QuimicaII.Guía - WordPress.com

Transcripción

COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE BAJA
CALIFORNIA
QUÍMICA II
GUÍA DE ACTIVIDADES DEL ALUMNO PARA EL DESARROLLO DE
COMPETENCIAS
SEGUNDO SEMESTRE
FEBRERO DE 2012
COLEGIO DE BACHILLERES
DEL ESTADO DE BAJA
CALIFORNIA
LIC. RAFAEL AYALA LÓPEZ
DIRECTOR GENERAL
ING. ANA LILIA MARTÍNEZ MUÑOZ
DIRECTORA DE PLANEACIÓN ACADÉMICA
Edición, febrero de 2012
Diseñado por:
1ra. Edición
I.B.Q. Alma García Delgado
I.B.Q. Juanita Guadalupe Corrales Félix
Q.F.B. Luz Marina Silvia Manzo
Q.F.B. Esperanza Larios Gutiérrez
2da. Edición:
Mtra. Griselda Cruces y Rojas
I.B.Q. Juanita Guadalupe Corrales Félix
Con apoyo de:
I.B.Q. Alma García Delgado
Q.F.B. Luz Marina Silvia Manzo
Q.I. América Salas Wilson
La presente edición es propiedad del
Colegio de Bachilleres del Estado de
Baja California, prohibida la reproducción
total o parcial de esta obra.
En la realización del presente material, participaron: JEFE DEL DEPARTAMENTO DE ACTIVIDADES
EDUCATIVAS, Teresa López Pérez; COORDINACIÓN DE EDICIÓN, Roque Juan Soriano Moreno:
EDICIÓN, Elvia Munguía Carrillo.
ÍNDICE
PRESENTACIÓN
COMPETENCIAS GENÉRICAS QUE EXPRESAN EL PERFIL DEL EGRESADO
COMPETENCIAS DISCIPLINARES BÁSICAS
BLOQUE I:
APLICAS LA NOCIÓN DE MOL EN LA
CUANTIFICACIÓN DE PROCESOS QUÍMICOS .............................................. 1
BLOQUE II: ACTÚAS PARA DISMINUIR LA CONTAMINACIÓN
DEL AIRE, DEL AGUA Y DEL SUELO............................................................ 55
BLOQUE III: COMPRENDES LA UTILIDAD DE LOS SISTEMAS
DISPERSOS ................................................................................................. 101
BLOQUE IV: VALORAS LA IMPORTANCIA DE LOS COMPUESTOS
DEL CARBONO EN TU ENTORNO .............................................................. 167
BLOQUE V: IDENTIFICAS LA IMPORTANCIA DE LAS
MACROMOLÉCULAS NATURALES Y SINTÉTICAS ................................... 213
BIBLIOGRAFÍA:
............................................................................................................... 255
PRESENTACIÓN
¿Qué es formación de competencias en bachillerato? Es un enfoque didáctico
que pretende desarrollar en el estudiante conocimientos, habilidades de pensamiento,
destrezas, actitudes y valores que le permitan incorporarse a la sociedad de una forma
inteligente, consciente, propositiva, activa y creativa; y que en un momento dado, las
utilice para enfrentarse a una situación de vida concreta, resuelva problemas, asuma
retos, etc.
En la actualidad, es una exigencia ofrecer una educación de calidad que logre la
formación y consolidación del perfil de egreso en el bachiller de tal forma que pueda
contar con los elementos necesarios que le permitan crecer y desarrollarse en un
mundo cambiante, globalizado, competitivo y complejo; por lo que el proceso educativo
debe caracterizarse por presentar estrategias que contemplen actividades de
aprendizaje en diversos contextos y escenarios reales, donde pongan en juego,
movilice y transfiera las competencias desarrolladas.
Este material dirigido al estudiante, es producto de la participación de los
docentes, donde pusieron de manifiesto su experiencia, conocimiento y compromiso
ante la formación de los jóvenes bachilleres; mismo que se presenta en dos
modalidades: Guías de actividades para el alumno y la planeación didáctica para el
docente y se podrán consultar en la página web del Colegio: www.cobachbc.edu.mx
en la sección de alumnos o en docentes respectivamente.
COMPETENCIAS GENÉRICAS QUE EXPRESAN
EL PERFIL DEL EGRESADO
Las competencias genéricas son aquellas que todos los bachilleres deben estar en la capacidad
de desempeñar, y les permitirán a los estudiantes comprender su entorno (local, regional, nacional o
internacional e influir en él, contar con herramientas básicas para continuar aprendiendo a lo largo de la
vida, y practicar una convivencia adecuada en sus ámbitos social, profesional, familiar, etc. Estas
competencias junto con las disciplinares básicas constituyen el Perfil del Egresado del Sistema Nacional
de Bachillerato.
Se autodetermina y cuida de sí:
1. Se conoce y valora a sí mismo y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los objetivos que
persigue
2. Es sensible al arte y participa en la apreciación e interpretación de sus expresiones en distintos
géneros
3. Elige y practica estilos de vida saludables
Se expresa y se comunica
4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización
de medios, códigos y herramientas apropiados
Piensa crítica y reflexivamente
5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos
6. Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros
puntos de vista de manera crítica y reflexiva
Aprende de forma autónoma
7. Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida
Trabaja en forma colaborativa
8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos
Participa con responsabilidad en la sociedad
9. Participa con una conciencia cívica y ética en la vida de su comunidad, región, México y el
mundo
10. Mantiene una actitud respetuosa hacia la interculturalidad y la diversidad de creencias, valores,
ideas y prácticas sociales
11. Contribuye al desarrollo sustentable de manera crítica, con acciones responsables
COMPETENCIAS DISCIPLINARES BÁSICAS DEL CAMPO DE
CIENCIAS EXPERIMENTALES
1.
Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en
contextos históricos y sociales específicos.
2.
Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida
cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.
3.
Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis
necesarias para responderlas.
4.
Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter
científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.
5.
Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis
previas y comunica sus conclusiones.
6.
Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales
a partir de evidencias científicas.
7.
Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de
problemas cotidianos.
8.
Explica el funcionamiento de máquinas de uso común a partir de nociones científicas.
9.
Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o
demostrar principios científicos.
10.
Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos
observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos.
11.
Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las
acciones humanas de riesgo e impacto ambiental.
12. Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus
procesos vitales y el entorno al que pertenece.
13. Relaciona los niveles de organización Química, Biológica, Física y Ecológica de los
sistemas vivos.
14. Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la
realización de actividades de su vida cotidiana.
El estudio del mol como la unidad de cantidad de una determinada sustancia, así como los
cálculos estequiométricos te ayudarán a predecir las cantidades necesarias o productos que se
obtendrán en una reacción química, podrás comprender también, la importancia de estos para
la medición de sustancias dañinas al ambiente, la optimización en procesos industriales, y
control en actividades cotidianas o situaciones como la que se presenta a continuación.
Observa las siguientes imágenes.
Imágenes tomadas de: http://www.tachirense.com, http://www.google.com.mx
¿Sabes lo que puede hacer la diferencia entre un hermoso espectáculo de fuegos
artificiales y un desastre?
“El fabuloso espectáculo de luces multicolores, llamado también el arte del fuego, que por
muchos años ha estado presente en nuestras celebraciones, puede ser controlado por medio
de la Estequiometría, para brindar seguridad tanto a espectadores como encargados de
realizarlo”.
1
¿Qué es la estequiometria?
COMPETENCIAS A DESARROLLAR: Fundamenta opiniones sobre los impactos de la
ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas de sus
comportamientos y decisiones.
Actividad 1. Lean de manera grupal con la coordinación de tu profesor el siguiente texto y
comentan sus opiniones al respecto de la importancia de la estequiometria, anota en el cuadro
tu opinión respecto a la importancia de la cuantificación de las sustancias en las reacciones.
La fabricación de productos químicos es uno de los esfuerzos industriales más grandes del
mundo. Las industrias químicas son la base de cualquier sociedad industrial. Dependemos de
ellas respecto a productos que utilizamos a diario como gasolina y lubricantes de la industria
del petróleo; alimentos y medicinas de la industria alimentaria; telas y ropa de las industrias
textiles. Estas son sólo unos cuantos ejemplos pero casi todo lo que compramos diariamente
se fabrica mediante algún proceso químico o al menos incluye el uso de productos químicos.
Por razones económicas los procesos químicos y la producción de sustancias químicas deben
realizarse con el menor desperdicio posible, lo que se conoce como "optimización de
procesos". Cuando se tiene una reacción química, el Químico se interesa en la cantidad de
producto que puede formarse a partir de cantidades establecidas de reactivos. Esto también es
importante en la mayoría de las aplicaciones de las reacciones, tanto en la investigación como
en la industria.
En una reacción química siempre se conserva la masa, de ahí que una cantidad específica de
reactivos al reaccionar, formarán productos cuya masa será igual a la de los reactivos que los
generaron. La estequiometria es la rama de la química que estudia las relaciones cuantitativas
entre sustancias cuando experimentan un cambio químico. Ésta se ha convertido en una
herramienta de vital importancia para la química en varios campos de la actividad humana, por
ejemplo es fundamental en procesos industriales de síntesis de productos químicos de muchos
tipos, en medicina, investigación, ciencias forenses, determinación de contaminantes, en
arqueometría (estudios arqueológicos) y el cuidado del ambiente, así como también en
muchas actividades artesanales y gastronómicas.
Fuente: Fragmento de ensayo “Implicaciones ecológicas, industriales y económicas de los
cálculos estequiométricos. Antonio Martínez Rosalba. http://www.buenastareas.com/
¿Cómo podemos entender la estequiometria?
2
Lee la siguiente situación
Tres de tus amigas (Luisa, Elena y Rosa) fueron al mercado a comprar una docena de su fruta
favorita, para realizar un proyecto escolar.
El papá de Luisa las llevó, pero de regreso tuvieron que caminar varias cuadras cargando cada
quien su paquete con las doce piezas. Rosa terminó tan cansada que comentó que cambiaría
su fruta favorita, para no volver a cargar semejante peso. Luisa no tuvo problemas con el peso,
pero sí con el espacio, ya que requirió de una bolsa más grande. Como el paquete de Elena
era pequeño y liviano, no tuvo problemas durante el camino, y hasta se ofreció a ayudarle a
Rosa.
¿Por qué si las tres compraron cantidades iguales, los paquetes no tenían el mismo
peso ni el mismo volumen?
Actividad 2. Después de analizar la situación anterior, responde a lo siguiente:
1.-Si compras un kilo de manzanas, ¿cuántas esperas que te den?
.
2.-Si compras un kilo de uvas, ¿cuántas esperarías recibir?
.
3.-Si necesitas que te vendan cinco peras, ¿las pedirías por kilo?
.
4.-¿Cómo las pedirías?
.
5.-Si compras dos kilos de duraznos y sabes que cada durazno pesa 100 gramos, ¿cuántos
duraznos habrá en la bolsa?
.
6.-Si compras una docena de naranjas y cada naranja pesa 50 gramos, ¿cuánto pesa la
docena?
.
7.-¿Qué unidades utilizarías para cuantificar átomos, moléculas o sustancias químicas?
.
8.- ¿Sabes los qué es un mol?
.
3
9.-¿Qué es la estequiometria?
.
10.- ¿Qué es una reacción química?
.
11.- Define lo que es reactivo limitante y reactivo en exceso?
.
12.-¿Qué significa el rendimiento de una reacción?
.
Al terminar, comenten de manera grupal las respuestas, expresando tus conocimientos previos
sobre los tópicos, así como sus inquietudes respecto a éstas preguntas, confirma o corrige tus
respuestas con la ayuda y retroalimentación de tu profesor.
DESEMPEÑO A DEMOSTRAR:
-Aplica el concepto de mol al interpretar reacciones que se realizan en diferentes
ámbitos de su vida cotidiana y en la industria.
OBJETO DE APRENDIZAJE
Mol
Actividad 3. Revisa el siguiente material y utiliza la información para elaborar un cuadro
sinóptico con los conceptos de mol, masa fórmula, masa molar y volumen molar, así como la
relación entre estos conceptos.
El mol (símbolo mol) es la unidad con que se mide la cantidad de sustancia, una de las siete
magnitudes físicas fundamentales del Sistema Internacional de Unidades.
Dada cualquier sustancia (elemento químico, compuesto o material) y considerando a la vez un
cierto tipo de partículas que la componen, se define como un mol a la cantidad de esa
sustancia que contiene tantas partículas, como átomos hay en 12 gramos de carbono-12.
4
Un solo átomo
Un mol
Un átomo de carbono tiene una masa de
12 uma.
En 12 gramos de carbono, hay
6.022 × 1023 átomos de carbono
El número de partículas –átomos, moléculas, iones, electrones, radicales u otras partículas o
grupos específicos de éstas– existentes en un mol de sustancia es, por definición, una
constante que no depende del material ni del tipo de partícula considerado.
Esta cantidad es llamada número de Avogadro (NA) y equivale a 6.022 × 1023 unidades
elementales o partículas por cada mol.
Así como en una docena de cualquier fruta (naranjas, fresas o uvas) siempre habrá 12 piezas,
en un mol de cualquier sustancia (elementos o compuestos), siempre habrá 6.022 x 1023
partículas de esa sustancia. Este número es enorme:
602 2000 x un millón x un millón x un millón = 602 200 trillones.
Lee las siguientes analogías para que te des una idea de la magnitud de esta cantidad:
•
•
•
Una pila de 6.022 × 1023 hojas de papel sería tan alta que llegaría de la Tierra al Sol un
millón de veces.
6.022 × 1023 pelotas de beisbol cubrirían totalmente la Tierra hasta una altura de más de
160 kilómetros.
6.022 × 1023 Segundos equivalen aproximadamente a 4 millones de veces la edad de la
Tierra.
Así podemos darnos cuenta de que existen muchísimos átomos, moléculas o unidades formula
en unos cuantos gramos de sustancia porque son muy pequeños y por lo tanto tienen masas
muy pequeñas.
Lee el siguiente anagrama sobre mol para que recuerdes algunos aspectos básicos.
Comenta tus dudas al respecto y escucha con respeto y atención la retroalimentación de tu
profesor.
Masa en gramos
Un mol de cualquier sustancia tiene una masa en
gramos igual a su masa atómica o molecular relativa
Masa molar (gramos/mol)
5
Ocupa un volumen
Un mol de cualquier gas ocupa un volumen de 22.4
Litros en condiciones normales (0°C y 1 atm de presión)
Volumen molar (Litros/mol)
Lo enorme
23
Un mol de cualquier sustancia contiene 6.022 x 10
partículas (átomos, moléculas, iones, electrones, etc)
Número de Avogadro/mol
Si un átomo de carbono tiene una masa de 12 uma, entonces
un mol de carbono tiene una masa de 12 gramos.
La masa molar (símbolo M) de un átomo o una molécula es la masa de un mol de dicha
partícula expresada en gramos. Es una propiedad física característica de cada sustancia pura
(elemento o compuesto). Sus unidades en química son g/mol.
Esta magnitud tiene el mismo valor numérico que la masa molecular de dicha partícula, pero
en vez de estar en unidades de masa atómica (u.m.a.) está en gramos/mol.
La masa molar (masa de un mol) debe ser distinguida de la masa molecular, que es la masa
de una molécula (dos o más átomos unidos) y no debe confundirse con la masa atómica, que
es la masa de un átomo.
Las masas molares casi nunca son medidas directamente. Pueden ser calculadas a partir de
las masas o pesos atómicos.
Las masas molares varían de:
-
1 a 238 g/mol para átomos.
-
10 a 1,000 g/mol para compuestos químicos sencillos.
-
1,000 a 5,000,000 g/mol para polímeros, proteínas, fragmentos de ADN, etc.
Polímero
Proteína
ADN
Para conocer la masa molar del agua, necesitamos saber a cuántos gramos equivale un mol
de agua:
6
Se calcula la masa de la molécula (masa molecular)
masa molecular del H2O = 2(1 uma) + 16 uma = 18 uma
Se expresa en gramos:
un mol de H2O = 18 gramos
Masa molar del agua = masa de un mol = 18 g/mol
La masa fórmula de una sustancia es la suma de las masas atómicas de los elementos que
contiene la fórmula, tomados tantas veces como se indica en ella.
Como la masa fórmula es el resultado de la suma de las masas de todos los átomos que se
indican en la fórmula, su unidad es la u.m.a. (unidad de masa atómica).
La masa fórmula del H2 SO4 = 2 (1 uma) + 32 uma + 4 (16 uma) = 98 uma
La masa fórmula corresponde a la masa molecular, cuando se refieren a sustancias
moleculares (no iónicas); es decir, a sustancias que existen como moléculas.
Masa fórmula = 18 uma
Masa molecular = 18 uma
Un mol de cualquier sustancia contiene 6.022 X 1023 partículas. En el caso de sustancias
gaseosas moleculares, un mol contiene NA moléculas. De aquí resulta, teniendo en cuenta la
ley de Avogadro, que un mol de cualquier sustancia gaseosa ocupará siempre el mismo
volumen (medido en las mismas condiciones de presión y temperatura).
Experimentalmente, se ha podido comprobar que el volumen que ocupa un mol de cualquier
gas ideal en condiciones normales (presión = 1 atmósfera, temperatura = 0 ºC
= 273.15 K) es de 22.4 litros. Este valor se conoce como volumen molar normal de un gas.
7
El valor del volumen molar corresponde a los llamados gases ideales o perfectos; los gases
ordinarios no son perfectos y su volumen molar es ligeramente diferente.
¿Podríamos contener un mol de gas a CNPT en estos recipientes?
CNPT = condiciones normales de presión y temperatura.
Intercambia tu cuadro sinóptico con un compañero para realizar una coevaluación. Verifica que
el contenido sea el correspondiente a cada concepto, manteniendo una actitud respetuosa.
8
Elabora aquí tu cuadro sinóptico
Existen muchísimas moléculas de diferentes compuestos a nuestro alrededor, algunos
indispensables para la vida en general de todos los organismos, otros necesarios para
nuestro estilo actual de vida, algunos contaminantes y dañinos al ambiente y nuestra salud.
9
Actividad 4. Organizados en equipos heterogéneos de trabajo elaboren la representación de
un compuesto o sustancia asignada por tu profesor. Ayúdense de diferentes materiales (pelotas
de unicel, círculos de papel de colores, papel ilustración, bolitas de dulce y palillos, etc.).
Expliquen con estos modelos tridimensionales la formación de moléculas y la relación molar
entre los componentes de las mismas. Ejemplo:
Relaciones del mol y la masa molecular del
compuesto
Modelo tridimensional
Sin el agua no podría existir
la vida en el planeta.
Relaciones del mol y la masa molecular del
compuesto
Modelo tridimensional
CO2
O2
NaCl
SO3
La estequiometria para el análisis de las combinaciones químicas, es decir las cantidades
de las sustancias que intervienen en las reacciones en proporción en masa y volumen para
formar compuestos, se rige de varias leyes. Aquí estudiaremos las leyes ponderales (las
que están en relación a las masas). ¿Sabes cuáles son estas leyes?
10
Realiza cálculos estequiométricos en los que aplica las leyes ponderales.
Las leyes ponderales:
Ley de Lavoisier
Ley de Proust
Ley de Dalton
Ley de Richter-Wenzel
COMPETENCIAS A DESARROLLAR:
-Elige las fuentes de información más relevantes para establecer la interrelación entre la
ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en contextos históricos y sociales
específicos.
-Utiliza las tecnologías de la información y la comunicación para obtener, registrar y
sistematizar información para responder a preguntas de carácter científico, consultando
fuentes relevantes y/o realizando experimentos pertinentes.
Son aquellas que permiten determinar el peso y el volumen de las sustancias
que intervienen en una reacción
Imágenes tomadas de: http://balanzasbasculas.blogspot.com/, http://pe.kalipedia.com/fisica-quimica/,
http://globalnewsbulletin.net/
11
Imagen tomada de: http://enroquedeciencia.blogspot.com/2011/05/pasatiempos-85.html
Actividad 5. Realiza trabajando colaborativamente en equipos heterogéneos una consulta
bibliográfica y diseña una presentación en formato indicado por tu profesor, para explicar el
significado y ejemplos de aplicación de una de las Leyes Ponderales que te haya asignado ya
sea: Ley de la Conservación de la Masa, Ley de las Proporciones Definidas, Ley de las
Proporciones Múltiples y Ley de las Proporciones Recíprocas. Al terminar la explicación,
lee de manera individual la siguiente información a manera si retroalimentación y relaciona
cada Ley Ponderal enunciada, con el ejemplo que la demuestre.
Leyes Ponderales o estequiométricas
Ley de la conservación de la masa (Lavoisier, 1789)
En toda reacción química la masa se conserva, es decir, la masa total de los reactivos es igual
a la masa total de los productos.
Ley de Proust o de las proporciones constantes
En 1808, J.L. Proust llegó a la conclusión de que para formar un determinado compuesto, dos o
más elementos químicos se unen y siempre en la misma proporción ponderal.
Una aplicación de la ley de Proust es la obtención de la denominada composición centesimal
de un compuesto, esto es, el porcentaje ponderal que representa cada elemento dentro de la
molécula.
Ley de Dalton o de las proporciones múltiples
Puede ocurrir que dos elementos se combinen entre sí para dar lugar a varios compuestos (en
vez de uno solo, caso que contempla la ley de Proust). Dalton, en 1808 concluyó que los pesos
de uno de los elementos combinados con un mismo peso del otro guardarán entre sí una
relación, expresables generalmente por medio de números enteros sencillos.
12
Ley de las proporciones equivalentes o recíprocas (Richter, 1792)
"Si dos elementos se combinan con cierta masa fija de un tercero en cantidades a y b,
respectivamente, en caso de que aquellos elementos se combinen entre sí, lo hacen con una
relación de masas a/b, o con un múltiplo de la misma. Es decir, siempre que dos elementos
reaccionan entre sí, lo hacen en forma equivalente o según múltiplos o submúltiplos de estos."
Páginas de consulta:
http://wapedia.mobi/es/Leyes_estequiom%C3%A9tricas
http://www.monografias.com/trabajos10/lepo/lepo.shtml
http://www.rena.edu.ve/TerceraEtapa/Quimica/LeyesCbQuimica.html
http://www.fisicanet.com.ar/quimica/gravimetria/ap01_gravimetria.php
http://quimicalibre.com/ley-de-proust-o-de-las-proporciones-definidas/
http://quimica.laguia2000.com/general/ley-de-las-proporciones-definidas-o-ley-de-proust
http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/ley-de-las-proporciones-multiples
http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/ley-de-las-proporciones-reciprocas
http://www.monografias.com/trabajos10/lepo/lepo.shtml
http://www.amschool.edu.sv/Paes/science/leyes.htm
http://tplaboratorioquimico.blogspot.com/2010/01/ley-de-dalton-o-ley-de-las-proporciones.html
http://www.clasesdeapoyo.com/documents/search/3502
http://encina.pntic.mec.es/~jsaf0002/p31.htm
http://www.cecyt15.ipn.mx/polilibros/quimica_ii/quimica_II/paguinas/unidad_viii.htm
Ejercicio de correlación:
1.- Cuando se combina una misma cantidad de carbono (12 gramos) con distintas cantidades
de oxígeno.
C + O2  CO2
12 g de C
+ 32 g de O2  44 g CO2
C + ½ O2  CO
12 g de C
+ 16 g de O2  28 g CO
Se observa que las cantidades de oxígeno mantienen una relación numérica sencilla (en este
caso "el doble") 32/16 = 2
Ley ponderal demostrada:
.
2.- Anteriormente se creía que la materia era destructible y se aducía como ejemplo: la
combustión de un trozo de carbón que, después de arder, quedaba reducido a cenizas, con
un peso muy inferior; sin embargo; el uso de la balanza permitió comprobar que si se
recuperaban los gases originados en la combustión, el sistema pesaba igual antes que
después de la experiencia, por lo que dedujo que la materia era indestructible.
.
3.- En las reacciones de una misma cantidad de hidrógeno (2 gramos) con dos elementos
distintos, observamos las cantidades de combinación:
H2 + Cl2  2 HCl
2 g H2 + 71 g Cl2  73 g HCl
H2 + ½ O2  H2O
2 g H2 + 16 g O2  18 g H2O
13
Resulta que estas cantidades guardan una relación directa o de números sencillos con las
cantidades que se combinan entre sí de cloro y oxígeno, para formar el monóxido de cloro:
71 g Cl2 + 16 g O2  87 g Cl2O
Cl2 + ½ O2  Cl2O
71/16 = 71/16
.
4.- En una muestra de agua pura (H2O), el porcentaje de oxígeno siempre es 88.89%, y el de
hidrógeno es 11.11%, sin importar de qué parte del mundo se tome.
.
Compara tus respuestas con los resultados correctos (autoevaluación). Identifica tus errores y
corrígelos.
Cálculos estequiométricos, ¿cómo los realizo?
Actividad 6. Para realizar cálculos estequiométricos primero tienes que
saber realizar operaciones básicas como las que se presentan a continuación, para
comprenderlas tendrás que retomar los conceptos manejados en el cuadro sinóptico que
realizaste anteriormente, atiende a la explicación de tu profesor al respecto, analiza los
ejemplos y resuelve los ejercicios propuestos, realizando posteriormente una autoevaluación
participando y escuchando con atención las respuestas y retroalimentación de tu profesor.
Masa molecular
-Masa molecular: Es la suma de las masas atómicas de los átomos que constituyen una
molécula expresados en unidades de masa atómica (u.m.a)
Pasos para calcular la masa molecular:
1.-Se escribe la fórmula del compuesto
2.-Se multiplica el peso o masa atómica (valor de la tabla periódica) de cada elemento por el
número de átomos del mismo (subíndices).
3.-Sumar los valores obtenidos de cada elemento.
Ejemplos:
b) HBr masa molecular=
a) O2 masa molecular = 16 x 2 = 32 u.m.a
H……. 1
Br……..80
Masa molecular de HBr = 81 u.m.a
14
d) (NH4)2SO4 masa molecular =
c) Al2O3 masa molecular =
Al……27 x 2 = 54
O…..16 x 3 = 48
Masa molecular de
Al2O3 = 102
N =14 x 2 = 28
H=1 x8= 8
S = 32 x 1 = 32
O =16 x 4 = 64
Masa molecular de
u.m.a
(NH4)2SO4 = 132 u.m.a
EJERCICIOS: Calcula la masa molecular de los siguientes compuestos:
a) K2Cr2O7
b) C12H12N2O3
c) Al(C2H3O2)
d) NH4NO3
Masa molar
-Masa molar: Es la masa atómica o masa molecular expresada en gramos gr\mol, es decir la
masa en gramos de un mol de átomos, moléculas u otras partículas. Ejemplos:
La masa atómica del Fe = 55.84 u.m.a
La masa molar del Fe = 55.84 gr\mol
55.84 gr de Fe = 1 mol de Fe = 6.022 x 10
23
La masa molecular de H2O = 18 u.m.a
La masa molar de H2O = 18 gr\mol
átomos
18 gr de H2O = 1 mol de H2O = 6.022 x 10
23
átomos
Masa molecular o masa atómica = 1 mol de la molécula o elemento.
Masa formula
-Masa formula: Es la suma de los pesos atómicos de los elementos que se encuentran en la
fórmula química de la sustancia, multiplicado cada uno por el subíndice correspondiente.
¿Cuál es la masa fórmula del fosfato de hidrógeno (H3PO4)?
M.A. (uma) → Total
Elemento
Cantidad
H
3x
1 uma
P
1x
31 uma = 31 uma
O
4x
16 uma = 64 uma
H3PO4
= 3 uma
Masa Fórmula = 98 uma
15
-Ejercicios: Las fórmulas que se presentan a continuación son de algunas sustancias que
generan problemas ambientales, calcula para cada una la masa fórmula y la masa molar.
Sustancia
CO2
BaBr2
CFCl3
CH4
SrCl4
Efecto contaminante
Masa fórmula
(umas)
Masa molar
(g/mol)
Bióxido de carbono
provoca
efecto
invernadero.
Bromuro de bario
contamina el agua.
Triclorofluorocarbono
provoca daños a la
capa de ozono.
Metano otro gas de
efecto invernadero.
Cloruro de estroncio
contamina el agua.
Conversiones
Atiende la explicación de tu profesor respecto a las conversiones necesarias para realizar
cálculos estequiométricos, analiza los ejemplos y resuelve los ejercicios propuestos, refuerza tu
aprendizaje consultando de manera extraclase más ejemplos al respecto en la bibliografía
recomendada por tu profesor y en páginas web confiables.
Conversiones de gramos a moles
Relación: Masa atómica o molecular  1 mol de compuesto o elemento
-Ejemplos:
a) Si tenemos 25.0 g de hierro (Fe), ¿cuántos moles son?
Vamos a convertir los gramos de Fe a moles de Fe. Buscamos la masa atómica del Fe en la
tabla periódica y vemos que es 55.85 g/mol. Utilizamos el factor de conversión apropiado para
obtener moles.
25.0 g Fe ( 1 mol ) = 0.448 moles de Fe
55.85 g
O por regla de tres:
1 mol de Fe → 55.85 gramos
X → 25 gramos Fe
X = 0.448 moles de Fe
Nota: La unidad del dato que se proporciona (en este caso son gramos) y del denominador del
factor de conversión debe ser la misma.
16
b) Convertir 50 g de Na a moles de Na (Masa atómica de Na = 23 u.m.a)
Regla de 3:
23 gr de Na  1 mol de Na
50 gr de Na 
x
x = 50/23 = 2.17 moles
c) Convertir 75 g de O2 a moles de O2 (Masa atómica del O = 16 u.m.a)
16 x 2 = 32 gr de O2  1 mol de O2
75 gr de O2  x
x = 75/32 = 2.34 moles.
d) Convertir 120 g de H2SO4 a moles de H2SO4 (Masas atómicas: H = 1 u.m.a, S = 32 u.m.a.
O= 16 u.m.a)
Elem.
H
S
O
Cant. x
M.A.
2x 1
1 x 32
16 x 4
Total
2
32
64
98 g/mol
98 gr de H2SO4  1 mol
120 gr de H2SO4  x
x = 120/98 = 1.22 moles
e) ¿Cuántos moles de NaOH (hidróxido de sodio) hay en 1.0 Kg de esta sustancia?
En primer lugar debemos calcular la masa molar del NaOH.
Elem. Cant. x M.A.
Na
O
H
1 x 22.99
1 x 16.00
1 x 1.01
Total
22.99
16.00
1.01
La secuencia de conversión es:
1 Kg NaOH ( 1000g ) = 1000 g de NaOH
40.00 g/mol
1 Kg
17
-Ejercicios:
1) Convertir 12 g de Mg a Moles de Mg (Masa atómica del Mg = 24.31 u.m.a)
2) Convertir 3.5 g de KBr a moles de KBr ( Masas atómicas K=39 u.m.a , Br = 80 u.m.a)
-Conversiones de moles a gramos
Relación: 1 mol  Masa atómica o molecular
-Ejemplos:
a) 0.75 moles de Al, ¿A cuántos gramos equivale? (Masa atómica de Al = 26.98 u.m.a)
1 mol de Al  26.98 gr de Al
0.75 moles 
x
x = (0.75)(26.98) = 20.2 g de Al
b) Convertir 3.2 moles de Al2(SO4)3 a gramos de Al2(SO4)3 (masas atómicas: Al = 26.98 u.m.a,
S=32.06 u.m.a. O = 16 u.m.a)
Elem.
Al
S
O
Cant. x
M.A.
2 x 27
3 x 32
12 x 16
Total
54
96
192
1 mol
 342 g de Al2(SO4)3
3.2 moles 
x
x = (3.2) (342) = 1094.4 gramos
342 g/mol
c) ¿Cuántos gramos de magnesio están contenidos en 5 moles de magnesio (Mg)?
Vamos a convertir los moles de Mg a gramos de Mg.
Para este factor de conversión necesitamos la masa atómica del Mg que es 24.31 g/mol.
5 moles Mg ( 24.31 g ) = 121.55 gramos de Mg
1 mol
O por regla de tres:
1 mol de Mg → 24.31 gramos
5 moles Mg → X
X = 121.55 gramos de Mg
18
-Ejercicios:
1) Convertir 2.5 moles de Ca a gramos de Ca (Masa atómica del Ca = 40 u.m.a)
2) Convertir 0.5 moles de KClO3 a gramos de KClO3 (Masas atómicas: K = 39.1 u.m.a,
Cl = 35.5 u.m.a., O=16 u.m.a)
Volumen molar
-Volumen molar: Un mol contiene 6.023 x 10 23 moléculas, un mol de un gas tendrá el mismo
volumen que un mol de otro gas a la misma temperatura y presión.
El volumen que ocupa un mol de cualquier gas es 22.4 Litros y en condiciones normales de
presión y temperatura, a este volumen se le llama volumen molar del gas.
Fórmulas y relaciones:
V = (n) (22.4 L)
n= número de moles
n= g/mol
-Ejemplos:
a) ¿Que volumen ocupan 50 g de amoniaco (NH3) en condiciones normales de presión y
temperatura?
Datos:
50 g de NH3
Masa molecular de NH3 = 17
g/mol
Cálculos:
Calcular n
n= (50 g) / (17g/mol) = 2.9
moles
Calcular volumen (V)
V = n x 22.4 L
V = 2.9 moles x 22.4 L = 64.9
Litros
b) ¿A cuántos moles equivalen 72.4 Litros de H2?
Fórmula
V = (n) ( 22.4 L)
Despejar n
n = V/22.4
19
Sustituir datos
n= 72.4 Litros/ 22.4 Litros
n = 3.2 moles
c) ¿Qué volumen ocupan 30 gramos de gas nitrógeno: N2, a cero grados centígrados y una
atmósfera de presión? Masa atómica del nitrógeno= 14,0067.
•
Aplicando la regla de tres:
•
Despejando x:
•
Se obtiene como resultado:
Donde x es el volumen ocupado por 30 gramos de nitrógeno (N2) a cero grados centígrados y
una atmósfera de presión.
d) ¿Cuánto pesan 50 litros de gas oxígeno O2, a cero grados centígrados y una atmósfera de
presión?
Masa atómica del oxígeno = 15,9994.
•
Aplicando la regla de tres tenemos:
•
Despejando x:
•
Realizadas las operaciones da como resultado:
Donde x es el peso en gramos de 50 litros de oxígeno en condiciones normales: cero grados
centígrados y una atmósfera de presión.
Actividad 7. Resuelve el siguiente problemario en tu cuaderno basándote en los
procedimientos utilizados en los ejercicios anteriores.
1.- ¿Cuántos gramos están contenidos en 4 moles de oxígeno gaseoso (O2)?
2.- ¿Cuántos moles se encuentran contenidos en 120 g de H2O?
3.- ¿Qué volumen ocupan 0.75 moles de N2 en condiciones normales?
4.- ¿Qué volumen ocupan 100g de CO2 en condiciones normales?
Autoevalúate, comparando tus procedimientos y resultados con las respuestas
correctas. Identifica las causas de tus errores para no volverlos a cometer.
20
COMPETENCIA A DESARROLLAR:
De manera general o colaborativa, identifica problemas, formula preguntas de carácter
científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas.
Lee lo siguiente:
La mayoría de las grandes industrias generan una serie de productos
secundarios, muchos de ellos contaminantes que deben tener un
tratamiento especial y no ser arrogados al ambiente ya que
ocasionarían enormes daños.
¿Será posible controlar la cantidad de desechos que se producen en las industrias
utilizando cálculos estequiométricos?
Lee lo siguiente:
Una empresa que produce aceite de girasol genera como residuo del proceso de refinación
cantidades importantes de hidróxido de sodio (NaOH). Para continuar con sus operaciones,
debe comprobar ante los inspectores de la Procuraduría Federal de Protección al Ambiente que
trata de manera adecuada estos residuos, para la cual la empresa lleva a cabo un proceso de
neutralización del NaOH utilizando ácido clorhídrico (HCl). En el último periodo de producción,
la planta produjo 400 kg de NaOH.
¿Se podría calcular la cantidad de HCl necesaria para eliminar o
neutralizar
los residuos? Teniendo la siguiente ecuación:
NaOH + HCl  NaCl + H2O
Comparte tus comentarios describiendo cómo lo harías, escucha con respeto y atención a tus
compañeros y profesor.
Actividad 8. Atiende la explicación de tu profesor respecto ejemplos de cálculos
estequiométricos que involucran relaciones masa-masa, volumen-volumen y mol-mol, analiza
los ejemplos y resuelve los ejercicios propuestos, elijan representantes del grupo para que
expongan ante los compañeros el procedimiento y resultados obtenidos en la resolución de los
ejercicios. Analicen dichos resultados y de ser pertinente interpreten sus implicaciones en su
entorno inmediato, regional o mundial. Realiza una autoevaluación confirmando o corrigiendo
tus respuestas.
Refuerza tu aprendizaje consultando de manera extraclase más ejemplos al respecto, en la
bibliografía recomendada por tu profesor y en páginas web confiables. Como la siguiente:
http://genesis.uag.mx/edmedia/material/quimicaII/estequiom.cfm
21
Relación masa-masa
Se usa para determinar la masa de una sustancia a partir de la masa de otra, siempre y cuando
la ecuación química se encuentre balanceada. Los datos con los que se contará en este caso
tendrán unidades de masa sin importar el estado en el que se encuentren las sustancias.
-Ejemplos:
a) ¿Qué cantidad de NaCl se necesita para hacer reaccionar con H2SO4 para obtener 90 g de
HCl y Na2SO4?
117 g
2 NaCl +
x
73g
H2SO4  2 HCl
90 g
Arriba masas atómicas o moleculares
+
Na2SO4
Abajo datos e incógnitas
NOTA: El acomodo de cantidades puede variar dependiendo de los datos que me dan el
problema.
Regla de 3
117 g  73 g
x
 90 g
x = (90)(117)/73 = 144.24 g de NaCl
b) ¿Qué masa de O2 se necesita para la combustión total de 25 g de CH4 de acuerdo a la
siguiente reacción?
64g
Las masas atómicas o moleculares calculadas deben multiplicarse por el
coeficiente
16 g
32
CH4 +
25 g
2 O2

CO2 + 2 H2O
x
Regla de 3
16 g  64 g
25 g  x
x= 100 g de O2
22
-Ejercicios:
1) El amoniaco NH3 reacciona con el oxigeno para producir oxido de nitrógeno y H2O.
¿Cuántos gramos de agua se producen cuando reaccionan 85.15 g de NH3?
4 NH3
+ 5 O2

4 NO
+
6 H2O
2) El dióxido de carbono (CO2) es uno de los principales responsables del efecto invernadero,
asociado al calentamiento del planeta. La combustión del octano (C8H18), uno de los
componentes de la gasolina ha ocasionado en gran medida el aumento de CO2 en la
atmosfera.
2 C8H18 (l)
+
O2 (g)

CO2 (g)
+
H2O (g)
Si un automovilista consume 40 kg de octano a la semana:
a) ¿Cuántos kilogramos de CO2 emite en un mes?
b) ¿Cuántos kilogramos de O2 se necesitan para la combustión completa del octano?
Relación volumen-volumen
El procedimiento a seguir es similar al de masa-masa, solo que en este caso se utiliza el
principio de Avogadro “Volúmenes iguales de todos los gases a la misma temperatura o presión
contiene el mismo número de moléculas”. En lugar de encontrar la masa molar de un gas se
relaciona con su volumen molar que es 22.4 Litros.
-Ejemplo:
a) ¿Qué volumen de hidrógeno se combinará con 10 litros de cloro para formar cloruro de
Hidrógeno?
22.4
H2
x
+
22.4
Cl2 
10
1 mol = 22.4 Litros
2 HCl
Regla de 3
22.4 H2  22.4 Cl2
x
 10
x = 10 litros
23
-Ejercicios:
1) Un automóvil va desprendiendo al medio ambiente gas carbónico (CO2) y vapor de agua,
¿Cuántos litros de gasolina gastará el automóvil cuando se desprenden 2000 litros de gas
carbónico de acuerdo a la siguiente reacción? Nota: Considerando al octano C8H18 como uno
de los principales componentes de la gasolina.
2 C8H18
+
25 O2

16 CO2
+
18 H2O
Si en México se consumen 100 millones de litros de gasolina al día. ¿Cuántos
litros de CO2 se producirán? Y a nivel mundial, ¿Cuántos se consumirán?
¿Qué consecuencias tendrá éste consumo al ambiente?
¿Por cuánto tiempo podremos mantener este ritmo de consumo, antes de que se
acabe el petróleo?
¿Conoces lo que son los biocombustibles?
2) El butano C4H10 es empleado como gas domestico. Calcula cuánto dióxido de carbono CO2
en litros se produce si se consumen 30 litros de gas butano. Considera que la combustión que
se lleva a cabo en CNPT y de acuerdo a la siguiente ecuación:
2 C4H10 + 13 O2  8 CO2
+ 10 H2O
Relación mol-mol
Se utiliza para determinar el número de moles de una sustancia a partir de las moles de otra.
-Ejemplos:
a) Si tengo 7 moles de hidrógeno, ¿cuántas moles de oxígeno se tendrán que combinar para
producir agua? Según la siguiente reacción:
2H2 + O2  2H2O
Regla de 3:
2 moles de hidrógeno
. 1 mol de oxígeno
7 moles de hidrógeno
.
x
X = 3.5 moles de O2
24
b) ¿Cuántas moles de óxido de aluminio se requieren para producir 5 moles de óxido de calcio?
Siguiendo la siguiente reacción:
Al2O3 + 3 Ca  3 CaO + 2 Al
Regla de 3:
1 mol de Al2O3
X
. 3 mol de CaO
.5 mol de CaO
X = (5)(1)/3 = 1.66 moles de Al2O3
-Ejercicios:
1) Aunque en condiciones normales el nitrógeno y el oxígeno del
aire no reaccionan, cuando se encuentran a altas temperaturas
como en el motores de combustión interna, se forma monóxido de
nitrógeno (NO):
N2
+ O2  2 NO
Imagen tomada de: http://www.idae.e
El NO gaseoso formado reacciona a su vez, con más oxígeno y forma el bióxido de nitrógeno
NO2, que es la sustancia responsable del color café rojizo del aire en las ciudades
contaminadas.
2NO + O2 
2 NO2
¿Cuántas moles de bióxido de nitrógeno (NO2) se forman cuando reaccionan 5 moles de
nitrógeno (N2)?
2) Uno de los gases contaminantes más nocivos es el bióxido de
azufre SO2. Esta sustancia es causante de la lluvia ácida, pues tras
reaccionar con el oxígeno del aire, si se pone en contacto con el
agua, forma ácido sulfúrico, de acuerdo con las siguientes
ecuaciones:
SO2 + O2  SO3
SO3 + H2O  H2SO4
Calcula cuántos moles de ácido sulfúrico (H2SO4) se generan cuando reacciona un mol de SO2.
25
Porcentajes
Observa los siguientes gráficos donde se presentan los gases del escape y contaminantes
arrojados por vehículos que utilizan gasolina y diesel. Las sustancias que se consideran más
peligrosas representan sólo una parte mínima de todas las emisiones de un motor moderno:
sólo 1,1 % en los motores de gasolina y 0,2 % en los motores diésel. En su mayor parte, los
gases de escape están compuestos de nitrógeno, agua y dióxido de carbono y un porcentaje
pequeño de sustancia nocivas, sin embargo este porcentaje es suficiente para crear trastornos
en la atmósfera sobre todo en las grandes ciudades, que se suma a la contaminación de las
industrias, centrales energéticas y la propia de las ciudades, por las calefacciones, entre otras
muchas.
Tomado de: http://www.ngk.es
En las gráficas observas los porcentajes de los gases que son arrojados a la
atmósfera y sus respectivas fórmulas, ¿sabes cómo se calculan los porcentajes y
para qué sirven?
26
Actividad 9. Escucha con atención la explicación de tu profesor respecto al cálculo de
porcentaje y aplicando tus conocimientos previos de matemáticas I, contesta lo que se solicita:
1. Si en un grupo de 60 alumnos, 22 son hombres, ¿cuál es el porcentaje de mujeres en ese
grupo? ____________
2. Escribe una fórmula para calcular el porcentaje:
%=
Así mismo se puede calcular el porcentaje de cada elemento dentro de un compuesto en
relación con su masa. Resuelve el siguiente ejercicio:
3. Una molécula de CO2 pesa 44 uma. La masa del átomo de carbono es 12 uma y la del
átomo de oxígeno es 16 uma.
a) ¿Cuántas uma corresponden al 100%?
_______________________________
b) ¿Cuántas uma en la molécula son de carbono? ________________________
c) ¿Cuántas uma en la molécula son de oxígeno? ________________________
d) ¿Qué porcentaje pertenece al carbono? _____________________________
e) ¿Cuál es el porcentaje que aporta el oxígeno? ________________________
4. Observa el ejemplo y determina la composición porcentual para cada elemento en las
siguientes fórmulas:
Ejemplo:
H2O
H= (2/18)100=11.11
%H=_____
O = 16
H=1
Na = 23
Al = 27
O= (16/18)100=88.89
%O=______
K = 39
Cr = 52
Datos en uma.
27
N = 14
S = 32
C = 12
H2SO3
%H=_____ %S=_____ %O=_____
K2Cr2O7
%K=_____ %Cr=_____ %O=_____
Al2S3
%Al=_____ %S=_____
C6H12O6
%C=_____ %H=_____ %O=_____
NaNO3
%Na=_____ %N=_____ %O=_____
Autoevalúate, comparando tus procedimientos y resultados con las respuestas correctas.
Identifica las causas de tus errores para no volverlos a cometer.
En la siguiente imagen puedes observar algunos símbolos de elementos y fórmulas químicas
28
Imagen tomada de: http://blog.limpiatumundo.com
¿Cómo se pueden determinar las fórmulas químicas de los compuestos?
Actividad 10. De manera individual y extraclase, consulta la página Web:
http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%B3rmula_emp%C3%ADrica y algún
libro de texto
recomendado por tu profesor, para que verifiques la siguiente información y contesta lo que se
te pide:
FÓRMULA EMPÍRICA Y MOLECULAR
•
La fórmula empírica muestra la mínima relación de números enteros de átomos
presentes en un compuesto.
29
•
La fórmula molecular muestra el número de átomos de cada elemento que constituyen un
determinado compuesto. Es la fórmula real.
Observa los siguientes ejemplos:
Fórmula
molecular
Fórmula
empírica
(mínima)
Acetileno
C2H2
CH
Benceno
C6H6
CH
Formaldehido
CH2O
CH2O
Ácido acético
C2H4O2
CH2O
Glucosa
C6H12O6
CH2O
Dióxido de
carbono
CO2
CO2
Hidrazina
N2H4
NH2
Compuesto
1. ¿Qué diferencia observas entre la fórmula mínima (empírica)
(molecular)?
y la fórmula real
_______________________________________________________________________
2. ¿Para qué nos puede servir la fórmula empírica?
_______________________________________________________________________
3. ¿Qué uso tiene la fórmula molecular?
_______________________________________________________________________
4. ¿Qué otros tipos de fórmulas encontraste?
_______________________________________________________________________
Compara tus respuestas y autoevalúate.
Para obtener la fórmula empírica (mínima) de un compuesto, utiliza los pasos que se
describen a continuación.
30
PASOS PARA DETERMINAR LA FÓRMULA MÍNIMA
(EMPÍRICA) DE UN COMPUESTO
Paso 1. Obtener la masa de cada elemento presente (en gramos). (el porcentaje de cada
elemento del compuesto se puede expresar en gramos, si se considera que 100 gramos del
compuesto equivale a 100%)
Paso 2. Determinar el número de moles de cada tipo de átomos presente.
moles de A = gramos de A / masa atómica de A
Paso 3. Dividir el número de moles de cada elemento entre el número más pequeño de
moles que se obtuvo, para convertir al número más pequeño en la unidad.
Ejemplo:
0.22 , 0.87 , 0.44
todos entre 0.22 = 1 , 4 , 2
Si todos los números obtenidos son enteros, éstos serán los subíndices de la fórmula mínima.
Si uno o más de los números no son enteros, proceder al paso 4.
Paso 4. Multiplicar los números obtenidos en el paso 3, por el entero más pequeño que
pueda convertirlos a números enteros. Los números enteros resultantes serán los subíndices
de la fórmula mínima.
Ejemplo:
2 , 0.5 , 1
multiplicados por 2 = 4 , 1 , 2 serían los subíndices.
A partir de los porcentajes y las masas atómicas, se puede calcular el número de moles de
cada elemento para obtener la fórmula mínima. Observa el siguiente ejemplo:
Elemento
%
Masa
(gramos)
Masa
atómica
Moles
(gramos/m.a.)
Relación
Subíndices
H
11.11
11.11
1
11.11 / 1= 11.11
11.11/5.56
2
O
88.89
88.89
16
88.89/16 = 5.56
5.56/5.56
1
Fórmula mínima: ___H2O___
Ejercicio 1: Encuentra la fórmula mínima (empírica) de un compuesto formado por calcio,
cloro, hidrógeno y oxígeno, en las proporciones indicadas en la tabla.
Masa
(gramos)
Masa
atómica
Elemento
%
Ca
18.3
40
Cl
32.4
35.5
H
5.5
1
O
43.8
16
Moles
(gramos/m.a.)
31
Relación
Subíndices
Fórmula mínima: __________________
Para obtener la fórmula molecular de un compuesto se debe conocer o calcular la fórmula
mínima, y saber cuál es la masa de la molécula real (masa molecular).
Observa el siguiente ejemplo:
El etano es un compuesto de carbono e hidrógeno, que tiene tres átomos de H por cada átomo
de C, por tanto su fórmula empírica o mínima es C H 3. Su masa molecular es de 30 uma.
La fórmula molecular se calcula hallando un número n que surge de dividir la masa
molecular del compuesto entre la masa de su fórmula mínima. Este número n es la cantidad
de veces por las que se debe multiplicar a la fórmula mínima para obtener la fórmula molecular.
Masa de la fórmula mínima (CH3) = 12 uma + 3 (1 uma) = 15 uma
= 30 = 2
n = masa del compuesto
masa de la fórmula mínima 15
Ejercicio 2: Encuentra la fórmula molecular del ácido ascórbico (vitamina C), si su fórmula
empírica es C3H4O3 y la masa molecular de este compuesto es de 176 uma.
Operaciones:
Intercambia tus ejercicios y evalúa los resultados de un compañero, comparando las
respuestas con la solución correcta (coevaluación). Mantén siempre una actitud respetuosa.
Lee lo siguiente:
Tanto en la cocina como en la
industria es necesario saber la
cantidad
de
ingredientes,
materiales o reactivos que vas a
combinar según el producto que
quieres obtener. Y también es de
vital importancia saber cuál de
32
esos ingredientes o reactivos se va agotar primero en el proceso, y en base a esto mantener
reservas del ingrediente o reactivo limitante o determinar en un momento dado si el proceso es
redituable.
Imagina que siete amigos van a ir a tu casa a ver una película, llevarán palomitas de maíz y tú
prepararás unos sándwiches, pero a tus amigos sólo les gustan de pan y queso.
Observa lo siguiente:
¿Alcanzarán los sándwiches de
pan y queso para todos tus
amigos?
Actividad 11. Observa las cantidades en reactivos y en productos, y responde a las preguntas
planteadas.
Reactivos

Productos
33
Anota el número de reacción correspondiente a cada inciso:
a) El plomo se encuentra en exceso: _______
b) Hay un exceso de azufre: _______
c) La reacción se detiene antes de que se acabe completamente uno de los reactivos:
________
d) Los dos reactivos se encuentran en cantidades estequiométricamente iguales:
_________
e) El plomo es el reactivo limitante: ________
f)
La reacción termina porque se acaba el azufre: ________
Utiliza la información de la siguiente actividad para autoevaluar tus respuestas.
Actividad 12. Analiza el siguiente material y resuelve las situaciones planteadas:
Recordando:
ESTEQUIOMETRÍA
En una reacción química siempre se conserva la masa, de ahí que una cantidad específica de
reactivos al reaccionar, formará productos cuya masa será igual a la de los reactivos (ley de la
conservación de la masa de Lavoisier).
Al químico le interesa entonces la relación que guardan entre sí las masas de los reactivos y
los productos individualmente.
Los cálculos que comprenden estas relaciones de masa se conocen como cálculos
estequiométricos.
La estequiometría es el concepto usado para designar a la parte de la química que estudia las
relaciones cuantitativas de las sustancias y sus reacciones. En su origen etimológico, se
compone de dos raíces, estequio que se refiere a las partes o elementos de los compuestos y
metría, que dice sobre la medida de las masas.
Cuando se expresa una reacción, la primera condición para los cálculos estequimétricos es
que se encuentre balanceada, por ejemplo :
Mg + O2 → MgO
2 Mg + O2 → 2 MgO
Reacción sin balancear
Reacción balanceada
La reacción anterior se lee como: 2 moles de magnesio reaccionan con un mol de oxígeno y
producen 2 moles de óxido de magnesio (reacción de síntesis).
2 moles de Mg
+ 1 mol de O2
 2 moles de MgO
2 moles (24.5g/mol) + 1 mol (32g/mol)  2 moles (40.5g/mol)
34
49 g
+
32 g
=
81 g
2Mg
+
O2
→
2 MgO
Lo que demuestra la ley de Lavoisier: "la materia no se crea ni se destruye, sólo se
transforma". Cuando reaccionan 49 g con 32 g, se producen 81 g.
REACTIVO LIMITANTE
El reactivo limitante es aquel que en una reacción química, se acaba antes y determina la
cantidad de producto o productos obtenidos. La reacción depende del reactivo limitante, pues,
según la ley de las proporciones definidas, los demás reactivos no reaccionarán cuando uno se
haya acabado.
Cuando se ha balanceado una ecuación, los coeficientes representan el número de moles de
cada sustancia (elementos o compuestos) en los reactivos y en los productos.
La estequiometría se emplea para saber cuántos moles de un producto se pueden obtener, a
partir de un número conocido de moles de un reactivo.
La relación de moles entre reactivos y productos se obtiene de la ecuación balanceada.
No siempre se utilizan las cantidades exactas de reactivos para que se lleve a cabo una
reacción. En la práctica, es común que se use un exceso de uno o más reactivos, para
conseguir que reaccione la mayor cantidad posible del reactivo que se encuentra en menor
cantidad (reactivo limitante).
CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS
1. Para preparar espagueti utilizo 2 latas de tomate por cada paquete de pasta y alcanza para
4 personas.

