miércoles, 2 de octubre de 2013

La Teoria Atómica

John Dalton
 
1805-1899
El modelo atómico de Dalton fue el primero con bases científicas, y fue formulado en 1803.
 
 
El modelo atómico de Dalton explicaba por qué las sustancias se combinaban químicamente entre sí sólo en ciertas proporciones.
 
Además el modelo aclaraba que aún existiendo una gran variedad de sustancias, estas podían ser explicadas en términos de una cantidad más bien pequeña de constituyentes elementales o elementos.
 
En esencia, el modelo explicaba la mayor parte de la química orgánica del siglo XIX, reduciendo una serie de hechos complejos a una teoría combinatoria.

Postulados de Dalton

Dalton explicó su teoría formulando una serie de enunciados simples.
  1. La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas “átomos”. Estos átomos no se pueden dividir ni romper, no se crean ni se destruyen en ninguna reacción química, y nunca cambian.
  2. Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen la misma masa y dimensiones.
  3. Por otro lado, los átomos de elementos diferentes son diferentes.
  4. Los átomos pueden combinarse para formar compuestos químicos.
  5. Los átomos se combinan para formar compuestos en relaciones numéricas simples.
  6. Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto.
A continuación se presenta el siguiente video ,el cual ayuda a explicar mejor el modelo de Dalton teóricamente y experimentalmente:
 

 
 
John Thomson
 
En 1898 Thomson propuso un modelo atómico, el cual suponía que los electrones se distribuía 
1899-1913
de una forma uniforme alrededor del átomo.
 
Es la teoría de estructura atómica. Thomson  descubre el electrón antes que se descubrirse el protón  y el neutrón.
 
Si observamos este modelo, veremos que el átomo se compone por electrones de carga negativa  en el átomo positivo.
 
Pensaba que los electrones, distribuidos uniformemente alrededor del átomo, en distintas ocasiones, en vez de una sopa de las cargas positivas, se postulaba con una nube de carga positiva, en 1906 Thomson fue premiado con el novel de física por este descubrimiento.
 
Para lograr una interpretación del modelo atómico desde un ángulo microscópico, entonces se puede definir como una estructura estática, ya que los mismos se encuentran atrapados dentro del “seno” de la masa que define la carga positiva del átomo.
 
Veamos el modelo de una forma simple, ya que es parecido a un pastel de Frutas: los electrones estaban incrustados en una masa esférica de carga positiva:
 
 
Postulados de Thomson
 
Presento algunas hipótesis entre 1898 y 1904 en un intento de justificar dos hechos relativos.
  1. Su trabajo consistía en una esfera uniforme de materia cargada positivamente en las que se podía hallar incrustados electrones de modo parecido a la disposición de las semillas de sandía.
  2. Este simple modelo explica de echo que la materia fuese eléctricamente neutra, pues los átomos de Thomson la carga positiva era neutra por la negatividad.
  3. También se podía decir que los electrones podrían ser arrancados de la esfera si la energía en juego era suficientemente importante como sucedía en los tubos de descarga.
 
A continuación se presenta el siguiente video ,el cual ayuda a explicar mejor el modelo de Thomson teóricamente y experimentalmente:
 
 
 
  Ernest Rutherford
 
Para Rutherford el átomo era un sistema planetario de electrones girando alrededor de un 
1991-1913
núcleo atómico pesado y con carga eléctrica positiva.
 
El modelo atómico de Rutherford puede resumirse de la siguiente manera:
  • El átomo posee un núcleo central pequeño, con carga eléctrica positiva, que contiene casi toda la masa del átomo.
  • Los electrones giran a grandes distancias alrededor del núcleo en órbitas circulares.
  • La suma de las cargas eléctricas negativas de los electrones debe ser igual a la carga positiva del núcleo, ya que el átomo es eléctricamente neutro.
Rutherford no solo dio una idea de cómo estaba organizado un átomo, sino que también calculó cuidadosamente su tamaño (un diámetro del orden de 10-10 m) y el de su núcleo (un diámetro del orden de 10-14m). El hecho de que el núcleo tenga un diámetro unas diez mil veces menor que el átomo supone una gran cantidad de espacio vacío en la organización atómica de la materia.

