Reacciones químicas importantes en nuestro entorno, Monografías, Ensayos de Química

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Nombre del alumno:_________________________

Grupo:_____________

Relaciónentre compuestos

orgánicos y el entorno

M. en C. Alejandra Ramírez Muñoz

La manera de evaluar cada unidad de aprendizaje será

conforme las rubricas que se soliciten en cada bloque,

pero recuerda que tanto tu cuadernillo de trabajo

como el cuaderno serán piezas importantes para

poder promediar alguna rubrica.

Contenido

Equilibrio dinámico

Reacciones químicas importantes de

nuestro entorno

Combustión Fotosíntesis Digestión Corrosión

Análisis de algunas reacciones

ambientales

El esmog fotoquímico La formación de ozono en la estratosfera

Balanceo de ecuaciones

Definición

Métodos

Tanteo Algebraico/aritmético Redox Unidad 1 Identificaciónde las reacciones químicas y el equilibrio químico

Estequiometría

Mol y masas atómicas Mol y masas moleculares

Unidades de concentración

Porcentual Partes por millón Molaridad Normalidad Huella de carbono

Masa

Ley de la conservación de la masa Ley de proporciones múltiples

Volumen

Ley de volúmenes de combinación Ley de Avogadro

Cálculos estequiométricos

Mol-mol Masa-mol y masa-masa Masa- volumen y mol-volumen

Reactivo limitante

Implicaciones ecológicas

Origen de la contaminación Contaminantes antropogénicos primarios y Contaminantes del agua de uso industrial y urbano Inversión térmica Esmog secundarios

Capas de la atmósfera

Lluvia ácida Unidad 2 Cuantificaciónenlas reacciones químicas Unidad 3 Identificaciónde los modelos de ácido-base

Reacciones ácido-base

Características y ejemplos de ácidos y bases

Teorías

Teoría de Arrhenius Teoría de Brønsted-Lowry

¿Qué es el pH?

Definición Escala Medición

Valor de pH

La característica logarítmica del pH Sustancias indicadoras de pH El valor de pH de los alimentos y su impacto en la salud La importancia del valor de pH en la asimilación de medicamentos y nutrientes en el organismo 5% (^10) % 10 % 10 % 10 % 10 %

Habilidades sociemocionales Lee el siguiente texto y responde las preguntas:

¿Cómo establecer una meta y de veras cumplirla?

Todos los días recibimos estímulos que nos entusiasman para obtener o hacer algo. Sin embargo, la mayoría de estos deseos se quedan guardados en el cajón sin que lleguemos a materializarlos porque no les damos continuidad. Aquí te propondremos un método para materializar una meta a corto plazo y que tus deseos no se esfumen como el viento. Primero, elige algo que te gustaría conseguir. Debe ser algo que te motive mucho y, sobre todo, que sea realista y medible a corto o mediano plazo. Luego, divide esta meta en fases o momentos (entre 5 y 10 ). Por ejemplo, si tu meta es hacer ejercicio, primero debes medir lo que eres capaz de hacer ahora. Imagina que descubres que puedes hacer diez lagartijas de un tirón; entonces, tu primera meta puede ser hacer doce, luego catorce y así sucesivamente, hasta alcanzar un límite razonable. Posteriormente, agrega ejercicios para otros músculos y tendrás un plan completo. Lo importante es plantear algo fácil de lograr en cada fase, de modo que una meta ambiciosa se convierta en pequeños y sencillos pasos. Completa los datos en la tabla 1. Tabla 1 Mi meta es: Cumplido: Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 4 Fase 6 Fase 7 Fase 8 Fase 9 Fase 10 Algunos consejos adicionales:

1. Reproduce esta tabla y colócala en un lugar donde puedas verla todos los días.
2. Agrégale elementos que te recuerden la importancia de tu meta, por ejemplo, una frase motivadora.
3. Comentacon un compañero,amigo o familiarde tu meta paraque te anime a conseguirla.
4. Recompénsate cada vez que superes una etapa.

Analiza esta reacción. ¿Qué se observa en ella?

• → CuSO 4 +Fe → FeSO 4 +Cu Muchas reacciones, como la oxidación de un material, son irreversibles. Esto quiere decir que una vez que ocurrieron es imposible (o prácticamente imposible) que a partir de los productos se obtengan los reactivos nuevamente. Sin embargo, en la mayoría de las reacciones los reactivos no se convierten completa- mente en productos porque se efectúa una reacción reversa, en la cual los productos se unen para formar reactivos. Cuando una reacción ocurre tanto hacia adelante como hacia atrás, se le llama reacción reversible. Analiza el siguiente ejemplo: Si una mezcla gaseosa de hidrógeno y vapores de yodo reacciona a alrededor de 444 °C en un envase cerrado por alrededor de dos o tres horas, se produce yoduro gaseoso, de acuerdo con la siguiente reacción: H 2 (g)+I 2 (g)→ 2HI(g) Junto con el HI gaseoso, también quedará una parte del hidrógeno y del yodo que no reaccionaron. Ahora bien, si este yoduro gaseoso (HI) se mantiene en un recipiente cerrado a 443. 85 °C durante dos o tres horas, se descompone para producir hidrogeno gaseoso (H) y yodo gaseoso (I)nuevamente, como se describe en la siguiente ecuación: 2HI(g) → H 2 (g)+I 2 (g) Equilibrio dinámico

c. Quemar madera d. Romper un papel e. Calentar un sartén f. Obtención de amoniaco a partir de N 2 y H 2

4. Escribe las reacciones directa e inversa de los siguientes procesos: a. 2H 2 +O 2 → 2H 2 O b. CH 4 +H 2 O →CO +3H 2 c. 2HBr → H 2 +Br

5. Encierra, de los siguientes sistemas, aquellos donde haber un equilibrio físico diná- mico o un equilibrio químico. a. Cristalización y disolución del cloruro de sodio b. Conversión de oxígeno gaseoso en ozono c. Condensación y evaporación de un líquido d. Reacción entre H 2 y I 2 para producir HI e. Una solución saturada de azúcar
6. Utiliza la siguiente lista de cotejo para evaluar la actividad de aprendizaje anterior. Criterio a evaluar Sí No Realizo el balance de ecuaciones y el principio de conservación de la materia de algunas reacciones químicas. UA 1 Identificación de las reacciones químicas y el equilibrio químico

En nuestro entorno ocurren reacciones químicas importantes constantemente, como la corrosión, la combustión, la fotosíntesis, la digestión y el proceso de respiración celular. Son fundamentales porque constituyen el motor de la naturaleza. Las erupciones volcánicas, los incendios forestales y la quema de combustibles corres- ponden a la combustión. Ésta se genera cuando un combustible se combina con el oxí- geno(comburente), produciendo dióxido de carbono, vapor de agua y energía en forma de luz y calor. Las reacciones de combustión son causantes del calentamiento global y del efecto invernadero. Durante la fotosíntesis , las plantas, algas y algunas bacterias transforman dióxido de carbono, agua y minerales(en presencia de luz solar), en productos indispensables para los seres vivos: oxígeno y glucosa. La digestión consiste en la transformaciónquímica de los alimentos, previamente inge- ridos, en sustancias más sencillas que pueden ser absorbidas y utilizadas por las células del cuerpo. La corrosión es la interacción de un metal con el medio que lo rodea, el cual produce deterioro en sus propiedades tanto físicas como químicas. Constituye una de las pérdi- das económicas más grandes de la civilización moderna. El deterioro en los automóvi- les, barcos y aviones, roturas en taques de almacenamiento, oleoductos y tuberías de agua, el derrumbe de un puente o un edificio, son algunas de las consecuencias de este proceso. Estas reacciones son complejas; se producen mediante una serie de etapas. A continua- ción, veremos los mecanismos de reacción que las explican paso a paso. Combustión La combustión es un proceso químico de oxidación rápida que se inicia con un aporte de energía y que, en presencia de oxígeno, da lugar a la formación de nuevas sustancias y a la liberación de energía en forma de luz y calor. Para que se lleve a cabo esta reac- ción, se necesita un combustible, un comburente y calor. Reacciones químicas importantes de nuestro entorno

