Qu�mica� �para qu�?

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Qu�mica� �para qu�? Powered By Docstoc
					    Química… ¿para qué?
fibras sintéticas   detergentes
cosméticos          medicamentos
pinturas            plásticos
alimentos           vestido
calzado             limpiadores
arte                diversión
deporte             cerámicas
    ¿Cuál fue el principio?
       El origen del Universo

 Hace 15 000 millones de años:
          la gran explosión
 Medio segundo después (T = 10
                                10 K)

  electrones, protones y neutrones
                9
 Cuando T = 10 K

            ¡ya hay núcleos!
        ¿y después?

A los 5 000 K:
  átomos de hidrógeno y helio
500 000 años después:
        Aparece la Tierra
      un planeta muy especial
             ¿Cómo fue?
 elementos químicos        compuestos
            nuevos compuestos

clave de:
        la Gran Diversidad Natural
 en donde, la reacción química fue y es el
              motor principal.
           ¿Cómo sabemos…
   Mil millones de años: microorganismos
   Cien millones de años: primeras plantas y
    últimos dinosaurios.
   ¿de qué están hechas las cosas?
   ¿qué son los colores?
   ¿qué es el calor?
   ¿qué es la electricidad?
   ¿por qué hay sólidos, líquidos y gases?
   ¿qué es el fuego?
                      el fuego
    •    Primera fuente artificial de luz y calor del
                      ser humano.

•       Producto de un proceso químico:


                  combustión
Combustiones
       COMBUSTIÓN
Se necesitan tres elementos:

         combustible
         comburente

         energía
   clorato de potasio + azúcar
       KClO3 (S) + C6H12O6(S)  ?
Las dos reacciones más importantes son:

    2 KClO3 (s)  2KCl(s)+ 3O2(g)
C6H12O6(s) + 6O2(g) 6CO2(g)+6H2O(g)
Abuelita de los cerillos de fricción.
Oxidaciones
         dicromato de amonio

(NH4)2Cr2O7(s)  Cr2O3(s) + N2(g) + 4H2O(g)

          2Mg(s) + O2(g)  2MgO(s)


 colorante  para vidrio
 flash fotográfico y pirotecnia
                    El oxígeno
   Constituye el 21 % en volumen del aire.
   Es el elemento más abundante en la corteza terrestre.
   Sus átomos forman casi la mitad de la masa de la
    corteza y el número de átomos de oxígeno en ella es
    mayor que la suma de los átomos de todos los demás
    elementos juntos.
   El oxígeno reacciona con casi todo lo que se le pone
    enfrente; cuando reacciona con el hidrógeno forma agua
    (H2O):
                  2H2(g)+ O2(g)------> 2H2O(l)
    que es el óxido de dihidrógeno y las características de
    este líquido difieren enormemente de las de los
    elementos de donde proviene.
   Forma óxidos de dos tipos: ácidos y básicos.
               Óxidos básicos
                     oxígeno + metal

Ejemplos:

4Na(s)+ O2(g) -----> 2Na2O(s) óxido de disodio
2Ca(s) + O2(g) -----> 2CaO(s) óxido de calcio

Generan sustancias básicas al disolverlos en agua:

Na2O(s) + H2O(l) --------> 2NaOH(ac) hidróxido de sodio
CaO(s) + H2O(l) --------> Ca(OH)2(ac) hidróxido de calcio
              Óxidos ácidos
               oxígeno + no metal
Ejemplos:
C(s) + O2(g) -------> CO2(g) dióxido de carbono
2S(s) + 3O2(g) ------> 2SO3(g) trióxido de azufre

Generan sustancias ácidas al disolverse en agua
CO2(g) + H2O(l) -----> H2CO3(ac) ácido carbónico
SO3(g) + H2O(l) ------> H2SO4(ac) ácido sulfúrico
               Día y noche
       C6H12O6 + OH-  C6H11O6- + H2O

               O2 (g)  O2 (ac)

      O2 (ac) + indicador  indicador + O2
                 (incoloro)     (azul)

indicador  O2 + C6H11O6-  indicador + productos
    (azul)                         (amarillo claro)

C6H12O6 + O2 (g) + OH-  H2O + productos
Ácidos y bases
        ÁCIDOS Y BASES
               ¿Para qué?
 La formación de un compuesto
  colorido durante un cambio es
  indicativo de una reacción química.
 Nuestro paladar tolera sabores
  fundamentalmente ácidos.
 Indispensables en agricultura.
     BASES COMUNES
14       destapacaños
12.5     agua de cal
12       limpiadores con amoniaco
10.5     leche de magnesia
8        clara de huevo
7.8-8.6    bilis
7.35-7.45 sangre
      Ácidos comunes
1-3     jugos gástricos, quitasarro
2.3     jugo de limón
2-4     refrescos (bebidas
        gaseosas)
3.0     manzanas agrias
3.3     jugo de manzanas
4.2     jitomates
5       café negro
6.3-6.6 leche
6.2-7.4 saliva
Dispersiones
            Dispersiones
 Disoluciones:
  Mezclas homogéneas en las que las
  partículas de la fase dispersa tiene el
  tamaño de átomos o moléculas.
 Coloides:
  Mezclas homogéneas. Partículas entre
  10 y 10000 veces más grandes que los
  átomos y moléculas.
 Suspensiones:
  Tamaño promedio mayor que el de los
  sistemas coloidales.
             Disoluciones
gas-gas           aire
gas-líquido       aire húmedo
gas-sólido        humos finos
líquido-gas       refrescos gaseosos
líquido-líquido   vinagre
líquido-sólido    agua de mar
sólido-gas        H2 adsorbido en metales
sólido-líquido    amalgamas dentales
sólido-sólido     aleaciones
Espumas
                    El unicel
                     ¿Qué es?
   espuma sólida (poliestireno-pentano)
   impacto ambiental (?) =>
          desarrollo de nuevas tecnologías

               ¿Para qué se usa?
 Aislante, embalaje, material de construcción y
  recubrimientos impermeabilizantes.
          Geles


La capacidad de un gel para
retener un disolvente puede
tener utilidades prácticas
diversas.
              Alcohol sólido


    acetato de calcio + etanol
 inmiscibilidad,
 combustibles,
 impacto social.
       Poli(acrilato) de sodio
               absorbencia:
     hasta 800 veces su peso en agua
            ¿Para qué se usan?
 Pañales  desechables y toallas sanitarias.
 Control de humedad en germinación y
  crecimiento de plantas.
 Remoción de agua: combustibles y
  basura.
Energía y química
Cambios de estado
Evaporación vs ebullición
La energía en las reacciones
         químicas
El agua
¿para qué nos sirve?
  La energía en las reacciones químicas:
 Enuna reacción química, la energía
 puede presentarse como un reactivo o un
 producto. Dependiendo del tipo de
 reacción química será la forma que ésta
 tome.
   Energía en forma de
    calor, luz y sonido
Manifestaciones de la energía:
La energía se puede presentar en forma
de Luz, Calor y Sonido o en alguna
combinación de las tres.

   Energía en forma de
    calor y luz.
Los fenómenos que dan origen a la energía en
 forma de luz se pueden clasificar en:

   Físicos:
     • Fluorescencia
     • Fosforescencia


   Químicos
     • Quimiluminiscencia
     • Fotoquímica
   La quimiluminiscencia se
    define como la
    producción isotérmica de
    luz visible en una
    reacción química.
   Energía en forma de
    luz exclusivamente.
   Bioluminiscencia:
    Importante en la
    reproducción y
    protección de algunas
    especies
   Aplicaciones:
       Análisis de DNA
       Detectores
        quimiluminiscentes
       Química Forense
Luciernaga
            Un poco de historia
   Las primeras referencias escritas a las
    luciérnagas y gusanos luminiscentes aparecen
    en las crónicas chinas Shih Ching (Libro de las
    Odas) en el período de 1500 a 1000 a.C.

   Aristóteles (384-322 a.C.) en Grecia, observó la
    luz emitida por los peces en descomposición y
    lo registró en De Coloribus: “…algunas cosas no
    arden por su naturaleza, ni tienen fuego de
    ningún tipo, aún así parecen producir luz”.
 CristóbalColón en su primer viaje reportó
 haber visto esas luces “... y era como una
 candelita de cera que se alzaba y
 levantaba, lo cual a pocos le parecía ser
 indicio de tierra, pero el Almirante tuvo por
 cierto estar junto a tierra...”.
 Eltérmino luminiscencia fue introducido
 en 1888 por el químico alemán Eilhard
 Wiedemann para abarcar los dos
 fenómenos, la fluorescencia y la
 fosforescencia. Y definió a la
 luminiscencia como todos los fenómenos
 luminosos no causados solamente por el
 aumento de la temperatura.
 Quimioluminiscencia.     Es causada por
 reacciones químicas, como cuando el
 fósforo amarillo se oxida en aire,
 emitiendo una luminiscencia verde. Si la
 reacción química ocurre en un organismo
 viviente, tal como la luciérnaga, el proceso
 se llamaba bioluminiscencia
Bioluminiscencia
           ¿Qué es el aire?

El aire es una mezcla de gases, es decir, está
 formado por gases distintos: nitrógeno,
 oxígeno, argón, dióxido de carbono y otros.
La naturaleza lo recicla constantemente; el aire
 que respiramos hoy en día es el mismo que
 ayudó a crecer, hace millones de años, a
 plantas como las que encontramos fosilizadas.
El aire que respiramos se encuentra en los
 primeros 10 km de altura.
          Composición del aire
    Sustancia     Fórmula   % en volumen
Nitrógeno           N2         78.08
Oxígeno             O2         20.95
Argón               Ar         0.934
Dióxido de         CO2         0.0314
carbono
Neón                Ne        0.00182
        Contaminantes de la
            atmósfera
Sustancia           Fuente                 Fuente natural
                antropogénica
CO2,y CO          Combustiones             Descomposición,
                                          volcanes, incendios
                                              forestales.
   O3           Smog fotoquímico          Tormentas eléctricas

  CH4       Fugas de petróleo, cultivos   Pantanos, animales
                    de arroz.              silvestres ganado,
  N2O       Explosivos y fertilizantes,   Acción bacteriana en
             escapes de vehículos.              suelos.
  H2S          Procesos químicos.         Volcanes, pantanos.

  SO2         Combustión de fósiles,           Volcanes
              fabricación de H2SO4
        Un átomo más un átomo
               menos...
   El ozono es un
    componente natural de la
    estratosfera.
   Es un alótropo del
    oxígeno.
   En grandes cantidades
    puede dstruir toda la
    materia orgánica.
    Es un poderoso
    oxidante.
          Formación del ozono
O2 + hn (< 240 nm)          O• + O•          (1)
            O• + O2            O3           (2)
O3 + hn (< 320 nm)          O• + O2          (3)
      O• + O2              O3         (4)

             Destrucción del ozono

O• + O3               O2 + O2                (4)
       Las dos caras del ozono
   El ozono en la estratosfera:
           CFCl3 + luz —→ CFCl2• + Cl•
             Cl• + O3 —→ ClO• + O2
             ClO• + O• —→ Cl• + O2
   El ozono en la baja atmósfera:
    Luz solar; NOx, en particular NO2;
    hidrocarburos: evaporación de combustibles,
    combustibles mal quemados y disolventes.
Inversión térmica
Efecto invernadero

            A: Absorción de la radiación emitida por
                el Sol en las capas atmosféricas
            B: Reflexión de la radiación solar
                (aproximadamente un 30% de la
                radiación absorbida)
            C: Captación de la radiación solar
                reflejada por los gases invernaderos
            D: Radiación solar liberada al espacio
            El ciclo formado por los puntos B y C, es
                el responsable de la elevación de la
                temperatura en las capas más
               cercanas a la superficie terrestre.
                     GASES QUE PRODUCEN EL EFECTO INVERNADERO
                                        GAS
                                  FUENTE EMISORA
                                   TIEMPO DE VIDA
                          CONTRIBUCION AL CALENTAMIENTO (%)
Dióxido de carbono (CO2)
Combustibles fósiles, deforestación, destrucción de suelos
                                               500 años
                                                   54
Metano (CH4)
Ganado, biomasa, arrozales, escapes de gasolina, minería
                                              7 - 10 años
                                                   12
Oxido Nitroso (N2O)
Combustibles fósiles, cultivos, deforestación
                                            140 - 190 años
                                                    6
Clorofluorocarbonos (CFC 11,12)
Refrigeración, aire acondicionado, aerosoles, espumas plásticas
                                            65 - 110 años
                                                   21
Ozono y otros
Fotoquímicos, automóviles, etc.
                                             horas - días
                                                    8
                   Lluvia ácida
La lluvia ácida se forma en las nubes altas donde los óxidos
de nitrógeno, carbono y azufre reaccionan con el agua y
forman la disolución ácida correspondiente. La radiación solar
aumenta la velocidad de esta reacción.
                    SO3+H2O  H2SO4
                2NO2+H20  HNO3 + HNO2
                    CO2 + H2O  H2CO3
                    SO2 + H2O  H2SO3
                   2 SO2 + O2  2 SO3
                   SO3 + H2O  H2SO4
El dióxido de nitrógeno se combina con el agua produciendo
ácido nítrico y óxido nítrico o ácido nítrico y ácido nitroso,
según la cantidad de bióxido de nitrógeno que reaccione con
el agua.

				
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posted:12/8/2011
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