Para analizar cual era la estructura del átomo, Rutherford diseñó un experimento:

El experimento consistía en bombardear una fina lámina de oro con partículas alfa (núcleos de helio). De ser correcto el modelo atómico de Thomson, el haz de partículas debería atravesar la lámina sin sufrir desviaciones significativas a su trayectoria. Rutherford observó que un alto porcentaje de partículas atravesaban la lámina sin sufrir una desviación apreciable, pero un cierto número de ellas era desviado significativamente, a veces bajo ángulos de difusión mayores de 90 grados.



Postulados de Rutherford
  1. Los átomos poseen el mismo número de protones y electrones, por tanto son entidades neutras.
  2. El núcleo atómico está formado por partículas de carga positiva y gran masa (protones).
  3. El núcleo, además, debe estar compuesto por otras partículas con carga neutra para explicar la elevada masa del átomo (superior a lo esperado teniendo en cuenta solo el número de protones).
  4. Los electrones giran sobre el núcleo compensando la atracción electrostática (que produce la diferencia de cargas respecto al núcleo) con su fuerza centrífuga.
A continuación se presenta el siguiente video ,el cual ayuda a explicar mejor el modelo de Rutherford teóricamente y experimentalmente:
 


 

Niels Bohr
 
podemos decir que los electrones se disponen en diversas órbitas circulares que determinan 
atombohr.jpg (5811 bytes)
1913-1916
diferentes niveles de energía.
 
La estructura electrónica de un átomo describe las energías y la disposición de los electrones alrededor del átomo. Gran parte de lo que se conoce acerca de la estructura electrónica de los átomos se averiguó observando la interacción de la radiación electromagnética con la materia.

Sabemos que el espectro de un elemento químico es característico de éste y que del análisis espectroscópico de una muestra puede deducirse su composición.


El origen de los espectros era desconocido hasta que la teoría atómica asoció la emisión de radiación por parte de los átomos con el comportamiento de los electrones, en concreto con la distancia a la que éstos se encuentran del núcleo.
Espectro

El físico danés Bohr propuso un nuevo modelo atómico que se basa en tres postulados:

Primer Postulado:

Los electrones giran alrededor del núcleo en órbitas estacionarias sin emitir energía

Segundo Postulado:

Los electrones solo pueden girar alrededor del núcleo en aquellas órbitas para las cuales el momento angular del electrón es un múltiplo entero de h/2p.
 
siendo "h" la constante de Planck, m la masa del electrón, v su velocidad, r el radio de la órbita y n un número entero (n=1, 2, 3, ...) llamado número cuántico principal, que vale 1 para la primera órbita, 2 para la segunda, etc.


Tercer postulado:
Cuando un electrón pasa de una órbita externa a una más interna, la diferencia de energía entre ambas órbitas se emite en forma de radiación electromagnética.

Mientras el electrón se mueve en cualquiera de esas órbitas no radia energía, sólo lo hace cuando cambia de órbita. Si pasa de una órbita externa (de mayor energía) a otra más interna (de menor energía) emite energía, y la absorbe cuando pasa de una órbita interna a otra más externa. Por tanto, la energía absorbida o emitida será:
podemos decir que los electrones se disponen en diversas órbitas circulares que determinan diferentes niveles de energía.
 
 A continuación se presenta el siguiente video ,el cual ayuda a explicar mejor el modelo de Bohr teóricamente y experimentalmente:


 
 

 
 
 
 
Bibliografía
 
LOZANO, Lecea; Fundamentos de Química General; Edit. Alhambra; España, 1983; 851 págs.
 
