Antologia Quimica II Copia

7/24/2019 Antologia Quimica II Copia

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UNIVERSIDAD AUTNOMA DEL CARMENUnidad Acadmica del Campus II

Escuela Preparatoria Diurna.

ANTOLOGA COMENTADA

Ttulo

Te invito a conocerme y te reto a que me olvides

Qumica II3er.Semestre

Presentado por:

Academia de Qumica

3erSemestre Grupo: _______

Nombre del estudiante: ___________________________________________________

Ciudad del Carmen, Campeche, Agosto de 2015.


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I

N D I C E

PginaIntroduccin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Bloque I. Balanceo de Ecuaciones.Qumica en accin. El efecto Invernadero. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Balanceo al Tanteo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5Balanceo algebraico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6Aplicacin de la Ley de la Conservacin de la masa. . . . . . . . . . . . 8Balanceo por oxidacin - reduccin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 9Balanceo de ecuaciones de xido reduccin por el mtodo del

nmero de oxidacin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10Balanceo de ecuaciones de xido reduccin por el mtodo de

semireaccin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Importancia de las diferentes reacciones qumicas quecontaminan el ambiente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16Comentario. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Bloque II. Soluciones y Estequiometra.Qumica en accin. Microencapsulacin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23Soluciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Formacin de soluciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Mezclas homogneas y heterogneas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Disoluciones, coloides y suspensiones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28Movimiento Browniano. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Efecto Tyndall. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Concentracin de las disoluciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Porcentaje: m/m; v/v; m/v; v/m. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Molaridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34Molalidad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Normalidad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39Estequiometra. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43Leyes Ponderales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Relaciones Estequiomtricas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

Reactivo Limitante y en exceso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52Formula Emprica y molecular. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52Comentario. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Bloque III. Estado Gaseoso.Qumica en accin. Efectos fisiolgicos por los cambios depresin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56Composicin actual de la atmsfera. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58El aire y su composicin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59Teora Cintica de los Gases. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60Gas Ideal y gas real. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62Leyes de los gases. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66


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II

Ley de Boyle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67Ley de Charles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68Ley de Gay - Lussac. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

Ecuacin General del Estado Gaseoso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70Ecuacin de un Gas Ideal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71Comentario. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

Bibliografa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74


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Qumica II Balanceo Soluciones Estequiometra Gases

Agosto Diciembre 2015

1

I N T R O D U C C I N

La Escuela Preparatoria Diurna, tiene la responsabilidad de egresar

estudiante que tengas las habilidades y destrezas que el desarrollo de las

Competencias no los van a permitir, es por ello que la Institucin adopta el

modelo por Competencias que propuso la Reforma Integral de la

Educacin Media Superior (R.I.E.M.S), esto va a permitir egresar

estudiantes con los conocimientos, habilidades y destrezas paraenfrentarse al mundo actual.

Nuestra meta es hacer que ustedes, los estudiantes desarrollen

habilidades reales para resolver problemas. Creemos que la clave del xito

de esta Antologa es el enfoque y los comentarios de estudiantes de las

generaciones pasadas lo que ha permitido enriquecer el material.

Tratamos de relacionar la Qumica con la vida diaria, por ello hemos

agregado lecturas propias del tema al inicio de cada Secuencia Didctica,

titulada Qumica en Accin.

El objetivo de este material didctico es apoyar a los estudiantes de

tercer semestre que cursan la materia de Qumica II. Esta Unidad de

Aprendizaje Curricular (U.A.C) representa la parte medular del rea de

qumica, ya que comprende tres unidades que considero relevantes; los

temas son: Balanceo de Ecuaciones Qumicas Inorgnicas, Soluciones,

Estequiometra y por ltimo Gases.


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Qumica II Balanceo Soluciones Estequiometra Gases

Agosto Diciembre 2015

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El primer bloque comprende lo concerniente al Balanceo de las

Ecuaciones Qumicas Inorgnicas, son la base para el tema de

Estequiometra.

El segundo bloque abarca los temas de Soluciones y Estequiometra;

en el primero se considera concentraciones en unidades fsicas y en

unidades qumicas, se adiciona el tema de molalidad que antes no se

contemplaba, en el tema de Estequiometra se aplican temas de

formulacin de compuestos inorgnicos adems del balanceo que se ve en

el primer bloque, los estudiantes identifican el mtodo de balanceo con el

cual se hayan identificado para con ello llevar a cabo los planteamientos

en los problemas estequiomtricos.

El tercer bloque corresponde al tema de gases, tanto en el segundo

como tercer bloque los estudiante debern llevar a cabo proyectos donde

aplique los temas que han visto en clase aplicados en su vida cotidiana,esto con el fin de que vean la aplicacin de los temas de qumica y que no

son ajenos a los fenmenos qumicos.

Los autores.


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Qumica II Balanceo de Ecuaciones Qumicas

1 Secuencia de Aprendizaje Agosto Diciembre 2015

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QUMIC EN CCIN

CALENTAMIENTO GLOBAL: EL EFECTO INVERNADERO

Los combustibles fsiles, derivados del carbn y del petrleo, proporcionanla energa que utilizamos para alimentar con electricidad nuestras industrias, dar

calor e iluminar nuestros hogares y lugares de trabajo, y hacer funcionar nuestrosautomviles. Al quemar estos combustibles producimos di xido de carbono y

agua, lo que lanza a nuestra atmsfera cada ao ms de 50 000 millones de

toneladas de di xido de carbono.

Los cientficos han

registrado la concentracin de dixido de carbono en la atmsferadesde 1958. Los anlisis del aire

atrapado en una muestra de nievedel Antrtico proporcionaron

datos sobre los niveles de di xido

de carbono durante los ltimos160 000 aos. Los resultados deeste estudio muestran que a

medida que se incrementa el dixido de carbono, tambin lo hacela temperatura global. Las

concentraciones de di xido decarbono permanecieron

razonablemente constantes desde la ltima era glacial, hace 100 000 aos, hasta la

Revolucin Industrial. Desde entonces la concentracin de di xido de carbono ennuestra atmsfera ha aumentado 15% y contina incrementndose.

El dixido de carbono es un componente secundario de nuestra atmsfera yde ordinario no se le considera contaminante. La preocupacin de los cientficos sedebe al incremento tan grande de su contenido en la atmsfera terrestre. Sin la

influencia del hombre en el ambiente, el intercambio de di xido de carbono entre

las plantas y los animales estaran relativamente equilibrado. Nuestro uso

continuo de combustibles fsiles ha originado un incremento, entre 1900 y 1970,de 7.4% en el di xido de carbono y un incremento adicional de 3.5% durante losaos ochenta. En los aos noventa se registraron aumentos consecutivos.

Adems de nuestro creciente consumo de combustibles fsiles, hay otros factores

que hacen que aumente el contenido de di xido de carbono en la atmsfera. Laselva hmeda (pluviselva) est siendo destruida, por la tala y quema inmoderadas,

para tener ms lugar para la poblacin en crecimiento y las necesidades agrcolas.

El di xido de carbono producido en la quema pasa a la atmsfera, y la prdida derboles hace disminuir la absorcin de di xido de carbono por las plantas.

Aproximadamente la mitad de todo el di xido de carbono que se arroja cada ao a

nuestra atmsfera permanece all, lo que incrementa su concentracin. Las plantas


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absorben la otra mitad durante la fotosntesis o se disuelve en el ocano para

formar bicarbonatos y carbonatos. El di xido de carbono y otros gases de

invernadero, como el metano y el vapor de agua, hacen que nuestra atmsfera secaliente al atrapar el calor cerca de la superficie terrestre. La radiacin solar llega ala Tierra y calienta la superficie. La superficie caliente irradia de nuevo esta

energa como calor. Los gases de invernadero absorben parte de esa energacalorfica que sale de la superficie, y calientan la atmsfera (figura 3). En uninvernadero ocurre algo similar cuando la luz del Sol atraviesa el vidrio que lo

cubre, pero el calor ya no puede escapar. El aire del invernadero se calienta y

produce as un clima muy distinto al del exterior. En la atmsfera esos gases deinvernadero hacen que el aire se caliente y se produzcan cambios considerables en

nuestro clima.Hoy en da, los efectos a largo plazo del calentamiento global generan especulaciny controversia. Uno de los efectos podra ser la fusin del hielo de los casquetes

polares. Esto causara un aumento en el nivel del mar, lo que dara lugar ainundaciones severas. Habra efectos adicionales, como cambios en la precipitacinpluvial, y se produciran sequas y cambios estacionales extremos en regiones de

riqueza agrcola importantes. Para revertir estas tendencias se requieren esfuerzos

significativos como:

El desarrollo de nuevas fuentes de energa para no depender ya de los

combustibles fsiles. Detener la deforestacin en todo el mundo.

Intensificar esfuerzos para mejorar la conservacin.

Cada uno de nosotros podemos desempear un papel significativo. Por ejemplo, elsimple cambio de un foco incandescente de 100 watt a un bulbo fluorescente

compacto reduce el consumo elctrico, y el bulbo puede durar 10 veces ms. Con elreciclado, el cambio a vehculos que consuman combustibles ms eficientes, ascomo aparatos, calentadores y acondicionadores de aire tambin ms eficientes,

traera consigo un menor consumo de energa y menos emisin de dixido de

carbono a la atmsfera.


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BALANCEO DE ECUACIONES QUMICAS.

Cuando la reaccin qumica se expresa como ecuacin, adems de escribir

correctamente todas las especies participantes (nomenclatura), se debe ajustar el

nmero de tomos de reactivos y productos, colocando un coeficiente a laizquierda de los reactivos o de los productos. El balanceo de ecuaciones busca

igualar el de tomos en ambos lados de la ecuacin, para mantener la Ley de

Lavoisiere. Por ejemplo en la siguiente reaccin (sntesis de agua), el nmero detomos de oxgenos de reactivos, es mayor al de productos.

Para igualar los tomos en ambos lados es necesario colocar coeficientes y

de esta forma queda una ecuacin balanceada.

Nota: Para calcular el nmero de tomos, el coeficiente multiplica a los subndicesy cuando el coeficiente es igual a 1 se omite por lo que el nmero de tomos es

igual al subndice.Los mtodos ms comunes para balancear una ecuacin son: Tanteo, Algebraico y

Redox.

