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COLEGIO DE LOS SAGRADOS CORAZONESPADRES FRANCESES

Departamento de CienciasQuímica 3°PAI

APUNTE 3 8°Básico

“REACCIONES QUÍMICAS EN LA VIDA COTIDIANA”Aprendizajes esperados

- Reconocer y comprender aplicaciones de las reacciones químicas en la vida cotidiana- Comprender como se realiza el intercambio de energía entre reactantes y productos- Comprender el concepto de velocidad de reacción y los factores que la afectan- Caracterizar el comportamiento general de ácidos y bases y, el proceso de

neutralización- Reconocer acerca de la acción del aire , el agua y los ácidos sobre metales de uso

común e interpretan situaciones cotidianas relacionadas con dicha acción

REACCIONES QUÍMICAS Y ENERGÍA:En todas las reacciones químicas se produce intercambio de energía con el entorno; este intercambio se manifiesta en que algunas reacciones liberan energía y otras absorben .Cuando esta manifestación de energía es calor, las reacciones químicas se pueden clasificar como endotérmicas o exotérmicas, según su comportamiento

REACCIONES ENDOTÉRMICAS: Son aquellas que absorben calor desde el entorno, necesitan calor para producirse y se expresan de manera general como:

A + B + calor C + D

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EJEMPLO: Fe + S + CALOR FeS

Cuando haces reaccionar azufre con hierro, para que ocurra la reacción debes aplicar calor durante algún tiempo para que el proceso comience

REACCIONES EXOTÉRMICAS: Son aquellas que liberan calor al entorno, esto significa que el vaso precipitado, o el tubo de ensayos en el que se está realizando la reacción se calienta. Se expresa de manera general como:

A + B C + D + calorEjemplo:

HCl + Mg MgCl2

Cuando agregas ácido clorhídrico (HCl) a un trozo de magnesio, se libera calor al entorno, el vaso o el tubo de ensayos donde se está haciendo el experimento se calienta.

REACCIONES EXERGÓNICAS Y ENDERGÓNICAS:Cuando la energía que se libera en una reacción química no es calor, es otro tipo de energía (luz, electricidad), la reacción es exergónica, si se necesita otro tipo de energía, no calórica entonces será una reacción endergónica.

ACTIVIDAD:1.-Observa la siguiente reacción química, llamada reacción de fermentación alcohólica.

C6H12O6 C2H5OH + CO2 + CALOR Glucosa alcohol etílico o etanol dióxido de carbono

a) Indica cuáles son los reactantes y los productos en esta reacción químicab) Equilibra la reacción química de fermentaciónc) ¿Cuántas moléculas de alcohol etílico y de dióxido de carbono se formaron?d) Desde el punto de vista energético. ¿De qué tipo es esta reacción química: endotérmica o

exotérmica?. Justifica tu respuestae) Averigua dos ejemplos de reacciones endotérmicas y dos ejemplos de reacciones

exotérmicas que se den en la naturalezaf) Indaga que productos forma la reacción de combustión de la glucosa en el organismo

2.- VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS: La velocidad de reacción se define como la cantidad de reactivos que se transforma o producto que se forma por unidad de tiempo, es una medida de la rapidez con que ocurre la reacciónEn una reacción química pueden intervenir diversos factores que se encargan de modificar (ya sea aumentando o disminuyendo) la velocidad de la misma. Estos factores son:

1. Temperatura: A mayor temperatura, mayor velocidad de reacción, esto ocurre porque a mayor temperatura las partículas de reactantes se mueven más rápido, chocan con mayor frecuencia y se trasforman más rápido en productos

2. Superficie de contacto: A mayor superficie de contacto, mayor velocidad de reacción. Por ejemplo si se quiere hacer reaccionar una pastilla efervescente es

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más rápida la reacción si esta pastilla está molida ya que de esta forma aumenta la probabilidad de choques efectivos

3. Concentración: A mayor concentración, (mayor presencia de moléculas por unidad de volumen), mayor velocidad de reacción de uno de los reactivos.

