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Cambios Físicos y Químicos

Cambios Físicos y Químicos

De la misma forma que hacemos con las propiedades de alguna sustancia, todo cambio que sufre una sustancia lo podemos clasificar como cambios físicos o químicos.

Cuando ocurren los cambios físicos, la sustancia va variando en su apariencia física, pero no cambia en su composición.

Si observamos el cambio del agua ( H2O ) en su evaporación cambia su estado físico de liquido a gaseoso, pero se sabe bien que su composición no se altera, esta sigue siendo agua ( H2O ).

El cambio de estado de una sustancia (ejemplo liquido a gas o a sólido ), se entienden por cambios físicos “Son cambios Físicos”.

Las reacciones químicas son los cambios químicos, una sustancia se transforma en otra sustancia químicamente distinta, el ejemplo que más veremos cuando estudiemos este tema es el que sufre el hidrógeno, si quemamos hidrógeno en el aire este se convierte en agua al sufrir un cambio químico.

Como pudimos ver en este vídeo las diferentes reacciones químicas
Un cambio químico puede ser muy drástico e irreversible.

Compuestos Química

Compuestos Química.

Para formar compuestos, la mayoría de los elementos pueden interarticular con diferentes elemento.

Por ejemplo podemos mencionar a el hidrógeno gaseoso este arde en oxígeno para formar el agua.

Si por es posible que se pueda descomponer el agua en sus elementos constituyentes, al pasar a través de esta por una corriente eléctrica, esto lo puede apreciar en la imagen que encuentras en este articulo aquí debajo.

Bien ahora si observamos la tabla que creamos para aclarar mejor el tema

Las propiedades del O2H (agua) no parecen las de los elementos componentes, por otro lado, la composición del agua nos variable, si comparamos las propiedades del agua podemos decir que el agua pura no importa su origen, un 11%  es Hidrógeno,y el 89% es de oxigeno de masa. Estas composiciones del agua macroscópica son puramente correspondientes a su composición molecular, la que consta con dos átomos de hidrógeno más un átomo  de oxigeno.

Comparación de agua, hidrógeno y oxígeno

Puentes de hidrógeno

Puentes de hidrógeno

Prosiguiendo con el tema de los enlaces de hidrógeno, el echo de que esta sustancia es una molécula polar, la que a la vez contiene hidrógeno, logra formar un puente muy especial donde el hidrógeno es el intermediario, entonces a pesar de poseer una masa molecular pequeña, en nuestro planeta la vemos a temperatura ambiente en un estado liquido, es por esto que tras la unión se forma una red de moléculas que brindan una gran e importante estabilidad a ese estado.

Si de este estado del agua la quisiéramos pasar a vapor precisaríamos una enorme energía, ya que se debe de romper los puentes de hidrógeno y después la atracción de molécula con molécula, es cuando se desprende la sustancia liquida y se transforma en gas.

Si tenemos presente que el punto de ebullición del agua es de 100 grados, podemos darnos cuenta que es enorme la energía a utilizar para cambiar de estado, esta es una buena explicación de porque encontramos en la naturaleza la cantidad de agua liquida, en tanto el metano, el que posee una molécula no polar, y tiene una masa molécula  de 16 (4_H y 1_C), parecida a la del agua, a temperatura ambiente es gaseoso.

Esta sustancia en la que conocemos como el gas que se utiliza para las cocinas, y para licuarlo es necesario el uso de una tecnología muy especial.

El puente de hidrógeno forma parte de la naturaleza y modifica propiedades de gran variedad de sustancias, por ejemplo, estabiliza a las proteínas, dándole la estructura (forma) que necesitan para cumplir determinadas funciones en los organismos vivos. De la estructura de una proteína depende el trabajo que haga.

Un mínimo cambio en la misma hará que no cumpla con la tarea biológicamente encomendada y por lo tanto se generaría una enfermedad a consecuencia de ello. Pasa lo mismo con la molécula de ADN, ya que parte de su forma se encuentra estabilizada por puentes de hidrógenos.

Continuar leyendo:

Puentes de Hidrógeno.

Puentes de Hidrogeno

Puente de Hidrógeno

Como ya pudimos ver en notas anteriores donde hablamos de las uniones entre moléculas, que generan aquellos diferentes estados.

Ahora ampliaremos algo sobre ellas y nos vamos a referir a una unión muy especifica,  comúnmente se llama puente de hidrógeno, esta unión se produce cuando una molécula de hidrógeno es polar, que es lo que se quiere decir con esto, tiene extremos de densidad positiva y negativa en su aspecto geométrico espacial, y también además, posee un atomo muy particular que es el hidrógeno.

Dicho atomo hace que se establezca a través de él un “puente” entre las moléculas, es por esto que se le da el nombre de unión.

En la naturaleza esta unión se presenta, en distintas u diversas circunstancias, lo cual genera propiedades indispensables para la vida.

Es imprescindible el agua para vivir y en especial necesaria en su estado liquido. Si pusiéramos ejemplos de todos los porque jamas terminaríamos, tanto en su calidad y cantidad, como alimento, higiene, para la industria y un sin fin de usos más.

No podríamos encontrar este elemento en un estado líquido a temperatura ambiente si no existiera este tipo de unión, por lo que esta posee una masa molecular  de 18 (2_ H y 1_O), y es bastante pequeña, de modo que, por ser tan liviana, deberíamos conocerla sólo en estado gaseoso.

Leer más sobre puentes de Hidrogeno.

Hidrógeno

Hidrógeno.

Se puede ver en el primer lugar de tu tabla periódica, condiciones normales gas insípido, inodoro e incoloro, unido a otros elementos forma moléculas diatónicas, H2

Se simboliza en la tabla al atomo de hidrógeno con la letra H, posee un núcleo como unidad de carga positiva y un solo electrón.

Su número atómico es el 1 y su peso atómico es de 1.00797, es uno de los elementos principales del agua (H2O), más toda materia orgánica, se encuentra en todas partes del universo.

Sus tres isotopos:

  • Protio: masa 1, es el 99.98% del elemento natural.
  • Deuterio: masa 2, podemos encontrarlo en la naturaleza en una cantidad aproximada al 0.02%.
  • Tritio: masa 3, se encuentra en pequeñas cantidades en la naturaleza, se puede producir de manera artificial por medio de varias reacciones nucleares.

Se utiliza en síntesis del amoniaco, las petroleras lo utilizan en las refinerías, para el rompimiento por hidrógeno (hydrocrackina)y también para la eliminación del azufre

El hidrógeno es consumido en grandes cantidades para la hidrogenación catalítica de aceites vegetales líquidos instaurados en la obtención de grasas sólidas, otro uso es la manufactura de productos químicos orgánicos, un potencial de uso en combustión para cohetes, se combinan con oxigeno o flúor.

El gas tiene una densidad del hidrógeno es de 0.071 g/l a 0ºc y 1 atm, su peso molecular es de 2.01594, si se compara su densidad con el aire, esta es de 0.0695.

El hidrógeno a temperatura normal es una sustancia muy poco reactiva, para que sea reactiva debe ser inducida por algún catalizador adecuado, pero a temperaturas elevadas si es una sustancia altamente reactiva.

Siendo el hidrógeno la sustancia más inflamable de todas las que se conocen, es algo más soluble en solventes orgánicos que el agua

El hidrógeno es la sustancia más inflamable de todas las que se conocen. El hidrógeno es un poco más soluble en disolventes orgánicos que en el agua. Muchos metales absorben hidrógeno. La absorción del hidrógeno en el acero puede volverlo quebradizo, lo que lleva a fallas en el equipo para procesos de quimica

Por lo general es diatómico, el hidrógeno molecular se disocia a temperaturas elevadas en átomos libres.

El hidrógeno atómico es un poderoso agente reductor , incluyendo a temperatura ambiente.

Reacciona con los óxidos y los cloruros de muchos metales, entre ellos el cobre, plomo, plata, mercurio y el bismuto, para la produccion de metales libres.

