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martes, 3 de abril de 2012

Teoría del flogisto. Experiencia

MATERIALES:
Trípode.
Triángulo de pipa.
Crisol
Vidrio de reloj
Balanza electrónica.
Mechero de Bunsen
Pinza
Encendedor
Lana de hierro.
PROCEDIMIENTO:
·       Tomar un trozo de de lana de hierro y determinen su masa en un crisol limpio.
·       Calentarlo hasta que cambie de color.
·       Dejarlo enfriar.
·       Tomar el crisol con una pinza con mucho cuidado y volver a determinar la masa.
·       Registren sus resultados.

Titulación

La titulación es un método de análisis que le permite determinar el punto final  de una reacción y por consiguiente la cantidad exacta de un reactivo en el frasco de titulación. Se usa una bureta para liberar el segundo reactivo al frasco y un indicador o el pH-Metro  para detectar el punto final de la reacción.
1
2
3
4
Tomar el volumen inicial leído y anotarlo en su cuaderno. Antes de comenzar una titulación, se debe calcular siempre el volumen del punto final esperado.
Colocar  la leche descremada  a ser analizada en un Erlenmeyer limpio.

Agregar la fenolftaleína.

Usar la bureta para liberar un flujo del titulante hasta un par de ml menos de lo necesario para alcanzar el punto final esperado. Usted verá el cambio de color del indicador cuando el titulante se mezcla gota a gota a la solución en el frasco, este cambio de color desaparece al agitar.

Acérquese al punto final bien despacio y observe cuidadosamente el color de la solución en su frasco. Use un frasco lavador para enjuagar los lados del erlenmeyer y la punta de la bureta, asegurando que todo el titulante esté  mezclado en el erlenmeyer.



Cuando usted haya alcanzado el punto final, lea el último volumen en la bureta y anótelo en su cuaderno.
Substraiga el volumen inicial para determinar la cantidad de titulante entregada. Use este resultado, la concentración del titulante, y la estequiometría de la reacción de titulación para calcular el número de moles de los reaccionantes en la solución analizada.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ó  ALEGRÍA, Mónica y otros. 2008. Química. Estructura, comportamiento y transformaciones de la materia. Serie Perspectivas. 1ª Edición. 2ª reimpresión. Editorial Santillana. Buenos Aires. Argentina.
ó  DAL FÁVERO, María A. 2001. Química Activa. Puerto de Palos. Buenos Aires. Argentina.
ó  MAUTINO, José M. 1992. Química 4. Tercera Edición. Editorial Stella. Buenos Aires. Argentina.

Procedimientos para informe de laboratorio

Para llenar una Bureta, cierre la llave de paso completamente y use un embudo. Puede separar el embudo ligeramente, para dejar que la solución fluya libremente.

Verifique que no aparezca una burbuja de aire en la punta de la bureta. Elimine la burbuja de aire, tocando el lado de la punta de la bureta mientras la solución fluye. Si una burbuja de aire está presente durante una titulación, se cometería un  error en las lecturas de volumen.

Enjuague la punta de la bureta con agua utilizando un frasco lavador y séquela cuidadosamente. Después de un minuto verifique que la  bureta no gotee. La punta debe estar limpia y seca antes de tomar una lectura del volumen inicial.

Una vez llena la bureta, sin burbujas de aire o goteras, tome una lectura del volumen inicial. Una tarjeta con un rectángulo negro colocada detrás de la bureta le puede ayudar a tomar una lectura más exacta. Lea el fondo del menisco. Esté seguro que su ojo está al nivel de menisco, no por encima o por debajo. La lectura desde otro ángulo, que no sea el recto, da por resultado un error de paralelismo.


“Teoría de ácidos y bases.”

Hasta mediados del Siglo XIX, se denominaban ácidos a aquellas sustancias de sabor agrio. Por su parte, se llamaban bases o álcalis, a las sustancias cáusticas provenientes de cenizas de ciertas plantas. En esos momentos, las estructuras de estas sustancias, y sus propiedades se estudiaban en forma independiente. Recién hacia fines del siglo XIX, se reconoció que los ácidos y las bases son sustancias antagónicas.
El químico Svante Arrhenius (1859-1927) definió como ácido a toda sustancia que en contacto con agua se disocia originando cationes hidrógeno (H+), mientras que postuló que base es toda sustancia que en solución acuosa da lugar a la formación de aniones hidróxidos (HO-).
En la actualidad, se acepta la teoría de los químicos Johanes Brösted (1879-1947) y Thomas Lowry (1847-1936), que postula que ácido es toda sustancia que en medio acuoso cede un catión hidrógeno, y base es toda sustancia capaz de ganarlo. Según esta teoría, las reacciones ácido-base son procesos de intercambio de energía de iones hidrógeno.

FUENTE: TADDEI, Federico-BOSACK, Alejandro. 2010. Fisicoquímica 3 ES. 1ª ed. Estrada. Buenos Aires. Argentina. Reacciones químicas. Pp. 118.

TEORÍA DE LAVOISIER SOBRE LA COMBUSTIÓN

En toda combustión hay siempre una liberación de la sustancia del fuego o de luz.
Los cuerpos sólo pueden arder en presencia de aire puro (gas oxígeno).
Hay, en el proceso de combustión, una destrucción o descomposición del aire puro de forma que el aumento de peso del cuerpo que arde es exactamente igual al peso del aire destruido o descompuesto.
El cuerpo que arde adquiere propiedades ácidas como consecuencia de la sustancia que provoca su aumento de peso.
El aire puro es un compuesto formado por la sustancia del fuego o de luz y una base.
En el proceso de combustión el cuerpo que arde desplaza a la base, a la que atrae con una fuerza superior a la que ejerce la materia del fuego, y deja libre a esta última que se manifiesta como llama, calor y luz.
La materia del fuego no tiene peso y, a diferencia de lo que se afirmaba en la teoría del flogisto, reside en el aire y no en el material combustible.
La calcinación es una combustión lenta en la que se produce una cal, compuesto del metal con la base del aire puro en lugar de un ácido.
Antoine Lavoisier fue el primero en trabajar en un laboratorio y de alguna manera iniciar el trabajo químico propiamente dicho; se le atribuyó el uso de la balanza para establecer relaciones cuantitativas en las reacciones químicas estableciendo su famosa Ley de la conservación de la masa, estudios en calorimetría, y otros.
El uso de la balanza le permitió demostrar las leyes fundamentales de la Química. Demostró cuantitativamente que no era posible transformar agua en tierra, como se establecía en la teoría de los cuatro elementos; Y que la masa de todas las sustancias contenidas en el recipiente es la misma, antes y después de que tiene lugar la reacción, aun cuando la materia experimente cambios de forma.
En 1789, casi coincidiendo con la Revolución Francesa, Lavoisier publicó su Tratado elemental de química. Este libro fijaba los fundamentos de la química como una disciplina genuinamente científica, y los químicos suelen considerarlo como el equivalente en química de lo que fueron los Principia Matemática de Newton. Lavoiser expone en este libro el método cuantitativo para interpretar las reacciones químicas y propone el primer sistema de nomenclatura para los compuestos químicos, del que aún perduran por ejemplo, la clasificación de los compuestos binarios del oxígeno. Además, proporcionaba detalladas descripciones de las técnicas utilizadas, incluido el equipamiento y el tipo de experimentos realizados.
La aparición de las leyes ponderales de la Química son las formas en las que se estudian los procesos químicos y la importancia de la exactitud.
A partir de este marco, se originan las leyes de las combinaciones químicas. Posteriormente, en el año 1803, Dalton justifica por medio de estas leyes la teoría atómica y proporcionar un nuevo marco teórico para el desarrollo de la nueva química del siglo XIX.


Desarrollo histórico de la Química:

Los químicos de la época de Robert BOYLE estaban poco preparados para aceptar sus ideas, pero en cambio, atraídos por sus experimentos acerca de los gases, investigaron con estas nuevas substancias y estudiaron de una manera general el problema de la combustión.
Se debe a Georg Emst STAHL (1660-1734), químico y médico alemán, la teoría del flogisto, que aunque falsa, tiene no obstante el mérito de ser la primera teoría capaz de coordinar el conjunto de los fenómenos esenciales de la combustión y de la reducción. STAHL basa su teoría en las ideas del alquimista alemán J. J. BECHER (1635-1682), el cual, al admitir el elemento terroso, el elemento combustible y el elemento metálico no hace más que desarrollar la vieja noción de los tres elementos cuyo origen debe buscarse en las «exhalaciones» de ARISTÓTELES; un claro ejemplo de la pervivencia de las ideas.
La teoría del flogisto, conocida también como «sublime teoría», supone que toda sustancia combustible, tal como un metal, contiene un «principio inflamable», denominado posteriormente, flogisto; en la combustión se desprende el flogisto con acompañamiento de luz y calor y queda un residuo, la “ceniza” o “cal” del cuerpo combustible. Cuanto más inflamable es un cuerpo tanto más rico es en flogisto.
El proceso de combustión puede expresarse en la forma simplificada siguiente:
Metal (en la combustión) " Cal + Flogisto
El principal interés de la teoría está en que explica el fenómeno inverso de la combustión, la reducción, pues si se calienta la cal (las cenizas metálicas) con una sustancia rica en flogisto, tal como el carbón, ésta cede su flogisto a la cal y el metal se revivifica. Esto es, abreviadamente,
Cal + Carbón " Metal
Así, por ejemplo, el plomo calentado en el aire se transforma en un compuesto amarillo, el litargirio; el plomo es litargirio más flogisto. El carbón, arde y casi no deja cenizas; es flogisto casi puro. Si se calienta litargirio con carbón recupera la cantidad precisada de flogisto y se convierte de nuevo en plomo metálico.
Varios metales tratados por diversos ácidos desprenden el mismo gas, el aire inflamable (hidrógeno), que era así considerado como el flogisto común a todos los metales. El negro de humo era imaginado como flogisto puro.
Varias dificultades se presentaron a la teoría del flogisto. Se sabía, que al calcinar un metal y formarse su cal aumentaba el peso, esto es, la pérdida del flogisto era acompañada por un aumento de peso, y también que el aire era necesario para la combustión. El primer hecho pudo explicarse mediante la hipótesis fantástica adicional de que el flogisto tenía un peso negativo, y el segundo al suponer que un medio era necesario para absorber el flogisto análogamente a como una esponja absorbe el agua, si bien no se comprendía la razón de que el aire residual ocupase un volumen menor que el aire primitivo.
La teoría del flogisto, ejemplo claro del carácter provisional de las teorías científicas, pudo servir de guía a los grandes investigadores del siglo XVIII cuya labor experimental constituye la base de la Química como ciencia.

Fuentes:
http://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_del_flogisto
http://www.uv.es/~bertomeu/material/museo/macque2.htm

VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN QUÍMICA

Para saber si una reacción es rápida o lenta, hay que conocer la velocidad a la que transcurre.  Podemos definir velocidad de reacción como la variación de cantidad de sustancia formada o transformada por unidad de tiempo.
En general, para determinar la velocidad de una reacción, hay que medir la cantidad de reactivo que desaparece o la cantidad de producto que se forma por unidad de tiempo.
 Factores que afectan a la velocidad de reacción
La velocidad de una reacción se ve influida por una serie de factores; entre ellos se pueden destacar:
1)      Naturaleza de los reactivos
Según los reactivos que intervengan, las reacciones tienen distinta velocidad.
2)      Concentración de los reactivos
Para aumentar la concentración de un reactivo:
·  Si es un gas, se consigue elevando su presión.
·  Si se encuentra en disolución, se consigue cambiando la relación entre el soluto y el disolvente.
3)      Superficie de contacto de los reactivos
Cuanto más divididos están los reactivos, más rápida es la reacción. Esto es así porque se aumenta la superficie expuesta a la misma.
4)      Temperatura
En general, se eleva la temperatura.
5)      Presencia de catalizadores
Un catalizador es una sustancia, distinta a los reactivos o los productos, que modifican la velocidad de una reacción. Al final de la misma, el catalizador se recupera por completo e inalterado. En general, hace falta muy poca cantidad de catalizador.
Los catalizadores aumentan la velocidad de la reacción, pero no la cantidad de producto que se forma.
En una reacción la energía de los reactivos y productos es siempre la misma, pero la energía de activación puede disminuir si un catalizador proporciona un camino alternativo para que proceda la reacción.
Los catalizadores disminuyen la energía de activación, que deben superar los reactivos para transformarse en productos. Cuando la energía de activación es grande la reacción ocurre lentamente. Un catalizador aumenta la velocidad porque hace que la reacción ocurra mediante un mecanismo que requiere una energía de activación menor.



¿Qué es un catalizador?