4. Catalizadores: Son sustancias químicas que aumentan la velocidad de las reacciones químicas ya que disminuyen la energía de activación. En los seres vivos existen catalizadores de las reacciones químicas que ocurren dentro del organismo. Estos catalizadores son un tipo especial de proteínas llamadas enzimas, cuya función es aumentar la velocidad de una reacción sin participar en ella.

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL:1.- Llenar hasta la mitad dos vasos precipitados con agua a temperatura ambiente - Muelan la mitad de la tableta efervescente en un mortero (júntenla en un papel) y conserven la otra mitad entera. - Al mismo tiempo agreguen la tableta entera a un vaso y la molida al otro vaso. Midan el tiempo que tarda en reaccionar completamente la tableta en cada uno de los vasos y registren los datos en la tabla.

Tiempo de reacción en segundosGrupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5 Grupo 6 Grupo 7 Promedio

Tableta enteraTableta molida

2.- Llenen hasta la mitad dos vasos precipitados, uno con agua a temperatura ambiente y otro con agua caliente. Partan por la mitad una tableta efervescente, al mismo tiempo agreguen a cada uno de los vasos la mitad de la tableta. Midan el tiempo de reacción y registren los datos en la tabla

Tiempo de reacción en segundosGrupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5 Grupo 6 Grupo 7 Promedio

Agua a temperatura ambienteAgua caliente

RESPONDE EN EL CUADERNO:1.- En la actividad 1 di en que caso fue más rápida la reacción, explica2.- En la actividad 2 , di en que caso fue más rápida la reacción, explica3.- ¿Cuáles son los factores que afectan la velocidad de una reacción?4.- ¿Qué factores estuvieron presentes en las actividades experimentales realizadas?5.- ¿Qué variables están presentes en la actividad 1 y 2?

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6.- De estas variables ¿Cuál se mantuvo constante y cuál se cambió?

REACCIONES QUÍMICAS EN LA VIDA COTIDIANATodo lo que ocurre en la naturaleza, se relaciona con las reacciones químicas que están ocurriendo constantemente en nuestro organismo y en todo nuestro entorno. Las reacciones químicas que ocurren en la naturaleza son de importancia VITAL ya que permiten la transformación constante de la materia y sin ellas la vida no sería posible. Algunas de las reacciones que forman parte de nuestra vida cotidiana son: Combustión, Respiración celular, Fotosíntesis, corrosión de los metales, descomposición de la materia orgánica. A continuación revisaremos cada una de ellas y trataremos de encontrar alguna relación entre ellas:1.- COMBUSTIÓN: Es la reacción entre un combustible y oxígeno molecular para producir agua, dióxido de carbono y energía, esta reacción se puede representar como:

COMBUSTIBLE + COMBURENTE AGUA + DIÓXIDO DE CARBONO + ENERGÍA

COMBUSTIBLE: Son sustancias que contienen energía química almacenada en sus enlaces, esta energía se libera como luz y calor, cuando se rompen los enlaces del combustible provocada por la reacción con el oxígeno. Son ejemplos de combustibles: madera, gas natural, gas licuado, carbón, petróleo, alcohol, gasolina, etc. Todos estos ejemplos corresponden a materia orgánica, formada principalmente por carbono.

Un combustible no orgánico es el hidrógeno molecular H2, pero aún no se utiliza de manera comercial o masiva, aún está en fase de investigación.COMBURENTE: Es una sustancia capaz de generar la combustión, el único comburente es el Oxígeno molecular O2

Cuando la combustión no se realiza con suficiente oxígeno, se dice que la combustión es incompleta y en este caso genera CO monóxido de carbono, que es un gas altamente tóxico, ya que al ser inhalado puede provocar envenenamiento temporal o la muerte.

La toxicidad del CO radica en que este reemplaza al O2 en la respiración celular. Esto significa que si hay O2 en el ambiente y CO, la hemoglobina que se encarga de movilizar al oxígeno a nivel celular, movilizará al monóxido de carbono CO y no al oxígeno.

El monóxido de carbono CO es un gas que no posee olor ni color por lo que las personas no lo pueden detectar fácilmente cuando está en el ambiente. Este peligroso gas se produce cuando los aparatos domésticos que funcionan por combustión como estufas, hornos, calefón e incluso automóviles se encuentran en mal estado.

Ejemplo de combustión completa e incompletaa) Combustión completa CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O + ENERGÍA

b) Combustión incompleta 2CH4 + 3O2 2CO + 4 H2O + ENERGÍA

2.- RESPIRACIÓN CELULAR: Este proceso consiste en una serie de reacciones químicas que ocurren en el interior de las células de los organismos vivos. Durante la respiración, los nutrientes obtenidos a través de la alimentación son procesados para extraer de ellos la energía almacenada en sus enlaces químicos. Los nutrientes son transformados en glucosa y esta reacciona con oxígeno molecular que ingresa al organismo mediante la inspiración de aire; esta reacción da como producto dióxido de carbono, agua y energía. La reacción que representa el proceso anterior es:

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C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + Energía Glucosa oxígeno dióxido agua de carbono

La importancia de esta reacción es vital ya que a través de ella obtienes la energía necesaria para lograr una vida saludable, por esto es importante que te alimentes diariamente en forma sana y equilibrada

3.- FOTOSÍNTESIS: Es la reacción que se produce en las células vegetales. En presencia de la luz , las plantas transforman el dióxido de carbono que toman del aire y el agua que absorben del suelo, en glucosa, carbohidrato rico en energía química. La reacción resumida de la fotosíntesis es la siguiente:

6CO2 + 6H2O + Energía C6H12O6 + 6O2 Dióxido agua Glucosa oxígeno de carbono

La fotosíntesis es imprescindible para mantener la vida , ya que la energía que las plantas captan del sol es almacenada en los vegetales como compuestos energéticos, que son utilizados por el resto de los organismos a través de las tramas alimentarias. Por otra parte, el oxígeno producido durante la fotosíntesis es utilizado por la gran mayoría de los organismos vivos para realizar la respiración celular

4.- CORROSIÓN DE METALES: La corrosión es la oxidación de los metales en presencia de aire y humedad. Esta reacción provoca deterioro de los materiales que contienen metales. El hierro es un metal que se oxida fácilmente por acción combinada del aire y la humedad, formando un óxido de color rojizo llamado herrumbre.

Fe + O2 FeO Hierro oxígeno oxido de hierro

RESPONDE EN TU CUADERNO:1.- ¿Qué tienen en común las reacciones descritas anteriormente: combustión, respiración celular, fotosíntesis y corrosión de los metales?2.- Escribe una ecuación química que represente los siguientes cambios:a) Corrosión del Magnesio Mgb) Combustión completa del etano (C2H6)C) Combustión incompleta del etanod) fotosíntesis3.- Clasifica las reacciones anteriores como síntesis, descomposición o desplazamiento.

APLICACIONES DE LAS REACCIONES QUÍMICAS EN LA INDUSTRIA:El estudio de las reacciones químicas a través del tiempo ha permitido su uso para la

obtención de energía y para elaborar los más diversos productos, mediante procesos productivos que involucran reacciones químicas . Algunas reacciones químicas usadas por la industria son entre otras: fermentación, reacciones de oxido-reducción, saponificación, elaboración de polímeros, etc.

1. FERMENTACIÓN:Es una reacción química en que se degradan compuestos orgánicos. Esta reacción se lleva a cabo en levaduras y algunas bacterias para obtener energía.

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La fermentación más conocida es la fermentación alcohólica , que realizan las levaduras , convirtiendo la glucosa de la uva , en alcohol etílico y dióxido de carbono.

C6H12O6 2CH3CH2OH + 2CO2 GLUCOSA ALCOHOL ETÍLICO DIÓXIDO DE CARBONO

Existen diferentes tipos de fermentación según lo que producen:Fermentación alcohólica: produce alcohol etílico o etanolFermentación acética: el alcohol etílico es transformado por las bacterias en ácido acético. Esta fermentación produce vinagre.Fermentación láctica: La lactosa de la leche es transformada por bacterias en ácido láctico. Se usa en la fabricación de yogurt y queso.

