Ley de Boyle (3 de 3)

Ley de Boyle (2-3)

Ley de Boyle (parte 1 de 3)

Agunas veces hemos escucuchado que los buzos no deben contener la respiración al ascender, pero no nos detenemos para reflexionar y responder ¿porque deben hacer esto?

la explicacion parte del fenómeno que indica que el aire disminuye su volumen al aumentar la presión ejercida sobre él, equivalentemente, el volumen del aire aumenta, al disminuir la presión en él.

Si encerráramos aire o cualquier gas en un cilindroprovisto de un pistón móvil.Al hacer descender el pistón hasta la mitad de su volumen, se observaría que es necesario duplicar la presión.

Si disminuimos el volumen del gas hasta un tercio de su valor original, la presión se debe triplicar, de igual forma, si el volumen del cilindrolo duplicamos, la presión en el gas disminuirá a la mitad. De todo esto, concluimos que el producto del volumen del gas por su presión, permanece constante.

A esta relación sele conoce como ley de Boyle.

CAMBIOS DE ESTADO

Introducción

Con este experimento se pretende observar los cambios de estado de un compuesto de (agua salada).

La idea fundamental es analizar el comportamiento de esta sustancia en primer lugar cuando se hace la mezcla de agua + sal (NaCl + H2O) y en segundo lugar cuando a esta mezcla se aumenta la temperatura mediante la inducción de una fuente de calor.

En el experimento se solicita el uso de agua de mar, por no contar con ella se realizó una mezcla de agua purificada (250 ml.) y 25 gr. de sal común.

Un aspecto importante de destacar que en este experimento observaremos en la preparación el método para mezclar las dos sustancias, posteriormente, se podrá observar el cambio de estado de estas mismas y por ultimo un método de separación de un líquido y un sólido aprovechando las características físicas y químicas del agua.

Unidad 5 Actividad 7 “Reacciones orgánicas”

Unidad  5 Actividad 7 “Reacciones orgánicas”

Combustión de gas en una estufa.

Las estufas que utilizan para su funcionamiento como combustible el gas se les denomina estufa a gas. Estas estufas están acondicionadas en su sistema y partes para realizar la combustión. El gas es una fuente de energía que cede calor al hacer ignición, existen 2 categorías de gas disponible para uso doméstico en México:

- Gas Natural

- Gas Licuado de Petróleo ó Gas L.P.

importancia de la quimica en la actualidad

Introducción.

La química es una ciencia que maravilla con los secretos de la transformación de las sustancias, mediante ella se logra la síntesis de un nuevo material y es fascinante por develar la identidad de las cosas, cualquier conocimiento humano pasa por un largo proceso de ensayo y error por esta razón es necesario enfocar este ensayo entre el pasado y el futuro.

La respuesta a la interrogante ¿Cuál es la importancia de la Química en la actualidad?, se responde con tres planteamientos generales, el presente y el futuro, lo bueno y lo malo, y la realidad y desinformación que la sociedad actual tiene frente a esta ciencia.

Estos tres temas enlazados dan claridad del porque es importante esta ciencia para el presente y futuro de la humanidad.

El pasado y el futuro de la química.

En este de milenio, la química es una ciencia muy distinta de las prácticas de los alquimistas de los siglos XV y XVI y avanza a pasos agigantados de tal suerte que poco tendrá que ver con lo que harán los químicos dentro de trescientos años.

La química en la actualidad es heredera de una tradición milenaria empeñada en develar el secreto de la transformación de las sustancias.

os alquimistas, persiguieron por más de dos mil años el sueño de convertir el plomo en oro, pero no para hacerse ricos, sino para transformar al mundo y al Universo entero. Su empeño, no fue infructuoso pues dio lugar al nacimiento de la química como ciencia.

La química moderna se consolidó a lo largo del siglo XIX y se benefició enormemente con el desarrollo de la teoría atómica a principios del siglo XX, de manera que alrededor de 1925 alcanzó su madurez y nos transformó para siempre el mundo. Para dar una idea de los cambios en estos últimos doscientos años, baste decir que a principios de 1800 los químicos conocían, cuando más 300 sustancias distintas y hoy se cuentan ya cerca de 19 millones.