Fotosíntesis La fotosíntesis es un proceso mediante el cual los organismos con clorofila, como las plantas, las algas y algunas bacterias, capturan energía en forma de luz y la transforman en energía química. Mediante este proceso, los organismos fotosintéticos producen las sustancias químicas necesarias para que los seres vivos puedan alimentarse, crecer y desarrollarse. El proceso de fotosíntesis se lleva a cabo en la capa media de la hoja o mesófilo, en donde se encuentran los cloroplastos, los cuales constan fundamentalmente de una membrana ex- terna, una membrana interna y de una serie de sacos, llamados tilacoides, en cuyas membranas se forman la clorofila y otros pigmentos. La clorofila está formada por átomos de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y magnesio. La fotosíntesis tiene dos etapas básicas: la fase fotoquímica o reacción de Hill, la cual depende de la luz, y una etapa subsecuente que no depende de ella, llamado ciclo de Calvin o fase de fijación del dióxido de carbono. Fase fotoquímica, reacción de Hill o fase luminosa. Esta fase se lleva a cabo en las membranas de los tilacoides. Cuando la clorofila absorbe la luz se produce la fotolisis, una reacción química que descompone las moléculas de agua y las separa en oxígeno e hidrógeno. El oxígeno se libera al aire como un subproducto, el cual es aprovechado por los animales y seres humanos. El hidrógeno se utiliza para formar dos moléculas encargadas de almacenar y transportar energía: el ATP (trifosfato de adenosina) y NADP (nicotinamida adenina dinucleótido fosfato), las cuales se requiere para la se- gunda etapa de la fotosíntesis. Ciclo de Calvin o fase oscura. Esta fase se lleva a cabo en el es- troma. Una vez que la ATP y la NADP se producen y se almacenan en la planta, ocurre la segunda etapa en cualquier momento, incluso en la oscuridad. Esta etapa se conoce como el ciclo de Calvin. Durante este ciclo, el dióxido de carbono que entra a las hojas a través de poros llamados estomas se fija, es decir, se in- corpora a moléculas orgánicas. Gracias a la energía almacenada en el ATP y NADP, y a la acción de enzimas, se forman moléculas compuestas por tres átomos de carbono (gliceraldehído- 3 - fosfa- to), las cuales se combinan para formar moléculas de glucosa. La planta hace circular la glucosa de manera interna. Dicho proceso se conoce como translocación. La glucosa permite que la planta realice procesos bio- lógicos y es fundamental para crecer y vivir. Cualquier partícula de oxígeno restante se libera en el aire como subproducto. El proceso de la fotosíntesis se puede representar con la siguiente ecuación química: 6 CO 2 +6H 2 O +Luz → C 6 H 12 O 6 +6O 2 Actividad | 03

1. Elabora en tu cuaderno un mapa mental para explicar el proceso de la fotosíntesis.
2. En un párrafo de diez renglones, explica la importancia de la fotosíntesis. Azúcares Agua Oxígeno Dióxido de carbono Luz solar Figura 1. Función de los cloroplastos en la fotosíntesis. Observa mediante la apli- cación de Digital una representación de la fotosíntesis. Relación entre compuestos orgánicos y el entorno