RESPONDE EN TU CUADERNO:Observa los matraces puestos en el mesón al inicio de la clase Matraz 1: 70 ml de agua+ 1 cucharada de azúcar+ 2 g de levaduraMatraz 2: 70 ml de agua+ 1 cucharada de azúcar+ 4 g de levaduraMatraz 3: 70 ml de agua+ 1 cucharada de azúcar+ 8 g de levaduraMatraz 4: 70 ml de agua+ 1 cucharada de azúcar+ agua para completar el mismo volumen de los demás matraces.1.- ¿Qué ocurrió con los globos2.- ¿Qué rol cumple el azúcar?3.- ¿Por qué es importante qué el lugar esté templado?4.- ¿Qué utilidad presenta el matraz 4?5.- ¿Para qué se usa levadura en el pan?

2.- REACCIONES DE OXIDO-REDUCCIÓN:Son reacciones químicas que generan transferencia de electrones entre reactantes y productos , producen energía eléctrica; las pilas y baterías son ejemplos claros de obtención de electricidad a partir de una reacción química.

3.- SAPONIFICACIÓN:Esta es la reacción química de obtención de jabones . Este producto de limpieza tan masivo se obtiene a partir de la siguiente reacción general:

Grasas + NaOH jabón + glicerol Hidróxido de sodio

4.- ELABORACIÓN DE POLÍMEROS SINTÉTICOS:Los polímeros son los materiales sintéticos más utilizados en la actualidad, si miras a tu alrededor, tu mesa, tus útiles escolares, tu ropa, tu mochila, etc. , están fabricadas de algún tipo de polímero, los polímeros son macromoléculas que se forman por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros.Polietileno: es un polímero sintético usado en bolsas plásticas, botellas, juguetes y se forma cuando se unen químicamente monómeros de etileno

Etileno polietileno

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TEFLÓN: tetrafluoretileno

PVC: polivinilo cloruro

POLÍMERO MONÓMERO USOSpolietileno etileno bolsas plástica ,botellas, juguetesteflón tetrafluoretileno sartenes, prótesisPVC (polivinilo de cloruro) cloruro de vinilo tuberías

ACTIVIDAD:1.- Escribe las ecuaciones que representan los siguientes cambios, balancéalas y clasifícalas como sustitución, eliminación, desplazamiento, etc.a) Al calentar clorato de potasio (KClO3) sólido, se descompone en cloruro de potasio (KCl) sólido y oxígeno gaseoso (O2)b) el propano (C3H8), es un combustible, que reacciona con oxígeno molecular, para generar, dióxido de carbono, agua y energía.c) En general los metales reaccionan con ácidos para formar sales e hidrógeno molecular. El cinc (Zn), reacciona con ácido clorhídrico (HCl) para generar cloruro de cinc sólido, ZnCl2 e hidrógeno gaseoso (H2)d) El hidrógeno molecular gaseoso reacciona con nitrógeno gaseoso (N2), para generar amoníaco (NH3 en estado gaseoso.e) Al calentar sulfuro de cinc (ZnS) sólido en presencia de abundante oxígeno, se obtiene un polvo blanco de óxido de cinc (ZNO) y se libera dióxido de azufre (SO2)

2.- Clasifica las siguientes reacciones como: sustitución o desplazamiento, descomposición o síntesis o combinación.a) NaCl(ac) + AgNO3(ac) NaNO3(ac) + AgCl(s)

b) Cu(s) + Cl2(g) CuCl2(s)

c) 2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)

d) 2Al(s) + 3H2SO4(AC) Al2(SO4)3(ac) + 3H2(g)

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3.- Clasifica las siguientes reacciones según su intercambio de calor en exotérmicas o endotérmicas:a) Combustión de un combustibleb) fotosíntesisc) respiración celular

4.- En las ecuaciones químicas de la columna B escribe el número del tipo de reacción de la columna A que corresponda

COLUMNA A COLUMNA B1 combustión 2 Fe(s) + 3/2 O2(ac) Fe2O3xH2O(s)

