La disociación de ácidos y bases ocurre cuando un compuesto capaz de ceder protones o hidroxilos, respectivamente, entra en contacto con agua. Así, por el ejemplo, si hablamos de ácidos, el ácido fluorhídrico (HF) se disocia en agua cuando entra en contacto con ella. Si hablamos de bases, el hidróxido de sodio (NaOH) es capaz de disociarse en agua liberando grupos \( OH^{-}\)
En todos los casos nos ocuparemos de estudiar la disociación de ácidos y bases fuertes en agua
Disociación de ácidos en agua
Al disolver un ácido en agua, debemos tener en cuenta que se forman aniones[note]Partículas con carga eléctrica negativa, generalmente no metales[/note] y cationes[note]Partículas con carga eléctrica positiva; en este caso, serán cationes de hidrógeno \( H^{+}\)[/note]. El catión hidrógeno estará siempre presente, mientras que el anión dependerá del ácido que estemos estudiando.
Para entender mejor esto, analicemos los siguientes ejemplos:
La fórmula molecular del ácido clorhídrico es HCl. Cuando este ácido se disocia en agua, el catión hidrógeno se separa del catión cloruro de la siguiente manera:
\( HCl\rightarrow H^{+}+Cl^{-}\)
Como vemos, la ecuación está balanceada. Esto nos lleva a la primera conclusión: “Un ácido formado por un sólo hidrógeno da lugar a un catión \(H^{+}\)“.
Veamos qué pasa con el caso del ácido selenhídrico, cuya fórmula es \( H_{2}Se\):
\( H_{2}Se\rightarrow 2H^{+}+Se^{2-}\)
Vemos que se formaron 2 cationes hidrógeno y un anión seleniuro. En otras palabras, con el fin de que la ecuación esté balanceada, agregamos un “2” delante del catión H+. Asimismo, usualmente el anión que lo acompaña es divalente. Esto significa que lleva un “2-” como supraíndice. Es así que tenemos la segunda conclusión: “un ácido formado por dos hidrógenos en su fórmula da lugar a dos cationes \( H^{+}\)“.
Otro ejemplo:
La ecuación de disociación del ácido sulfúrico (de fórmula \( H_{2}Se\)) es:
\( H_{2}Se\rightarrow 2H^{+}+Se^{2-}\)
Observar que nuevamente el “dos” del hidrógeno en \( H_{2}Se\) ahora permite que haya un “dos” delante del H+. Asimismo, el anión de azufre lleva un “2-“.
Veamos qué sucede con el caso del ácido ortofosfórico, de fórmula \( H_{3}PO _{4}\):
\( H_{3}PO_{4}\rightarrow 3H^{+}+{PO_{4}}^{3-}\)
Esta vez, como el hidrógeno del ácido tiene un “3” debajo, éste pasa delante del H+ y también arriba del anión \( {PO_{4}}^{3-} \). Como se nota, todos los casos son siempre similares. Sólo hay que prestar atención al número de atomicidad (se llama así) que está debajo del hidrógeno en el ácido original que se está por disociar y “ponerlo” delante del catión H+ y del anión formado. Un ácido formado por tres hidrógenos en su molécula da lugar a tres cationes \( H^{+}\)“.
¡Continuemos!
La disociación de ácidos y bases en agua es importantísimo para describir las características de las soluciones acuosas.
Disociación de bases en agua:
La disociación en agua de las bases es muy similar, sólo que -en vez de darnos cationes hidrógeno- ahora obtendremos aniones oxhidrilos (\( OH^-\)) cuando la base se disocie. El catión dependerá de la base que estemos disociando.
Veamos algunos ejemplos:
El hidróxido de sodio, de fórmula NaOH, se disocia en agua según la ecuación:
\( NaOH\rightarrow Na^{+}+OH^-\)
Vemos que, al disociarse, se “separa” el sodio en su forma catiónica (\( Na^{+} \)) del grupo oxhidrilo \( OH^-\).
Veamos el siguiente ejemplo:
\( Mg(OH)_2\rightarrow Mg^{2+}+2OH^-\)
Ten en cuenta que el magnesio es un ion divalente (esto quiere decir que tiene un “+2” como supraíndice, debido a que -justamente- su número de oxidación es +2. También, no pases por alto el hecho que se formaron dos oxhidrilos. De esta forma, queda balanceada la ecuación.
Por último, echemos un vistazo al siguiente ejemplo:
\( Fe(OH)_3\rightarrow Fe^{3+}+3OH^-\)
Como vemos, se obtienen tres iones \( OH^-\). Fíjate que, además, el catión férrico es trivalente (tiene “+3” como número de oxidación).
¿Se te ocurre una rápida conclusión? “Una base formada por un cierto número de oxhidrilos en su fórmula da lugar a esa cantidad de aniones \( OH^-\) cuando se disocia en agua”.
El agua potable, en química y salud, es un líquido incoloro, inodoro y traslúcido apto para el consumo humano. En las ciudades, ésta proviene de plantas potabilizadoras que purifican el agua extraída de ríos. En zonas suburbanas, suele consumirse agua proveniente de napas de agua subterráneas. El tratamiento que se le da para el consumo humano e industrial es la depuración de la misma. Según las características del agua potable y el fin al que se la destina, se utilizan diferentes métodos de separación para depurar el agua.
