Tarea 1: ¿Qué les sucede a las sustancias al quemarlas?

jueves 12 de enero de 2012

Tarea 1: ¿Qué les sucede a las sustancias al quemarlas?

INSTRUCCIONES:

Ø   Diseño colectivo de una actividad experimental para establecer cómo afecta el calor a sustancias      comunes orgánicas e inorgánicas (pan, azúcar, sal, polvos para hornear, etc.). Con base en las observaciones, clasificar las sustancias en orgánicas e inorgánicas. Comentar la conveniencia de realizar clasificaciones para el estudio de la materia. Elaborar un informe escrito que incluya las observaciones y conclusiones obtenidas. (A40)

Ø  Investigación documental sobre qué es una reacción de oxidación, la producción de energía por oxidación de combustibles provenientes del petróleo, reacciones químicas que se llevan a cabo y productos de la combustión. Impurezas de los combustibles y productos que se forman. (A41

Ø  Realizar una actividad experimental para hacer énfasis en la reacción de combustión como fuente generadora de energía y contaminantes; por ejemplo, combustión de la vela e identificación del dióxido de carbono con agua de cal. (A42, A43, A44, A45).

*COMPUESTOS ORGÁNICOS E INORGÁNICOS*

Característica	Compuestos orgánicos	Compuestos inorgánicos
Composición	Principalmente formados por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno.	Formados por la mayoría de los elementos de la tabla periódica.
Enlace	Predomina el enlace covalente.	Predomina el enlace iónico.
Solubilidad	Soluble en solventes no polares como benceno.	Soluble en solventes polares como agua.
Conductividad eléctrica	No la conducen cuando están disueltos.	Conducen la corriente cuando están disueltos.
Puntos de fusión y ebullición.	Tienen bajos puntos de fusión o ebullición.	Tienen altos puntos de fusión o ebullición.
Estabilidad	Poco estables, se descomponen fácilmente.	Son muy estables.
Estructuras	Forman estructuras complejas de alto peso molecular.	Forman estructuras simples de bajo peso molecular.
Velocidad de reacción	Reacciones lentas	Reacciones casi instantáneas
Isomería	Fenómeno muy común.	Es muy raro este fenómeno

Compuestos (Ejemplos):

Orgánicas:

*Hidrocarburos

*Alcanos

*Alquinos

*Alquenos

*Alcoholes

*Azúcares

*Cetonas

*Aldehídos

*Ácidos Org.

Inorgánicas:

*Sales

*Ácidos

*Óxidos No Metálicos

*Óxidos Metálicos

*Bases

CÓMO AFECTA EL CALOR A ALGUNAS SUSTANCIAS CO (ORGÁNICAS E INORGÁNICAS)?

·         Inorgánicas:

-Pasta para sopa

-Polvos artificiales para agua

-Plástico

-Parafina

-Refresco

Observaciones:

1.-Pasta para sopa: al mezclar los ingredientes de la sopa (huevo, harina, etc.) bajo el calor se obtiene la consistencia de la masa; dándole diversas formas de figuras para las diferentes pastas.

2.-Polvos artificiales: esencias supuestamente de frutas mezcladas con azúcar sintetizada; al momento de abstraer la esencia de las frutas hay un estado de calentamiento.

3.-Plástico: al calentar este tipo de material se descanece poco a poco, perdiendo con esto su forma inicial.

4.-Paráfina: al calentarla ésta se derrite tomando consistencia líquida, pero,al exponerse al aire vuelve a tomar la forma inicial.

5.-Refresco: al ponerlo al calor el gas que contiene cada refresco desaparece quedando en estado líquido endulzado perdiendo así la consistencia inicial.

·         Orgánicas

-Pan

-Azúcar

-Sal(refinada)

-Lentejas

-Frijol

-Arroz

Observaciones:

1.-Pan: al mezclar ingredientes se obtiene la masa y al aplicarle calor se obtiene un punto de coción y finalmente obtenemos el pan.

2.-Azúcar: al aplicarle calor a esta sustancia como resultado obtenemos lo que comúnmente conocemos como caramelo.

3.-Sal (refinada) : al calentar una porción determinada ésta se convierte en agua. Por otro lado la sal de grano al asarla queda carbonizada.

4.-Lentejas: al ponerlas en el calor se ablandan y se parten; convirtiéndose en una consistencia espesa.

5.-Frijol: al aplicarle calor se ablandan y se parten provocando con esto un cambio en la sustancia.

6.-Arroz: al hervirlo cambia su tamaño, debido al calor que estamos aplicando. 

INFORME ESCRITO:

Es muy importante aprender a clasificar todo tipo de sustancias que nos rodean, ya que gracias a ello nos amplia el conocimiento de diversas cosas u objetos que utilizamos en nuestra vida cotidiana. Para saber las ventajas y desventajas de lo que consumimos, dándonos oportunidad de poder elegir artículos, cosas u objetos que no dañen nuestro organismo. Mediante esta actividad puedo identificar las ventajas y desventajas que puedo obtener al utilizar estos productos. Reconociendo la magnitud del daño que pueda ocasionar al cuerpo humano.

