojos y en la nariz, irritación y picazón de la garganta y problemas respiratorios. Bajo determinadas circunstancias, algunas substancias químicas que se hallan en el aire contaminado pueden producir cáncer, malformaciones congénitas, daños cerebrales y trastornos del sistema nervioso, así como lesiones pulmonares y de las vías respiratorias. A determinado nivel de concentración y después de cierto tiempo de exposición, ciertos contaminantes del aire son sumamente peligrosos y pueden causar serios trastornos e incluso la muerte.

La polución del aire también provoca daños en el medio ambiente, habiendo afectado la flora arbórea, la fauna y los lagos. La contaminación también ha reducido el espesor de la capa de ozono. Además, produce el deterioro de edificios, monumentos, estatuas y otras estructuras.

La contaminación del aire también es causante de neblina, la cual reduce la visibilidad en los parques nacionales y otros lugares y, en ocasiones, constituye un obstáculo para la aviación” .

La composición de la atmósfera ha estado cambiando constantemente, “actualmente, nuestra atmósfera está constituida por 78 % de nitrógeno, 21 % de oxígeno y el 1 % restante está formado por pequeñas cantidades de otros gases, entre los cuales el dióxido de carbono es el más importante para la vida. Sin embargo, se supone que la atmósfera primitiva estaba formada por gases que escaparon del interior de la Tierra a causa de la actividad volcánica. Por consiguiente esta atmósfera pudo haber contenido vapor de agua, dióxido de carbono, monóxido de carbono, nitrógeno, hidrógeno y posiblemente pequeñas cantidades de metano y amoníaco. Actualmente el metano es parte del gas de cocinar y el amoníaco es un gas que se utiliza para la fabricación de fertilizantes” .

De acuerdo a lo anterior podemos decir que el origen de la contaminación del aire surge desde el origen mismo de la tierra, los constantes cambios, los volcanes, las tolvaneras, el humo de los incendios, etc. han contribuido a dicha contaminación; como ya se ha mencionado la composición del aire cambia constantemente, desde el inicio de la revolución industrial el tipo de contaminantes cambio radicalmente, los combustibles contenían grandes cantidades de plomo que se dispersaba al ser eliminado a la atmósfera junto con el humo, la existencia de óxidos de azufre provenientes de las grandes chimeneas de las industrias dieron origen a la lluvia ácida, de la nos referiremos más adelante; e incluso podemos encontrar en el aire grandes cantidades de bacterias suspendidas y por si fuera poco se han encontrado amibas, que son una potencial fuente de enfermedades en los humanos.

La creciente población de las grandes ciudades, a la par del creciente número de industrias a su alrededor, a incrementado la contaminación concentrándola incluso a concentraciones alarmantes en estas zonas, con el incremento de la concentración de ozono, que nos protege de las radiaciones solares como ya lo mencionamos, pero que en las ciudades y estando cerca de la superficie de la tierra es el principal causante de muy conocido efecto invernadero del que hablaremos más tarde.

La contaminación del aire.

1.3 La contaminación del aire.



Al referirnos al aire y para poder hablar en forma más general nos referiremos al termino atmósfera, entendiéndola como la zona existente entre la superficie de la tierra y el espacio exterior, ya que en ella se desarrollan y habitan los seres vivos, se forman las nubes, existe la capa de ozono que es el escudo protector de la gran mayoría de los rayos solares que son dañinos para los seres vivos, como son los ultravioleta, los gamma, etc.

“De acuerdo con la altitud, composición, temperatura y otras características, la atmósfera que rodea a la Tierra y comprende las siguientes capas o regiones:

Troposfera. Alcanza una altura media de 12 km. (es de 7km. En los polos y de 16km. En los trópicos) y en ella encontramos, junto con el aire, polvo, humo y vapor de agua, entre otros componentes.



Troposfera

1. Estratosfera. Zona bastante mente fría que se extiende de los 12 a los 50km de altura; en su capa superior (entre los 20 y los 50km) contiene gran cantidad de ozono (O3), el cual es de enorme importancia para la vida en la tierra por que absorbe la mayor parte de los rayos ultravioleta del sol.



Estratosfera.