+
2 latas de tomate
+
1 paquete de pasta

4 personas
a) ¿Cuántas latas de tomate necesito para 2 paquetes de pasta? _______________
b) ¿Para cuántas personas alcanza con 3 paquetes de pasta y el suficiente tomate?
_______________
c) Si tengo 3 latas de tomate y 2 paquetes de pasta, ¿cuál es el reactivo limitante?
_______________
35
2. Dos moles de H2 reaccionan con un mol de O2 para formar dos moles de H2O
2 moles de H2
+
1 mol de O2

2 moles de H2O
a) ¿Cuántos moles de H2 necesito para 2 moles de O2? _______________
b) ¿Para cuántos moles de agua alcanza con 3 moles de O2 y el suficiente hidrógeno?
_______________
c) ¿Si tengo 3 moles de H2 y 2 moles de O2 cuál es el reactivo limitante?
_______________
¿Cómo se puede determinar cuál es el reactivo limitante?
Si en una reacción química las sustancias reaccionantes se miden en cantidades que son
justamente las dadas por las relaciones estequiométricas, es claro que todas se consumirán
por completo. Sin embargo; en la práctica lo común es medir los reactivos en tal proporción
que la reacción procede hasta que uno de ellos se consume totalmente, mientras que los
demás quedan en exceso.
El reactivo que se consume por completo y que por consiguiente limita la cantidad del producto
formado, se denomina reactivo limitante, conocido comúnmente como reactivo límite.
Para determinar el reactivo limitante, basta dividir el número de moles dados de cada
Reactivo entre su respectivo coeficiente de la ecuación balanceada (o sus equivalentes en
gramos). El menor cociente corresponde al reactivo limitante.
Analogía: Para preparar un sándwich necesito dos rebanadas de pan y una de jamón.
a) ¿Cuántos sándwiches puedo preparar si solamente hay 14 rebanadas de pan y 9 de
jamón? _____________
b) ¿Cuál es el ingrediente (reactivo) limitante? ________________________________
Ecuación balanceada:
Reactivo limitante:
2 rebanadas de pan + 1 rebanada de jamón  1 sándwich
pan = 14 = 7
2
jamón = 9 = 9
1
Al dividir lo que se tiene entre lo que se necesita de cada reactivo, el menor resultado
corresponde al reactivo limitante. Cuando éste se acabe, ya no se podrá obtener más
producto aunque el o los otros reactivos se encuentren en exceso.
36
Ejemplo:
Las superficies de aluminio reaccionan con el oxígeno del aire para formar una capa protectora
de óxido de aluminio, que previene al metal de posterior corrosión. La ecuación es:
Al
+
O2

Al2O3
¿Cuántos gramos de óxido de aluminio se forman a partir de 148.5 g de aluminio y 272 g de
oxígeno?
Procedimiento:
•
Balancear la ecuación:
•
Expresar la ecuación balanceada en gramos:
4 Al
+ 3 O2

2 Al2O3
4 moles (27g/mol) + 3 moles (32g/mol)  2 moles (102g/mol)
108 g Al
•
+
Determinar el reactivo limitante:
96 g O2

Al = 148.5 g = 1.375
108 g
204 g Al2O3
O = 272 g = 2.833
96 g
Como el reactivo limitante es el aluminio, cuando éste se acabe terminará la reacción y no se
podrá formar más óxido de aluminio. Por regla de tres obtenemos los gramos de óxido
formados:
108 g Al
producen
204 g Al2O3
148.5 g Al
producirán
280.5 g Al2O3
3. ¿Qué masa en gramos de óxido de hierro (III) se forma al hacer reaccionar 25.0 gramos de
hierro con suficiente oxígeno?
Fe
+
O2

Fe2O3
•
Balancear la ecuación:
•
Expresar la ecuación balanceada en gramos:
•
Determinar el reactivo limitante:
•
Obtención de la masa en gramos de hierro (III) por regla de tres:
Actividad 14. Realiza en equipo la siguiente práctica de laboratorio, participando y colaborando
de manera efectiva.
37
LABORATORIO DE QUÍMICA II
Actividad experimental No. 1
-Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis
previas y comunica sus conclusiones aportando puntos de vista con apertura y
considerando los de otras personas de manera reflexiva.
-Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la
realización de actividades de su vida cotidiana enfrentando las dificultades que se le
presentan siendo consciente de sus valores, fortalezas y debilidades.
Nombre de la práctica: “Determinación del el reactivo limitante y el
rendimiento teórico de una reacción”.
Propósito: Comprobar la aplicación de las leyes ponderales, realizando
cálculos estequiométricos para determinar el reactivo limitante y el porcentaje de rendimiento
de una reacción química.
Observa la siguiente reacción:
CaCO3 + 2HCl  CaCl2 + CO2 + H2O
Planteamiento del problema: ¿Cuál será el reactivo limitante?
Redacta una hipótesis al respecto donde anticipes los resultados esperados en el desarrollo
experimental:
Materiales:
Material y equipo:
-
Sustancias:
Balanza
Globo
Matraz erlenmeyer
Probeta
-
38
3 g de carbonato de calcio (CaCO3)
37 mL de cloruro de hidrógeno
(HCl)
Procedimiento:
-
Pesamos en la balanza una cantidad equivalente a 3 gramos de carbonato de calcio
(CaCO3) puro y lo colocamos en un globo.
-
En una probeta, medimos un volumen de 37 mL de HCl (35 % en peso y densidad =
1.19 g/mL) y lo vaciamos al matraz erlenmeyer.
-
Colocamos el globo en la boca del matraz, cuidando que no caiga carbonato al matraz.
-
Pesamos el matraz con el globo.
-
Mezclamos el HCl con el carbonato del globo y esperamos a que termine la reacción.
CaCO3 + 2HCl  CaCl2 + CO2 + H2O
-
Dejamos escapar el gas del globo.
-
Volvemos a pesar y calculamos por diferencia, el peso del gas desprendido.
Calculamos: ¿A cuántos gramos de HCl equivalen los 37 mL?
Gramos de HCl = 37 mL (1.19 g/mL) = 44 g si fuera 100% en peso.
44 g de HCl → 100% en peso
X
→
35 %
X = 44 g (35/100) = 15.4 gramos de HCl
Por tanto, los 37 mL de HCl que utilizamos equivalen a 15.4 gramos de HCl puro.
Esquemas o ilustraciones
(Fotos, dibujos, diagrama de flujo, etc.)
Describe las observaciones:
39
Registra los resultados:
a) Peso del matraz con el globo antes de la reacción: _______________
b) Peso del matraz con el globo después de la reacción: _____________
c) Gramos de CaCO3 utilizados: _________________
d) Gramos de HCl utilizados: __________________
e) Gramos de CO2 obtenidos: _________________
f)
Reactivo limitante: _______________________
g) Rendimiento teórico: ____________________
h) Rendimiento real: _______________________
i)
Porcentaje de rendimiento: ______________________
Contrasta los resultados obtenidos en el experimento con la hipótesis previa y anota las
conclusiones:
Autoevaluación
Aspectos a evaluar
Sí
1.- Me integré con facilidad al equipo de trabajo del
laboratorio y colabore en la realización de la práctica
2.- Redacté una hipótesis correctamente
3.- Elaboré los esquemas o dibujos correctamente
4.- Describí en mis observaciones lo que ocurrió durante
el experimento
5.- Mis resultados indican o expresan lo obtenido al
finalizar el experimento
40
No
Observaciones
6.- Elaboré conclusiones, comprobando o rechazando la
hipótesis propuesta
7.- Realicé los cálculos adecuadamente en la solución de
los problemas o contesté las preguntas del cuestionario
8.- Apliqué las reglas de seguridad del laboratorio
9.- Utilicé con cuidado el material de laboratorio
10.- Mostré interés por aprender por mí mismo
Heteroevaluación:__________________
Escala de valor
Excelente
10 ó 9
Bien
8ó7
Regular
6
Insuficiente
5 ó menos
Entrega el reporte de práctica de laboratorio.
Lee lo siguiente:
Te vas a reunir con tus amigos para ver una película y te encargaron que llevaras los paquetes
para hacer las palomitas de maíz en el microondas. Cuando los vas a comprar, recuerdas que
no todos los granos revientan, por lo que decides llevar un paquete extra.
¿Por qué no se convierte 100% de los granos en palomitas?
De manera general o colaborativa, identifica problemas, formula preguntas de carácter
científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas.
Lee la situación anterior y participa planteando al resto del grupo una hipótesis sobre la posible
respuesta al conflicto cognitivo. Considera otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva.
41
Hipótesis propuesta:
RENDIMIENTO Y PUREZA
En la práctica, las reacciones químicas no siempre producen la cantidad de producto
calculado o teórico que se predice mediante la ecuación balanceada cuando ha reaccionado
todo el reactivo limitante. Existen varias causas para esto. Por ejemplo, muchas reacciones
son reversibles por lo que no llegan a su fin. Algunas son complejas, dando lugar a reacciones
secundarias que desvían el consumo de reactivos a productos no deseados.
También la pureza de los reactivos, ya que a veces contienen impurezas que no participan en
la reacción. Todos estos factores originan que la cantidad de producto obtenido, llamado
rendimiento real, sea generalmente inferior a la cantidad de producto esperado, es decir, al
rendimiento teórico.
RENDIMIENTO DE UNA REACCIÓN
En química, el rendimiento, también referido como rendimiento químico y rendimiento de
reacción, es la cantidad de producto obtenido en una reacción química.
El rendimiento porcentual, que sirve para medir la efectividad de una reacción, es calculado
al dividir la cantidad de producto obtenido (rendimiento real) entre el rendimiento teórico por
100%.
rendimiento real
% de rendimiento
=
X 100
rendimiento teórico
Uno o más reactantes (reactivos) en una reacción química suelen ser usados en exceso.
El rendimiento teórico es calculado a partir de la cantidad del reactivo limitante, tomando en
cuenta la estequiometría de la reacción. Para el cálculo, se suele asumir que hay una sola
reacción involucrada.
El rendimiento teórico o ideal de una reacción química debería ser 100%, un valor que es
imposible alcanzar en la mayoría de las reacciones experimentales.
1. Se hace reaccionar 1.0 Kg de MnO2 con suficiente HCl, produciéndose 196 litros de cloro
gaseoso medidos en condiciones normales de presión y temperatura. Determina el rendimiento
de la reacción. La ecuación no balanceada es:
MnO2
+
HCl

MnCl2
42
+
H2O
+
Cl2
2. Si en el paquete de palomitas había 120 granos y solamente se obtuvieron 102 palomitas,
¿cuál fue el porcentaje de rendimiento obtenido? __________
Compara tus resultados con los de tus compañeros (autoevaluación).
Argumenta la importancia de los cálculos estequiométricos en procesos que tienen
repercusiones económicas y ecológicas en su entorno.
Implicaciones ecológicas, industriales y económicas
de los cálculos estequiométricos.
-Define metas y da seguimiento a sus procesos de construcción del conocimiento explicitando
las nociones científicas para la solución de problemas cotidianos.
-Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones
humanas de riesgo e impacto ambiental advirtiendo que los fenómenos que se desarrollan en
los ámbitos local, nacional e internacional ocurren dentro de un contexto global
interdependiente.
Actividad 15. Realiza en equipos una investigación acerca de alguna actividad industrial,
artesanal, gastronómica, entre otras, que se realice en tu comunidad, región, país u otros
países que sea de su interés.
Elaborar un reporte de investigación que contenga las siguientes características:
Nombre de la empresa donde se aplican los cálculos estequiométricos (Si se trata de una
empresa)
Nombre del proceso o producto que se elabora
Diagrama de flujo del proceso
Explicación de los cálculos estequiométricos realizados
Importancia de los cálculos estequiométricos en la prevención de problemas de carácter
ecológico, económico, de seguridad, así como las implicaciones ecológicas, industriales y
económicas que representan la aplicación correcta de estos cálculos, según sea el caso de la
empresa o proceso investigado.
Puedes encontrar un ejemplo de una investigación realizada sobre la aplicación de cálculos
estequiométricos en la pirotecnia, las consecuencias de no aplicarse y los beneficios de
hacerlo, así como el cálculo en relación masa-masa para determinar las cantidades de los
compuestos necesarios para elaborar una paloma. En la siguiente página web:
Información general
http://www.cneq.unam.mx/cursos_diplomados/diplomados/medio_superior/ens_3/portafolios/qui
mica/equipo1/index.htm
Cálculos estequiométricos para elaborar una paloma
http://www.cneq.unam.mx/cursos_diplomados/diplomados/medio_superior/ens_3/portafolios/qui
mica/equipo1/paloma.htm
43
Lean la siguiente información y comenten su investigación ante los compañeros del grupo,
contesten las cuestiones que se plantean sobre el uso de la estequiometria en diferentes
ambitos y de manera individual realicen una reflexión por escrito sobre la importancia de la
aplicación de cálculos estequiométricos en la prevención de problemas de carácter ecológico y
económico así como las implicaciones ecológicas, industriales y económicas, promoviendo la
actitud del cuidado.
Discute en grupo las implicaciones ecológicas y económicas de los cálculos estequiométricos.
Sustenta una postura personal sobre el tema, considerando otros puntos de vista de manera
crítica y reflexiva.
Autoevalúate, participando en plenaria y escuchando los argumentos de tus compañeros,
mostrando interés y respeto.
Usos y aplicaciones de la estequiometría
La fabricación de productos químicos es uno de los esfuerzos industriales más grandes
del mundo. Las industrias químicas son la base de cualquier sociedad industrial.
Dependemos de ellas respecto a productos que utilizamos a diario como gasolina y lubricantes
de la industria del petróleo; alimentos y medicinas de la industria alimentaria; telas y ropa
de las industrias textiles. Éstas son sólo unos cuantos ejemplos pero casi todo lo que
compramos diariamente se fabrica mediante algún proceso químico o al menos incluye el uso
de productos químicos.
Por razones económicas los procesos químicos y la producción de sustancias químicas
deben realizarse con el menor desperdicio posible, lo que se conoce como "optimización de
procesos". Cuando se tiene una reacción química, el químico se interesa en la cantidad de
producto que puede formarse a partir de cantidades establecidas de reactivos. Esto también
es importante en la mayoría de las aplicaciones de las reacciones, tanto en la investigación
como en la industria.
44
•
¿Qué podría pasar si un albañil no usa las cantidades de materiales en la proporción
correcta para construir una casa?
•
¿Qué se hace cuando una receta de cocina es para 4 personas y se tiene que preparar
para 200 comensales?
•
Si el kilogramo de uno de los reactivos utilizados en la fabricación de hule espuma
cuesta 200 pesos, y por un error en los cálculos estequiométricos se desperdicia una
tonelada del reactivo, ¿cuánto pierde la empresa?
•
En una fábrica se liberan 2 miligramos de un contaminante por cada hora de
producción. Si el turno de producción es de 8 horas diarias, ¿cuánto contaminante se
genera? ¿y si se incrementa la producción?
•
Si en la ciudad hay varias empresas trabajando en las mismas condiciones, ¿será
seguro el medio ambiente en que vivimos? ¿por cuánto tiempo? ¿cómo podríamos
saberlo?
La interrelación entre comercio y ambiente es un tema que ha sido incluido en las agendas de
diversas organizaciones internacionales tales como: la OCDE, el Banco Mundial, el Fondo
Monetario Internacional, las Naciones Unidas y el Acuerdo General de Aranceles y Comercio
(GATT).
Por una parte, se considera al comercio como un instrumento de crecimiento y desarrollo,
que bien manejado amplía las opciones para la protección del ambiente, y por otro; se teme
que las políticas comerciales y la liberalización del comercio puedan incidir negativamente en el
ambiente, en el caso de no contarse con políticas ambientales apropiadas.
Al mismo tiempo, existe la duda de que las medidas adoptadas para la protección del
ambiente y la salud puedan tener impactos adversos en el comercio e impedir el crecimiento
económico, en particular en los países en vías de desarrollo. Desde el final de la década de
1960, surgieron preocupaciones por las consecuencias sobre la competitividad internacional
de los problemas ocasionados por la emisión de residuos tóxicos al ambiente.
Páginas Web de consulta:
•
•
http://www.mitecnologico.com/Main/CalculosEstequiometricosConReaccionesQuimicas
http://www2.ine.gob.mx/publicaciones/libros/33/economia.html
45
Escribe aquí tu reflexión sobre el tema
Material de apoyo:
Problemario para la evaluación del bloque I
Resuelve los siguientes problemas:
1.- Si se conoce que en una aspirina C9H8O4 existen 5.24 X 1024 átomos de carbono, ¿cuántos
moles de carbono están presentes en esta molécula?
2.- “¡Oiga joven! me dijeron que me darán 2.8 moles de oro, ¿cuántos gramos de oro tendré?”
3.- Al quemar una cantidad de gasolina se produjeron 5 moles de dióxido de carbono (CO2).
¿Cuál será el volumen en litros que ocupará este gas a CNPT?
46
4.- El nitrato de amonio (NH4NO3) se prepara a partir del ácido nítrico, se emplea como
fertilizante nitrogenado. Calcula el porcentaje de cada uno de los elementos en el nitrato de
amonio.
5.- Determina la composición porcentual de las siguientes moléculas:
a) Aspirina (C9H8O4)
b) Colesterol (C27H46O)
6.- El ácido benzoico es un polvo blanco cristalino que se emplea como conservador de
alimentos. El compuesto contiene 68.8% de C, 5.0% de H y 26.2% de O. ¿Cuál es la fórmula
empírica del compuesto?
7.- Se sospecha que el glutamato monosódico (MSG), saborizante de alimentos, es el causante
del "síndrome del restaurante chino" ya que puede causar dolores de cabeza y pecho. El
glutamato monosódico tiene la siguiente composición porcentual: 35.51% de C, 4.77% de H,
37.85% de O, 8.29% de N, y 13.6% de Na. Si su masa molar es de 169 g/mol, ¿cuál es su
fórmula molecular?
8.- La testosterona (hormona sexual masculina) contiene 79.19% de carbono (C), 9.72% de
hidrógeno (H) y 11.10% de oxígeno (O). Su masa molecular es de 288.17g /mol. Calcula su
fórmula:
a) Empírica:
b) Molecular:
9.- En las ferreterías se venden pequeños envases de gas propano para fuentes de calor
portátil (para soldaduras). La reacción de combustión del propano es:
C3H8(g) + 5O2(g)

3CO2(g) +
4H2O(l)
a) ¿Qué masa de CO2 se produce por la combustión de 2.5 moles C3H8?
b) ¿Cuántos moles de agua se obtienen en la producción de 4.4 g de CO2?
10.- El silicio puro que se requiere para la fabricación de los chips en las computadoras y
celdas solares, se fabrica mediante la siguiente reacción:
SiCl4(l) + 2Mg(s)

47
Si(s) + 2MgCl2(s)
Si se utilizan 325g de cada uno de los reactivos:
a) ¿Cuál será el reactivo limitante en esta reacción?
b) ¿Y qué cantidad en gramos de silicio (Si), se producirán?
11.- La agencia de protección al ambiente de Estados Unidos emplea un método para
determinar la concentración de ozono en el aire, haciendo pasar una muestra de aire por un
aparato que contiene yoduro de sodio (NaI), capturando el ozono (O3) de acuerdo con la
reacción:
O3(g) + 2NaI(aq) + H2O

O2(g) + I2(s) + 2NaOH(aq)
¿Cuántos gramos de NaI serán necesarios para capturar 1.1 g de ozono?
12.- El vino se avinagra cuando el etanol se convierte en ácido acético por oxidación:
C2H5OH(aq) + O2(g)

CH3COOH(aq) + H2O(l)
Se cierra una botella de vino en la que había 2 g de etanol y 1 g de oxígeno. ¿Cuál es el
reactivo limitante de la oxidación?
13.- Hace algunos años, en medicina se empleaba el éter etílico o etoxietano [(C2H5)2O] como
anestésico en condiciones estándar de presión y temperatura (CNPT), ¿cuál será el volumen
de 0.716 moles de (C2H5)O gaseoso?
14.- El clorato de potasio (KClO3) es un compuesto que se utiliza en la elaboración del fósforo,
en la industria pirotécnica y de juegos artificiales.
En el laboratorio una de sus aplicaciones principales es la producción de oxígeno cuando es
sometido a descomposición mediante calentamiento:
2KClO3
MnO2

2KCl + 3 O2
a) ¿Cuántos gramos de KClO3 se necesitan para obtener 200 g de O2?
b) ¿Cuántas moles de KCl pueden producirse a partir de 245 g de KClO3?
48
15.- El cloruro de plata AgCl es un compuesto insoluble en agua, sensible a la luz, que se
utiliza en fotografía para capturar la imagen en el negativo. El cloruro de plata AgCl puede
obtenerse en el laboratorio mediante la reacción entre el nitrato de plata AgNO3 y el cloruro de
sodio NaCl:
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
¿Cuál es el porcentaje de rendimiento de la reacción si al suministrar 250 g de AgNO3 se
obtuvieron 125 g de AgCl?
Instrumento de evaluación: Escala de rango
Producto: PROBLEMARIO
Alumno(a):______________________________________________________ Grupo: ____
PRODUCTO
10
9-8
7-6
5-0
Problemario
Contesta
correctamente
todos los
ejercicios del
Bloque I
Contesta
correctamente
80-90% los
ejercicios del
Bloque I
Contesta
correctamente
60%-70% los
ejercicios del
Bloque I
Contesta
correctamente
menos de la
mitad de los
ejercicios del
Bloque I
49
PARÁMETROS PARA EVALUAR LOS PRODUCTOS DEL BLOQUE I
PRODUCTO
Cuestionario
evaluación
diagnóstica
MUY BIEN
de
Cuadro sinóptico
sobre
mol
y
conceptos
relacionados
Modelos
tridimensionales
Consulta
bibliografica
y
exposición de las
leyes ponderales
10
BIEN
9-8
REGULAR
7-6
INSUFICIENTE 5-0
Contestas correctamente las
12 preguntas propuestas. Te
expresas con propiedad,
Respeta otros puntos de
vista y escucha con atención.
Contestas
correctamente
10
preguntas propuestas.
Te
expresas
con
propiedad,
Respeta
otros puntos de vista y
escucha con atención.
Contestas
correctamente solo
entre
9
y
7
preguntas
propuestas.
Contestas
correctamente 6 o
menos
de
las
preguntas propuestas.
Utilizas el contenido de la
lectura, sintetizas abordando
la información precisa.
Incluyes la definición y las
relaciones pertinentes.
Comentas la información
ante el grupo y escucha con
respeto y atención los
comentarios de tus
compañeros y
retroalimentación del
profesor.
Utilizas el contenido de
la lectura. Incluyes la
definición y las
relaciones pertinentes.
Comentas la
información ante el
grupo y escucha con
respeto y atención los
comentarios de tus
compañeros.
Incluyes la
definición y las
relaciones
pertinentes.
La definición no es
correcta
o
no
realizas
las
relaciones
solicitadas.
Elaboras la
representación de
un compuesto o
sustancia asignada
por tu profesor.
Realizas de manera
incorrecta
la
representación del
compuesto.
Presentas la ley
asignada por tu
profesor explicando
el significado sin
mencionar los
ejemplos.
Explicas
incorrectamente la ley
ponderal asignada.
Te organizas en equipos
heterogéneos de trabajo,
elaboras la representación
de un compuesto o sustancia
asignada por tu profesor,
cumpliendo con los
siguientes criterios:
-Utilizan diferentes
materiales (pelotas de unicel,
círculos de papel de colores,
papel ilustración, bolitas de
dulce y palillos, etc.).
-Explican la formación de
moléculas y la relación molar
entre los componentes de las
mismas de manera clara y
sencilla.
-Se comportan
respetuosamente al
momento de explicar y
escuchan con respeto y
atención los comentarios de
sus compañeros y profesor.
Te organizas en equipos
heterogéneos de trabajo, y
realizas una consulta
bibliográfica y presentación
de la ley ponderada asignada
por tu profesor siguiendo los
-Elaboran una presentación
en formato indicado por tu
profesor (apoyos visuales).
- Explican el significado y
ejemplos de aplicación de la
Ley Ponderal que se te haya
asignado (Ley de la
Conservación de la Masa,
Ley de las Proporciones
Definidas, Ley de las
Proporciones Múltiples y Ley
de las Proporciones
Recíprocas) de manera clara
y sencilla.
Te organizas en
equipos heterogéneos
de trabajo, elaboras la
representación de un
compuesto o sustancia
asignada por tu
profesor, cumpliendo
con los siguientes
criterios:
Explican la formación
de moléculas y la
relación molar entre los
componentes de las
mismas de manera
clara y sencilla.
-Se comportan
respetuosamente al
momento de explicar y
escuchan con respeto y
atención los
comentarios de sus
Realizas la consulta
bibliográfica y
presentación de la ley
ponderada asignada
por tu profesor
siguiendo los siguientes
criterios:
-Elaboran una
presentación en formato
indicado por tu profesor
(apoyos visuales).
- Explican el significado
y ejemplos de
aplicación de la Ley
Ponderal que se te
haya asignado (Ley de
la Conservación de la
Masa, Ley de las
Proporciones Definidas,
Ley de las Proporciones
50
-Se dirigen con respeto al
grupo y escuchan con
tolerancia y atención los
comentarios de los
Múltiples y Ley de las
Proporciones
Recíprocas) de manera
clara y sencilla.
Ejercicios
de
correlación (LeyEjemplo)
- Lees de manera individual
la información presentada y
relacionas correctamente las
cuatro leyes Ponderales
enunciadas, con el ejemplo
que las demuestra.
-Comparas tus respuestas al
comentarlas de manera
grupal con orden y respeto
hacia tus compañeros.
Relacionas
correctamente las
cuatro leyes
Ponderales enunciadas,
con el ejemplo que las
demuestra.
Ejercicios
básicos
para
cálculos
estequiométricos
y problemario.
Resuelves
correctamente
todos
los
ejercicios
presentados
participando
activamente al resolverlos en
el pizarrón, escuchas con
atención las respuestas y
retroalimentación
de
tu
profesor.
Resuelves
correctamente la
mayoría de los
ejercicios presentados,
escuchas con atención
las respuestas y
retroalimentación de tu
profesor.
Ejercicios
de
cálculos
estequiométricos.
Masa-masa
Mol-mol
Volumenvolumen
Realizas los ejercicios y
problemario
propuesto
siguiendo
los
siguientes
criterios:
-Atiendes la explicación de tu
profesor al respecto.
-Analizas los ejemplos y
resuelve
los
ejercicios
correctamente todos los
ejercicios.
-Participas
activamente
exponiendo
ante
los
compañeros el procedimiento
y resultados obtenidos en la
resolución de los ejercicios.
-interpretas
sus
implicaciones en su entorno
inmediato,
regional
o
mundial.
-Refuerzas tu aprendizaje
consultando
de
manera
extraclase más ejemplos al
respecto, en la bibliografía
recomendada y en páginas
web confiables.
Calculos:
Porcentaje,
fórmula empirica
y
molecular,
reactivo limitante
y rendimiento de
una reacción y
problemario.
problemario
propuesto
atendiendo los siguientes
criterios:
profesor al respecto.
resuelve todos los ejercicios
correctamente.
-Participas
activamente
exponiendo
ante
los
compañeros el procedimiento
y resultados obtenidos en la
resolución de los ejercicios.
problemario propuesto
siguiendo los siguientes
criterios:
resuelve la mayoría de
los
ejercicios
correctamente.
-Participas activamente
exponiendo ante los
compañeros
el
procedimiento
y
resultados obtenidos en
la resolución de los
ejercicios.
-interpretas
sus
implicaciones en su
entorno
inmediato,
regional o mundial.
Analizas los ejemplos y
resuelve
todos
los
ejercicios
correctamente.
51
Relacionas
correctamente sólo
3 de las leyes
Ponderales
enunciadas, con el
ejemplo que las
demuestra.
Relacionas
correctamente sólo 2 o
menos de las leyes
Ponderales
enunciadas, con el
ejemplo que las
demuestra.
Resuelves
correctamente sólo
algunos de los
ejercicios realizados.
Resuelves
incorrectamente todos
los
ejercicios
realizados
no
participas ni escuchas
con atención
Realizas la mayoría
de los ejercicios
correctamente.
Realizas
incorrectamente
mayoría
de
ejercicios.
Resuelve la mayoría
de los ejercicios
correctamente.
Resuelve la mayoría
de
los
ejercicios
incorrectamente.
la
los
Reporte
de
laboratorio
y
desempeño en la
actividad
experimental
Investigación
documental
sobre
la
importancia
de
los
cálculos
estequiométricos
Desarrolla todos los pasos
del método científico,
redactas una hipótesis que
puedes comprobar sobre el
cálculo del reactivo limitante
en una reacción química,
interpreta los resultados y
elabora su conclusión.
Participa activamente en el
equipo de trabajo
relacionándose
efectivamente con sus
compañeros en equipos
heterogéneos. Muestra
interés en la sesión de
laboratorio y actividades en
el aula, participando con
responsabilidad. Aplica las
reglas de seguridad.
Realizas la investigación
documental cumpliendo los
criterios siguientes:
-Te organizas en equipos
heterogéneos de trabajo.
-Incluyes una actividad ya
sea industrial, artesanal,
gastronómica, u otra, que se
realice en tu comunidad,
región, país u otros países
que sea de su interés.
-Elaboras un reporte de
investigación que contenga
las siguientes características:
-Nombre de la empresa
donde se aplican los cálculos
estequiométricos (Si se trata
de una empresa)
-Nombre del proceso o
producto que se elabora
-Diagrama de flujo del
proceso
-Explicación de los cálculos
estequiométricos realizados
Importancia de los cálculos
estequiométricos
en
la
prevención de problemas de
carácter
ecológico,
económico, de seguridad, así
como
las
implicaciones
ecológicas, industriales y
económicas que representan
la aplicación correcta de
estos cálculos, según sea el
caso de la empresa o
proceso investigado.
-Elaboras el reporte en hoja
blanca con orden, claridad y
limpieza.
Desarrolla los pasos del
método científico,
interpreta los resultados
y elabora su conclusión.
Participa en el equipo
de trabajo
relacionándose con sus
compañeros. Muestra
laboratorio y actividades
en el aula. Aplica las
Realizas
la
investigación
documental cumpliendo
los criterios siguientes:
-Incluyes una actividad
que se realice en tu
comunidad, región, país
u otros países que sea
de su interés.
-Elaboras el reporte de
investigación omitiendo
o
cumpliendo
de
manera parcial alguna
de las características
especificadas.
52
Desarrolla algunos
pasos del método
científico, y elabora
parcialmente su
conclusión. Participa
en el equipo de
trabajo. Acude a la
sesión de
laboratorio. Aplica
las reglas de
seguridad.
Realizas
la
investigación
documental
incluyendo
una
actividad que se
realice
en
tu
comunidad, región,
país u otros países
que sea de su
interés.
Elaboras el reporte
cumpliendo
parcialmente
u
omitiendo
dos o
más criterios.
No
desarrolla
los
pasos del método
científico. No participa
en el equipo de
trabajo.
Realizas
la
investigación
documental sin cumplir
en el reporte con lo
especificado.
Plenaria
reflexión
y
-Leen
la
información
presentada y comenten su
investigación
ante
los
compañeros del grupo.
- Contestan las cuestiones
que se plantean sobre el uso
de la estequiometria en
diferentes ámbitos.
-Realizas
de
manera
individual una reflexión por
escrito sobre la importancia
de la aplicación de cálculos
estequiométricos
en
la
prevención de problemas de
carácter
ecológico
y
económico así como las
implicaciones
ecológicas,
industriales y económicas,
promoviendo la actitud del
cuidado.
Discutes en grupo las
implicaciones ecológicas y
económicas de los cálculos
estequiométricos. Sustentas
una postura personal sobre
el tema, considerando otros
puntos de vista de manera
crítica y reflexiva.
-Leen la información
presentada y comenten
su investigación ante
los compañeros del
grupo.
Contestan
las
cuestiones
que
se
plantean sobre el uso
de la estequiometria en
diferentes ámbitos.
-Realizas de manera
individual una reflexión
por escrito sobre la
importancia
de
la
aplicación de cálculos
estequiométricos en la
prevención
de
problemas de carácter
ecológico y económico
así
como
las
implicaciones
ecológicas, industriales
y
económicas,
promoviendo la actitud
del cuidado.
Contestan
parcialmente
las
cuestiones que se
plantean
al igual
que la reflexión por
escrito.
Responden
incorrectamente
las
preguntas planteadas,
no
realizan
la
reflexión.
Nota: La escala de valor es con fines de autoevaluación. Los productos utilizados para la acreditación tendrán
como valor máximo el indicado en el Plan de evaluación-acreditación
53
54
El estudio de los diferentes tipos de contaminación y sus principales fuentes te ayudará
comprender el impacto de la ciencia y tecnología química en el ambiente y proponer estrategias
viables para evitar, minimizar o erradicar problemas ambientales como los que se presentan en
el desarrollo de éste bloque.
Observa las siguientes imágenes:
Imágenes tomadas de:
http://contaminaciondelagua.net,http://4.bp.blogspot.com,http://yelambiente.galeon.com
¿Sabes qué ocasiona la contaminación y a su vez qué problemas
genera ésta? ¿Cómo podríamos evitarla?
Actividad 1. De manera grupal, participa en una lluvia de ideas coordinada por tu profesor o
algún compañero, para dar respuesta de manera oral, con tus conocimientos previos a las
preguntas que aparecen a continuación.
1.- ¿Sabes cuál es el origen de la contaminación del aire, agua y suelo en nuestra comunidad?
2.- ¿Podrías dar ejemplos de contaminantes antropogénicos que conozcas?
3.- ¿Qué reacciones químicas generan contaminación?
4.- ¿Cuáles son los contaminantes más comunes del agua que desechamos en esta ciudad?
¿Y en una zona rural?
5.- ¿Cómo se produce el smog?, ¿Cómo se genera la lluvia ácida?, ¿Qué es la inversión
térmica?
55
-Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología química en la
contaminación ambiental.
Lee la siguiente noticia:
Noticia, 4 de julio de 2008
Pantallas de plasma, otro factor de calentamiento
global
•
•
•
•
En este año se producirán 4.000 toneladas de trifluoruro de nitrógeno.
El gas usado para el plasma de las pantallas planas de televisión contribuye a la
contaminación atmosférica.
La mitad de los aparatos de televisión que se producen en el mundo son de pantalla
plana.
No se sabe cuánto gas está escapando y filtrándose en la atmósfera.
El gas usado para el plasma de las pantallas planas de televisión contribuye a la contaminación
atmosférica y el calentamiento global, según denunció el jueves un científico de la Universidad
de California. Peor aún, el trifluoruro de nitrógeno (NF3) es 17.000 veces más poderoso que el
dióxido de carbono (CO2), uno de los principales agentes de contaminación, afirma el profesor
Michael Prather en un informe publicado por la revista 'New Scientist'.
http://www.foro-cualquiera.com/ecologia-naturaleza/63271-pantallas-plasma-otro-factorcalentamiento-global.html
¿Consideras que la tecnología que utilizas contamina tu entorno?
Actividad 2. Después de leer la noticia, en forma grupal discute con tus compañeros,
manteniendo una actitud respetuosa y contesta las siguientes preguntas, intercambiando
distintos puntos de vista.
1.- ¿Qué impacto crees que tendrían el uso cotidiano de las nuevas tecnologías?
2.- Menciona qué medidas preventivas diseñarías para disminuir este problema.
3.- ¿Cómo crees que la Química puede contribuir a resolver esta situación?
Autoevalúate, comparando las respuestas con las de tus compañeros y escuchando con
respeto la retroalimentación de tu profesor
56
Origen de la contaminación del agua, del aire
y del suelo.
específicos.
-Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida
cotidiana, asumiendo consideraciones éticas de sus compartimientos y decisiones,
participando con una conciencia cívica y ética en la vida de su comunidad, región,
México y el mundo.
Actividad 3. En equipos, realiza una consulta documental acerca del
origen y repercusiones de los principales contaminantes del aire,
agua y suelo en tu localidad, región, país u otros países. Busca
información en textos o en las páginas web recomendadas. Observa
el siguiente esquema sobre las rutas ambientales de la
contaminación para elaborar una infografía. Expónganla ante el
grupo, escuchando con respeto y atención la retroalimentación de tu
profesor.
Páginas web recomendadas:
http://www.sagan-gea.org/hojared_AGUA/paginas/17agua.html
http://www.profesorenlinea.cl/ecologiaambiente/Contaminacion_Suelo.htm
http://www.tecnun.es/asignaturas/Ecologia/Hipertexto/10CAtm1/100ConAt.htm
http://www.tecnun.es/asignaturas/Ecologia/Hipertexto/11CAgu/120ProcC.htm
http://www.jmarcano.com/recursos/contamin/catmosf4.html
http://carmenvidal.wordpress.com/2008/04/16/causas-y-agentes-de-la-contaminacion-del-suelo/
http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/leip/arzate_e_ci/capitulo3.pdf
http://www.estrucplan.com.ar/producciones/entrega.asp?identrega=919
57
Rutas ambientales de la contaminación
Escuchamos muy a menudo hablar sobre la contaminación pero pocas veces nos detenemos a
pensar en el daño tan serio que ésta causa al ambiente y los problemas que sus
consecuencias traen a la humanidad y al mundo en general.
El agua, el aire y los suelos son recursos naturales de vital importancia para el desarrollo de las
actividades biológicas, tecnológicas, industriales y económicas de la sociedad. La
contaminación de estos recursos es muy peligrosa para todos los seres vivos y el planeta.
Contaminación del agua
El agua es un compuesto de vital importancia para la vida en nuestro planeta, afortunadamente
es el más abundante en la naturaleza, a pesar de saber esto, nos hemos encargado de
convertir poco a poco en depósitos de basura los ríos, lagos, mares y toda fuente de donde
emana el agua.
Pero, ¿qué es la contaminación?
La contaminación del agua se define como el grado de impureza que puede originar efectos
adversos en la salud de los seres vivos. Es decir se considera que el agua está contaminada
cuando no es posible utilizarla porque sus propiedades físicas, químicas y biológicas han sido
alteradas, y como consecuencia disminuyen los beneficios del consumo para los seres vivos,
las actividades domesticas, industriales o agrícolas.
Desgraciadamente el crecimiento de la industrialización y urbanización ha agravado este
problema, ya que la actividad humana tanto doméstica como industrial acumulan sustancias en
el agua que causan daño a los seres vivos como por ejemplo la muere de gran cantidad de
peces y especies marinas y transtornos infecciosos y muchas enfermedades en los seres
humanos. Más adelante estudiaras a detalle los usos del agua y su contaminación.
58
Contaminación del aire
La contaminación del aire, agua y suelo está estrechamente relacionada por ejemplo: el aire
contaminado incide negativamente sobre las fuentes acuáticas así como la contaminación
radiactiva que altera genéticamente a los organismos y puede permanecer en el aire por mucho
tiempo.
Nuestra atmosfera está constituida por una serie de capas: tropósfera, estratósfera, mesósfera,
termósfera, exósfera las cuales representan una masa de 500000 millones de toneladas
aproximadamente alrededor de la Tierra. Algunas sustancias presentes en la atmósfera son:
Nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono, argón, neón, helio.
La atmósfera se considera contaminada cuando cualquier sustancia añadida o quitada provoca
daños apreciables en la salud humana y del ecosistema en general. De manera natural,
muchas sustancias contaminantes están presentes en la atmósfera debido a procesos
biológicos y a fenómenos naturales. La erupción de un volcán que lanza grandes cantidades de
partículas y gases tóxicos nocivos, los vientos y lluvias ayudan a dispersarlos.
Desgraciadamente los seres humanos producimos desechos que se acumulan en la atmósfera
en cantidades que no pueden ser dispersados. Por ejemplo en las grandes ciudades como el
D.F y los Angeles California, cuya contaminación proviene de las actividades diarias o por
accidenes como el escape de un gas tóxico en una industria de Bophal, India en 1984 donde
murieron alrededor de 2000 personas.
Contaminación del suelo
Cuando en el suelo depositamos de forma voluntaria o accidental diversos productos como
papel, vidrio, plástico, materia orgánica, materia fecal, solventes, plaguicidas, residuos
peligrosos o sustancias radioactivas, etc., afectamos de manera directa las características
físicas, químicas y de este, desencadenando con ello innumerables efectos sobre seres vivos.
Existen dos tipos contaminación: endógena, la cual produce desequilibrios en los
constituyentes del suelo y provoca concentraciones de sustancias nocivas para los seres vivos
y exógena que es ocasionada por la acumulación de desechos industriales o de productos
agrícolas en exceso, es decir se introducen sustancias ajenas a la composición original del
suelo.
Puedes consultar la siguientes página web para obtener más información sobre la
contaminación del suelo:
http://www.tecnun.es/asignaturas/Ecologia/Hipertexto/11CAgu/100CoAcu.htm
59
He aquí algunos de los contaminantes más comunes del suelo:
Plaguicidas
El crecimiento de la población mundial exige un gran desafío en relación con los recursos
alimenticios, que implica una utilización más intensiva de los suelos, con el fin de obtener un
mayor rendimiento agrícola. En agricultura, la gran amenaza son las plagas, y en el intento por
controlarlas se han utilizado distintos productos químicos, los plaguicidas que representan el
principal contaminante en este ámbito, ya que no sólo afecta a los suelos sino también, además
de afectar a la plaga, incide sobre otras especies. Esto se traduce en un desequilibrio, y en
contaminación de los alimentos y de los animales. Existen distintos tipos de plaguicidas y se
clasifican de acuerdo a su acción.
http://www.dforceblog.com/wp-content/uploads/2010/09/
Insecticidas
Se usan para exterminar plagas de insectos. Actúan sobre larvas, huevos o insectos adultos.
Uno de los insecticidas más usado es el DDT, que se
caracteriza por ser muy rápido. Trabaja por contacto y es
absorbido por la cutícula de los insectos, provocándoles la
muerte. Este insecticida puede mantenerse por 10 años o más
en los suelos y no se descompone. Se ha demostrado que los
insecticidas órgano clorados, como es el caso del DDT, se
introducen en las cadenas alimenticias y se concentran en el
tejido graso de los animales. Cuanto más alto se encuentre en
la cadena -es decir, más lejos de los vegetales- más
concentrados estará el insecticida, por ejemplo: en todos los
eslabones de la cadena,
existirán dosis de insecticida
en sus tejidos. Sin embargo, en el carnívoro de 2do. orden, el
insecticida estará mucho más concentrado. Hay otros
insecticidas que son usados en las actividades hortofrutícolas;
son biodegradables y no se concentran, pero su acción tóxica
está asociada al mecanismo de transmisión del impulso
nervioso, provocando en los organismos contaminados una
descoordinación del sistema nervioso.
 Herbicidas Son un tipo de compuesto químico que destruye la vegetación, ya que impiden
el crecimiento de los vegetales en su etapa juvenil o bien ejercen una acción sobre el
metabolismo de los vegetales adultos.
 Fungicidas Son plaguicidas que se usan para combatir el desarrollo de los hongos
(fitoparásitos). Contienen azufre y cobre.
60
Actividad minera
La actividad minera también contamina los suelos, a través de las aguas de relave. De este
modo, llegan hasta ellos ciertos elementos químicos como mercurio (Hg), cadmio (Cd), cobre
(Cu), arsénico (As), plomo (Pb), etcétera. Por ejemplo: el mercurio que se origina en las
industrias de cemento, industria del papel, plantas de cloro y soda, actividad volcánica,
etcétera. Algunos de sus efectos tóxicos son: alteración en el sistema nervioso y renal. En
niños, provoca disminución del coeficiente intelectual; en adultos, altera el carácter, siendo más
agresivos. El arsénico que se origina en la industria minera, produce efectos tóxicos a nivel de
la piel, pulmones, corazón y sistema nervioso.
http://mentesgalacticas.blogspot.com/2011/01/plan-andinia.html
Basura
El deterioro del suelo es frecuentes en ciudades y sus alrededores, pero se presentan en
cualquier parte donde se arroje basura o sustancias contaminantes al suelo, al agua o al aire.
Cuando se amontona la basura al aire libre, ésta permanece en un mismo lugar durante mucho
tiempo, parte de la basura orgánica (residuos de alimentos como cáscaras de fruta, etc.) se
fermenta, además de dar origen a mal olor y gases tóxicos y, al filtrarse a través del suelo, en
especial cuando éste es permeable, (deja pasar los líquidos) contamina con hongos, bacteria, y
otros microorganismos patógenos, no sólo ese suelo, sino también las aguas superficiales y
subterráneas que están en contacto con él, interrumpiendo los ciclos biogeoquímicos y
contaminado las cadenas alimenticias.
Información tomada de:
http://camposolga44.blogspot.com/2010/08/contaminacion-de-la-tierra.html
Consecuencias
Dada la facilidad de transmisión de contaminantes del suelo a otros medios como el agua o la
atmósfera, serán estos factores los que generan efectos nocivos,
aun siendo el suelo el responsable indirecto del daño. La
presencia de contaminantes en un suelo supone la existencia de
potenciales efectos nocivos para el hombre, la fauna en general y
la vegetación. Estos efectos tóxicos dependerán de las
características toxicológicas de cada contaminante y de la
concentración del mismo. La presencia de contaminantes en el
suelo se refleja de forma directa sobre la vegetación induciendo su
degradación, la reducción del número de especies presentes en
ese suelo, y más frecuentemente la acumulación de
contaminantes en las plantas, sin generar daños notables en
estas. En el hombre, los efectos se restringen a la ingestión y
contacto dérmico, que en algunos casos ha desembocado en
intoxicaciones por metales pesados y más fácilmente por compuestos orgánicos volátiles o
semivolátiles. Indirectamente, a través de la cadena trófica, la incidencia de un suelo
contaminado puede ser más relevante. Absorbidos y acumulados por la vegetación, los
61
contaminantes del suelo pasan a la fauna en dosis muy superiores a las que podrían hacerlo
por ingestión de tierra. Cuando estas sustancias son bioacumulables el riesgo se amplifica al
incrementarse las concentraciones de contaminantes a medida que ascendemos en la cadena
trófica, en cuya cima se encuentra el hombre.
Las precipitaciones ácidas sobre determinados suelos originan, gracias a la capacidad
intercambiadora del medio edáfico, la liberación del ion aluminio, desplazándose hasta ser
absorbido en exceso por las raíces de las plantas, afectando a su normal desarrollo.
En otros casos, se produce una disminución de la presencia de las sustancias químicas en el
estado favorables para la asimilación por las plantas. Así, al modificarse el pH del suelo,
pasando de básico a ácido, el ion manganeso que está disuelto en el medio acuoso del suelo
se oxida, volviéndose insoluble e inmovilizándose. A este hecho hay que añadir que cuando el
pH es bajo las partículas coloidales como los óxidos de hierro, titanio, cinc, etc., que pueden
estar presentes en el medio hídrico, favorecen la oxidación del ion manganeso. Esta oxidación
se favorece aun más en suelos acidificados bajo la incidencia de la luz solar en las capas
superficiales de los mismos, produciéndose una actividad fotoquímica de las partículas
coloidales anteriormente citadas, ya que tienen propiedades semiconductoras.
Otro proceso es el de la biometilización, que es un proceso por el cual reaccionan los iones
metálicos y determinadas sustancias orgánicas naturales, cambiando radicalmente las
propiedades físico-químicas del metal. Es el principal mecanismo de movilización natural de los
cationes de metales pesados. Los metales que ofrecen más afinidad para este proceso son:
mercurio, plomo, arsénico y cromo; los compuestos así formados son liposolubles. Aparte de
los anteriores efectos comentados de forma general, hay otros efectos inducidos por un suelo
contaminado. Degradación paisajística: la presencia de vertidos y acumulación de residuos en
lugares no acondicionados, generan una pérdida de calidad del paisaje, a la que se añadiría en
los casos más graves el deterioro de la vegetación, el abandono de la actividad agropecuaria y
la desaparición de la fauna.
http://www.monografias.com/trabajos31/contaminacion-suelo/contaminacion-suelo.shtml
¿Cuáles son los diferentes
contaminantes del suelo?
Enlista 5 contaminantes del suelo
En plenaria discute tus conclusiones respecto a la lectura y complementen la información con
la retroalimentación de tu profesor en caso necesario.
Contaminantes antropogénicos primarios y
secundarios
62
-Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las
acciones humanas de riesgo e impacto ambiental, advirtiendo que los fenómenos que se
desarrollan en los ámbitos local, nacional e internacional ocurren dentro de un contexto
global interdependiente.
¿Sabías que el monóxido de carbono (CO) es un contaminante primario y que el
ozono (O3) es un contaminante secundario?
¿Qué diferencia hay entre contaminantes
primarios y secundarios?
Actividad 4.
a) Revisa el siguiente material y utiliza la información para elaborar trabajando en equipos
heterogéneos un cuadro sinóptico que contenga los principales contaminantes que afectan tu
entorno.
Clasifícalos como contaminantes primarios o secundarios y describe los problemas que
genera cada uno en el ambiente y a los seres vivos.
Puedes consultar el libro: Ramírez, Víctor. Química II, Ed. Patria, págs. 41 a 59, El origen de la
contaminación y los contaminantes antropogénicos. Puedes consultar también en otros libros
recomendados por tu profesor o en páginas web confiables, por ejemplo:
Contaminación ambiental: origen, clases, fuentes y efectos:
http://www.cepis.org.pe/bvstox/fulltext/toxico/toxico-01a4.pdf
Los contaminantes se clasifican en naturales y contaminantes antropogénicos:
Los contaminantes naturales son producidos por elementos de la naturaleza como los
volcanes (emisiones de gases y partículas), los vendavales (polvo), las plantas en
descomposición (metano), los fuegos forestales (dióxido de nitrógeno).
Contaminantes antropogénicos: Son productos de las actividades humanas y constituyen a
largo plazo, una mayor amenaza para la biosfera. Estos a su vez se clasifican contaminantes
primarios y secundarios.
Los contaminantes primarios son sustancias vertidas en forma directa a la atmósfera,
provienen de diversas fuentes dando lugar a la llamada contaminación convencional. La
naturaleza física y la composición química de estos contaminantes, es muy variada, se pueden
agrupar de acuerdo a su estado físico (como partículas y metales), o su composición química
(los contaminantes gaseosos).
63
Entre los contaminantes atmosféricos más frecuentes están:
Aerosoles (incluyen las partículas
sedimentables, en suspensión y los
humos).
Ozono (O3)
Óxidos de azufre (SOx)
Anhídrido carbónico (CO2)
Monóxido de carbono (CO)
Óxidos de nitrógeno (NOx)
Hidrocarburos
Además existen una serie de contaminantes menos comunes, pero que pueden producir
efectos negativos sobre determinadas zonas por ser su emisión a la atmósfera muy localizada,
como:
Otros derivados del azufre
Componentes orgánicos.
Halógenos y sus derivados
Arsénico y sus derivados
Sustancias radiactivas
Partículas de metales pesados y ligeros: como
el plomo, mercurio, cobre, zinc.
Partículas de sustancias minerales, como el
amianto y los asbestos
A continuación se explican algunos contaminantes primarios:
-Partículas suspendidas (PST): Son sólidos o líquidos dispersos en la atmósfera en forma
de polvo, cenizas, hollín, partículas metálicas, cemento o polen. Se originan a causa de
incendios forestales, las erupciones volcánicas y la quema de combustibles como el carbón.
Sus efectos nocivos se dan sobre todo a nivel respiratorio, donde provocan severas
irritaciones. Pueden agravar casos de asma y enfermedades cardiovasculares, así como
disminuir la capacidad visual. Provocan la formación de nubes y al depositarse en las hojas
de las plantas interfieren en el proceso de fotosíntesis.
-Monóxido de carbono (CO): Es una sustancia incolora, inodora y altamente tóxica que
reacciona con la hemoglobina y limita la capacidad de transportar oxígeno. La exposición a
este compuesto puede producir mareos y jaquecas, en niños y ancianos, genera también
debilidad y vómitos. Este compuesto puede ser originado por chimeneas y calefactores,
motores de autos entre otros.
64
Tomado de: http://www.peruecologico.com.pe/lib_c24_t02.htm
-Óxidos de nitrógeno (NOx): Hay de varios tipos, pero los que representan riesgo de
contaminante son el monóxido de nitrógeno (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2).
El óxido nitroso (NO) se forma por reacción del nitrógeno atmosférico y del oxígeno en las
cámaras de combustión de los motores, a alta temperatura y presión. En las concentraciones
en que se produce
no
es
contaminante,
pero en el aire se
oxida a dióxido de
nitrógeno
(NO2)
importante
elemento de la
niebla fotoquímica
o smog, que se
produce en las
grandes ciudades.
El
dióxido
de
nitrógeno es muy
dañino, pues al
ser inhalado forma
ácido nítrico con
la humedad de los bronquios.
En presencia de la luz solar e hidrocarburos, estos óxidos reaccionan con el oxígeno de la
atmósfera para formar ozono o neblumo, que se forma en ciudades grandes y en la cercanía de
industrias siderúrgicas, en condiciones especiales de humedad atmosférica y falta de
circulación del aire.
Por influencia de la luz se producen reacciones fotoquímicas y se originan el nitroperoxiacetilo
(PAN) y el nitroperoxibenzoilo, que irritan los ojos y la garganta y producen serios daños a la
agricultura, decoloración de objetos y destrucción de edificaciones de piedra.
Tomado de: http://www.peruecologico.com.pe/lib_c24_t03.htm
65
Dióxido de azufre (SO2): Es un gas incoloro formado a partir de la reacción entre el azufre y
contenido de los combustibles fósiles y el oxígeno.
Los efectos sobre la salud y el ambiente de los óxidos de azufre son los siguientes:
-Al penetrar a las vías respiratorias destruye las pilosidades o cilios del epitelio del sistema
pulmonar, que tienen la función de evacuar partículas de polvo y aerosol de los bronquios. Este
efecto es especialmente manifiesto en los niños, que pueden desarrollar una enfermedad
aguda, que se manifiesta por una tos seca y fiebre, y, en casos extremos, puede producir la
muerte por asfixia.
-La influencia sobre la vegetación se manifiesta desde daños a las hojas hasta la muerte de las
plantas. En primer lugar las puntas de las hojas se ponen amarillas y, en casos extremos, la
hoja se enrolla y muere. Cuando el envenenamiento es fuerte la planta puede morir. En las
áreas de cultivo se malogran las cosechas.
-El SO2 también es un efectivo destructor de los monumentos históricos de piedra y mármol,
porque al transformarse en ácido sulfúrico corroe la piedra.
Tomado de: http://www.peruecologico.com.pe/lib_c24_t04_imag.ht
Hidrocarburos: Están constituidos por carbono e hidrógeno. Un ejemplo de hidrocarburos
utilizados diariamente son el heptano (C7H16) y el octano (C8H18), principales componentes de
la gasolina, por lo cual la gran cantidad de autos es la principal fuente de saturación de
hidrocarburos en la atmósfera y contaminación. Éstos ocasionan pérdida de coordinación
motora, náuseas y daños en el hígado, algunos son potencialmente carcinógenos.
Contaminantes secundarios
Los contaminantes secundarios no se vierten directamente a la atmósfera desde los focos
emisores, sino que se producen como consecuencia de las transformaciones y reacciones
químicas y fotoquímicas que sufren los contaminantes primarios en el seno de la misma.
Entre los contaminantes secundarios destacan los oxidantes fotoquímicos y algunos radicales
de corta existencia como el ozono (O3). Se distinguen por estar sujetos a cambios químicos o
son el producto de la reacción de dos o más contaminantes primarios de la atmósfera.
66
Los oxidantes fotoquímicos se originan al reaccionar entre sí los óxidos de nitrógeno, los
hidrocarburos y el oxígeno, todos en presencia de radiaciones ultravioleta (uv) del sol.
Imagen tomada de:
http://www.educarchile.cl/UserFiles/P0001/Image/Qumica_mdulo1/Contaminacion.jpg
Clasificación de contaminantes químicos
Recordando
Desde el punto de vista de su origen, los contaminantes químicos se pueden dividir en dos
grupos:
Primarios: Son los emitidos directamente desde los focos contaminantes.
Secundarios: Se originan en la atmósfera por reacción entre dos o más contaminantes
primarios o con constituyentes normales del aire.
Clasificación general de los contaminantes gaseosos
Clase
Primarios
Secundarios
Compuestos que contienen
SO2
SO3
azufre
SO3
H2SO4
H2S
HSO4
Compuestos que contienen
NO
NO2
nitrógeno
NO2
HNO3
NH3
Compuestos orgánicos
Hidrocarburos alifáticos
cetonas
Hidrocarburos aromáticos
aldehídos
Derivados oxigenados
ácidos
67
Oxidos de carbono
Derivados halogenados
CO
CO2
HCl
HF
Compuestos halogenados
Formados en reacciones
O3
fotoquímicas
Formaldehído
Hidroperóxidos orgánicos
Nitratos de peroxiacetilo
Tomado de: http://www.estrucplan.com.ar/Producciones/entregacs.asp?IdEntrega=1881
(Septiembre 2011)
Entonces, ¿cuál es la diferencia entre contaminantes primario y secundario?
Elabora aquí tu cuadro sinóptico
68
b) Basándote en la información analizada en tu cuadro sinóptico, contesta las siguientes
preguntas, comentándolas al final y escuchando con respeto y atención los comentarios de tus
•
¿Qué es la contaminación?
•
¿Cómo se origina?
•
¿Qué parte de nuestro ambiente se puede contaminar?
•
¿Qué tan perjudicial puede llegar a ser?
•
Menciona un caso de contaminación que se haya presentado en tu comunidad,
explicando cuáles fueron las causas y las consecuencias del acontecimiento.
•
¿Cómo se podría haber evitado?
•
¿Qué has hecho tú para evitar la contaminación en tu comunidad?
69
-Propone estrategias de prevención de la contaminación del agua, del suelo y del aire.
Reacciones químicas
-Define metas y da seguimiento a sus procesos de construcción del conocimiento,
explicitando las nociones científicas para la solución de problemas cotidianos.
-Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus
procesos vitales y el entorno al que pertenece, asumiendo las consecuencias de sus
comportamientos y actitudes.
¿Cuáles son las reacciones químicas que dan lugar a la contaminación?
Actividad 5. Atiende a la explicación de tu profesor respecto a las reacciones químicas
involucradas en la contaminación, posteriormente trabajando en equipos heterogéneos revisa
la siguiente información e identifica las reacciones generadas que dan lugar a la lluvia ácida,
contaminación del agua y suelo. Completa el siguiente cuadro, puedes elaborarlo en tu
cuaderno y realiza una autoevaluación al comentarlo y escuchar la retroalimentación de tu
profesor.
Efecto de los contaminantes generados
SUELO
AGUA
AIRE
Reacciones químicas
70
Reacciones químicas que generan contaminantes
AIRE
La formación de monóxido de carbono (CO), se origina por la oxidación del metano (CH4) un
gas que se obtiene por la descomposición de la materia orgánica. Sin embargo; cuando el
metano reacciona con poca cantidad de oxígeno la combustión se lleva a cabo de manera
incompleta:
2CH4 + 3O2  2CO + 4H2O
La fuente principal (antropogénica) del monóxido de carbono es la combustión incompleta de
hidrocarburos, por ejemplo el octano cuya fórmula es C8H18, es uno de los principales
componentes de la gasolina.
2C8H18 + 17O2  16CO + 18H2O
Para que el proceso de combustión se realice adecuadamente, es necesaria suficiente cantidad
de oxígeno, en los carros esto se lleva a cabo cuando se encuentra en buenas condiciones, es
decir, está bien afinado y la mezcla de gasolina y aire es la adecuada. La verificación vehicular
que se exige en muchos lugares lleva la finalidad de revisar este aspecto en los autos.
El NO2 es un contaminante que se forma tras la descomposición bacteriana de nitratos
orgánicos, actividad volcánica e incendios forestales. La fuente antropogénica se concentra
sobre todo en la emisión de los gases de los carros y quema de combustibles fósiles.
2NO + O2  2NO2
Como podemos observar en la reacción el monóxido de nitrógeno que se encuentra en la
atmósfera reacciona fotoquímicamente con el oxígeno y se convierte en dióxido de nitrógeno,
uno de los agentes causantes de la lluvia ácida y el esmog urbano. Afectando también la capa
de ozono.
El NO2 a diferencia del NO, es muy dañino, ya que puede penetrar en los pulmones y dañar el
sistema respiratorio ya que modifica el pH existente. Puede causar además problemas de
bronquitis, neumonía, susceptibilidad e infecciones virales como gripe y alteraciones en el
sistema inmunológico.
El dióxido de azufre (SO2) reacciona con la humedad para contribuir mediante una serie de
reacciones, al a formación de lluvia ácida, éste proceso de reacciones produce distintos
ácidos.
SO2 + H2O  H2SO3
SO3 + H2O  H2SO4
2NO2 + H2O  HNO3 + HNO2
4NO2 + 2H2O + O2  4HNO3
La lluvia normal también es ligeramente ácida ya contiene ácido carbónico, que se forma
cuando el CO2 del aire se disuelve en el agua que cae.
CO2 + H2O  H2CO3
71
Los oxidantes fotoquímicos se forman mediante un mecanismo que puede simplificarse en tres
etapas:
1. Formación de oxidantes a través del ciclo fotolítico del NO2.
Con las siguientes reacciones:
NO2 + UV NO + O
O + O2  O3
O3 + NO  NO2 + O2
2. Formación de radicales libres activos. La presencia de hidrocarburos en el aire hace que el
ciclo fotolítico se desequilibre cuando éstos reaccionan con el oxígeno y el ozono, produciendo
radicales libres muy reactivos.
O3 + 3HC  3HCO
3. Formación de productos finales. En ésta etapa los radicales libres formados reaccionan con
otros radicales libres, con los contaminantes primarios y con los constituyentes normales del
aire, dando lugar a los contaminantes fotoquímicos.
HC-3 + HC  Aldehídos, cetonas, entre otros.
HCO2 + NO2  Nitratos de peroxiacilo (NPA)
Los nitratos de peroxiacilo son muy tóxicos. En concentraciones de 0.001 ppm (partes por
millón) causan irritaciones en los ojos y en los alvéolos pulmonares, así como daños en las
cosechas.
Formación de ozono
Los óxidos de nitrógeno son muy reactivos, por ejemplo cuando reaccionan con el oxígeno del
aire
NO (g) + O2 (g) ----> NO2 (g)
a su vez el dióxido de nitrógeno, por acción de la luz solar, se descompone en monóxido
NO2 (g) + luz ----> NO (g) + O (g)
El monóxido de nitrógeno, puede volver a oxidarse para formar otra vez dióxido de nitrógeno y
hacer que el proceso vuelva a comenzar. Pero, el oxígeno atómico es una especie muy
reactiva que puede provocar muchas reacciones importantes, una de ellas es la formación de
ozono.
O (g) + O2 (g) ----> O3 (g)
Este es sólo un ejemplo de los procesos que llevan a la formación del ozono en las capas bajas
de la atmósfera. Otros contaminantes, a través de procesos similares, llevan también a la
formación de ozono.
Debido a su alto poder oxidante, el ozono puede incidir sobre la salud humana, y si la
exposición es prolongada puede provocar inflamaciones en los bronquios y en las vías
respiratorias.
72
Formación de esmog fotoquímico
Las reacciones involucradas en la formación de esmog fotoquímico involucran los óxidos de
nitrógeno, el ozono y las partículas volátiles. A continuación se muestran las secuencias de
producción.
NO2 + UV  NO + O
O + O2  O 3
O3 + NO  NO2 + O2
NO2 + compuestos orgánicos volátiles (covs)  productos como nitrato de peroxiacilo (NPA)
O3 + covs  aldehídos y radicales libres
En la formación del esmog fotoquímico influyen algunos otros factores como la falta de viento
que pueda dispersar los contaminantes, la inversión
térmica y la topografía, donde hay montañas alrededor
de la ciudad.
AGUA
Los contaminantes del agua se pueden clasificar en
físicos, químicos, orgánicos y biológicos. Como ejemplo
de reacciones químicas que produce la contaminación
podemos ver los contaminantes orgánicos disueltos o
dispersos en el agua y que provienen de desechos
domésticos, agrícolas, industriales y de la erosión del
suelo. Los contaminantes orgánicos se descomponen
en presencia de oxígeno y liberan energía mediante un
proceso denominado aerobiosis.
Imagen tomada de: http://3.bp.blogspot.com/
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O
Cuando se ha agotado la materia orgánica que contamina el agua, la acción bacteriana de la
desoxigenación de las aguas contaminadas oxida al ión amonio, proceso denominado
nitrificación, que se puede representar mediante la ecuación química iónica, en la que el ión
amonio (NH4+) reacciona con el oxígeno para producir iones hidrógeno (H+), iones nitrato (NO3)
y agua.
NH4+ + 2O2  2H+ + H2O + NO3En los canales y ríos que transportan aguas negras, producto de los desechos urbanos e
industriales, es frecuente percibir un terrible olor a “huevo podrido”, que no es otra cosa que el
sulfuro de hidrógeno (H2S) obtenido por la putrefacción de las proteínas. La ecuación química
correspondiente (sin balancear) se transcribe así:
CxHyOzN2S + H2O CO2 + CH4 + H2S + NH4+
73
El sulfuro de hidrógeno es un gas incoloro y muy tóxico que en concentraciones del 5% es
nocivo para la vida, por lo que desprende olor fétido. Los peces y otros animales que requieren
del oxígeno no pueden vivir en aguas contaminadas donde ocurra la putrefacción.
SUELO
Los contaminantes agregados al suelo contribuyen a la polución del agua y del aire. Muchos
fertilizantes utilizados son a base de urea (CO(NH2)2) puesto que son una fuente privilegiada
para la obtención de nitrógeno, elemento esencial para el crecimiento de las plantas y las
síntesis de clorofila y en general contribuye al desarrollo de la planta.
Cuando la urea se agrega a un suelo con pH mayor a 6.3, ésta sufre un proceso de hidrólisis
que genera como productos de la reacción amonio (NH4+) y el ion bicarbonato HCO3 -1.
CO(NH2)2 + H+ + 2H2O  NH4+ + HCO3 -1
La cantidad de materia orgánica y de líquido “edáfico” son factores a tomar en cuenta para
agregar la cantidad apropiada de urea. Cuando se agrega en exceso a las semillas se les suele
dañar o inhibir su germinación, puesto que el amoníaco en grandes cantidades, se convierte en
un tóxico importante.
Los pesticidas, insecticidas y herbicidas, sufren una descomposición química que está en
función de su estructura y de los grupos activos presentes en la molécula. Procesos de óxidoreducción y de hidrólisis o fotólisis son que se presentan con más frecuencia y éstos, a su vez,
están fuertemente condicionados por el pH, la temperatura, la cantidad de lluvia que recibe el
suelo y su presentación, dado que los pesticidas, herbicidas e insecticidas líquidos son más
susceptibles de degradación que los que se presentan en formas sólidas.
¿Qué efectos tienen los contaminantes secundarios?
Imágenes tomadas de: http://2.bp.blogspot.com, http://3.bp.blogspot.com/
74
Las principales alteraciones atmosféricas producidas por los contaminantes
secundarios son:
Contaminación fotoquímica (producción de esmog);
Lluvia ácida
Disminución de la capa de ozono
Inversión térmica
Actividad 6. Organízate en equipos heterogéneos y realiza una investigación documental
sobre uno de los temas asignados por tu profesor: Lluvia ácida, Smog fotoquímico, Inversión
térmica y Destrucción de la capa de ozono. Cada equipo exponga su tema ante el grupo, para
apoyo de la exposición elaboren material gráfico incluyan en su explicación las reacciones
químicas involucradas, sus efectos y algunas acciones a implementar para disminuir la
problemática y coadyuvar en el cuidado del medio ambiente. Cada compañero elabore un
resumen en su cuaderno de los temas expuestos por los demás, consultando también la
información que aparece a continuación y realizando las actividades propuestas para cada
tema.
Pueden buscar en libros de la biblioteca recomendados por tu profesor o en páginas web
confiables como las siguientes.
http://www.sagan-gea.org/hojared/Hoja13.htm
http://www.jmarcano.com/recursos/contamin/catmosf2c.html
http://quimica.laguia2000.com/quimica-ambiental/contaminantes-atmosfericos
http://yerga.files.wordpress.com/2010/05/smog-fotoquimico.pdf
http://quimica.ugto.mx/revista/10/lluvia.htm
http://www.monografias.com/trabajos5/lluac/lluac2.shtml
http://www.infoagro.com/agricultura_ecologica/lluvia_acida.htm
http://www.epa.gov/acidrain/spanish/effects/index.html
http://www.argentinaxplora.com/activida/eco/ecozono.htm
75
http://www.epa.gov/sunwise/doc/ozono.pdf
http://www.gaceta.udg.mx/Hemeroteca/paginas/372/372-8.pdf
http://www.sagan-gea.org/hojared/hoja20.htm
http://www.um.es/vic-extension/pau/materias-pau/medio-ambiente/files/tema_3__0.pdf(página 6)
http://www.ecoeduca.cl/ecolideres/aire/intro/aireefetos.html
http://www.bvsde.ops-oms.org/bvsacd/eco/016750/016750-2b.pdf
http://www.jmarcano.com/recursos/contamin/catmosf2c.html
http://www.uned.es/biblioteca/energiarenovable3/impacto.htm#secundarios
http://www.medioambiente.cu/uptpml/files/Clase2.pdf
Inversión térmica
Observa el siguiente esquema:
Imagen tomada de: http://members.fortunecity.es/naturalezaycontaminacion/Dibujo22.bmp
76
¿Qué es la inversión térmica?
En un patrón normal del desplazamiento de corrientes de aire, las capas calientes circulan en la
parte inferior y menos densa de la atmósfera en un proceso de ascenso, mientras que las
capas frías se ubican arriba. La atmósfera moviliza y limpia grandes cantidades de polvo, humo
y partículas suspendidas del aire y los lanza a través de cerros, valles y cañadas. En este
proceso de limpieza del aire también, está involucrada la lluvia, que precipita al suelo las
partículas suspendidas en el aire.
En condiciones climáticas de frío intenso y noches despejadas, el ciclo del movimiento de la
capa de aire no ocurre, por lo que a nivel del suelo se forma una capa de aire frío e inmóvil, la
cual atrapa contaminantes suspendidos en el aire y los deja a nivel del suelo, hasta que, por
intervención solar, vuelve a darse el ciclo de convección de aire; así el aire caliente vuelve a
subir y carga las partículas. Este fenómeno se conoce como inversión térmica, y puede
exponer a la población a condiciones más contaminantes.
Esmog
En las ciudades con alta concentración
de industrias, miles de vehículos
motorizados, acumulación de basuras y
deficiente circulación de aire, se
acumula en el aire una capa de gases y
polvos muy concentrada denominada
smog o neblumo. Este fenómeno fue
detectado por primera vez en Londres.
El fenómeno fue ampliamente estudiado
en la ciudad de Los Ángeles (USA).
El término smog se origina de dos
palabras en Inglés: smoke “humo”y fog,
“niebla”.
Cuando el neblumo se acumula y
permanece sobre un centro urbano o
industrial, y existe radiación solar alta, se
produce el smog o neblumo fotoquímico.
En él, los contaminantes reaccionan
químicamente y dan origen a varios
compuestos dañinos para la salud y el
ambiente, como los ácidos sulfúrico y
nítrico, y el ozono.
Las reacciones involucradas en la
formación del esmog fotoquímico
involucran los óxidos de nitrógeno, el
ozono y las partículas volátiles.
77
NO2 + UV  NO + O
O + O2  O 3
O3 + NO  NO2 + O2
NO2 + compuestos orgánicos volátiles (covs)  productos como nitrato de peroxiacilo (NPA)
O3 + covs  aldehídos y radicales libres
El smog es una concentración de polvos, ácidos y humo, proveniente de los vehículos y
fábricas, que reaccionan con las moléculas de agua de la neblina, transformándose en
sustancias venenosas y altamente dañinas para el ambiente y la salud. Las alteraciones en la
salud humana más destacables son las siguientes:
· Irritación de las vías respiratorias (nariz, tráquea y pulmones), tos, dolores de garganta,
bronquitis, etc.
· Anemia, a causa de la alta concentración de monóxido de carbono (CO), que bloquea el
intercambio de oxígeno en los pulmones y en la sangre.
· Irritación de los ojos y la piel.
· Diversas enfermedades (gripe, tuberculosis) por la alta concentración de agentes patógenos
en el aire.
El neblumo produce también daños a los materiales orgánicos como el caucho, el cuero, los
textiles y las pinturas. El ozono destruye los colores y hace quebradizo el caucho de las llantas.
Imagen tomada de: http://www.peruecologico.com.pe/lib_c24_t07_imag.htm
Efecto Invernadero y el Deterioro
de la Capa de Ozono
- El CO2 y el calentamiento de la atmósfera.
La humanidad produce en la actualidad ingentes cantidades adicionales
de dióxido de carbono (CO2), que crean un desbalance en la atmósfera
porque dicho gas no puede ser fijado totalmente a través de la
fotosíntesis. El incremento en el CO2 está ocurriendo desde el siglo
pasado, debido a la industrialización, el consumo de ingentes
cantidades de combustibles fósiles (petróleo, gas, carbón) y por
descomposición de la inmensa cantidad de materia orgánica contenida
en los bosques, que han sido aceleradamente destruidos (tala, quema),
sobre todo en las últimas décadas.
La atmósfera terrestre en general acumula el calor, reteniendo las radiaciones caloríficas desde
la tierra al espacio. El CO2 y el vapor de agua, que representan una fracción muy pequeña en
la composición de la atmósfera, ejercen una influencia muy importante en el balance de calor
entre la atmósfera y la Tierra. Ambas sustancias dejan pasar la radiación solar de onda corta,
pero son absorbentes de las longitudes de ondas reflejadas o emitidas desde la tierra hacia el
espacio. Es por eso que producen un efecto de entibiamiento de la atmósfera, conocido como
efecto invernadero, parecido a las instalaciones cubiertas de vidrio para cultivar plantas en los
climas fríos. Un aumento en el contenido de CO2 en la atmósfera, variando la concentración
normal baja de este gas, podría hacer que la temperatura media de la Tierra se eleve, lo que
produciría cambios climáticos, cuyas consecuencias serían catastróficas: deshielo de los polos
y elevación del nivel de los océanos, con la consecuente inundación de las zonas costeras
bajas. Si el CO2 aumentara al doble del presente, se calcula que la temperatura aumentaría
hasta en 3.6º C Hoy existen iniciativas para reducir las emisiones de CO2 a la atmósfera y para
78
recapturarlo a través de la reforestación. Es necesario conservar los bosques, y aumentar la
capacidad fotosintética, porque las plantas fijan dicho gas.
-Clorofluorocarbonos y el deterioro de la capa de ozono.
Los clorofluorocarbonos (CFC) son sustancias orgánicas sintéticas derivadas de los
hidrocarburos del petróleo de bajo peso, también conocidos como haloorgánicos. A éstos se les
ha sustituido varios o todos los hidrógenos por átomos de
flúor, cloro, bromo o yodo. Son ejemplos, los CFC, bifenilos
policlorados y los plaguicidas organoclorados. Son muy
estables al calor, químicamente inertes, y pueden permanecer
en el ambiente por muchos años.
La estructura de los CFC posee varias relaciones de flúor y
cloro, y los más utilizados comercialmente son los freones
para producir aerosol.
El problema de los CFC es que no se degradan en la
troposfera, permanecen inalterados por largo tiempo (más de
10 años) y se difunden hasta la estratosfera. Cuando llegan a
una altura entre los 20 y 50 km se descomponen por una
reacción fotoquímica, produciendo cloro atómico, que se combina con el ozono (O,) y reduce la
capa protectora de la atmósfera contra los temibles rayos ultravioleta provenientes del Sol.
Este fenómeno es conocido como "la destrucción de la capa de ozono" o el "hueco de ozono",
en aumento sobre la Antártida. Al destruirse o disminuir la capa de ozono, los rayos ultravioleta
pueden pasar hasta la superficie de la Tierra y producir alteraciones en los ecosistemas (agua,
organismos acuáticos, organismos terrestres) y originar irritaciones en los ojos y cáncer a la
piel.
Este problema es de gravedad para el futuro de la humanidad y de la vida sobre la Tierra. Se
debe evitar el uso de aerosoles por el público, contenidos en los desodorantes, insecticidas,
espumas plásticas, lacas, gas de refrigeradoras y gases para el aire acondicionado. Las
industrias deben sustituir los CFC en la producción de espuma plástica. La Convención de
Viena (1985) y el Protocolo de Montreal (1987) han acordado reducir paulatinamente la emisión
y el uso de CFC.
Recursos adicionales:
Si quieres comprender mejor el efecto invernadero y el deterioro de la capa de ozono, puedes
observar el grafico animando que se encuentra en la siguiente página:
http://www.peruecologico.com.pe/lib_c24_t08_imag.htm
Infografía sobre la capa de ozono:
http://static.eluniversal.com/2008/09/15/capadeozono.swf
Infografía sobre ozono, lluvia acida, efecto invernadero:
http://tecnoblogsanmartin.wordpress.com/tag/infografia/
79
Los Juegos de Pekín 2008 se realizaron bajo el riesgo de la lluvia ácida
Los atletas que disputaron los Juegos Olímpicos de Pekín de 2008 no supieron
el riesgo que corrieron. Según la agencia Xinhua, la
proporción de lluvia ácida de julio y agosto en Pekín fue
sólo del 5,9%, pero la CMA, por su parte, afirmó en
septiembre que 80% de los días en los que llueve en Pekín cae lluvia
ácida, y añadió que China es el mayor emisor de dióxido de azufre del
mundo, con un preocupante incremento de 27% entre 2000 y 2005.
¿La lluvia ácida es dañina?, ¿cómo se forma la lluvia ácida?
Lluvia ácida
En esta infografía puedes ver el proceso de formación de lluvia ácida paso a paso.
http://infografias.educ.ar/mod/resource/view.php?id=206
La lluvia natural no contaminada es débilmente ácida, y presenta valores de pH alrededor de
5.5, esto se debe a la presencia de dióxido de carbono en el agua, estableciéndose los
siguientes equilibrios:
CO2 <===> CO2
CO2 + H2O <===> H2CO3* especie inestable que se disocia + H2O H2CO3 <===> H3O+
+ HCO3
Uno de los problemas ambientales graves que en la actualidad afecta a muchas regiones del
mundo, es la lluvia ácida, esta precipitación húmeda que presenta valores de pH menores a
5.5; alcanza en algunos lugares, valores de 2.1 y en el caso de las nieblas ácidas valores de
pH de 1.8.
Las sustancias responsables que forman la lluvia ácida son los óxidos de azufre y nitrógeno,
sustancias que se clasifican como contaminantes primarios. Estos gases se liberan a la
atmósfera cuando los combustibles fósiles se queman para generar energía. Las fuentes
naturales que liberan estos óxidos de azufre (SO2) y de nitrógeno (NO2), son el relámpago, los
volcanes, la actividad microbiana. Sin embargo el aporte principal de las emisiones son los
automóviles, la industria en general, que quema carbón, petróleo y, en algunos períodos, por la
quema de biomasa.
80
Las transformaciones que sufren estos gases en la atmósfera presentan mecanismos
complejos, influenciados por muchos factores, tales como temperatura, humedad, intensidad
luminosa, etc. En la fase gaseosa el oxido de azufre (IV) se forma por la reacción:
S+O
2
 SO2
Este gas reacciona en la atmósfera con el radical hidroxilo y lo oxida a óxido de Azufre (VI) de
acuerdo a las siguientes etapas:
SO2 + OH  HOSO2
HOSO2 + O2  HO2 + SO3
Finalmente en presencia de agua atmosférica, el óxido de azufre (VI) se convierte rápidamente
en ácido sulfúrico:
SO3 + H2O  H2SO4
El óxido de nitrógeno (II) (NO) se forma por reacción entre el oxígeno y el nitrógeno a alta
temperatura en los motores de combustión interna según: O2 + N2  2NO.
Este óxido se oxida rápidamente a temperatura ambiente a óxido de nitrógeno (IV) (NO2)
según: O2 + 2NO  NO2
Posteriormente, este gas sufre una serie de reacciones fotoquímicas, resumidas en las
siguientes ecuaciones:
NO2 + O  NO3
NO3 + NO2  N2O5
Finalmente el óxido de nitrógeno (V), reacciona con el agua formando ácido nítrico según la
ecuación:
N2O5 + H2O  2HNO3.
La lluvia ácida es un fenómeno transnacional, debido a que los gases generados en una parte
del planeta, son arrastrados por los vientos, produciendo problemas a muchos kilómetros de
distancia del centro emisor. Esta deposición ácida, puede producirse de dos maneras; la
deposición húmeda en forma de lluvia, nieve o niebla y la deposición seca, que puede ser
inhalada directamente del aire por seres humanos y animales, causando serios problemas de
salud.
Se ha descrito que los efectos de la lluvia ácida sobre el ambiente, por una parte altera los
ecosistemas, donde se acidifican los pastos afectando a los animales, decolora las hojas de los
árboles, disuelve metales tóxicos presentes en el suelo, baja el pH de las aguas de los lagos,
impactando la vida de los peces y otros organismos acuáticos. En lo que respecta a los
materiales ataca el mármol y pintura de los edificios, corroe las estatuas y en especial a los
metales.
http://www.ciencia-ahora.cl/Revista22/13SimulacionImpactoLluviaAcida.pdf
81
http://cambioclimaticoysuscausas.iespana.es/como_s8.gif
de manera efectiva.
previas y comunica sus conclusiones, aportando puntos de vista con apertura, y
considera los de otras personas de manera reflexiva.
realización de actividades de su vida cotidiana, enfrentando las dificultades que se le
presenten, siendo consciente de sus valores, fortalezas y debilidades.
Nombre de la práctica: “Efectos de los componentes de la lluvia ácida
sobre diferentes materiales”.
Propósito: Valorar la importancia de prevenir el desarrollo de la lluvia ácida
a través de la representación práctica de los efectos que, sobre distintos materiales, tiene la
lluvia ácida.
82
Define tu concepto de lluvia ácida
http://www.lareserva.com/home/fimage/11389136_7a89272b37.jpg http://misfondos.com.es/wallpaper/Lluvia-Acida/
Planteamiento del problema: ¿Puede la lluvia ácida causar daño a la materia que nos rodea?
Redacta una hipótesis al respecto:
Sustancias
Materiales
• Quitazato
• 3 Matraces erlenmeyer
• Probetas de 50 ml
• Tapón de goma
• Manguera
• Tubo de vidrio
• Cajas de petri
• Papel pH
• Lentejas
• Hojas verdes
• Algodón
• Clavos
•
•
•
•
•
•
83
Bicarbonato de sodio
Láminas de cobre
Sulfito de sodio
Acido nítrico concentrado
Disolución de HCl 2 M
Agua potable
Procedimiento:
1. Arreglar un quitazato con tapón de vidrio provisto de una
manguera y un matraz erlenmeyer, cada uno con 100 ml de
agua potable.
2. En reacciones separadas dentro de un quitazato se producen
los gases ambientales como CO2, NO2 y SO2, estos gases se
burbujean en el agua potable contenida en el matraz
erlenmeyer, por un tiempo aproximado de 30 segundos.
Los gases en estudio se obtienen a partir de las siguientes
reacciones:
NaHCO3 + HCl  NaCl + H2O + CO2
3Cu + 8HNO3  3Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO
(¡Cuidado!, durante esta reacción, se puede producir succión entre los contenidos de quitazato
y el matraz).
NO + ½ O2  NO2
Na2SO3 + 2HCl  2NaCl + H2O + SO2
3. Una vez obtenidas las disoluciones de los gases en estudio, se mide el pH a cada una de
ellas, puede utilizando papel pH universal
4. A continuación se colocan alrededor de 20 ml de cada disolución en cajas de petri rotuladas.
En la cajas de petri se colocan los distintos materiales (semillas de lenteja, hojas de plantas,
hierro y zinc).
5. Las lentejas se envuelven en algodón humedecido con cada
disolución y se va adicionando pequeñas cantidades de las
disoluciones respectivas, de tal manera de mantener húmedo el
algodón y la semilla, durante todo el tiempo que dure el
experimento. Una vez que la semilla humedecida con agua
potable haya germinado, suspenda el experimento y compare
las germinaciones en las cápsulas. Registra todas sus
observaciones a partir de las primeras horas del experimento.
http://tienda.alnatural.com.mx/images/categories/OH-94.jpg
RESULTADOS
Sistema
Agua potable
pH
Germinación
lentejas
Hojas
Hierro
Agua - CO2
Agua - NO2
Agua - SO2
http://www.ciencia-ahora.cl/Revista22/13SimulacionImpactoLluviaAcida.pdf
84
Zinc
Contesta las siguientes preguntas:
¿Cuál de los tres óxidos produce ácido más dañino
¿Por qué?
Químicamente ¿Cómo se forma la lluvia ácida?
¿Cuáles son los daños provocados por la lluvia ácida a nivel urbano?
¿Cuáles son los daños provocados por la lluvia ácida a nivel en sistemas naturales?
A nivel individual ¿Cómo puedes cooperar para disminuir la formación de lluvia ácida?
Práctica alternativa sobre Lluvia ácida:
http://academia.cch.unam.mx/wiki/biologia3y4/index.php/Pr%C3%A1ctica._Lluvia_%C3%A1cida
85
Autoevaluación
Aspectos a evaluar
Sí
No
Observaciones
4.- Describí en mis observaciones lo que ocurrió durante
el experimento
finalizar el experimento
7.- Realicé los cálculos adecuadamente en la solución de
los problemas o contesté las preguntas del cuestionario
Escala de valor
Excelente
10 ó 9
Bien
8ó7
Regular
6
Insuficiente
5 ó menos
Contaminantes del agua de uso industrial y urbano.
cotidiana, asumiendo consideraciones éticas de sus compartimientos y decisiones,
participando con una conciencia cívica y ética en la vida de su comunidad, región,
México y el mundo.
-Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales
a partir de evidencias científicas, dialogando y aprendiendo de personas con distintos
puntos de vista y tradiciones culturales.
86
Imágenes tomadas de:
http://medioambienteycooperacion.blogspot.com/,http://spf.fotolog.com/,http://noalacontaminacindelagua.blogspot.co
m/,http://photos.simas.org.ni/ ,http://tipoenergia.blogspot.com/ ,http://www.forojovenes.com
Actividad 8. En forma individual realiza la lectura del texto siguiente y observa de
manera extraclase el video sobre contaminación urbana del agua. Elabora un mapa
conceptual sobre los usos del agua y sus principales fuentes de contaminación
industrial y urbana. Coméntalo en clase realizando un foro para proponer acciones
para el cuidado del agua, comenten el caso de alguna comunidad urbana, rural o indígena que
no cuente con este valioso recurso, de la localidad, país o el mundo.
Video
Contaminación urbana del agua http://www.youtube.com/watch?v=L1ljUpSCBQU
Usos del agua. Cubre el 70 % de la superficie del planeta, es el hábitat de un gran número de
especies, interviene el clima y es el líquido vital para los seres vivos. El hombre a través del
tiempo ha implementado una variedad de usos del agua.
Consumo doméstico. Comprende el consumo de agua en nuestra alimentación, en la limpieza
de nuestras viviendas, en el lavado de ropa, la higiene y el aseo personal.
Consumo público. En la limpieza de las calles de ciudades y pueblos, en las fuentes públicas,
ornamentación, riego de parques y jardines, otros usos de interés comunitario, etc.
87
Uso en agricultura y ganadería. En agricultura, para el riego de los campos. En ganadería,
como parte de la alimentación de los animales y en la limpieza de los establos y otras
instalaciones dedicadas a la cría de ganado.
El agua en la industria. En las fábricas, en el proceso de fabricación de productos, en los
talleres, en la construcción.
Acuacultura. Cultivo y cría de especies acuáticas.
El agua, fuente de energía. Aprovechamos el agua para producir energía eléctrica (en centrales
hidroeléctricas situadas en los embalses de agua). En algunos lugares se aprovecha la fuerza
de la corriente de agua de los ríos para mover máquinas (molinos de agua, aserraderos).
El agua, vía de comunicación. Desde muy antiguo, el hombre aprendió a construir
embarcaciones que le permitieron navegar por las aguas de mares, ríos y lagos. En nuestro
tiempo, utilizamos enormes barcos para transportar las cargas más pesadas que no pueden ser
transportadas por otros medios.
Deporte, ocio y agua. En los ríos, en el mar, en las piscinas y lagos, en la montaña…
practicamos un gran número de deportes: vela, submarinismo, surf, natación, esquí, waterpolo,
patinaje sobre hielo, jockey. Además pasamos parte de nuestro tiempo libre disfrutando del
agua en las piscinas, en la playa, en los parques acuáticos o simplemente, contemplando y
sintiendo la belleza del agua en ríos, cascadas, arroyos, olas del mar y montañas nevadas.
Origen de la contaminación del agua
La contaminación de las aguas puede proceder de fuentes naturales o de actividades
humanas. En la actualidad la más importante, es la provocada por el hombre. El desarrollo y la
industrialización requieren un mayor uso de agua, una gran generación de residuos muchos de
los cuales van a parar al agua y el uso de medios de transporte fluviales y marítimos que son
causa de contaminación de las aguas. Se consideran las fuentes naturales y antropogénicas de
contaminación, estudiando dentro de las segundas, a las industriales, los vertidos urbanos, las
procedentes de la navegación y de las actividades agrícolas y ganaderas.
Naturales. Algunas fuentes de contaminación son naturales como el mercurio que se
encuentra en forma natural en la corteza de la Tierra y en los océanos y que contamina la
biosfera mucho más que el procedente de la actividad humana. Algo similar pasa con los
hidrocarburos y con muchos otros productos. Normalmente las fuentes de contaminación
natural son muy dispersas y no provocan concentraciones altas de polución, excepto en
algunos lugares muy concretos. La contaminación de origen humano, en cambio, se concentra
en zonas concretas y es más peligrosa que la natural.
Antropogénicas. Hay cuatro focos principales de contaminación antropogénica:
1. Industria. Según el tipo de industria se producen distintos tipos de residuos. Normalmente
en los países desarrollados muchas industrias poseen eficaces sistemas de depuración de las
aguas, sobre todo las que producen contaminantes más peligrosos, como metales tóxicos. En
algunos países en vías de desarrollo la contaminación del agua por residuos industriales es
muy importante.
88
Sector industrial
Construcción
Minería
Energía
Textil y piel
Automoción
Navales
Siderurgia
Química inorgánica
Química orgánica
Fertilizantes
Pasta y papel
Plaguicidas
Fibras químicas
Pinturas, barnices
tintas
y
Principales substancias contaminantes
Sólidos en suspensión, metales, pH.
Sólidos en suspensión, metales pesados, materia orgánica, pH, cianuros.
Calor, hidrocarburos y productos químicos.
Cromo, taninos, tensoactivos, sulfuros, colorantes, grasas, disolventes
orgánicos, ácidos acético y fórmico, sólidos en suspensión.
Aceites lubricantes, pinturas y aguas residuales.
Petróleo, productos químicos, disolventes y pigmentos.
Cascarillas, aceites, metales disueltos, emulsiones, sosas y ácidos.
Hg, P, fluoruros, cianuros, amoniaco, nitritos, ácido sulfhídrico, F, Mn, Mo, Pb,
Ag, Se, Zn, etc. y los compuestos de todos ellos.
Organohalogenados, organosilícicos, compuestos cancerígenos y otros que
afectan al balance de oxígeno.
Nitratos y fosfatos.
Sólidos en suspensión y otros que afectan al balance de oxígeno.
Organohalogenados, organofosforados, compuestos cancerígenos, biocidas, etc.
Aceites minerales y otros que afectan al balance de oxígeno.
Compuestos organoestámicos, compuestos de Zn, Cr, Se, Mo, Ti, Sn, Ba, Co, etc.
2. Vertidos urbanos. Cuando las poblaciones empezaron a verter sus desechos en ríos y
lagos fue cuando las aguas inician su deterioro. Las aguas residuales son los vertidos que se
generan como consecuencia de las actividades en los centros de población urbana.
Los aportes que generan esta agua son: aguas negras o fecales, aguas de lavado doméstico,
aguas provenientes del sistema de drenaje de calles y avenidas y aguas de lluvia y lixiviados
Las aguas residuales urbanas presentan una cierta homogeneidad en cuanto a su composición
y carga contaminante, ya que sus aportes van a ser siempre los mismos. Pero esta
homogeneidad tiene unos márgenes muy amplios, ya que las características de cada vertido
urbano van a depender del núcleo de población en el que se genere, influyendo parámetros
tales como el número de habitantes, la existencia de industrias dentro del núcleo, tipo de
industria, etc.
3. Navegación. Produce diferentes tipos de contaminación, especialmente con hidrocarburos.
Los vertidos de petróleo, accidentales o no, provocan importantes daños ecológicos.
4. Agricultura y ganadería. Los trabajos agrícolas producen vertidos de pesticidas,
fertilizantes y restos orgánicos de animales y plantas que contaminan de una forma difusa pero
muy notable las aguas.
http://mimosa.pntic.mec.es/~vgarci14/usos_agua.htm
http://www.tecnun.es/asignaturas/Ecologia/Hipertexto/11CAgu/120ProcC.htm
89
Contaminantes generados por el uso urbano del agua
Tipo de contaminante
Físicos
Químicos
Orgánicos
Biológicos
Principales substancias contaminantes
Líquidos insolubles, sólidos de origen natural y diversos productos sintéticos
arrojados al agua como fruto de la actividad humana.
Compuestos orgánicos e inorgánicos que están mezclados o disueltos en el agua,
como los nitratos, cloruros, sulfatos y carbonatos. En su mayor parte provienen de
los detergentes y jabones usados para el aseo corporal o el lavado de ropa. Dentro
de los contaminantes químicos también se considera a los óxidos de azufre o de
nitrógeno arrastrados por la lluvia ácida.
Provienen de desechos humanos o animales, de rastros o mataderos, de aceites y
de grasas o tinturas de origen natural. Este tipo de contaminantes son
especialmente peligrosos porque consumen el oxígeno disuelto en el agua y
provocan la extinción de la vida acuática.
Incluyen hongos, bacterias, virus y protozoos que causan enfermedades y que
provienen, en su mayor parte de los desechos fecales o de la descomposición de la
materia orgánica.
Hacia un nuevo modelo del uso del agua
Elabora aquí tu mapa mental
90
-Utiliza las tecnologías de la información y de la comunicación para obtener, registrar y
sistematizar la información más relevante para responder a preguntas de carácter
científico.
-Mantiene una actitud respetuosa hacia la interculturalidad y la diversidad de creencias,
valores, ideas y prácticas sociales.
Lee lo siguiente:
DECLARACIÓN DE KYOTO DE LOS PUEBLOS INDÍGENAS SOBRE
EL AGUA
Tercer Foro Mundial del Agua, Kyoto, Japón
Marzo 2003
Nuestra relación con el agua
1. Nosotros, los Pueblos Indígenas de todas las partes del mundo, reunidos aquí,
reafirmamos nuestra relación con la Madre Tierra y nuestra responsabilidad, ante
las generaciones futuras, de levantar nuestras voces en solidaridad y proclamar la
necesidad de proteger el agua. Nos han puesto en este mundo, a cada uno en su
propia tierra y territorio tradicional sagrado, para cuidar toda la creación y el agua.
2. Reconocemos, honramos y respetamos el agua como un elemento sagrado que sostiene toda la vida. Nuestros
conocimientos, leyes y formas de vida tradicionales nos enseñan a ser responsables, cuidando este obsequio
sagrado que conecta toda la vida.
3. La relación que tenemos con nuestras tierras, territorios y el agua
constituye la base física, cultural y espiritual de nuestra existencia. Esta
relación con nuestra Madre Tierra nos obliga a conservar nuestra agua
dulce y mares para la supervivencia de las generaciones del presente y del
futuro. Asumimos nuestro rol como guardianes, con derechos y
responsabilidades, que defienden y garantizan la protección, disponibilidad
y pureza del agua. Nos unimos para respetar e implementar nuestros
conocimientos y leyes tradicionales; y ejercer nuestro derecho a la libre
determinación para preservar el agua y la vida.
Fragmento tomado de: http://www.waterculture.org/uploads/IP-Kyoto-final-sptr.pdf
Lo anterior de muestra de la preocupación de las comunidades indígenas por la
contaminación del agua y el daño ambiental.
… y el Gobierno ¿Cómo interviene en la protección a la contaminación del medio
ambiente?
¿Qué hace nuestro gobierno por cuidar el agua? ¿Existen programas
gubernamentales para combatir la contaminación ambiental?
91
Actividad 9. Organizados en equipos heterogéneos investiguen, en los medios disponibles, los
Programas Gubernamentales con los que se cuenta para combatir la contaminación
ambiental.
Con la información recabada, elaboren de manera individual un ensayo a manera de reflexión
el que se destaque la importancia y efectividad de los programas investigados, así como las
áreas de oportunidad del mismo, en las que puedan intervenir los ciudadanos.
Recurran a las oficinas gubernamentales correspondientes o investiguen en páginas web.
Presenten ante los compañeros del grupo los ensayos para su análisis, y retroalimentación de
tu profesor, realicen una autoevaluación de su trabajo. Puedes apoyarte de la siguiente
información:
El medio ambiente es el conjunto de factores bióticos y abióticos que nos rodean. De éste
obtenemos agua, alimento, animales de trabajo y de compañía, combustibles y materias primas
para construcción de vivienda, fabricar vestimentas y un sinnúmero de artículos requeridos
diariamente. El progreso científico y tecnológico de la humanidad ha ocasionado la necesidad
de utilizar materias primas que provienen de la naturaleza, lo que ha ocasionado
sobreexplotación de los recursos naturales y deterioro del ambiente por la contaminación. . El
aire, el suelo y el agua están contaminándose en menor proporción por
causas naturales y en forma acelerada como consecuencia de los
procesos antropogénicos.
Dependiente de la Organización de las Naciones Unidas (ONU) está el
Programa de las Naciones Unidas sobre el Medio ambiente (PNUMA),
que se encarga de promover actividades medioambientales y crear
conciencia entre la población sobre la importancia de cuidar el medio
ambiente. A partir de las recomendaciones de PNUMA, cada país
implementa su propia Legislación ambiental, acorde a sus propias necesidades.
México cuenta con la Ley del Equilibrio Ecológico y Protección del Medio Ambiente y con la
Secretaria del Medio Ambiente y Recursos Naturales, dependiente de ellos, los gobiernos
estatales implementan Programas gubernamentales para problemas generales y específicos
para protección ambiental.
http://contenidoscanal12.com.ar/locales.php?a=page:16
Páginas web recomendadas
Secretaría de Protección al Ambiente de Baja California
http://www.spabc.gob.mx/
Programa Estatal de Protección al Ambiente de Baja California 2009 - 2013
http://www.spabc.gob.mx/otros/PROGRAMA%20ESTATAL%20DE%20PROTECCI%C3%83%E2%80%
9CN%20AL%20AMBIENTE.pdf
92
Agua en México. Legislación Nacional hídrica
http://www.pronatura.org.mx/agua_mexico.php
Ley general para la prevención y gestión integral de los residuos
http://www.diputados.gob.mx/LeyesBiblio/pdf/263.pdf
Programas no gubernamentales y la contaminación del aire en la frontera de Baja
California, México-California, Estados Unidos. Contexto y desafíos
http://redalyc.uaemex.mx/pdf/102/10203702.pdf
Programa para mejorar la calidad del aire Tijuana-Rosarito
http://www.epa.gov/Border2012/infrastructure/tijuana-airplans/tijuanarosaritospa.pdf
Prevención de la contaminación ambiental
http://www2.ine.gob.mx/publicaciones/libros/109/cap10.html
Actividades de refuerzo
Contesta lo que se te pide para que realices una autoevaluación de lo que aprendiste en el
bloque.
Video recomendado: http://www.youtube.com/watch?v=KFT8d6Z00Ss
•
Describe cómo ocurre la inversión térmica:
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
93
•
Anota qué es y cómo se forma el esmog:
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
•
Detalla las condiciones que provocan que la lluvia se vuelva ácida:
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
•
Menciona el proceso que se lleva a cabo para la formación del efecto invernadero:
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
•
Registra los contaminantes que se agregan al agua
que se usa en los hogares (uso urbano):
_______________________________________
_______________________________________
_______________________________________
_______________________________________
_______________________________________
_______________________________________
94
•
Escribe qué contaminantes son los que se
incorporan al agua que usan las industrias:
________________________________________
________________________________________
________________________________________
________________________________________
¿Cuál es tu concepto de Contaminación ambiental?
Diferencia entre contaminantes primario y secundario
Químicamente ¿Cómo se forma la lluvia ácida?
Químicamente ¿Cómo se forma el smog fotoquímico?
95
En tu localidad ¿Cuáles son los principales contaminantes, cuál es su origen, cuál es su
efecto en el ambiente?
Contaminante
Origen
Efecto en el ambiente
¿Qué programas gubernamentales aplican en tu localidad, para protección del medio
ambiente?
Observa el esquema Rutas ambientales de la contaminación además, observa el video
“Reflexión ambiental. Nos haces falta tú” y elabora tu propia reflexión.
http://www.youtube.com/watch?v=EXWGmqrS6aY&feature=related.
Formen parejas e intercambien sus reflexiones, mediten sobre la reflexión de su compañero y
escriban un comentario sobre ella.
96
PARÁMETROS PARA EVALUAR LOS PRODUCTOS DEL BLOQUE II
PRODUCTO
Infografía
Cuadro
sinóptico de
contaminantes
Cuadro
de
reacciones
químicas
MUY BIEN
10
Cumples con los siguientes
criterios:
- Te organizas en equipos.
-Incluye
el
origen
y
repercusiones
de
los
principales
contaminantes
del aire, agua y suelo en tu
localidad, región, país u
otros países.
-Aporta propuestas para
prevenir la contaminación
-Incluyes información de
textos o en las páginas web
recomendadas.
-Elaboras la infografía con
creatividad.
-Lo presentas con limpieza y
orden, utilizando diversos
materiales y entregando en
tiempo y forma.
-Lo explicas ante grupo de
manera clara y sencilla.
criterios:
-Lees
la
información
presentada y la sintetizas.
heterogéneos de trabajo.
-Elaboras
el
cuadro
sinóptico incluyendo los
principales
contaminantes
que afectan tu entorno.
- Los clasificas como
contaminantes primarios o
secundarios
-Describes los problemas
que genera cada uno en el
ambiente y a los seres
vivos.
-Contestas
correctamente
las 7 preguntas propuestas.
-Comentas
participando
activamente la información y
respuestas obtenidas con el
resto del grupo, escuchas
con respeto y atención.
Cumples
los
siguientes
criterios:
-Escuchas la explicación de
tu profesor con atención.
– Te organizas en equipos
heterogéneos.
-Analizas la información
presentada.
-Identificas las reacciones
generadas que dan lugar a
la
lluvia
ácida,
contaminación del agua y
suelo.
-Participas comentando las
respuestas de tu equipo.
BIEN
9-8
REGULAR
7-6
INSUFICIENTE 5-0
Cumple sólo con 4 de los
criterios establecidos.
Cumples sólo con 3
de
los
criterios
establecidos.
Cumples sólo con 2 o
menos de los criterios
establecidos.
Cumples sólo con 6 de los
criterios establecidos o
parcialmente alguno de
ellos.
Cumples sólo con 5
o 4 de los criterios
establecidos
o
parcialmente alguno
de ellos.
Cumples con 3 ó menos
de
los
criterios
estableciedos.
presentada.
-Identificas las reacciones
generadas que dan lugar a
la
lluvia
ácida,
contaminación del agua y
suelo.
-Participas
comentando
las respuestas de tu
equipo.
-Identificas
las
reacciones
generadas que dan
lugar a la lluvia
ácida, contaminación
del agua y suelo.
97
-Identificas
incorrectamente
las
reacciones generadas
que dan lugar a la lluvia
ácida,
contaminación
del agua y suelo.
y
Cumple lo siguiente:
- Te organizas en equipos
heterogéneos y realizas una
investigación
documental
sobre uno de los temas
asignados por tu profesor
(Lluvia
ácida,
Smog
fotoquímico,
Inversión
térmica y Destrucción de la
capa de ozono).
-Exponen
el
tema
apoyándose con material
gráfico.
-Explican las reacciones
químicas involucradas y sus
efectos.
–Proponen
acciones a
implementar para disminuir
la problemática y coadyuvar
en el cuidado del medio
ambiente.
-Organizan al grupo para
que
cada
compañero
elabore un resumen en su
cuaderno de los temas
expuestos por los demás,
consultando
también
la
información presentada y
realizando las actividades
propuestas para cada tema.
Reporte
de
laboratorio y
desempeño en
la
actividad
experimental
del
método
científico,
puedes
comprobar
utilizando
un
criterio
científico respecto a los
Efectos de los componentes
de la lluvia ácida sobre
diferentes materiales , interpreta los resultados y elabora su conclusión. Participa
activamente en el equipo de
trabajo
relacionándose
efectivamente
con
sus
compañeros.
Muestra
Exposición
actividades
Mapa
conceptual
Cumples con los criterios
siguientes:
-Realizas
la
lectura
propuesta y observas el
video recomendado.
-Elaboras
el
mapa
conceptual
de
manera
individual.
-Incluyes los usos del agua
y sus principales fuentes de
contaminación industrial y
urbana.
-Comentas en clase la
información.
Cumple lo siguiente:
- Te organizas en equipos
heterogéneos y realizas
una
investigación
documental sobre uno de
los temas asignados por tu
profesor (Lluvia ácida,
Smog
fotoquímico,
Inversión
térmica
y
Destrucción de la capa de
ozono).
-Explican las reacciones
químicas involucradas y
sus efectos.
–Proponen
acciones a
implementar
para
disminuir la problemática y
coadyuvar en el cuidado
del medio ambiente.
-Organizan al grupo para
que
cada
compañero
elabore un resumen en su
cuaderno de los temas
expuestos por los demás,
consultando también la
información presentada y
realizando las actividades
propuestas para cada
tema.
método
científico,
Participa en el equipo de
trabajo
relacionándose
con
sus compañeros.
Muestra interé en la
sesión de laboratorio y
actividades en el aula.
Aplica las reglas de
seguridad.
Elaboras
el
mapa
conceptual de manera
individual.
-Incluyes los usos del
agua y sus principales
fuentes de contaminación
industrial y urbana.
-Comentas en clase la
información.
98
Cumples
parcialmente uno o
dos de los criterios
solicitados.
Cumples parcialmente 3
o más de los criterios
solicitados.
Desarrolla algunos
pasos del método
científico y elabora
parcialmente
su
en el equipo de
trabajo. Acude a la
sesión
de
laboratorio.
Aplica
las
reglas
de
seguridad.
No desarrolla los pasos
del método científico.
No participa en el
equipo de trabajo
Elaboras el mapa
conceptual
de
manera individual.
-Incluyes los usos
del agua y sus
principales fuentes
de
contaminación
industrial y urbana.
Elaboras de manera
incompleta el mapa
conceptual solicitado.
-Participas
Foro
Investigación
documental y
Ensayo
Participación
en plenaria
activamente en
el
foro para proponer
acciones para el cuidado del
agua.
-Comenta el caso de alguna
comunidad urbana, rural o
indígena que no cuente con
este valioso recurso, de la
localidad, país o el mundo.
-Escucha con respeto y
tus
compañeros
y
retroalimentación
de
tu
profesor.
Cumples con lo siguiente:
heterogéneos para recabar
la información sobre los
Programas
Gubernamentales con los
que se cuenta
para
combatir la contaminación
ambiental.
-Elaboras el ensayo de
manera individual con la
información recabada a
manera de reflexión.
-Comentas la importancia y
efectividad de los programas
investigados, así como las
áreas de oportunidad de los
mismos, en las que puedan
intervenir los ciudadanos.
Presentas
ante
los
compañeros tu ensayo y
participas activamente con
interés
aportando
sus
puntos
de
vista
con
argumentos válidos y en
relación
al
tema
o
escuchando de manera
atenta,
respetuosa
y
tolerante los comentarios de
sus
compañeros
y
retroalimentación
de
tu
profesor.
-Participas en el
foro para
proponer acciones para el
cuidado del agua.
-Escucha con respeto y
atención los comentarios
de tus compañeros y
retroalimentación de tu
profesor.
Escuchas
ocasionalmente los
comentarios de tus
compañeros
y
retroalimentación de
tu profesor.
heterogéneos
para
recabar la información
sobre
los
Programas
Gubernamentales con los
que se cuenta
para
combatir la contaminación
ambiental.
-Elaboras el ensayo de
manera individual con la
información recabada a
manera de reflexión.
Recabas información
sobre los Programas
Gubernamentales
con los que se
cuenta
para
combatir
la
contaminación
ambiental.
-Elaboras
parcialmente
el
ensayo.
Participa
aportando
argumentos válidos
en
relación
al
tema
o
escuchando de manera
respetuosa
los
comentarios
de
sus
Participa aportando
comentarios
en
relación al tema
escuchando
de
manera respetuosa.
Ni
participas
ni
escuchas con atención
los comentarios del
foro.
No recabas información
sobre los Programas
Gubernamentales
ni
elaboras el ensayo.
No participa ni escucha
con atención.
Nota: La escala de valor es con el objetivo de autoevaluación. Los productos utilizados para la
acreditación tendrán como valor máximo el indicado en el Plan de evaluación-acreditación.
99
100
Al estudiar los sistemas dispersos y sus características podrás comprender su utilidad en los
sistemas biológicos y el entorno, además el conocer los cálculos de concentración de
disoluciones te ayudará a resolver problemas que se te pueden presentar en tu vida cotidiana o
laboral.
¿Sabes los que tienen en común las siguientes imágenes?
Imágenes tomadas de: http://assets.lifehack.org, http://3.bp.blogspot.com, http://profile.ak.fbcdn.net,
http://tipsfamilia.com,http://www.laylita.com,http://nutriwhite.files.wordpress.com,http://zaragopolis.galeon.
com,
http://www.universococina.com,
http://e.kotear.pe,
http://www.pesoideal.com,
http://2.bp.blogspot.com, http://www.who.int/
101
Clasificación de la materia: Elemento, compuesto y mezclas.
Actividad 1. Activando mi conocimiento previo
a) Contesta de manera individual el siguiente esquema escribiendo las siguientes palabras
en la casilla correspondiente a su descripción:
Elemento  Sustancias puras
 Mezclas heterogéneas
 Compuestos
 Mezclas
 Mezclas homogéneas
Tomado de:
http://www.educarchile.cl/UserFiles/P0001/Image/PSU/Contenidos2011/Modulos_Quimica_201
1/MOD1_m1_esquema_materia.jpg
b) Realiza una autoevaluación de tu conocimiento previo al comentar las respuestas de tu
esquema con el grupo escuchen con respeto y atención la retroalimentación de tu profesor.
102
-Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener, registrar y
sistematizar información que permita responder preguntas de carácter científico o
realizar experimentos pertinentes, consultando fuentes relevantes.
Actividad 2. De manera extraclase para reforzar tu conocimiento previo, consulta diversas
fuentes (libros o páginas web) para determinar las características de los tipos de materia:
Elementos, compuestos y mezclas. Entrega un reporte de tu consulta si tu profesor te lo
solicita. Elabora una definición personal de los tipos de materia y da ejemplos a través de
situaciones de tu vida cotidiana donde se apliquen. Puedes apoyarte de la información que se
presenta después del cuadro. Comenta en clase tus definiciones y escucha con respeto y
atención a tus compañeros y profesor.
Definición y características
Situación cotidiana donde se aplica o lo
puedo encontrar.
Elemento
Compuesto
Mezcla
Puedes consultar páginas web confiables como la siguiente:
http://unomasnuevecn1eso.blogspot.com/2011/03/18-unidad-didactica-naturaleza-de-la.html
Para apoyar tus conocimientos puedes observar el
video:
http://www.youtube.com/watch?v=zvLjiU6CJoI
103
Clasificación de la materia: Mezclas y sustancias puras.
Clasificación de las sustancias puras:
Las sustancias puras se clasifican en dos tipos: elementos y compuestos; ambos son
homogéneos ya que mantienen sus propiedades características.
Los elementos
Son también denominados sustancias simples elementales que constituyen la materia, se
caracterizan porque no pueden descomponerse en otros más sencillos mediante
procedimientos químicos normales. Se combinan para formar los compuestos.
Los compuestos
Son denominados también Sustancias Compuestas; están formados por dos o más
elementos unidos químicamente en proporciones fijas de masa.
Los compuestos son muy abundantes en la naturaleza, pero también son sintetizados en el
laboratorio. Los compuestos pueden descomponerse en sus elementos constitutivos o
sustancias simples empleando técnicas específicas de separación. Ejemplos de algunas
sustancias puras: Cloro, cloruro de sodio (NaCl), aluminio, cloruro de hidrógeno (HCl).
Las mezclas
Son la combinación de dos o más sustancias, sus componentes se
pueden separar mediante procesos físicos. Su composición es
variable. Pueden ser Homogéneas o Heterogéneas.
¿Qué características tiene cada tipo de mezcla?
104
Tipos de Mezclas
Mezclas HOMOGÉNEAS: Son las que tienen partículas indistinguibles
a simple vista o con el microscopio; por ejemplo:
Las disoluciones: tienen un tamaño de partícula menor de 10-8 cm. y
sus componentes son soluto y disolvente. El soluto se disuelve en el
disolvente y se encuentra, en menor proporción que éste. Ejemplos:
agua de mar, limonada, te, refrescos, etc.
Los sistemas coloidales o coloides: Se encuentran en el límite de lo
homogéneo. Son partículas con un tamaño que oscila entre 10-7 y 10-5
cm. Estas mezclas tienen una fase dispersante y una fase dispersa
(partículas coloidales). Ejemplos: leche, gelatina, quesos, etc.
Mezclas HETEROGÉNEAS: Se pueden distinguir sus componentes a
simple vista. Su apariencia no es uniforme. Ejemplos: agua y aceite,
arena, etc.
¿Cómo clasifico la materia que me rodea?
Pedro para desayunar se preparará una deliciosa ensalada de frutas. Decide utilizar manzana,
sandia, papaya, y melón. Para hacerla tiene que pelar y partir la fruta en pedazos, colocarla en
un recipiente y mezclar.
¿Cambiarán algunas de las propiedades de las frutas? ¿Cuáles? ¿Puedes volver a
separarlas? ¿De qué tipo de materia se trata?
COMPENTENCIA A DESARROLLAR:
-Expresa ideas y conceptos mediante representaciones gráficas que le permitan
relacionar las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos
observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos.
105
Actividad 3.
a) Observa a tu alrededor e identifica de manera individual las sustancias o artículos que
utilizas en tu casa o escuela cotidianamente. Clasifícalas en: Elementos, compuestos o
mezclas homogéneas y heterogéneas, completa el siguiente cuadro, observa el ejemplo.
Clasificación
Sustancia
o artículo
Elemento
Plata
Ensalada
Compuesto
Mezcla
homogénea
Mezcla
heterogénea