Digestión Los seres vivos que no realizan fotosíntesis obtienen de los alimentos la energía nece- saria para desarrollar sus funciones y la materia indispensable para el crecimiento, de- sarrollo y mantenimiento del cuerpo. El alimento está constituido por moléculas gran- des y complejas, principalmente carbohidratos, lípidos, proteínas, y ácidos nucleicos, además de vitaminas y minerales. Por tanto, éstas deben transformarse mediante el proceso de digestión en otras más simples y de menor tamaño para que las células del cuerpo puedan utilizarlas. La digestión es la transformación química de los alimentos, previa- mente ingeridos, en sustancias más sencillas para ser absorbidos y utilizados por las células del cuerpo. En este proceso participan dife- rentes tipos de enzimas. Se lleva a cabo en el tubo o tracto digestivo, formado por boca, faringe, esófago, estómago, intestino delgado, in- testino grueso y ano. También participan en la digestión las glándulas salivales, el hígado, vesícula biliar y el páncreas como órganos anexos. En el proceso de digestión intervienen dos procesos. La digestión mecánica comprende la masticación, los movimientos del estómago que ayudan a romper los alimentos enteros en piezas más pequeñas para facilitar la descomposición química, y los movimientos peristálti- cos que mueven la comida a través del tracto digestivo. La digestión química se refiere a la descomposición de los alimentos a lo largo del tracto digestivo por medio de ácidos y enzimas, transformándolos en compuestos que pueden ser absorbidos y utilizados por el organismo. La digestión química comienza en la boca , por la acción de la saliva, la cual está compuesta por agua. Ésta disuelve los alimentos y contiene dos enzimas: una amilasa salival que rompe el almidón en maltosa, glucosa y oligosacáridos; y una lipasa lingual, que empieza la diges- tión de los lípidos. Por efecto de la masticación y los movimientos de la lengua, los alimentos se reducen a una masa blanda, flexible y de fácil deglución, llamada bolo alimenticio, que pasa por el esófago y llega al estómago. Este órgano produce jugo gástrico, que contiene ácido clorhídrico y enzimas. El ácido clorhídrico participa disolviendo el bolo alimenticio, esteriliza el medio estomacal, acaba con los microorganismos pa- tógenos y también activa a las enzimas. Entre estas últimas se encuentra la pepsina, que rompe las proteínas en péptidos pequeños, y la renina, que separa la leche en fracciones líquidas y sólidas. La masa que se forma por la acción de los jugos gástricos recibe el nombre de quimo. En la primera parte del intestino delgado ( duodeno ), se lleva a cabo la mayor parte de la digestión química. El quimo se mezcla con tres líqui- dos que contienen diferentes enzimas: bilis, jugo pancreático y enzimas secretadas por las mucosas del intestino delgado.

Boca

Hígado

Estómago

Recto Ano

Apéndice

Pancreas

intestino

delgado

intestino

grueso

vesícula

biliar

Esófago

Glándulas salivales

Figura 1. Sistema digestivo. UA 1 Identificación de las reacciones químicas y el equilibrio químico

El proceso de corrosión del hierro necesita de un ánodo y un cátodo en diferentes lu- gares sobre la superficie del metal. Generalmente, las partes en donde hay picaduras o raspaduras se comportan como ánodo y es donde el hierro se oxida: Ánodo: 2 Fe(s) → 2 Fe2+^ +4e- (ac) Los electrones donados por el hierro reducen el oxígeno atmosférico a agua en el cáto- do que es, a su vez, otra superficie del mismo metal. También hay agua que se disocia en sus iones H+y OH-. Cátodo: O2(g) +4H+^ +4OH- (ac) (ac) 4H 2 O(I) +4H+^ +4OH- (ac) (ac) Si combinamos estas semirreacciones, podemos escribir el proceso global de óxido-re- ducción de la siguiente manera: 2 Fe(s) +O2(g) +4H (ac) (ac)