 *INVESTIGACIÓN*:

Reacción de Oxidación:

El termino oxidación fue utilizado originalmente por los químicos para explicar la combinación del oxígeno con otros elementos. Este tipo de reacción se presenta cuando un elemento aumenta su número de oxidación en una reacción; es decir, podemos definirla como la perdida de electrones de un elemento.

1. 1. Definición de reacción de combustión

La reacción de combustión se basa en la reacción química exotérmica de una sustancia (o una mezcla de ellas) denominada combustible, con el oxígeno. Como consecuencia de la reacción de combustión se tiene la formación de una llama. Dicha llama es una masa gaseosa incandescente que emite luz y calor.

1. 2. Clasificación de combustibles

Los combustibles se clasifican teniendo en cuenta su estado de agregación en sólidos,líquidos y gaseosos.

Un ejemplo de combustible sólido es el carbón o la madera. Un ejemplo de combustible líquido es el gasóleo, y de combustibles gaseosos, el propano y el gas natural.Los combustibles fósiles son aquellos que provienen de restos orgánicos vegetales y animales y se extraen de la naturaleza. Un ejemplo es el petróleo, que si bien es un combustible, no se utiliza directamente como tal, sino como excelente materia prima de muchos combustibles, como el kerosene o las naftas.

1. 3. Conceptos básicos

La combustión puede llevarse a cabo directamente con el oxígeno o con una mezcla de sustancias que contengan oxígeno. Esta mezcla de sustancias que contiene oxígeno se denomina comburente.El aire es el comburente más usual. Si se supone (caso más común) que la combustión se realiza con aire, la reacción química que se debe plantear es la del proceso por el cual el combustible reacciona con el aire para formar los productos correspondientes, es decir,

Combustible + Aire = Productos

Una forma general de plantear una reacción química es la siguiente:

a A + b B = c C + d D

donde las letras escritas en mayúsculas indican las sustancias químicas y las minúsculas indican la cantidad de moles de dichas sustancias. Se denominan genéricamente reactantes a las sustancias escritas antes del signo igual (Ay B) y productos a las escritas detrás (C y D). Como se indicó anteriormente, la combustión es una reacción de oxidación exotérmica. Esto significa que durante la reacción se libera calor. La variación de entalpía que acompaña a la combustión completa de un mol de un compuesto se denomina calor de

combustión. Este calor de combustión puede determinarse tanto en forma experimental como por medio de cálculos (teniendo en cuenta las entalpías de los reactivos y productos). La reacción química entre el combustible y el oxígeno origina sustancias gaseosas. Los productos más comunes son CO

2 y H2O. A los productos de una reacción de combustión se los denomina, en forma genérica, humos. Es importante hacer notar que el combustible sólo reacciona con el oxígeno del aire. La composición del aire es 20.99% de O2, 78.03% de N2, 0.94% de Ar (argón), 0.03% de CO2 y 0.01% de H2. Debido a que ni el N2 ni el Ar reaccionan durante la combustión, se los suele agrupar considerando que el aire está formado por 21% de O2 y 79% de N2. Por lo tanto, el N2 pasará íntegramente a los humos. Se puede dar el caso en que el combustible esté formado por una mezcla de sustancias entre las cuales hay una o más que no reaccionan con el O2, por ejemplo SO2. En este caso, estas sustancias también pasarán en forma completa a los humos.

En la Tabla I.1 se indican las sustancias más comunes que se pueden encontrar en los humos. El objetivo principal de estudiar los procesos de combustión es contar con los conocimientos necesarios para introducir mejoras y lograr controlar una combustión eficiente, económica y limpia (sin contaminantes).

Fórmula Química	Nombre	Procedencia principal	Otras pertenencias
CO2	Dióxido De carbono.	Combustión de sustancias que contienen C.	Componente no combustible del combustible.
H2O	Vapor de Agua.	Combustión de sustancias que contienen H2.	Combustible húmedo.
N2	Nitrógeno.	Aire.	Componente no combustible del Combustible.
O2	Oxígeno.	Combustión realizada con aire en exceso.	Un gas combustible puede tener O2 en su composición.
CO	Monóxido de carbono.	Combustión realizada con aire en defecto.	Un gas combustible puede tener CO en su composición.
H2	Hidrógeno	Combustión realizada con aire en defecto.
C	Carbono (hollín).	Combustión realizada con aire en defecto.
SO2	Dióxido De Azufre.	Presencia de S en el combustible.	Un gas combustible puede tener SO2 en su composición.