b) De manera extraclase, recopila ilustraciones o fotografías de periódicos o revistas viejas de
los artículos que clasificaste. En clase realicen de manera grupal en el pizarrón la clasificación
colocando la ilustración en la columna correspondiente, para autoevaluar tu cuadro.
Clasificación de las sustancias o artículos del grupo
Elemento
Mezcla
homogénea
Compuesto
Mezcla
heterogénea
Ejemplo: Plata
¿Las mezclas se pueden separar? ¿Cómo?
-Expresa ideas y conceptos mediante representaciones gráficas que le permitan
relacionar las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos
observables a simple vista o mediante instrumentos.
106
Métodos de separación de mezclas.
Lee lo siguiente:
Estamos inmersos en un mundo de mezclas. Sin embargo en muchas de nuestras actividades
se necesitan algunos componentes de esas mezclas; es decir sustancias puras. Al seleccionar
el método más adecuado para separar una mezcla, se necesita tomar en cuenta el estado de
agregación de los componentes que la conforman.
Actividad 4.
a) Imagina tienes cuatro muestras de mezclas, las cuales hay que separar en sus
componentes.
¿QUÉ MÉTODOS PROPONES?
Muestra 1. Mezcla de agua y arena
____________________________
Muestra 2. Mezcla de agua y alcohol
____________________________
Muestra 3. Mezcla de agua con sal
____________________________
Muestra 4. Arena y grava
____________________________
Autoevaluación: Comenta en plenaria tus respuestas con tus compañeros.
b) Observa las siguientes ilustraciones y describe que método de separación de mezclas se
está utilizando apóyate en la lectura que aparece posteriormente para dar tus respuestas.
Coevalúate la actividad intercambiando con un compañero tus ejercicios y posteriormente
comenten de manera grupal sus respuestas, escucha con respeto y atención la
retroalimentación de tu profesor.
Métodos de separación de mezclas
¿Qué método se utiliza en cada caso? Escribe tu respuesta.
______________________
______________________
107
______________________
______________________
__________________________
_________________________
Coevaluación: Intercambia tu ejercicio con un compañero y verifica los resultados,
identificando los aciertos y errores, mostrando una actitud respetuosa.
Existen diferentes métodos de separación. Para decidir cuál es el que usaremos, debemos
tomar en cuenta las propiedades físicas y químicas de los componentes de la mezcla:
Procedimientos físicos:
Destilación: Consiste en separar dos líquidos con
diferentes puntos de ebullición por medio del
calentamiento y posterior condensación de las sustancias.
El proceso de la destilación consta de dos fases: la
primera en la cual el líquido pasa a vapor, y la segunda
en la cual el vapor se condensa y pasa nuevamente a
líquido.
108
La destilación puede ser:
•
•
Simple, si la muestra contiene un único componente volátil que se desea separar.
Fraccionada, si la muestra contiene dos o más componentes volátiles que se separan
mediante una serie de vaporizaciones-condensaciones en una misma operación.
Evaporación: Consiste en separar los componentes de una mezcla de un sólido disuelto en un
líquido. La evaporación se realiza en recipientes de poco fondo y mucha superficie, tales como
cápsulas de porcelana, cristalizadores, etc. Ejemplo: formación de nubes (ver ciclo del agua).
Imagen tomada de:
http://carlosjdemiguel.es/
Cristalización: Consiste en purificar una
sustancia sólida; esto se realiza disolviendo
el sólido en un disolvente caliente en el cual
los contaminantes no sean solubles; luego se
filtra en caliente para eliminar las impurezas
y después se deja enfriar el líquido
lentamente hasta que se formen los cristales.
Imagen tomada de:
http://www.gea-niro.com.mx
Cromatografía: Es la técnica que se utiliza para separar los componentes de una mezcla
según las diferentes velocidades con que se mueven al ser arrastradas por un disolvente a
través de un medio poroso que sirve de soporte a la mezcla, y sobre la base de las
cantidades relativas de cada soluto, distribuidos entre un fluido que se mueve, llamado la fase
móvil y una fase estacionaria adyacente.
109
Imagen tomada de : http://4.bp.blogspot.com/
La fase móvil puede ser un líquido, un gas o un fluido supercrítico, mientras que la fase
estacionaria puede ser un líquido o un sólido según las diferentes velocidades con que se
mueven al ser arrastradas por un disolvente a través de un medio poroso que sirve de soporte
a la mezcla. Se conocen varias formas:
Cromatografía de columna: Consiste en colocar la sustancia absorbente en un tubo de
vidrio por cuyo extremo superior se adiciona la mezcla de las sustancias que se desean
separar; después se agrega un disolvente apropiado para disolver las sustancias en cuestión.
Cromatografía de papel: Se utiliza para separar los componentes de mezclas como la salsa
de tomate o pigmentos de plantas.
Sublimación: Es para separar una mezcla de dos sólidos con una
condición uno de ellos podría sublimarse, a esta mezcla se aplica una
cantidad determinada de calor determinada produciendo los gases
correspondientes a los elementos, estos vuelven a recuperarse en forma
de sólidos al chocar sobre una superficie fría como una porcelana que
contenga agua fría, de este modo los gases al condensarse se depositan
en la base de la pieza de porcelana en forma de cristales. Ejemplo: Yodo
en arena.
Imagen tomada de: http://www.kalipedia.com
110
Procedimientos mecánicos:
Filtración: Consiste en separar los componentes de una mezcla de dos fases: sólida y
líquida, utilizando una membrana permeable llamada medio filtrante, a través de la cual se
hace pasar la mezcla; la fase líquida pasa a través de la membrana y la fase sólida queda
retenida en ella.
Tamizado: Consiste en separar una mezcla de materiales sólidos de tamaños diferentes, por
ejemplo granos de caraota y arena empleando un tamiz (colador). Los granos de arena pasan
a través del tamiz y los granos de caraota quedan retenidos. Ejemplo limpieza de semillas.
Imantación: Consiste en separar con un imán los componentes de una mezcla de un
material magnético y otro que no lo es. La separación se hace pasando el imán a través de la
mezcla para que el material magnético se adhiera a él: por ejemplo: separar las limaduras de
hierro que se hallen mezcladas con azufre en polvo, para lo cual basta con mantener con un
imán el componente magnético al fondo e inclinar el recipiente que contiene ambos
materiales, para que se pueda recoger el líquido en otro recipiente. Ejemplo hierro y azufre.
Centrifugación: Consiste en la separación de materiales de diferentes densidades que
componen una mezcla. Para esto se coloca la mezcla dentro de un aparato llamado
centrífuga, la cual tienen un movimiento de rotación constante y rápido, lo cual hace que las
partículas de mayor densidad vayan al fondo y las más livianas queden en la parte superior.
Ejemplo paquete celular en sangre.
Decantación: Se utiliza para separar dos líquidos con diferentes densidades o una mezcla
constituida por un sólido insoluble en un líquido. Si tenemos una mezcla de sólido y un líquido
que no disuelve dicho sólido, se deja reposar la mezcla y el sólido va al fondo del recipiente.
Si se trata de dos líquidos se coloca la mezcla en un embudo de decantación, se deja reposar
y el líquido más denso queda en la parte inferior del embudo. Ejemplo aceite y agua.
¿Qué importancia y aplicaciones tienen los métodos de separación de mezclas?
Actividad 5. Analiza la información que aparece en el siguiente cuadro sobre las aplicaciones
de los métodos de separación de mezclas. Elabora una reflexión sobre la utilidad de dichos
métodos en los procesos que se realizan en la vida cotidiana y en procesos industriales que se
desarrollen en tu comunidad o región y contesta lo que se te pide.
111
Método de
separación
Centrifugación
Cristalización
Cromatografía
Destilación
Decantación
Evaporación
Filtración
Sublimación
Propiedades físicas en
que se basa
Procesos industriales en que se utiliza
Fabricación de azúcar. Separación de
polímeros. Separación de sustancias sólidas de
Diferencia de densidades la leche. Separación de plasma de la sangre. El
análisis químico y de laboratorio de sangre y
orina.
Solubilidad, evaporación y Producción de azúcar. Producción de sal
solidificación
Producción de antibióticos.
Diferente adherencia
Separación de pigmentos. Separación de
(adsorción) de las
proteínas.
sustancias
Obtención de colorantes para cosméticos.
Obtención en varios licores. Obtención del
alcohol etílico de 96°.
Diferencia de los puntos de
Extracción de aceites.
ebullición. Condensación
Obtención de productos derivados del petróleo.
Obtención de aire líquido.
Separación del petróleo del agua de mar.
Diferencia de densidades Tratamiento de aguas residuales.
Separación de metales.
Concentración de jugos de frutas. Obtención de
la sal del mar y de otras sales, como las de
Cambio de estado
magnesio.
Fabricación de leches concentradas.
Deshidratación de frutas.
Purificación o clarificación de la cerveza.
Tamaño de sólido en
Purificación del agua.
relación al del poro del filtro
Fabricación de filtros de aire, aceite y agua.
Sublimación-deposición
Purificación de ácido benzoico. Purificación de
azufre. Separación de compuestos orgánicos.
Fabricación de hielo seco. Liofilización.
Escribe aquí tu reflexión y ejemplos:
112
¿Cuál de los métodos anteriores se utiliza en la deshidratación de alimentos sensibles al calor?
.
Compara tu respuesta con la de tus compañeros, explicando en qué propiedades o procesos te
basaste para encontrar la respuesta.
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
Ejercicio: Para comprobar tu aprendizaje, considerando los componentes de cada mezcla y
sus características individuales, identifica el tipo de mezcla y el método apropiado para su
separación.
Mezcla
Tipo (homogénea o heterogénea)
Método de Separación
Limadura de hierro y talco
Aceite para autos y agua
Granos de frijol y arroz
Harina y agua
Yodo y arena
Cereal con leche
Agua de mar
Autoevaluación: Compara tus resultados con el de otro compañero, argumentando tus puntos
de vista y dirigiéndote con respeto.
En la siguiente página puedes encontrar un esquema que sintetiza los temas abordados hasta
el momento:
http://cmapspublic.ihmc.us/servlet/SBReadResourceServlet?rid=1300654548820_1073607446
_35785&partName=htmltext
de manera efectiva.
-Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea hipótesis para
contribuir al bienestar de la sociedad.
113
Nombre de la práctica: “Métodos de separación de mezclas”
Propósito: Aplicar el método científico para separar los componentes de
mezclas de aplicación práctica en la vida diaria.
Planteamiento del problema: ¿Cómo se pueden separar los componentes de una mezcla
heterogénea? ¿Y los de una mezcla homogénea?
Redacta una hipótesis al respecto
Experimento No. 1
Filtración
Se ocupa para mezclas sólido-líquido en el que el sólido es insoluble y de un tamaño que
permita su separación mediante un medio poroso de filtración o una membrana que deje pasar
el líquido y retenga el sólido. Los filtros más comunes son: papel filtro, fibra de asbesto,
algodón, fibra de vidrio, fibras vegetales, redes metálicas y cal.
Propósito: Separar un sólido fino (óxido de calcio) de un liquido (agua). Al mezclarse las dos
sustancias se obtiene un compuesto llamado hidróxido de calcio, como se observa en la
ecuación química siguiente:
CaO + H2O  Ca(OH)2
Material
2 vasos de precipitado de
100 ml Agua de la llave
1 embudo Óxido de calcio
1 soporte universal
1 anillo de hierro
1 triangulo de porcelana
Algodón o papel filtro
1 agitador de vidrio
Sustancias
Agua de la llave
Óxido de calcio
Procedimiento
1.-Vierte 60 ml de agua en un vaso de precipitados y agrega aproximadamente 1 g de óxido de
calcio.
2.- Agita vigorosamente.
114
¿Qué sucedió?
3.- Filtra la mezcla a través del algodón o papel filtro para la separación del sólido fino del
líquido. Recibe el filtrado en el otro vaso de precipitados.
¿Qué sustancia quedó en el filtro?
.
¿Qué tipo de mezcla separaste?
.
Experimento No. 2
Decantación
Se aplica para mezclas sólido insoluble – líquido, en las que el primer tiene un tamaño que le
permite sedimentar fácilmente, y realizando un simple escurrimiento. También se aplica para
mezclas de líquidos que son inmiscibles, utilizando para ello embudos de separación.
a) Mezcla sólido - liquido
Propósito: Aplicar el método de decantación para separar un sólido de un líquido.
Material
2 vasos de precipitados de 100 ml.
1 agitador de vidrio
Sustancias
Arena
Agua de la llave
Procedimiento:
1.- Mezcla la arena y el agua en uno de los vasos de precipitados.
2.- Deja reposar 3 minutos y anota qué sucede:
115
3.- Vacía en el otro vaso el líquido reposado, cuidando que la muestra sólida.
4.- Si le es posible, escurra el líquido con la ayuda del agitador de vidrio con mucho cuidado.
¿Tuviste alguna dificultad para realizar el experimento? Justifica tu respuesta.
Experimento No. 3
Decantación
b) Líquidos inmiscibles
Propósito: Aplicar el método de decantación para separar dos líquidos inmiscibles (que no se
mezclan) y de diferente densidad.
Material
1 probeta graduada de 100 ml
1 soporte universal
1 anillo de hierro
1 embudo de separación en forma de
pera
2 matraces Erlenmeyer de 250 ml.
Sustancias
Agua de la llave
Aceite para cocinar
Procedimiento:
1.- Coloca el embudo en el soporte universal.
2.- Pon 50 ml. de aceite de cocina en el embudo de separación.
3.- Agrega 50 ml de agua de la llave en el mismo embudo de separación.
4.- Retira el embudo del soporte universal, tápalo y agita vigorosamente la mezcla.
5.- Coloca de nuevo el embudo de separación en el soporte universal y deja reposar unos
minutos, hasta que se separen los dos líquidos.
¿Qué líquido quedó en la parte inferior del embudo?
.
¿Por qué?
.
6.- Destapa el embudo, abre la llave que regula el paso del líquido y, separa los dos líquidos
(decantación) y viértelo en un matraz Erlenmeyer.
116
Experimento No. 4
c) Líquidos miscibles
Destilación
Se ocupa para mezclas de líquidos miscibles. Se basa en los puntos de ebullición de las
sustancias, separándose éstas conforme se alcanzan su temperatura de ebullición y
obteniéndose en estado líquido mediante una condensación posterior, en este proceso se logra
que el líquido más volátil se separe en forma de vapor para ser condensado por enfriamiento
por medio de un refrigerante, en los que circula agua fría.
Propósito: Aplicar el método de destilación para separar dos líquidos miscibles (agua y tequila)
y de diferente densidad, basándonos en los diferentes puntos de ebullición.
Imagen tomada de: http://profeblog.es/
Material
Sustancias
1 vaso de precipitados de Agua de la llave
100 m
Alcohol
(tequila,
1 matraz de destilación
opcional)
1 refrigerante o
condensador
2 soportes universales
1 anillo de hierro
1 tela de asbesto
1 matraz Erlenmeyer
1 termómetro con tapón
de hule
1 pinza para refrigerante
1 mechero de Bunsen
1 embudo de tallo largo
Perlas de ebullición
Procedimiento:
1.- Monta el aparato de destilación (como se observa en la figura). Y agrega en el matraz de
destilación, ayudándote del embudo, 50 ml de la solución alcohólica previamente preparada,
adiciona las perlas de ebullición.
2.- Cerciórate que todas las conexiones estén correctas.
3.- Enciende el mechero de Bunsen y empieza a calentar la solución alcohólica.
4.- Destila aproximadamente 20 ml. Observa la temperatura de destilación y la operación en
general.
¿Qué tipo de mezclas se separan por este método?
¿En qué se basa este método para separar la mezcla?
117
Experimento No. 5
Sublimación
Se aplica para mezclas de sólidos aprovechando que algunos de sus componentes presenten
la propiedad de sublimarse, de esta manera se separan de dicha mezcla, recuperándose por
enfriamiento de sus gases en estado sólido.
Propósito: Separar el yodo de una mezcla arena-yodo, aprovechando que el yodo se sublima.
Material
1 cápsula de porcelana
1 mechero de Bunsen
1 tela de asbesto
1 vaso de precipitados de 100 ml
1 espátula
1 tripié o
1 soporte universal
1 anillo de hierro
Sustancias
Arena
Cristales de yodo
Agua de la llave
Procedimiento:
1.- En un vaso de precipitados de 100 ml mezcla algunos cristales de yodo con 1 g de arena.
2.- Enseguida sobre el vaso de precipitados coloca la cápsula de porcelana que contenga
agua.
3.- Calienta el vaso hasta que desaparezca la coloración violeta.
Precaución: Los vapores de yodo son muy tóxicos.
Contesta lo siguiente:
¿Qué observas a través del vaso de precipitados al calentarlo?
¿De qué color es el gas?
.
¿Para qué se llena de agua la cápsula de porcelana?
¿Qué quedó en la base de la cápsula?
.
¿De qué color es la sustancia obtenida?
.
118
Experimento No. 6
Evaporación
Es el método con el cual se separa un líquido de un sólido mediante el aumento de
temperatura. El líquido hierve o bulle y se transforma en vapor, quedando el sólido como
residuo en forma de polvo seco.
Propósito: Separar un sólido de un líquido por medio del calentamiento.
Material
Cápsula de porcelana
Mechero de Bunsen
Vaso de precipitados de 100 ml
Agitador de vidrio
Trípie
Tela de asbesto
Sustancias
Sal de cocina
Agua de la llave
Procedimiento:
1.- Colocar 1 g de sal en un vaso de
precipitados y agrega 5 ml de agua
de la llave, y agita hasta que se
forme la disolución.
2.- Pasa la mezcla a una cápsula de
porcelana.
3.- Coloca la cápsula con la
disolución sobre un trípode provisto de una tela de asbesto.
4.- Enseguida calienta con llama suave hasta sequedad.
5.- Finalmente deja enfriar el residuo obtenido.
Contesta lo siguiente:
¿Cuál fue el residuo obtenido?
.
¿Qué tipo de mezcla es la solución de sal con agua?
.
¿Qué otras mezclas de este tipo podrías separar por este método?
.
Experimento No. 7
Cromatografía en papel
Propósito: Separar los pigmentos utilizados en una tinta comercial.
Material
Papel poroso
Papel filtro de cafetera
Recorte de hoja de papel
periódico
Plumones de diferentes colores
Sustancias
Alcohol
119
Procedimiento:
1.- Recorta una tira del papel poroso que tenga unos dos o tres dedos de ancho y que sea un
poco más larga que la altura del vaso.
2.- Enrolla un extremo en un plumón o lápiz (puedes ayudarte de cinta adhesiva) de tal manera
que el otro extremo llegue al fondo del vaso (ver dibujo).
3.- Dibuja una mancha con un plumón negro en el extremo libre de la tira, sin tocar el borde, de
forma que no quede sumergida en el alcohol (ver paso siguiente). Procura que sea intensa y
que no ocupe mucho (ver figura).
4.- Vierte alcohol en el fondo del vaso, hasta una altura de un dedo aproximadamente.
5.- Sitúa la tira dentro del vaso de tal manera que el extremo quede sumergido en el alcohol
pero la mancha que has hecho sobre ella quede fuera de él.
6.- Puedes tapar el vaso para evitar que el alcohol se evapore.
Observa lo que ocurre: A medida que el alcohol va ascendiendo a lo largo de la tira, arrastra
consigo los diversos pigmentos que contiene la mancha de tinta. Como no todos son
arrastrados con la misma velocidad, al cabo de un rato se ven franjas de colores.
Explica en que se basa este método de separación de mezclas:
120
Autoevaluación
Aspectos a evaluar
Sí
No
Observaciones
4.- Describí en mis observaciones lo que ocurrió durante el
experimento
5.- Mis resultados indican o expresan lo obtenido al finalizar el
experimento
7.- Realicé los cálculos adecuadamente en la solución de los
problemas o contesté las preguntas del cuestionario
Escala de valor
Excelente
10 ó 9
Bien
8ó7
Regular
6
Insuficiente
5 ó menos
Identifica las características distintivas de los sistemas dispersos (disoluciones,
coloides y suspensiones).
Sistemas dispersos:
Disoluciones, coloides, suspensiones.
121
Si observamos el mundo que nos rodea, nos daremos cuenta de que todo lo que observamos
se encuentra en forma de mezclas, es decir que en la naturaleza es difícil encontrar
sustancias puras de manera aislada (elementos o compuestos).
Una planta absorbe los nutrientes en forma de disolución y casi todo lo que comemos se
descompone durante el proceso de digestión, en materiales solubles en agua. De no ser así,
sería prácticamente imposible que nuestro organismo pudiera absorber los nutrientes
necesarios para su desarrollo.
¿Sabías que cualquier refresco, agua de mar, jarabe para la tos, café, aire,
sudor y lágrimas son dispersiones?
¿Por qué algunos medicamentos en presentación líquida se deben agitar antes de
tomarlos y otros no?, ¿qué diferencia existe entre un jugo de naranja procesado y
un jugo de naranja natural?
122
Comprende la utilidad de los sistemas dispersos en los sistemas biológicos y en su
entorno.
-Define metas y da seguimiento a sus procesos de construcción del conocimiento.
Actividad 7. Elabora de manera individual un cuadro comparativo en hoja blanca, donde
muestres las propiedades de las disoluciones, coloides y suspensiones (tamaño de la partícula,
homogeneidad, acción de la gravedad, filtrabilidad, etc.,) y las características distintivas de las
fases dispersa y dispersora, incluyendo ejemplos de uso cotidiano identificando si se
encuentran presentes en los seres vivos o el ambiente.
Para ello utiliza un libro de texto recomendado por tu profesor, puedes apoyarte de la
información que aparece a continuación o páginas web confiables.
Sistema disperso
¿Se encuentra
presente en los
seres vivos o el
entorno?
Características y
propiedades
Ejemplos cotidianos
Disolución
Coloide
Suspensión
Autoevaluación: Comenta en plenaria tus registros, dirigiéndote con respeto ante las ideas de
tus compañeros y escucha la retroalimentación de tu profesor para confirmar o corregir tus
respuestas.
Sistemas dispersos
Si se agita un sistema heterogéneo formado por agua y arcilla, se observan las partículas de
arcilla, dispersas en el agua. En el caso de una solución de sal en agua (sistema homogéneo),
el tamaño de las partículas de sal no son visibles. Estos sistemas se denominan sistemas
dispersos o dispersiones.
123
Las dispersiones comprenden los sistemas homogéneos y los heterogéneos en los que una
fase contiene a otra distribuida en ella, en forma de partículas muy pequeñas. En el segundo
caso (dispersiones heterogéneas), la fase que se encuentra dividida se llama fase dispersa; la
otra es la fase dispersora. Esta nomenclatura no se utiliza en el caso de las soluciones, ya
que por tratarse de sistemas homogéneos constan de una única fase.
Las partículas dispersas pueden presentar cualquiera de los tres estados físicos; lo mismo
sucede con el medio en el que dichas partículas de hallan distribuidas. Por lo tanto, existen
nueve casos posibles:
Las dispersiones más comunes son aquellas en el que el medio donde se dispersan las
partículas es un líquido. Las propiedades de los sistemas dispersos y su estabilidad dependen
del tamaño de las partículas dispersas. Si éstas son muy grandes, los sistemas dispersos son
inestables y en poco tiempo se produce la separación de las fases. En una dispersión de arena
en agua, la fase solida se deposita con rapidez; si la dispersión es de partículas de aceite en
agua, la fase dispersa acaba por sobrenadar por encima del agua.
Para expresar las dimensiones de las partículas dispersas es frecuente utilizar la unidad
denominada micrón (µ), equivalente a la milésima parte de un milímetro.
La clasificación de un sistema disperso, se basa en el tamaño de las partículas de la fase
dispersa. Los límites entre los distintos sistemas dispersos no constituyen fronteras bien
definidas, existiendo casos que se pueden clasificar en uno u otro tipo de sistema. Según el
grado de división de las partículas los sistemas dispersos se clasifican en:
http://www.utim.edu.mx/~navarrof/Docencia/QuimicaAnalitica/Disoluciones/Disoluciones1.htm
124
DISOLUCIONES
Las disoluciones son mezclas homogéneas, formadas por soluto y solvente. El soluto es la
sustancia que se disuelve, y el disolvente es la sustancia que disuelve al soluto. El soluto es el
que se encuentra en menor cantidad. Son llamadas también Soluciones verdaderas o
moleculares. Es este caso las partículas dispersas se encuentran en un grado de división
máxima: las dimensiones de las partículas son menores que 1 mµ (milimicrón). Por lo tanto, no
son visibles ni aun con el ultramicroscopio. No difunden la luz como en el caso de los coloides.
Por ejemplo: sal disuelta en agua. Constituyen sistemas homogéneos, llamados simplemente
disoluciones.
Las características de las disoluciones son:
•
•
•
•
•
•
El soluto disuelto tiene tamaño molecular o iónico.
Puede ser incolora o colorida.
El soluto permanece distribuido uniformemente en la disolución y no se sedimenta con
el tiempo.
Generalmente, el soluto puede separarse del solvente por medios físicos, por ejemplo:
evaporación, destilación, etc.
Los componentes de las disoluciones conservan sus propiedades individuales.
Las sustancias que forman una disolución pueden estar como átomos, iones o
moléculas.
¿Qué tipo de disoluciones existen?
Tipos de disoluciones:
Cuando el estado físico de soluto y disolvente es diferente, el disolvente conserva su estado
físico, ya que el soluto se disuelve en él y la disolución tiene el estado físico del disolvente.
Las disoluciones más comunes son acuosas, o sea que el disolvente es el agua. El estado de
soluto y disolvente puede ser cualquiera: sólido, líquido o gaseoso. Algunos ejemplos se
muestran en la siguiente tabla. Anota otro ejemplo:
Soluto
Solvente
Disolución
Ejemplo
Gas
Gas
Gas
Aire (O2 en N2)
Gas
Líquido
Líquido
Refrescos (CO2 en agua)
Líquido
Líquido
Líquido
Vino (etanol en agua)
Líquido
Sólido
Sólido
Empastes dentales
(Hg líquido en plata sólida)
Sólido
Líquido
Líquido
Salmuera (NaCl en agua)
Sólido
Sólido
Sólido
Acero (carbono en hierro)
125
Otro ejemplo
COLOIDES
Hemos visto cómo al disolver azúcar en agua, se forma una disolución, en la cual no pueden
apreciarse a simple vista sus componentes.
Si mezclamos arena y agua, al agitarla parece que se han
mezclado, pero al dejarla en reposo la arena se sedimenta y
tenemos una mezcla heterogénea en la cual distinguimos sus
componentes. Esta mezcla se conoce como suspensión.
Hay un tipo de dispersión que podríamos decir que es intermedio
entre las disoluciones y las suspensiones. Estos sistemas
dispersos son los coloides. En una dispersión coloidal, las
partículas dispersas son de mayor tamaño que las partículas de soluto en una disolución, pero
tienen menor tamaño que las partículas dispersas en una suspensión.
Las dispersiones coloidales son sistemas heterogéneos cuya fase dispersa posee un alto
grado de división y solamente es visible al ultramicroscopio. El uso de este aparato es menos
común que el del microscopio. En el ultramicroscopio la luz no incide directamente sobre las
partículas sino en forma lateral; así observadas, las partículas dispersas se aprecian como
puntos luminosos debido a la luz que difunden. Este fenómeno de difusión de la luz se llama
efecto Tyndall, y es observable cuando un rayo de luz penetra en una habitación a oscuras o
en penumbra: las partículas de polvo atmosférico son visibles como puntos luminosos.
Son ejemplo de dispersiones coloidales la gelatina, el agua jabonosa, la clara de huevo en
agua. Las partículas de la fase dispersa reciben es ente caso el nombre de micelas, y sus
dimensiones oscilan entre 0,1 µ y 0,001 µ. Se mueven en el seno de la fase dispersora en
forma desordenada, con gran rapidez y en zigzag (movimiento browniano). Dada la
pequeñez, pueden atravesar los filtros comunes. Las dispersiones coloidales más usuales son
los hidrosoles, en los que el medio dispersor es el agua.
¿Cómo podemos distinguir a los sistemas dispersos? ¿El tamaño de sus partículas
nos ayudan a clasificarlos?
126
El tamaño de las partículas coloidales va desde 1 nanómetro (nm) hasta 100 nm.
Si un nanómetro es equivalente a la milésima parte de una millonésima parte de un metro (1nm
= 10-9 m), y un Angstrom (Å) equivale a 10-10 metros, (Å = 10-10 m), entonces:
¿Cuál es la equivalencia entre un Å y un nm? ________________________________
¿Cuánto miden aproximadamente las partículas de soluto en una disolución?
_____________________________________________________________________
¿Cuánto medirán las partículas de la fase dispersa en una suspensión?
_____________________________________________________________________
Hay ocho tipos diferentes de coloides que se clasifican de acuerdo al estado físico de la fase
dispersa (partículas) y la fase dispersante o dispersora, que vendría a ser análoga al disolvente
de las disoluciones, es decir, la que se encuentra en mayor cantidad.
127
TIPOS DE COLOIDES
Tipo
Partículas
dispersas
Medio
dispersante
Espuma
Gaseosa
Líquida
Crema de afeitar
Espuma
sólida
Gaseosa
Sólida
Espuma de jabón, bombones
Aerosol
líquido
Líquida
Gaseosa
Emulsión
Líquida
Líquida
Leche, mantequilla, mayonesa
Gel
Líquida
Sólida
Gelatina, geles para el cabello
Aerosol
sólido
Sólida
Gaseosa
Polvo fino, humo
Sol
Sólida
Líquida
Jaleas, tinta china
Sol sólido
Sólida
Sólida
Gemas como rubí, zafiro,
turquesa, etc.
Ejemplo
Niebla, nubes
Ejercicio: Indica el tipo de coloide que se observa en cada imagen.
Nubes ___________________
Humo ___________________
128
Leche ______________________
Gelatina ___________________
Espuma _______________________
zafiro_____________________
Jalea _________________________
Hule espuma ___________________
PROPIEDADES DE LOS COLOIDES
Efecto Tyndall: Al hacer pasar un rayo de luz a través de una dispersión coloidal, la luz es
desviada por las partículas coloidales, y se puede ver en forma clara cuando atraviesa la
dispersión, fenómeno que no sucede en una disolución. Este efecto se debe a que las
partículas coloidales son lo suficientemente grandes como para dispersar la luz.
Esto podemos apreciarlo en la luz de los faros que atraviesan la niebla para guiar a los barcos.
129
La trayectoria de luz del faro se hace visible debido a
las partículas coloidales de agua dispersas en el aire.
Movimiento browniano.- Cuando se observa un coloide con un microscopio que utiliza una luz
intensa enfocada en ángulo recto hacia el coloide, se observa que las partículas dispersas se
mueven al azar en el medio dispersante. Este movimiento se
debe a que las partículas dispersas son bombardeadas por el
medio dispersante. Lo que en realidad se ve son los reflejos de
las partículas coloidales, ya que su tamaño permite reflejar la
luz. En una disolución, las partículas de soluto y disolvente
también están en constante movimiento, pero esto no es visible.
Este movimiento de las partículas es el que impide que éstas se
sedimenten cuando el coloide se deja en reposo. A esta
característica se le conoce como movimiento Browniano en
honor del botánico inglés Roberto Brown (1773-1858) quien fue
el primero en estudiar este efecto.
Efecto de carga eléctrica.- Una partícula coloidal puede adsorber partículas con carga
eléctrica (iones) en su superficie. La adsorción significa adherir moléculas o iones sobre una
superficie. Las partículas con carga eléctrica adsorbidas sobre la superficie de alguna clase de
partícula coloidal, pueden ser positivas o negativas.
Coagulación de los coloides.- Si un coloide con una
carga entra en contacto con un coloide de otra carga, o con
un ion de carga opuesta, las partículas coloidales dispersas
se precipitan y se separan del medio dispersante. Este
efecto se llama coagulación.
Diálisis.- Es la separación de dos o más sustancias
mediante una membrana porosa en agua (diafragma), la
cual divide las sustancias cristalizables de las que no
pueden efectuar dicho proceso. Por lo general el término
diálisis significa la acción de separar coloides de no
coloides. Las membranas que impiden el paso de los
coloides se llaman dializantes y como ejemplos: el celofán, el pergamino, el algodón
mercerizado y algunos plásticos.
130
Las membranas dializantes se encuentran en animales y plantas, y el fenómeno de la diálisis
constituye un proceso biológico de gran importancia. De hecho, las membranas de las células
del cuerpo son de tipo dializante. Estas membranas proporcionan el medio para la transferencia
del agua, de las moléculas de tamaño normal y de los iones que entran y salen en las células
del organismo. Los riñones humanos constituyen un sistema dializante complejo que es
responsable de la separación de toxinas de la sangre. Estos productos son eliminados por la
orina. Cuando los riñones fallan, las toxinas se almacenan y consecuentemente, envenenan el
cuerpo. En algunos casos de fallas renales, se somete a las personas a tratamiento de diálisis
(hemodiálisis). Este tratamiento se basa en la considerable diferencia entre el tamaño de las
partículas coloidales y las moléculas de soluto en una disolución.
Floculación.- Se define como la precipitación o flotación de las sustancias que estaban
emulsionadas o en dispersión coloidal. Este fenómeno puede ocurrir por diversos factores,
tales como calor, electricidad, por sustancias o agentes químicos, etc. En la mayoría de los
sistemas coloidales, la separación de las fases se facilita y acelera considerablemente cuando
se adicionan pequeñas cantidades de sales, con objeto de alterar la carga eléctrica de las
partículas y de promover su aglutinación y sedimentación. Este proceso se conoce como
coagulación-floculación, y tiene amplia aplicación en los procesos de tratamiento de aguas.
SUSPENSIONES
Las suspensiones, son dispersiones en las cuales el tamaño de sus partículas es mayor de
100 nm, razón por la cual, la fase dispersa se sedimenta cuando está en reposo, por lo tanto,
las suspensiones son mezclas heterogéneas donde se distinguen dos fases diferentes. Muchos
jarabes medicinales son suspensiones, por lo que deben agitase antes de administrarse.
131
Tabla comparativa de disoluciones, coloides y suspensiones
Propiedad
Disolución
Coloide
Suspensión
0.1-1.0 nm
1-100 nm
> 100 nm
Homogeneidad
Homogénea
En el límite
Heterogénea
Sedimentación
No sedimenta
No sedimenta
Sedimenta en reposo.
Pasa a través del
papel filtro ordinario.
Pasa a través del papel
filtro ordinario.
Se separa mediante
papel filtro ordinario.
No dispersa la luz
Dispersa la luz
Dispersa la luz
Urea
Albúmina
Glóbulos rojos
Tamaño de
partícula
Filtrabilidad
Dispersión de la
luz
Ejemplos
sanguíneos
Con base en la tabla anterior, identifica el tipo de dispersión que forman las siguientes mezclas:
Te helado ___________________
Gel para peinar_______________
Cerveza ____________________
Salsa de botella ______________
Crema _____________________
Cebada _________________
Actividad 8. De manera individual completa el siguiente cuadro clasificando cada material
según corresponda poniendo una , distinguiendo entre elementos, compuestos y mezclas de
uso cotidiano identifica a su vez los sistemas dispersos (disoluciones, coloides y
suspensiones). Realiza una autoevaluación de tus aciertos y errores al respecto. Guíate con el
ejemplo.
No.
MATERIALES
1
GASOLINA
2
SAL
3
OXÍGENO
4
AIRE
5
AGUA DE MAR
6
LECHE
7
COBRE
8
BRONCE
1
2
3
ELEMENTO
COMPUESTO
MEZCLA
HOMOGÉNEA
132
4
5
MEZCLA
DISOLUCIÓN
HETEROGÉNEA
6
7
COLOIDE
SUSPENSIÓN
9
HIELO
10
HELIO
11
SANGRE
12
CERVEZA
13
ALUMINIO
14
GELATINA
15
AGUA CON ACEITE
16
PEPTOBISMOL
17
SODA DE NARANJA
18
CARBONATO DE
SODIO
19
ANILLO DE ORO
PURO
20
CARBONO
Escala de valor para el cuadro integrador.
Nombre del estudiante: _____________________________________________ Grupo:_____
Descripción de los indicadores
MUY BIEN
BIEN
REGULAR
INSUFIC.
Ptos.
1) Distingo entre un elemento, un
compuesto y una mezcla de uso
cotidiano e identifica sus
características.
2) Clasifico las mezclas en homogéneas
o heterogéneas según corresponda.
3) Clasifico las mezclas en disoluciones,
coloides y suspensiones.
Total =
Instrumento para autoevaluación.
NOTA: Para respetar la ponderación del trabajo solo se hará, si se entrega en la fecha
estipulada, de lo contrario no se evaluará conforme a la escala establecida.
133
de manera efectiva.
Nombre de la práctica: “Características de disoluciones, suspensiones y
coloides”
Propósito: Identificar las características de las soluciones, suspensiones
y coloides por medio de su apariencia.
Experimento No. 1
Propósito: Identificar las características representativas de los sistemas dispersos por su
apariencia.
Planteamiento del problema: ¿Es posible identificar los tipos de sistemas dispersos por su
apariencia?
Redacta una hipótesis al respecto y explica el por qué de tu respuesta:
134
Material
8 Vasos de precipitados de 100
ml
3 Vidrios de reloj
1 Mechero de Bunsen
1 Tripié
1 Agitador de vidrio
Vaso
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
Sustancias
Agua
Alcohol
Horchata
Pintura de aceite
Mayonesa
Sal común
Crema de leche
Gelatina en polvo
Arcilla
Sustancias
Procedimiento:
1.- Numera cada vaso del 1 al 8.
2.- Coloca una sustancia en cada
vaso de acuerdo a la tabla siguiente:
Sistema disperso
Agua y sal, agitar hasta disolución total
Agua y horchata, agitar hasta disolución total
Crema de leche
Agua y alcohol, agitar
Agua y arcilla, agitar
Pintura de aceite , agitar
Mayonesa
Gelatina en polvo y agua caliente, agitar hasta
su total disolución.
3.- Con base en las propiedades de las soluciones que se te presentan a continuación, en el
cuadro siguiente escribe qué tipo de solución se encuentra presente en cada vaso y anótalo en
la tabla anterior:
135
Experimento No. 2
Propósito: Identificar los sistemas dispersos por sus propiedades ópticas.
Planteamiento del problema: ¿El efecto Tyndall nos puede ayudar a identificar un tipo de
sistema disperso?
Redacta una hipótesis al respecto y justifica tu respuesta:
Material
11 Vasos de precipitados de
100 ml
Lámpara de mano
Rayo láser (apuntador)
Cartulina negra
Sustancias
Refresco
Agua de la llave
Alcohol
Agua mineral
Café
Leche
Agua con sal
Agua con azúcar
Clara de huevo
Vinagre
Miel
Procedimiento:
1.- Recorta un pedazo de cartulina
negra y haz una perforación en el
medio para que puedas pasar un
rayo de luz, ya sea de la lámpara de
mano o del láser.
2.- Proyecta el rayo de luz sobre
cada vaso con el contenido
correspondiente (puedes numerar
cada vaso y así organizarás mejor tu
experimento).
3.- Registra tus observaciones en el
siguiente cuadro:
Vaso
No.
1
2
3
4
5
6
7
Refresco
Agua de la llave
Alcohol
Agua mineral
Café
Leche
Agua con sal
8
Agua con azúcar
9
10
11
Clara de huevo
Vinagre
Miel
Sustancias
Sistema disperso
136
Autoevaluación
Aspectos a evaluar
Sí
No
Observaciones
experimento
experimento
problemas o contesté las preguntas del cuestionario
Escala de valor
Excelente
10 ó 9
Bien
8ó7
Regular
6
Insuficiente
5 ó menos
¿Qué significan los porcentajes encerrados en los círculos rojos de las botellas?
¿Tendrá relación con la concentración de su contenido?
¿Qué es la concentración? ¿Cómo se mide?
137
Imágenes tomadas de: http://www.dechilealmundo.com, http://www.actiweb.es,
http://www.orma.com.mx, http://quim.iqi.etsii.upm.es
Realiza cálculos sobre la concentración de las disoluciones.
Unidades de concentración de los sistemas
dispersos: Porcentual, molar, normalidad.
puntos de vista.
-Diseña, aplica y prueba la validez de modelos o prototipos para resolver problemas,
satisfacer necesidades o demostrar principios científicos.
Actividad 10. De manera individual extraclase consulta los libros de texto en biblioteca
recomendados por tu profesor o páginas Web confiables completa el cuadro sobre las unidades
más empleadas para expresar la concentración de las disoluciones, símbolo, definición y
fórmula:
138
Unidad
Símbolo
Definición
Fórmula
Porcentaje en
masa
Porcentaje en
volumen
Molaridad
Partes por millón
Realiza una autoevaluación comparando tu cuadro con el llenado correcto en clase.
Existen diferentes maneras de determinar la concentración de una disolución:
Concentraciones cualitativas de disoluciones
Miden la relación entre el soluto y el disolvente, sin usar cantidades específicas de cada uno.
La concentración de una disolución expresa la cantidad de soluto disuelta en determinada
cantidad de disolvente o de disolución.
•
Disoluciones diluidas y concentradas
 Una disolución diluida es aquella que tiene una cantidad de soluto disuelto
relativamente pequeña.
 La disolución concentrada en cambio es una disolución que contiene cantidades
relativamente grandes de soluto disuelto.
•
Disoluciones saturadas, no saturadas y sobresaturadas
 Disolución saturada.- Contiene tanto soluto como puede disolverse en el disolvente,
utilizando medios normales. La velocidad de disolución es igual a la velocidad de
cristalización, por tanto, si se añade más soluto éste se disolverá, pero al mismo tiempo,
parte del soluto que estaba disuelto se cristalizará.
 Disolución no saturada.- Es aquella en la que la concentración del soluto es menor
que la concentración de una disolución saturada, bajo las mismas condiciones. La
velocidad de disolución del soluto no disuelto, es mayor que la velocidad de
cristalización del soluto disuelto.
 Disolución sobresaturada.- Es aquella en la que la concentración de soluto es mayor
que la de una disolución saturada. Esta disolución es inestable y cualquier cambio por
pequeño que sea, provocará que el exceso de soluto se cristalice, separándose de la
disolución. La velocidad de disolución es menor que la velocidad de cristalización. La
miel es un ejemplo de una disolución sobresaturada de azúcar.
139
Tabla que resume los tipos de disoluciones:
Disolución saturada
Velocidad de disolución = velocidad de cristalización
Disolución no saturada
(insaturada)
Velocidad de disolución > velocidad de cristalización
Disolución sobresaturada
Velocidad de disolución < velocidad de cristalización
Concentraciones cuantitativas de disoluciones
•
Porcentaje en masa
El porcentaje en masa (también conocido como porcentaje en peso o peso porcentual) es la
cantidad de masa de un soluto entre la cantidad de masa de la disolución, multiplicado por
100%.
Expresa la cantidad de gramos de soluto que hay por cada 100 gramos de disolución. La
fórmula para calcular el porcentaje en peso es:
Porcentaje en masa =
masa de soluto
masa de disolución
X 100
La masa de la disolución es igual a la suma de las masas de soluto y del solvente:
masa disolución = masa soluto + masa de disolvente
Porcentaje en masa =
masa de soluto
X 100
(masa soluto + masa solvente)
El porcentaje en masa, es una medida de concentración independiente del soluto del que se
trate.
Ejemplos:
•
Disolución azucarada 5% en m/m. Esto indica que la disolución contiene 5 gramos de
azúcar por cada 100 gramos de disolución.
• Una disolución alcohólica 2% en masa de yodo, está compuesta de 2 g de yodo por cada
98 g de alcohol (100 g de disolución).
• Una disolución acuosa 10% en masa de sal, contiene 10 g de sal por cada 90 g de agua.
Ejercicio: Calcula el porcentaje en masa de K2SO4 (sulfato de potasio) en una disolución
preparada disolviendo 30 g de K2SO4 en 715 g de agua.
Paso # 1 Analizar los datos del problema identificando el soluto, el disolvente y la
disolución.
% en masa = ?
30 g K2SO4
715 g H2O
soluto
disolvente
140
Paso # 2 Identificar de acuerdo al dato solicitado, si es necesario o no despejar de la
fórmula.
En este caso, para calcular el porcentaje en masa, no es necesario despejar la fórmula.
Paso # 3 Sustituir en la fórmula los datos con sus unidades correspondientes.
Primero calculamos la masa de la disolución, sumando las masas del soluto y del disolvente.
Masa de disolución = masa de soluto + masa de disolvente
Masa de disolución= 30 kg de K2SO4 +715 g de H20
Masa de disolución = 745 g
% en masa = 30 g de K2SO4 (100)
745 g
•
% en masa = 4.03
Porcentaje en volumen
Se emplea para expresar concentraciones de líquidos. El % en volumen relaciona el volumen
en mL de soluto que hay en cada 100 mL de disolución.
Una disolución acuosa 15% en volumen de alcohol contiene 15 mL de alcohol por cada 85 mL
de agua, o bien 15 mL de alcohol por cada 100 mL de disolución.
Una disolución acuosa 25% en volumen de HCI concentrado, contiene 25 mL de HCI y 75 mL
de agua, o bien 25 mL de HCl disueltos por cada 100 mL de disolución.
Los porcentajes en volumen de sólido sedimentado que se observan en las probetas,
aumentan de 10% hasta 50% en volumen.
Para calcular el porcentaje en volumen se utiliza la fórmula:
Porcentaje en volumen =
volumen de soluto
Volumen de disolución
141
X 100
El volumen de la disolución es igual a la suma del volumen de soluto más el volumen del
disolvente.
Volumen de disolución = volumen soluto + volumen de disolvente
Porcentaje en volumen =
volumen de soluto
X 100
Volumen soluto + volumen disolvente
Ejemplos de cálculos con porcentaje en volumen:
El cloro comercial es una disolución al 3% de hipoclorito de sodio (NaClO). ¿Cuánto hipoclorito
hay en 34.8 litros de disolución de cloro comercial?
1 litro = 1000 mililitros
3 mL de NaClO → 100 mL de disolución de cloro
X mL de NaClO → 34, 800 mL de disolución de cloro
X = (3 mL de NaClO)(34, 800 mL de disolución de cloro)/100 mL de disolución de cloro
Resultado = 1044 mL de hipoclorito de sodio se encuentran en 34.8 litros de cloro comercial, o
bien, 1.044 litros de hipoclorito existen en 34.8 litros de cloro comercial.
•
Partes por millón (ppm)
Cuando en una disolución, los solutos están presentes en cantidades muy pequeñas, la
concentración se expresa en términos del número de miligramos de soluto por kilogramo de
disolución, o como el número de miligramos de soluto por cada litro de disolución acuosa
(mg/L).
Las densidades de las disoluciones acuosas diluidas son de alrededor de 1g/mL, de manera
que un kilogramo de disolución y un litro son aproximadamente lo mismo. Un miligramo es una
millonésima parte de un kilogramo.
La expresión de la concentración como miligramos de soluto por kilogramo, o miligramos de
soluto por litro de disolución, se dice que está dada en partes por millón = mg/L.
Esta medida de concentración expresa las partes de masa de soluto que hay en 1,000,000 de
partes de masa de disolución.
Ejemplo: Si te regalaran un millón de billetes, pero resulta que de todos ellos sólo 8 son
auténticos, ¿qué parte del total son verdaderos?
142
8/1000,000 = 8 ppm
Del mismo modo, si una disolución tiene 8 ppm de iones Cl-, significa que en un millón de
partes de disolución, solo 8 partes son de Cl-.
Si en el agua para beber se permiten 2 ppm de Ba+2, significa entonces que en cada litro de
agua pueden existir hasta 2 mg del ion Ba.
La fórmula es:
ppm =
mg de soluto
Litro de disolución
o
ppm =
mg de soluto___
Kilogramo de disolución
Las partes por millón se utilizan para describir la concentración de disoluciones muy
diluidas, por ejemplo en preparaciones biológicas o en análisis de muestras de agua.
Es muy importante señalar que en esta medida de concentración, por tratarse de disoluciones
muy diluidas, casi siempre se considera la densidad de la disolución igual a la del agua. No
quiere decir que el agua sea la disolución. El agua es el disolvente, pero en este caso se
considera así por lo diluidas que están las muestras.
Ejemplos:
1. Calcula las partes por millón de una disolución acuosa que contiene 335 mg de iones
sodio (Na+) en 750 ml de una muestra de agua.
Paso #1
Analizar los datos del problema identificando soluto, disolvente o disolución.
ppm = ?
335 mg de Na
750 ml de agua
Paso # 2
fórmula.
soluto
disolución
Identificar de acuerdo al dato solicitado, si es necesario o no despejar de la
143
En este caso no es necesario despejar.
Paso # 3
Sustituir los datos con sus unidades correspondientes en la fórmula y
realizar las operaciones.
Es importante antes de sustituir los datos, revisar si las unidades de masa del soluto y de la
disolución son las que indica la fórmula.
La cantidad de soluto es 335 mg y de la disolución 750 mL. Convertimos los mililitros de
disolución a litros, utilizando el factor de conversión: 1 L = 1000 mL
ppm =
•
ppm = 446.67 de Na+
335 mg Na_____
0. 750 L de agua
Molaridad (M)
Es la forma más común de expresar la concentración en química, sobre todo cuando se trabaja
con reacciones químicas y relaciones estequiométricas. Esta unidad de concentración, se
refiere a la cantidad de soluto (en número de moles) disuelto en cada litro de disolución. Esta
forma de concentración se representa con la letra M, y se expresa en unidades de moles por
cada litro (moles/L) o bien, se utiliza el término molar.
Una disolución 1 M (uno molar) contiene un mol de soluto por cada litro de solución. Las
unidades de la molaridad son mol/L.
Ejemplos:
“Una disolución 2M (dos molar) de H2SO4 significa que en un litro de disolución existen
disueltos dos moles de ácido sulfúrico (196 gramos).
1 mol de H2SO4 = 98 gramos
2 moles = 196 gramos
M del H2SO4 = ____2 moles_______ = 2M
1 Litro de disolución
Ejercicio:
1. Calcula la molaridad de 825 mL de una disolución que contiene disueltos 13.4 g de
CaCO3.
Paso #1 Analizar los datos del problema identificando soluto, disolvente o disolución.
M=?
144
825 mL
disolución
13.4 g CaCO3
Paso # 2
soluto
Identificar si es necesario despejar de la fórmula.
En este caso no es necesario despejar.
Paso # 3 Revisar en la fórmula qué datos tenemos y cuáles debemos calcular para
poder aplicarla.
De acuerdo con la fórmula es necesario convertir los 13.4 g de CaCO3 a moles y los 825 mL de
disolución a litros.
Para obtener los moles de soluto, calculamos la masa molecular del CaCO3.
La masa molecular se obtiene de la suma de las masas atómicas de todos los átomos
que forman la molécula, y está dada en uma (unidades de masa atómica) que son
equivalentes a gramos/mol
Ca
C
O
1
1
3
x
x
x
40.08
12.01
16.00
=
=
=
40.08
12.01
48.00
100.09 g/mol
Sustituimos los datos con sus unidades en la fórmula y realizamos las operaciones. Verificamos
que las unidades que se obtengan sean las requeridas, o en caso contrario utilizamos el factor
de conversión correspondiente.
M
= _____13.4 g de CaCO3___
______________
100.09 g/mol ( 0.825 litros de disolución )
M
=
0.16 mol/L
Actividad 11. Después de identificar cada una de las formas para expresar la concentración
de disoluciones, en equipo resuelvan el siguiente problemario en tu cuaderno, detallando
claramente los procedimientos que utilizaron.
•
1.- Luis prepara agua de jamaica con 17 litros de agua y 1 litro de concentrado. ¿Cuál es
el porcentaje de concentrado que hay en la bebida?
145
•
2.-La mayor parte de los fluoruros que se encuentran dentro del cuerpo humano se
localizan en los huesos y dientes, hallándose la mayor concentración en el esmalte
dentario. Cuando durante largo tiempo se ha estado bebiendo agua con alto contenido en
fluoruros, se produce el fenómeno denominado “esmalte jaspeado”. El esmalte dental se
decolora y se vuelve quebradizo. En las regiones donde el contenido de fluoruro en el
agua potable se encuentra entre 0.1 y 1.2 ppm, no se presentan manchas en los dientes y
el esmalte es más resistente de lo ordinario. ¿Cuántos miligramos de fluoruro debe haber
como máximo por cada litro de agua, para que no se manchen los dientes?
•
3.- El ácido sulfúrico (sulfato de hidrogeno) es uno de los productos comerciales más
versátiles, por sus aplicaciones en productos industriales tales como agroquímicos,
detergentes y explosivos. Dos de los usos más conocidos son en las baterías
electrolíticas para automóviles y en la preparación de líquidos limpiadores para desagües.
a) Unos de los líquidos limpiadores para desagües más anunciados contiene 175 g de
H2SO4 por cada 100 mL de disolución. ¿Cuál es su molaridad?
b) El ácido de una batería ordinaria para automóviles tiene una concentración 5 M de
H2SO4. ¿Cuántos gramos del ácido hay en 500 mL de esta disolución?
•
4.-El vinagre es una disolución acuosa diluida de ácido acético que contiene además
algunos pigmentos y agentes que le dan sabor, provenientes de la fuente que haya dado
origen al vinagre (por ejemplo: manzanas para el vinagre de “sidra”, uvas para el vinagre
de vino). El análisis de titulación a una muestra de vinagre comercial mostró que la
disolución de ácido acético era 0.64 M. ¿Cuántos gramos de ácido acético (CH3-COOH)
se encuentran presentes en 473 mL de vinagre?
•
5.-Numerosos blanqueadores para lavandería contienen hipoclorito de sodio o de calcio
como ingrediente activo. Clorox, por ejemplo contiene aproximadamente 52 g de NaClO
por litro de disolución. ¿Cuál es el porcentaje en masa de esta disolución?
•
6.- Una muestra de 75 mL de jugo gástrico fresco tiene una concentración 0.17 M de
ácido clorhídrico (HCl) ¿Cuántos gramos de HCl, tiene?
•
7.- Una muestra de agua de mar de 500 mL contiene 2.7 x 10 -3 iones Ag +1, ¿cuál es la
concentración de la muestra en ppm? (Supón que la densidad de la muestra muy diluida
de agua es de 1.0 g/ml).
146
Ácidos y bases.
¿Qué es el pH? ¿Tiene
relación con los seres vivos?
Observa la imagen y comenta de
manera grupal las respuestas a las
siguientes preguntas aplicando tu
conocimiento previo, participa y
escucha con respeto y atención los
comentarios de tus compañeros y
profesor:
¿Qué es el pH?
¿Cómo se mide el pH?
¿Cuáles son los iones que
determinan el pH?
¿Qué importancia tiene en el
funcionamiento del organismo
de los seres vivos?
Imagen tomada de:
http://www.educando.edu.do/
147
-Para la obtención de información sobre la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la
sociedad y el ambiente en contextos específicos.
cotidiana, asumiendo consideraciones éticas y contribuyendo a alcanzar un equilibrio
entre el interés y bienestar individual y general de la sociedad.
-Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener, registrar y
sistematizar información que permita responder preguntas de carácter científico o
realizar experimentos pertinentes, consultando fuentes relevantes.
Actividad 12.
a) Integrados en equipos desarrollen un trabajo de investigación sobre ácidos y bases. Utilicen
la información presentada posteriormente, consulten también textos o las páginas web
recomendadas. La investigación debe incluir los siguientes aspectos:
-Problemas relacionados con la utilización en actividades cotidianas de ácidos y bases
-Riesgos relacionados con la utilización de sustancias ácidas y básicas en su persona
-Impacto ambiental de los ácidos y las bases
Integren los resultados de su investigación en una presentación en Power point, la que será
complementada con la información obtenida de la investigación propuesta en el inciso b) de
esta actividad.
Páginas web recomendadas:
pH y la vida
http://www.izorrategi.org/zazido-basiko.htm
http://www.enciclopediasalud.com/categorias/otros-temas/articulos/ph-en-el-cuerpo-humano-y-la-salud/
http://www.elacuarista.com/secciones/pH.htm
http://www.cienciaybiologia.com/ecologia/ph.htm
http://www.nicovita.com.pe/cdn/Content/CMS/Archivos/Documentos/DOC_87_1.pdf
Ácidos y bases de uso cotidiano
http://gemini.udistrital.edu.co/comunidad/grupos/fluoreciencia/capitulos_fluoreciencia/qamb_cap8.pdf
http://www.slideshare.net/guestec3091/acidos-y-bases-3532534
http://docencia.izt.uam.mx/japg/Bioquimica1/Pliegos/pH_w6.pdf
http://www.ncagr.gov/fooddrug/espanol/PHylosAlimentos.pdf.pdf
http://ciencianet.com/acidobase.html
http://www.oei.org.co/fpciencia/art16.htm
148
Efectos del pH en el medio ambiente
http://www.ambientum.com/revista/2001_24/2001_24_ATMOSFERA/LLVCDDD2.htm (páginas 1 y 2)
http://www.infoagro.com/abonos/pH_suelo.htm
b) Realizar una investigación acerca de la importancia del pH en la salud del hombre. Incluir
esta información en la presentación de power point.
Páginas web para consulta:
pH y salud
http://www.voltairenet.org/El-potencial-hidrogeno-y-las
http://vida-ysalud.com/wp-content/uploads/2011/06/La-Importancia-del-pH-de-su-cuerpo.jpg
http://www.amatusalud.es/articulo/el-peligro-de-la-acidificacion-corporal
http://www.alimentacion-sana.com.ar/Portal%20nuevo/actualizaciones/equilibrioph.htm
http://www.esfacilsisabescomo.es/blogesfacil/?p=51
http://mundoalkalina.blogspot.com/2008/05/la-dieta-de-el-milagro-del-ph-que.html
http://www.centroser.com/articulos/phvida.html
http://www.biosalud.org/archivos/divisiones/4ph%20y%20enfermedad.pdf
http://linkverde.com/salud/enterate-de-la-importancia-del-ph-de-tu-cuerpo/
http://www.healthtotem.com/sp/refensal/ph.html
http://www.saludymedicinas.com.mx/nota.asp?id=852
http://www.crecejoven.com/salud--acido_alcalino
c) Cada equipo exponga su presentación ante el grupo. Al finalizar las presentaciones discutan
sobre la importancia del conocimiento del pH para mantener de la salud individual y la
conservar el medio ambiente.
Ácido es toda sustancia que en disolución acuosa origina iones hidrógeno, H+
Los iones H+ se encuentran hidratados, formando los iones hidronio H3O+
149
Ejemplos: Ácido clorhídrico: HCl + H2O Û Cl- + H3O+
Ácido nítrico: HNO3 + H2O Û NO-3 + H3O+
Base es toda sustancia que en disolución acuosa origina iones hidroxilo, OH-
Ejemplos: Hidróxido de sodio: NaOH Û OH- + Na+
Hidróxido de potasio: KOH Û OH- + K+
http://roble.pntic.mec.es/~mbedmar/iesao/quimica/teoria.htm
DEFINICIONES EXPERIMENTALES
¿Cómo saber si un compuesto es un ácido o una base? Comencemos por enumerar algunas
de sus propiedades.
Los ácidos son compuestos que:
a) Cambian el color del papel tornasol azul a rosado, el anaranjado de metilo de anaranjado
a rojo y deja incolora a la fenolftaleína.
b) Son corrosivos.
c) Tienen sabor agrio.
d) Producen quemaduras en la piel.
e) Son buenos conductores de electricidad en disoluciones
acuosas.
f) Disuelven los metales activos (zinc, hierro) y producen
hidrógeno gaseoso.
g) Reaccionan con las bases para formar agua y compuestos
iónicos llamados sales.
h) Se disuelven en agua para ionizarse y formar iones H+
responsables de la acidez de la disolución, y se mide con valores de pH.
Las bases son compuestos que:
a) Cambian el papel tornasol de rosado a azul, el anaranjado
de metilo de anaranjado a amarillo y la fenolftaleína de
incolora a rosado fucsia.
b) Son jabonosas al tacto.
c) Tienen sabor amargo.
d) Son buenas conductoras de electricidad en disoluciones
acuosas.
150
e) Son corrosivas.
f) Reaccionan con ácidos para formar agua y sales.
g) Se disuelven en agua para ionizarse y formar iones OH- responsable de la basicidad o
alcalinidad de la disolución, y se mide en valores de pOH.
Los ácidos y las bases son especies químicas opuestas, así que sus propiedades son muy
distintas.
ÁCIDOS FUERTES Y DÉBILES
Los ácidos fuertes son los que se ionizan por completo (o casi) en agua. Son ácidos fuertes:
Ácido
Ionización
HCl
HCl  H+ + Cl-
HBr
HBr  H+ + Br-
HI
HI
 H+ + I-
H2SO4
H2SO4  2H+ + SO4-2
HNO3
HNO3  H+ + NO3-
HClO4
HClO4  H+ + ClO4-
Ácidos débiles son aquellos que se ionizan en baja proporción como el ácido carbónico
(H2CO3) los ácidos orgánicos tales como, el ácido acético (CH3-COOH), el ácido cítrico C3H5
(COOH)3, ácido fosfórico (H3PO4) ácido láctico y ácido cianhídrico (HCN).
BASES FUERTES Y DÉBILES
Las bases fuertes se ionizan por completo (o casi) en agua, no así las bases débiles. Son
bases fuertes:
Base
Ionización
NaOH
NaOH  Na+ + OH-
KOH
KOH  K+ + OH-
151
Son bases débiles: Mg(OH)2
que se ioniza en
pH y
Mg(OH)2  Mg+ + 2OH-
pOH
El concepto de pH (Potencial de Hidrógeno) fue definido por primera vez por Soren Poer
Lauritz Sorensen (1868-1939) bioquímico danés, en el año de 1909.
¿Qué es el pH?
La escala de pH fue ideada para expresar en forma adecuada diferentes concentraciones del
ión (H+) (ión Hidrógeno) en varias disoluciones, sin necesidad de utilizar números en forma
exponencial, debido a que con frecuencia son números muy pequeños y por lo tanto es difícil
trabajar con ellos. Fue así entonces que se decidió trabajar con números enteros positivos.
El pH de una disolución se define como el logaritmo negativo de la concentración de iones
hidrógeno expresado en mol/litro. La escala de pH se define por la ecuación: pH = - log [H+]
El logaritmo negativo proporciona un número positivo para el pH, además el termino [H+]
corresponde a la concentración del ión hidrógeno. Debido a que el pH solo es una manera de
expresar la concentración del ión hidrógeno, las disoluciones ácidas y básicas pueden
identificarse por sus valores de pH como sigue:
•
Disoluciones ácidas:
[H+] > 1,0 x 10-7M,
pH < 7.00
•
Disoluciones neutras: [H+] = 1,0 x 10-7M,
pH = 7.00
•
Disoluciones básicas: [H+] < 1,0 x 10-7M,
pH > 7.00
El pOH de una disolución se define como el logaritmo negativo de la concentración del ion
oxhidrilo [OH-] expresado en moles/litro. La escala de pOH se define por la ecuación: pOH= log [OH-]
Como la suma del pH y pOH en una disolución es igual a14, el pH puede determinarse
restando de 14 el valor del pOH.
En este caso:
pH = 14 - pOH
El pH es una medida de la acidez o la alcalinidad. La escala de pH va desde 0 a 14. El punto
medio de la escala del pH es 7, aquí hay un equilibrio entre la acidez y alcalinidad. Dicha
disolución sería neutra.
152
Tradicionalmente, las mediciones de pH en el laboratorio se hicieron con indicadores ácidobase, que son ácidos o bases débiles que cambian de color al ganar o perder un ion H+. Esos
indicadores se siguen usando en el laboratorio para medir el pH aproximado. Como ejemplo de
un indicador ácido-base se tiene al tornasol, que cambia a rojo en soluciones cuyo pH es
inferior a 5, y se vuelve azul cuando el pH es mayor que 8.
Un indicador de pH es una sustancia que permite medir el pH
de un medio. Habitualmente, se utiliza como indicador a una
sustancia química que cambia su color al cambiar el pH de la
disolución. El cambio de color se debe a un cambio estructural
inducido por la protonación o desprotonación de la especie.
Los indicadores ácido-base tienen un intervalo de viraje de
unas dos unidades de pH, en la que cambian la disolución en la que se encuentran de un color
a otro, o de una disolución incolora, a una coloreada.
Su uso es amplio: se utilizan sobre todo para valoraciones ácido/base en química analítica, y
para medir el pH de una disolución, aunque de forma
cualitativa.
Los más conocidos son el naranja de metilo, que vira en
el intervalo de pH 3,1 - 4,4, de color rojo a naranja, y la
fenolftaleína, que vira desde un pH 8 hasta un pH 10,
transformando disoluciones incoloras en disoluciones
con colores rosados/violetas. Además se pueden usar
indicadores caseros como la disolución resultante de
hervir con agua col morada (repollo morado), pétalos de rosa roja, raíces de cúrcuma a partir
de las cuales se obtiene curcumina y otros.
153
pH que presentan algunas sustancias comunes
Sustancia
pH
Sustancia
pH
jugos gástricos
2,0
amoníaco casero
11,5
limones
2,3
leche de magnesia
10,5
vinagre
2,9
pasta de dientes
9,9
refrescos
3,0
disolución saturada
de bicarbonato sódico
8,4
vino
3,5
agua de mar
8,0
naranjas
3,5
huevos frescos
7,8
tomates
4,2
sangre humana
7,4
lluvia ácida
5,6
saliva (al comer)
7,2
orina humana
6,0
agua pura
7,0
leche de vaca
6,4
saliva (reposo)
6,6
¿Por qué consideras que te serviría conocer el pH de las sustancias?
¿Qué profesionistas requieren conocer los valores de pH?
CÁLCULOS DE pH
1.- El ácido nítrico (HNO3) se utiliza en la producción de fertilizantes, colorantes, fármacos y
explosivos. Calcule el pH de una disolución de HNO3 cuya concentración de iones hidrógeno es
0.76 M.
pH = – log[ H +]
pH = – log 0.76
pH = 0.1192
2.- El pH del agua de lluvia, recolectada en una zona del noroeste de Estados Unidos durante
cierto día, fue de 4.82. Calcule la concentración de iones [H+] del agua de lluvia.
pH = – log[ H+]
4.82 = – log[ H +]
Se multiplican ambos lados de la ecuación por –1
– 4.82 = log[H +]
ó
log[H+] = -4.82
Aplicando la función inversa de logaritmo (antilogaritmo), la cual se expresa en la calculadora
científica como 10x, entonces la concentración de hidrógeno se calcula de la siguiente forma:
H= 10–4.82
H= 1.5x10-5
154
Muchos procesos industriales dependen en gran medida del control del pH. Especialistas en
refinerías de azúcar, cervecerías, fábricas de papel, ingeniería sanitaria, bacteriología, etc.,
necesitan conocer el comportamiento de los ácidos y bases. Los procesos en los que la
regulación del pH es crítica, son los vitales.
Puedes encontrar problemas de cálculos de pH en las siguientes páginas:
http://quimicaparatodos.blogcindario.com/2009/08/00054-problemas-de-calculo-de-ph.html
http://www.slideshare.net/oscarwilde/ejemplos-de-calculo-de-ph
Escala de pH y pOH
[H+]
pH
Reacción
[OH-]
pOH
1 x 100
0
ácida
1 x 10-14
14
1 x 10-1
1
“
1 x 10-13
13
1 x 10-2
2
“
1 x 10-12
12
1 x 10-3
3
“
1 x 10-11
11
1 x 10-4
4
“
1 x 10-10
10
1 x 10-5
5
“
1 x 10-9
9
1 x 10-6
6
“
1 x 10-8
8
1 x 10-7
7
NEUTRALIDAD 1 x 10-7
7
155
1 x 10-8
8
Alcalina o básica 1 x 10-6
1 x 10-9
9
“
1 x 10-5
5
1 x 10-10
10
“
1 x 10-4
4
1 x 10-11
11
“
1 x 10-3
3
1 x 10-12
12
“
1 x 10-2
2
1 x 10-13
13
“
1 x 10-1
1
1 x 10-14
14
“
1 x 100
0
6
Actividad 13. Aplicando lo aprendido sobre cálculos de pH y pOH, resuelve los cálculos
solicitados en cada uno de los siguientes casos:
1. Calcula el pH y el pOH para una disolución de NaOH 0.01 M.
2. Calcula la concentración de [H+] y [OH–] para disoluciones que tienen los siguientes valores
de pH y pOH:
a) pH = 2
b) pOH = 9
c) pH = 8.2
d) pOH = 4.8
156
3.
Calcula la concentración de [H+] y [OH–] para las siguientes sustancias, e indica si son
sustancias ácidas o básicas. (Toma los datos de la tabla 1).
a) sangre
b) leche
c) vinagre
d) saliva
e) leche de magnesia
Actividad 14. En forma individual realiza la lectura “Acciones para disminuir la lluvia ácida”,
determina cuáles de esas acciones competen al Gobierno y cuáles pueden ser llevadas a cabo
por tu familia. Intercambia tu trabajo con un compañero y realicen una coevaluación,
discutiendo los aciertos y los aspectos que no fueron incluidos en el trabajo.
ACCIONES PARA PREVENIR LA LLUVIA ÁCIDA
Acciones que competen al Gobierno
Acciones a implementar a nivel familiar
157
¿Existen otra(s) acción(es) que no haya(n) sido incluida(s) en la lectura? Cítala(s)
Explica cómo puedes participar en acciones que promuevan el cuidado de tu salud y el medio
ambiente aplicando sus conocimientos de sistemas dispersos y pH
Acciones para disminuir la lluvia ácida
Para poder resolver el problema de la lluvia ácida, la gente necesita comprender cómo ésta
daña al medio ambiente. También es necesario entender qué cambios podrían hacerse en las
fuentes de contaminación del aire que causan el problema.
 Casi toda la electricidad que opera la vida moderna proviene del uso de combustibles fósiles
tales como el carbón, el gas natural y el petróleo. La sedimentación ácida es causada por
dos contaminantes que se liberan a la atmósfera cuando se usan combustibles fósiles: el
dióxido de azufre (SO2) y los óxidos de nitrógeno (NOx). En Estados Unidos, el carbón
produce la mayor parte de las emisiones de SO2 y una buena proporción de las emisiones
de NOx. El azufre se halla presente en el carbón como impureza, y al quemarse el carbón
reacciona con el aire y forma SO2. Por otra parte, los NOx se forman al quemarse cualquier
combustible fósil. Existen varias opciones para reducir las emisiones de SO2, incluido el uso
de carbón con un menor contenido de azufre, el lavado del carbón y el empleo de
dispositivos, llamados depuradores, para eliminar por medios químicos el SO2 de los gases
que escapan por las chimeneas. Las plantas generadoras también podrían cambiar el
combustible; por ejemplo, la combustión de gas natural crea mucho menos SO2 que la
combustión de carbón. Ciertos procedimientos también ofrecerán los beneficios adicionales
que suponen la reducción de otros contaminantes, tales como el mercurio y el dióxido de
carbono. Al igual que los depuradores de las plantas eléctricas, los convertidores catalíticos
reducen las emisiones de NOx de los automóviles. Recientemente, se han hecho más
estrictas las restricciones referentes a los tubos de escape para reducir las emisiones de
NOx. También se continúa haciendo modificaciones en la formulación de la gasolina de
modo que su combustión sea más limpia.
 Existen fuentes alternativas de energía eléctrica, además de los combustibles fósiles. Entre
ellas se cuentan la energía hidroeléctrica, eólica, geotérmica, nuclear y solar. La energía
nuclear y la hidroeléctrica son las más usadas en Estados Unidos, mientras que la energía
eólica, solar y geotérmica todavía no han tenido una aplicación a gran escala en este país
para que sean alternativas económicas. Existen también energías alternativas, tales como el
gas natural, las baterías pilas de combustible, disponibles para el funcionamiento de
automóviles. Todas las fuentes de energía suponen costos y beneficios para el medio
ambiente. La producción de algunos tipos de energía es más costosa que la de otros, lo cual
significa que no toda la población del país se halla en condiciones de adquirir todo tipo de
energía. En la actualidad la energía nuclear, la hidroeléctrica y el carbón son las formas más
158
económicas de producir electricidad, pero en el futuro los cambios tecnológicos y las
regulaciones ambientales podrían cambiar esto.
 Restablecimiento del medio ambiente deteriorado. La sedimentación ácida penetra hasta lo
más profundo de un ecosistema, cambiando la composición química tanto del terreno como
de las corrientes de agua y reduciendo, eliminándolo a veces, el espacio en el que ciertas
plantas y animales pueden sobrevivir. Al haber tantos cambios, a los ecosistemas les toma
muchos años recuperarse de la sedimentación ácida, incluso después de reducirse las
emisiones y de que el pH de la lluvia haya vuelto a la normalidad. Por ejemplo, si bien la
visibilidad podría mejorar en cuestión de unos días, y los cambios químicos leves o
episódicos en los arroyos podrían mejorar en cuestión de meses, los lagos, arroyos,
bosques y terrenos crónicamente acidificados podrían tomar años, décadas e incluso siglos
(en el caso de los terrenos) para reponerse de los daños.
Hay, sin embargo, algunas cosas que se pueden hacer para que los lagos y arroyos se
recuperen más rápidamente. A los lagos ácidos se les puede añadir piedra caliza o cal (un
compuesto básico natural) para “cancelar” la acidez. Este proceso, llamado encalado, se ha
usado extensamente en Noruega y Suecia. El encalado tiende a ser costoso, tiene que
hacerse repetidamente para evitar que el agua vuelva a su estado de acidez, y se considera
un remedio a corto plazo sólo para áreas específicas, en lugar de una campaña para reducir
o evitar la contaminación. El encalado permite con frecuencia que los peces permanezcan
en un lago, de modo que la población nativa pueda sobrevivir en dicho lugar hasta que las
reducciones de las emisiones disminuyan el volumen de sedimentación ácida en la zona.
 Contribución individual. Podría parecer que no es gran cosa lo que una sola persona puede
hacer para detener la sedimentación ácida. Sin embargo, al igual que muchos problemas
ambientales, la sedimentación ácida es el producto de la acumulación de las acciones
individuales de millones de personas. Cada uno de nosotros, por lo tanto, puede disminuir su
contribución al problema y convertirse en parte de la solución. En vista de que la generación
de energía es la principal causa del problema de la sedimentación ácida, cada persona
puede contribuir directamente al ahorrar energía. Usted puede, por ejemplo:
• Apagar las luces, computadoras y otros aparatos electrodomésticos, cuando no los esté
usando.
• Usar aparatos que hagan uso eficiente de la energía: iluminación, aires acondicionados,
calentadores, refrigeradores, lavadoras, etc. Utilizar aparatos eléctricos únicamente
cuando los necesite.
• Mantener el termostato a 68°F en el invierno y 72°F en el verano. Puede incluso, cuando
no se encuentre en su casa, bajarlo aún más en el invierno y subirlo en el verano.
• Aislar su casa de la mejor manera posible.
• Viajar al trabajo compartiendo el vehículo con otros, utilizar medios de transporte público, o
mejor aún, caminar o ir en bicicleta cuando sea posible
• Comprar vehículos con bajas emisiones de NOx, y dar a todos los vehículos el
mantenimiento debido.
Tomado de: http://www.epa.gov/acidrain/spanish/reducing/index.html
159
de manera efectiva.
Nombre de la práctica: Concentración de soluciones y medición de pH
Experimento No. 1
Propósito: Observar cómo varía el valor de pH en función de la concentración de ácido en una
disolución.
Planteamiento del problema: ¿Cómo varía el valor de pH en función de la concentración de
ácido en una disolución?
Material
3 vasos de precipitados de 50 mL
1 pipeta
Sustancias
Vinagre
Agua
Procedimiento:
1.-Etiqueta los vasos de precipitados con números del 1 al 3. En el primer vaso agrega 1
mililitro de ácido acético (vinagre) y 9 mililitros de agua, en el segundo 5 mL de vinagre y 5 mL
de agua y en el tercer vaso 9 mL de vinagre y 1 mL de agua.
2.-Calcula la concentración del ácido en cada disolución en % volumen.
3.- Mide el pH de cada disolución y registra los resultados en el siguiente cuadro.
4.-Clasifica las disoluciones en diluida, saturada y sobresaturada.
5.- Realiza tus conclusiones al respecto.
160
No.
Vaso
Concentración
del ácido (% V)
Conclusiones:
pH
1
2
3
Experimento No. 2
Propósito: Comparar el efecto de los antiácidos comerciales, siguiendo los pasos del método
científico al observar su capacidad de modificar el pH.
Planteamiento del problema: ¿Cómo actúan los antiácidos estomacales?, ¿cuáles son de
acción más rápida?, ¿por qué?
Redacta una hipótesis utilizando las diferentes teorías acido-base para explicar la reacción de
los antiácidos para dar solución al planteamiento del problema:
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
Material
Sustancias
3 vasos de precipitados de 50 mL
1 vaso de precipitados de 100 mL
Probeta graduada
Cronómetro
HCl 0.1M
Antiácidos (Melox, Tums, Peptobismol, leche de
magnesia, etc.)
Agua destilada
Procedimiento:
1.- Prepara una disolución en un vaso de precipitados de 100 mL, que contenga 6 mL de HCl
0.1 M y 24 mL de agua destilada.
2.- Mide el pH de la disolución y regístralo en la tabla de datos.
3.- Etiqueta los vasos de precipitados de 50 mL con el nombre del antiácido, y vierte 10 mL de
la disolución preparada en cada uno.
4.- Coloca la muestra de antiácido en el vaso correspondiente (cuando se utilicen antiácidos
masticables, es conveniente molerlos previamente) y mide el tiempo que tarda en reaccionar,
anotándolo en la tabla de datos.
5.-Cuando termine de reaccionar el antiácido, mide de nuevo el pH y regístralo en la tabla de
datos.
161
Tabla de datos
Vaso
pH de la
disolución
inicial
Nombre del
antiácido
pH final
Tiempo de
reacción
1
2
3
Esquemas o ilustraciones
(Fotos, dibujos, diagrama de flujo, etc.)
Describe las observaciones:
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
Resultados:
• Tomando en consideración los datos de la tabla:
o ¿Cuál antiácido modificó más el pH? ___________________________
o ¿Cuál tiene la acción más rápida? ______________________________
• A partir de los ingredientes identificados en los recipientes o empaques de los
antiácidos:
o ¿Cuáles son las sustancias antiácidas que se encuentran en cada producto?
1) ________________________________________________________________
2) ________________________________________________________________
3) ________________________________________________________________
Contrasta los resultados obtenidos en el experimento con la hipótesis previa y anota las
conclusiones:
_____________________________________________________________________
162
Aspectos a evaluar
Sí
No
Observaciones
laboratorio y colabore en la realización de la práctica.
2.- Redacté una hipótesis correctamente.
3.- Elaboré los esquemas o dibujos correctamente.
4.- Describí en mis observaciones lo que ocurrió
durante el experimento.
finalizar el experimento.
6.- Elaboré conclusiones comprobando o rechazando la
hipótesis propuesta.
7.- Realicé los cálculos adecuadamente en la solución
de los problemas o contesté las preguntas del
cuestionario.
8.- Apliqué las reglas de seguridad del laboratorio.
9.- Utilicé con cuidado el material de laboratorio.
10.- Mostré interés por aprender por mí mismo.
Autoevaluación y heteroevaluación
Escala de valor
Excelente
10 ó 9
Bien
8ó7
163
Regular
6
Insuficiente
5 o menos
PARÁMETROS PARA EVALUAR LOS PRODUCTOS DEL BLOQUE III
PRODUCTO
Esquema de
evaluación
diagnóstica
Cuadro
(Elemento,
compuesto y
mezcla)
Cuadro
(clasificación
de
sustancias)
Cuadro
integrador
Reflexión
sobre
métodos de
separación e
mezclas
MUY BIEN
10
BIEN
9-8
Completas correctamente
los 6 aspectos solicitados en
el esquema sobre la materia
y su clasificación.
Completas
el
cuadro
cumpliendo con lo siguiente:
-Elabora una definición de
personal
de
elemento,
compuesto y mezcla.
-Escribe características y
ejemplos de la vida cotidiana
de cada uno.
-Comenta tu información y
escucha con respeto y
atención a tus compañeros y
profesor.
Completas correctamente 5
de los aspectos solicitados.
- De manera individual
completa el cuadro con
sustancias o artículos que
utilizas en tu casa o escuela
cotidianamente.
-Clasifícalos en: elementos,
compuestos
o
mezclas
homogéneas
y
heterogéneas.
-Recopila ilustraciones o
fotografías de periódicos o
revistas
viejas de los
artículos que clasificaste.
-Participa
activamente
clasificándolos de manera
grupal en el pizarrón.
Distingues entre elementos
compuestos y mezclas de
uso cotidiano identificando a
su
vez
los
sistemas
dispersos
(disoluciones,
coloides y suspensiones),
realizas correctamente todos
los ejercicios propuestos.
- De manera individual
completa el cuadro con
sustancias o artículos que
utilizas en tu casa o escuela
cotidianamente.
-Clasifícalos en: elementos,
compuestos
o
mezclas
homogéneas
y
heterogéneas.
-Recopila ilustraciones o
fotografías de periódicos o
revistas viejas de los
artículos que clasificaste.
-Observa con atención la
clasificación realizada
grupalmente.
Distingues entre elementos
compuestos y mezclas de
uso cotidiano identificando a
su vez los sistemas
dispersos (disoluciones,
coloides y suspensiones),
realizas correctamente la
mayoría los ejercicios
propuestos.
Cumples lo siguiente:
presentada sobre las
aplicaciones de los métodos
de separación de mezclas.
-Elaboras la reflexión sobre
la utilidad de dichos
métodos en los procesos
que se realizan en la vida
cotidiana y en procesos
industriales que se
desarrollan en tu comunidad
o región.
-Contesta correctamente
todas las preguntas
planteadas.
-Comenta la información
con tus compañeros.
-Elaboras la reflexión sobre
la utilidad de los métodos en
los procesos que se realizan
en la vida cotidiana y en
procesos industriales que se
desarrollan en tu comunidad
o región.
-Contesta correctamente
todas las preguntas
planteadas.
Completas
el
cuadro
cumpliendo con lo siguiente:
-Elabora una definición de
personal
de
elemento,
compuesto y mezcla.
-Escribe características y
ejemplos de la vida cotidiana
de cada uno.
164
REGULAR
7-6
INSUFICIENTE 5-0
Completas
correctamente de 4
de los aspectos
solicitados.
Completas
el
cuadro con una
definición personal
de
elemento,
compuesto
y
mezcla,
escribes
solo algunas de las
características
y
ejemplos de la vida
solicitados.
Completas
correctamente 3 o
menos de los aspectos
solicitados.
Escribes en el cuadro
una definición
incorrecta de los
términos señalados no
presentas ejemplos.
Cumples
parcialmente o no
cumples con alguno
de los criterios
establecidos.
Realizas
incorrectamente la
clasificación de los
elementos,
compuestos y mezclas
y no participas en la
actividad grupal de
retroalimentación.
Distingues entre
elementos
compuestos y
mezclas de uso
cotidiano
identificando a su
vez los sistemas
dispersos. Realizas
correctamente 60%
de los ejercicios.
-Elaboras la
reflexión de manera
parcial y contestas
correctamente sólo
algunas de las
preguntas
planteadas.
Realizas
incorrectamente la
mitad o más de los
ejercicios propuestos.
No elaboras la reflexión
ni contestas
correctamente las
preguntas.
Reporte de
laboratorio y
desempeño
en la
actividad
experimental
Cuadro
comparativo
de sistemas
dispersos
Reporte de
laboratorio y
desempeño
en la
actividad
experimental
Problemario
de cálculos
de
concentración
de
disoluciones
Desarrollas todos los pasos
puedes comprobar utilizando
un criterio científico respecto
a los Métodos de
separación de mezclas,
equipo de trabajo
relacionándose efectivamente con sus
reglas de seguridad
-Elaboras el cuadro de
manera individual en hoja
blanca.
- Escribes las propiedades
de las disoluciones, coloides
y suspensiones (tamaño de
la partícula, homogeneidad,
acción de la gravedad,
filtrabilidad, etc.,)
-Muestras
las
características distintivas de
las
fases
dispersa
y
dispersora.
-Incluyes ejemplos de uso
cotidiano identificando si se
encuentran presentes en los
seres vivos o el ambiente.
-Consultas libros de texto o
páginas Web confiables e
incluyes las fuentes.
puedes comprobar,
utilizando un criterio
científico respecto a las
características de
disoluciones, suspensiones
y coloides, interpreta los
resultados y elabora su
trabajo relacionándose
Resuelves
correctamente
todos
los
ejercicios
propuestos
en
el
problemario, anotando los
datos,
procedimiento
(fórmula,
sustitución,
cálculos),
resultado
e
interpretación de cada uno.
método científico, interpreta
los resultados y elabora su
conclusión. Participa en el
equipo de trabajo relacionándose con sus compañeros. Muestra interés en la
Aplica las reglas de seguridad.
-Elaboras el cuadro de
manera individual en hoja
blanca.
- Escribes las propiedades
de las disoluciones, coloides
y suspensiones (tamaño de
la partícula, homogeneidad,
acción de la gravedad,
filtrabilidad, etc.).
-Muestras
las
características distintivas de
las
fases
dispersa
y
dispersora.
-Incluyes ejemplos de uso
cotidiano identificando si se
encuentran presentes en los
seres vivos o el ambiente.
Resuelves correctamente
todos los ejercicios
propuestos en el
problemario, anotando los
datos, procedimiento
(fórmula, sustitución,
cálculos), y resultado.
Omites la interpretación.
165
Desarrolla algunos
pasos del método
parcialmente
su
conclusión.
Participa
en
el
equipo de trabajo.
Acude a la sesión
de
laboratorio.
seguridad.
Elaboras el cuadro
escribiendo
las
propiedades de las
disoluciones,
coloides
y
suspensiones.
Muestras
las
características
distintivas de las
fases dispersa y
dispersora.
No
incluyes
ejemplos.
No participa en el
equipo de trabajo.
Elaboras el cuadro de
manera parcial
excluyendo dos o más
de los criterios
solicitados.
Desarrolla algunos
pasos del método
parcialmente
su
conclusión.
Participa
en
el
equipo de trabajo.
seguridad.
No participa en el
equipo de trabajo.
Resuelves
correctamente la
mayoría de los
ejercicios, no
desarrollas
completamente el
procedimiento.
Resuelves
incorrectamente la
mayoría de los
problemas propuestos
no desarrollas el
procedimiento ni
interpretación.
Investigación
documental
(ácidos y
bases)
Reporte de
laboratorio y
desempeño
en la
actividad
experimental
Cumples
los
siguientes
criterios:
-Te Integras en equipos.
-Utilizan
la
información
presentada
y
realizan
investigación
adicional
consultando también textos
o
las
páginas
Web
recomendadas. –Presentan
el reporte conteniendo lo
siguiente:
1.Problemas
relacionados
con
la
utilización
en
actividades cotidianas de
ácidos y bases
2.Riesgos relacionados con
la utilización de sustancias
ácidas y básicas en su
persona
3. Impacto ambiental de los
ácidos y las bases.
4. Importancia del pH en la
salud del hombre.
del
método
científico,
puedes comprobar utilizando
un criterio científico respecto
a la concentración de
soluciones y medición de
pH, interpreta los resultados
equipo
de
trabajo
relacionándose
efectivamente
con
sus
compañeros.
Muestra
reglas de seguridad
Cumples
los
siguientes
criterios:
-Te Integras en equipos.
Realizan
investigación
consultando
textos o
páginas web recomendadas.
–Presentan
el
reporte
conteniendo lo siguiente:
1.Problemas
relacionados
con
la
utilización
en
actividades cotidianas de
ácidos y bases
2.Riesgos relacionados con
la utilización de sustancias
ácidas y básicas en su
persona
3. Impacto ambiental de los
ácidos y las bases.
4. Importancia del pH en la
salud del hombre.
–Presentan
el
reporte
omitiendo
alguno
de
los
criterios solicitados,
O desarrollándolos
de manera parcial.
Desarrolla algunos
pasos del método
parcialmente
su
conclusión.
Participa
en
el
equipo de trabajo.
seguridad.
Presentan el reporte
cumpliendo solo dos de
los criterios solicitados.
No participa en el
equipo de trabajo.
166
El estudio de los compuestos del carbono tanto de nomenclatura, estructura y aplicaciones te
ayudará a comprender sus usos en tu vida cotidiana, industria y entorno así como los
problemas que pueden generar el uso irracional de algunos de los hidrocarburos derivados del
petróleo, que puedes observar en las situaciones que se presentan a lo largo de este bloque.
La vida moderna y sus comodidades
Actualmente, gracias a los avances de la ciencia contamos con muchas comodidades y
beneficios que nos facilitan la vida, podemos mencionar por ejemplo aquellos medios que nos
ayudan a mantener en buen estado los alimentos que requerimos para nutrirnos, múltiples
materiales para la elaboración de diversos productos, entre ellos electrónicos como: las
computadoras, celulares, ipod, consolas de video juegos y muchos más, materiales para
construcción, combustibles, etc. También existe una gran variedad de medicamentos para la
cura y prevención de enfermedades, así también se ha desarrollado la capacidad de conocer la
naturaleza del cuerpo humano y el medio que nos rodea.
¿Te has preguntado qué tienen en común las sustancias que integran los
alimentos, los plásticos, los árboles, las pinturas, los medicamentos, los
detergentes, los combustibles y el cuerpo humano?
Activa tu conocimiento previo comentando de manera grupal la respuesta a las siguientes
cuestiones:
-¿Conoces cuáles son los compuestos orgánicos? ¿Qué diferencia tienen entre los
compuestos inorgánicos? ¿Cuáles son los productos derivados del petróleo?
167
¿Qué es el carbono?
Actividad 1. Realiza la siguiente lectura y analiza su contenido.
CONOCIENDO AL CARBONO
El carbono a menudo se confunde con el carbón (1), el cuál es un material constituido
principalmente por carbono que se forma por la descomposición, lenta y progresiva de las
plantas que quedaron enterradas hace millones de años, por acción del calor y de la presión,
mientras que el carbono es el elemento químico que puro se encuentra en la naturaleza en
forma de diamante (2) y grafito (3).
1
2
3
El carbono ha hecho posible la existencia y evolución de los seres vivos y de las complejas
sustancias elaboradas por ellos, es uno de los elementos cuyos compuestos están más
ampliamente distribuidos en el mundo vegetal y animal. Todos los compuestos que involucran
reacciones químicas orgánicas en los seres vivos contienen carbono: vitaminas, proteínas,
grasas, azúcares, ácidos nucléicos. Estos compuestos son fundamentales para el
mantenimiento de las especies.
Todos los compuestos orgánicos contienen carbono. Pero algunos compuestos
inorgánicos también lo contienen, entonces ¿cuál es la diferencia entre los
compuestos orgánicos e inorgánicos?
Puedes encontrar las diferencias entre compuestos orgánicos e inorgánicos consultando la
siguiente página:
http://www.guatequimica.com/tutoriales/introduccion/Diferencia_entre_compuestos_organicos_
e_inorganicos.htm\
168
Configuración electrónica y geometría molecular del
carbono.
Actividad 2. Contesta la siguiente pregunta:
¿Por qué crees que el carbono pueda formar parte de tantos compuestos diferentes?
Comenta la respuesta con tus compañeros en plenaria, participando con respeto y escuchando
con atención a los demás.
Actividad 3. Realiza la siguiente lectura:
¡Compartir es la clave!
El carbono está ubicado en la segunda fila y cuarta columna de la tabla periódica y su
posición en ella lo hace apto para compartir electrones, como una forma de alcanzar el octeto
electrónico y con ello su estabilidad. Con ese fin puede recibir cuatro electrones para alcanzar
el máximo de ocho en su capa externa. En los compuestos orgánicos formados solamente por
carbono e hidrógeno, un átomo de carbono comparte sus electrones con otro átomo de
carbono y con átomos de hidrógeno, formando así cadenas largas (concatenación), dando
lugar a la formación de hidrocarburos.
Haciendo uso de tus conocimientos previos de Química I, completa el siguiente cuadro.
Característica del Carbono
6
Número atómico
Configuración electrónica
Nivel de energía más externo (periodo)
Electrones de valencia (grupo)
Masa atómica promedio
12.01 g/mol
Propiedades físicas
Es un sólido inodoro, insípido e insoluble
en agua
169
Actividad 4. Observa los siguientes dibujos:
En las fórmulas de la figura
cada raya entre dos letras
representa un par de
electrones entre los núcleos
de los átomos de carbono.
Contesta las preguntas:
¿Cuántos electrones pueden compartir dos átomos de carbono?
.
¿Por qué crees que sea importante el tipo de enlace que se puede presentar entre carbonos y
qué relevancia tiene esto en tu vida?
.
Autoevaluación: Comenta tus respuestas en plenaria participando o escuchado con atención
las opiniones de tus compañeros. Verifica si contestaste acertadamente y de no ser así, realiza
las correcciones necesarias.
Actividad 5. Observa las estructuras y responde lo siguiente:
1. Número de elementos unidos a los átomos de carbono en cada figura.
2. Ángulos de enlace H – C – H para cada estructura.
3. ¿Las tres moléculas tienen la misma geometría? _________________________
4. ¿Qué es la geometría molecular? _____________________________________
__________________________________________________________________
¿Por qué existen diferentes tipos de geometrías moleculares?
La explicación se basa en un proceso llamado hibridación de orbitales atómicos del átomo
de carbono.
Es un proceso de mezcla de los orbitales s y p del último nivel electrónico del carbono. Con
este proceso se generan orbitales idénticos, cada uno asociado a un electrón, lo que le permite
formar enlaces simples, dobles o triples, dependiendo del tipo de hibridación.
Actividad 6. Atiende la explicación de tu profesor respecto a los tipos de hibridación y relaciona
los esquemas que muestran la hibridación de orbitales, con la forma geométrica de la molécula
resultante.
170
A _____
1
B _____
2
C _____
3
-Colaborando en distintos equipos de trabajo, diseña modelos o prototipos para resolver
problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos asumiendo una
actitud constructiva, congruente con los conocimientos y las habilidades con que
cuenta.
171
Actividad 7. Trabajando en equipo elabora modelos tridimensionales que muestren los tipos de
hibridación del carbono, investigando los tipos de compuestos que estas generan así como la
importancia y aplicaciones de ellos en tu vida cotidiana. Posteriormente exponlos en clase a tus
compañeros, tomando turnos y atendiendo con respeto y atención a la explicación de los
demás.
Actividad 8. Observa la estructura del siguiente compuesto y completa el cuadro con la
información solicitada.
Carbono
Tipo de enlace
Tipo de
carbono
Tipo de
hibridación
Geometría
molecular
Ángulo de
enlace
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
Atiende a la explicación de tu profesor respecto a los tipos de cadena que presentan los
compuestos orgánicos y comenten de manera grupal las siguientes preguntas.
¿Qué tipo de cadena es la del compuesto que acabas de analizar?
.
¿Por qué será importante conocer el tipo de cadena que presenta un compuesto?
__________________.
Coevaluación: Al terminar, intercambia el ejercicio con un compañero, y con la intervención del
profesor revisa y califica las respuestas.
Tipos de cadena e isomería.
Ordena información de acuerdo a categorías, jerarquías y relaciones entre las
expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos observables a
simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos.
172
Actividad 9.
Atiende la explicación de tu profesor respecto a los tipos de cadena que presentan los
compuestos orgánicos realiza una consulta extra clase y completa el cuadro sinóptico
escribiendo ejemplos de cada una, verifica tus respuestas en clase con el profesor y el resto de
los compañeros.
Explicación de tipos de cadena de compuestos orgánicos
http://201.144.34.3/webced/quimica2/UNIDADIII.pdf
www.cecyt15.ipn.mx/polilibros/quimica_III/unidad_v/UNIDAD_5.doc
http://es.scribd.com/doc/43466517/QUIMICA-ORGANICA
Explicación y ejercicios de tipos de cadena de compuestos orgánicos
http://www.lucerolozano.com.mx/QUIM2-B4.pdf
173
Lee lo siguiente:
¿ROJA
O
VERDE?
En estos días, tener carro se ha convertido en una necesidad
debido a las grandes distancias que se deben recorrer y el
poco tiempo con el que se cuenta, por ejemplo: de tu casa a la
escuela, al trabajo etc. En ocasiones el logro de tus
actividades diarias depende del buen funcionamiento de tu
vehículo, y para esto se requiere, a parte de un buen
mantenimiento, tener siempre el tanque con combustible.
¿Qué tipo de gasolina es más conveniente comprar? ¿Podremos prescindir de la
gasolina?
Actividad 10. Realiza la siguiente lectura:
Casi iguales, pero no lo son.
La gran diversidad de compuestos orgánicos se debe, en gran parte, a la posibilidad de
encontrar compuestos con la misma fórmula condensada, pero que no son iguales ni en
estructura, ni en propiedades físicas y químicas. Esta característica se denomina isomería.
La estructura del compuesto orgánico queda definida, según su fórmula empírica o
molecular, por el orden en que están constituidos los átomos y por su disposición en el espacio.
Los compuestos que pertenecen a algunas de las categorías anteriores se conocen como
isómeros. Hay varios tipos de isómeros.
Contesta las siguientes preguntas:
¿Qué es un isómero? _________________________________________________________
____________________________________________________________________________
174
¿Utilizas algún isómero en tu vida cotidiana? _______________________________________
____________________________________________________________________________
¿Qué isómeros le ponen a los carros? ____________________________________________
____________________________________________________________________________
Autoevaluación: Compara y corrige tus respuestas si es necesario.
Actividad 11. Realicen de manera grupal y coordinados por tu profesor la siguiente lectura y
resuelvan los ejercicios de identificación de isómeros proporcionados por tu profesor realicen
una autoevaluación de sus ejercicios comentando las respuestas en clase.
Realiza la siguiente lectura.
En los alcanos podemos encontrar isómeros constitucionales en el subtipo conocido como
isómeros de cadena: tienen igual composición pero diferente arreglo de sus componentes. El nhexano (C6H14) y el 2,2-dimetilbutano (C6H14) son isómeros de cadena y sus propiedades
físicas son diferentes.
En el proceso de destilación del petróleo, la fracción que se obtiene, entre 40-200 ºC,
corresponde a la gasolina.
Otra forma de obtenerla es a partir de alcanos con más de doce átomos de carbono por
craqueo catalítico, es decir, por ruptura de la cadena carbonada mediante calor y en presencia
de un catalizador. El resultado será una mezcla de alcanos de cadena más corta.
Cuando vamos a una estación de servicio a surtir de gasolina a nuestro vehículo, nos
preguntan: “¿de cuántos octanos?”, pero, ¿qué significa ese número?
El número de octanos es la fuerza con la que arde la gasolina y el número de
detonaciones que produce el motor. Se creó una escala que relaciona a diferentes alcanos y
sus propiedades de combustión.
En el caso del heptano, por ser su combustión muy mala es el cero de la escala; el
máximo es de 100 y corresponde al isooctano. El resto de los valores entre el mínimo y el
máximo se construyó quemando diferentes mezclas de ambos alcanos en motores de prueba.
El número de octanos de una gasolina es el porcentaje de isooctano en la mezcla.
Los alcanos ramificados producen mejor detonación que los de cadena lineal. El número
de octanos del n-hexano es 25 y del 2,2-dimetilbutano es 92.
El octanaje de la gasolina indica qué tanto puede ser comprimida ésta, antes de que se
encienda espontáneamente. Cuando la gasolina se enciende por compresión, en vez de la
chispa producida por la bujía, entonces se tiene una preignición o cascabeleo del motor. Las
preigniciones pueden dañar el motor, por lo que se deben evitar.
También puedes encontrar más información sobre el mundo de la química, en las páginas:
•
•
•
http://www.fundacionempresaspolar.org/quimica/index.html.
http://sine-die.blogspot.com/2009/09/coches-que-funcionan-con-basura-como.html
http://www.articulosinformativos.com.mx/Lo_Que_Debes_Saber_Acerca_De_La_Gasolina_
Culiacan_SI-r1023747-Culiacan_SI.html
175
Isomería
La isomería es una propiedad de ciertos compuestos químicos que con igual fórmula química,
es decir, iguales proporciones relativas de los átomos que conforman su molécula, presentan
estructuras moleculares distintas. Dichos compuestos reciben la denominación de isómeros.
Los isómeros son compuestos que tienen la misma fórmula molecular pero diferente fórmula
estructural (y por tanto diferentes propiedades). Por ejemplo, el alcohol etílico o etanol y el éter
dimetílico.
Isomería de cadena
Varía la estructura de la cadena. Así, el C4H10 corresponde tanto al:
CH3-CH2-CH2-CH3 (n-butano)
Como al:
CH3-CH-CH3
|
CH3
(iso-butano)
Isomería de posición
La presentan aquellos compuestos en los que el grupo funcional ocupa diferente posición.
El C4H10O puede ser:
CH3-CH2-CH2-CH2OH
o
1-butanol
OH
CH3-CH2-CH-CH3
2 Butanol
Isomería de función
Varía el grupo funcional.
El C3H6O puede ser:
CH3-CH2-CH=0
o
Propanal (función aldehído)
CH3-CO-CH3
Propanona (función cetona)
Isomería estructural.
Forma de isomería donde las moléculas con la misma fórmula molecular tienen un diferente
arreglo en los enlaces entre sus átomos, es decir, lo opuesto a los estereoisómeros.
Debido a esto se pueden presentar 3 diferentes modos de isomería:
•
Isomería de cadena o esqueleto.- Los isómeros de este tipo tienen componentes de la
cadena acomodados en diferentes lugares.
Un ejemplo es el pentano, del cual existen muchos isómeros, pero los más conocidos son
el isopentano y el neopentano.
176
•
Isomería de posición.- En donde los grupos funcionales de un compuesto se unen de
diferentes posiciones.
Un ejemplo simple de este tipo de isómeria es la molécula del pentanol, donde e 3pentanol.
•
Isomería de grupo funcional.- Aquí, la diferente conectividad de los átomos puede generar
diferentes grupos funcionales en la cadena. Un ejemplo: el ciclohexano y el 1-hexeno
tienen la misma fórmula molecular (C6H12), pero el ciclohexano es un alcano cíclico o
cicloalcano y el 1-hexeno es un alqueno. Hay varios ejemplos de isomeria como la de
ionización, coordinación, enlace, geometría y óptica y t.a.m.j.c.
Explica las propiedades y características de los compuestos del carbono.
Características, propiedades físicas y nomenclatura general
de los compuestos orgánicos:
-Hidrocarburos (alcanos, alquenos, alquinos, aromáticos).
¿Qué compuestos químicos
pertenecen a los hidrocarburos?
¿Qué características tienen los
hidrocarburos?
Actividad 12. Contesta las siguientes preguntas:
De acuerdo a su etimología qué supones sea un hidrocarburo _______________________
¿Conoces algún ejemplo de hidrocarburo? Cítalo __________________________________
¿Qué es el metano? _________________________________________________________
¿Por qué puede ser utilizado como combustible?
__________________________________
___________________________________________________________________________
¿Por qué se relaciona con el petróleo?
___________________________________
177
Autoevaluación: Confirma o corrige tus respuestas al terminar el tema.
Actividad 13. Analiza la siguiente información y contesta lo que se te pide.
Hidrocarburos
Un hidrocarburo se obtiene cuando el carbono y el hidrógeno se unen químicamente para
formar una sustancia, es enorme la cantidad de hidrocarburos posibles, ya que pueden ser
desde simples moléculas con un solo átomo de carbono y los hidrógenos correspondientes,
hasta enormes cadenas lineales, ramificadas o cerradas como anillos, con cientos o miles de
átomos de estos. Se clasifican en:
Los hidrocarburos alifáticos son los compuestos orgánicos no derivados del benceno. Están
formados por átomos de carbono e hidrógeno, formando cadenas, las cuales pueden ser
abiertas o cerradas. Los hidrocarburos pueden encontrarse unidos por enlaces simples, dobles
o triples. Dentro del grupo de hidrocarburos alifáticos de cadena abierta tenemos a los
alcanos, alquenos y alquinos, diferentes en base a la naturaleza de sus enlaces, y dentro del
grupo de hidrocarburos de cadena cerrada, tendremos a aquellos compuestos que se cierran
su cadena formando un anillo sin ser derivados del benceno.
Los hidrocarburos alifáticos pueden ser “no saturados”, en los casos de las cadenas unidas
con dobles o triples enlaces, o saturados, cuando todos los enlaces que conforman la
molécula son de tipo simple.
Alcanos
Son hidrocarburos alifáticos, también conocidos como de cadena abierta,
constituidos por carbonos e hidrógenos unidos por enlaces sencillos.
Responden a la fórmula CnH2n+2, de donde n es el número de carbonos. Para
nominar a este tipo de hidrocarburos, se debe ver el número de carbonos que
posea la cadena, de manera que podamos anteponer el prefijo griego (met, et, prop, but, etc.),
añadiendo la terminación –ano. Los hidrocarburos saturados proceden del petróleo y del gas
natural, aunque también pueden ser sintetizados en el laboratorio.
Propiedades físicas de los alcanos
Los puntos de fusión y ebullición dependen del número de átomos de carbono que formen la
cadena, teniendo estos valores cada vez más altos, conforme crece el número de carbonos.
Los puntos de ebullición y fusión más bajos corresponden a los hidrocarburos de cadena
ramificada.
Ejemplo:
Metano → punto fusión = 184ºC , punto ebullición = 164 ºC
n-butano → punto fusión = 138 ºC, punto ebullición = 0,5ºC
178
Los hidrocarburos saturados son insolubles en agua, pero solubles en disolventes orgánicos
(benceno, éter, etc.)
Los alcanos simples comparten muchas propiedades en común. Todos entran en reacciones
de combustión con el oxígeno para producir dióxido de carbono y agua de vapor. En otras
palabras, muchos alcanos son inflamables. Esto los convierte en buenos combustibles. Por
ejemplo, el metano es el componente principal del gas natural y el butano es un fluido común
más liviano.
a) Completa el siguiente cuadro
Átomos de
carbono
Prefijo
1
Met
Metano
CH 4
CH4
2
Et
Etano
C2H6
CH3-CH3
3
Prop
Propano
C3H8
CH3-CH2-CH3
4
But
Butano
C4H10
CH3-CH2-CH2-CH3
5
Pent
Pentano
C5H12
CH3-CH2-CH2-CH2-CH3
6
Hex
Hexano
C6H14
7
Hept
Heptano
C7H16
8
Oct
Octano
C8H18
9
Non
Nonano
C9H20
10
Dec
Decano
C10H22
Nombre del
Fórmula
Condensada
alcano
Fórmula semidesarrollada
b) Escucha con atención la explicación de tu profesor respecto a la nomenclatura y
características de los alcanos. Escribe las reglas de nomenclatura de la UIQPA para los
alcanos y describe los pasos para obtener el nombre del siguiente compuesto.
179
1.-
.
2.-
.
3.-
.
4.-
.
5.-
.
4,7-dietil-5-butil-decano
Radicales alquilo
Alcano de
origen
Fórmula
semidesarrollada
Nombre
Alcano de
origen
Metano
CH3-
Metil
n-Butano
Etano
CH3-CH2-
n-Propano
CH3-CH2-CH2-
CH3-CH2-CH2-CH2-
CH3
CH3
n-Propano
CH3
CH
Etil
Propil
Isopropil
iso-Butano
n-Butano
iso-Butano
Nombre
Butil
CH CH2
Isobutil
CH3-CH2-CH
CH3
Secbutil
CH3
CH3
CH3
C
CH3
Terbutil
Comenta en plenaria los criterios de nomenclatura que describiste en cada paso, así como la
importancia de que exista un método para nombrar a los compuestos. Resuelve de manera
individual ejercicios propuestos por tu profesor y autoevalúate tomando turnos para pasar al
pizarrón a resolverlos.
¿Qué propiedades de los alcanos ya conocías?
-El estado físico de los 4 primeros alcanos: metano, etano, propano y butano es gaseoso.
Del pentano al hexadecano (16 átomos de carbono) son líquidos y a partir de heptadecano (17
átomos de carbono) son sólidos.
180
-El punto de fusión y el de ebullición aumentan conforme aumenta el número de átomos de
carbono.
-La densidad es otra propiedad que se asocia con la facilidad de agregación, la cual crece al
aumentar el peso molecular, el valor de la densidad de los alcanos es menor que la del agua.
Son insolubles en agua.
-Pueden emplearse como disolventes para
sustancias poco polares como grasas, aceites y
ceras.
-El gas de uso doméstico es una mezcla de
alcanos, principalmente propano.
-El gas de los encendedores es butano.
c) Relaciona cada situación descrita a
continuación, con la propiedad de los alcanos
que se relacione, anotando su número en el
espacio correspondiente. Realiza la siguiente
lectura y comenta en plenaria tu opinión respecto
a las ventajas y desventajas que representan
los alcanos en tu vida.
1) Los alcanos son utilizados como limpiadores
de uso doméstico quita grasa: _______
2) Cuando ocurren derrames de petróleo, éste permanece en gran medida en la superficie del
agua, es por esto que las playas contaminadas requieren bastante tiempo para su
recuperación:____________
3) Algunos alcanos son utilizados como combustibles, como el gas de cocina: _________
Autoevaluación: Confirma o corrige tus respuestas comentándolas con el grupo bajo la
intervención del profesor.
¿Qué problemáticas ambientales ocasiona el uso del metano?