TANTEO

Consiste en dar coeficientes al azar hasta igualar todas las especies. A partir

de ahora manejaremos las iniciales R (reactivos); E (elemento) y P (productos),estas iniciales, R E P, dispuestas en una pequea tabla para contar el nmero detomos de cada elemento que hay en las ecuaciones antes y despus de balancear.

Ejemplo:

CaF2+ H2SO4 CaSO4+ HF

Una vez establecida nuestra ecuacin contamos el nmero de tomos de

cada elemento, tomando en cuenta el subndice que tiene cada elemento y que

afecta nicamente al que lo porta y no a todo el compuesto, siendo que en estaecuacin tenemos:

R E P

La ecuacin no est balanceada. Si cotejamos losreactivos con los productos, observaremos que el

fluor y el hidrgeno no estn balanceados.

1 Ca 12 F 1

2 H 1

1 S 1

4 O 4


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Para ello iremos agregando nmeros al azar y colocndolos antes de la

frmula para que este afecte a todos los componentes, en este caso con agregar un

dos al cido fluorhdrico, llegamos al balanceo; veamos:

CaF2+ H2SO4 CaSO4+ 2HFContamos nuevamente y tenemos:

R E P

La ecuacin esta balanceada.

1 Ca 1

2 F 2

2 H 2

1 S 1

4 O 4

Nota: al balancear por este mtodo tener siempre presente este orden para

balancear: METALES, NO METALES, OXGENOS y por ltimo HIDRGENOS

ALGEBRAICO

Este mtodo es un proceso matemtico que consistente en asignar literalesa cada una de las especies, crear ecuaciones en funcin de los tomos y al resolver

las ecuaciones, determinar el valor de los coeficientes. Veamos un ejemplo:

Ecuacin a balancear:

FeS + O2 Fe2O3+ SO2

Los pasos a seguir son los siguientes:

1. Escribir una letra, empezando por A, sobre los productos y reactivos de laecuacin.

A B C D

FeS + O2 Fe2O3+ SO2

2. Escribir los elementos y para cada uno de ellos establecer cuntos hay en

reactivos y en productos, con respecto a la variable.

Por ejemplo hay un Fe en reactivos y dos en productos, pero en funcin de las

literales donde se localizan las especies (A y C) se establece la ecuacin A = 2C.Quedando para el resto de los elementos que conforman la ecuacin de la siguientemanera:

Fe A = 2C

S A = D

O 2B = 3C + 2D


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Utilizando esas ecuaciones, dar un valor a cualquier letra que nos permita

resolver una ecuacin (obtener el valor de una literal o variable) y obtenerdespus el valor de las dems variables. Es decir se asigna un valor al azargeneralmente se le asigna el 12, este es un nmero mgico; ya que tiene mitad,

tercia, cuarta, sexta.

Mientras sea un nmero par alto se ver reducida la posibilidad de

encontrar fracciones en nuestro desarrollo. El valor se asigna a la literal que msveces se repita y que nos permita obtener el valor de alguna incgnita, para

continuar con el desarrollo de las ecuaciones. En este caso puede ser A, D o C. con

cualquiera de ellas se puede obtener el valor de otra de ellas. Si le damos valor a:

C = 4,

Tenemos que A = 8;

Como A = D, tambin D tiene valor de 8

Ya con estos resultados llegamos al valor de B sustituimos el valor de C y D ytenemos: 2B = 3(4) + 2(8); y el valor de B = 14

Por lo tanto tenemos el valor de nuestras incgnitas:

A = 8

B = 14

C = 4

D = 8

Observamos que los valores son altos y podemos simplificarlos y tenemos: A = 4;B = 7; C = 2; D = 4, siendo estos los coeficiente que anteponemos a las frmulas de

nuestra ecuacin Qumica.

3. Asignar a cada una de las especies el valor encontrado para cada una de lasvariables:

4FeS + 7O2 2Fe2O3+ 4SO2

R E P

La ecuacin esta balanceada.

4 Fe 4

4 S 4

14 O 14


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APLICACIN DE LA LEY DE LA CONSERVACIN DE LA MASA

De acuerdo a la Ley de Lavoisier que dice: La materia no se crea ni se destruyesolo se transforma aplicamos que toda ecuacin qumica deber de tener la mismacantidad de masa tanto en los reactivos como en los productos, claro esto ser al

finalizar el balanceo, ya que previamente no se cumplir la ley de Lavoisier.Tomando como ejemplo la ecuacin anterior veremos un ejemplo:

Si tomamos la ecuacin sin balancear obtenemos:

FeS + O2 Fe2O3+ SO2

Fe = 55.85 x 1 = 55.85

S = 32.07 x 1 = 32.07

O = 16 x 2 = 32 .

119.92 g

Fe = 55.85 x 2 = 111.7

S = 32.07 x 1 = 32.07

O = 16 x 5 = 80 .

229.77 g

Se aprecia que del lado de los productos tenemos 119.92 g que estan

iniciando la reaccin y de los productos tenemos 229.77 g; para este caso no seestara aplicando la ley de Lavoisier. Una vez balanceada la ecuacin qumica

realizamos la misma operacin solo que tomando en cuenta ahora el nmero detomos:

4FeS + 72 2Fe2O3+ 4SO2

Al anteponer los coeficientes a cada frmula tenemos: del lado de los

productos el mismo nmero de tomos de cada elemento, mismos quemultiplicados por su masa atmica vamos a obtener la misma cantidad de amboslados de la ecuacin:

Fe = 55.85 x 4 = 223.4

S = 32.07 x 4 = 128.28

O = 16 x 14 = 224 .

575.68 g

Fe = 55.85 x 4 = 223.4

S = 32.07 x 4 = 128.28

O = 16 x 14 = 224 .

575.68 g


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REACCIONES DE XIDO REDUCCIN.

Se conoce como estado elemental la forma en que se encuentra un elementoen estado puro (sin combinarse con otro elemento), puede ser atmico como elmetal (Al), diatmico como los gases o halgenos (O2) y poliatmicos (S6).

Como los elementos puros no estn combinados se dicen que no tienenvalencia, por lo que se cre el concepto nmero de oxidacin, que para los

tomos de los elementos tiene el valor de cero (0).

Es decir cuando se trata de una reaccin de Redox, el nmero de oxidacin

de los tomos de los compuestos equivale a su valencia, mientras que los tomosde los elementos tienen nmero de oxidacin cero.

Se conoce como reaccin REDOX aquella donde los nmeros de oxidacinde algunos tomos cambian al pasar de reactivos a productos. Redox proviene de

las palabras Reduccin y Oxidacin. Esta reaccin se caracteriza porque siempre

hay una especie que se oxida y otra que se reduce.Oxidacin. Es la prdida de electrones que hace que los nmeros de oxidacin seincrementen.Reduccin. Ganancia de electrones que da lugar a que los nmeros de oxidacin sedisminuyan.Agente oxidante.Sustancia que se reduce y causa por tanto la oxidacin de algunaotra.Agente reductor.Sustancia que se oxida y causa la reduccin de alguna otra.

-7 6 5 4 3 2 1 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7

La regla te dar una idea de cuando un elemento se oxida o reduce, segn gane o

pierda electrones; por ello si un elemento tiene 2 y termina con + 5 va deizquierda a derecha, si contamos sobre la regla de arriba, vemos que pierde 8electrones; al contar desde 2.

Cuando pierde se oxida y cuando gana se reduce.


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BALANCEO POR EL NMERO DE OXIDACIN.

Para balancear una ecuacin de este tipo, se deben seguir los siguientes pasos:

1. Verifica que la reaccin este completa.

HMnO4+ HNO2 Mn(NO3)2 + HNO3 + H2O

2. Determina el nmero de oxidacin de los elementos que presentan un

cambio del mismo en la reaccin, antes y despus de sta. Recuerda lasreglas de los nmeros de oxidacin.

+7 +3 +2 +5

HMnO4+ HNO2 Mn(NO2)2 + HNO3 + H2O

El Manganeso cambio de +7 a +2 el Nitrgeno cambio de +3 a +5este elemento se reduce por lo este elemento se oxidaportanto decimos que gano 5 e- lo que perdi 2 e-

3. Tomando el nmero de electrones como referencia (5 y 2), establecemos lassiguientes ecuaciones para balancear la cargas:

5 e- + Mn+7 Mn+2 al sumar las cargas del lado izquierdotenemos 5 + 7= + 2; del otro lado tenemos +2, decimos que las

cargas se encuentran balanceadas.

N+3 N+5+ 2e-al sumar las cargas que existen del lado derechotenemos +5 2= + 3; la misma cantidad que tenemos del lado derecho+ 3. Se han balanceado el nmero de cargas.

4. El siguiente paso es eliminar la cantidad de electrones aumentadas para

balancear las cargas, a partir de ecuaciones simultaneas obtenemos:

2[5 e-+ Mn+7 Mn+2]

5[N+3

N+5

+ 2e-

]10e-+ 2Mn+7+ 5N+3 2Mn+2+ 5N+5+ 10e-Se eliminan los electrones y se toman en cuenta los coeficientes que

anteceden a cada elemento, mismos que son llevados a nuestrafrmula inicial.

5. Retomamos nuevamente la ecuacin inicial, agregamos los coeficientesobtenidos y terminamos de balancear al tanteo. Nota: Los coeficientes quese obtienen en el paso 4, se pueden cambiar de ser necesario paracompletar el balanceo. En este caso se elimina por completo el 5 delnitrgeno del lado de los productos.


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2HMnO4+ 5HNO2 2Mn(NO3)2 + HNO3 + 3H2O

BALANCEO POR SEMIREACCIONES

Para expresar ambos procesos, se utilizan semireacciones donde se escriben las

especies cambiantes y sobre las flechas se indica el nmero de electrones ganadosy/o perdidos.

Las reglas para el balanceo redox (para aplicar este mtodo, usaremos como

ejemplo la siguiente reaccin) son:1. Escribir los nmeros de oxidacin de todas las especies y observar cules son

las que cambian.