2. Mesosfera. Zona que se sitúa entre los 50 y los 100km de altitud; su temperatura media es de 10 °C; en ella los meteoritos adquieren altas temperaturas y en su gran mayoría se volatilizan y consumen..



mesosfera

3. Ionosfera. Empieza después de los 100km. Y va desapareciendo gradualmente hasta los 500km de altura. En esta región, constituida por oxígeno (02), la temperatura aumenta hasta los 1000°C; los rayos X y ultravioleta del Sol ionizan el aire enrarecido, produciendo átomos y moléculas cargados eléctricamente (que reciben el nombre de iones) y electrones libres.



ionosfera

4. Exosfera. Comienza a 500km. de altura y extiende más allá de los 1000km; está formada por una capa de helio y otra de hidrogeno. Después de esa capa se halla una enorme banda de radiaciones (conocida como magnetosfera) que se extiende hasta unos 55000km de altura , aunque no constituye propiamente un estrato atmosférico.



Exosfera

Reactivo limitante.

1.2 Reactivo limitante.



Como anteriormente se ha mencionado las reacciones químicas se realizan en base a determinadas proporciones, dadas en base a los coeficientes de la ecuación química balanceada,

Retomemos la reacción de obtención del amoniaco que se vio anteriormente:
N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)

Si realizamos cálculos de las masas moleculares en base a esta ecuación tenemos:

N masa atómica 14 X 2 = 28 gramos que intervienen en la reacción.

H masa atómica 1 X 6 = 6 gramos que intervienen en la reacción.

2N más 6H sumas 34 gramos de NH3 como producto.


Lo anterior quiere decir que para obtener 34 gramos de amoniaco se requieren 6 gramos de hidrógeno y 28 gramos de nitrógeno.

Si en este proceso se le agregan 6 gramos de hidrógeno y 35 gramos de nitrógeno se obtendrá solamente 34 gramos de amoniaco y sobran 6 gramos de nitrógeno, lo que quiere decir que la reacción se va ha detener cuando el hidrógeno se termine (cuando se agote). El reactivo que hace que se detenga la reacción por haberse agotado es al que le llamamos reactivo limitante y el reactivo que aun sobra después de concluir la reacción se le llama reactivo en exceso.

Si no se hace un calculo estequiométrico previo, y los reactivos para una reacción se mezclan en las proporciones que se tienen a la mano, es normal que uno de ellos se agote antes que el otro. En ese momento, la reacción se detiene.



¿Cuál es el reactivo limitante? Si se mezclan 5 átomos de azufre (círculos sólidos) con seis moléculas biatómicas de oxigeno (un total de doce átomos) y el producto de la reacción es el trióxido de azufre, SO3, llega un momento en que la reacción no puede ir mas allá y alguno de los reactivos sobra.

“Al reactivo que se encuentra en menor proporción respecto a la estequiometría de la reacción se conoce como reactivo limitante y al que sobra, como reactivo en exceso”.

Es muy importante conocer cual es el reactivo limitante en una reacción, pues todos los cálculos estequiométricos deben realizarse con respecto a el. El otro reactivo, que esta en exceso, no se consumirá totalmente.

El procedimiento es el siguiente:

• Calcular la cantidad de sustancia de cada reactivo, nA y nB.
• Construir el cociente nA / nB
• Compararlo con la relación estequiométrica S ( A / B ).

y entonces” :

Si n A / n B < S ( A / B )

A es el reactivo limitante

B está en exceso


Si n A / n B = S ( A / B )

Los reactivos cumplen con la relación
estequiométrica

Ninguno es limitante


Si n A / n B > S ( A / B )

B es el reactivo limitante

A está en exceso.

Relaciones molares a partir de ecuaciones químicas.

1.1.1.1 Relaciones molares a partir de ecuaciones químicas.


Los coeficientes numéricos de una ecuación química balanceada indican las proporciones más simples de números enteros de los moles de cada sustancia química que interviene en la reacción. Por ejemplo, considera la ecuación balanceada de la reacción entre el nitrógeno y el hidrogeno gaseosos que produce amoniaco gaseoso.


N2 (g) + 3H2 (g) --> 2NH3 (g)

Los coeficientes numéricos que se utilizan para balancear la ecuación indican que 1 mol de nitrógeno gaseoso reacciona con 3 moles de hidrogeno gaseoso y produce 2 moles de amoniaco. Con estos coeficientes numéricos se puede escribir una relación molar para cualquiera de las dos sustancias de las que representan la ecuación. Como hay tres sustancias químicas distintas que participan en la ecuación química de la síntesis del amoniaco, es posible escribir tres pares de relaciones molares. El siguiente par indica la relación entre los dos reactivos, nitrógeno e hidrogeno gaseosos.