ESTEBAN, S. y NAVARRO, R. (2010). Química general: volumen I. Madrid: Editorial UNED.
 
PHILLIPS, John; Química concepto y aplicaciones; Edit. Mc Crawl Hill; México, 2012; 934 págs.
 
LEWIS, Michael; Química Razonada; Edit. Trillas; México, 1998; 492 págs.
 

lunes, 30 de septiembre de 2013

Sintesis del libro "Quimica I"

¿Por que el agua es un recurso vital?

          ¿qué papel cumple el agua en los organismos vivos?

Se sostiene, que el agua fue unas mas de las que dio vida en el planeta azul, ya que al poco tiempo de formarse el planeta apareció el agua, y esta antes contenía grandes cantidades de amoniaco, metano y dióxido de carbono, con las cuales se formaron las primeras moléculas vivientes . se cree que la radiación haya estimulado el acomodo de estos elementos hasta que se formaron compuestos capases de reproducirse.

El agua esta presente en todos los organismos vivos, tanto en vegetales como animales, puesto que es el medio en el cual tiene lugar los procesos vitales.

Cualquier tipo de vida sigue dependiendo del agua, no como antes que solo existía en los mares.

Ejemplos:














Este liquido es fundamental para nuestra vida, pero también para nuestra higiene y salud.

El ser humano puede sobrevivir varios días sin comer, pero sin agua en dos semanas no sobrevivirían.

La mayoría de las reacciones del cuerpo humano y la tierra se llevan a cavo en un ambiente acuoso.

La vida depende de una sustancia química única (agua) y que al mismo tiempo es uno de los componentes mas comunes en nuestro planeta.




 





En el clima templado la cantidad que el hombre necesita diariamente se calcula en mas o menos dos litros.

En nuestro organismo hay una serie de procesos directamente relacionadas con el agua, que ese debe de conservar con ciertos limites para cada función es por eso que para poder regular la cantidad de agua requerida en cada una de ellas mediante el mecanismo de sed.

Para el buen funcionamiento de cuerpo se debe ingerir 35 g de agua por cada kilogramo de peso.







Es tal la importancia del agua que se podría afirmar que sin ella no abría vida en el planeta de la forma que conocemos.

En resumen podemos decir que el agua:
  • Transporta nutrientes y quita desperdicios del torrente sanguíneo.
  • Es transformada en grandes cantidades de vegetación.
  • Regula el clima
  • Gracias a los océanos, lagos la mayor parte del planeta tiene un clima estable.
  • Se piensa que tuvo un papel evolucionario de la vida en este planeta.
  • Actúa como media de una variedad de reacciones químicas.
          Importancia del agua como recurso vital

El agua es el recurso natural mas importante de nuestro planeta. cubre alrededor del 71% de la superficie y le da ese color azul al planeta, aunque sea incolora.

A escala mundial la cantidad de agua dulce es pequeña, pero la mayor cantidad es el agua salada que se encuentra el 97.1% = 1360 millones de Km3 en los océanos. La reserva que le sigue es el 2.24% en los glaseares y capas de hielo.
Para representarlo mas claro se represento de la siguiente manera:




El ciclo del agua:

Consiste en tres fases principales:
  1. Precipitación
  2. Evaporación
  3. Flujo
Cada una de estas faces involucra los cambios de estado: solido, liquido y gaseoso.



La lluvia que cae hacia los terrenos inclinados fluye a los lagos y ríos en forma de riachuelos y arroyos. Gran  parte de esta, con el tiempo, encuentra su cauce al océano.

El calor del sol evapora el agua de los océanos, ríos , lagos o del suelo; al evaporarse se libera de algunos contaminantes que tiene esta y sube a la atmosfera, al enfriarse en las alturas el vapor se condensa y forma diminutas gotas las cuales se transforman en nubes. El viento transporta a las nubes de un lugar a otro, llevando esta a otras regiones. Al cambiar la temperatura el agua se condensa formando gotas de mayor tamaño: lluvia, granizo y nieve.