El metano es el componente principal en una mezcla de hidrocarburos que forman al gas
natural, éste es el primer miembro de la familia de los alcanos, que en condiciones
atmosféricas se presenta en forma gaseosa. Es un gas incoloro e inodoro, y se encuentra
principalmente en las cavidades rocosas de las formaciones geológicas, las cuales pueden
formar grandes acumulaciones de gas. Generalmente, se encuentra en la misma formación
geológica que el petróleo crudo, pero también puede ser encontrado solo.
El metano, principal componente del gas natural, tiene una densidad con relación al aire
mucho menor, es decir, el gas natural tiene un menor peso que el aire, por lo que en la
atmósfera se dispersa rápidamente.
181
Opinión:
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
Lee lo siguiente:
Observa a tu alrededor y verás que hoy en día, la gran
mayoría de los productos que utilizamos están hechos
de plástico, hule y materiales sintéticos.
¿Qué
tienen
productos?
en
común
éstos
Realiza la siguiente lectura y subraya los productos mencionados que alguna vez has utilizado.
En la vida cotidiana muy frecuentemente estamos en contacto con productos hechos de
múltiples materiales. Cuando estamos pequeños tenemos contacto con el hule o
plástico a través de las mamilas, pañales y juguetes, y éste ciertamente no será su
único contacto, ya que conforme van creciendo aumentan nuestras necesidades y
los artículos de materiales sintéticos que satisfarán muchas de ellas. Algunos
productos de estos materiales que se encuentran en el mercado son: chupones,
globos, guantes, pelotas, ligas, balones, zapatos impermeables, neumáticos, pegamentos,
mangueras, correas, fundas, preservativos (condones), válvulas para el corazón, artículos
deportivos, ropa impermeable, colchones de aire, bolsas para agua caliente, empaques,
amortiguadores de ferrocarril, aislantes eléctricos, adhesivos, materiales para construcción y
muchos más. La lista es muy grande cada uno con propiedades y usos
muy específicos. De todos los artículos anteriores, los de mayor
importancia comercial son los neumáticos para los vehículos automotores.
Las materias primas de las que se fabrican los productos mencionados
son: el hule natural que se encuentra en muchos vegetales, el hule sintético y algunos otros
derivados del petróleo, específicamente de los alquenos como el polietileno (envolturas,
recipientes, fibras, moldes, etc.).
El etileno ocupa el segmento más importante de la industria petroquímica y es convertido
en una gran cantidad de productos finales e intermedios como plásticos, resinas, fibras y
elastómeros (todos ellos polímeros) y solventes, recubrimientos, plastificantes y
anticongelantes. También materiales como: hule, cueros artificiales y algunos plásticos se
fabrican de alquinos.
1.- ¿Crees que son importantes los artículos que subrayaste? ¿Por qué?
_______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
182
Autoevaluación: Comenta tu respuesta con el grupo.
Los alquenos son compuestos insaturados que contienen en su estructura cuando menos un
doble enlace carbono-carbono. Fórmula general: CnH2n
Por lo tanto, los alquenos sin sustituyentes tienen el doble de hidrógenos que carbonos.
La terminación sistémica de los alquenos es “eno”.
El más sencillo de los alquenos es el eteno, conocido más ampliamente como etileno, su
nombre común.
La mayor parte de los alquenos se obtienen del petróleo crudo y mediante la deshidrogenación
de los alcanos.
Propiedades y usos
* Los primeros tres compuestos, eteno (etileno), propeno y buteno, son gaseosos a
temperatura ambiente; los siguientes son líquidos hasta los que tienen más de 16 carbonos que
son sólidos.
* Son relativamente poco solubles en agua, pero solubles en ácido sulfúrico concentrado y en
solventes no polares.
* Su densidad, punto de fusión y de ebullición se elevan conforme aumenta el peso molecular.
* El uso más importante de los alquenos es como materia prima para la elaboración de
plásticos.
Alquenos de importancia
El etileno o eteno es un gas incoloro, insípido y de olor etéreo cuya fórmula es CH2=CH2. Se
usan grandes cantidades de etileno (eteno) para la obtención del polietileno, que es un
polímero (sustancia formada por miles de moléculas más pequeñas que se conocen como
monómeros). En este caso, el etileno es el monómero del polietileno. El polietileno es un
compuesto utilizado en la fabricación de envolturas, recipiente, fibras, moldes, etc.
El etileno es utilizado en la maduración de frutos verdes como piñas y tomates. En la
antigüedad se utilizó como anestésico (mezclado con oxígeno) y en la fabricación del gas
mostaza (utilizado como gas de combate).
El propeno,(nombre común propileno), se utiliza para elaborar polipropileno y otros plásticos,
alcohol isopropílico (utilizado para fricciones) y otros productos químicos.
Varias feromonas u hormonas sexuales de insectos, son alquenos.
183
Los carotenos y la vitamina A, constituyentes de los vegetales amarillos como la zanahoria, y
que son utilizados por los bastoncillos visuales de los ojos, también son alquenos. El licopeno,
pigmento rojo del jitomate, es un alqueno. Las xantinas colorantes amarillos del maíz y la yema
de huevo, también son alquenos.
El teflón es muy resistente a las acciones químicas y a las temperaturas altas, se elabora a
partir de tetrafluoroetileno utilizando peróxido de hidrógeno como catalizador.
Las reglas de nomenclatura para alquenos arborescentes son iguales que para alcanos, sólo
que en este caso se indica con un número la posición de la doble ligadura y se le da la
terminación “eno”.
a) Completa el siguiente cuadro
Átomos de
carbono
Prefijo
Nombre del
alqueno
Fórmula
Condensada
2
Et
Eteno
C2H4
CH2=CH2
3
Prop
Propeno
C3H8
CH2=CH-CH3
4
But
1-Buteno
5
Pent
1-Penteno
6
Hex
1-Hexeno
7
Hept
1-Hepteno
8
Oct
1-Octeno
9
Non
1-Noneno
10
Dec
1-Deceno
b) Resuelve los ejercicios de nomenclatura de alquenos que te proporcione tu profesor.
184
Reflexiona sobre la importancia de los alquenos en la vida cotidiana y comenta en plenaria
atendiendo con respeto los comentarios de tus compañeros.
Intercambia tu cuadro con un compañero para realizar con intervención del profesor una
coevaluación.
Realiza una autoevaluación de los ejercicios tomando turno para resolverlos en el pizarrón.
Observa las siguientes fotografías:
¿Qué es lo que hace que funcione un soplete? ¿Conoces el nombre del
compuesto que contienen los tanques?
Los alquinos son hidrocarburos insaturados que contienen en su estructura cuando menos un
triple enlace carbono-carbono.
Fórmula general: CnH2n-2
La terminación sistémica de los alquinos es “ino”.
El más sencillo de los alquinos tiene dos carbonos y su nombre común es acetileno, su
nombre sistémico etino.
•
•
•
Propiedades físicas y usos de los alquinos
Los tres primeros alquinos son gaseosos en condiciones normales; del cuarto al
decimoquinto son líquidos y los que tienen 16 ó más átomos de carbono son sólidos.
La densidad de los alquinos aumenta conforme aumenta el peso molecular.
Tienen, a groso modo, un comportamiento parecido a la de los alcanos y alquenos, sin
embargo, los puntos de fusión y ebullición de los alquinos son ligeramente superiores a
los de los alcanos y alquenos correspondientes. Son poco polares y por lo tanto insolubles
en agua, pero muy solubles en benceno, éter y tetracloruro de carbono.
185
Alquinos importantes
El más importante de ellos es el acetileno utilizado en la elaboración de materiales como hule,
cueros artificiales, plásticos etc. También se usa como combustible en el soplete oxiacetilénico
en la soldadura y para cortar metales.
a) Completa el siguiente cuadro e intercámbialo con tu compañero para una coevaluación.
Las reglas de nomenclatura para alquinos arborescentes son iguales que para los alquenos,
sólo que en este caso se le da la terminación “ino”.
Átomos de
carbono
Prefijo
Nombre del Fórmula
alquino Condensada
2
Et
Etino
3
Prop
Propino
4
But
1-Butino
6
Hex
1-Hexino
7
Hept
1-Heptino
9
Non
1-Nonino
10
Dec
1-Decino
C2H2
Fórmula
semidesarrollada
CH≡CH
b) Resuelve los ejercicios de nomenclatura de alquinos que te proporcione tu profesor y realiza
una autoevaluación, tomando turnos para resolverlos en el pizarrón.
Lee el siguiente texto:
El benceno, el naftaleno y la gran familia de hidrocarburos bencénicos son cancerígenos.
Algunos de ellos son derivados del petróleo y el benzopireno que es uno de los más
cancerígenos, formado por la combustión incompleta de ciertos compuestos orgánicos que se
encuentran en productos ahumados, humos de cigarro, chimeneas y escape de automóviles.
186
¿Qué contacto tenemos en nuestra vida cotidiana con estos compuestos?
¿Si es dañino, por qué se fabrica?
Los hidrocarburos aromáticos son el benceno y los compuestos de comportamiento químico
similar. Las propiedades aromáticas son las que distinguen al benceno de los hidrocarburos
alifáticos.
Propiedades físicas
El benceno (C6H6) es un compuesto cíclico de forma hexagonal, compuesto por 6 átomos de
carbono y 6 de hidrógeno y tres dobles enlaces alternados.
Cada vértice del hexágono, representa un átomo de carbono, al cual está unido un hidrógeno
para así completar los cuatro enlaces del carbono.
Es un líquido volátil, incoloro, inflamable, insoluble en agua y menos denso que ella. Se
disuelve en disolventes orgánicos como alcohol, acetona y éter entro otros. Disuelve al iodo y
las grasas
Es de olor fuerte pero no desagradable, hierve a 80.1°C y se funde a 5.4°C, su densidad es de
0.89 g/cm3 . Se obtiene mediante la destilación fraccionada del alquitrán de hulla y es utilizado
como solvente de resinas, grasas y aceites; es tóxico y resulta peligroso respirar sus vapores
por periodos largos.
Consulta recomendada: http://www.textoscientificos.com/quimica/aromaticos/uso-industrial-1
Actividad 16.
a) Atiende la explicación de tu profesor e investiga extraclase en un libro de Química II o en la
fuente de tu preferencia, las reglas de los dos tipos de nomenclatura para los hidrocarburos
aromáticos, tras el análisis de los siguientes ejemplos verifica si son correctas.
(Autoevaluación)
Posiciones
1,2 2,3 3,4 4,5 5,6 6,1
Posiciones
1,3
187
Posiciones
2,5 3,5 5,1 1,4 2,5 3,6
|
m-clorometilbenceno
Reglas:
.
Reglas:
1-bromo-3-etil-4-metilbenceno
b) Resuelve los ejercicios de nomenclatura de hidrocarburos aromáticos que te proporcione tu
profesor y realiza una autoevaluación tomando turnos para resolverlos en el pizarrón.
Actividad 17. Después de haber revisado la información correspondiente a las características
de los hidrocarburos (Alcanos, Alquenos, Alquinos y Aromáticos) elabora en tu cuaderno un
resumen o síntesis donde expliques la relación del número de átomos de carbono vs variación
de las propiedades. Puedes apoyarte con las siguientes páginas web:
http://www.sabelotodo.org/quimica/alcanos.html
http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/hidrocarburos-alifaticos
http://www.textoscientificos.com/quimica/aromaticos
http://genesis.uag.mx/edmedia/material/quimicaii/alcanos.cfm
Videos:
http://www.youtube.com/watch?v=l73LOeNwke8&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=3Q7B4zbfb68&NR=1
Reconoce los principales grupos funcionales orgánicos.
Características, propiedades físicas y nomenclatura general
de los compuestos orgánicos: Alcoholes, aldehídos,
cetonas, éteres, ácidos carboxílicos,
ésteres, aminas,
amidas.
188
Actividad 18. Contesta lo que se te pide en cada inciso.
a) Realiza la siguiente lectura y comenta en plenaria los beneficios y
riesgos del uso de los alcoholes.
No todos los compuestos orgánicos tienen efectos tan adversos como los
aromáticos, algunos son utilizados en la fabricación de productos para el
beneficio de la sociedad. Existe una amplia gama de compuestos que
tienen efectos curativos, desinfectantes, etc. y son utilizados por la
industria farmacéutica para la elaboración de medicamentos.
¿Cuál es una de las sustancias que no debe faltar en un botiquín?
El alcohol de botiquín puede tener varias composiciones. Puede ser totalmente alcohol etílico al
96º, con algún aditivo como el cloruro de benzalconio o alguna sustancia para darle un sabor
desagradable. Es lo que se conoce como alcohol etílico desnaturalizado.
Si contiene solo etanol, se podría llegar a beber con los mismos efectos que una bebida
alcohólica. De hecho, en Suecia para comprar alcohol en una farmacia se necesita receta
médica, para controlar a los que podrían bebérselo.
Otras composiciones: Podría contener alcohol isopropílico; no es apto para beberlo, pero
puede ser más efectivo para el uso como secante.
Habitualmente el alcohol etílico tiene una concentración de 96º, sin embargo, para uso como
desinfectante, es más efectivo si esta rebajado hasta una concentración de 70º.
El alcohol más simple es el metanol (CH3-OH), no es apto para el
consumo; se usa para la fabricación de resinas, plásticos,
solventes, como aditivos para combustibles, anticorrosivos,
limpiadores, anticongelantes y fabricación de pilas entre otras.
Más de 90% a nivel mundial proviene de la síntesis de CO2 y H2O
y gases licuados de petróleo. Es muy tóxico, puede causar
ceguera y muerte por envenenamiento.
Un alcohol resulta de sustituir un átomo de hidrógeno en un hidrocarburo por un grupo hidroxilo
(-OH).
El etanol (CH3-CH2-OH) es una sustancia que se absorbe rápidamente en el cuerpo
humano, gracias a su solubilidad en el agua en cualquier proporción. Al ser ingerido pasa al
torrente sanguíneo y llega a todo el cuerpo, incluyendo el cerebro. Es considerado una
droga.
b) Atiende la explicación de tu profesor sobre nomenclatura de alcoholes y completa el
siguiente cuadro.
189
Átomos
de
carbono
Prefijo
Nombre del
alcohol
Fórmula
Condensada
1
Met
Metanol
CH 4O
CH3-OH
2
Et
Etanol
C2H6O
CH3-CH2-OH
3
Prop
4
But
5
Pent
6
Hex
7
8
9
10
c) Resuelve los ejercicios de nomenclatura de
alcoholes que te proporcione tu profesor y realiza una
autoevaluación tomando turnos para resolverlos en el
pizarrón.
Realiza la siguiente lectura
Anestesia significa insensibilidad al dolor. Las sustancias con propiedad anestésica
inducen generalmente la depresión del sistema nervioso central. Por ello, al aplicarlas, debe
tenerse mucho cuidado con su concentración, pero sobre todo con la cantidad que se
suministra al paciente. El éter dietílico es un buen anestésico. Es seguro para el paciente, ya
que el pulso cardiaco y respiratorio, así como la presión arterial, permanecen normales durante
su aplicación, la cual además es muy sencilla. Sus desventajas estriban en los efectos lateral
que produce, como náuseas e irritación de las vías respiratorias. Otro inconveniente es su alta
volatilidad e inflamabilidad lo que ha dado lugar a la búsqueda de otras sustancias que
mantengan sus ventajas, pero reduzcan sus inconvenientes. Entre los éteres más utilizados
tenemos al divinil éter, el metil propil éter y el enfluorano.
190
¿Te gustaría que te operaran sin anestesia? ¿Consideras importante el uso adecuado
de los éteres?
Actividad 19. Analiza la siguiente información y da nombre a los éteres que te proporcione tu
profesor. Al terminar realiza una coevaluación intercambiando tus ejercicios con un compañero
y resolviéndolos en el pizarrón.
Los éteres se consideran derivados del agua, donde los dos hidrógenos han sido sustituidos
por radicales alquilo.
Grupo funcional: –O–
Fórmula general: R–O–R’ donde R y R’ son radicales alquilo o arilo
los cuales pueden ser iguales o diferentes.
Propiedades de los éteres
•
•
•
•
•
La mayoría de los éteres son líquidos a temperatura ambiente. Sólo es gas el
metoximetano cuya estructura se muestra a continuación:
En general su olor es agradable.
Los éteres que tienen de cinco o menos átomos de carbono son soluble en agua. El
resto son insolubles.
Son menos densos que el agua (flotan sobre ella).
Desde el punto de vista químico, son bastante inertes aunque en caliente reaccionan
con yoduro de hidrógeno (ácido yodhídrico, HI).
DIISOPROPIL ÉTER
ISOBUTIL
METIL ÉTER
(Isopropoxi isopropano o éter isopropílico)
(metoxi-2-metilpropano o éter meti isobutílico)
Lee lo siguiente:
El perfume: Fragancia que nos hace inolvidables
Sin duda los olores son sustancias que nos identifican y nos permiten evocar recuerdos,
lugares, comidas y personas. Una de las principales aplicaciones de los aromas es en los
perfumes y colonias. Esta industria es una de las más competitivas y la que posee mayores
secretos. La naturaleza nos provee la mayor cantidad de
aceites esenciales que son la base de los aromas.
Antiguamente se maceraban los pétalos de las flores para
extraer los aceites. Ahora se extraen con solventes. Las
esencias sintéticas, por su gran estabilidad y fácil obtención,
han desplazado a las naturales y su producción se ha
transformado en un emporio económico. La colonia Jean
Marie Farina o la 4711 son las que han permanecido a través
del tiempo y Chanel No.5 es la fragancia más popular.
(Fundación Polar fascículo 28, El mundo de la química.)
191
¿Cuál es tu perfume o fragancia favorita? ¿Sabes de qué ésta hecho?
Actividad 20. Atiende la explicación de tu profesor respecto a las características y
nomenclatura de aldehídos y cetonas. Realiza la siguiente lectura e identifica los compuestos
que se presentan en seguida como aldehído o cetona dándoles su respectivo nombre.
Resuelve adicionalmente los ejercicios de nomenclatura propuestos por tu profesor y realiza
una autoevaluación mencionando el nombre correspondiente de cada uno.
Si en una molécula de hidrocarburos se cambian
dos átomos de hidrógeno por uno de oxígeno, las
estructuras resultantes se conocen como
“aldehídos” si la sustitución tiene lugar sobre el
carbono al final de la cadena, o como “cetonas” si
el cambio es en uno de los carbonos internos. En
ambos casos, el oxígeno se une al carbono con un
enlace doble y por tanto ese carbono tiene hibridación sp2.
La función aldehído tendrá como sustituyentes del grupo C = O, un H y una cadena de
átomos de carbono, mientras que una cetona tendrá dos cadenas.
Esta función C = O se denomina “grupo carbonilo” y los aldehídos y cetonas se conocen
como “compuestos carbonílicos”. Como se indicó antes, los aldehídos y cetonas se obtienen
por oxidación de los alcoholes. Los miembros de 8 a 14 carbonos son muy utilizados en la
elaboración de perfumes. Muchos aldehídos y cetonas se usan como disolventes de otras
sustancias orgánicas. Uno de sus principales usos es servir como materia prima para
elaboración de otras sustancias. Otros aldehídos y cetonas de bajo peso molecular tienen
olores característicos: como olor a canela y anís (cinamaldehído y anisaldehído), la
butanodiona es responsable del olor a pies y axilas.
Los aldehídos se nombran cambiando la terminación –ol del alcohol por –al (etanol
etanal); para las cetonas la terminación es –ona. Para cadenas superiores a 5 átomos de
carbono consecutivos debe marcarse con un número localizador la función carbonilo. (3pentanol, 3-pentanona).
Escribe el nombre a las siguientes fórmulas:
http://www.catulle.com/images/degust_e.jpg
192
¿Sabes cuáles son los compuestos responsables del olor y sabor artificial
que se le da a muchos productos alimenticios, como las esencias a
frambuesa, plátano, pera, piña, naranja, manzana, uva, etc.?
Actividad 21. Realiza lo que se te indica en cada inciso.
a) Escucha la explicación de tu profesor respecto a la nomenclatura y usos de los ésteres,
contesta la siguiente tabla buscando los usos respectivos a cada éster y productos en donde se
pueden encontrar consultando la información que aparece después de la tabla:
193
Esencia
Fórmula del éster
Nombre del compuesto
Producto donde se usa
Frambuesa
Plátano
Pera
Piña
Naranja
Manzana
Uva
FÓRMULA GENERAL DE UN ÉSTER
En Química, los ésteres son compuestos orgánicos en los cuales un grupo
orgánico (simbolizado por R' en este artículo) reemplaza a un átomo de
hidrógeno (o más de uno) en un ácido oxigenado. Un ácido oxigenado es
un ácido cuyas moléculas poseen un grupo hidroxilo (–OH) desde el cual el
hidrógeno (H) puede disociarse como un ion protón (H+).
Etimológicamente, la palabra "éster" proviene del alemán Essig-Äther (éter
de vinagre), como se llamaba antiguamente al acetato de etilo.
Los ésteres más comunes, donde el ácido en cuestión es un ácido carboxílico. Por ejemplo, si
el ácido es el ácido acético, el éster es denominado como acetato. Los ésteres pueden también
ser formados por ácidos inorgánicos; por ejemplo, el sulfato de dimetilo, es un éster, a veces
también llamado "éster dimetílico del ácido sulfúrico".
•
•
Se cambia la terminación de los
ácidos carboxílicos (-oico) por la
terminación -oato de los ésteres
(etanoico>etanoato)
El caso de los ésteres consiste en
dos cadenas separadas por un
oxígeno. Cada una de estas cadenas
debe nombrarse por separado y el
nombre de los ésteres siempre
consiste en dos palabras separadas
del tipo alcanoato de alquilo. La parte del alcanoato se da a la cadena que tiene el grupo
carbonilo. La parte alquílica del nombre se da a la cadena que no contiene el grupo
carbonilo. Este procedimiento se utiliza sin importar el tamaño de la cadena.
Muchos ésteres tienen un aroma característico, lo que hace que se utilicen ampliamente como
sabores y fragancias artificiales. Por ejemplo:
• butanoato de metilo: olor a Piña
• salicilato de metilo (aceite de siempreverde): olor de las pomadas Germolene™ y
Ralgex™ (Reino Unido)
194
•
•
•
•
•
octanoato de heptilo: olor a frambuesa
etanoato de pentilo: olor a plátano
pentanoato de pentilo: olor a manzana
butanoato de pentilo: olor a pera o a albaricoque
etanoato de octilo: olor a naranja.
Obtenido de "http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%89ster"
b) Resuelve los ejercicios de nomenclatura de ésteres que te proporcione tu profesor y realiza
una autoevaluación tomando turnos para resolverlos en el pizarrón.
Lee lo siguiente:
¿Cuál es el nombre de estos compuestos?
Los ácidos carboxílicos se encuentran presentes en las feromonas (compuestos que los
animales usan para comunicarse), y en la toxina que se transmite por la picadura de hormiga.
Éstos también provocan que la mantequilla se vuelva rancia. Son responsables del mal olor del
cuerpo humano (Mora, 2008).
195
Actividad 22. Atiende la explicación de tu profesor respecto a la nomenclatura de los ácidos
carboxílicos contesta la siguiente tabla y da nombre a los compuestos proporcionados por tu
profesor.
Lee lo siguiente:
Una de las cosas más
agradables al paladar es el
sabor dulce de la gran
variedad de postres que
existen, cuya dulzura se
debe a un compuesto de
sobra
conocido
como
sacarosa (azúcar común)
que se extrae de la caña.
¿Qué utilizan las personas enfermas de diabetes mellitus y aquellas que
siguen una dieta de adelgazamiento libre de carbohidratos como sustituto del
azúcar?
Actividad 23. Realiza lo que se indica en cada inciso
a) Realiza la siguiente lectura y comenta los beneficios y riesgos del uso de éste compuesto
con tus compañeros.
Uno de los productos comerciales que se utiliza como sustituto del azúcar (sacarosa) es
la sacarina. En su presentación comercial la sacarina posee un poder edulcorante 375 veces
mayor al de la azúcar pero en altas concentraciones tiene un sabor residual amargo que se
disfraza con la adición de otros compuestos químicos.
196
Actualmente se obtiene mediante síntesis química del tolueno o de otros derivados del
petróleo.
La sacarina es una amida, compuesto orgánico que se puede considerar derivado del
acido carboxílico por sustitución del –OH del carboxilo por un grupo –NH2. Las amidas están
presentes en la estructura de los aminoácidos y las proteínas.
El organismo no puede digerirla por lo que no es una fuente de energía y se elimina por
orina. Dada la baja solubilidad de la sacarina en su forma ácida, se la comercializa bajo la
forma de sal sódica (y a veces cálcica).
En los años 70, grupos de investigadores canadienses indicaron que dosis altas de
sacarina (5% del peso total de la dieta) eran capaces de inducir cáncer de vejigas en ratas, en
las que produce una irritación por cambios en la composición de la orina, que entre otros
efectos, provoca la formación de precipitados minerales que se debe en gran parte al sodio que
contiene, ya que la forma libre o la sal de calcio no produce este efecto. Con concentraciones
utilizadas por las personas es nulo el riesgo que se produzca esta agresión a la vejiga.
http://www.revistaciencias.com/publicaciones/EElFukEllEhvYLbrsd.php
1-¿Utilizarías la sacarina en tu dieta diaria? Argumenta tu
respuesta.
______
.
.
b) Conoce algunas de las amidas sencillas, completando el siguiente cuadro. Consulta el libro
de Química II.
Número de
carbonos
2-butil-3-metilpentanamida
Fórmula
CH2CONH2
Nombre
Etanamida
CH3-CH2-CONH2
Butanamida
¿Quieres saber más sobre las amidas?
Lectura complementaria: http://www.taringa.net/posts/info/2038846/Amidas.html
Actividad 24. Lee la siguiente información y elabora un cuadro donde presentes el nombre de
los compuestos, su fórmula, las ventajas y desventajas de su uso. Resuelve ejercicios
proporcionados por tu profesor y autoevalúate comentando las respuestas.
197
HALOGENUROS DE ALQUILO
Propiedades y usos:
Los halogenuros de alquilo son compuestos conocidos como haluros orgánicos. Tienen la
característica de que cuando menos uno de los átomos de hidrógenos del alcano, ha sido
reemplazado por un átomo de halógeno: F, Cl, Br o I.
En general los compuestos orgánicos halogenados son tóxicos y muchos de ellos se han
empleado en la agricultura como plaguicidas e insecticidas, pero su uso se ha restringido
debido a su alta peligrosidad.
La mayoría de los haluros orgánicos son sintéticos. Los compuestos orgánicos halogenados
naturales son raros. La tiroxina, componente de la hormona tiroidea llamada tiroglobulina, es
un compuesto que contiene yodo.
A continuación se describen las propiedades y usos de algunos de los halogenuros más
importantes:
Cloroformo (triclorometano) CHCl3.-Líquido incoloro, de sabor dulce, olor sofocante, poco
soluble en agua, pero muy soluble en alcohol. Fue muy utilizado como anestésico, pero
actualmente ha sido sustituido por sustancias como el halotano CF3CHClBr, debido a los
daños que ocasionaba en el aparato respiratorio y el hígado.
Tetrafluoroetileno (C2F4).- Este compuesto es un alqueno halogenado (tiene un doble enlace
carbono-carbono) que se utiliza como materia prima en la fabricación de teflón, antiadherente
para utensilios de cocina debido a que es un buen conductor del calor. El recubrimiento de
teflón en los sartenes permite que los alimentos no se peguen y que se requiera menos aceite
en su preparación. También se emplea como recubrimiento de cables de cobre y fibra óptica,
en injertos de venas y arterias, además en válvulas para el corazón.
Clorofluorocarburos (freones).- Son compuestos formados por carbono, hidrógeno, flúor y
cloro. Se utilizan como refrigerantes, en la fabricación de espumas, como líquidos de limpieza.
Han sido reemplazados ya que generan átomos de cloro que en la atmósfera superior dañan la
capa de ozono. Actualmente en los aerosoles el propelente es el dióxido de carbono (CO2).
Tetracloruro de carbono (CCl4).- Se utilizó mucho en el lavado en seco, pero por sus efectos
carcinógenos se ha reemplazado por otras sustancias.
Nombre del
compuesto
Fórmula
Ventajas
198
Desventajas de su
uso
Nomenclatura de halogenuros de alquilo
3-cloro-4-propilheptano
2-bromo-6-cloro-4-isobutilheptano
Llegan 12 mil 500 toneladas de urea a Baja California.
La Voz de la Frontera
25 de septiembre de 2009
Por Sac-Nicté Santos Malagón, Ensenada, B.C. (OEM).- Con un total de 12 mil 500 toneladas
de urea, arribó al puerto de Ensenada el barco proveniente de China, adquirido por el gobierno
del estado para apoyar la siembra de trigo en el valle de Mexicali en el ciclo otoño-invierno
2009-2010, informó Antonio Rodríguez Hernández.
¿Qué es la urea? ¿De qué está formada?
Debido a su alto contenido en nitrógeno, la urea preparada comercialmente se utiliza en la
fabricación de fertilizantes agrícolas.
La urea se utiliza también como estabilizador en explosivos de carbonocelulosa y es un
componente básico de resinas sintéticas.
Actividad 25. Analiza la siguiente información y realiza los ejercicios.
Otros compuestos nitrogenados
199
4-metil-2propilhexilamina
(Amina
ramificada)
Escribe en la formula el número correspondiente a cada nombre que corresponda a cada una
de las siguientes aminas:
1. La trimetilamina es una amina terciaria, producto de la descomposición del pescado y
responsable de su olor.
2. La piperidina es una amina secundaria que se usa como base de repelentes.
3. La ciclohexilamina es una amina primaria que se usa en el tratamiento de aguas.
La dietilamina es parte del componente de la crema para calmar dolores reumáticos, escribe
su fórmula:
científico o realizar experimentos pertinentes, consultando fuentes relevantes.
-Ordena información de acuerdo a categorías, jerarquías y relaciones entre las
expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos observables a
simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos.
Actividad 26. De manera individual Integra en un organizador gráfico, las
características que distinguen a los compuestos orgánicos por el grupo
funcional y sus usos de: alcoholes, éteres, aldehídos, cetonas, ácidos
carboxílicos, ésteres, amidas, entre otros, comparando las propiedades y
realiza un breve reflexión sobre el uso racional de éstos en la vida diaria.
Elabora tu organizador gráficos en una hoja blanca, puedes recopilar la
información de las lecturas anteriores o consultando libros de la biblioteca
recomendados por tu profesor o páginas Web confiables.
200
Actividad 27. Realiza la siguiente actividad experimental trabajando colaborativamente.
-De manera individual o colaborativa, identifica problemas, formula preguntas de
carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas.
previas y comunica sus conclusiones, aportando puntos de vista con apertura,
presentan, siendo consciente de sus valores, fortalezas y debilidades.
Nombre de la práctica: “Obtención de un éster”
Propósito: Identificar las propiedades de los compuestos del carbono en
productos de uso cotidiano.
Planteamiento del problema: El salicilato de metilo es un éster que se encuentra en las
pomadas utilizadas para el dolor de espalda. ¿Cuáles serán sus propiedades?
Materiales
Mechero de Bunsen Vaso de precipitados
de 150 ml
Malla de asbesto
Gotero
Baño maría
201
Sustancias
Alcohol metílico
Ácido salicílico
Ácido sulfúrico concentrado
Procedimiento:
1.- En un vaso de precipitados agregar 2 ml de alcohol metílico y añadir 0.5 gr de ácido
salicílico.
2.- Después con mucho cuidado con la ayuda de un gotero agrega 12 gotas de ácido sulfúrico
concentrado.
3.- Posteriormente con el cuidado pertinente calienta a baño maría y percibe el aroma del
compuesto formado.
Anota tus observaciones y conclusiones del experimento:
Nota: Se puede realizar este experimento y complementar con la identificación de las
propiedades de otros compuestos del carbono. O se puede sustituir por otra actividad donde se
determinen:
-Propiedades de los alcanos, alquenos y alquinos
-Propiedades de los alcoholes, aldehídos y cetonas
O la que el profesor considere pertinente, siempre y cuando se cumpla el propósito de la
actividad y las competencias a desarrollar.
202
Autoevaluación
Aspectos a evaluar
Sí
No
Observaciones
1.- Me integré con facilidad al equipo de trabajo del laboratorio y
colaboré en la realización de la práctica.
experimento.
experimento.
6.- Elaboré conclusiones comprobando o rechazando la
hipótesis propuesta.
problemas o contesté las preguntas del cuestionario.
Propone alternativas para el manejo de productos derivados del petróleo y la
conservación del medio ambiente
Importancia ecológica y económica de los compuestos del carbono.
específicos.
cotidiana, asumiendo consideraciones éticas de sus comportamientos y decisiones.
explicitando las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de
203
Imágenes tomadas de: http://petroleo.aicapitales.com/, http://www.vistaalmar.es,http://www.blogodisea.com/
http://subsuelo.wikispaces.com/, http://www.actibva.com,http://radiouniversidad.files.wordpress.com
http://www.rtve.es
¿Cómo influye el petróleo en
la sociedad?
¿Cómo impacta el uso del
petróleo en la naturaleza?
Actividad 28. Organízate en equipos heterogéneos para realizar una investigación documental
que incluya:
- Importancia socioeconómica del petróleo y sus derivados.
- Importancia del petróleo y sus derivados para la generación de nuevos compuestos.
- Importancia de compuestos derivados del carbono presentes en productos empleados en la
industria, en su vida diaria y en el funcionamiento de los seres vivos.
- Estrategias para solución de problemas ocasionados por contaminación por hidrocarburos
Páginas Web recomendadas:
Importancia del petróleo
http://www.economia.com.mx/la_importancia_del_petroleo.htm
http://es.scribd.com/doc/29141843/Importancia-economica-del-petroleo-en-el-mundo
http://elpetroleo.aop.es/10.%20La%20importancia%20del%20petr%C3%B3leo%20en%20la%20econom
%C3%ADa%20mundial.ashx
204
Derivados del petróleo:
http://www.sener.gob.mx/webSener/res/86/Petroquimica_final.pdf (pág, 1-7)
http://www.muchapasta.com/b/var/Productos%20del%20petroleo.php
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/39/html/sec_16.html
http://www.sagan-gea.org/hojared_AGUA/paginas/14agua.html
http://yacimientos-de-petroleo.blogspot.com/2008/02/petroqumica-transformacin-de-productos.html
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/39/html/sec_15.html
http://cuentame.inegi.org.mx/glosario/hipertexto/quimicas.htm
http://www.repsol.com/es_es/energia-casa/conciencia-sostenible/reportajes/medicinas_derivadas_petroleo.aspx
Problemática por contaminación por petróleo y estrategias de solución:
http://es.wikibooks.org/wiki/Impactos_ambientales/Qu%C3%ADmica_y_Petroqu%C3%ADmica
http://www.monografias.com/trabajos21/petroleo-y-medio/petroleo-y-medio.shtml
http://www.biodisol.com/medio-ambiente/derrame-de-petroleo-catastrofe-ecologica-efecto-sobre-losseres-vivos-y-el-ecosistema-medio-ambiente-contaminacion-ambiental/
http://www.slideshare.net/hibrido7/problemas-ambientales-en-el-uso-del-petrleo-como-avance-tecnolgico
http://es.wikibooks.org/wiki/Impactos_ambientales/Refinaci%C3%B3n_de_petr%C3%B3leo
http://library.thinkquest.org/28368/ingles/petroleo.htm
Videos:
http://www.youtube.com/watch?v=CTmqye8pWl4
http://www.youtube.com/watch?v=RVqhjgHipTY&feature=player_embedded#!
http://www.youtube.com/watch?v=CTmqye8pWl4&feature=related
Puedes hacer las siguientes actividades complementarias de refuerzo (opcional) extraclase.
a) Realiza en forma individual la siguiente lectura y elabora un resumen o un cuadro sinóptico
en el que se consideren las principales características del petróleo.
b) Realiza el siguiente ejercicio colocando en la columna A, el número de la columna B que
corresponda.
Columna A
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
Asfalto
Etileno
Bencina 95 octanos
Cracking catalítico
Oleoducto
Carbón coke
Tolueno
Destilación fraccionada
Alquitrán
Petróleo
Columna B
1. Medio de transporte del petróleo hasta la refinería
2. Proceso de separación de los componentes del
petróleo
3. Se utiliza como impermeabilizante
4. Líquido viscoso producto de la descomposición de
animales y plancton
5. Materia prima en la fabricación de electrodos
6. Mezcla 95% isooctano y 5%heptano
7. Sólido para construcción de caminos
8. Rompimiento de hidrocarburos de alta masa molar
9. Materia prima para la elaboración de plástico
10. Materia prima para la fabricación de dinamita
https://www.u-cursos.cl/preu/2008/0/QUIF/2/material_alumnos/bajar?id_material=20737
205
El petróleo.
La etimología de la palabra petróleo, petro = roca y óleum = aceite, gramaticalmente significa
aceite de roca. Si este aceite se analiza para verificar su constitución química orgánica, por
contener el elemento carbono (C) en sus moléculas, se encontrará una extensiva variedad de
compuestos formados con hidrógeno (H) denominados hidrocarburos. Los hidrocarburos son
gaseosos, líquidos, semisólidos y sólidos, como aparecen en sitios de la superficie terrestre, o
gaseosos y líquidos en la formaciones geológicas del subsuelo.
Características físicas y químicas del petróleo.
Color: Generalmente se piensa que todos los crudos son de color negro, lo cual ha dado
origen a cierta sinonimia y calificativos: "oro negro", "más negro que el petróleo crudo". Sin
embargo, por transmisión de la luz, los crudos pueden tener color amarillo pálido, tonos de rojo
y marrón hasta llegar a negro. Por reflexión de la luz pueden aparecer verdes, amarillos con
tonos azules, rojo, marrón y negro. Los crudos pesados y extrapesados son negro casi en su
totalidad. Crudos con altísimo contenido de cera son livianos y de color amarillo; por la noche al
bajar bastante la temperatura tienden a solidificarse notablemente y durante el día, cuando
arrecia el sol, muestra cierto hervor en el tanque. El crudo más liviano o condensado llega a
tener un color blanquecino, lechoso y a veces se usa en el campo como gasolina cruda.
Olor: El olor de los crudos es aromático como el de la gasolina, del querosene u otros
derivados. Si el crudo contiene azufre tiene un olor fuerte y hasta repugnante, como el de
huevo podrido. Si contiene sulfuro de hidrogeno, los vapores son irritantes, tóxicos y hasta
mortíferos. Para atestiguar la buena o rancia calidad de los crudos es común que la industria
los designe como dulces o agrios.
Densidad: Los crudos pueden pesar menos que el agua (livianos y medianos) o tanto o más
que el agua (pesados y extrapesados). Así, la densidad pueda tener un valor de 0.75 a 1.1.
Sabor: El sabor de un crudo es una propiedad que se torna importante cuando el contenido de
sal es bastante alto. Esta circunstancia requiere que el crudo sea tratado adecuadamente en
las instalaciones de producción del campo para ajustarle la sal al mínimo (gramos por metro
cúbico) aceptable por compradores y refinerías.
Índice de refracción: Medido con un refractómetro, los hidrocarburos acusan valores de 1,39 a
1,49. Se define como la relación de la velocidad de la luz al pasar de uno a otro cuerpo.
Coeficiente de expansión: Varía entre 0,00036 y 0,00096. Temperatura ºC por volumen.
Punto de ebullición: No es constante, Debido a sus constituyentes varía algo menos que la
temperatura atmosférica hasta la temperatura igual o por encima de 300 ºC.
Punto de congelación: Varía desde 15.5 ºC hasta la temperatura de -45 ºC. Depende de las
propiedades y características de cada crudo o derivado. Este factor es de importancia al
considerar el transporte de los hidrocarburos y las estaciones, principalmente el invierno y las
tierras gélidas.
Punto de deflagración: Varía desde -12 ºC hasta 110 ºC. Reacción vigorosa que produce
calor acompañado de llamas o chispas.
206
Punto de quema: Varía desde 2 ºC hasta 155 ºC.
Poder calorífico: Puede ser entre 8.500 a 11.350 calorías/gramo.
Calor especifico: Varía entre 0.40 y 0.52. El promedio de la mayoría de los crudos es de 0,45.
Es la relación de cantidad de calor requerida para elevar su temperatura un grado respecto a la
requerida para elevar un grado la temperatura de igual volumen o masa de agua.
Calor latente de vaporización: Para la mayoría de los hidrocarburos parafínicos y metilenos
acusa entre 70 a 90 kilocalorías/kilogramo.
Viscosidad: La viscosidad es una de las características más importantes de los hidrocarburos
en los aspectos operacionales de producción, transporte, refinación y petroquímica. La
viscosidad, que indica la resistencia que opone el crudo al flujo interno, se obtiene por varios
métodos y se le designa por varios valores de medición. El poise o centipoise (0,01 poise) se
define como la fuerza requerida en dinas para mover un plano de un centímetro cuadrado de
área, sobre otro de igual área y separado un centímetro de distancia entre sí y con el espacio
relleno del líquido investigado, para obtener un desplazamiento de un centímetro en un
segundo. La viscosidad de los crudos en el yacimiento puede tener 0.2 hasta más de 1 000
centipoise. Es muy importante el efecto de la temperatura sobre la viscosidad de los crudos, en
el yacimiento o en la superficie, especialmente concerniente a crudos pesados y extrapesados.
http://www.monografias.com/trabajos16/derivados-petroleo/derivados-petroleo.shtml
207
Temperaturas de destilación
http://eureka.ya.com/IngenieroElec7/Petroleo_001.jpg
208
Extracción de lubricantes y aceites a del petróleo
http://www.monografias.com/trabajos88/concepto-petroleo/concepto-petroleo.shtml
209
PARÁMETROS PARA EVALUAR LOS PRODUCTOS DEL BLOQUE IV
PRODUCTO
Modelos
tridimencionales
Cuadro
sinóptico sobre
tipos de cadena
Ejercicios de
nomenclatura
de alcanos,
alquenos,
alquinos y
aromáticos
Resumen sobre
propiedades de
alcanos,
alquenos,
alquinos y
aromáticos
Organizador
gráfico
MUY BIEN
10
BIEN
9-8
-Te integras en equipos
heterogéneos.
-Construyen el modelo de
manera creativa.
-Muestran los tipos de
hibridación del carbono y tipo
de compuesto que se generan.
-Remarcan la importancia de
la aplicación de estos
compuestos en la vida
cotidiana.
-Exponen sus modelos en
clase con orden y claridad
escuchando con respeto y
sus compañeros y profesor.
Te integras en equipos
heterogéneos.
-Construyen el modelo
de manera creativa.
-Muestran los tipos de
hibridación del carbono y
tipo de compuesto que
se generan.
-Remarcan la
importancia de la
aplicación de estos
compuestos en la vida
cotidiana.
profesor respecto a los tipos
de cadena que presentan los
compuestos orgánicos.
-Realizas una consulta extra
clase para reforzar tu
aprendizaje.
-Completas el cuadro sinóptico
escribiendo ejemplos de cada
una. Participas activamente
comentando tu información.
Resuelve correctamente todos
los ejercicios propuestos sobre
alcanos, alquenos, alquinos y
aromáticos.
-Revisas la información
correspondiente a las
características de los
hidrocarburos (Alcanos,
Alquenos, Alquinos y
Aromáticos)
-Escribes la relación del
número de átomos de carbono
vs variación de las
propiedades.
-Comenta la información con
tus compañeros y escucha con
atención la retroalimentación
de tu profesor.
Cumples
los
siguientes
criterios:
-Lo realizas de manera
individual.
-Incluyes las características
que
distinguen
a
los
compuestos orgánicos por el
grupo funcional –Escribes los
usos de: alcoholes, éteres,
aldehídos, cetonas, ácidos
carboxílicos, ésteres, amidas,
aminas.
-Comparas sus propiedades.
REGULAR
7-6
INSUFICIENTE
5-0
Te integras en
equipos
heterogéneos.
-Construyen el
muestran los tipos
de hibridación del
carbono y tipo de
compuesto que se
generan.
Construyen el modelo
de manera incorrecta
y no lo explican.
Atiendes la explicación
de tu profesor respecto a
los tipos de cadena que
presentan los
compuestos orgánicos.
-Realizas una consulta
extra clase para reforzar
tu aprendizaje.
-Completas el cuadro
sinóptico escribiendo
ejemplos de cada tipo de
cadena.
Resuelve correctamente
entre el 90 y 80% de los
ejercicios propuestos
sobre alcanos,
alquenos, alquinos y
aromáticos.
-Completas el
cuadro sinóptico
escribiendo la
mayoría ejemplos
de tipo de cadena.
Completas el cuadro
de manera incorrecta.
Resuelve
correctamente entre
el 70 y 60% de los
ejercicios
propuestos.
Resuelve
correctamente solo el
50% de los ejercicios
propuestos.
Cumples con lo
siguiente:
-Revisas la información
correspondiente a las
características de los
hidrocarburos (Alcanos,
Alquenos, Alquinos y
Aromáticos)
-Escribes la relación del
número de átomos de
carbono vs variación de
las propiedades.
Elaboras el
resumen, pero
excluyes alguna
característica
solicitada.
Elaboras el resumen
de manera parcial o
errónea.
Cumples los siguientes
criterios:
-Incluyes
las
características
que
distinguen
a
los
compuestos
orgánicos
por el grupo funcional
–Escribes los usos de:
alcoholes,
éteres,
aldehídos,
cetonas,
ácidos
carboxílicos,
ésteres, amidas, aminas.
-Escribe una reflexión
Cumples sólo los
-Incluyes algunas de
las
características
que distinguen a los
compuestos
orgánicos por el
grupo funcional.
No incluyes la
mayoría de las
características que
distinguen a los
compuestos
orgánicos.
-Explican de manera
muy breve sus
modelos.
210
Reporte de
laboratorio y
desempeño en
la actividad
experimental
Investigación
documental y
exposición del
petróleo
Ensayo
-Escribe una reflexión sobre el
uso racional de éstos en la
vida diaria.
-Elabora tu esquema en una
hoja blanca, con orden,
limpieza y claridad.
-Utilizas
la
información
presentada y consultas libros
de la biblioteca recomendados
por tu profesor o páginas web
confiables.
Desarrolla todos los pasos del
trabajo, relacionándose
compañeros. Muestra interés
en la sesión de laboratorio y
actividades en el aula,
participando con
La realizas cumpliendo con lo
siguiente:
-Te organizas en equipos.
- Incluyes la Importancia
socioeconómica del petróleo y
sus derivados.
- Importancia del petróleo y
sus
derivados
para
la
generación
de
nuevos
compuestos.
- Importancia de compuestos
derivados
del
carbono
presentes en productos
empleados en la industria,
en su vida diaria y en el
funcionamiento de los seres
vivos.
- Estrategias para solución de
problemas ocasionados por
contaminación
por
hidrocarburos
sobre el uso racional de
éstos en la vida diaria.
-Elabora tu esquema en
una hoja blanca, con
orden,
limpieza
y
claridad.
Lo elaboras atendiendo a los
siguientes aspectos:
interpreta los resultados
trabajo, relacionándose
con sus compañeros.
Muestra interés en la
seguridad.
Desarrolla algunos
pasos del método
parcialmente su
en el equipo de
trabajo. Acude a la
sesión de
laboratorio. Aplica
las reglas de
seguridad.
No desarrolla los
pasos del método
científico. No
participa en el
equipo de trabajo.
La realizas cumpliendo
con lo siguiente:
- Incluyes la Importancia
socioeconómica
del
petróleo y sus derivados.
Importancia
del
petróleo y sus derivados
para la generación de
nuevos compuestos.
Importancia
de
compuestos derivados
del carbono presentes
en
productos
empleados
en
la
industria, en su vida
diaria
y
en
el
funcionamiento de los
seres vivos.
Omites las estrategias
para la solución de
problemas.
Incluyes solo dos de
los aspectos
señalados.
Incluyes solo uno de
los aspectos
señalados o los
abordas
parcialmente.
Lo elaboras atendiendo
en su mayoría los
aspectos solicitados.
Lo elaboras
atendiendo
parcialmente uno o
dos de los aspectos
solicitados.
Lo elaboras
excluyendo dos o
más de los aspectos
requeridos.
-Resumes e interpretas todos
los puntos mencionados en la
exposición del petróleo.
-Escribes con claridad y
limpieza.
-Tienes coherencia en tus
ideas.
-Lo entregas puntualmente.
211
212
¿Qué son las macromoléculas?
¿Qué productos están formados por
macromoléculas?
El estudio de las macromoléculas te ayudará a comprender la importancia de los carbohidratos,
lípidos, proteínas y ácidos nucleicos en los seres vivos, así como la existencia, uso e impacto
ambiental de las macromoléculas sintéticas a través de las situaciones que se presentan en
este bloque.
Actividad 1. Activa tu conocimiento previo comentando de manera grupal la respuesta a las
siguientes preguntas. Escucha con respeto y atención los comentarios de tus compañeros y
retroalimentación del profesor.
¿Qué significa macromoléculas? ____________________________________________________
¿Qué son las macromoléculas naturales?
.
¿Conoces algunos ejemplos? Cítalos ____________________________________________
Define lo que es una macromolécula sintética y da un ejemplo:_________________________
____________________________________________________________________________
213
Macromoléculas, polímeros y monómeros.
a partir de evidencias científicas.
Actividad 2. Realiza en forma individual la siguiente lectura y elabora un listado de productos
constituidos por macromoléculas presentes tu hogar. Menciona cuál es el uso del producto y el
nombre de la macromolécula, monómero o polímero en cuestión realiza una autoevaluación
exponiendo ante el grupo tus respuestas.
Macromoléculas o polímeros
Son moléculas muy grandes, con una masa molecular que puede alcanzar millones de UMAs
(unidad de masa atómica) que se obtienen por la repeticiones de una o más unidades simples
llamadas “monómeros” unidas entre sí mediante enlaces covalentes. Forman largas cadenas
que se unen entre sí por fuerzas de Van der Waals, puentes de hidrógeno o interacciones
hidrofóbicas. Una clasificación más general podría ser la del siguiente organigrama:
PRODUCTO
USO
214
Macromolécula
o polímero
En los seres vivos, ¿qué papel tienen las macromoléculas?
Imágenes tomadas de: http://biomoleculasorg.blogspot.com/, http://html.rincondelvago.com/,
http://biomoleculasorganicasdejavi.blogspot.com/ ,http://biolomaniacos.wikispaces.com/
http://biomoleculaorganica.blogspot.com/, http://beariquelme123.blogspot.com/
Reconoce la importancia de las macromoléculas naturales (carbohidratos, lípidos,
proteínas y ácidos nucleicos) en los seres vivos.
Macromoléculas naturales: Carbohidratos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos
215
específicos.
explicitando las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de
-Colaborando en distintos equipos de trabajo, diseña modelos o prototipos para resolver
problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos asumiendo una
actitud constructiva, congruente con los conocimientos y las habilidades con que
cuenta.
Actividad 3. Se integran en equipos heterogéneos para realizar una investigación documental,
respecto al tipo de macromolécula natural asignado por tu profesor (carbohidratos, lípidos,
proteínas o ácidos nucleicos). Elaboren material de apoyo visual sobre la estructura y función
de la macromolécula solicitada y expónganla ante el grupo con respeto, orden, claridad y
coherencia.
216
Imágenes tomadas de: http://quimica1-cchsur.blogspot.com/2011/04/quimica-2-semana-12_08.html
http://esavamo.blogspot.com/2009/05/contenido-tematico-carbohidratos.html
http://www.naturcocinasana.net/wp-content/uploads/hidratosdecarbonocomplejos.jpg
Actividad 3a. Si te tocó el tema de carbohidratos realiza la lectura que aparece a continuación
y consulta en biblioteca en libros recomendados por tu profesor, elaboraren material de apoyo
visual sobre la estructura y función de éstos, en el formato solicitado por el profesor, para
realizar la exposición.
En la composición de los carbohidratos entran los elementos carbono, hidrógeno y oxígeno,
con frecuencia en proporción Cn(H2O)n, por ejemplo, glucosa C6(H2O)6 de ahí el nombre de
carbohidratos. Estos compuestos, abarcan sustancias muy conocidas y al mismo tiempo,
bastante disímiles, azúcar común, papel, madera, algodón, son carbohidratos o están
presentes en ello en una alta proporción.
Clasificación
Los carbohidratos se clasifican en monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos. Un
monosacárido, es una unidad, ya no se subdivide más por hidrólisis ácida o enzimática, por
ejemplo glucosa, fructosa o galactosa.
Los oligosacáridos están constituidos por dos a diez unidades de monosacáridos. La palabra
viene del griego, oligo = pocos. Digamos el azúcar que utilizamos es un disacárido y por tanto
un oligosacárido.
Los polisacáridos son macromoléculas, por hidrólisis producen muchos monosacáridos, entre
100 y 90 000 unidades.
217
Desde el punto de vista químico, los carbohidratos son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas
o compuestos que los producen por hidrólisis ácida o enzimática. Esto es sólo parcialmente
cierto, pues en solución acuosa, las estructuras de polihidroxialdehídos o de polihidroxicetonas,
permanecen en pequeña proporción en equilibrio con sus formas cíclicas, que son las más
abundantes. Estos aspectos interesantes los veremos más adelante.
Monosacáridos
En su estructura contiene, varios grupos hidroxilos y un grupo carbonilo. El sufijo que se utiliza
al referirnos a ellos es "osa". Una hexosa es por tanto, un monosacárido de seis átomos de
carbono. Si el carbonilo se presenta como aldehído será una aldohexosa y si se presenta de
forma similar a una cetona, diremos es una cetohexosa.
La mayoría de los monosacáridos naturales son pentosas o hexosas.
Pentosa
Aldopentosa
Hexosa
Aldohexosa
Hexosa
Cetohexosa
La ribosa y la desoxirribosa forman parte de los ácidos nucléicos. La ribosa también se aísla de
la hidrólisis de la riboflavina (vitamina B2). El prefijo "desoxi" se refiere a que este monosacárido
contiene menos átomos de oxígeno que lo común, incumple con la fórmula Cn(H20)n.
La xilosa y la arabinosa, pueden aislarse de los productos de hidrólisis de las resinas vegetales,