Generalmente, para obtener agua potable se construyen plantas potabilizadoras que se basan en cuatro procesos elementales:
Filtración: utilizada para eliminar partículas sólidas como restos de plantas u otros corpúsculos.
Aglutinación: A la misma se le agregan materiales que provocan el aglutinado de de las impurezas.
Decantación: Tras realizar la aglutinación de materiales, estos son forzados a decantar, es decir, a precipitar.
Agregado de cloro: Vuelve a filtrarse el líquido y se realiza el agregado de cloro, que es un excelente bactericida. Por esta razón, el agua que llega a los hogares suele tener un leve gusto a “lavandina”. ¿Te has dado cuenta?.
Según el Código Alimentario Argentino, algunas características del agua potable deben ser:
Color: máx. 5 escala Pt-Co;
Olor: sin olores extraños.
pH: 6,5 – 8,5;
Dureza total (CaCO3) máx.: 400 mg/l;
Mercurio (Hg) máx.: 0,001 mg/l;
Turbiedad: máx. 3 N T U:
Hierro total (Fe) máx.: 0,30 mg/l;
Manganeso (Mn) máx.: 0,10 mg/l;
Nitrato (NO 3 -,) máx.: 45 mg/l;
Nitrito (NO 2 -) máx.: 0,10 mg/l;
Sólidos disueltos totales, máx.: 1500 mg/l;
Niquel (Ni) máx.: 0,02 mg/l;
Plata (Ag) máx.: 0,05 mg/l;
Cloro activo residual (Cl) mín.: 0,2 mg/l.
Sulfatos (SO 4 =) máx.: 400 mg/l;
Selenio (Se) máx.: 0,01 mg/l;
Plomo (Pb) máx.: 0,05 mg/l;
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Las zanahorias que consumimos frecuentemente poseen un alto contenido de provitamina A. Este compuesto, que presenta la estructura expuesta en la figura 1, da lugar a dos moléculas de vitamina A, también llamada retinol. Por otro lado, la vitamina A formada se transforma en retinaldehído de configuración cis, lo que permite que el humano goce de una excelente visión cuando hay muy poca luz en el ambiente. ¿Te suena el término beta-caroteno? Si es así, te contamos que es otra forma de llamar a nuestra heroína provitamina A.
¡Pero no es recomendable su ingesta excesiva! No porque sea sumamente nocivo para la salud, sino porque la vitamina A se acumula en el hígado y la formación de esta vitamina a partir de provitamina A se vuelve más lento.
El papel de la Vitamina A
¿A qué se debe que la vitamina A tenga bastante que ver (nótese el intento de
mal chiste) con la buena visión nocturna? Sucede que el cis-retinal es uno de
los componentes de la rodopsina, un pigmento fotosensible que se encuentra en
los bastones, que son unas células especializadas del ojo humano que,
justamente, se encargan de la visión cuando no hay demasiada luz en el
ambiente.
El cis-retinal se convierte en trans-retinal cuando una molécula de rodopsina absorbe los fotones de la luz, excitando sus partículas. Esto, increíblemente, abre paso a una cadena de reacciones (sin dejar de lado un cambio de forma) que genera impulsos nerviosos conducidos hasta el cerebro, que interpreta –a su vez– el estímulo lumínico.
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Ingesta Diaria Recomendada de Vitamina A
Lo normal es que un adulto incorpore unos 750 microgramos de vitamina A por día, según la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura. Por su parte, una madre lactante necesita hasta un 50% más de retinol que los niños y los bebés, que necesitan cantidades menores a los de un adulto. ¿Lo sabías?
En el portal de la Organización Mundial de la Salud, podrás encontrar una base de datos sobre la carencia de vitamina A por país. Intenta llegar a tus propias conclusiones sobre estos datos y el nivel de pobreza o riqueza de los países más sobresalientes, disponible en https://www.who.int/vmnis/database/vitamina/es/
En la cromatografía, se realiza un proceso de separación de los componentes de una solución, basándonos en las diferentes velocidades con que se mueve cada una de las sustancias de la solución a través de un medio poroso, al ser arrastradas por el solvente cuando se desplaza. Es aquí donde distinguimos, dos fases: la fase estacionaria y la fase móvil. La fase estacionaria es el medio poroso, como puede serlo un papel secante o gel de sílice, y la fase móvil es aquélla que se desplaza.
La cromatografía es un método para separar mezclas homogéneas basado en la velocidad de movimiento de las sustancias a través de un medio poroso cuando son arrastradas por el solvente.
Los componentes de la mezcla tienen diferente afinidad por la fase estacionaria y por el solvente. Cuando mayor sea la afinidad por la fase fija y menos por la fase móvil, más lentamente se desplazarán y, a la inversa, cuanto menos afinidad tengan por la fase fija y más afinidad tengan por la fase móvil, más rápidamente se desplazarán. Esto produce la separación de los solutos de la solución, debido a que cada soluto invierte un tiempo diferente en recorrer el medio poroso. Una vez separados los solutos en el papel, estamos en presencia de un cromatograma.