2. Escribir las semireacciones de oxidacin y de reduccin, cuando una de las

especies cambiantes tiene subndices se escribe con l en la semireaccin y sies necesario, balancear los tomos (en este caso hay dos tomos de cromo yuno de azufre en ambos lados se encuentran ajustados, en caso de no ser asse colocan coeficientes para balancear las semireacciones) y finalmente indicar

el nmero de electrones ganados o perdidos

3. Igualar el nmero de electrones ganados al nmero de electrones perdidos.

Para lograrlo se necesita multiplicar cada una de las semireacciones por elnmero de electrones ganados o perdidos de la semireaccin contraria (o por

su mnimo comn denominador).

4.

Hacer una sumatoria de las semireacciones para obtener los coeficientes, yposteriormente, colocarlos en las especies correspondientes.

5. Terminar de balancear por tanteo.

Otro de los balanceos que se dan por semireaccin es el in electrn en mediocido y bsico.

In electrn en medio cido.

Las reglas para este balanceo son las siguientes:1. Escribir la ecuacin en forma inica neta sin intentar balancearla.

2. Determinar por inspeccin los elementos que cambian de nmeros deoxidacin y reduccin, despus escriba dos ecuaciones parciales: unasemireaccin de oxidacin y otra semireaccin de reduccin.

3. Balancea los tomos de cada lado de las ecuaciones parciales; en este medio

se pueden agregar iones H+1 y molculas de agua. Por cada tomo deoxgeno que haga falta se adiciona una molcula de agua del lado contrario

para nivelar el oxgeno y por cada hidrgeno faltante se agrega la cantidadde iones hidrgenos necesarios, de manera tal que se balanceen todos los

tomos.


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4. Posteriormente se balancean las cargas netas que existan en ambas

semireacciones teniendo en cuenta las cargas de los iones hidrgeno que seaumentaron. Se pueden agregar los electrones necesarios, NUNCA otro tipode carga.

5. Se eliminan los electrones que se aaden a cada semireaccin por medio deuna ecuacin simultnea, tomando como referencia matemtica el nmero

de electrones que se aumentaron. Posteriormente se efecta una suma

eliminando o sumando, segn se de el caso.

Veamos un ejemplo:

catin ferroso + anin permanganato producen catin frrico + anin

hipomanganoso

1er paso:

Fe+2+ MnO4-1 Fe+3+ Mn+2

Siguiente paso: establecemos las dos semireacciones

Fe+2 Fe+3

MnO4-1 Mn+2

Balanceamos los tomos de las semireacciones:

Fe+2 Fe+3En esta primera semireaccin estn balanceados los tomos del fierro, hay uno de

cada lado de la ecuacin. Las cargas no estn balaceadas: del lado de los productos

tenemos +2y de los reactivos +3. Para balancear las cargas agregamos un electrndel lado de los reactivos, balanceando con esto la carga en ambos lados a +2.

Fe+2 Fe+3+ 1e-As queda balanceada la semireaccin en cuanto tomos y cargas se refiere.

MnO4-1 Mn+2

Esta semireaccin tiene un tomo de manganeso y cuatro de oxgeno, del otro lado

tenemos solamente un tomo de manganeso. Como estamos en medio cido

agregamos una molcula de agua por cada oxgeno que nos haga falta; si nos faltan

cuatro oxgenos agregamos cuatro molculas de agua;

MnO4-1 Mn+2+ 4H2OHemos balanceados los tomos que tenamos inicialmente, pero hemos agregado

ocho tomos de hidrgeno, mismos que debemos balancear adicionando iones


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hidrgeno del lado de los productos, anteponindole el nmero necesario para

balancear los tomos de hidrgeno, en este caso es ocho:

8H+1+ MnO4-1 Mn+2+ 4H2O

Ahora tenemos balanceados todos los tomos, faltar balancear la carga neta de la

semireaccin; considerar que el ocho afecta al in hidrgeno por lo tanto tenemos

+8y le restamos -1carga que corresponde al in permanganato tenemos en total+7, del otro lado de la semireaccin tenemos solamente +2, para balancearagregamos cinco electrones donde hay un exceso de cargas positivas, para balancear

en ambos casos a +2

5e-+ 8H+1+ MnO4-1 Mn+2+ 4H2O

Reagrupamos las dos semireacciones ya balanceadas y eliminamos electrones que nodeben estar presentes, esto es:

Fe+2 Fe+3+ 1e-

5e-+ 8H+1+ MnO4-1 Mn+2+ 4H2O

Para eliminar los electrones multiplicamos la 1 ecuacin por cinco y la segunda por

uno:

5(Fe+2 Fe+3+ 1e-)

1(5e-+ 8H+1+ MnO4-1 Mn+2+ 4H2O)

5Fe+2 5Fe+3+ 5e-

5e-+ 8H+1+ MnO4-1 Mn+2+ 4H2O)

Eliminamos los electrones por medio de una suma algebraica y obtenemos:

5Fe+2+ 8H+1+ MnO4-1 5Fe+3+ Mn+2+ 4H2O

Contamos tomos y cargas y obtenemos: 5 tomos de fierro; 8 dehidrgeno; 1 de manganeso y 4 de oxgeno, esto es de ambos lados.Respecto a las cargas nos quedan: +10 del fierro +8 del hidrgeno -1 delin permanganato tenemos un total de +17; del otro lado tenemos +15del fierro +2 de manganeso suman +17 los mismo que del otro lado de lasemireaccin. Como vers se han balanceado:TOMOS Y CARGAS.

1 Reaccin

2 Reaccin


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In electrn en medio bsico.

Las reglas para este balanceo son las siguientes:

1. Escribir la ecuacin en forma inica neta sin intentar balancearla.

2.

Determinar por inspeccin los elementos que cambian de nmeros deoxidacin y reduccin, despus escriba dos ecuaciones parciales: una

semireaccin de oxidacin y otra semireaccin de reduccin.

3. Balancea los tomos de cada lado de las ecuaciones parciales; en este medio se

pueden agregar iones H+1y radicales hidroxilo OH-1. Por cada tomo de oxgeno

en exceso se adiciona una molcula de agua del lado donde se presenta elexceso y del lado contrario se agregan dos radicales hidroxilo por cada

molcula de agua agregado. Si hiciera falta hidrgeno se agrega radicaleshidroxilo.

4. Posteriormente se balancean las cargas netas que existan en ambassemireacciones teniendo en cuenta las cargas de los iones hidroxilo ehidrgenos que se aumentaron. Se pueden agregar los electrones necesarios,

NUNCA otro tipo de carga.

5. Se eliminan los electrones que se aaden a cada semireaccin por medio de una

ecuacin simultnea, tomando como referencia matemtica el nmero deelectrones que se aumentaron. Posteriormente se efecta una suma eliminando

o sumando, segn se de el caso.

Tomemos como ejemplo la ecuacin anterior para ver la diferencia:

catin ferroso + anin permanganato producen catin frrico + anin

hipomanganoso

estructuramos

Fe+2+ MnO4-1 Fe+3+ Mn+2

Y establecemos las dos semireacciones como en el ejemplo anterior:

Fe+2 Fe+3

MnO4-1 Mn+2

Balanceamos los tomos de las semireacciones:

Fe+2 Fe+3

Ocurre los mismo: tomos del fierro, hay uno de cada lado de la ecuacin. Las cargas

no estn balaceadas: del lado de los productos tenemos +2 y de los reactivos +3.


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Para balancear las cargas agregamos un electrn del lado de los reactivos,balanceando con esto la carga en ambos lados a +2.

Fe+2 Fe+3+ 1e-As queda balanceada la semireaccin en cuanto tomos y cargas se refiere.

MnO4-1 Mn+2

Esta semireaccin tiene un tomo de manganeso y cuatro de oxgeno, del otro lado

tenemos solamente un tomo de manganeso. Como estamos en medio bsico

agregamos una molcula de agua por cada oxgeno del mismo lado donde esta el

exceso, y del otro lado por cada molcula de agua agregada del otro lado de la

semireaccin agregamos dos tomos de radical hidroxilo.

4H2O + MnO4-1 Mn+2+ 8OH-1

Al agregar las 4 molculas de agua se agregan hidrgenos tambin, mismos que se

balancean de manera automtica al agregar los iones hidroxilo, No es necesario

agregar hidrgenos, solamente balancear las cargas pues del lado de los reactivos

tenemos -1 y de los productos tenemos: +2 de ion hipomanganoso -8 del radical

hidroxilo hay un total de 6.

Para balancear las cargas agregamos 5 electrones del lado de los reactivos para

nivelar a 6 de ambos lados.

5e-+ 4H2O + MnO4-1 Mn+2+ 8OH-1

Igual que en el medio cido reagrupamos las dos semireacciones ya balanceadas y

eliminamos electrones que no deben estar presentes, esto es:

Fe+2 Fe+3+ 1e-

5e-+ 4H2O + MnO4-1 Mn+2+ 8OH-1

Para eliminar los electrones multiplicamos la 1 ecuacin por cinco y la segunda por

uno:

5(Fe+2 Fe+3+ 1e-)

1(5e-+ 4H2O + MnO4-1 Mn+2+ 8OH-1)

5Fe+2 5Fe+3+ 5e-

5e-+ 4H2O + MnO4-1 Mn+2+ 8OH-1)

Eliminamos los electrones por medio de una suma algebraica y obtenemos:

1 Reaccin

2 Reaccin


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5Fe+2+ 4H2O + MnO4-1 5Fe+3+ Mn+2+ 8OH-1

Contamos tomos: 5 tomos de fierro; 8 de hidrgeno; 8 de oxgeno y1 de manganeso,esto es de ambos lados. Respecto a las cargas nos quedan: +10

del fierro 1 del in permanganato tenemos un total de +9; del otrolado tenemos +15 del fierro +2 de manganeso 8 del radical hidroxilo suman +9los mismo que del otro lado de la semireaccin. Como vers se han balanceado:

TOMOS Y CARGAS.

Observacin: Como podrs observar la diferencia entre el medio cido y el bsicoes que en el primero vamos a tener presencia de Iones hidrgeno, mientras que enel medio bsico se presentan los radicales hidroxilo, aunque ambos mtodos van apresentar siempre molculas de agua.

IMPORTANCIA DE LAS REACCIONES XIDO REDUCCIN QUE CONTAMINANEL AMBIENTE.

xidos de carbono

Incluyen el dixido de carbono (CO2) y el monxido de carbono (CO). Losdos son contaminantes primarios.

Dixido de carbono. Es un gas sin color, olor ni sabor que se encuentrapresente en la atmsfera de forma natural. No es txico. Desempea unimportante papel en el ciclo del carbono en la naturaleza y enormes cantidades, del

orden de 1012toneladas, pasan por el ciclo natural del carbono, en el proceso defotosntesis.

Accin contaminante.- Dada su presencia natural en la atmsfera y su faltade toxicidad, no deberamos considerarlo una substancia que contamina, pero se

dan dos circunstancias que lo hacen un contaminante de gran importancia en la

actualidad: es un gas que produce un importante efecto de atrapamiento del calor,el llamado efecto invernadero; y su concentracin est aumentando en losltimos decenios por la quema de los combustibles fsiles y de grandesextensiones de bosques.

Por estos motivos es uno de los gases que ms influye en el importante

problema ambiental del calentamiento global del planeta y el consiguiente cambioclimtico. Analizamos este efecto ms adelante, dada su importancia

Emisiones espaolas.- En Espaa, aproximadamente un 35% del emitidoprocede de combustiones diversas (industriales, domsticas, comerciales, etc.), un

25% de las plantas elctricas, y alrededor de otro 25% procede del transporte.

La emisin espaola de CO2 est por debajo de la media europea y as sejustifica la postura de la Unin Europea en la Conferencia de Tokio de diciembre de

1997 sobre reduccin de emisiones de gases con efecto invernadero. Toda Europa

en conjunto disminuir las emisiones de CO2hasta el ao 2010, pero a Espaa se le

permite aumentarlas en una proporcin de un 15%, porque en la actualidad sus


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emisiones son ms bajas que la media. El aumento espaol quedar compensado

con mayores reducciones en otros pases europeos.

Monxido de carbono. Es un gas sin color, olor ni sabor. Es un contaminanteprimario.

Es txico porque envenena la sangre impidiendo el transporte de oxgeno.

Se combina fuertemente con la hemoglobina de la sangre y reduce drsticamentela capacidad de la sangre de transportar oxgeno. Es responsable de la muerte de

muchas personas en minas de carbn, incendios y lugares cerrados (garajes,habitaciones con braseros, etc.) Alrededor del 90% del que existe en la atmsfera

se forma de manera natural, en la oxidacin de metano (CH4) en reacciones

fotoqumicas. Se va eliminando por su oxidacin a CO2.

La actividad humana lo genera en grandes cantidades siendo, despus delCO2, el contaminante emitido en mayor cantidad a la atmsfera por causas nonaturales. Procede, principalmente, de la combustin incompleta de la gasolina y

el gasoil en los motores de los vehculos.

xidos de azufre.Incluyen el dixido de azufre (SO2) y el trixido de azufre(SO3). Dixido de azufre (SO2). Importante contaminante primario. Es un gas

incoloro y no inflamable, de olor fuerte e irritante. Su vida media en la atmsfera es

corta, de unos 2 a 4 das. Casi la mitad vuelve a depositarse en la superficiehmedo o seco y el resto se convierte en iones sulfato (SO42-). Por este motivo,como se ve con detalle en la seccin correspondiente, es un importante factor en la

lluvia cida.

En conjunto, ms de la mitad del que llega a la atmsfera es emitido por

actividades humanas, sobre todo por la combustin de carbn y petrleo y por lametalurgia. Otra fuente muy importante es la oxidacin del H2S. Y, en la naturaleza,

es emitido en la actividad volcnica. En algunas reas industrializadas hasta el 90%del emitido a la atmsfera procede de las actividades humanas, aunque en losltimos aos est disminuyendo su emisin en muchos lugares gracias a las

medidas adoptadas.

En Espaa sus emisiones se concentran en Galicia y Aragn, al estar

situadas en estas Comunidades importantes instalaciones productoras deelectricidad que usan combustibles de baja calidad. En los ltimos aos se estnproduciendo importantes disminuciones en la emisin de este contaminante (de

1980 a 1990 su produccin ha disminuido en un 33%) como consecuencia de estar

sustituyndose los carbones espaoles (de baja calidad) por combustibles deimportacin, ms limpios. De todas formas las cantidades producidas siguen

siendo bastante grandes y, de hecho, es el contaminante primario emitido enmayor cantidad despus del CO.

Trixido de azufre (SO3)Contaminante secundario que se forma cuando el SO2 reacciona con el

oxgeno en la atmsfera. Posteriormente este gas reacciona con el agua formandocido sulfrico con lo que contribuye de forma muy importante a la lluvia cida y

produce daos importantes en la salud, la reproduccin de peces y anfibios, la

corrosin de metales y la destruccin de monumentos y construcciones de piedra,

como veremos ms adelante.


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Otros. Algunos otros gases como el sulfuro de dihidrgeno (H2S) son

contaminantes primarios, pero normalmente sus bajos niveles de emisin hacen

que no alcancen concentraciones dainas.

xidos de nitrgeno. Incluyen el xido ntrico (NO), el dixido denitrgeno (NO2) y el xido nitroso (N2O). NOx (conjunto de NO y NO2) El xido

ntrico (NO) y el dixido de nitrgeno (NO2) se suelen considerar en conjunto conla denominacin de NOx. Son contaminantes primarios de mucha trascendencia en

los problemas de contaminacin.

El emitido en ms cantidad es el NO, pero sufre una rpida oxidacin a NO2,

siendo este el que predomina en la atmsfera. NOxtiene una vida corta y se oxidarpidamente a NO3-en forma de aerosol o a HNO3(cido ntrico). Tiene una gran

trascendencia en la formacin del smog fotoqumico, del nitrato de peroxiacetilo(PAN) e influye en las reacciones de formacin y destruccin del ozono, tantotroposfrico como estratosfrico, as como en el fenmeno de la lluvia cida. En

concentraciones altas produce daos a la salud y a las plantas y corroe tejidos y

materiales diversos.

Las actividades humanas que los producen son, principalmente, lascombustiones realizadas a altas temperaturas. Ms de la mitad de los gases de este

grupo emitidos en Espaa proceden del transporte.

xido nitroso(N2O)

En la troposfera es inerte y su vida media es de unos 170 aos. Vadesapareciendo en la estratosfera en reacciones fotoqumicas que pueden tener

influencia en la destruccin de la capa de ozono. Tambin tiene efecto invernadero.Procede fundamentalmente de emisiones naturales (procesos microbiolgicos en

el suelo y en los ocanos) y menos de actividades agrcolas y ganaderas (arededordel 10% del total).

Otros. Algunos otros gases como el amoniaco (NH3) son contaminantes

primarios, pero normalmente sus bajos niveles de emisin hacen que no alcancen

concentraciones dainas. El amonaco que se emite a la atmsfera en Espaa seorigina casi exclusivamente en el sector agrcola y ganadero.

Compuestos orgnicos voltiles.Este grupo incluye diferentes compuestos como el metano CH4, otros

hidrocarburos, los clorofluorocarburos (CFC) y otros.

Metano (CH4). Es el ms abundante y ms importante de los hidrocarburosatmosfricos.

Es un contaminante primario que se forma de manera natural en diversas

reacciones anaerbicas del metabolismo. El ganado, las reacciones de putrefacciny la digestin de las termitas forma metano en grandes cantidades. Tambin se

desprende del gas natural, del que es un componente mayoritario y en algunascombustiones. Asimismo se forman grandes cantidades de metano en los procesos

de origen humano hasta constituir, segn algunos autores, cerca del 50% del

emitido a la atmsfera. Desaparece de la atmsfera a consecuencia,


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principalmente, de reaccionar con los radicales OH formando, entre otros

compuestos, ozono. Su vida media en la troposfera es de entre 5 y 10 aos.

Se considera que no produce daos en la salud ni en los seres vivos, peroinfluye de forma significativa en el efecto invernadero y tambin en las reacciones

estratosfricas.

En Espaa la gran mayora del metano emitido a la atmsfera procede de

cuatro fuentes, en proporciones muy similares: la agricultura y ganadera, eltratamiento de residuos, el tratamiento y distribucin de combustibles fsiles y las

emisiones naturales que tienen lugar, sobre todo, en las zonas hmedas.

Otros hidrocarburos. En la atmsfera estn presentes muchos otros

hidrocarburos, principalmente procedentes de fenmenos naturales, pero tambinoriginados por actividades humanas, sobre todo las relacionadas con la extraccin,el refino y el uso del petrleo y sus derivados. Sus efectos sobre la salud son

variables. Algunos no parece que causen ningn dao, pero otros, en los lugares en

los que estn en concentraciones especialmente altas, afectan al sistemarespiratorio y podran causar cncer. Intervienen de forma importante en las

reacciones que originan el smog fotoqumico.En Espaa las emisiones de este tipo de compuestos proceden de procesos

naturales que tienen lugar en los bosques (el 30%, aproximadamente), y del

transporte por carretera (25%).

Clorofluorocarburos. Son especialmente importantes por su papel en ladestruccin del ozono en las capas altas de la atmsfera.

Partculas y aerosoles Aerosoles primarios

Aerosoles secundarios Impacto sobre el clima

En la atmsfera permanecen suspendidas substancias muy distintas comopartculas de polvo, polen, holln (carbn), metales (plomo, cadmio), asbesto, sales,

pequeas gotas de cido sulfrico, dioxinas, pesticidas, etc. Se suele usar la palabra

aerosol para referirse a los materiales muy pequeos, slidos o lquidos. Partculasse suele llamar a los slidos que forman parte del aersol, mientras que se suele

llamar polvo a la materia slida de tamao un poco mayor (de 20 micras o ms). Elpolvo suele ser un problema de inters local, mientras que los aerosoles puedenser transportados muy largas distancias.

Segn su tamao pueden permanecer suspendidas en la atmsfera desde uno odos das, las de 10 micrmetros o ms, hasta varios das o semanas, las ms

pequeas. Algunas de estas partculas son especialmente txicas para los humanos

y, en la prctica, los principales riesgos para la salud humana por la contaminacindel aire provienen de este tipo de polucin, especialmente abundante en las

ciudades.

Aerosoles primariosLos aerosoles emitidos a la atmsfera directamente desde la superficie del

planeta proceden principalmente, de los volcanes, la superficie ocenica, los


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incendios forestales, polvo del suelo, origen biolgico (polen, hongos y bacterias) y

actividades humanas.

Aerosoles secundariosLos aerosoles secundarios se forman en la atmsfera por diversas reacciones

qumicas que afectan a gases, otros aerosoles, humedad, etc. Suelen crecerrpidamente a partir de un ncleo inicial.

Entre los aerosoles secundarios ms abundantes estn los iones sulfato

alrededor de la mitad de los cuales tienen su origen en emisiones producidas por la

actividad humana. Otro componente importante de la fraccin de aerosolessecundarios son los iones nitrato.

La mayor parte de los aerosoles emitidos por la actividad humana se forman enel hemisferio Norte y como no se expanden por toda la atmsfera tan rpido como

los gases, sobre todo porque su tiempo de permanencia medio en la atmsfera no

suele ser mayor de tres das, tienden a permanecer cerca de sus lugares deproduccin.

Impacto sobre el climaLos aerosoles pueden influir sobre el clima de una manera doble. Pueden

producir calentamiento al absorber radiacin o pueden provocar enfriamiento al

reflejar parte de la radiacin que incide en la atmsfera. Por este motivo, no esttotalmente clara la influencia de los aerosoles en las distintas circunstancias

atmosfricas. Probablemente contribuyen al calentamiento en las reas urbanas y

siempre contribuyen al enfriamiento cuando estn en la alta atmsfera porque

reflejan la radiacin disminuyendo la que llega a la superficie.


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COMENTARIO.

El proceso durante el cual una o ms sustancias se transforman en otras

se conoce como reaccin qumica. Las reacciones qumicas puedenproducirse de manera espontanea en la Naturaleza, o bien pueden generarse

en un laboratorio. Cuando una sustancia se transforma en otra es posible

que ocurra un desprendimiento de energa, pero tambin puede ser que ser

requiera energa para que se realice dicha transformacin. Adems de

obtener sustancias con propiedades distintas de las originales, las

reacciones qumicas pueden utilizarse como fuente de energa, lo que

conlleva un riesgo y un beneficio, como todo.

Un ejemplo muy claro, al dejar la basura de tipo orgnico a la intemperie,

al cabo de unas horas se percibe un olor desagradable que indica que est

ocurriendo una reaccin de fermentacin. Las plantas producen su alimento

por medio de la fotosntesis. Una reaccin qumica puede definirse como el

proceso mediante el cual dos o ms sustancias se combinan para obtener

una o ms sustancias diferentes, las reacciones qumicas se pueden

presentar por medio de una ecuacin.

Una ecuacin qumica, al ser balanceada, indica las cantidades que se

combinan de los diferentes reactivos y las cantidades de los productos que

se obtendrn. Estas ecuaciones proporcionan informacin de hechos que

ocurren experimentalmente bajo ciertas condiciones de operacin dadas.

Debe existir el mismo nmero de tomos tanto en los reactivos como en los

productos para que se cumpla la Ley de la conservacin de la masa.

Al concluir este bloque se desarrollarn competencias propiciadas por

acciones como:

Seguir instrucciones y procedimientos de manera reflexiva,

comprendiendo como cada uno de sus pasos contribuyen al alcance de

un objetivo.

Expresarte mediante representaciones grficas.

Identificar la simbologa de una ecuacin qumica.

Reconoce los propios prejuicios, modifica sus puntos de vista al conocer

nuevas evidencias, e integra nuevos conocimientos y perspectivas al

acervo con el que cuenta.

Asume una actitud crtica y reflexiva posterior a los conocimientos

adquiridos.

Estructura ideas y argumentos de manera clara, coherente y sinttica.


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Reconoce los procesos qumicos como fenmeno de su contexto.

Demuestra la validez de la Ley de la conservacin de la materia al

balancear ecuaciones qumicas.


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Qumica II Soluciones

2 Secuencia de Aprendizaje Agosto Diciembre 2015 23

QUMIC EN CCIN

MICROENCAPSULACIN

En la industria, una de las tareas recomendadas al qumico es producirreacciones qumicas que se efecten en el momento adecuado. Para ello, se debenalmacenar por separado uno o ms de los reactivos y liberarse en condicionescontroladas, exactamente cuando se desea la reaccin. Una tcnica para lograrlo es elmicroencapsulado, donde los reactivos qumicos -slidos, lquidos o gases- se sellanen cpsulas diminutas. El material que forma la pared de la cpsula se selecciona concuidado para que estas sustancias se liberen en el momento apropiado. Esta liberacinpuede lograrse en formas diversas: por disolucin de las cpsulas; por difusin a

travs de las paredes de las cpsulas; y por rotura mecnica, trmica, elctrica oqumica de las cpsulas.

En un mtodo de microencapsulado, el agua se difunde hacia el interior de lacpsula y forma una solucin, que de inmediato difunde y sale de la cpsula a flujoconstante. Algunos tipos de cpsulas contienen sustancias que se disuelven a undeterminado nivel de acidez y forman poros en la pared de la cpsula a travs de loscuales escapa el material encapsulado. Hay otro tipo de cpsulas que, despus decierto periodo, se disuelven por completo y liberan su contenido hacia el sistema.

Las aplicaciones del microencapsulado son diversas. En el papel copiante sin

carbn que se utiliza con frecuencia en los recibos o facturas, se empleanmicrocpsulas sensibles a la presin que contienen precursores incoloros de tintas.Hay otra sustancia reactiva, presente en la parte exterior, que convierte al precursoren una forma colorida cuando se aplica presin con un bolgrafo o una impresora.

Hay productos microencapsulados en las cocinas. Los saborizantes seencapsulan para facilitar su almacenamiento en forma de polvo, restringen laevaporacin y reducen las reacciones con el aire. Esas ventajas aumentan su vida dealmacenamiento. Las microcpsulas saborizantes pueden ser tambin sensibles alcalor y liberar su contenido durante la coccin, o a la presin (como la goma demascar), que liberan su contenido mientras se mastica.

Tambin en los baos encontramos otros productos encapsulados. Elmicroencapsulado de liberacin prolongada se utiliza en desodorantes, humectantes,agua de colonia y perfumes. El proceso de encapsulado evita la evaporacin,descomposicin y las reacciones no deseadas con el aire u otros ingredientes. Losfrmacos y medicamentos suelen encapsularse para que se disuelvan con lentituddurante un periodo prolongado en el cuerpo. Estos medicamentos actangeneralmente en el tracto intestinal, pero algunos se administran por inyeccin paraque ejerzan su funcin en otros tejidos.


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Se han microencapsulado fragancias en productos como cosmticos, productospara el cuidado de la salud, detergentes e incluso alimentos. Las fraganciasencapsuladas son las responsables de aroma de "rascar y oler" que se encuentran enlibros para nios y revistas de modas. Cuando se raya o se rasga el papel, la fraganciase esparce en el aire.

Otras aplicaciones del microencapsulado incluyen pesticidas y neutralizadorespara lentes de contacto, as como aditivos especiales en detergentes, limpiadores ypinturas de liberacin prolongada.


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Propsito del bloque:

SolucionesUna solucin es una mezcla en la que una sustancia llamada soluto (fase

dispersa) se dispersa uniformemente en otra sustancia llamada solvente (fasedispesora). Puesto que el soluto y el solvente no reaccionan uno con otro, se puedenmezclar en proporciones variables.

Tipos de solutoysolventesLos solutos y solventes pueden ser slidos, lquidos o gases. La solucin que

forman tiene el mismo estado fsico que el solvente. Cuando el azcar se disuelve enun vaso con agua, se forma una solucin azucarada lquida. El azcar es el soluto y el

agua el solvente. El agua carbonatada y los refrescos se preparan al disolver gas C02en agua. El gas C02 es el soluto y el agua el solvente. La siguiente tabla se mencionaalgunos solutos y solventes y sus soluciones.

Algunos ejemplos de soluciones

Tipo Ejemplo Soluto Solvente

Soluciones gaseosas

Gas en un gas Aire O2 (g) N2 (g)

Soluciones lquidas

Gas en un lquido Agua carbonatada CO2 (g) H2O (l)

Amoniaco casero NH3 (g) H2O (l)Lquido en lquido Vinagre CH3COOH (l) H2O (l)

Slido en lquido Agua de mar NaCl (s) H2O (l)

Tintura de yodo I2 (s) Alcohol (l)

Soluciones slidas

Lquido en slido Amalgama dental Hg (l) Ag (s)Slido en slido Bronce Zn (s) Cu (s)

Acero C (s) Hierro (s)

Diferenciar los diferentes tipos de soluciones, calculando la concentracin fsicas y

qumicas de las disoluciones, argumenta la importancia de tales clculos enprocesos que tienen repercusiones ecolgicas en su entorno.

Definir:

Solucin, soluto, solvente, describir la formacin de una solucin, emplear la

unidades de concentracin: % en masa, Molaridad (M), molalidad (m) y Normalidad

(N)


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Agua como solvente El agua es una de las sustancias ms comunes en lanaturaleza. En la molcula de H2O, un tomo de oxgeno comparte electrones con dostomos de hidrgeno. Puesto que el oxgeno es mucho ms electronegativo que el

hidrgeno, los enlaces O-H son polares. En cada enlace polar, el tomo de oxgenotiene una carga negativa parcial y el tomo de hidrgeno tiene una carga positivaparcial. Puesto que la molcula de agua tiene una forma angular, el agua es unasustancia polar.

Los puentes de hidrgeno ocurren entre molculas donde un hidrgenoparcialmente positivo se une a los tomos fuertemente electronegativos O, N o F. En elagua, los puentes de hidrgeno se forman mediante la atraccin entre el tomo deoxgeno de una molcula de agua y un tomo de hidrgeno en otra molcula de agua.En el diagrama, los puentes de hidrgeno se muestran como puntos entre lasmolculas de agua. Aunque los puentes de hidrgeno son mucho ms dbiles que losenlaces covalentes o los inicos, hay muchos de ellos uniendo molculas de agua.

Como resultado, el puente de hidrgeno juega un papel importante en las propiedadesdel agua y los compuestos biolgicos como las protenas y el ADN.

Formacin de soluciones

Un compuesto inico como el cloruro de sodio, NaCI, se mantiene unidomediante enlaces inicos entre iones Na+ positivos y iones CI- negativos. Se disuelveen agua porque esta es un solvente polar. Cuando los cristales de NaCI se colocan enagua, el proceso de disolucin comienza cuando los iones en la superficie del cristalentran en contacto con las molculas de agua. El tomo de oxgeno cargadonegativamente en un extremo de una molcula de agua atrae los iones Na+ positivos.Los tomos de hidrgeno cargados positivamente en el otro extremo de una molculade agua atraen a los iones CI- negativos.

Las fuerzas atractivas de muchas molculas de agua proporcionan la energapara romper los enlaces inicos entre los iones Na+ y CI- en el cristal de NaCI.Conforme las molculas de agua empujan los iones en solucin, una nueva superficiedel cristal de NaCI se expone al solvente. Durante un proceso llamado hidratacin, losiones Na+ y CI- disueltos son rodeados por molculas de agua, lo que disminuye suatraccin hacia otros iones y ayuda a mantenerlos en solucin.

Lo semejante disuelve a lo semejante.Los gases forman fcilmente soluciones porque sus partculas se mueven tan

rpidamente que estn separados y las atracciones a otras partculas de gas no sonimportantes. Cuando los slidos o lquidos forman soluciones, debe haber unaatraccin entre las partculas del soluto y las del solvente. Entonces se mezclarn laspartculas del soluto y el solvente. Si no hay atraccin entre un soluto y un solvente,sus partculas no se mezclan y no se forma solucin.


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Una sal como el NaCl formar una solucin con agua porque los iones Na + y CI-se atraen hacia las partes positiva y negativa de las molculas individuales de agua. Tpuedes disolver metanol, CH3OH, en agua porque las molculas tienen un grupo polar-OH que atrae molculas de agua.

Sin embargo, las molculas no polares como el yodo, el aceite o la grasa no sedisuelven bien en agua porque el agua es polar. Los solutos no polares requierensolventes no polares para formar una solucin. La expresin "Lo semejante disuelve alo semejante" es una forma de decir que las polaridades de un soluto y un solventedeben ser similares con la finalidad de formar una solucin.

Meta de aprendizaje:

Mezclas homogneas y heterogneas

Explicar las propiedades de las mezclas, a partir de la separacin de suscomponentes, estableciendo la diferencia entre elemento y compuesto.

Los sistemas dispersos, tema de este captulo, estn presentes por todas partes:en la naturaleza, en la constitucin y el funcionamiento de los organismos vivos y en

infinidad de productos utilizados por los seres humanos. De manera general, laexpresin sistema disperso nos habla de un material slido, lquido o gaseoso (fasedispersa) que est disuelto en otra sustancia (slida, lquida o gaseosa) que constituyela fase dispersora.

Mencionemos, a manera de ejemplo, algunos de los sistemas dispersos msconocidos: El agua que encontramos en las nubes, en el caudal de los ros, en elinmenso mar, no es una sustancia perfectamente pura, sino que contiene disueltasmuchas sustancias como sales y minerales. Asimismo, producto de la actividadhumana sin control, se encuentran masas de agua que contienen una gran cantidad decontaminantes de diversa ndole que, como bien sabemos, atentan contra la

supervivencia de muchas especies animales y del mismo ser humano.

La sangre y otros lquidos de gran importancia en la constitucin yfuncionamiento de los organismos son tambin ejemplos de sistemas dispersos,puesto que incluyen ciertas sustancias disueltas en otras.

Los perfumes, los insecticidas en aerosol, las espumas, el aire que respiramos,las tintas, el papel, las bebidas gaseosas, las gasolinas, los sueros utilizados en eltratamiento de los pacientes, las gelatinas, la crema dental, la leche, etc., son algunos

Explicar:

Las propiedades de las mezclas, a partir de la separacin de sus componentes,

estableciendo la diferencia entre elemento y compuesto.


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de los muchos casos de sistemas dispersos que encontramos en nuestro diario vivir yque nos proporcionan, en la mayora de los casos, utilidad sobresaliente debido a suscaractersticas peculiares ya la composicin y tipo de sistemas dispersos queconstituyen.

Los temas que trataremos en este captulo, como te podrs percatar, resultande gran utilidad para conservar tu vida y cuidar el ambiente. Te invitamos ainteresarte en ellos y utilizar tus conocimientos de manera inmediata.

Cuando el resultado de la mezcla presenta una sola fase, ya sea slida, lquida ogaseosa, nos encontramos frente a una mezclo homogneo. El aire, el bronce y el sueroque se utiliza en el tratamiento clnico, son ejemplos de mezclas homogneas. Si porel contrario, al efectuarse la mezcla se distinguen los diversos componentes, tenemosuna mezcla heterognea, como la que puede observarse en las playas cuando tenemosarena mezclada con el agua del mar.

Disoluciones, coloides y suspensiones.

Establecer las diferencias entre Solucin, coloide y suspensin a partir delcriterio del tamao de partcula y las caractersticas de la fase dispersa y dispersora,derivando la importancia en los seres vivos de fenmenos relacionados a estossistemas. Los sistemas dispersos pueden clasificarse, bsicamente, en tres tipos:soluciones, coloides y suspensiones.El tamao de la partcula de la fase dispersa esel criterio que se utiliza para efectuar la clasificacin.

Caractersticas de las disoluciones

Una solucin es una mezcla homognea de dos o ms sustancias en una solafase. Al ser una mezcla homognea no se distinguen sus componentes a simple vista, yel que presente una sola fase indica que, dependiendo del estado de agregacin de lafase dispersora, la solucin ser lquida, slida o gaseosa. Es muy importanteconsiderar lo anterior, puesto que de manera cotidiana, cuando se habla de unasolucin, se piensa casi exclusivamente en aquellas que tienen un solvente lquido, sinembargo existen otras en las que el solvente es gaseoso, como es el caso del aire; asmismo, se pueden encontrar otras en la cuales el solvente puede ser slido como en el

caso del bronce, el latn el oro de 18 kilates.

Puesto que, como hemos anotado, el tamao de la partcula de la fase dispersaen las disoluciones es muy pequea, la mezcla se realiza prcticamente a nivelmolecular, lo cual explica que se presenten como una mezcla homognea.

El etanol (C2H5OH) y el agua son considerados lquidos miscibles debido a quepueden mezclarse en cualquier proporcin. Cul es la razn de este comportamiento?Tanto el agua como el etanol son sustancias polares. Las dos presentan entre susmolculas enlaces por puente de hidrgeno. Debido a esta propiedad, cuando el agua y


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el etanol entran en contacto, se establecen puentes de hidrgeno entre las molculasde ambas sustancias y esto permite la disolucin.

Algunos slidos inicos al mezclarse con el agua forman una verdaderasolucin pero por razones distintas. El slido inico al entrar en contacto con el aguase disocia en sus iones, de tal suerte que cada uno de ellos se encuentra rodeado pormolculas de agua. Como el agua es una molcula polar, los iones negativos entran encontacto con el dipolo positivo del agua representado por el hidrgeno, mientras queel dipolo negativo del agua (el oxgeno) entra en contacto con los iones positivos,como se muestra en la figura 2.10.

Caractersticas de los coloides

Cuando el tamao de la partcula que constituye la fase dispersa es mayor almolecular pero no excede 10000 veces este tamao, es decir, que no es mayor de 200JL, nos encontramos con un coloide. Este tipo de sistema disperso presentacaractersticas muy interesantes y un tanto diferentes de las disoluciones porque,como se ir comprendiendo a travs de la explicacin, el tamao de la partculacondiciona su comportamiento.

En los coloides tanto la fase dispersa como la dispersora pueden encontrarseen cualquiera de los tres estados de agregacin, pero conviene anotar que si amboscomponentes son gaseosos no se considera como un sistema coloidal. La siguientetabla nos ayudar a conocer la clasificacin de los diversos tipos de coloides:

Movimiento Browniano.Qu provoca que las partculas coloidales se mantengan siempre en

suspensin? La respuesta a esta pregunta fue contestada por el botnico escocsRobert Brown, en 1827, quien descubri un movimiento errtico de las partculas dela fase dispersa en el seno de la fase dispersora. Al moverse las partculas coloidalesde la fase dispersa, tambin se mueven aleatoriamente las del medio dispersor yviceversa, lo cual se traduce en que los sistemas coloidales no se asientan, salvo elcaso en el que la gravedad aumente considerablemente mediante la centrifugacin ose agregue una sustancia que aglutine a las partculas coloidales.

Efecto Tyndall.

Las disoluciones verdaderas se distinguen fcilmente de los coloides por elefecto Tyndall, caracterstico de estos ltimos. Posiblemente hayas observado lo quesucede en una maana brumosa, cuando los faros de un automvil alumbran la nieblafrente al vehculo y se nota claramente cmo se proyectan los haces de luz de maneramuy ntida sobre la niebla; este fenmeno es un ejemplo del efecto Tyndall.

Una situacin similar tambin se observa cuando las partculas de polvo estnsuspendidas en una habitacin y al entrar los rayos de sol se nota perfectamente su


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trayectoria, al igual que en las maanas soleadas en los bosques. El efecto Tyndall sepresenta porque las partculas coloidales reflejan en diferentes ngulos los rayos deluz y puede entonces percibirse el haz de luz de forma clara. Una experiencia muysencilla para distinguir una solucin de un coloide consiste en hacer pasar la luz deuna lmpara de mano de tal manera que se puede observar la trayectoria en elcoloide, lo que no sucede en la solucin.

Caractersticas de las suspensiones.

En una suspensin las partculas de la fase dispersa son mucho mayores que enlas disoluciones y en los coloides. El tamao de una partcula en suspensin va de las10000 veces el tamao molecular en adelante, lo cual equivale a un tamaoaproximado igual o superior a 200 mJL. Por ello, en una suspensin es relativamentefcil distinguir a simple vista las partculas que constituyen la fase dispersa, y si sedejan reposar durante el tiempo suficiente llegan a asentarse en el fondo delrecipiente por la accin de la gravedad.

Los medicamentos que requieren de un medio que los proteja de ladescomposicin y que, adems, ayude al paciente a ingerirlos con menor desagrado esuna de las aplicaciones de las suspensiones. Para los nios pequeos con frecuencia serecetan suspensiones para diversos problemas de salud, porque es ms fciladministrarles de esta forma el medicamento que en forma de tabletas o inyecciones.Para poder separar los componentes de una suspensin basta tener un medio defiltracin con el poro lo suficientemente pequeo para atrapar las partculas y dejar

libre el medio dispersor.Concentracin de las disoluciones.

A la cantidad de soluto presente en una determinada cantidad de solvente se lellama concentracin, y puede expresarse en forma emprica o en forma valorada. Elcomportamiento de una disolucin no slo depende de las caractersticas de lossolutos sino tambin de sus concentraciones.

Cuando hablamos de concentraciones lo hacemos un tanto inconscientemente,pues cuando existe una mayor cantidad de soluto disuelto en una cantidad de solvente

decimos que la solucin es ms concentrada y viceversa.

Soluciones empricas.

Las soluciones empricas se clasifican atendiendo a la mayor o menor cantidadde so luto presente, pero sin que sea necesario especificar con exactitud su cantidad.En este sentido existen soluciones diluidas o soluciones concentradas.


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En una solucin diluida existe una cantidad relativamente pequea de solutoen una cantidad relativamente grande de solvente. Por ejemplo, si mezclamos 1cucharada de azcar en litro de agua, obtendremos una solucin diluida de azcar.

Cuando nos referimos a una solucin concentrada lo que deseamos expresar esque la cantidad de soluto es considerablemente mayor que la que se utiliza parapreparar una solucin diluida. Continuando con el ejemplo anterior, si disolvemosunas 8 o 1O cucharadas de azcar en 1 litro de agua obtendremos una solucinconcentrada de azcar.

Dependiendo de la naturaleza del soluto y del solvente, de la temperatura ypresin a la que se realice la solucin, puede llegar un momento en el que despus deaadir una cantidad considerable de soluto ya no es posible disolver ms. Hablamosentonces de una solucin saturada, y la definimos como aquella en la que estpresente todo el soluto que puede disolverse en una cantidad dada de solvente a unatemperatura determinada. Se han hecho muchos experimentos con diversassustancias para obtener sus curvas de solubilidad, como las que aparecen en lasgrficas siguientes. Si se observan con atencin, veremos que a una temperaturadeterminada la cantidad mxima de soluto que se puede disolver en una cantidaddada de solvente se encuentra bien precisada. Un aspecto que hay que destacar es quesi se aumenta la temperatura se puede aumentar la cantidad de soluto disuelto.

Supongamos por un momento que a una temperatura de 20C se puedendisolver 32 g de nitrato de potasio (KNO3) en 100 mL de agua. Si aumentamos la

temperatura a 80C podremos disolver una mayor cantidad de nitrato de potasio. Alsuspender el calentamiento y dejando enfriar lentamente, obtendremos no unasolucin saturada, sino sobresaturada. Las soluciones sobresaturadas no sontotalmente estables, si se agitan un poco o si se dejan caer unas pocas partculas desoluto en ellas, se observa un interesante fenmeno en el que buena parte del solutoen exceso se precipita.

Concentracin de las disoluciones.

En las reacciones qumicas las sustancias reactivas y las producidas soncontroladas por sus masas, es decir, son pesadas en balanzas. En realidad, un qumico

prefiere medir un volumen de disolucin para obtener la cantidad requerida dereactivo en lugar de pesarlo. Las razones para esto son que muchos reactivosutilizados en los trabajos rutinarios vienen en disolucin, y es considerablemente msrpido y sencillo medir un volumen de disolucin que pesar el re activo y disolverlodespus. Adems, la velocidad o rapidez con que se realiza una reaccin esconsiderablemente mayor si los reactivos son lquidos o disoluciones, o cuando almenos uno de los re activos es lquido o est en disolucin.

Las propiedades de las disoluciones, por ejemplo, el color de una disolucin o ladulzura de una disolucin de azcar, dependen de la cantidad relativa de soluto con


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respecto a la del disolvente o a la cantidad total de disolucin; es decir, dependen de laconcentracin de la disolucin. Existen diversas maneras de describir laconcentracin, esas maneras se han clasificado en empricas y valoradas.

De manera emprica expresamos la concentracin en trminos de:

Disolucin diluida, aquella que posee poca cantidad de soluto en un determinadovolumen de disolvente.

Disolucin concentrada, es aquella que contiene una gran cantidad de soluto en undeterminado volumen de disolvente.

Disolucin saturada, es aquella que contiene tanto soluto como puede disolver eldisolvente, en este caso se produce un equilibrio dinmico entre el soluto no disueltoy el soluto disuelto. El proceso ocurre aunque nosotros no la veamos.

Disolucin sobresaturada, es aquella en la cual la cantidad de soluto es mucho mayorque en una disolucin saturada puesta en las mismas condiciones. Estas disolucionesson inestables, pues basta un pequeo cristal del soluto para hacer que el exceso desoluto se precipite y se separe, obtenindose una disolucin saturada.

Las expresiones anteriores son imprecisas y no indican cuantitativamente ni elsoluto ni el disolvente existentes. Las expresiones ms precisas y que indicancuantitativamente las relaciones soluto-disolvente son las concentraciones valoradas.

Recordemos que es importante que los cientficos expresen las concentraciones de lasdisoluciones de manera precisa, de manera tal que no haya posibilidad de error. Lasunidades de concentracin ms comnmente empleadas son: porcentaje en masa o envolumen, molaridad, molalidad, normalidad y partes por milln (ppm).

Soluciones valoradas.

En una solucin valorada la cantidad de soluto presente en una cantidaddeterminada de solvente se expresa con mucha precisin.

Existen varias formas de expresar la concentracin, sin embargo, revisaremossolamente cuatro de ellas:porcentaje en masa(% m/m), molaridad(M), molalidad

(m) y normalidad(N).

La cantidad de soluto disuelto en cierta cantidad de solucin se llamaconcentracin de la solucin. Aunque hay muchas formas de expresar unaconcentracin, todas especifican cierta cantidad de soluto en una cantidad dada desolucin.

La concentracin de masa porcentual (% m/m) de una solucin describe lamasa del soluto en cada 100 gramos de solucin. La masa en gramos de la solucin esla suma de la masa del soluto y la masa del solvente.


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Porcentaje en masa.

Esta forma de expresar la concentracin de una mezcla relaciona la masa delsoluto con la masa total de la solucin, lo que equivale a la suma de las masas delsoluto y del solvente. La expresin con la cual se calcula es la siguiente:

% soluto=Masa soluto X 100

Masa soluto+ Masa solvente

Nota: Esta ecuacin aplica para las siguientes relaciones: % m/v; % v/v y % v/m

No descuidar y se deber tener siempre en cuenta que la suma del soluto msel solvente nos va a brindar la solucin, expresado matemticamente tendremos:

Solucin = soluto + solvente Ec. 2

Ahora bien simplificando la ecuacin 1 y 2 tenemos de manera general:

% Solucin =Soluto

X 100Solucin

Esta ecuacin ser aplicable a los siguientes ejemplos:

EJEMPLOS:1. Cuando se evaporan 50 gr de una solucin de sulfato de sodio hasta completar

sequedad se producen 20 gr de sal. Cul es el porcentaje de la sal?Datos:Gramos de soluto: 20 grGramos de solucin: 50 gr

Sustituyendo tenemos:

2.

Si 30 gr de azcar se disuelven en 100 gr de agua, Cul es el porcentaje de azcaren la solucin?

Datos:Gramos de soluto: 30 grGramos de solvente: 100 grSustituyendo:

Ec. 1

100%

tegrdesolvengrdesoluto

grdesolutosoluto

100% lucingramosdeso

lutogramosdesosoluto

)/%(4010050

20% mm

gr

grsoluto

%1.2310010030

30%

grgr

grsoluto


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3.

Cuntos gramos de agua debern usarse para disolver 150 gr de cloruro de sodiopara producir una solucin al 20% en peso?

Datos:Gramos de soluto: 150 gr% concentracin: 20%

Sustituyendo:Gramos de solvente: 600 gr

4. Cuntos gramos de soluto se emplearon para preparar 450 gr de solucin al 15%?Datos:Gramos de solucin: 450 gr% concentracin: 15%

Sustituyendo:Gramos de soluto: 67.5 gr

Concentracin molar.

Molaridad y preparacin de disoluciones molares.

Una de las actividades bsicas que realizan los qumicos en el laboratorio es lapreparacin de disoluciones y la determinacin de la cantidad de soluto presente endistintas muestras de orgenes muy variados. De hecho, determinar la concentracinde una disolucin puede ser una actividad cotidiana, como sucede en los laboratoriosclnicos. Existen varios mtodos muy utilizados para expresar la cantidad de solutopresente en cierta cantidad de disolucin. Para los qumicos, la manera ms til deexpresar la concentracin es la molaridad.

La molaridad es la concentracin de una disolucin expresada en moles desustancia por litro de disolucin. La molaridad se abrevia con la letra Mmayscula.

La molaridad es por tanto un nuevo factor de conversin que se utilizar confrecuencia a partir de este momento en el curso, misma que puede escribirse como:

Molaridad (M) =moles (n)

Litros de solucin (Lts.)

100%


grdesolutoinconcentrac

100150

150%20

Xgr

gr

100%


grdesolutoinconcentrac

100450

%15 gr

x


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La expresin matemtica nos queda:

M =n

Lts.

Por qu es importante la concentracin? Si se conoce cuntas moles desustancia estn presentes en una cantidad dada de disolucin, pueden determinarse,por ejemplo (en moles o gramos), la cantidad del otro reactivo que se requiere pararealizar una reaccin estequiomtrica y cunto producto se formar. Al trabajar conmolaridad, los clculos estequiomtricos en reacciones que se llevan a cabo en medioacuoso o lquido se hacen mucho ms fciles y rpidos.

Pero antes de aplicar la molaridad a las reacciones qumicas, hay que aprender

a calcular la molaridad de las disoluciones; para ello lo mejor es presentar uno ovarios ejemplos. En el caso de las disoluciones molares, como en cualquier clculodonde se involucren moles de sustancias, la frmula de cada compuesto o elemento esindispensable para, a partir de la masa molar, calcular el nmero de moles o degramos, segn sea el caso.

Para obtener el nmero de moles (n) se aplica la siguiente ecuacin:

nmero de moles =masa

peso molecular o masa molecular

Donde el nmero de moles (n) se obtiene al dividir los gramos (m) delcompuesto entre el peso molecular o masa molecular (P.M.), llegando a la expresinmatemtica:

n =m

P. M.

Al obtener el peso molecular (P. M.) de un compuesto debemos considerar elnmero de tomos presente en el compuesto y multiplicarlo por la masa del elementoexpresada en gramos.


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Por ejemplo: el P.M. del K2SO4es:

elemento pesonmero de

tomos Puesto que los 8 tomosconstituyen al compuesto sedice que tenemos 1 mol por

ello el resultado se expresa

como: 174.27 gr/mol o bien174.27 gr

mol-1

K 39.1 gr x 2 = 78.2 grS 32.07 gr x 1 = 32.07 grO 16 gr x 4 = 64 gr

174.27 gr

El P.M del Ca3(PO4)2se obtiene:

elemento peso

nmero de

tomosPuesto que los 13 tomos

constituyen al compuesto se

dice que tenemos 1 mol por

ello el resultado se expresa

como: 270.1 gr/mol o bien270.1 gr

mol-1

Ca 40.08 gr x 3 = 80.16 grP 30.97 gr x 2 = 61.94 grO 16 gr x 8 = 128 gr

270.1 gr

Ejemplo:

1. Calcular la molaridad de una solucin en la cual se emplearon 12.9 g de K 2SO4disueltos en suficiente agua para obtener 125 mL de disolucin.

Dado que la formula es:

M =n

Lts.

No tenemos n, los mL debemos convertirlos en Litros. Para obtener el nmero demoles (n)aplicamos la Ec. 3 detallada lneas arriba.

n = 12.9 g = 0.0740mol

174.27 gr

mol-1

M =0.0740 mol

= 0.592 M 0.592 mol/Lts.0.125 Lts.


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2. Cuntos gramos de Ca3(PO4)2 se emplearon para preparar 550 mL de unasolucin 0.753 M?

Vamos a conocer primero el nmero de moles para posteriormente convertirlos engramos.

Despejando la formula tenemos:

n = (M)(Lts.)n = (0.753 mol/Lts.) (0.55 Lts.) = 0.414 mol

El dato obtenido se convierte en gramos:

m = (n)(P.M.)

m = (0.414 mol)(270.1grmol-1) = 111.821 grConcentracin molal.

La molalidad (m) de una solucin se define como la cantidad de soluto por kilogramode disolvente.

Molalidad (M) =moles (n)

Kilogramos de disolvente

Fraccin molarLa fraccin mol (X), de un componente de una solucin se define como la cantidad deeste componente de la mezcla dividida entre la cantidad total de todos loscomponentes de la mezcla. Matemticamente se representa como sigue:

Fraccin mol de A (XA ) =nA

nA+ nB + nc+ . . . . .

Considere una solucin que contiene 1.00 mol (46.1 g) de etanol (C2H5OH), en9.00 mol (162 g) de agua. En este caso, la fraccin mol de alcohol es 0.100 y la de aguaes 0.900:

Xetanol =1 mol de etanol = 0.1

1 mol de etanol + 9 mol de agua


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Xagua =9 mol de agua = 0.9

1 mol de etanol + 9 mol de agua

Observa que la suma de las fracciones mol de los componentes en la solucin esigual a 1, hecho que es cierto para el soluto y el disolvente en todas las soluciones:

Xagua+ Xetanol= 1


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Equivalente gramo.

El peso equivalenteo equivalente qumico no tiene unidades, por ello es necesarioatribuirle una unidad: el gramo. Surge as el concepto de equivalente-gramo, por lotanto:

1 Eq-g = (PE) g

Esto significa que un equivalente-gramo de cualquier sustancia qumica es igual a supeso equivalente, masa molar o peso molar expresado en gramos.

Vara de acuerdo al tipo de compuesto que se trate, si es un cido, sal, hidrxido, entrelos ms comunes.

Si se trata de un cido, bien podemos decir que es el resultado de dividir la masamolar entre el nmero de Hidrgenos que contiene el cido. En el caso del H2SO4 sumasa molar es de 98.086 gr, como la molcula del cido contiene dos hidrgenos,dividimos el peso de este entre el nmero de hidrgenos y obtenemos el valor de 1equivalente gramo:

98.086

2 = 43.046

El resultado se expresa: 1 Eq-g del cido es igual a 43.046 gr.

Si el caso fuera de una sal, tendramos que dividir el peso molecular entre el total de lacarga del metal; si la sal tuviese dos tomos de metal, debemos determinar la cargaelctrica de este y multiplicarla por el nmero de tomos.

Al ser el compuesto un hidrxido, debemos considerar la carga del metal o el nmerode hidrxidos presentes. Si analizamos esto veremos que se trata del mismo resultado.

Normalidad.

La normalidad (N) de una solucin se define como el nmero de pesoequivalente de soluto por litro de solucin. Puede calcularse mediante la siguientefrmula:

Normalidad (N) =Equivalentes

Litro de solucin


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Para determinar el valor del peso equivalente se debe tomar en cuenta la clasede sustancia a la que corresponde el soluto, ya sea un cido, una base o una sal. Paraun cido, el peso equivalente (E) se calcula dividiendo la masa molar del cidocorrespondiente entre el total de hidrgenos presentes en la frmula.

En el caso de un hidrxido, tambin conocido como base, el peso equivalente secalcular dividiendo la masa molar correspondiente entre el total de grupos OH quetenga la frmula del hidrxido.

Si la sustancia en cuestin es una sal, el peso equivalente se calcula dividiendola masa molar correspondiente entre el total de cargas del catin, es decir, del metal.

El ozono y el aguiero en la capa de ozono

n las regiones ms altas de la atmsfera, parte del oxgeno mo1ecular existentese convierte en una molcula triatmica llamada ozono (03). Esta conversin espropiciada por la energa de la radiacin ultravio1eta de la luz solar, por lo cual

se dice que sta es una reaccin fotoqumica o fotorreaccin.

El ozono se descompone conrapidez para volver a formar oxgenomolecular (02). Ya que la capasuperior de la atmsfera recibe la luzsolar en forma continua, existe una

cantidad ms o menos constante deozono, por ello se habla de laozonsfera, la cual se encuentraaproximadamente a 50 km de altura.

La importancia de esta capa deozono radica en que sirve comobarrera para proteger a la superficieterrestre de la radiacin ultravioletade alta energa, pues de llegar estaradiacin en forma directa

perjudicara a los vegetales y producira quemaduras graves a los humanos, asmismo se daara la constitucin de las protenas y del ADN, dandose con ello latransmisin de la informacin gentica, lo cual estara asociado a la aparicin devarios tipos de cncer, principalmente de piel.En 1928 se produjo el primer fren o hidrocarburo clorofluorado (HCF); algunosautores prefieren llamarlos clorofluoroalcanos (CFA). Estos compuestos contienencloro, flor, carbono e hidrgeno, son poco reactivos y no txicos.


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CCl2F2 (Fren 12) y CCl3F (Fren 11), Se utilizan como refrigerantes,impulsores en los productos vendidos como aerosoles o sprays y como burbujeadorespara producir espumas plsticas. Estos productos sustituyeron con xito a otroscompuestos empleados para los mismos fines pero que causaban daos a la salud oeran explosivos; por ello, el uso de los freones se extendi ampliamente en los pasesindustrializados.

Los hidrocarburos clorofluorados son tan inertes y voltiles que puedenpermanecer entre 10 y 300 aos en la atmsfera, por lo tanto, pueden llegar a lascapas ms altas de la atmsfera, donde se localiza la capa de ozono; en esta capa estnexpuestos a mayor radiacin ultravioleta y reaccionan fotoqumicamente produciendoradicales libres cloro.

Se ha calculado que un radical libre cloro (Cl) puede destruir hasta 100000molculas de ozono por medio de catlisis. El doctor Mario Molina (mexicano. PremioNobel de Qumica en 1995) contribuy con sus estudios a aclarar los mecanismos dedestruccin del ozono en las capas superiores de la atmsfera. Los estudios indicanque si se redujera en 1% el ozono estratosfrico, habra 2% ms de casos de cncer enla piel debido al mayor paso de radiacin ultravioleta.

En la dcada de 1970 se observ que la concentracin de ozono en laestratosfera disminua; se calcula que esta concentracin disminuy en promedio 2%por ao, este efecto es ms drstico sobre la Antrtica, a ello se le llam el hoyo en lacapa de ozono"

Las causas de esta disminucin son provocadas por diversos fenmenosnaturales y por cambios producidos por el hombre, entre los que se encuentran lasexplosiones nucleares, la presencia de aeronaves en la atmsfera superior yasustancias producidas por el hombre, entre ellas, los freones.

Sin embargo. el ozono es uno de los componentes del smog fotoqumico y uncontaminante secundario caracterstico de las grandes ciudades. Su formacin en lascapas inferiores de la atmosfera (troposfera) se da junto con la formacin de otrasespecies oxidantes presentes en el smog fotoqumico. Entre los principalesprecursores en la formacin del ozono estn los hidrocarburos y los xidos de

nitrgeno. El dixido de nitrgeno, NO2, contaminante primario del aire, interviene enla formacin del ozono mediante una reaccin fotoqumica.

Pero el ozono puede volver a reaccionar con otros compuestos, por ejemplo,con el monxido de nitrgeno para producir nuevamente dixido de nitrgeno. Alsumar todas las reacciones involucradas se observa que se trata de un ciclo en el queel ozono se est creando y destruyendo por la accin de la luz solar y la presencia dexidos de nitrgeno.


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Qumica II

2 Secuencia de Aprendizaje

Sin embargo, si esoctano (C8H

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