1. 4. Composición

La composición de un combustible es fundamental para poder determinar los parámetros estequiométricos característicos de la reacción de combustión. Además, establece si el mismo es apto o no para el uso que se requiere, en función de la presencia de componentes que puedan ser nocivos o contaminantes. La forma habitual de indicar la composición de un gas es como porcentaje en volumen de cada uno de sus componentes, en condiciones normales de temperatura y presión. Si se expresa este porcentaje relativo al 100% total, se obtiene la fracción molar, xi.

Los componentes más habituales en un combustible gaseoso son:

• Hidrocarburos, de fórmula genérica CnHm

• Dióxido de carbono: CO2.

• Monóxido de carbono: CO.

• Hidrógeno: H2.

• Oxígeno: O2.

• Nitrógeno: N2.

• Dióxido de azufre: SO2.

• Sulfuro de hidrógeno: SH2.

• Vapor de agua: H2O.

1. 4. 1 Propiedades de los combustibles

Las propiedades más importantes que caracterizan a los combustibles son:

• Composición.

• Poder calorífico.

• Viscosidad.

• Densidad.

• Límite de inflamabilidad.

• Punto de inflamabilidad o temperatura de ignición.

• Temperatura de combustión.

• Contenido de azufre.

PETRÓLEO: Combustibles provenientes del petróleo, reacciones químicas que se llevan a cabo y productos de la combustión.

El Petróleo, líquido oleoso bituminoso de origen natural compuesto por diferentes sustancias orgánicas. También recibe los nombres de petróleo crudo, crudo petrolífero o simplemente 'crudo'. Se encuentra en grandes cantidades bajo la superficie terrestre y se emplea como combustible y materia prima para la industria química. Las sociedades industriales modernas lo utilizan sobre todo para lograr un grado de movilidad por tierra, mar y aire impensable hace sólo 100 años. Además, el petróleo y sus derivados se emplean para fabricar medicinas, fertilizantes, productos alimenticios, objetos de plástico, materiales de construcción, pinturas y textiles, y para generar electricidad.

En la actualidad, los distintos países dependen del petróleo y sus productos; la estructura física y la forma de vida de las aglomeraciones periféricas que rodean las grandes ciudades son posibles gracias a un suministro de petróleo abundante y barato. Sin embargo, en los últimos años ha descendido la disponibilidad mundial de esta materia, y su costo relativo ha aumentado.

Algunos de los derivados del petróleo son combustibles y petroquímicos, como polietileno. Se citan, entre otros:

*Gasolina

*Kerosene

*Gas Oil

*Gas Propano

*Bencina

*Fuel Oil

*Disolventes

*Asfalto

*Polietileno

*Aquitrán

*Ceras

*Parafinas

*Naftas

*Gas Natural

*Benceno

PRÁCTICA DE LABORATORIO:

 *REACCIONES DE COMBUSTIÓN*

*Objetivo: Llevar a cabo la reacción de combustión, en la cual como producto obtengamos CO2 y H2O.

*Hipótesis: Demostrar que en la reacción de combustión existe la presencia de CO2 y H2O.

*Materiales:

- Alcohol

- Matraz

- Manguera

- Soporte Universal

- Tapón con orificio

- Recipiente con agua

- Vaso de precipitado de 100 ml.

- Papel indicador de pH

- Mechero

- Cerillos

*Procedimiento:

1.- Colocar en el soporte universal el matraz.

2.- Agregar en el matraz una porción pequeña de alcohol.

3.- Llenar con agua el recimiente.

4.- Posteriormente conectar la manguera en el orificio del tapón, a modo de que esta se encuentre una parte sumergida en el recipiente con agua y el otro extremo colocarlo dentro del vaso de precipitado.

5.- Mojar totalmente el pH para que cuando la reacción comienze padamos atrapar en el vaso de precipitado el CO2 en forma de gas .

6.- Encender el mechero y esperar unos minutos para así poder llevar a cabo la reacción observando así el cambio de color del pH.

*Observaciones:

Durante la realización del experimento pudimos comprobar la rapidez y al mismo tiempo la eficacia de esta práctica, lo comprobamos cuando pusimos a calentar el acohol, gracias a ello pudimos observar el proceso de combustión en donde logramos separar el CO2 (en forma de gas) de H2O.

*Análisis:

Color obtenido del pH al contacto con el CO2: amarillo   el número según el indicador del pH es 6, lo cual nos indica que es un ácido débil.

*Conclusiones:
1.- En las reacciones de combustión se generan grandes cantidades de energía.
2.- Las reacciones de combustión se llevan a cabo únicamente en sustancias orgánicas.
3.- Las reacciones de combustión requieren de sustancias orgánicas como combustible y de oxígeno que es un comburente.
4.- Las reacciones de combustión son de oxido-reducción.
5.- Existen reacciones de combustión en los organismos vivos.

 

DATOS BIBLIOGRÁFICOS:

Libro: Química General

Autor: Víctor M. Ramírez Regalado

Edición: Segunda

Editorial: Publicaciones Cultural

Lugar y año de edición: México, 2005

Ubicación; S592.5 - B6318