Reduce a su estado metálico algunas sales, como los nitratos, nitritos y cianuros de sodio y potasio. Reacciona con cierto número de elementos, tanto metales como no metales, para producir hidruros, como el NaH, KH, H2S y PH3.

El hidrógeno atómico produce peróxido de hidrógeno, H2O2, con oxígeno. Con compuestos orgánicos, el hidrógeno atómico reacciona para generar una mezcla compleja de productos; con etileno, C2H4, por ejemplo, los productos son etano, C2H6, y butano, C4H10. El calor que se libera cuando los atomos de hidrógeno se recombinan para formar las moléculas de hidrógeno se aprovecha para obtener temperaturas muy elevadas en soldadura de hidrógeno atómico.

El hidrógeno reacciona con oxígeno para formar agua y esta reacción es extraordinariamente lenta a temperatura ambiente; pero si la acelera un catalizador, como el platino, o una chispa eléctrica, se realiza con violencia explosiva. Con nitrógeno, el hidrógeno experimenta una importante reacción para dar amoniaco.

El hidrógeno reacciona a temperaturas elevadas con cierto número de metales y produce hidruros. Los óxidos de muchos metales son reducidos por el hidrógeno a temperaturas elevadas para obtener el metal libre o un óxido más bajo.

El hidrógeno reacciona a temperatura ambiente con las sales de los metales menos electropositivos y los reduce a su estado metálico. En presencia de un catalizador adecuado, el hidrógeno reacciona con compuestos orgánicos no saturados adicionándose al enlace doble.

Los compuestos principales:

El hidrógeno es constituyente de un número muy grande de compuestos que contienen uno o más de otros elementos. Esos compuestos incluyen el agua, los acidos y bases, la mayor parte de los compuestos orgánicos y muchos minerales. Los compuestos en los cuales el hidrógeno se combina sólo con otro elemento se denominan generalmente hidruros.

Su Preparación:

Diversos métodos para preparar hidrógeno gaseoso pueden ser aplicados. Depende de factores la elección del método, como la cantidad de hidrógeno deseada, la pureza requerida y la disponibilidad y costo de la materia prima.

Entre los procesos que más se emplean están las reacciones de metales con agua o con acidos y bases, la electrolisis del agua, la reacción de vapor con hidrocarburos u otros materiales orgánicos, y la descomposición térmica de hidrocarburos.

La principal materia prima para la producción de hidrógeno son los hidrocarburos, como el gas natural, gas de aceite refinado, gasolina, aceite combustible y petróleo crudo

Son producidas por las industrias quimicas veamos reciclar

Notaciones complementarias:

Titulaciones.

Metodos de sepración de mezclas

Protones

formulación Inorgánica

formulación Inorgánica.

El lenguaje que utilizamos a diario para comunicarnos entre las personas, al referirnos en la química usamos fórmulas para la representación de los compuestos, estas formulas han de responder a determinadas reglas que ya están establecidas y que han ido variando a lo largo del tiempo, pero que no importa el idioma natal que tengas es igual a la miones, aniones, cationes, electrones, negativos, positivos,es como la música, un idioma universal.

La Valencia:

La valencia es la capacidad que los elementos poseen para lograr combinarse entre si, el átomo de hidrógeno es tomado como referente, al poseer valencia 1.

Es de esta forma que podemos definir la valencia como el número de átomos de hidrógeno que podrían ser combinados con otro átomo de cualquier elemento.

Número de oxidación o de valencia.

Cuando nos referimos al número de electrones de un átomo el cual puede ceder o captar (parcial o tonal) al formar un compuesto.

Ocurre que si es negativo cuando gana eletrones y es positivo al perder dichos electrones.

Cuando observemos el siguiente sistema periódico aparecen los números oxidación delos elementos más comunes.

Reglas Generales:

Las regla para una  fórmula química es escribir en primer lugar los elementos que se situan a la izquierda del sistema periodico (los menos electronegativos), y posteriormente en segundo lugar van los que estan situados a la derecha (los que son más electronegativos).