Existen varios tipos de cromatografía, entre las que podemos encontrar la cromatografía de papel, de capa fina o de columna, dependiendo el soporte en el que se lleve a cabo la cromatografía.
Te recomendamos una sencilla experiencia para realizar tu propia cromatografía, donde podrás separar de manera divertida muchos pigmentos que esconde una planta como la acelga. Anímate:
Experiencia 1: Cromatografía de las hojas de la acelga.
Objetivo:
PARA EL ÁREA DE BIOLOGÍA:
Separar y analizar, mediante una sencilla cromatografía, los pigmentos que se encuentran en el interior de los cloroplastos (organelas de las células vegetales), tales como la clorofila, la xantofila y los carotenos.
PARA EL ÁREA DE FISICOQUÍMICA:
Realizar una cromatografía sencilla de las hojas de una acelga con el objetivo de separar los distintos componentes de una solución de clorofila, xantofila, carotenos y alcohol.
Materiales:
1 paquete de acelga.
1 mortero.
1 colador de red metálica (parecida a los que se utilizan, en Argentina, para hacer mate cocido).
500 ml de alcohol etílico medicinal.
1 tupper cuadrado o con forma de prisma, de tamaño mediano o grande.
1 papel secante.
Beta vulgaris var. cicla
Procedimiento:
Lavar bien las hojas de acelga. Esto no es obligatorio, pero el resultado será mucho mejor cuanto menos impurezas haya en los materiales.
Trozar las hojas de la acelga en pequeños pedazos. Es importante que cortes sólo las hojas, dejando fuera las nervaduras (es decir, las “venas” que pueden observarse en las hojas) y los tallos.
Colocar los pequeños pedazos en un mortero.
Cubrir los trozos con alcohol etílico.
Machacar la acelga, con el mortero, hasta que se obtenga un líquido de color verde fuerte.
Colar la mezcla en un tupper, haciendo uso del colador metálico.
Doblar levemente (pero no completamente) la hoja secante por la mitad, de manera que tenga la posibilidad de quedar parado cuando se lo apoya en una superficie.
Colocar el papel secante dentro del tupper delicadamente.
Esperar de dos a tres horas y observar resultados.
Conclusiones
Para el Área de Biología:
¿Qué sucedió con el papel secante? Observarás que parte de la solución verdosa comenzó a subir por el mismo, dejando una franja de color verde oscuro, que corresponde a la clorofila a que se encuentra en las hojas, un pigmento presente en los cloroplastos muy importante para la fotosíntesis de la planta. Asimismo, se verá una franja de color verde claro (que corresponde a la clorofila b), también de suma importancia para la fotosíntesis. Luego, se notará una franja de color amarillento. Esto corresponde a la xantofila. Una franja transparente vendrá después, que será alcohol, nuestro solvente. Y por último, una pequeña franja roja, que son los carotenos. Estos están presentes en gran cantidad en zapallos y zanahorias. Cabe destacar que las plantas posen todos estos pigmentos, mas algunos como la xantofila y los carotenos sólo se hacen visibles cuando llega el otoño y las bajas temperaturas no permite que se sintetice clorofila. Es decir, el verde de la clorofila “enmascara” los demás pigmentos, que no se ven fácilmente.
¿Cuál es la función en la planta de cada uno de los pigmentos presentes en los cloroplastos?
¿En qué compartimientos dentro de los cloroplastos se encuentran dichos pigmentos? Se espera que el alumno logre modelizar y describir la estructura interna de un cloroplasto, diferenciando, por ejemplo, granas, tilacoides, etc.
Células vegetales, en donde se observan claramente los cloroplastos.
Para el Área de Fisicoquímica
¿Qué sucedió con el papel secante? (Esta respuesta es idéntica a la presentada para el área de biología.)
¿Qué clase de sistema material es el líquido verde formado inicialmente? ¿Por qué decimos que es una solución?
¿Cuál es el solvente utilizado en la experiencia? ¿Podría haberse usado agua? ¿Por qué?
¿Cuáles son las características básicas de una cromatografía? ¿Cuál es la fase dispersa y la fase móvil en esta experiencia?
Intenta colocar una tiza en vez de un papel secante en la experiencia. ¿El resultado es similar?
¡También puedes realizar esta experiencia con un fibrón, siendo capaz de separ los componentes que están disueltos en su tinta! Para ello, te invitamos a hacer click en el artículo que Ensamble de Ideas te trae para ello:
Experimento 2: Cromatografía de tinta de fibrón (marcador).
Objetivo:
Realizar una cromatografía sencilla de la tinta de dos fibrones de diferente color o marca, con el fin de separar los pigmentos que poseen disueltos.
Materiales:
Dos fibrones indelebles de diferente color o marca.
Un vaso de precipitados (en su defecto, un vaso transparante de vidrio).
Dos tiras de papel secante.
Alcohol (u otro solvente similar).
Procedimiento:
Trazar una pequeña línea horizontal con un fibrón distinto en cada tira de papel a 1cm del borde.
Pegar las tiras en las paredes internas de un recipiente que contenga el solvente, como el alcohol, sin que las marcas lo toquen.
Dejar que el solvente, absorbido por el papel, ascienda por la tira de papel y arrastre los componentes del fibrón afines a él.
Observar y anotar resultados: al finalizar la cromatografía, se pueden observar en el cromatograma, separados, los distintos pigmentos (es decir, los distintos solutos) que componen cada tinta de cada fibrón.
Conclusiones
¿Qué sucedió con el papel secante?
¿Qué clase de sistema material es la tinta del fibrón? ¿Por qué decimos que es una solución?
¿Cuál es el solvente utilizado en la experiencia? ¿Podría haberse usado agua? ¿Por qué?
¿Cuáles son las características básicas de una cromatografía? ¿Cuál es la fase dispersa y la fase móvil en esta experiencia?
Cromatografía – Ensamble de Ideas – Copyright MMXXII
Un modelo es una representación material o mental de un fenómeno, un objeto o un proceso. Se usan para poder analizar una realidad que no puede ser observada en forma directa, de forma más sencilla, basándose, generalmente, en analogías.
En el arte, los modelos son, por lo general, objetos para ser copiados. Los modelos científicos son copias de los objetos, ya que sólo son simulaciones o representaciones sencillas y acotadas de ellos.
Éste es un modelo escolar del complejo ciclo de reacciones que ocurren en el interior del Sol: el ciclo protón-protón. Los círculos rojos representan protones; los azules, neutrones; los verdes, neutrinos; y los amarillos, positrones. Es una representación sencilla que facilita el estudio, dejando de lado múltiples factores que pueden ser encontrados en un modelo científico.
Cuando se construye un modelo, existen cuatro pasos básicos que se deben tener en cuenta:
La elección del objeto a modelar: corresponde al fenómeno u objeto que se representará, tal como una fuerza, una proteína, el sistema digestivo de un perro, el continente africano, etc. Podemos decir, entonces, que un objeto a modelar puede ser cualquier parte del universo que se quiera analizar, con límites reales o imaginarios. ¿Qué significa esto último? Imagínate que un meteorólogo quiere analizar el clima de Buenos Aires, en Argentina. El estudio de su atmósfera tendrá limites imaginarios, pues no puede “encapsular” el aire que allí se encuentra.
La percepción del objeto: a partir de los datos obtenidos, que incluyen su apreciación por medio de uno o múltiples sentidos, como la vista o el tacto. Por ejemplo, un mapa ofrece la representación de una porción de superficie, siendo percibida mediante los ojos. Evidentemente, es una imagen parcial, pues no puede representar todos los detalles del sitio real.
La representación del objeto. Un sistema de imágenes, ideas o juicios puede construir una representación, usando los datos de la percepción y la memoria.
La fabricación de un artefacto. Ya sea un artefacto concreto o una idea, esto funcionará como analogía del objeto o fenómeno original, permitiendo una comparación. ¿Una comparación de qué? Se deben reconocer semejanzas y diferencias. Un artefacto concreto puede ser una maqueta de la membrana plasmática, por ejemplo. Una idea puede ser, por ejemplo, la teoría neordarwinista.
Esta fotografía de los tallos de una planta trepadora es el “artefacto” de un modelo concreto. NO es la planta trepadora, sino una representación bidimensional de ella. (c) Ensamble de Ideas 2018.
Disponible en https://www.youtube.com/watch?v=RVTlm6nRtfk
¿Cuáles son los tipos de modelos científicos que existen?
Existen tres tipos de modelos científicos:
Formales se obtienen como producto de trabajos de investigación referidos a áreas centrales de cada una de las disciplinas científicas. Un claro ejemplo de modelo formal es el modelo atómico de Rutherford o la Teoría de la Relatividad.
Materiales son, por lo general, representaciones concretas de los modelos formales, expresados a través de un lenguaje específico, como el de la física. Una imagen impresa en una radiografía es un modelo material, por ejemplo. Otro ejemplo de modelo material es la fotografía de los tallos de una planta trepadora que encuentras en este artículo.
Modelos matemáticos son representaciones matemáticas de teorías y leyes. No necesariamente pueden ser expresados mediante fórmulas o ecuaciones, sino también mediante símbolos, gráficos o diagramas. La ecuación que corresponde a la Ley de Boyle-Mariotte, referida a las leyes de los gases \( P\cdot v=k\)) es un modelo matemático.
Algunas biblografías sugieren la existencia de un cuarto tipo de modelos:
Computacionales: Son programas de computadora diseñados para simular y estudiar fenómenos o procesos complejos. Estos modelos utilizan algoritmos y reglas que imitan el comportamiento de un sistema real. Se utilizan para simular el clima, predecir la propagación de enfermedades o analizar los efectos de diferentes políticas públicas, entre muchas otras aplicaciones.
En conclusión, los modelos son herramientas poderosas que nos ayudan a comprender, analizar y predecir fenómenos o sistemas complejos. Nos permiten simplificar la realidad y explorar diferentes escenarios de manera controlada, lo que resulta invaluable en el avance del conocimiento y la toma de decisiones informadas.
Actividades
En base a esta información, te proponemos clasificar los siguientes ejemplos en alguno de los tres tipos de modelos que existen. ¡Manos a la obra!
Una fotografía de una bacteria.
Un mapa de la Ciudad de México.
La teoría heliocéntrica.
La famosa ecuación de Einstein, \( E=m\cdot c^2\).
Un video de las olas del mar en las costas de Chile.
El modelo atómico de Bohr.
Un gráfico de la cantidad de nacimientos que hubo en 2003 en la ciudad de Lima, en Perú.
2. El texto propone un sistema con límites imaginarios (el de la atmósfera bonaerense). Da un ejemplo de sistema con límites reales. Da otro ejemplo similar de sistema con límite imaginario que se te ocurra.
3. Realiza un cuadro conceptual con los contenidos más importantes del texto leído.
4. Proponé dos ejemplos de modelo formal, dos ejemplos de modelo material y dos ejemplos de modelo matemático, que no aparezcan en este artículo.
5. ¿Conoces algún tipo de modelo computacional? ¡Cuéntanos cuál conoces o bien investiga alguno para esta actividad!
Hemos visto en otros artículos que a los cambios químicos (esos fenómenos en los que cambia la naturaleza de las sustancias involucradas en el proceso) se los denomina reacciones químicas, que consisten en una combinación de átomos para formar nuevas sustancias o en la descomposición de compuestos en sus átomos u otras sustancias. Hemos visto también que a estas reacciones químicas se las puede modelizar mediante ecuaciones químicas. En esta oportunidad, analizaremos los tipos de reacciones químicas más populares.
Los tipos de reacciones químicas
De acuerdo a la ubicación y reubicación de átomos entre compuestos involucrados en el cambio químico, a la variación de los números de oxidación de los átomos involucrados y la energía que se pone en juego en el proceso, podemos clasificar las reacciones químicas en:
Reacciones químicas de síntesis
Una reacción de síntesis, en química, es una reacción que implica la combinación directa de dos o más reactivos para generar un producto. Los reactivos pueden ser átomos o compuestos. Se pueden simbolizar de la siguiente forma: \( A+B\rightarrow C\) . En otras palabras, dos o más reactivos se combinan para dar lugar a un sólo producto final.
Reacciones químicas de descomposición
Una reacción de descomposición, en química, es una reacción en la que un único reactivo se descompone y forma dos o más productos. Son reacciones teóricamente opuestas a las reacciones de síntesis y se pueden simbolizar de la siguiente forma: \( A\rightarrow B+C\).
En el caso en el que las reacciones de descomposición se produzcan por la presencia de un agente externo, pueden ser clasificadas en tres tipos diferentes. Veamos cada una de ellas:
Reacción térmica. Estas reacciones son producidas por la presencia de una temperatura elevada.
Un ejemplo de reacción térmica es la reacción que ocurre en los airbag, en los que -ante un impacto-, un mecanismo genera una temperatura de 275 °C y esto desencadena la reacción de descomposición de la azida de sodio en sodio y nitrógeno gaseoso. Este último será el responsable de inflar el airbag.
Reacción electrolítica. Estas reacciones son producidas por la presencia de una corriente eléctrica). Por ejemplo, la electrólisis del agua ocurre cuando se le hace pasar una corriente eléctrica al H2O, dando lugar al hidrógeno gaseoso y oxígeno gaseoso según: H2O (l) → H2 (g) + O2 (g)
Reacción catalítica (producida por la acción de un catalizador). En nuestro organismo, ocurren numerosas reacciones de este tipo. Por ejemplo, el almidón que contiene ciertos alimentos es descompuesto en la boca a maltosa, por acción de la amilasa salivar, un catalizador biológico presente en la saliva. ¿Lo sabías?
Reacciones químicas de sustitución simple
Una reacción de sustitución simple, en química, es una reacción en la que un átomo reemplaza a otro que forma parte de un compuesto. Esta reacción puede ser modelizada según la ecuación:
A+BC→AB+C
Reacciones químicas de sustitución doble
Una reacción de sustitución doble, en química, es una reacción semejante a la de sustitución simple, sólo que, en esta clase de reacciones, los iones en solución acuosa de dos compuestos intercambian sus posiciones, generando, por ejemplo, un compuesto poco miscible con el agua. Uno de los productos, de carácter sólido, precipita al fondo del recipiente en donde ocurre la reacción química. Esta clase de reacciones puede ser modelizada según la ecuación:
\( AB+CD\rightarrow AC+BD\)
Un ejemplo de reacción de síntesis es la reacción del nitrato de plata con el bromuro de litio:
AgNO3 (ac) + LiBr (ac) → LiNO3(ac) + AgBr (s)
Como se observa, hubo un “intercambio” de lugares entre los compuestos involucrados.
Reacciones químicas Rédox (óxido-reducción)
Las reacciones rédox o de óxido-reducción son aquéllas en las que cambia el número de oxidación de los átomos involucrados. En el artículo de nomenclatura de hidruros, hemos definido como número de oxidación a la carga asignada a cada átomo de un compuesto químico. Por ejemplo, veamos el caso de la formación de óxido ferroso:
2 Fe (s) + O2 (g) → 2 FeO (s)
Aquí, el número de oxidación del hierro como reactivo es 0, mientras que la del oxígeno, también. En los productos, el hierro tiene número de oxidación +2 (se oxidó) y el oxígeno tiene número de oxidación -2 (se redujo).
Reacciones químicas de neutralización
Las reacciones de neutralización son aquellas reacciones en las que se hace combinar un ácido con una base para formar una sal y agua, según la ecuación:
ÁCIDO + BASE → SAL + H2O
Un ejemplo de reacción de neutralización es la que ocurre entre el ácido clorhídrico (HCl) y el hidróxido de sodio (NaOH), según:
HCl (ac) + NaOH (ac) → NaCl (ac) + H2O (l)
Reacciones químicas endotérmicas
Las reacciones endotérmicas son aquellas reacciones químicas que absorben energía durante el fenómeno químico. Por ejemplo, la descomposición del agua en hidrógeno gaseoso y oxígeno gaseoso es una reacción endotérmica, pues necesita de energía para que se produzca, según:
2 H2O (l) + energía → 2 H2 (g) + O2 (g)
Reacciones químicas exotérmicas
Las reacciones exotérmicas son aquellas reacciones químicas que liberan energía durante el fenómeno químico. Por ejemplo, la combustión del metano es una reacción exotérmica, pues libera energía en forma de luz y calor al producirse, según:
Las fórmulas de Lewis permiten visualizar la manera en que los electrones se vinculan en una molécula. No obstante, al dibujar la estructura según Lewis, lo hacemos en un plano; es decir, sobre el papel. No tenemos en cuenta que las moléculas o cualquier otra partícula se encuentran en espacios tridimensionales.
En otras palabras, las partículas tienen una estructura espacial.
Teoría de Repulsión de los Pares de Electrones de Valencia o TRePEV
La forma de la molécula y su polaridad es muy importante para la química, pues gracias a su estudio podemos comprender algunas propiedades de cada sustancia, como la solubilidad o los puntos de ebullición. La Teoría de Repulsión de los Pares de Electrones de Valencia o TRePEV es un modelo teórico que se utiliza para representar la geometría molecular, elaborada por los ingleses Nevil V. Sidgwick y Herbert Powell en la década del 1940. Ellos, experimentalmente, comprobaron la forma de algunas moléculas y enunciaron:
Los electrones de valencia de los átomos que componen la molécula o ion se distribuyen en pares, alrededor de un átomo central.
Como los pares de electrones se repelen entre sí, ocupan en el espacio posiciones en las cuales la repulsión sea mínima (lo más alejados que sea posible).
Los pares de electrones no compartidos (pares de electrones libres), se repelen con mayor intensidad, por lo cual ocupan mayor espacio.
Los enlaces dobles o triples se indican como simples (se considera que el efecto que producen es equivalente).
En pocas palabras, la teoría de Sidgwick y Powell nos dice que los electrones se orientan en el espacio, de manera que la distancia entre ellos sea máxima, para que la repulsión de sus nubes electrónicas sea mínima.
En las células vegetales, la energía y la capacidad reductora que se generan en la etapa lumínica se utilizan para la conversión del CO2 en glúcidos.
El ciclo de Calvin consta de tres etapas:
1) La fijacion del carbono (por acción de la enzima ribulosa-1,5-bifosfato carboxilasa: “RUBISCO“). 2) La reducción del carbono fijado para la síntesis de la hexosa. 3) La regeneración de la ribulosa- 1,5-bifosfato.
El ciclo de Calvin comienza con la fase de fijación, cuando moléculas de ribulosa-1,5-bisfosfato se transforman en 3-fosfoglicerato por acción de la importantísima enzima ribulosa-1,5-bifosfato carboxilasa, dando lugar a tres moléculas de dióxido de carbono. Las moléculas de 3-fosfoglicerato da lugar a la 1,3-bisfosfoglicerato, por acción de la 3PGquinasa. En este punto, las moléculas de ATP pasan a ser ADP + fosfato.
En la segunda fase, de reducción, la molécula de 1,3-bisfosfoglicerato, por acción de la enzima GA3Pdeshidrogenasa, se transforma en gliceraldehído-3P, la cual contiene 18 carbonos. En esta reacción, 6 NADPH dan lugar a 6 NADP. El gliceraldehído-3P formado pasa a ser GA-3P (de 15 carbonos). Esta última permite que se obtengan hidratos de carbono, que luego pueden almacenarse como almidón, por ejemplo. La GA-3P que continúa en el ciclo pasa a la tercera y última fase.
En esta Fase III, donde se da la regeneración del aceptor, las enzimas isomerasas, transcetolasas, aldolasas y fosforribuloquinasa catalizan la reacción que ocurre cuando la GA-3P pasa a ser ribulosa-1-5-bisfosfato, que era la molécula inicial del proceso, por lo que el ciclo vuelve a comenzar.
El ciclo de Calvin – Ensamble de Ideas – Copyright MMXXII
La teoría del calórico fue una explicación científica aceptada durante mucho tiempo para entender el calor y los procesos de transferencia de energía térmica. Según esta teoría, el calórico era una sustancia invisible que fluía de un objeto caliente a uno frío, causando el aumento de temperatura en el objeto receptor.
Aparato de Lavoisier y Laplace, medidor del calórico. Lavoisier le ha dado nombre dicha “sustancia” en 1787.
La teoría del calórico fue una explicación científica aceptada durante mucho tiempo para entender el calor y los procesos de transferencia de energía térmica. Según esta teoría, el calórico era una sustancia invisible que fluía de un objeto caliente a uno frío, causando el aumento de temperatura en el objeto receptor.