1 mol N 2 3 mol H 2

0

3 mol H 2 1 mol N 2



Las relaciones molares para el nitrógeno gaseoso (un reactivo) y el amoniaco gaseoso (el único producto de la reacción) se escriben como sigue.

1 mol N 2 2mol H 2

0

2 mol H 2 1 mol N 2



De manera similar, las relaciones molares para el hidrogeno gaseoso (un reactivo) y el amoniaco gaseoso se escriben como sigue.

3 mol N 2 2mol H 2

0

2 mol H 2 3 mol N 2



Se pueden utilizar los coeficientes numéricos de cualquier ecuación balanceada para escribir las relaciones molares de cada par de las sustancias químicas participantes. Mas tarde se mostrara como se emplean estas relaciones molares como factores de conversión para establecer las cantidades de las sustancias que reaccionan” .

Reacciones químicas y estequiometría.

1.1.1 Reacciones químicas y estequiometría.



En la industria química o las relacionadas con ella, es importante saber que cantidad de reactivos son necesarios para poder obtener una determinada cantidad de producto.

Por ejemplo, para obtener una tonelada de fierro a partir de la hematita (Fe2O3), se deben realizar ciertos cálculos para saber cual es la cantidad necesaria. A estos cálculos se les llama «cálculos estequiométricos», mismos que tendrán como premisa funda¬mental la ley de la conservación de la masa establecida por Antoine Laurent Lavoisier, en 1785.

Si consideramos una reacción hipotética, A + B C D donde A y B son los reactivos y C + D son los productos, surgen algunos cuestionamientos como:

a) ¿Cuanto se requiere de A para que reaccione con cierta cantidad de B?
b) ¿Cuanto se producirá de C y D en la reacción de A y B?


Las cantidades de estos elementos y/o compuestos, de acuerdo a su estado de agregación, se pueden medir utilizando las unidades convencionales de masa y volumen, establecidas internacionalmente” .

El término Estequiometría también se emplea para designar él cálculo de las cantidades de las sustancias que participan en las reacciones químicas. Cuando se conoce la cantidad de una sustancia que toma parte en una reacción química, y se tiene la ecuación química balanceada, se puede establecer las cantidades de los otros reactivos y productos. Estas cantidades pueden darse en moles, masa (gramos) o volúmenes (litros). Los cálculos de esta naturaleza ocupan la parte central de la química, y se utilizan de manera rutinaria en el análisis químico y durante la producción de todas las sustancias químicas que utiliza la industria o se venden a los consumidores.

Por ejemplo, se puede hacer uso de cálculos estequiométricos para calcular que cantidad de oxigeno se requiere para quemar una cantidad especifica de alcohol etílico. Por cierto que el número de moles (o el número de gramos) de oxigeno gaseoso necesarios para quemar la muestra de alcohol es el mismo ya sea que este se queme en una llama abierta, en un motor o en el interior de las células del cuerpo humano; es decir, la estequiometría es la misma.

Bases de la estequiometría.

Bases de la estequiometría.



Al igual que lo que estamos mencionando podemos saber la cantidad de una sustancia basándose en su peso y su volumen. La unidad de medida que estaremos utilizando para sustancias químicas es el Mol, que bien pudiéramos definir como la suma total de las masas atómicas de una sustancia expresada en gramos, de tal manera que si tenemos al C2H8, podemos calcular a que equivale un mol, ya que de antemano sabemos que el C tiene masa atómica 12 y como son 2 entonces son 24 de carbono, el hidrógeno tiene masa atómica 1 y como son 12 entonces tenemos 12 de hidrógeno; si sumamos ambos pesos de los elementos entonces sabemos que un mol de C2H8 equivale a 38 gramos.

A manera de ejemplo calculemos a que peso equivale un mol de etanol (C2H7OH)

Tenemos en total 2 Carbonos, 8 hidrógenos y un Oxigeno.
Las masa atómicas son: carbono 12, Hidrógeno 1 y oxigeno 16

Multiplicamos estas masas atómicas por el número de átomos de cada uno en la fórmula:

2 X 12 = 24 8 X 1 = 8 1 X 16 = 16


Sumamos los resultados y los expresamos en gramos: 48 gramos.
Este peso equivale a 1 mol de esta sustancia.