Como toda regla tiene una exepción y en este caso la excepción es el Fluor (F), (ya que posee una altisima electronegatividad), al ser combinado con el Hidrógeno (H), este se anotara en segundo lugar.

El aumento de la electronegatividad en un periodo del sistema periódico se ubican desde la izquierda asía la derecha.

Los compuestos inorgánicos

Como un apartado presentaremos una visión general de algunos de los muchos de los compuestos inorganicos de la naturaleza.

Sustancias Simples.

Reciben este nombre aquellas sustancias químicas constituidas por átomos de un mismo elemento. Las sustancias simples se formulan mediante el símbolo del elemento y se nombran con el nombre del elemento. (Ejemplo: Hierro=Fe; Sodio=Na.) Hay siete sustancias simples que son diatónicas (constituidas por dos átomos del mismo elemento):

Nitrógeno: N2.

Hidrógeno: H2

Oxígeno: O2.

Flúor: F2

Cloro: Cl2

Yodo: I2

Bromo: Br2

Compuestos binarios

Reciben este nombre aquellos compuestos químicos formados por la combinación de dos elementos. Podemos distinguir los siguientes grupos:

Con oxígeno

Óxidos ácidos (anhídridos)

Óxidos básicos.

Con hidrógeno

Hidruros metálicos.

Hidruros volátiles.

Haluros de hidrógeno (ácidos hidrácidos).

Sales binarias

Sales neutras.

Sales volátiles.

Compuestos ternarios

Reciben este nombre aquellos compuestos químicos formados por la combinación de tres elementos. Podemos distinguir los siguientes grupos:

Hidróxidos.

Ácidos oxoácidos.

Sales neutras ternarias (oxisales).

Compuestos cuaternarios

Reciben este nombre aquellos compuestos químicos formados por la combinación de cuatro elementos. Los más habituales son las sales ácidas.

Sustancias de Interés en la Industria

Sustancias de Interés

Carbonato sódico (soda). Si bien esta sustancia contiene un valor anticorrosivo importante para el ablandamiento del H2O, también es usado en el proceso de la elaboración de jabones, detergentes, acero, tintes, esmaltes, alimentos, textiles, etc.

El cristal se logra a partir de la sal común, NaCl y la caliza CaCO3, usándose el procedimiento  de Solvay 2 NaCl + CaCO3 ⇒ Na2CO3 + CaCl2 aquí es fundamental el uso de amoniaco (NH3 ) de esta forma la reacción es potable.

Amoniaco. Se utiliza como base para la industria en fertilizantes, Otra de sus utilidades, esta en la fabricación de explosivos y la química, este es sintetizado  directamente a partir de constituyentes como el hidrógeno H2 y nitrogéno N2

N2 + 3 H2 ⇒ 2 NH3

Hidróxido sódico. Es entre muchas de sus aplicaciones la que se implementa dentro del la Industria de detergentes y jabones al igual que el rayón y las fibras de acetato.

obteniéndose por el medio de la electrolisis de la sal, cuando al hacer reaccionar el agua con el sodio que se recoge en el cátodo:

.2 Na + 2 H2O ⇒ H2 + 2 NaOH, que es liberado en el ánodo.

Este consumo de energía eléctrica enorme es comparable con el de una ciudad grande, uno de los sistemas económicos y medioambiental se orientan en que las fabricas sean ubicadas en lugares donde la electricidad sea barata por un lado y en zonas donde la influencia urbano no sea afectada.

Debe también haber una muy importante abundancia en la sal.

Fritz Haber (1868 – 1934) es quien por mérito propio aplica las nuevas teorías químico-físicas al estudio de estas reacción.

La importancia de demostrar que una temperatura moderada, 400 ºC, con una presión elevada, 250 atmósferas, serian las condiciones fundamentalmente ideales para que esta reacción, pueda ser de utilidad.