A continuación se muestra un cuadro explicando el tiempo de almacenamiento del agua en distintas reservas:

 


Las reservas de agua dulce están siendo consumidas a gran velocidad, por lo que este recurso ya se le eta considerando renovable en ves de renovable como antes era.

En la relación con el hombre, debido al constante crecimiento de la población, se esta agotando los recursos naturales y el desperdicios de esto gran cantidad se queda en el agua, causando su contaminación excesivamente.

El agua que el ser humano necesita consumir posé características especiales:
  • Ciertas sales disueltas
  • Las sales no rebasen ciertas cantidades
  • La cantidad de bacterias patógenas sea apta para nuestra salud.
La calidad de agua se define mediante la temperatura, que sustancias contiene, en que concentración o cantidad se encuentra.

          Contribución de la química en los procesos de purificación del agua

Todas las ciudades por ley de nuestra republica deben tener plantas de tratamiento de aguas residuales.

En nuestro país se asegura que el agua que tomamos no esta contaminada, sin embargo en algunos ríos, arroyos, esta tan contaminados que han provocado la muerte de grandes de cantidades de especies.

Actualmente los países para atacar este problema necesitan muchos equipos costosos, pero para cumplir con el presupuesto necesitan subir los precios de sus productos para poder pagar este equipo.

Loa químicos participan en todas las etapas de purificación. un ejemplo son los análisis físicos, químicos y bilógicos que se realizan anualmente y el idear nuevas formas de limpiar el agua.

A pesar de los procesos de tratamiento, aun quedan residuos en el agua no deseables, que en algunas plantas de tratamiento avanzado poseen una etapa mas que elimina estos residuos, por medio de la filtración, la destilación y la floculación.

El 70% de aguas residuales en nuestro país no se tratan, esto implica que se utilice agua potable en aplicaciones que no se requiera esa calidad de agua. actualmente hay muy pocas plantas residuales en ZMCM (Zona Metropolitana de la Ciudad de México).

          Disponibilidad mundial

No se dispone de mucha agua para las actividades humanas. el panorama se complica si sabemos que el liquido en algunas regiones abunda y en otras no:



A nivel mundial nuestro país se considera pobre en este recurso.

El termino disponibilidad es un criterio universal es integrar una formula la precipitación promedio anual de la región, la superficie de esa zona, el porcentaje del escurrimiento y el aprovechamiento, el volumen de extracción y la población que hay vive.

Los limites del DF fueron rebasados por el crecimiento de la ciudad.

En la ZMCM uno de cada cinco mexicanos habitan en una superficie que ocupa menos del 1%  del territorio.

Los 20 millones que habitamos en ZMCM en conjunto consumimos aproximadamente 74m3 de agua por segundo = llenar el estadio azteca seis veces a diario.

A continuación se muestra la disponibilidad del agua por zonas en la Republica Mexicana :



La transportación de otras zonas es una situación favorable para los habitantes de la ciudad, pero, además del costo económico que esto implica, se esta dejando sin agua a otras regiones.

Traer agua del sistema Lerma-Cutzamala implica un enorme gasto de dinero y energía, ya que el agua debe de recorrer entre 60 y 154 kilómetros y vencer un desnivel de mas de mil metros, por lo que se requieren 102 pantas de bombeo. En la actualidad no se tiene considerado traer agua de otras regiones.

          ¿Qué actitud debemos tomar ante esta problemática?

Tenemos la responsabilidad de no ensuciarla ni desperdiciarla en exceso. Por otra parte, a pesar de constantes alertas sobre la escases del agua, los habitantes continúan con las mismas tendencias, por lo que es urgente por medio de la educación crear una "cultura del agua".

El consumo por habitante en el DF es de unos 364 litros, mientras que en Europa es de 120 litros.

          ¿Qué acciones podemos hacer para cuidar el agua?
  • Cerrar la llave del agua cuando no se emplee
  • Serrar la llave cuando se cepillen los dientes
  • No demorar en bañarse
  • Colocar una botella tapada llena de piedras en el deposito del escusado
  • No emplear el excusado para tirar basura
  • Al lavar los trastes se debe usar un fregadero para que no corra el agua
  • Emplear una escoba para barrer la calle o la casa en vez de el agua
  • Al lavar el auto utilizar cubeta y una esponja
  • Regar el jardín por la mañana para que el agua no se evapore tan rápido
  • Instalar una regadera con ahorrador de agua.

                                                     
 
Las anteriores son soluciones de ahorro de agua que se deben de hacer en la vida cotidiana, las cuales nos cuestan nada de trabajo realizarlas.

En el siguiente cuadro encontraras otras sustancias no toxicas las cuales puedes utilizar en el hogar sin necesidad de contaminar como otras:



 
¡NO TIREMOS AL CAÑO NUESTRO FUTURO!

 Nosotros tenemos que ser responsables y tomar conciencia sobre el uso racional del AGUA.
 


¡EL AHORRO ES UNA SOLUCIÓN!

 
         
 
 
 
 
 
           Bibliografía
 
GALICIA, Antonio,ORTA, Rosa; Química I Agua y Oxigeno; Edit., Colegio de Ciencia y Humanidades; México DF, 2013; 230 págs.

miércoles, 25 de septiembre de 2013

Laboratorio Quimica I Reporte 7

 

Electrólisis de Agua

Objetivo: Obtener la descomposición del agua.

Hipótesis: Se espera que el nivel de la solución del agua sea el volumen del hidrogeno doble que el volumen del oxigeno.

Materiales:  Agua, 2 tubos de ensayo, un cristalizador, un agitador, 2 trozos de grafito del mismo tamaño, 2 caimanes, 1 pila cuadrada de 18 volts, marcador de agua, una cinta de aislar, una probeta graduada y NaHO.





Agua
Probeta graduada
Cristalizador






NaHO


2 Tubos de ensayo



Grafito
Caimanes


Pila cuadrada
Plumón de agua
Cinta de aislar



Agitador






 





















Procedimiento:

1-Agregale al cristalizador agua y NaHO mezclándolo con el agitador.
 
 

2- Llena los dos tubos de ensayo con la mezcla de manera que no queden burbujas de aire en estos, y   
    colócalos verticalmente dentro del cristalizador.

3- Fueron colocados los grafitos a un extremo de los caimanes(rojo y negro) atados con cinta de aislar, y se coloco el otro
    extremo de estos a la pila, quedando el caimán rojo en el positivo y el negro en negativo.

4- Inserta los grafitos en el tubo de ensayo.


 
5- Cuando veas que los gases ya pasaron la curvatura de los 2 tubos de ensayo marca con el marcador donde llega el agua
    de cada tuvo.

 
 

6- Después saca los grafitos y enseguida los tubos de precipitados y enjuágalos.
7- Llena los tubos de agua asta la marca y después una por una deposítalos en la probeta.


Resultado:  H2 = 4.5 volumen  y  O = 2.5 volumen
                   su relación es de 1.8
                   proporción 2:1
  
Observación: Para acelerar el proceso de electrolisis se le agrego un catalizador al agua (NaHO) y energía la cual en los tubos de ensayo mientras pasaba el tiempo se iban llenando uno con H2 mientras el otro con O, y entre mayor sea la electricidad y el grafito mas rápido será nuestra electrolisis.
 
Análisis: Esta es una ecuación de descomposición, es irreversible y es endotérmica, ya que absorbe calor al efectuarse
 
 
Conclusión: a través de la electrolisis se logro la separación del agua (H2O) quedando en un tubo de ensayo el H2(Hidrogeno 2) y en el otro O (Oxigeno ).  Al realizar esta reacción química me di cuenta que esta es la reacción contraria de la síntesis del agua