De acuerdo con la teoría del calórico, el calentamiento de un objeto estaba relacionado con la cantidad de calórico que contenía. A medida que el calórico fluía hacia un objeto frío, se creía que el objeto se calentaba a medida que acumulaba calórico.
Sin embargo, a medida que avanzó la investigación científica, surgieron evidencias experimentales que contradecían la teoría del calórico. Uno de los descubrimientos más significativos fue la ley de conservación de la energía, que establece que la energía no puede crearse ni destruirse, sino que solo puede transformarse de una forma a otra. Esta ley contradecía la noción de una sustancia calórica que se podía transferir de un cuerpo a otro.
La teoría cinética-molecular reemplazó la teoría del calórico como una explicación más precisa del calor. Según la teoría cinética-molecular, el calor se debe al movimiento aleatorio de átomos y moléculas en un objeto, y su transferencia se produce mediante la colisión de estas partículas. Esta nueva teoría fue respaldada por evidencias experimentales y explicaba mejor los fenómenos térmicos.
Características principales del calórico
El calórico es una sustancia contenida en los cuerpos, invisible.
El calórico fluye desde un cuerpo más caliente a uno más frío. Este flujo continúa hasta que se igualen las temperaturas.
Un cuerpo frío pesa lo mismo que un cuerpo caliente. Esto significa que el calórico no tiene peso. Se dice, entonces, que es imponderable.
Se pensaba que el calórico estaba contenido en una especie de vesículas. Según la teoría, dos cuerpos que se frotan elevan su temperatura sin que la cantidad de calor total haya variado. La fricción, enuncia, modificaría el calor específico del material pues se romperían las vesículas propuestas. Esto provocaría un aumento de temperatura y un aparente aumento de calor.
Cuando un cuerpo cambia de estado, debido a que hay un flujo de calor desde un cuerpo caliente a otro, la temperatura del cuerpo que se funde o volatiliza no cambia, no aumenta. Para explicar esto, la teoría del calórico considera que dicha sustancia está “escondido temporalmente” y que puede recuperarse condensando el vapor o simplificando el líquido.
La historia detrás del calórico.
A mediados del Siglo XVIII, se creía que los fenómenos térmicos se debían a la existencia de una sustancia llamada calórico, nombre acuñado por primera vez por Lavoisier[note]
Antoine-Laurent de Lavoisier fue un influyente químico, biólogo y economista francés del siglo XVIII, nacido el 26 de agosto de 1743 en París, Francia, y fallecido el 8 de mayo de 1794 en la misma ciudad. Es ampliamente reconocido como el padre de la química moderna debido a sus contribuciones revolucionarias al campo.
Lavoisier fue educado en la Universidad de París, donde se graduó en leyes en 1764, pero su verdadera pasión estaba en la ciencia, especialmente en la química. Pronto abandonó la práctica legal para dedicarse por completo a la investigación científica.
Una de las contribuciones más importantes de Lavoisier fue la formulación de la ley de conservación de la masa, que establece que la masa total de los productos de una reacción química es igual a la masa total de los reactivos. Esto marcó un cambio fundamental en la comprensión de la química, alejándose de la antigua teoría de la flogisto.
Junto con su esposa, Marie-Anne Pierrette Paulze, Lavoisier llevó a cabo experimentos pioneros en la combustión y la respiración, descubriendo la naturaleza del oxígeno y el proceso de oxidación. También trabajó en la estandarización de nomenclatura química y en la formulación de una teoría sobre la composición del agua.
Sin embargo, su carrera científica fue truncada por la Revolución Francesa. A pesar de sus importantes contribuciones a la ciencia, Lavoisier fue arrestado durante el Reinado del Terror y ejecutado en la guillotina en 1794, a la edad de 50 años. Su muerte fue una gran pérdida para la comunidad científica, pero su legado perdura como uno de los pilares fundamentales de la química moderna.[/note]
en 1787. A la luz de los conocimientos de hoy en día, sabemos que no existe y que el calor no es más ni menos que transferencia de energía desde un cuerpo caliente a un cuerpo frío.
Sin embargo, a medida que avanzó la investigación científica y se desarrollaron métodos más precisos de medición, surgieron evidencias experimentales que contradecían la teoría del calórico. Uno de los descubrimientos más significativos fue la ley de conservación de la energía, que establece que la energía no puede crearse ni destruirse, sino que solo puede transformarse de una forma a otra. Esta ley contradecía la noción de una sustancia calórica que se podía transferir de un cuerpo a otro.
En conclusión, la teoría del calórico fue una explicación válida en su época para comprender los fenómenos térmicos, pero ha sido reemplazada por la teoría cinética-molecular debido a las evidencias experimentales y las leyes fundamentales de la conservación de la energía. La comprensión actual del calor se basa en la idea de que es una forma de energía que se transfiere mediante el movimiento de partículas, en lugar de una sustancia calórica que fluye de un objeto a otro.
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B. Indica si las siguientes oraciones son verdaderas o falsas:
El calórico era una sustancia invisible que fluye de un objeto caliente a uno frío. (Verdadero/Falso)
Según la teoría del calórico, el calentamiento de un objeto está relacionado con la cantidad de calórico que contiene. (Verdadero/Falso)
La teoría del calórico explica cómo se transfiere el calor entre los objetos. (Verdadero/Falso)
La ley de conservación de la energía apoya la teoría del calórico. (Verdadero/Falso)
La teoría cinética-molecular reemplazó a la teoría del calórico. (Verdadero/Falso)
El movimiento de partículas en un objeto es la causa del calor según la teoría del calórico. (Verdadero/Falso)
La teoría del calórico sigue siendo ampliamente aceptada y utilizada en la actualidad. (Verdadero/Falso)
Las evidencias experimentales contradicen la teoría del calórico. (Verdadero/Falso)
La teoría del calórico se basa en la idea de que el calor es una forma de energía. (Verdadero/Falso)
La transferencia de calor se produce mediante la colisión de partículas, según la teoría del calórico. (Verdadero/Falso)
Clave de respuestas:
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A. Resumen de contenidos:
La teoría del calórico, aceptada durante mucho tiempo, postulaba que el calórico era una sustancia invisible que se movía desde un objeto caliente hacia uno frío, causando el aumento de temperatura en el objeto receptor. Según esta teoría, el calentamiento de un objeto estaba relacionado con la cantidad de calórico que contenía, y se creía que el calórico se transmitía a través de la transferencia de la sustancia calórica desde el objeto caliente al objeto frío.
Sin embargo, investigaciones posteriores demostraron que esta teoría era incorrecta. La ley de conservación de la energía, que establece que la energía no se crea ni se destruye, contradecía la noción de una sustancia calórica transferible. En su lugar, la teoría cinética-molecular se desarrolló como una explicación más precisa del calor. Según esta teoría, el calor se debe al movimiento aleatorio de átomos y moléculas en un objeto, y su transferencia ocurre a través de la colisión de estas partículas.
En conclusión, la teoría del calórico, que postulaba la existencia de una sustancia invisible que transfería el calor, fue reemplazada por la teoría cinética-molecular debido a las evidencias experimentales y las leyes de conservación de la energía. Actualmente, se entiende que el calor es una forma de energía y se transfiere mediante el movimiento de partículas en lugar de una sustancia calórica.
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Bibliografía Sugerida
En el libro “Introducción a Los Conceptos y Teorías de Las Ciencias Físicas”, escrito por Gerald James Holton & Stephen G. Brush , podrás encontrar más información sobre el tema tratado aquí. Hemos buscado la sección correspondiente y puedes leerla en el siguiente link de Google Books, actualizado al mes de marzo de 2020: https://bit.ly/2PGTjUa
Introducción a la diferencia entre niebla y neblina y el rocío
Usualmente usamos palabras como las del título, pero muy pocas veces notamos que son palabras con significados muy diferentes dentro del mundo de la meteorología. En este artículo hablaremos sobre ellas.
Temperatura de rocío
Cuando ocurre un fenómeno atmosférico, el mismo está, sin duda, relacionado con las variaciones de presión y temperatura. Cuando el aire asciende, atraviesa zonas en la que la temperatura es más baja y, consecuentemente, se produce una baja en el valor de saturación de la masa de vapor de agua en el aire. Dependiendo de la humedad relativa y de la temperatura ambiente, establecemos el concepto de punto o temperatura de rocío como aquélla en la que se produce la condensación.
Diferencias entre ellas
Rocío y escarcha
Este se forma cuando el contenido de vapor de agua no aumenta en una determinada masa de aire a ras del suelo, alcanzándose el punto de enfriamiento y formándose, entonces, diminutas gotas de agua sobre las superficies frías. Si la saturación de vapor de agua se da a temperaturas inferiores a 0°C (273K), se forma la denomina escarcha, que es hielo.
¿Condensación? Si recordamos un poco lo visto en cambios de estado, llamamos condensación al cambio que ocurre cuando la materia que se encuentra en estado gaseoso pasa a estado líquido.
El rocío puede quedar adherido a las telarañas o insectos que se encuentren retenidos allí, como se ve en esta imagen.
Al condensarse, se forman pequeñas gotitas de agua líquida y éstas pueden producir muy pequeños cristales de hielo (es decir, el agua se solidificó). Estos cristales de hielo son, ni más ni menos, los responsables de la formación de nubes (pues dichos cristales quedan en suspensión). No está de más decir que el viento, la temperatura y la presión atmosférica son los responsables de la altura y tamaño de las nubes.
Niebla
Si la condensación se da a nivel de la superficie, se genera la llamada niebla, cuando se enfría una masa de aire cercana al suelo o cuando se condensa el vapor de agua que está presente en una masa de aire caliente y húmedo que pasa por un terreno frío.
Neblina
La llamada neblina se produce con un 80% a un 90% de humedad relativa. La niebla se produce con un 90% a un 100% de humedad relativa. En términos de visibilidad, la niebla la permite hasta 1 km; la neblina permite una visibilidad de 1km a 10km.
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Fuente.
Bulwik, M.;”Física y Química I. Mezclas y sustancias. Modelo Corpuscular. Teoría atómica molecular. Reacciones Químicas. Fenómenos Eléctricos. Magnéticos y Gravitatorios”; Ed.Puerto de Palos, Serie ActivAdos, Argentina, 2016.
