miércoles, 23 de junio de 2021

Elementos, compuestos y mezclas

BY Arturo García Flores IN No comments

En química, es importante identificar las diferencias entre elementos, compuestos y mezclas.

ELEMENTOS

Un elemento es una sustancia pura formada por un solo tipo de átomo. Estos átomos pueden ser individuales y separados, como los gases nobles, o pueden estar unidos entre sí por enlaces químicos, formando pequeños grupos idénticos de átomos llamados moléculas (figura 1).

Figura 1. El elemento nitrógeno consta de pares de átomos de nitrógeno (N) unidos de forma química, por lo que su fórmula química es N₂.

COMPUESTOS

Un compuesto es una sustancia química pura formada por más de un tipo de átomo (figura 2). Cabe mencionar que todas las sustancias puras son elementos o compuestos y que no es posible separar los átomos de un compuesto sin romper los enlaces químicos.

Figura 2. El cloruro de hidrógeno se compone de un átomo de hidrógeno (H) y un átomo de cloro (Cl) que interaccionan entre sí a través de un enlace químico, por lo que su fórmula química es HCl.

MEZCLAS

Una mezcla contiene más de una sustancia química, por tanto, no es pura. Las sustancias de una mezcla pueden ser elementos, compuestos o ambos (figura 3). A diferencia de un compuesto, las sustancias de una mezcla se pueden separar entre sí sin romper ningún enlace químico. Para ello, existen diversos procesos físicos: el correcto a utilizar depende del estado de agregación de las sustancias en la mezcla.

Figura 3. Una mezcla de bromo (Br₂) y cloro (Cl₂) consta de diversas moléculas de estos elementos sin que interaccionen de forma química.

ACTIVIDAD

Observa las imágenes, identifica el tipo de sustancia que representan y clasifícalas como elementos, compuestos y mezclas.

viernes, 28 de agosto de 2020

Reacciones exotérmicas y endotérmicas

BY Arturo García Flores IN No comments

Los cambios de energía son muy importantes en química, ya que casi todas las reacciones implican un intercambio o transferencia de energía entre el sistema y los alrededores.

Muchas reacciones químicas liberan energía en forma de calor, luz o sonido. Estas son reacciones exotérmicas, pueden ocurrir de manera espontánea y dar como resultado una mayor entropía (ΔS > 0) del sistema. Se indican por un flujo de calor negativo (el calor se pierde en el entorno) y una disminución de la entalpía (ΔH < 0). En el laboratorio, las reacciones exotérmicas producen calor o incluso pueden ser explosivas.

Hay otras reacciones químicas que deben absorber energía para poder continuar. Estas son reacciones endotérmicas No pueden ocurrir de forma espontánea y se debe trabajar para que se produzcan estas reacciones. Cuando las reacciones endotérmicas absorben energía, se mide una caída de temperatura durante la reacción. Las reacciones endotérmicas se caracterizan por un flujo de calor positivo (hacia la reacción) y un aumento de la entalpía (ΔH > 0).

Actividad 1

Observa las imágenes y determina si los procesos que se muestran son exotérmicos o endotérmicos.

Reacción entre zinc y azufre Reacción entre potasio y yodo
Blanco
Fotosíntesis Síntesis de poliuretano
Blanco
Oxidación de un metal Horneado de un pan
Blanco
Disociación de nitrato de amonio Potasio reaccionando con agua

domingo, 9 de agosto de 2020

Ley de conservación de la masa

BY Arturo García Flores IN

Más allá de lo obvio que puede ser la Ley de conservación de la masa, se encuentran una serie de observaciones que hacen que ésta aparentemente intuitiva ley no lo sea después de todo.

Para ayudar a los estudiantes a navegar por estas observaciones que parecen socavar la ley de conservación de la masa, profundicemos un poco más en su pensamiento con ayuda de la actividad siguiente.

Liz y Rob están jugando con balanzas, tazas y hueveras nuevas. Presta atención a lo que hacen.

  1. Vierten agua en sus tazas y la balanza se equilibra. Dicen: "las tazas tienen la misma masa".
  2. Luego llenan sus hueveras con suficientes gránulos de azúcar para que la balanza vuelva a equilibrarse.
  3. Liz saca su taza de la balanza y vierte su azúcar en su taza. Rob deja el suyo solo.
  4. Liz revuelve el agua hasta que no puede ver los gránulos de azúcar.
  5. Si Liz vuelve a colocar su taza y su huevera en la balanza, ¿crees que las balanzas se verán como en alguna de las imágenes A, B o C?

martes, 7 de julio de 2020

Preparación de disoluciones en un laboratorio virtual

BY Arturo García Flores IN , No comments

Muchos de los reactivos que se usan en un laboratorio se encuentran en forma de disoluciones que deben comprarse o prepararse. El simulador Making stock solutions from solids de Chem Collective está diseñado para que los estudiantes de química, desde los más novatos hasta los más experimentados, prepararen en un ambiente virtual algunas de las disoluciones más comunes en los laboratorios de ciencias, desde casa y con una calidad profesional.