Estequiometria: Formula miníma y empirica


Estequiometría

Una de las partes que conforma a la Química es la Estequiometría, que es el tema de esta unidad con la damos inicio este segundo curso de Química.
La estequiometría es la parte de la química que se encarga de las relaciones cuantitativas de las sustancias y de sus reacciones, tanto en peso como en volumen, es decir se encarga de los cálculos de las cantidades de sustancias que se emplean en los procesos químicos cualquiera que estos sean.

Cuando se conoce la cantidad de una sustancia que toma parte en una reacción química, y se tiene la ecuación química balanceada, se puede establecer las cantidades de los otros reactivos y productos.

Así que también algunos procesos que por si mismos se realizan en la naturaleza, también son motivo es estudio para la estequiometría.

Las cantidades de las sustancias necesarias para realizar un exquisito pastel, los ingredientes para la fabricación de una pasta dental, las cantidades necesarias para obtener determinado volumen de un producto dado (una sopa de pasta, pintura, cemento, etc.), las cantidades de contaminantes que se arrojan al medio ambiente después de un proceso industrial, etc. son motivo de estudio de la estequiometría.

Por lo anterior forma parte de esta unidad el estudio estequiométrico de las reacciones químicas y nos introducimos al análisis de la contaminación ambiental, los tipos y consecuencias de esta.

La estequiometría es la parte de la química que se encarga de las relaciones cuantitativas de las sustancias y de sus reacciones, tanto en peso como en volumen.

Las unidades de medida han sido fundamentales a lo largo de la historia de la humanidad, para saber las cantidades que se tiene, se compra o se vende, en base a la comparación, es decir si se quiere saber cuanta agua se tiene en una cubeta, bien se puede medir que cantidad de tazas del agua se tiene, que cantidad de cucharadas, de litros, de galones, etc. cada una son en este caso utilizadas como unidades de medida.

Puede ser que para medir por ejemplo un poco de granos (por ejemplo fríjol), pudiéramos utilizar como unidad de medida una taza, contar cada fríjol para saber cuantos tenemos, o quizás lo pesamos, siendo todo esto valido para determinar la cantidad que se tiene.


DETERMINACIÓN DE FÓRMULAS MÍNIMAS DE COMPUESTOS ORGÁNICOS E INORGÁNICOS.


Fórmula química.

En el lenguaje de la Química, toda sustancia pura conocida, ya sea un elemento o un compuesto, tiene su nombre y su fórmula individual. Asimismo, cada fórmula química tiene tres significados o interpretaciones: un significado cualitativo, uno cuantitativo microscópico y uno cuantitativo macroscópico.

�� Cualitativo, una fórmula expresa una sustancia; por ejemplo, H2O representa al agua; NaCl representa a la sal de mesa, etcétera.

�� Cuantitativo microscópico, una fórmula molecular indica el número de átomos presentes en una molécula. Así la fórmula de la nicotina, C10H14N2 nos indica que en esta molécula existen 10 átomos de carbono, 14 de hidrógeno y dos de nitrógeno.

Asimismo, la fórmula mínima nos indica la composición de una unidad fórmula; por ejemplo, la unidad fórmula del sulfato de potasio, K2SO4 , nos indica que en ese compuesto por cada dos átomos de potasio hay uno de azufre y cuatro de oxígeno.

La fórmula empírica indica que la relación de átomos de K:S:O es de 2:1:4.

�� Cualitativo macroscópico, La fórmula nos indica las relaciones de moles de átomos. Es decir, una fórmula molecular indica el número de moles de átomos de cada elemento presente en un mol de moléculas del compuesto; por ejemplo, la fórmula de la nicotina indica que un mol de moléculas de nicotina posee 10 moles de átomos de carbono, 14 moles de átomos de hidrógeno y dos moles de átomos de nitrógeno.

En el caso de K2SO4, la fórmula empírica nos indica que un mol de unidades fórmula consta de dos moles de átomos de potasio, un mol de átomos de azufre y cuatro moles de átomos de oxígeno.
Por tanto, la fórmula de una sustancia expresa el tipo y número de átomos que están químicamente combinados en una unidad de dicha sustancia. Hay diversos tipos de fórmulas, entre ellas están:

Una fórmula empírica expresa la relación más simple de números enteros entre los átomos en un compuesto, en tanto la fórmula molecular expresa el número real de átomos de una molécula, esto es, en la unidad más pequeña del compuesto.