• (^) +4e- (^) +4H 2 O(I) →^2 Fe 2+ (^) +4e- (^) +2H 2 O^ +4H

+ +4OH-

En la primera etapa del proceso de corrosión, se tiene la formación de hidróxido de hierro(II) insoluble: 2 Fe (^) (s) +O 2 (g) +2H 2 O(l) → 2 Fe(OH) 2 (ac) El hidróxidode hierro(II)(Fe(OH) 2 )sufreuna oxidación adicional a hidróxidode hierro (III). 4 Fe(OH) 2 (s) +O 2 (g) +2H 2 O(l) → 4 Fe(OH) 3 (ac) Finalmente, el hidróxido de hierro (III)sufre una deshidratación parcial y se forma óxido de hierro (III)(Fe 2 O 3 ) de color café rojizo que se conoce como herrumbre: 2 Fe(OH) 3 (s) → Fe 2 O 3 ·H 2 O(s) +2H 2 O(l) El resultado es que se consume el metal en el sitio del ánodo, el cual pierde su solidez. La presencia de una solución salina, como el agua de mar o el lodo formado por la nieve fundida, y las sales (NaCl o CaCl 2 ) que se usan para fundirla, actúa como electrolito. Esto hace que el proceso de conducción de electrones sea más eficiente, incrementando la velocidad de reacción. Actividad | 05 Elaboren, en equipos, una presentaciónelectrónica con base en los siguientes temas:

• Obtención de amoniaco mediante el proceso Haber-Bosch
• Formación de estalactitas y estalag- mitas en cavernas
• Pirometalurgia del hierro
  • Hidrometalurgia del cobre
  • Obtención industrial del ácido sulfú- rico
  • Respiración celular UA 1 Identificación de las reacciones químicas y el equilibrio químico

Consideren los siguientes puntos:

1. Descripción del proceso químico, incluyendo las ecuaciones químicas involucra- das.
2. Importancia del producto obtenido.
3. Problemas de contaminación y sus efectos en el ambiente y seres vivos.
4. Las medidas de prevención que se han tomado para evitar el problema de con- taminación. Utiliza la siguiente lista de cotejo para evaluar esta actividad de aprendizaje. Criterio a evaluar Sí No Hago el balance de ecuaciones y aplico el principio de conservación de la materia en reacciones químicas del entorno, y valoro la impor- tancia de tomar en cuenta todos sus componentes relacionados con el impacto ambiental. Análisis de algunas reacciones ambientales En las últimas décadas, la contaminación ambiental se ha convertido en uno de los pro- blemas más importantes para la sociedad. En las grandes ciudades es posible percibirla como una capa de color café rojizo a modo de neblina sucia. La presencia de ozono en la atmósfera baja provoca tos, reduce la función pulmonar, irrita los ojos, provoca fatiga y daña árboles y cultivos. En cambio, en la estratosfera, el ozono es benéfico, ya que nos protege de la dañina radiación ultravioleta que pro- viene del Sol. El ozono se forma cuando el oxígeno molecular, que se encuentra en la estratosfera, es bombardeado por la radiación solar y se desencadena una serie de re- acciones químicas. Para mantener estable la capa de ozono, este proceso fotoquímico debe suceder en equilibrio; es decir, el ozono se forma y se destruye constantemente, pero estas reacciones se alteran con facilidad debido a la presencia en la estratosfera de compuestos contaminantes. En 1974 ,dos científicos, Mario José Molina Henríquez (mexicano) y F.Sherwood Rowland (estadounidense), publicaron un artículo en la revista Nature , en el cual advertían sobre la creciente amenaza que el uso de clorofluorocarbonos (CFC), empleados en latas de aerosol y como gases refrigerantes, suponían para la capa de ozono. El 11 de octubre de 1995 , estos científicos fueron galardonados con el Premio Nobel de Química por su valiosa aportación. El esmog fotoquímico El nombre esmog proviene de la abreviatura de las palabras inglesas smoke (humo) y fog (niebla). En las grandes ciudades, la gran cantidad de vehículos automotores (millo- nes de ellos) y los rayos solares desencadenan este problema de contaminación atmos- férica. Veamos por qué. Relación entre compuestos orgánicos y el entorno