2 respiración Grasa + hidróxido de sodio jabón + glicerol3 corrosión C3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O + CALOR + LUZ4 fermentación 6CO2 + 6H2O + Energía C6H12O6 + 6O2

5 fotosíntesis C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + Energía6 saponificación C6H12O6 2CH3CH2OH + 2CO2

5.- Balancea las siguientes ecuaciones :

a) Al2O3(S) + C(S) + Cl2(g) AlCl3(s) + CO2(g)

b) Pb(s) + PbO2(s) + H2SO4(AC) PbSO4(s) + H2O(L)

C) CH4(G) + O2(G) CO2(G) + H2O(L) + CALOR

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ÁCIDOS Y BASESÁCIDOS: Se denominan ácidos a un grupo de sustancias químicas que tienen propiedades semejantes:

Tienen sabor ácido característico Disuelven los metales a la vez que desprenden hidrógeno. Cambia el color de algunas sustancias, llamadas indicadores. Pierden sus propiedades cuando se mezclan con bases. Son conductores de la electricidad en solución acuosa (electrolitos) Algunos son corrosivos.

Las sustancias que tienen esas propiedades se denominan ácidos. Por regla general, los ácidos tienen un átomo de hidrógeno en su molécula, aunque pueden tener más de uno, y al disolverse en agua lo liberan como unión hidrógeno positivo, quedando

el resto de la molécula como anión: Ácido H+ + anión-

Ejemplos: HCl H+ + Cl-

ácido clorhídrico catión hidrógeno anión cloruro o protón

CH3COOH H+ + CH3COO-

ácido acético catión hidrógeno anión acetato vinagre o protón

Para medir la acidez de una sustancia se emplea la escala de pH, que va de 1 a 14. Si el pH = 7, la sustancia es neutra. Cuanto menor sea el pH, más ácida es la sustancia. pH =1 es más ácido que pH = 5.

Para medir la acidez, se emplea papel indicador. Rojo indica acidez y azul alcalinidad Muchas sustancias de uso corriente son ácidos, como por ejemplo: limón, naranja, vinagreÁCIDO PROPIEDADES Y APLICACIONESácido clorhídrico HCl Sustancia corrosiva que se emplea en la

limpieza de cañerías. Nuestro organismo los produce en el estómago y forma parte del jugo gástrico

ácido sulfúrico H2SO4 Sustancia muy corrosiva que se emplea en la fabricación de baterías de automóviles, en la obtención de cobre y en la elaboración de fertilizantes

ácido carbónico H2CO3 Ácido débil, que está presente en todas las bebidas gaseosas. Se forma cuando el CO2

, se disuelve en agua.

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BASES Se llaman bases o álcalis a algunas sustancias con propiedades opuestas a los ácidos:

Son untuosas al tacto. Devuelven a los indicadores el color que les cambió el ácido. Al mezclarse con los ácidos, ambos pierden sus propiedades. O sea neutralizan

los ácidos Algunas bases son corrosivas Son conductoras de electricidad (electrolitos) Por regla general, las bases tienen un grupo oxidrilo en su molécula (OH-),aunque

pueden tener más de uno, y al disolverse en agua lo liberan quedando el resto de la molécula como catión:

Base Catión + + OH-

Ejemplos: NaOH Na+1 + OH-1

Hidróxido de sodio catión sodio anión hidroxilo

KOH K+1 + OH-1

Hidróxido de potasio catión potasio anión hidroxilo

Si una sustancia es básica, su pH es mayor que siete. Algunas sustancias de uso común que son básicas:

- Detergentes- Amoníaco- Antiácidos estomacales.