El catalizador, junto a la gasolina sin plomo, es una de las principales modificaciones introducidas en el funcionamiento de los nuevos automóviles, destinadas a reducir el impacto ambiental de las emisiones contaminantes nocivas de los vehículos.
El catalizador produce modificaciones químicas en los gases de escape de los automóviles antes de liberarlos a la atmósfera. Estas modificaciones tienen como fin reducir la proporción de algunos gases nocivos que se forman en el proceso de combustión.
Con el fin de optimizar el redimiendo del motor y reducir las emisiones contaminantes, los motores modernos controlan con gran precisión la proporción de combustible y aire empleados en cada instante. En cada momento, los sistemas de inyección electrónica ajustan la proporción de combustible y aire, con el fin de que el combustible inyectado en el motor arda en su totalidad. Para la gasolina esta proporción es de 14,7:1, es decir, para garantizar la perfecta combustión de un gramo de gasolina harían falta 14,7 g de aire.
En caso de que se produzca una combustión perfecta, las principales emisiones de un motor deberían ser:
• Nitrógeno (N2). Forma parte del aire y su emisión no supone riesgo alguno.
• Dióxido de carbono (CO2). Este gas no es tóxico, y su presencia no supone un riesgo directo. No obstante, el incremento de su concentración en la atmósfera es uno de los responsables del conocido “efecto invernadero”.
• Vapor de agua (H2O). Es inocuo y está presente de manera natural en la atmósfera.
Sin embargo, puesto que la combustión de la gasolina o el gasoil nunca es totalmente perfecta. Para conseguir una buena combustión no basta con introducir suficiente aire, sino que es necesario mezclar muy bien dicho aire con combustible pulverizado en gotas muy finas, cosa que no es siempre fácil de conseguir. Como resultado de una combustión imperfecta se producen pequeñas cantidades de gases peligrosos entre los cuales están:
• Monóxido de carbono (CO). Es un gas venenoso resultante de una combustión en una atmósfera pobre en oxígeno.
• Hidrocarburos. Procedentes de fracciones del combustible que no han ardido. Son peligrosos porque, bajo la acción de los rayos solares y la presencia de óxidos de nitrógeno, reaccionan para producir ozono. Dicho gas es fuertemente oxidante y es responsable de procesos de irritación, principalmente en ojos y mucosas.
• Óxidos de nitrógeno (NO y NO2). Estos compuestos contribuyen a formar la conocida “lluvia ácida”. Además, provocan irritación en los ojos y en las fosas nasales.
El objetivo del catalizador es, precisamente, actuar contra estos tres tipos de emisión (monóxido de carbono, hidrocarburos y óxidos de nitrógeno), con el fin de reducir su nivel en los gases de escape. Los catalizadores modernos consisten en una estructura de material cerámico, cubierta de una fina capa de platino y rodio. Dicha estructura adopta la forma de panal de abeja (tubos hexagonales), ya que de este modo se consigue que los gases de escape encuentren una superficie lo más grande posible de material catalizador.
En un catalizador se producen dos procesos o transformaciones fundamentales:
Reducción catalítica. En él la superficie catalítica rompe las moléculas de óxidos de nitrógeno, dando lugar a moléculas de nitrógeno y moléculas de oxígeno. 2N0 " N2 + O2
Oxidación catalítica. En este caso, el catalizador sirve de soporte para completar la combustión del CO y de los hidrocarburos residuales. No obstante, este proceso requiere de oxígeno. Para conseguir que los gases de escape dispongan de suficiente oxígeno como para realizar la oxidación catalítica es necesario un sensor, denominado “sonda lambda”. Esta sonda se encuentra a la entrada del catalizador. Su función es medir el nivel de oxígeno en los gases de escape. Gracias a este sensor, el sistema electrónico de inyección calcula la proporción necesaria entre combustible y aire para permitir que en los gases de escape exista suficiente oxígeno para permitir al catalizador la combustión de los hidrocarburos residuales.
Un catalizador permite reducir la emisión de gases contaminantes a la atmósfera, como son los óxidos de nitrógeno y el monóxido de carbono. Los catalizadores, por tanto, son una medida eficaz para luchar contra los efectos de la lluvia ácida provocados por una combustión insuficiente o mala combustión de la gasolina o gasoil.






Air bags

MATERIAL
-Bolsa de plástico pequeña
-Bolsa de plástico más grande con cierre hermético
-Bicarbonato
-Vinagre
-Martillo
MONTAJE
  1. Llenamos la bolsa pequeña con vinagre.
  2. Cerramos la bolsa con un nudo.
  3. Ponemos bicarbonato en la otra bolsa.
  4. Metemos la bolsa pequeña dentro de la bolsa grande, procurando que queda rodeada de bicarbonato.
  5. Cerramos la bolsa grande.
  6. Golpeamos con un martillo sobre la bolsa pequeña. La bolsa empieza a inflarse sola.
EXPLICACIÓN: Al romper la bolsa pequeña entran en contacto el vinagre y el bicarbonato y se produce una reacción química. Uno de los productos de esta reacción es dióxido de carbono, que es un gas. Este gas infla la bolsa tal y como lo hace el nitrógeno en los airbags de verdad.

“El secreto del rápido inflado de los airbags.”