Cálculo de fórmulas a partir de datos experimentales

La fórmula de un compuesto permite calcular muchos datos cuantitativos tales como la masa molecular, la masa molar y la composición porcentual.

¿Te has preguntado alguna vez cómo fue posible saber que la fórmula del agua es H2O?.

¿Por qué el agua “normal” tiene como fórmula H2O y el agua “oxigenada” tiene la fórmula H2O2?.

Para llegar a proponer la fórmula de cualquier compuesto es necesario realizar experimentos que consisten en determinar los elementos que forman los compuestos, el porcentaje en peso de los elementos constitutivos del compuesto; la masa relativa de cada elemento presente.

Existen muchos métodos para obtener experimentalmente el porcentaje en peso de los diversos elementos de un compuesto; entre éstos están los análisis por precipitación y por combustión.


Figura 13. Aparato empleado en el análisis por combustión de una sustancia. Cualquier cantidad de C o CO reacciona formando CO2; cuando pasa por el CuO, el H2 reacciona formando H2O.

d) Fórmula mínima (empírica)

Cuando se tiene el análisis de un compuesto, el cual fue obtenido de alguna forma y siguiendo una serie de pasos, se logra obtener la fórmula del compuesto, a la cual se le denomina fórmula mínima. Para llegar a tal se dan los siguientes pasos.

1. Tener los elementos expresados en tanto por ciento.
2. Calcular la masa (grs.) de los elementos.
3. Obtener el número de moles de cada uno de los elementos.
4. Obtener el número de átomos de cada uno de los elementos, para lo cual se debe dividir cada número resultante del paso anterior (c) entre el más pequeño.
5. Expresar la fórmula mínima, colocando primero los metales, posteriormente los no metales y por último el oxígeno.

A continuación te presentamos un ejemplo:

De acuerdo al análisis que se realizó a cierto gas, en el laboratorio, se encontró que estaba conformado por los siguientes gases: Nitrógeno (N) y Oxígeno (O), cuyo porcentaje era de 25.93% y 74.07% respectivamente.
Conforme a estos datos y siguiendo los pasos anteriores podremos saber cuál es la fórmula mínima de este gas.

* Expresar los elementos en tanto por ciento

Nitrógeno N = 25.93% Oxígeno O = 74.07%

* Calcular la masa (grs.) de cada elemento, tomando como base 100 gr. del compuesto

Nitrógeno N = 25.93 gr. Oxígeno O = 74.07 gr.

* Obtener el número de moles.


Calcular la relación de átomos (dividir entre el más pequeño).

Átomos de Nitrógeno



En caso de que la relación no sea de números enteros, se multiplica por un número pequeño (2, 3, 4) para transformarla en números enteros. En nuestro caso, será 2.

* Expresar la fórmula mínima

Por tanto, se obtiene la fórmula mínima de

N2O5 (Pentóxido de nitrógeno o anhídrido nítrico)


e) Formula molecular

La fórmula molecular de una sustancia siempre es un múltiplo entero de su fórmula empírica. Para determinar la fórmula molecular de un compuesto, el químico tiene que proceder experimentalmente para conocer la masa molecular además de su fórmula mínima. En este sentido mencionaremos cuáles son los pasos para obtener la fórmula molecular:

1. Se calcula la fórmula mínima (se retoman los 5 pasos para obtener la fórmula mínima).
2. Obtener la masa atómica de la fórmula mínima obtenida.
3. Dividir la masa atómica experimental entre la masa atómica de la fórmula mínima.
4. El número obtenido en el paso anterior multiplicarlo por la fórmula mínima, por tanto se obtiene la fórmula molecular.

El siguiente ejemplo te mostrará cómo se usa la masa molecular con la fórmula mínima para calcular la fórmula molecular.

Ejemplo

Un combustible licuado casero tiene como constituyente un determinado compuesto. El análisis de este compuesto muestra que contiene 85.69% de carbono y 14.31% de hidrógeno en peso. La determinación de su masa molecular da un valor de 55.9 uma. Calcula la fórmula molecular del compuesto.

1) Calcular la fórmula mínima.



Al calcular la relación de moles tenemos que:



Por tanto, la fórmula mínima es: CH2

2) Obtener la masa atómica de la fórmula empírica. Por tanto, la masa fórmula es de 1(12.00) + 2(1.00) = 14.00 uma

3) Obtener la fórmula empírica por molécula.

La masa molecular es un múltiplo simple de la masa de la fórmula empírica,CH2 esto es, n (14.027 uma), donde n es un número entero.

La masa molecular experimental es 55.9 uma . Por lo tanto,


4) Multiplicar el resultado anterior por la fórmula mínima. Así pues, la fórmula molecular es: 4 (CH2) = C4H8.

UNIDAD 1

UNIDAD 1
Estequiometría.

A.- ENCUADRE.
B.- OBJETIVO DE LA UNIDAD.
C.-CONTENIDO TEMATICO
D.- ACTIVIDADES DE CONSOLIDACION.
E.- GLOSARIO
F.- BIBLIOGRAFIA.

A.- ENCUADRE.

Con la presente asignatura se pretende que tu adquieras las bases de la Química que complementan a las ya vistas en la asignatura de Química I, de tal forma que tengas al terminar los conocimientos necesarios para continuar tus estudios en alguna institución del nivel Licenciatura o Ingeniería, si así lo decides, o bien para que apliques dichos conocimientos para tu vida cotidiana.

Para poder iniciar en el abordaje de los contenidos de esta asignatura es necesario que tomes en cuenta que cada uno de los conceptos y contenidos ya vistos en la Química I debieron estar entendidos y claros, ya que de ello depende que no tengas dificultad para continuar.

Como este material de hecho es continuación del anterior, se presenta de la misma manera, en cada Unidad tendrás preguntas que te orientan hacia los objetivos que deberás cubrir, al terminar los contenidos encontraras una serie de preguntas y ejercicios que tienen como titulo, ejercicios de consolidación y un glosario de los términos Químicos nuevos.

Al igual que en la Química I el asesor es un apoyo importante para que cubras los objetivos, no dudes en consultarlo cuantas veces sea necesario, cuando tengas dudas o consideres que es necesario revisar algún problema para verificar tus resultados, o si consideras que es necesario realizar nuevos ejercicios.


B.- OBJETIVO DE LA UNIDAD.

El estudiante: Determinará las cantidades de reactivos y productos involucrados en una reacción química, por medio de la aplicación del mol; analizando la importancia que tiene este tipo de cálculos en los procesos químicos que tienen repercusiones socioeconómicas y ecológicas, con una actitud crítica y responsable.

ARRIBA



C.- CONTENIDO TEMATICO.

1. Estequiometría
1.1 Bases de la estequiometría
1.1.1 Reacciones químicas y estequiometría
1.1.1.1 Relaciones molares a partir de ecuaciones químicas
1.2 Reactivo limitante
1.3 La contaminación del aire
1.3.1 Origen de la contaminación del aire
1.3.1.1 ¿Entonces de donde proviene la contaminación atmosférica?
1.3.1.1.1 Focos antropogénicos de emisión
1.3.1.1.2 Contaminantes emitidos por los vehículos automóviles
1.3.1.1.3 Calefacciones domésticas
1.3.1.1.4 Calderas industriales de generación de calor
1.3.1.1.5 Contaminantes emitidos por la industria
1.3.2 Contaminantes primarios
1.3.3 Contaminantes secundarios
1.3.4 Inversión térmica
1.3.5 Smog
1.3.6 Lluvia ácida
1.4 La contaminación del agua
1.4.1 Contaminación biológica del agua
1.4.2 La contaminación Química del agua
1.4.3 Uso urbano
1.4.4 Uso industrial

viernes, 9 de enero de 2009

Bienvenida


Hola, de nuevo aqui juntos para emprender nuevamente el camino del conocimiento. Si se que diras ¡otra vez el!, pero yo digo, "que bien, otra vez tu". Si se que la química no te sirve de nada, que no serás químico ni nada parecido. Sólo quiero llevarte un poco del conocimiento de la naturaleza, del mismo universo, ese que te rodea y forma parte de ti, de tu interior; es ahi donde la química explica que es, que lo forma, como por y para que trabaja.

Luz, Energía y Exito te deseo en todo lo emprendas y hagas. ¡Ha! y gracias por estar aqui, conmigo.

El Alquimista