En los últimos cincuenta años este número ha venido duplicándose en promedio cada trece años, de manera que si continúa esta tendencia para el año 2050 llegaremos a 300 millones de compuestos químicos diferentes y a 5 000 millones para el 2100, esto supone que solo una pequeña fracción de estas sustancias tendrá alguna utilidad práctica en la innovación de nuevos medicamentos y materiales.

La química es sin duda una de las herramientas con la que se cuenta para enfrentar los grandes problemas del siglo XXI, como pueden ser: la escasez de alimentos, la aparición de nuevas enfermedades, el agotamiento de las fuentes de energía convencionales y el deterioro del ambiente, en este sentido el trabajo de la química estará y esta íntimamente relacionado con la biología y la física, por citar un ejemplo  de relación con la biológicos es necesario el conocimiento de los fenómenos a nivel molecular y con ello realizar la síntesis de fármacos específicos para cada persona, de acuerdo a sus características genéticas particulares, y generar sustancias que controlen el funcionamiento de las células del cuerpo, la identificación de la estructura y propiedades químicas de los componentes del código genético de diversos seres vivos, incluidos los humanos, abre la puerta a la reprogramación genética como vía para corregir defectos genéticos o para desarrollar cultivos más resistentes a las plagas o a la escasez de agua.

En el caso de las propiedades físicas de las sustancias con base en su estructura atómica dará lugar al desarrollo de nuevos materiales, que revolucionarán áreas como la microelectrónica, los sistemas de almacenamiento y distribución de energía, y el control ambiental.

Los retos de la química es crear nuevas sustancias para combatir la destrucción de la capa de ozono por la acción de agentes químicos generados por los seres humanos y el calentamiento global de la Tierra, al parecer inducido por el incremento de la concentración de dióxido de carbono CO₂ en la atmósfera, resultado de la quema de combustibles como el petróleo, el gas natural y el carbón. Pero no solo es la contaminación del aire también están los problemas de la alta concentración de ozono a nivel del suelo y la devastación generada por la lluvia ácida en las grandes ciudades, fenómenos provocados por las reacciones químicas que ocurren en el interior de los motores de combustión de nuestros medios de transporte.

La química entre lo bueno y malo.

Los productos resultados de los avances en la química son importantes es posible que en el futuro se sintetice un fármaco para curar el cáncer o un medicamento que controla definitivamente el desarrollo del virus que provoca el sida.

La química a cambiado el modo de vida de la humanidad con la síntesis de antibióticos, analgésicos, tranquilizantes, y hasta del famoso Viagra, con lo que la humanidad se ha beneficiado día a día.

Gracias al uso de de fertilizantes y plaguicidas desarrollados por los químicos es posible incrementar la producción de alimentos.

En la actualidad la civilización depende de muchos inventos relacionados con la química, difícilmente habría alguien dispuesto a deshacerse de la ropa que esté fabricada con alguna fibra sintética o que fuera procesada químicamente, por ejemplo el poliéster, nailon, rayón o acrilán o telas coloridas de lana, seda o algodón.

Otros usos cotidianos en la sociedad son los plásticos, los colorantes, las pinturas, los cosméticos, los aditivos alimenticios, las cerámicas

Es sabido que la química es sinónimo de contaminante, dañino o perjudicial también de de artificial y esto desacredita a la química contra lo natural.

Por lo que la químico se asocia con lo artificial y lo tóxico, como si las sustancias naturales no fueran sustancias químicas y como si todo lo natural fuera inofensivo

Realidad y desinformación.

La sociedad a adquirido odio y terror hacia lo que suena a química esto se debe a que durante muchos años la industria química mundial ha desarrollado su labor sin preocuparse demasiado por el impacto ecológico de sus actividades, en la mayoría de los casos privilegiado las ganancias económicas sobre la salud de la población sobretodo aquellas que están cerca de las planta química e industrias;

También ocultado información sobre la posible toxicidad de un producto o sobre sus efectos secundarios, se sabe de casos en los que se poner a la venta nuevos producto sin que se realicen todas las pruebas necesarias para determinar en qué condiciones es apropiado hacer uso de la sustancia.

En todos los casos se trata de sustancias químicas cuyas consecuencias del abuso, la negligencia y la avaricia son siempre desastrosas.

La desinformación a ayudado a que la sociedad adquiera una "cultura química" de la que contribuiría para  evaluar las ventajas y las desventajas de usar tal o cual producto químico, que le permita distinguir razonadamente lo dañino de lo inofensivo y reconocer los alcances y las limitaciones del trabajo de los químicos. También es cierto que si todos reconociéramos la importancia de tener conocimientos básicos de química, estaríamos mejor preparados para impedir las acciones de aquellos que quieran abusar de los productos de la química o defendernos de ellas.

indicando la importancia y aplicaciones de los isótopos en la vida actual

ISOTOPOS

Cuando se logró la transmutación de un elemento químico en otro, la gente se apresuró a declarar que se había realizado al fin el viejo sueño de los alquimistas y que «el plomo vil iba a cambiarse en oro puro». Sin embargo, las aplicaciones de tan hermoso descubrimiento no se orientaron precisamente en esa dirección, siguiendo así el viejo principio de que el hombre no sólo imita a la naturaleza, sino que la utiliza de modo original para sus propios fines.

Es entonces que los científicos han aumentado las aplicaciones de los isótopos. Con esta aportación, pretendo dar una idea del alcance y la diversidad de las aplicaciones de los isotopos en el sector de la investigación científica, la agricultura, la medicina y la producción industrial quienes han usado provechosamente, de una u otra forma, estas herramientas como la electrónica y la informática modernas quienes han ejercido una influencia amplia sobre la tecnología.

Cada elemento químico se caracteriza por el número de protones de su núcleo, que se denomina número atómico (Z). Así, el hidrógeno (1H) tiene un protón, el carbono (6C) tiene 6 protones y el oxígeno (8O) tiene 8 protones en el núcleo. El número de neutrones

del núcleo puede variar. Casi siempre hay tantos o más neutrones que protones. La masa atómica (A) se obtiene sumando el número de protones y de neutrones de un núcleo

determinado

los isotopos son “los átomos con el mismo número atómico pero diferente numero de masa, por lo que podemos decir que presentan propiedades idénticas”. (Chang, 2002)

Por ejemplo:

O¹⁶, O¹⁷, O¹⁸ ; Cl³⁵, Cl³⁷

Los isotopos más usados son: Carbono (C¹². C¹³ y C¹⁴) , Nitrógeno,(N¹⁴, N¹⁵) y Oxígeno (O¹⁶ Y O¹⁸)

Los isótopos se subdividen en isótopos estables (existen menos de 300) y no estables o isótopos radiactivos (existen alrededor de 1.200). El concepto de estabilidad no es exacto, ya que existen isótopos casi estables. Su estabilidad se debe al hecho de que, aunque son radiactivos, tienen una semivida extremadamente larga comparada con la edad de la Tierra.

Los isotopos radioactivos tienen un núcleo atómico inestable debido al balance entre neutrones y protones y emiten energía y partículas cuando cambia de esta forma a una más estable.

Los isotopos radioactivos tiene un periodo de desintegración donde la energía puede ser liberada, principalmente, en forma de rayos alfa (núcleos de helio), beta (electrones o positrones) o gamma (energía electromagnética).

La importancia de los isotopos deriva en su uso por ejemplo en la medicina, para rastrear una cierta molécula en el cuerpo, detectar el origen de ciertos átomos en las moléculas resultantes en una reacción química, como que el O₂ proviene del H₂O y no del CO₂. Determinar la antigüedad de ciertas cosas como antigüedades (con Carbono 14) Y en la física nuclear, ya sea fisión (Partición de átomos en Centrales eléctricas, Investigación y en bombas Atomices) o en Fusión (Sintetizar átomos más pesados a partir de otros) la cual está en desarrollo como una nueva fuente de energía limpia. El sol funciona gracias a la Fusión nuclear del Deuterio y Tritio, ambos son isotopos del Hidrogeno.

Isótopos usados en medicina

ISÓTOPO	APLICACIONES
60Co	Es un emisor de rayos gamma; estos rayos se usan para destruir células cancerígenas. El haz de rayos gamma se dirige al centro del tumor para que no dañe a tejidos sanos usado en teleterapia para tratamiento del cáncer
123I	Es una fuente intensa de rayos gamma que no emite partículas beta dañinas; muy eficaz para obtener imágenes de la glándulas tiroideas.
99Tc	Emisor de rayos gamma; se inyecta en el paciente y este isótopo se concentra en los huesos, de ahí que sea usado en radiodiagnóstico de huesos
Au-198	se aplica en inyecciones, para zonas cancerosas
Tantalio-182	se aplica en inyecciones, los médicos los usan para llegar hasta los tumores cancerosos de formas raras, como los que se producen en la vejiga
Yodo-131	Usado contra enfermedades de la glándula Tiroides.
Fósforo-30	Usado contra tratamientos de leucemias crónicas.
Fósforo-32	Usado en diagnostico  de enfermedades relacionadas con los huesos o médula ósea.
carbono 14	se utiliza especialmente para determinar la edad de los objetos de menos de 50.000 años.
Yodo 53	Soluciones de yodo y alcohol y complejos de yodo se utilizan como antisépticos y desinfectantes
fósforo-32	Es posible conocer los problemas referentes a la absorción de fósforo por las plantas a partir del suelo

CAMBIOS DE ESTADO

Introducción

Con este experimento se pretende observar los cambios de estado de un compuesto de (agua salada).

La idea fundamental es analizar el comportamiento de esta sustancia en primer lugar cuando se hace la mezcla de agua + sal (NaCl + H2O) y en segundo lugar cuando a esta mezcla se aumenta la temperatura mediante la inducción de una fuente de calor.

En el experimento se solicita el uso de agua de mar, por no contar con ella se realizó una mezcla de agua purificada (250 ml.) y 25 gr. de sal común.

Un aspecto importante de destacar que en este experimento observaremos en la preparación el método para mezclar las dos sustancias, posteriormente, se podrá observar el cambio de estado de estas mismas y por ultimo un método de separación de un líquido y un sólido aprovechando las características físicas y químicas del agua.

 Modelo teórico

Al disolver el Cloruro de Sodio NaCl en el agua, sucede que los iones de sodio (Na+) y de Cloro (Cl-) permiten que los cristales de sal se mezclen por separado entre las moléculas de agua, estos iones afectan las moléculas de agua y la temperatura de congelamiento y de ebullición de formas diferentes:

En el caso del agua sus moléculas se cristalizan cuando se congelan (su temperatura llega a los 0 °C), la acción de los iones del Sodio (Na) +  cloro (Cl-) de la sal se interponen en el camino de las moléculas de agua, lo que les provoca dificultades para reagruparse en cristales.

Lo anterior significaría que el agua salada permanece por mas tiempo en estado liquido a medida que desciende la temperatura.

Cuando elevamos su temperatura del agua las moléculas de esta se mueven mas rápido, chocando con mayor frecuencia y liberando así mayor cantidad de moléculas de gas de vapor de agua. Cuando la temperatura alcanza el punto de ebullición (100°C y 98 °C  para la Ciudad de México), la presión del vapor comienza a ser mayor que la presión atmosférica y el vapor de agua comienza a escaparse en forma de burbujas con lo que se liberan las moléculas.

Como mencionamos anteriormente los iones de de Na+ y Cl- ocupan el lugar entre las moléculas de agua, al aumentar la temperatura las moléculas de agua se mueven mas rápido lo que significa menor numero de moléculas y por lo tanto menos colisiones, menos moléculas de vapor de agua liberadas y la presión de vapor es mas baja comparada con el agua dulce a la misma temperatura, es de suponerse que se requiere mayor energía (temperatura) para que la presión del vapor del agua salada alcance y exceda la presión atmosférica y comience a hervir, en nuestro experimento, y como se indicó en la introducción se utiliza 250 ml de agua y 25 gr de NaCl, por lo que para un incrementar 1°C la temperatura de punto de ebullición en un litro de agua se requiere de 58 gr de sal. Por lo que esperamos que el proceso de ebullición de nuestro experimento se de en el momento que el agua este a 100°C aproximadamente, debido a el punto de ebullición del agua en la ciudad de México es a los 98° C.

• Desarrollo

Preparación de la disolución salina:

1.             En un recipiente de vidrio limpio y seco se puso 250 ml. Agua

2.            Se agregó 25g de sal al agua y se hizo la disolución.

Experimento:

3.            En un recipiente seco se vació la disolución salina en un recipiente seco y libre de polvo y grasas

4.            Se colocó el recipiente con la disolución en el fuego.

5.            Sea cubrió con la tapa de forma que quede inclinada hacia el plato colocado a un lado.

6.            Se procuro que el fuego no caliente la tapa ni el plato, esto con el objeto de que el vapor se condensara.

7.            Al calentar el recipiente con la solución el agua se evapora, condensándose en la tapa y cayendo sobre el plato.

8.            El calentamiento de la disolución del recipiente se efectuó a fuego lento esto con el fin de evitar el arrastre de partículas de Cloruro de Sodio.

9.            Se comprobó que se producía la separación entre el agua y el cloruro de sodio probando mediante la prueba del líquido del plato.

Datos

·         250 ml Agua

·         25 gr de sal común

Análisis de datos

En este caso se esperaba obtener los 250 ml de agua una vez que se evaporo el agua, mas sin embargo existe una perdida derivada de las condiciones del experimento.

− Resultados

Al concluir el experimento se obtuvo la separación del agua y el Cloruro de sodio, este quedo depositado en el fondo del recipiente después de haberle aplicado una fuente de calor pequeña (esta no pudo ser medida), durante 45 minutos.

• Conclusiones

La sal de mesa o cloruro sódico, cuya fórmula química es NaCl., tiene una estructura de de un cristal con forma de cubo, en la que los  átomos de cloro y de sodio, dispuestos alternadamente, forman una red cúbica  que se va repitiendo con la misma orientación en toda la sustancia,  formando una red cristalina. ver (Fig.  1.- Aspecto y estructura del cloruro de Sodio)

Fig.  1.- Aspecto y estructura del cloruro de Sodio http://es.wikipedia.org/wiki/Cloruro_de_sodio

En el caso del agua la carga parcial que se desarrollan a través de la molécula la convierte en un excelente solvente. El agua disuelve muchas substancias al rodear partículas cargadas (empujadas hacia la solución).

El cloruro de sodio, es una sustancia iónica que contiene iones alternos de sodio y cloro Cuando se añade sal de mesa al agua, las cargas parciales en la molécula de agua se sienten atraídas al Na+ y a los iones Cl−.

Las moléculas de agua se encaminan hacia la estructura de cristal y entre los iones individuales, rodeándolos y disolviendo lentamente la sal.

Las moléculas de agua van en realidad a alinearse de manera diferente dependiendo en los iones que están siendo empujados en la solución.

La parte negativa de oxígeno de las moléculas de agua rodearan los iones de sodio positivos; las partes de hidrógeno positivas rodearán los iones de cloro negativos. Ver Fig 2.

Fig 2. Aspecto de la molécula del Agua y el Cloruro de Sodio

El proceso inverso resulta cuando por efecto del calor el agua el Agua, se evapora lo que permite que el las moléculas de Cloruro de sodio retomen su aspecto normal sedimentándose por de la evaporación del agua