Un golpe seco y se inflan a la velocidad del rayo. A muchos les han salvado la vida. Los airbags son uno de los principales dispositivos de seguridad de los coches. Se sitúan en el volante y los laterales. Al hincharse crean un entorno mullido, y los efectos del impacto en el conductor y los pasajeros quedan amortiguados. El objetivo del airbag es detener el cuerpo de los ocupantes de un vehículo lo más suavemente posible.
El secreto del oportuno inflado de estos globos radica en un compuesto químico llamado azida sódica. La molécula está formada por 3 átomos de nitrógeno y 1 de sodio. Es un polvo cristalino, blanco y no tiene olor. Es muy tóxico.
Para cumplir un cometido tan difícil, el airbag hace uso de los siguientes elementos:
• Una bolsa (bag) o cojín inflable, fabricado en nailon, el cual está plegado en el centro del volante.
• Un detector de impacto que determina cuándo se produce un choque y activa el inflado del airbag.
• Un sistema de inflado, basado en una reacción química que se produce de modo casi explosivo y da lugar a un gran volumen de gas nitrógeno. Esta reacción es activada por sistema eléctrico controlado por el detector de impacto. 
Los gases producidos de modo explosivo alcanzan suficiente presión como para inflar el airbagen 20 centésimas de segundo. La rapidez del proceso es tal, que el volumen de gas producido hace que el airbag salga de su alojamiento a una velocidad de 300 km/h.
La bolsa del airbag tiene azida sódica en su interior. Cuando se produce un impacto de, como mínimo, 15 kilómetros/hora, se activa un sensor, que genera una chispa. Esto provoca la descomposición de la azida que está deseando volver a su forma más estable, que es el nitrógeno en forma de gas, como el que compone casi el 79% del aire que respiramos. Este gas inerte, tranquilo, que no reacciona con casi nada, hincha la bolsa.
Un segundo después, el gas que ha rellenado el airbag se va escapando, gracias a un montón de agujeros minúsculos que hay en la bolsa. De esta forma, el conductor accidentado puede moverse si es que se encuentra en condiciones.

                              



Cuadro de reacciones químicas

TIPOS DE REACCIONES
DEFINICIÓN
FÓRMULA GENERAL
EJEMPLO
COMBINACIÓN
Son aquellas en las que dos o más sustancias se combinan para formar un solo producto.
A +B àC
(1)
DESCOMPOSICIÓN
Es la ruptura de un compuesto en dos o más componentes.
Si A ó B es un elemento, entonces la reacción es redox. Son lo opuesto a las reacciones de combinación.
C à A + B
 (2)



COMBUSTIÓN
Es una reacción química en la cual generalmente se desprende una gran cantidad de calor y luz.
C(x)H(y) + ? O2 → ? CO2 + ? H2O
(3)

DESPLAZAMIENTO SIMPLE
Un ión (ó átomo) de un componente se reemplaza por un ión (ó átomo) de otro elemento.
A+ BC à
 AC + B
(4)


DOBLE DESPLAZAMIENTO O DOBLE SUSTITUCIÓN
Se produce un intercambio de elementos entre los reactivos que reaccionan
AB+ CD à
AD + CB
(5)


DISOLUCIÓN DE NITRATO DE AMONIO

Materiales:
1 vaso de precipitados
1 varilla.
1 espátula.
1 termómetro.
1 platito o vidrio de reloj.
Agua.
Nitrato de amonio.

Procedimiento:
1- Ponemos un poco de agua sobre el platito.
2- Llenamos el vaso de precipitados con agua y lo ponemos sobre el platito.
3- Medimos la temperatura inicial del agua con un termómetro. En este caso 15 ºC.
4- Con la espátula añadimos nitrato de amonio en el vaso con agua (en la proporción 1:1). Se observa que el vaso se empaña por el descenso de temperatura.
5- Removemos con la varilla para completar la disolución
6- Medimos la temperatura final con el termómetro y vemos que la disolución está a -6 ºC.
7- Por último, si levantamos el vaso podemos ver que el platito se quedó pegado al vaso.
Explicación
La disolución de nitrato de amonio en agua es un proceso fuertemente endotérmico, absorbe energía y, por tanto, baja la temperatura de la disolución. Disolviendo la cantidad suficiente de nitrato de amonio en agua la temperatura final puede llegar a los – 7 ºC.
La temperatura de fusión disminuye al añadir la sal (descenso crioscópico) y por este motivo la disolución no se congela a esa temperatura negativa.
Por último, el charquito de agua que está entre el platito y el vaso se congela a temperaturas tan bajas y el vaso se pega al platito.
Una importante aplicación práctica de este fenómeno es la adición de grandes cantidades de sal a las carreteras heladas. La adición de sal a las carreteras heladas hace que el hielo y la nieve se fundan aunque la temperatura sea menor de 0 °C