BASES Propiedades y aplicacionesHidróxido de sodio NaOH (soda cáustica) Sustancia muy corrosiva, que se emplea

como un poderoso limpiador de cañerías y en la elaboración de jabones

Hidróxido de magnesio Mg(OH)2 Sustancia no corrosiva, que se emplea en la elaboración de antiácidos estomacales

Amoníaco (NH3) Sustancia muy soluble en agua, tóxica e irritante de las vías respiratorias. Se emplea en la elaboración de limpiadores domésticos

1 < pH < 7 Ácido pH = 7 Neutro

7 < pH < 14 AlcalinoNEUTRALIZACIÓN.La neutralización es la reacción química entre un ácido y una base. Al neutralizarse, ambas sustancias pierden sus propiedades. La neutralización se representa mediante la siguiente ecuación

Ácido + base sal + agua

Cuando se mezcla un ácido con una base, el ácido libera un ión H+ y la base un anión OH-

Uno y otro se unen y forman una molécula de agua. Por otro lado, el anión liberado por el ácido y el catión liberado por la base también se unen y forman una sustancia nueva, que se denomina sal.

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pH: significa poder hidrógeno, mide la concentración o cantidad de este ión H+ presente en la solución

RECONOCIMIENTO DE ÁCIDOS Y BASESPara reconocer sustancias ácidas y básicas, existen los llamados indicadores

- El papel pH , es un papel indicador cambia de color, en presencia de las diferentes sustancias

- El pH metro, es un instrumento que permite medir el pH cuando se introduce en una solución problema

- Existen otros indicadores en solución que al ser agregados a la sustancia problema, cambiarán de color según sean ácidos o bases

Indicador ácido-base Coloración que toma con un ácido

Coloración que toma con una base

Fenolftaleína incoloro fucsiaNaranja de metilo rojo amarilloAzul de bromo timol amarillo azulPapel tornasol rojo azul

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL:Materiales:

- 21 Tubos de ensayos- gradilla para tubos- lápiz marcador (plumón permanente)- varilla de vidrio - Papel pH

Reactivos:- 1 repollo morado por curso o bien hojas de repollo morado*- Detergente para loza*- Jabón líquido*- Leche*- Café*- Vinagre*- Bebida de fantasía cola*- Indicadores de pH

PROCEDIMIENTO:- Antes de comenzar, desprende unas 2 hojas de repollo morado, trózalas y ponlas en un

vaso precipitado con agua a calentar, calienta hasta que el agua adquiera color morado, no es necesario llegar a ebullición.

- Mientras se calienta el repollo, ordena 21 tubos de ensayo en una gradilla numerados del 1A al 7A ; del 1B al 7B y del 1c al 7c

- Apaga el mechero y deja enfriar el agua de repollo que luego usarás como indicador- Una vez ordenados pon un poco de cada muestra traída en el siguiente orden:

1a detergente 1b detergente 1c detergente

Papel pH

pH metro

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2a jabón 2b jabón 2c jabón3a leche 3b leche 3c leche4a agua destilada 4b agua destilada 4c agua destilada5a vinagre 5b vinagre 5c vinagre6a bebida cola 6b bebida cola 6c bebida cola7a café 7b café 7c café

- Toma el pH de cada muestra con papel pH y registra tus datos en una tablaMUESTRA pHdetergentejabónlecheagua destilada vinagrebebida colacafé

- Agrega a cada tubo A una gotas de fenolftaleína y registra los colores obtenidos- Agrega a cada tubo B una gotas de azul de bromo timol y registra los colores obtenidos- Agrega a cada tubo C unas gotas del indicador de repollo morado y registra los colores

obtenidos

MUESTRA COLOR AL AGREGAR FENOLFTALEÍNA

COLOR AL AGREGAR AZUL DE BROMO TIMOL

COLOR AL AGREGAR EXTRACTO DE REPOLLO MORADO

detergentejabónlecheagua destilada vinagrebebida colacafé

RESPONDE EN TU CUADERNO:1.- ¿Qué tipo de reacciones estamos provocando en cada caso?2.- clasifica en una tabla las sustancias ácidas y las básicasSustancias ácidas Sustancias básicas

3.- Explica en que te basaste para la clasificación anterior4.- Con respecto al indicador de repollo morado ¿Qué color toma cuando entra en contacto con ácidos?¿Qué color toma cuando entra en contacto con bases? Explica en que te basas para dar esta respuesta.5.- La misma pregunta anterior, respecto a la fenolftaleína y al azul de bromo timol6.- define los siguientes conceptos: Ácidos, Bases, indicadores