recibiendo la xilosa también la denominación de "azúcar de madera". La D(-) Arabinosa se
encuentra también en bacterias y esponjas. Las hexosas naturales más comunes son:
D(+)- Glucosa
D(+)-Manosa
D(+)-Galactosa
L(+)- Ramnosa
D(-)- Fructosa
La glucosa también recibe el nombre de dextrosa por ser dextrorrotatoria (D(+)-Glucosa),
también azúcar de sangre, pues está presente en la sangre humana en concentración de 65110 mg/100 ml. Es posiblemente el producto natural más abundante pues se encuentra como
polisacárido en el almidón, la celulosa y el glucógeno. También aparece combinada como
disacárido en el azúcar común, la sacarosa (fructosa y glucosa) y en la leche de todos los
mamíferos, lactosa, azúcar de leche (galactosa y glucosa).
La glucosa, galactosa y ramnosa forman con frecuencia parte de glicósidos naturales. Los
glicósidos son compuestos con una estructura formada por uno o más carbohidratos que se
enlazan a una molécula que no es un carbohidrato. El conjunto se llama glicósido y la porción
que no es un carbohidrato se denomina aglicón.
La fructosa es un ejemplo de cetohexosa, es entre los azúcares el compuesto más dulce, tiene
bastante más poder edulcorante que la sacarosa, donde se encuentra enlazada con la glucosa.
Esta cetohexosa se encuentra libre en la miel y en muchas frutas.
218
Ciclación de los monosacáridos
Analicemos lo dicho anteriormente respecto a que los carbohidratos, en forma de
polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas, en solución acuosa, permanecen en pequeñas
proporciones con sus formas cíclicas, que son las más abundantes.
Propiedades químicas de los monosacáridos
Muchas reacciones de los monosacáridos, son debidas a la pequeña cantidad de forma abierta,
acíclica, en equilibrio con las estructuras cíclicas. Algunas reacciones que requieren una
concentración inicial mayor fallan, se debe a que la forma aldehídica no tiene concentración
suficiente para que se produzca la reacción, no obstante los monosacáridos presentan una
variedad de reacciones que se producen bien, las reacciones son la típicas de las funciones
presentes, carbonilo e hidroxilo y por supuestos a interacciones entre ambos grupos.
Disacáridos.
Es un carbohidrato formado por dos unidades de monosacáridos. Estas unidades están unidas
mediante un enlace glicosídico. ¿Qué es un enlace glicosídico? Es un éter formado en el
hidroxilo hemiacetálico y se clasifica bajo la denominación de Glicósido.
Un carbono hemiacetálico, es aquel al que están unidos, un hidrógeno, un hidroxilo, un grupo
R-O- y un grupo R. Un glicósido será:
Donde R" puede ser un carbohidrato u otro tipo de molécula que no es un carbohidrato (la
porción que no es azúcar se le llama aglicón). En los disacáridos existe unión glicosídica, entre
dos monosacáridos. En ellos es importante saber: cómo se verifica esta unión, a dónde, en qué
posición está situado el enlace. La mayoría de los disacáridos son reductores.
Los cuatro disacáridos naturales más importantes son la sacarosa o azúcar de mesa (formado
por fructosa y glucosa), la celobiosa (formado por dos unidades de glucosas unidas por enlaces
β-1,4´), la lactosa (formada por una galactosa y una glucosa) y la maltosa (formado por dos
unidades de glucosa).
Sacarosa
219
Polisacáridos.
Son polímeros naturales, macromoléculas, formados por monosacáridos, cientos de unidades
enlazadas y a veces están constituidas por miles de unidades. Dos ejemplos típicos de
polisacáridos son el glucógeno, el almidón y la celulosa.
Glucógeno
Es un polisacárido de reserva en animales, que se encuentra en el hígado (10%) y músculos
(2%). Presenta ramificaciones cada 8-12 glucosas con una cadena muy larga (hasta 300.000
glucosas).
Almidón. Es la reserva energética de las plantas y para nosotros un alimento. Se encuentra en
forma en forma de pequeños granos en órganos de las plantas. Como primera aproximación,
se puede decir que el almidón está constituido por unidades de D(+)-glucosa enlazadas α-1,4´.
El almidón con agua caliente, se separa en dos fracciones: una dispersable, que se conoce
como amilasa y otra no dispersable, que es la mayoritaria, que se conoce como amilopectina.
Celulosa. Es el polisacárido más abundante en la naturaleza, es el tejido de sostén de las
plantas, forma aproximadamente la mitad de la pared de la célula vegetale. La celulosa está
formada por unidades de D(+)-glucosa, sus enlaces son β 1,4
´: este tipo de enlace los
carnívoros no pueden romperlo y por tanto no pueden utilizar la glucosa como nutriente.
http://www.monografias.com/trabajos24/carbohidratos/carbohidratos.shtml
Funciones de los carbohidratos
- Los carbohidratos son fuente de energía. Es su primer gran función.
- Ayudan a ahorrar proteínas.
- El metabolismo de las grasas es realizado en forma eficiente y evitan la formación de grupos
cetónicos.
- Ayudan a mantener en sus niveles normales, la azúcar, el colesterol y los triglicéridos
- Proveen la energía para el sistema nervioso.
-Tienen acción protectora contra residuos tóxicos que pueden aparecer en el proceso digestivo.
- Tienen acción laxante
- Intervienen en la formación de ácidos nucleicos y otros elementos vitales tales como enzimas
y hormonas.
- A partir de ellos se pueden sintetizar proteínas, y grasas
http://www.fundacionlasdelicias.org/portal/images/stories/pdf/carbohidratos.pdf
220
Páginas complementarias
Biomoléculas:
http://www.javeriana.edu.co/Facultades/Ciencias/neurobioquimica/libros/celular/macromoleculas.html
http://www.youtube.com/watch?v=lgU3EnvordU
Carbohidratos:
http://www.scientificpsychic.com/fitness/carbohidratos.html
http://www.slideshare.net/taicher90/carbohidratos-presentation-930786
Video:
Carbohidratos http://www.youtube.com/watch?v=ZYuWnWY5Uxw
221
http://www.profesorenlinea.cl/imagenciencias/lipidos001.jpg
http://www.conestetoscopio.com/tag/guias-clinicas/ http://vanessabcdc.blogspot.com/2010_09_01_archive.html
Actividad 3b. Si te tocó el tema de lípidos realiza la lectura que aparece a continuación y
consulta en biblioteca en libros recomendados por tu profesor, elaboraren material de apoyo
visual sobre su estructura y función de éstos, en el formato solicitado por el profesor, para
Se denominan lípidos a un conjunto muy heterogéneo de
biomoléculas cuya característica distintiva aunque no
exclusiva ni general es la insolubilidad en agua, siendo
por el contrario, solubles en disolventes orgánicos
(benceno, cloroformo, éter, hexano, etc.). Están
constituidas básicamente por tres elementos: carbono (C),
hidrógeno (H) y oxígeno (O); en menor grado aparecen
también en ellos nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S).
Los lípidos pueden encontrarse unidos covalentemente con otras biomoléculas como en el
caso de los glicolípidos (presentes en las membranas biológicas). También son numerosas las
asociaciones no covalentes de los lípidos con otras biomoléculas, como en el caso de las
lipoproteínas y de las estructuras de membrana.
Una característica básica de los lípidos, y de la que derivan sus principales propiedades
biológicas es la hidrofobicidad. La baja solubilidad de los lípidos se debe a que su estructura
química es fundamentalmente hidrocarbonada (alifática, alicíclica o aromática), con gran
cantidad de enlaces C-H y C-C. La naturaleza de estos enlaces es 100% covalente y su
momento dipolar es mínimo.
El agua, al ser una molécula muy polar, con gran facilidad para formar puentes de hidrógeno,
no es capaz de interaccionar con estas moléculas.
En presencia de moléculas lipídicas, el agua adopta en torno a ellas una estructura muy
ordenada que maximiza las interacciones entre las propias moléculas de agua, forzando a la
molécula hidrofóbico al interior de una estructura en forma de jaula, que también reduce la
movilidad del lípido. Todo ello supone una configuración de baja entropía, que resulta
222
energéticamente desfavorable. Esta disminución de entropía es mínima si las moléculas
lipídicas se agregan entre sí, e interaccionan mediante fuerzas de corto alcance, como las
fuerzas de Van der Waals. Este fenómeno recibe el nombre de efecto hidrofóbico.
Los lípidos son constituyentes importantes de la alimentación (aceites, manteca, yema de
huevo), representan una importante fuente de energía y de almacenamiento, funcionan como
aislantes térmicos, componentes estructurales de membranas biológicas, son precursores de
hormonas (sexuales, corticales), ácidos biliares, vitaminas, etc.
Triglicéridos
El glicerol es un alcohol de tres carbonos, en cada uno de ellos posee un grupo oxidrilo (OH).
Cada OH se combina con el hidrógeno del grupo carboxilo de un ácido graso, de esta manera
el ácido graso se "ensambla" con el glicerol desprendiéndose agua (OH (del alcohol) + H (del
carboxilo) ® H2O). De la unión del glicerol con un ácido graso se forma un monoglicérido, con
dos ácidos grasos tenemos un diglicérido, y con tres ácidos grasos tenemos un triglicérido:
Los triglicéridos más importantes son:
Grasas y aceites Se diferencian uno del otro porque a temperatura ambiente los aceites son
líquidos oleosos, esta característica está dada por que son triglicéridos no saturados, mientras
que las grasas presentan ácidos grasos saturados. Ambos sirven de depósito de reserva de
energía para células animales (grasas) y en vegetales (aceites). Estos compuestos son
altamente energéticos, aproximadamente 9,3 kilocalorías por gramo. Cuando un organismo
recibe energía asimilable en exceso, este puede almacenarla en forma de grasa, que podrá ser
reutilizada posteriormente en la producción de energía, cuando el organismo lo necesite. En
general, la grasa es almacenada en los adipocitos (células que forman el tejido adiposo) donde
puede movilizarse para obtener energía cuando el ingreso calórico es menor que el gasto de
calorías. Esta capa es utilizada en ciertos animales como aislante térmico, como los mamíferos
marinos.
Fosfolípidos
Son los componentes primarios de las membranas celulares. En su estructura química
podemos observar una molécula de glicerol, dos ácidos grasos, un grupo fosfato y una base
nitrogenada. Su fórmula general es:
Los fosfolípidos son anfipáticos, esto es que son
simultaneamente hidrofílicos e hidrofóbicos. En las
membranas celulares juegan un papel muy importante,
ya que controlan la transferencia de sustancias hacia el
interior o exterior de la célula. Una de las
características de los fosfolípidos es que una parte de
su estructura es soluble en agua (hidrofílica), mientras
que la otra, es soluble en lípidos (hidrofóbica). La parte
223
hidrofílica es en la que se encuentra el aminoalcohol o base nitrogenada. Esta característica
estructural hace posible que los fosfolípidos participen en el intercambio de sustancias entre un
sistema acuoso y un sistema lipídico, separando y aislando a los dos sistemas, a la vez que los
mantiene juntos. En medio acuoso las colas de los fosfolípidos tienden a disponerse en
manera tal de formar un ambiente local hidrofóbico. Esto deja a los grupos fosfatos "de cara" al
ambiente hidrofílico.
Comportamiento en solución
En medios acuosos, los lípidos sin incapaces de formar soluciones verdaderas. Algunos tienen
un grupo polar en algún extremo de la molécula, por lo que en medio acuosos pueden formar:
micelas, monocapas y bicapas que son grupos macromuleculares con gran cantidad de lípidos
Micelas
Bicapas lipídicas planas
Bicapas lipídicas esféricas (vesículas)
La bicapa fosfolípidica es de aproximadamente 5nm de espesor. Esta membrana es
semipermeable, lo cual significa que la mayoría de las moléculas no pueden pasar pero,
algunas pasan libremente por la membrana (difunden)
Esteroides
Es un grupo extenso de lípidos naturales o sintéticos con una diversidad de actividad fisiológica
muy amplia. No se parecen a ningún otro lípido, se los ubica en esta clase por ser insolubles al
agua. Todos los esteroides poseen cuatro anillos de carbono unido entre ellos, los que pueden
presentar oxhidrilos o radicales. Entre los esteroides se encuentran:
El colesterol existe en las membranas celulares (excepto las bacterianas y vegetales), 25 %
(peso en seco) de las membranas de los glóbulos rojos, y es un componente esencial de la
vaina de mielina (cobertura de los axones de las neuronas). En cierta gente de edad avanzada
forma depósitos grasos en el revestimiento interno de los vasos sanguíneos. Estos depósitos
pueden bloquear y reducir la elasticidad de los vasos, predisponiendo a la persona a sufrir:
presión alta, ataques cardíacos, apoplejía
Las hormonas sexuales y las de la corteza renal también son esteroides que se forman a partir
del colesterol de los ovarios, testículos y otras glándulas.
Las prostaglandinas son un grupo de sustancias químicas que poseen acciones hormonales y
derivan de los ácidos grasos.
http://www.biologia.edu.ar/macromoleculas/lipidos.htm
Páginas complementarias:
http://www.um.es/molecula/lipi01.htm
http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/lipidos.htm
224
Videos:
Lípidos
http://www.youtube.com/watch?v=JIDgEHQgrmY&feature=related
http://profeluism.blogspot.com/2010/09/los-lipidos.html
225
http://jaime-d-mantilla.blogspot.com/2010/12/la-nutricion-es-importante-o-no.html
http://www.inbio.org.py/biotecnologia_bioseguridad/que_es_biotecnologia/composicion_de_las_celulas
http://universitam.com/academicos/?p=4318
Actividad 3c. Si te tocó el tema de proteínas realiza la lectura que aparece a continuación y
consulta en biblioteca en libros recomendados por tu profesor, elaboraren material de apoyo
visual sobre su estructura y función de éstas, en el formato solicitado por el profesor, para
La palabra proteína proviene del griego protop (lo primero, lo principal, lo más importante). Las
proteínas son las responsables de la formación y reparación de los tejidos, interviniendo en el
desarrollo corporal e intelectual.
Las proteínas son biopolímeros (macromoléculas orgánicas), de elevado peso molecular,
constituidas básicamente por carbono (C),
hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N);
aunque pueden contener también azufre (S)
y fósforo (P) y, en menor proporción, hierro
(Fe), cobre (Cu), magnesio (Mg), yodo (Y),
entre otros elementos. Estos elementos
químicos se agrupan para formar unidades
estructurales
(monómeros)
llamados
aminoácidos, a los cuales se consideran
como los "ladrillos de los edificios
moleculares proteicos". Estos edificios macromoleculares se construyen y desmoronan con
gran facilidad dentro de las células, y a ello debe precisamente la materia viva su capacidad de
crecimiento, reparación y regulación.
Los aminoácidos (aa) son moléculas orgánicas pequeñas con un grupo amino (NH2) y un
grupo carboxilo (COOH). La gran cantidad de proteínas que se conocen están formadas
únicamente por 20 aa diferentes. Se conocen otros 150 que no forman parte de las
proteínas. Todos los aminoácidos tiene la misma fórmula general.
Generalmente, el número de aa que forman una proteína oscila entre 100 y 300. Los enlaces
que participan en la estructura primaria de una proteína son covalentes: son los enlaces
peptídicos. El enlace peptídico es un enlace amida que se forma entre el grupo carboxilo de
una AA con el grupo amino de otro, con eliminación de una molécula de agua. La unión de un
226
bajo número de aminoácidos da lugar a un péptido; si el número de aa que forma la molécula
no es mayor de 10, se denomina oligopéptido; si es superior a 10, se llama polipéptido y si el
número es superior a 50 aa, se habla ya de proteína.
Aminoácidos
Se sabe que de los aminoácidos conocidos, 8 resultan
indispensables o esenciales para la vida humana y 2
resultan semi indispensables. Los 8 aminoácidos primarios
no son sintetizados por el ser humano y deben ser
aportados diariamente por la dieta. El resto es sintetizado
o formado por el propio cuerpo utilizando los insumos que
proporciona la dieta cotidiana. Si falta uno solo de los
aminoácidos esenciales no será posible sintetizar ninguna
de las proteínas en la que sea requerido dicho aminoácido
limitante.
http://www.muscularmente.com/cuerpo/nutricion/proteinas.html
Aminoácidos esenciales
Isoleucina, Leucina, Lysina, Methionina, Fenilalanina, Threonina, Tryptophan y Valina.
Aminoácidos semi-esenciales
Arginina y Histinina.
Aminoácidos no-esenciales
Alanina, Ácido Aspártico , Cysteina, Cystina, Acido Glutaminico, Glycina, Homocysteina,
Prolina, Serina y Tyrosina.
Valor biológico de los aminoácidos
227
Se defne el valor o calidad biológica de una proteína por la capacidad de aportar todos los AA
necesarios para los seres humanos. La calidad biológica de una proteína será mayor cuanto
más similar sea su composición a la de las proteínas de nuestro cuerpo. La leche materna es el
patrón con el cual se comparan el valor biológico de las demás proteínas de la dieta. La
mayoría de los AA se encuentran en las proteínas de la carne y en la mayoría de los vegetales
siempre hay alguno en cantidad menor, razón por la cual el ser humano debe consumir una
variedad de vegetales para lograr la compensación ideal, con la ventaja adicional de su mejor
bioasimilidad.
Se clasifican, de forma general, en Holoproteínas y Heteroproteínas
según estén formadas, respectivamente, sólo por aminoácidos o bien
por aminoácidos más otras moléculas o elementos adicionales no
aminoacídicos.
La organización de una proteína viene definida por cuatro niveles
estructurales denominados: estructura primaria, estructura secundaria,
estructura terciaria y estructura cuaternaria. Cada tipo de estructura
informa de su disposición en el espacio.
Estructura primaria
La estructura primaria es la secuencia de aminoácidos de la proteína. Nos indica qué
aminoácidos componen la cadena polipeptídica y el orden en que dichos aminoácidos se
encuentran. La función de una proteína depende de su secuencia y de la forma que ésta
adopte.
http://www.biologia.edu.ar/macromoleculas/figacro/primary.gif
Estructura secundaria: La estructura secundaria es la
disposición de la secuencia de aminoácidos en el espacio.
Los aminoácidos, a medida que van siendo enlazados
durante la síntesis de proteínas y gracias a la capacidad de
giro de sus enlaces, adquieren una disposición espacial
estable. Existen dos tipos de estructura secundaria:
A(alfa)-hélice Esta estructura se forma al enrollarse
helicoidalmente sobre sí misma la estructura primaria. Se debe a la formación de enlaces de
hidrógeno entre el -C=O de un aminoácido y el -NH- del cuarto aminoácido que le sigue.
Conformación beta En esta disposición los aminoácidos no forman una
hélice sino una cadena en forma de zigzag, denominada disposición en
lámina plegada. Presentan esta estructura secundaria la queratina de la
seda o fibroína.
http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2bch/B1_BIOQUIMICA/t15_PROTEIN
AS/TEST.htm
228
Estructura terciaria
La estructura terciaria informa sobre la disposición de la estructura secundaria de un
polipéptido al plegarse sobre sí misma originando una conformación globular.
En definitiva, es la estructura primaria la que determina cuál será la secundaria y por tanto la
terciaria. La conformación globular facilita la solubilidad en agua y así realizar funciones de
transporte, enzimáticas, hormonales, etc. Esta conformación globular se mantiene estable
gracias a la existencia de enlaces entre los radicales R de los aminoácidos. Aparecen varios
tipos de enlaces:
-Puente disulfuro entre los radicales de aminoácidos que tienen azufre.
-Puentes de hidrógeno.
-Puentes eléctricos.
-Interacciones hidrófobas.
http://temasdebioquimica.wordpress.com/2008/10/10/nivel-terciario-de-la-organizacion-estructural-de-las-proteinas/
Estructura cuaternaria
Esta estructura informa de la unión, mediante enlaces débiles (no covalentes) de varias
cadenas polipeptídicas con estructura terciaria, para formar un complejo proteico. Cada una de
estas cadenas polipeptídicas recibe el nombre de protómero. El número de protómeros varía
desde dos, como en la hexoquinasa; cuatro, como en la hemoglobina, o muchos, como la
cápsida del virus de la poliomielitis, que consta de sesenta unidades proteicas.
http://www.argenbio.org/index.php?action=novedades&note=167
Las proteínas son, en resumen, biopolímeros de aminoácidos y
su presencia en los seres vivos es indispensable para el
desarrollo de los múltiples procesos vitales.
Funciones de las proteínas
Las proteínas determinan la forma y la estructura de las células y dirigen casi todos los
procesos vitales. Las funciones de las proteínas son específicas de cada una de ellas y
permiten a las células mantener su integridad, defenderse de agentes externos, reparar daños,
controlar y regular funciones, etc.
Todas las proteínas realizan su función de la misma manera: por unión selectiva a moléculas.
Las proteínas estructurales se agregan a otras moléculas de la misma proteína para originar
una estructura mayor. Sin embargo; otras proteínas se unen a moléculas distintas: los
anticuerpos, a los antígenos específicos; la hemoglobina, al oxígeno; las enzimas, a sus
sustratos; los reguladores de la expresión genética, al ADN; las hormonas, a sus receptores
específicos; etc. Algunos ejemplos de proteínas y las funciones que desempeñan:
229
Función estructural
Algunas proteínas constituyen
estructuras celulares:
• Las glucoproteínas forman
parte de las membranas
celulares y actúan como
receptores o facilitan el
transporte de sustancias.
• Las histonas, forman parte de
los cromosomas que regulan
la expresión de los genes.
Otras proteínas confieren elasticidad resistencia a órganos y tejidos:
•
•
•
•
·El colágeno del tejido conjuntivo fibroso.
·La elastina del tejido conjuntivo elástico.
·La queratina de la epidermis.
·Las arañas y los gusanos de seda segregan fibroina para fabricar las telas de araña y
los capullos de seda, respectivamente.
Función enzimática
Las proteínas con función enzimática son las más numerosas y especializadas.
Actúan como biocatalizadores de las reacciones químicas del metabolismo celular.
Función hormonal
Algunas hormonas son de naturaleza proteica, como la insulina y el glucagón regulan los
niveles de glucosa en sangre), las hormonas hipofisarias, como la del crecimiento, la hormona
adrenocorticotrópica (regula la síntesis de corticosteroides) o la calcitonina (regula el
metabolismo del calcio).
Función reguladora
Proteínas que regulan la expresión de ciertos genes y las que regulan la división celular (como
la ciclina).
Función homeostática
Algunas mantienen el equilibrio osmótico y actúan junto con otros sistemas amortiguadores
para mantener constante el pH del medio interno.
Función defensiva
•
•
•
Las inmunoglobulinas actúan como anticuerpos frente a posibles antígenos.
La trombina y el fibrinógeno contribuyen a la formación de coágulos sanguíneos para
evitar hemorragias.
Las mucinas tienen efecto germicida y protegen a las mucosas.
230
•
Algunas toxinas bacterianas como la del botulismo, o venenos de serpientes, son
proteínas fabricadas con funciones defensivas.
Función de transporte
· La hemoglobina transporta oxígeno en la sangre de los vertebrados.
· La hemocianina transporta oxígeno en la sangre de los invertebrados.
· La mioglobina transporta oxígeno en los músculos.
· Las lipoproteínas transportan lípidos por la sangre.
· Los citocromos transportan electrones.
Función contráctil
· La actina y la miosina constituyen las miofibrillas responsables de la contracción muscular.
· La dineina está relacionada con el movimiento de cilios y flagelos.
Función de reserva
· La ovoalbúmina de la clara de huevo, la gliadina del grano de trigo y la hordeína de la cebada,
constituyen la reserva de aminoácidos para el desarrollo del embrión.
· La lactoalbúmina de la leche.
Desnaturalización de las proteínas
Es la pérdida de la estructura tridimensional de las proteínas. Es decir su estructura secundaria,
terciaria o cuaternaria si la tuviera. Son agentes desnaturalizantes el calor, ácidos y bases
fuertes, radiaciones, etc. La desnaturalización no afecta la estructura primaria, estabilizada por
enlaces covalentes. En condiciones extremas de pH y temperaturas se pueden llegar a romper
los enlaces peptídicos de manera que se rompe la estructura primaria, este proceso se
denomina hidrólisis. La desnaturalización proteica es útil desde el punto de vista clínico ya que
con frecuencia es utilizada en distintos procedimientos. Un ejemplo es la esterilización es el
material quirúrgicos, donde el calor destruye las proteínas de los microorganismos, lo mismo
que algunos desinfectantes como el alcohol.
http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/ProteinasEstruct.htm
http://www.genomasur.com/lecturas/Guia02-2.htm
http://www.aula21.net/Nutriweb/proteinas.htm#1
Videos:
http://www.youtube.com/watch?v=Glsfg9EwLEc&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=Gn8NaEEEykk&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=8G7H3PGLcH0
231
http://superfund.pharmacy.arizona.edu/toxamb/c1-1-1-3.html
http://cbtis105.blogspot.com/2010/05/acidos-nucleicos.html
232
Actividad 3d. Si te tocó el tema de ácidos nucleicos realiza la lectura que aparece a
continuación y consulta en biblioteca en libros recomendados por tu profesor, elaboraren
material de apoyo visual sobre su estructura y función de éstos, en el formato solicitado por el
profesor, para realizar la exposición.
Tanto el ADN como el ARN pertenecen a un tipo de moléculas llamadas “ácidos nucleicos”. El
descubrimiento de estos ácidos se debe al investigador Friedrich Meischer (1869), el cual
investigaba los leucocitos y espermatozoides de salmón, de los que obtuvo una sustancia rica
en carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y un porcentaje elevado de fósforo. Por encontrarse
dentro del núcleo, llamó a esta sustancia nucleína. Años más tarde, se encontró que tenía un
componente proteico y un grupo prostético (no proteico); debido a que el grupo prostético es de
carácter ácido, a la nucleína se la pasó a llamar ácido nucléicos.
La estructura de los ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos son biopolímeros formados a partir de unidades llamadas monómeros,
que son los nucleótidos. Durante los años 20, el bioquímico P.A. Levene analizó los
componentes del ADN. Encontró que los nucleótidos se forman a partir de la unión de:
a) Un azúcar de tipo pentosa (cinco átomos de carbono). Puede ser D-ribosa en el ARN, o D-2desoxirribosa, en el ADN.
b) Una base nitrogenada. Son compuestos orgánicos cíclicos, que incluyen dos o más átomos
de nitrógeno y son la parte fundamental de los ácidos nucleicos. Biológicamente existen
cinco bases nitrogenadas principales, que se clasifican en dos grupos:
•
•
Bases Púricas derivadas de la estructura de las Purinas (con dos anillos): la Guanina
(G) y la Adenina (A). Ambas bases se encuentran tanto en el ADN como el ARN.
Bases Pirimidínicas derivadas de la estructura de las Pirimidinas (con un anillo): la
Timina (T), Citosina (C) y Uracilo (U). La timina sólo se encuentra en la molécula de
ADN, el uracilo sólo en la de ARN y la citosina, en ambos tipos de macromoléculas.
233
c) Ácido fosfórico, que en la cadena de ácido nucléicos une dos pentosas a través de una
unión fosfodiester.
La unión de la base nitrogenada a la pentosa recibe el nombre de nucleósido y se realiza a
través del carbono 1’ de la pentosa y los nitrógenos de las posiciones 3 (pirimidinas) o 9
(purinas) de las bases nitrogenadas mediante un enlace de tipo N-glucosídico. La unión del
nucleótido con el ácido fosfórico se realiza a través de un enlace de tipo éster entre el grupo
OH del carbono 5’ de la pentosa y el ácido fosfórico, originando un nucleótido. Los nucleótidos
son las unidades o monómeros utilizados para construir largas cadenas de polinucleótidos.
234
Nucleósido = Pentosa + Base nitrogenada.
Nucleótido = Pentosa + Base nitrogenada + Ácido fosfórico.
Entonces, cada nucleótido del ADN tiene la siguiente estructura:
Los nucleótidos se enlazan para formar polímeros: los polinucleótidos o ácidos nucleicos.
Polinucleótido = Nucleótido + Nucleótido + Nucleótido + ....
En la estructura de los ácidos nucleicos, las bases nitrogenadas son complementarias entre sí.
La adenina y la timina son complementarias (A-T), al igual que la guanina y la citosina (G-C).
Dado que en el ARN no existe timina, la complementariedad se establece entre adenina y
uracilo (A-U). La complementariedad de las bases es la clave de la estructura del ADN y tiene
importantes implicaciones, pues permite procesos como la replicación del ADN y la traducción
del ARN en proteínas.
En las hebras enfrentadas A se une con T mediante dos puentes hidrógeno, mientras que G se
une con C mediante tres puentes hidrógeno. Entonces, la adhesión de las dos hebras de ácido
nucléicos se debe a este tipo especial de unión química conocido como puente de hidrógeno.
Las uniones puentes de hidrógeno son más débiles que otros enlaces químicos, como
interacciones hidrófobas y enlaces de Van der Waals. Esto significa que las dos hebras de la
hélice pueden separarse con relativa facilidad, quedando intactas.
235
Las largas cadenas de nucleótidos se forman por la unión del C5' de la pentosa con el grupo
fosfato formando un nucleótido monosfato.
Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido
ribonucleico) y están presentes en todas las células.
ADN
El ADN contiene la información genética de los seres vivos. Cada especie viviente tiene su
propio ADN y en los humanos es esta cadena la que determina las características individuales,
desde el color de los ojos y el talento musical hasta la propensión a determinadas
enfermedades.
Distintas estructuras del ADN
Se pueden definir distintas estructuras que adopta el ADN: primaria, secundaria y terciaria,
haciendo una analogía con las estructuras de las proteínas.
• Estructura primaria: La estructura primaria del ADN está determinada por la secuencia en que
se encuentran ordenadas las cuatro bases sobre la "columna" formada por los nucleósidos:
azúcar + fosfato. Este orden es lo que se transmite de generación en generación (herencia).
• Estructura secundaria: corresponde al modelo postulado por Watson y Crick: la doble hélice.
Las dos hebras de ADN se mantienen unidas por los puentes hidrógenos entre las bases. Los
pares de bases están formados siempre por una purina y una pirimidina, que adoptan una
disposición helicoidal en el núcleo central de la molécula. En cada extremo de una doble
hélice lineal de ADN, el extremo 3'-OH de una de las hebras es adyacente al extremo 5'-P
(fosfato) de la otra. En otras palabras, las dos hebras son antiparalelas es decir, tienen una
orientación diferente.
236
Esta estructura secundaria, puede desarmarse por un proceso llamado desnaturalización del
ADN. Cuando la temperatura alcanza el punto de fusión del ADN, se separan las dos hebras y
se produce su desnaturalización. En este proceso se rompen los puentes de hidrógeno que
unen las cadenas y se produce la separación de las mismas, pero no se rompen los enlaces
fosfodiester covalentes que forman la secuencia de la cadena. Este es un proceso reversible,
ya que al bajar la temperatura se puede producir una renaturalización. Cuando una molécula de
ADN posee un gran contenido de bases nitrogenadas de tipo C y G (las cuales están unidas
por tres puentes de Hidrógeno), las condiciones para la desnaturalización de esa molécula
deberán ser más enérgicas, por tanto tendrán un punto de fusión mayor.
• Estructura terciaria: es la forma en que se organiza la doble hélice. En Procariotas, así como
en las mitocondrias y cloroplastos eucariotas el ADN se presenta como una doble cadena
(de cerca de 1 mm de longitud), circular y cerrada, que toma el nombre de cromosoma
bacteriano. El cromosoma bacteriano se encuentra altamente condensado y ordenado
(superenrollado). En los virus, el ADN puede presentarse como una doble hélice cerrada,
como una doble hélice abierta o simplemente como una única hebra lineal. En los Eucariotas
el ADN se encuentra localizado en el núcleo, apareciendo superenrollado y asociado con
proteínas llamadas histonas. Durante la mitosis, en las células eucariotas la cromatina se
enrolla formando cromosomas, que son complejas asociaciones de ADN y proteínas.
237
Los distintos tipos de ARN
El ARN se encuentra, en una célula típica, en una cantidad 10 veces mayor que el ADN. El
azúcar presente en el ARN es la ribosa. Esto indica que en la posición 2' del anillo del azúcar
hay un grupo hidroxilo (OH) libre. Por este motivo, el ARN es químicamente inestable, de forma
que en una disolución acuosa se hidroliza fácilmente.
En las células, se encuentran varios tipos de ARN, los cuales poseen distinta función y tamaño.
 ARN mensajero (ARNm): Se sintetiza sobre un molde de ADN por el proceso de
transcripción. Este ARN pasa al citoplasma y sirve de pauta para la síntesis de proteínas
(traducción).
 ARN ribosómico (ARNr): El RNA ribosómico está presente en los ribosomas, orgánulos
intracelulares implicados en la síntesis de proteínas. Su función es leer los ARNm y formar la
proteína correspondiente.
 ARN de transferencia (ARNt): Son cadenas cortas de una estructura básica, que pueden
unirse específicamente a determinados aminoácidos.
Estos tres tipos de ARN están implicados en el pasaje de información del lenguaje de los
nucleótidos del ADN al de los aminoácidos de las proteínas, en un proceso conocido como “El
dogma central de la biología”, que muestra la siguiente figura:
http://biocelular.wikispaces.com/file/view/sintesis_de_proteinas.png
Los genes, están formados por una secuencia de nucleótidos en el ADN, que determina el
orden de los aminoácidos en las proteínas. Sin embargo el ADN no proporciona directamente
de inmediato la información para el ordenamiento de los aminoácidos y su polimerización, sino
que lo hace a través de otras moléculas, el ARNm, ARNr y ARNt.
http://www.porquebiotecnologia.com.ar/educacion/cuaderno/ec_32.asp
238
http://www.bionova.org.es/biocast/documentos/tema09.pdf
http://biologia.laguia2000.com/bioquimica/acidos-nucleicos
Video:
http://www.youtube.com/watch?v=XNyj6wYGBQo
Ejercicios interactivos:
http://www.juntadeandalucia.es/averroes/manuales/acidos_nucleicos/acidos_nucleicos.htm
http://profesorjano.org/fisiologia-y-anatomia/acidos-nucleicos/
http://personales.ya.com/geopal/biologia_2b/unidades/ejercicios/act20acnutema1.htm
http://camilalemos.com/wp-content/uploads/2009/02/dna-15.jpg
239
http://biologia.laguia2000.com/bioquimica/adn-modelo-de-doble-hlice
http://www.angelfire.com/magic2/bioquimica/nucle_tidos_y__cidos_nucleicos.htm
240
Actividad 4. Realiza las siguientes actividades de retroalimentación de tu exposición y la de tus
compañeros.
a) Reúnete en equipos heterogéneos de trabajo sinteticen la información obtenida y elaboren
un resumen u organizador gráfico en tu cuaderno donde plasmes la estructura y función de las
macromoléculas naturales (carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos) como
retroalimentación de las exposiciones de tus compañeros.
b) Explica la formación de los enlaces correspondientes a cada macromolécula.
-Enlace glucosídico (carbohidratos):
-Enlace éster:
Enlace peptídico (proteínas):
Enlace fosfodiester (ácidos nucleicos):
241
Actividad 5. Realiza la siguiente actividad experimental, trabajando colaborativamente.
-De manera individual o colaborativa, identifica problemas, formula preguntas de
carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas.
científico o realizar experimentos pertinentes, consultando fuentes relevantes
previas y comunica sus conclusiones, aportando puntos de vista con apertura,
presentan, siendo consciente de sus valores, fortalezas y debilidades.
Nombre de la práctica: “Propiedades de los carbohidratos, lípidos y
proteínas”
Propósito: Identificar mediante pruebas cualitativas a los carbohidratos,
lípidos y proteínas.
Planteamiento del problema: ¿En qué alimentos se pueden encontrar comúnmente los
carbohidratos, lípidos y proteínas?
Material:
•
•
•
•
•
•
Sustancias:
4 muestras de alimentos
comunes en la dieta por ejemplo:
carne, fruta, cacahuate y
alimento industrializado.
4 pedazos de papel de estraza o
papel blanco
1 mortero con pistilo.
12 tubos de ensayo.
1 gradilla.
1 mechero.
242
•
•
•
Solución de Fehling A y B
Solución de Biuret en frasco con
gotero
Lugol en baja concentración
Procedimiento:
Experimento # 1. Reconocimiento de carbohidratos
• Macera finamente en el mortero con el pistilo, una porción de cada alimento en 5ml de
agua.
• Marca 2 de los tubos de ensayo con el nombre de cada alimento.
• Agrega las muestras.
Alimento 1
•
•
•
•
Alimento 2
Alimento 4
Añade a uno de los tubos de cada alimento unas gotas de lugol.
Agrega al segundo tubo de cada alimento unas gotas de reactivo de Fehling A y B, agita
ligeramente y somételos a calentamiento.
Observa el cambio de coloración en cada tubo y compara con el cuadro de vires.
Reactivo
Indicador de
presencia de
Lugol
Almidón
Fehling A y
B
Azúcares
•
Alimento 3
Color original
Vire (cambio de color)
Color
caramelo
A Celeste y B
incoloro.
Cambia a azul o violeta en presencia
de almidón
Cambia a rojo ladrillo en presencia de
azúcares.
Interpreta tus resultados, llenando el cuadro al final de la práctica.
Experimento #2. Reconocimiento de lípidos
•
•
•
•
Corta cuatro pedazos de papel en cuadros
Coloca las muestras de los cuatro alimentos sobre el papel como se menciona a
continuación:
 Si se trata de un alimento sólido se debe frotar contra el papel blanco.
 Si se trata de alimentos líquidos, vierte algunas gotas sobre el papel.
Observa en ambos casos, al retirar el alimento, si después de 5 minutos, aparece una
mancha traslúcida sobre el papel. Esto indicará la presencia de lípidos en la muestra
analizada.
Registra tus resultados.
243
Experimento #3. Reconocimiento de proteínas.
1.- Coloca una muestra macerada de cada alimento en tubos debidamente etiquetados.
1
2
3
2.- Adiciona 10 gotas de reactivo de Biuret, agita y observa el cambio de coloración.
Reactivo de
Biuret
Indica presencia de
proteínas
Color original:
Azulado
Cambia a rojizo ladrillo al
mezclarlo con proteínas
3.- Registra tus resultados.
Tabla de registro
Alimento analizado
Macromolécula predominante
Resultados:
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
Conclusiones:
Interpreta los resultados, compáralos con tu hipótesis y elabora tus conclusiones.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Aspectos a evaluar
laboratorio y colabore en la realización de la práctica.
4.- Describí en mis observaciones lo que ocurrió
durante el experimento.
finalizar el experimento.
6.- Elaboré conclusiones comprobando o rechazando
la hipótesis propuesta.
244
Sí
No
Observaciones
7.- Realicé los cálculos adecuadamente en la
solución de los problemas o contesté las preguntas
del cuestionario.
Autoevaluación y heteroevaluación
Escala de valor
Excelente
10 ó 9
Bien
8ó7
Regular
6
Insuficiente
5 o menos
Reconoce la obtención, uso e impacto ambiental de las macromoléculas sintéticas, con
una actitud responsable y cooperativa en su manejo.
Macromoléculas sintéticas:
Polímeros de adición.
Polímeros de condensación.
Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida
245
¿Cómo se obtienen las macromoléculas sintéticas?
Actividad 6. Contesta las siguientes preguntas y
coméntalas en clase.
¿Cómo se obtendrán las macromoléculas sintéticas?
_________________________________
____________________________________________________________________________
Cita ejemplos de productos constituidos por polímeros sintéticos que se utilicen en actividades
cotidianas:___________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
¿Cuál será el impacto ambiental, tanto en la producción, como en el uso y desecho de estos
productos? ___________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
Actividad 7. Realiza la siguiente lectura e identifica los diferentes tipos de polímeros de adición
que utilizas, describe sus usos, recalcando la importancia y beneficios del uso adecuado y
racional de éstos en tu vida cotidiana. Coméntalo en clase.
Las macromoléculas se pueden clasificar según diversos criterios:
Según su origen:
Naturales: Caucho, polisacáridos (celulosa, almidón), proteínas, ácidos nucléicos
Artificiales: Plásticos, fibras textiles sintéticas, poliuretano, baquelita.
Según su composición:
Homopolímeros: Un sólo monómero
Copolímeros: Dos o más monómeros
246
Según su estructura:
Lineales: Los monómeros se unen por dos sitios (cabeza y cola)
Ramificados: Si algún monómero se puede unir por tres o más sitios.
Por su comportamiento ante el calor:
Termoplásticos: Se reblandecen al calentar y recuperan sus propiedades al enfriar. Se
moldean en caliente de forma repetida.
Termoestables: Una vez moldeados en caliente, quedan rígidos al ser enfriados por formar
nuevos enlaces y no pueden volver a ser moldeados.
Las fibras pueden tejerse en hilos finos y los elastómeros poseen gran elasticidad, pueden
estirarse varias veces su longitud. Un elastómero de origen natural sería el caucho.
Copolimerización.
Se produce por la polimerización de dos o más
monómeros. Pueden ser:
· Alternado.
· En bloque.
· Al azar.
· Ramificado o injertado.
Polimerización.
Existen dos tipos fundamentales:
· Adición.
· Condensación.
Polimerización por Adición.
La masa molecular del polímero es un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero,
pues al formarse la cadena los monómeros se unen sin perder ningún átomo.
Suelen seguir un mecanismo en tres fases, con ruptura hemolítica:
· Iniciación: CH2=CHCl + catalizador Þ ·CH2–CHCl·
· Propagación o crecimiento: 2 ·CH2–CHCl· Þ ·CH2–CHCl–CH2–CHCl·
·Terminación: Los radicales libres de los extremos se unen a impurezas o bien se unen dos
cadenas con un terminal neutralizado.
247
Más información sobre tipos de polimerización por adición y condensación:
Polímeros sintéticos y naturales
http://www.educarchile.cl/Portal.Base/Web/VerContenido.aspx?ID=136400
En el listado siguiente vemos algunos de los polímeros de adición más importantes, sus
principales aplicaciones, así como los monómeros de los que proceden. Nótese que los
polímeros basan su nomenclatura en el nombre comercial de los monómeros.
MONÓMERO
CH2=CH2
POLÍMERO
USOS PRINCIPALES
–CH2–CH2–CH2–CH2–
eteno (etileno)
CH2=CH–CH3
(propeno propileno)
Bolsas,
botellas,
juguetes
polietileno
–CH2–CH–CH2–CH–
|
|
CH3
CH3
Películas, útiles de cocina,
aislante eléctrico
polipropileno
CH2=CHCl
cloroeteno (cloruro de vinilo)
CH2=CH
fenileteno (estireno)
CF2=CF2
tetraflúoreteno
–CH2–CHCl–CH2–CHCl–
Ventanas, sillas, aislantes
policloruro de vinilo
poliestireno
–CF2–CF2–CF2–CF2–
Juguetes, embalajes,
aislante térmico y acústico
Antiadherente, aislante
PTFE (teflón)
CH2=CCl–CH=CH2
–CH2–CCl=CH–CH2–
2-clorobutadieno
cloropreno o neopreno
248
Aislante térmico, neumáticos
CH2=CH–CN
propenonitrilo
(acrilonitrilo)
CH3
|
CH2=C–COOCH3
metil-propenoato de metilo
(metacrilato de metilo)
|
|
CN
CN poliacrilonitrilo
Tapicerías, alfombras, tejidos
CH3
CH3
|
|
Muebles, lentes y equipos
–CH2–C—CH2—C—
ópticos
|
|
COOCH3 COOCH3 PMM (plexiglás)
Geometría en la polimerización. Polimerización cis–trans
Polimerización por condensación.
En cada unión de dos monómeros se pierde una molécula pequeña, por ejemplo agua. Por
tanto, la masa molecular del polímero no es un múltiplo exacto de la masa molecular del
monómero. Los principales polímeros de condensación son:
Homopolímeros: Polietilenglicol, Siliconas
Copolímeros: Baquelitas, Poliésteres, Poliamidas
Polietilenglicol.
Suele producirse por la pérdida de una molécula de agua entre 2 grupos (OH) formándose
puentes de oxígeno:
Siliconas.
Proceden de monómeros del tipo R2Si(OH)2. Se utiliza para sellar juntas debido a su carácter
hidrofóbico.
249
Baquelita.
Se obtiene por copolimerización entre el fenol y el metanal (formaldehido). Se forman
cadenas que se unen entre sí debido al grupo hidroximetil en posición “para”. Se utiliza como
cubierta en diferentes electrodomésticos, como televisores.
Poliésteres.
Se producen por sucesivas reacciones de esterificación (alcohol y ácido). Forman tejidos, de
los cuales el más conocido es el “tergal” formado por ácido tereftálico (ácido p-bencenodicarboxilico) y el etilenglicol (etanodiol):
Poliamidas.
Se producen por sucesivas reacciones entre el grupo ácido y el amino con formación de
amidas. Forman fibras muy resistentes. La poliamida más conocida es el nailon 6,6 formado
por la copolimerización del ácido adípico (ácido hexanodioico) y la 1,6-hexanodiamina:
Polímeros naturales
Son ejemplos de polímeros naturales: Caucho, Polisacáridos, Lípidos, Proteínas, Ácidos
nucléicos.
http://fresno.pntic.mec.es/~fgutie6/quimica2/ArchivosHTML/Teo_10_princ.htm
Video:
Polímeros http://www.youtube.com/watch?v=7qCf6Hbrlh0&feature=related
250
Actividad 8. Organícense en equipos para realizar una investigación documental o de campo,
sobre los métodos de producción, utilidad e impacto ambiental de las macromoléculas
sintéticas que maneja en su vida cotidiana a nivel local, regional o nacional. Realicen un reporte
con el formato indicado por el profesor. En plenaria discutan acerca de las ventajas y de las
desventajas de la producción de macromoléculas sintéticas y de su uso irracional.
El reporte podrá llevar el siguiente formato:
-Carátula, índice, introducción
-Antecedentes de la empresa que elabora el producto
-Materia prima con la que se elabora el producto (incluir nombre y fórmulas químicas)
-Proceso de elaboración
-Beneficios y riesgos que aporta al ser humano y el ambiente
-Impacto en la sociedad de dicho producto.
-Conclusiones
-Fuentes de información
Páginas Web recomendadas:
Macromoléculas sintéticas y producción
http://www.lucerolozano.com.mx/QUIM2-B5.pdf (pp.36-44)
http://www.monografias.com/trabajos11/polim/polim.shtml
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/072/htm/sec_7.htm
http://hernanivan.crearblog.com/?p=3
http://www.juntadeandalucia.es/averroes/iesalfonso_romero_barcojo/departamentos/tecnologia/trabajos_
alumnos_tecnologia/lauraymanuel/plastico.html
http://www.textoscientificos.com/polimeros/polimind
Macromoléculas sintéticas y medio ambiente
http://www2.ine.gob.mx/publicaciones/gacetas/422/envases.html
http://www.ehu.es/reviberpol/pdf/abr/perdomo.pdf
http://www.porquebiotecnologia.com.ar/educacion/cuaderno/ec_48.asp
http://www.slideshare.net/jsaav/polimeros-2489863
http://html.rincondelvago.com/los-nuevos-materiales-plasticos-y-el-medio-ambiente.html
http://fido.palermo.edu/servicios_dyc/publicacionesdc/vista/detalle_articulo.php?id_libro=139&id_articulo=
4659
251
PARÁMETROS PARA EVALUAR LOS PRODUCTOS DEL BLOQUE V
PRODUCTO
Investigación
documental
y exposición
Resumen
Reporte de
laboratorio
Esquema
MUY BIEN
10
BIEN
9-8
REGULAR
7-6
INSUFICIENTE 5-0
criterios:
-Te integras en equipos de
trabajo colaborativo.
–Realizan la investigación
documental, respecto al tipo
de macromolécula natural
asignado por tu profesor
(carbohidratos,
lípidos,
proteínas
o
ácidos
nucleicos).
-Elaboran material de apoyo
visual sobre la estructura y
función de la macromolécula
solicitada.
-Exponen ante el grupo con
respeto, orden, claridad y
coherencia.
–Realizan la investigación
documental, respecto al
tipo de macromolécula
natural asignado por tu
profesor -Exponen ante el
grupo con respeto, orden,
claridad y coherencia.
–Realizan
la
investigación
documental, respecto
al
tipo
de
macromolécula natural
asignado
por
tu
profesor
-Exponen
ante
el
grupo
con
deficiencias.
Realizan de manera
parcial la investigación
solicitada y exponen
ante el grupo de
manera desorganizada
y con deficiencias.
-Te reúnes en equipos
heterogéneos de trabajo
colaborativo.
-Sintetizan la información
obtenida.
-Elaboran el resumen en el
cuaderno donde plasmen la
estructura y función de las
macromoléculas
naturales
(carbohidratos,
lípidos,
proteínas y ácidos nucleicos)
del método científico, redacta
una hipótesis que puedas
comprobar respecto a las
Propiedades de los
carbohidratos, lípidos y
proteínas, interpreta los
resultados y elabora su
compañeros. Muestra interés
en la sesión de laboratorio y
actividades en el aula,
participando con
-Elaboran el resumen
plasmando de manera
parcial la estructura y
función de las
macromoléculas
naturales
(carbohidratos, lípidos,
proteínas y ácidos
nucleicos)
Elaboran el resumen de
manera deficiente, no
identifican
adecuadamente la
estructura y función de
las macromoléculas.
con sus compañeros.
Muestra interés en la
seguridad.
Desarrolla algunos
pasos del método
parcialmente su
en el equipo de
trabajo. Acude a la
sesión de laboratorio.
seguridad.
No participa en el
equipo de trabajo.
Realizas lectura y elaboras el
esquema identificando los
diferentes tipos de polímeros
de adición que utilizas,
describe sus usos recalcando
la importancia y beneficios
del uso adecuado y racional
de éstos en tu vida cotidiana.
Elaboras el esquema
identificando los diferentes
tipos de polímeros de
adición que utilizas,
describe sus usos
recalcando la importancia
y beneficios del uso
adecuado y racional de
éstos.
Elaboras el esquema
identificando de
manera parcial los
tipos de polímeros de
adición que utilizas,
describe sus usos.
Elaboras el esquema
identificando
incorrectamente los
tipos de polímeros, no
describes sus usos ni la
importancia de éstos.
-Elaboran el resumen en
el cuaderno donde
plasmen la estructura y
función de las
macromoléculas naturales
(carbohidratos, lípidos,
proteínas y ácidos
nucleicos)
252
criterios
Investigación
documental
-Incluyes los métodos de
producción,
utilidad
e
impacto ambiental de las
macromoléculas
sintéticas
que maneja en su vida
cotidiana a nivel local,
regional o nacional.
-Realicen un reporte con:
Portada,
introducción,
fuentes
consultadas,
en
hojas blancas con orden,
limpieza y claridad
- Participas en plenaria
discutiendo acerca de las
ventajas y de las desventajas
de
la
producción
de
macromoléculas sintéticas y
de su uso irracional.
-Incluyes los métodos de
producción, utilidad e
impacto ambiental de las
macromoléculas sintéticas
que maneja en su vida
cotidiana a nivel local,
regional o nacional.
-Realicen un reporte con:
Portada,
introducción,
fuentes consultadas, en
hojas blancas con orden,
limpieza y claridad
-Solo
escuchas
la
participación
de
tus
compañeros en plenaria.
Incluyes parcialmente
alguno
de
los
aspectos
señalados
ya sea:
-Métodos
de
producción,
-Utilidad
-Impacto ambiental de
las
macromoléculas
sintéticas.
Omites en el resumen
dos de los temas
requeridos o abordas
de manera parcial.
No te apegas a los
criterios solicitados
para elaborar el
reporte.
Al reporte le falta
alguno
de
los
aspectos requeridos.
Nota: La escala de valor es con fines de autoevaluación. Los productos utilizados para la
253
254
BIBLIOGRAFÍA
Fernández Flores, Fernando, Química 2, Editorial Ges, 2010 México D. F.
Martínez Márquez, Eduardo, Química II, Cengage Learning, 2010 México D. F.
Mora González, Víctor Manuel, Química 2, Editorial St, 2010 México D.F.
Muñoz Mena, G. Devore. Química Orgánica, Editorial Prentice Hall, 1998.
Ocampo Cervantes, Óscar, Química II, Editorial Oxford, 2011 México D.F.
Ramírez Regalado, Víctor Manuel, Química II, Editorial Patria, 2009 México D.F.
Rosales Guzmán, Elizabeth, Química 2, Editorial Limusa, 2010 México D. F.
Santos Cárdenas, Víctor Elías, Manual De Prácticas Química II, Cobach, 2010 Baja
California.
Villarmet Framery Christine y López Ramírez Jaime, Química II, Editorial Bookmart,
2010 México D.F.
255
256
PLANTELES
Baja California
Camalú
Ciudad Morelos
Ejido Nayarit
El Florido
Ensenada
Estación Coahuila
Extensión Mtro. Rubén Vizcaíno Valencia
Extensión Maneadero del Plantel Ensenada
Extensión Primer Ayuntamiento
Extensión Tecate
Guadalupe Victoria
La Mesa
Mtro. José Vasconcelos Calderón
Mtro. Rubén Vizcaíno Valencia
Mexicali
Miguel Hidalgo y Costilla
Nueva Tijuana
Nuevo León
Primer Ayuntamiento Playas de Rosarito
Profr. Arturo David Velázquez Rivera
Rosarito
San Felipe
San Quintín
Tecate
Tijuana Siglo XXI
Valle de Guadalupe
CENTROS EMSAD
El Hongo
El Rosario
Punta Colonet
Real del Castillo
San Vicente
Trabajadores No. 1
Trabajadores No. 2
Trabajadores No. 3
Valle de la Trinidad
Valle de las Palmas
ESTE MATERIAL FUE ELABORADO BAJO
LA COORDINACIÓN Y SUPERVISIÓN DE LA
DIRECCIÓN DE PLANEACIÓN ACADÉMICA Y
REPRODUCIDO POR LA UNIDAD DE DISEÑO GRÁFICO
E IMPRENTA DEL COLEGIO DE BACHILLERES DEL
ESTADO DE BAJA CALIFORNIA.
Blvd. Anáhuac 936, C. Cívico, Mexicali, B. C.
FEBRERO DE 2012
Esperamos recibir de los usuarios, en especial de los maestros y alumnos
del Colegio, cualquier observación que a su juicio sea necesario
hacernos llegar, más aún si se tratara de errores u omisiones.
Dirigirse a la Dirección y domicilio arriba consignados.

QuimicaII.Guía - WordPress.com

Transcripción

Documentos relacionados