Calculo de Masa

Calculo de Masa

Masas Atómicas y moleculares
Masa atómica H 1
Masa atómica O 16
Masa molecular H2 2
Masa molecular O2 32
Masa molecular H2O 18

Como aprender a realizar los cálculos de las reacciones químicas:

Dada la reacción entre el oxígeno y el hidrógeno para obtener agua, se ha de calcular la masa del hidrógeno que reacciona con 10 gramos de oxígeno.

    • Primer paso es escribir y ajustar la reacción:2H2 + O2 ⇒ 2H2OSe indica debajo de cada sustancia que interviene en la reacción la cantidad de sustancia en mol. Los moles coinciden con el coeficiente estequiométrico (número que figura delante de cada componente). Si no tiene coeficiente, es que es 1 mol.

    2H2 + O2 ⇒ 2H2O

    2 mol 1 mol 2 mol

  • Segundo paso es calcular la cantidad de sustancia de la que tengamos datos (en este caso, 10 g de O2). A partir de aquí podremos calcular cualquier dato que nos pidan, como veremos; 10 gramos de O2 son:n (mol) = masa ( g ) masa molecular ( g / mol ) = 10 g 32 g / mol = 0,3 mol de O2
  • Tercer paso es calcular la cantidad de H2. Para ello, planteamos la proporción entre la cantidad de H2 y O2 que reacciona. Según los coeficientes de la reacción ajustada: 1 mol de O2 reacciona con 2 mol de H2.1 mol O 2 2 mol H 2 = 0 , 3 mol O 2 x mol H 2 → x = 0, 6 mol de H2
  • Último paso es calcular la masa en gramos de H2, sabiendo que son 0,6 mol:0, 6 mol = m ( g ) 2 g / mol → m = 1,2 g de H2

La respiración

La respiración

Todas las células necesitan tener energía para poder realizar todas sus funciones y esta energía se obtiene por medio del catabolismo realizado en la mitocondria.

En este proceso son degradadas moléculas complejas en otras mas simples ,así como la glucosa que es degradada a dióxido de carbono y agua con liberación de energía.

La respiración celular posee tres fases:

Glicolisis:

Consiste en la rotura del azúcar ,se da en el citosol mediante la rotura de una molécula de glucosa se obtienen dos moléculas de ácido pirúvico.Se produce una ganancia de 2 ATPy 2 transportadores de electrones NADP.

La glicolisis se divide en dos pasos :una la activación de la glucosa y producción de energía ,no se requiere energía.

Ciclo de Krebs :

Ocurre dentro de la mitocondria es una serie de reacciones cíclicas en las cuales los ácidos pirúvicos se desdoblen en dióxido de carbono y hay formación de ATP aquí hay una ganancia de 2 ATP y si se requiere oxigeno.

Cadena respiratoria o transportadora de electrones:

Los electrones transportados entran al sistema de transporte de electrones de la membrana interna mitocondrial.Aquí su energía es usada para subir el gradiente de iones de hidrógeno, así se produce la síntesis de 32 a 34moleculas de ATP.Al final del sistema se combinan 2 electrones con un átomo de oxigeno y 2 iones de hidrógeno para formar agua.

El Nucleo De un Átomo

El Núcleo De un Átomo

El núcleo de un átomo es una combinación de aproximadamente igual cantidad de protones y neutrones, que se mantienen unidos por la muy fuerte fuerza nuclear.

Nubes de electrones orbitan alrededor del núcleo, atraídas por las cargas positivas de los protones.

Los protones son bariones, una especie de partícula subatómica que también incluye neutrones. Los protones se componen de dos quark arriba y un quark abajo.

Un solo electrón que orbita alrededor de un solo protón es un átomo de hidrógeno simple, el elemento más abundante del universo. Con frecuencia, los electrones de estos átomos de hidrógeno son desplazados mediante un proceso llamado ionización, lo que deja un solo protón.

Tales protones, también llamados iones de hidrógeno (H+), son muy comunes. A causa de sus cargas, estos protones pueden ser acelerados por los campos eléctricos o magnéticos hasta energías muy elevadas y así convertirse en una peligrosa especie de radiación de partículas.

El concepto de las titulaciones, acidos y bases

Separaciones de mezclas

Vídeo del átomo