A continuación, se muestran los pasos a seguir para preparar 1 L de disolución de NaCl 5.0 % m/v. Los nombres, símbolos o etiquetas de algunos botones del simulador están resaltados en color rojo.

Paso 1. Determine la masa de soluto necesaria para preparar la disolución. De acuerdo con los cálculos, necesitará 50 g de cloruro de sodio.

\( 5.0\; \%\; m/v\; = \frac{\text{masa de soluto (g)}}{1000\; mL} \cdot 100\; \% \enspace \longrightarrow \enspace \text{masa de soluto} = \frac{5.0\; \%\; m/v\;}{100\; \%} \cdot 1000\; mL = 50\; g\)

Paso 2. Entre a chemcollective.org y elija el idioma español (EN > Español).

Paso 3. Vaya al Almacén y seleccione el frasco de cloruro de sodio (Soluciones > Sólidos), el garrafón de agua desionizada (Soluciones), un vaso de precipitados de 250 mL (Material de vidrio > Vasos de precipitados) y la balanza (Instrumentos) para colocarlos en la Poyata.

Paso 4. Coloque el vaso de precipitados sobre la balanza, oprima el botón TARE, desplace el frasco de soluto sobre el vaso y añada 50 g. Para esto, anote el valor de la masa en el cuadro blanco de la ventana flotante y luego pulse Añadir.

Paso 5. Cierre la ventana flotante (×), retire el frasco de soluto de la Poyata (Clic derecho > Eliminar), quite el vaso de precipitados de la balanza y retire el instrumento (Clic derecho > Eliminar).

Paso 6. Desplace el garrafón sobre el vaso de precipitados y añada 200 mL de agua desionizada. Para esto, anote el valor del volumen en el cuadro blanco de la ventana flotante y luego pulse Añadir.

Paso 7. Cierre la ventana flotante (×), vaya al Almacén y seleccione un matraz aforado de 1000 mL para colocarlo en la Poyata (Material de vidrio > Matraces aforados).

Paso 8. Desplace el vaso de precipitados sobre el matraz aforado y vierta el contenido. Para esto, pulse Realista en la venta flotante y luego oprima Sujetar para añadir sin soltar el botón, hasta traspasar todo el contenido del vaso en el matraz.

Paso 9. Cierre la ventana flotante (×) y retire el vaso de precipitados de la Poyata (Clic derecho > Eliminar).

Paso 10. Desplace el garrafón sobre el matraz aforado y vierta agua hasta la marca de aforo. La cantidad de agua necesaria para aforar, será la diferencia del volumen del matraz aforado (1000 mL) menos el volumen que se muestra antes del símbolo @ (200 mL); es decir, 800 mL. Anote este valor en el cuadro blanco de la ventana flotante y luego pulse Añadir.

Paso 11. Cierre la ventana flotante (×) y retire el garrafón de la Poyata (Clic derecho > Eliminar). Ha preparado una disolución de NaCl 5.0 % m/v.

sábado, 7 de marzo de 2020

Termoquímica

BY Arturo García Flores IN No comments

Una aplicación de la Termodinámica en el estudio de los procesos, es la Termoquímica, que comprende el análisis y el cálculo de las energías relativas de las sustancias y la energía transferida en el transcurso de una reacción química, incluidas las relacionadas con la quema de combustibles y el consumo de alimentos.

martes, 18 de febrero de 2020

Procesos termodinámicos

BY Arturo García Flores IN No comments

Como han aprendido a lo largo del curso, el universo se divide en dos partes a efectos de la Termodinámica: el sistema y sus alrededores. Por lo general, un sistema cuenta con ciertas variables de estado (temperatura, presión, volumen, etcétera) que al inicio de un proceso se denominan estado termodinámico del sistema. Cuando el sistema cambia de un estado termodinámico al estado final debido al cambio en alguna de las variables de estado, se dice que el sistema ha llevado a cabo un proceso termodinámico.

lunes, 27 de enero de 2020

Reactivo limitante

BY Arturo García Flores IN

En los laboratorios no es algo común preparar los reactivos de una reacción en las cantidades estequiométricas que indica la ecuación química. Esto se debe a que uno de los propósitos principales de cierta reacción es obtener la mayor cantidad posible de producto, por lo que al inicio del proceso se adiciona una cantidad en exceso de alguno de los reactivos (por lo general, el más costoso), asegurando de esta forma que éste se transformará por completo en el producto deseado.

Manejo de números: cifras significativas

BY Arturo García Flores IN No comments

Tanto en Química como en otras actividades relacionadas con la producción científica, es importante reportar nuestros resultados con las cifras significativas adecuadas para mostrar su precisión. Por lo general, es muy fácil hacerlo si se respetan las reglas siguientes: