sábado, 9 de abril de 2011

Acidos y Bases

TEMA 3:¿COMO EVITAR LA CORROSIÓN ?

Corrosión es un ataque de un metal por reacción en su medio ambiente.
Corrosión, desgaste total o parcial que disuelve o ablanda cualquier sustancia por reacción química o electroquímica .
El término corrosión se aplica a la acción gradual de agentes naturales, como el aire o el agua salada sobre los metales.

El ejemplo más familiar de corrosión es la oxidación del hierro, que consiste en una compleja reacción química en la que el hierro se combina con oxígeno y agua para formar óxido de hierro hidratado. El óxido es un sólido que mantiene la misma forma general que el metal del que se ha formado, pero con un aspecto poroso, algo más voluminoso, y relativamente débil y quebradizo




FORMAS DE EVITAR LA CORROSION
Hay tres métodos para evitar la oxidación del hierro :
  • Mediante aleaciones del hierro que lo convierten en químicamente resistente a la corrosión

  • impregnándolo con materiales que reaccionen a las sustancias corrosivas más fácilmente que el hierro, quedando éste protegido al consumirse aquéllas

  • Recubriéndolo con una capa impermeable que impida el contacto con el aire y el agua.

  • El método de la aleación es el más satisfactorio pero también el más caro. Un buen ejemplo de ello es el acero inoxidable, una aleación de hierro con cromo o con níquel y cromo. Esta aleación está totalmente a prueba de oxidación e incluso resiste la acción de productos químicos corrosivos como el ácido nítrico concentrado y caliente.
    El segundo método, la protección con metales activos, es igualmente satisfactorio pero también costoso. El ejemplo más frecuente es el hierro galvanizado que consiste en hierro cubierto con cinc. En presencia de soluciones corrosivas se establece un potencial eléctrico entre el hierro y el cinc, que disuelve éste y protege al hierro mientras dure el cinc.
    El tercer método, la protección de la superficie con una capa impermeable, es el más barato y por ello el más común.
    Este método es válido mientras no aparezcan grietas en la capa exterior, en cuyo caso la oxidación se produce como si no existiera dicha capa. Si la capa protectora es un metal inactivo, como el cromo o el estaño, se establece un potencial eléctrico que protege la capa, pero que provoca la oxidación acelerada del hierro.
    Los recubrimientos más apreciados son los esmaltes horneados, y los menos costosos son las pinturas de minio de plomo. Algunos metales como el aluminio, aunque son muy activos químicamente, no suelen sufrir corrosión en condiciones atmosféricas normales.
    Generalmente el aluminio se corroe con facilidad, formando en la superficie del metal una fina capa continua y transparente que lo protege de una corrosión acelerada.
    El plomo y el cinc, aunque son menos activos que el aluminio, están protegidos por una película semejante de óxido.
    El cobre, comparativamente inactivo, se corroe lentamente con el agua y el aire en presencia de ácidos débiles como la disolución de dióxido de carbono en agua —que posee propiedades ácidas—, produciendo carbonato de cobre básico, verde y poroso.

    TEMA 3:¿Puedo dejar de utilizar los derivados del petróleo y sustituirlos por otros compuestos ?

    ¿Puedo dejar de utilizar los derivados del petróleo y sustituirlos por otros compuestos?


    Queroseno - Se utiliza en estufas domésticas y en industriales. Es el que comúnmente se llama "petróleo".
    Cocinol - Especie de gasolina para consumos domésticos. Su producción es mínima.
    propano o GLP - Se utiliza como combustible doméstico e industrial.
    Bencina industrial - Se usa como materia prima para la fabricación de disolventes alifáticos o como combustible doméstico
    Combustóleo o Fuel Oil - Es un combustible pesado para hornos y calderas industriales.
    Disolventes alifáticos - Sirven para la extracción de aceites, pinturas, pegantes y adhesivos; para la producción de thinner, gas para quemadores industriales, elaboración de tintas, formulación y fabricación de productos agrícolas, de caucho, ceras y betunes, y para limpieza en general.
    Asfaltos - Se utilizan para la producción de asfalto y como material sellante en la industria de la construcción.
    Bases lubricantes - Es la materia prima para la producción de los aceites lubricantes.





    Esta imagen de botellas,las cuales estan procesadas y su derivado es el petroleo.







    Esta imagen vienen algunos de los derivados del petroleo

    TEMA 2: oxido - reduccion

    Reacciones de óxido reducción o redox: Son aquellas reacciones en las cuales los átomos experimentan cambios del número de oxidación. En ellas hay transferencia de electrones y el proceso de oxidación y reducción se presentan simultáneamente, un átomo se oxida y otro se reduce. En estas reacciones la cantidad de electrones perdidos es igual a la cantidad de electrones ganados.

    Número de oxidación o estado de oxidación:
    es el número que se asigna a cada tipo de átomo de un elemento, un compuesto o ión, y que representa el número de electrones que ha ganado, perdido o compartido. El número se establece de manera arbitraria, pero su asignación se basa en diferentes postulados.


    Si el elemento cambia su número de oxidación en este sentido  SE REDUCE.

    Así si el Na0 pasa a Na+ perdió un electrón, lo que indica que se oxidó.
    Si el Cl0 pasa a Cl- ganó un electrón, lo que indica que se redujo.

    TEMA 2: La reaccion de redox

    Una reacción REDOX es aquella en la que uno de los compuestos se reduce y el otro se oxida, de ahí su nombre. Ocurren cambios en los números de oxidación de los átomos de algunas de las substancias involucradas.
    El reactivo que se oxida está perdiendo electrones, el que se reduce está ganado los electrones que el otro ha liberado. Antiguamente lo que se creía era que el que se oxidaba ganaba oxígeno, en realidad esto era bastante cierto, solo que era incompleto, pues al perder electrones el que se oxida se une con el oxígeno para tener los electrones necesarios.
    En un principio, se utilizaba el término de oxidación para designar aquellos procesos en los que una sustancia reaccionaba con el oxígeno; de esta forma, se decía que un compuesto se oxidaba cuando aumentaba su cantidad de oxígeno (igualmente, se decía que se reducía cuando ésta disminuía).
    A partir de este primer concepto de oxidación, y con el tiempo, dicho vocablo ha ido evolucionando y generalizándose hasta abarcar hoy en día una gran cantidad de reacciones en algunas de las cuales ni siquiera interviene el oxígeno. De hecho, en la actualidad entendemos por oxidación el proceso mediante el cual un compuesto pierde electrones.
    E inevitablemente, para que un compuesto pierda electrones otro los ha de ganar: así surge estrechamente ligado al concepto de oxidación el de reducción; se entiende por reducción el proceso mediante el cual un compuesto gana electrones. Así pues, cada vez que nos refiramos a la oxidación tendremos que hablar también de la reducción (ya que es el proceso contrario, y sin uno de ellos no existiría el otro).

    El oxidante es aquel de los compuestos que forman parte de una reacción REDOX que es capaz de oxidar a la otra y que a su vez esta es reducida por la otra.






    EJ:
    Cu Cu2+ + 2e- (el cobre se oxida y es capaz de soltar electrones)
    Ag+ + e- Ag (la plata se reduce y es capaz de coger electrones)

    TEMA 2

    La Oxidación

    La oxidación es una reacción química muy poderosa donde un compuesto cede electrones, y por lo tanto aumenta su estado de oxidación.[2] Se debe tener en cuenta que en realidad una oxidación o una reducción es un proceso por el cual cambia el estado de oxidación de un compuesto. Este cambio no significa necesariamente un intercambio de electrones. Suponer esto -que es un error común- implica que todos los compuestos formados mediante un proceso redox son iónicos, puesto que es en éstos compuestos donde sí se da un enlace iónico, producto de la transferencia de electrones.
    Por ejemplo, en la reacción de formación del cloruro de hidrógeno a partir de los gases dihidrógeno y dicloruro, se da un proceso redox y sin embargo se forma un compuesto covalente.

    La Reducción

    En química, reducción es el proceso electroquímico por el cual un átomo o ion gana electrones. Implica la disminución de su estado de oxidación. Este proceso es contrario al de oxidación.
    Cuando un ion o un átomo se reduce presenta estas características:
    Ejemplo
    El ion hierro (III) puede ser reducido a hierro (II):
    Fe3+ + e → Fe2+

    Modelo de Arrhenius

    Svante August Arrhenius (1859-1927) fue un químico suizo que estudiaba en la escuela para graduados. Nació cerca de Uppsala, estudió en la Universidad de Uppsala y se doctoró el año 1884. Mientras todavía era un estudiante, investigó las propiedades conductoras de las disoluciones electrolíticas (que conducen carga). En su tesis doctoral formuló la teoría de la disociación electrolítica. Él definió los ácidos como sustancias químicas que contenían hidrógeno, y que disueltas en agua producían una concentración de iones hidrógeno o protones, mayor que la existente en el agua pura. Del mismo modo, Arrhenius definió una base como una sustancia que disuelta en agua producía un exceso de iones hidroxilo, OH-. La reacción de neutralización sería:
    H+ + OH- H2O
    La teoría de Arrhenius ha sido objeto de críticas. La primera es que el concepto de ácidos se limita a especies químicas que contienen hidrógeno y el de base a las especies que contienen iones hidroxilo. La segunda crítica es que la teoría sólo se refiere a disoluciones acuosas, cuando en realidad se conocen muchas reacciones ácido-base que tienen lugar en ausencia de agua.
    En los tiempos de Arrhenius se reconocía a los ácidos en forma general como sustancias que, en solución acuosa.
    • Tienen un sabor agrio si se diluyen los suficiente para poderse probar.
    • Hacen que el papel tornasol cambie de azul a rojo.
    • Reaccionan con los metales activos como el magnesio, zinc y hierro produciendo hidrógeno gaseoso, H2 (g).
    • Reaccionan con los compuestos llamados bases (contienen iones hidróxido, OH-) formando agua y compuestos llamados sales. La sal que se forma está compuesta por el ion metálico de la base y el ion no metálico del ácido. Casi todas las sales son sólidos cristalinos de alto punto de fusión y de ebullición.
    La reacción de un ácido con una base se llama neutralización. Si se mezclan las cantidades correctas de ácidos y bases, se pierden sus propiedades originales. El producto de reacción tiene un sabor que no es agrio ni amargo, sino salado. Se produce una sal y agua cuando un ácido neutraliza una base.
    Arrhenius propuso que las propiedades características de los ácidos con en realidad propiedades del ion hidrógeno, H+, y que los ácidos son compuestos que liberan iones hidrógeno en las soluciones acuosas.
    Arrhenius y otros científicos reconocían en términos generales que las bases (también llamadas álcalis) son sustancias que, en solución acuosa,
    • Tienen un sabor amargo.
    • Se sienten resbalosas o jabonosas al tacto.
    • Hacen que el papel tornasol cambie de rojo a azul.
    • Reaccionan con lo ácidos formando agua y sales.
    Arrhenius explicó que estas propiedades de las bases (álcalis) eran en realidad propiedades del ion hidróxido, OH-. Propuso que las bases con compuestos que liberan iones hidróxido en solución acuosa. Las definiciones de Arrhenius son útiles en la actualidad, siempre y cuando se trate de soluciones acuosas.
    Acidos y bases de Arrhenius:
    • Los ácidos liberan iones hidrógeno en agua.
    • Las bases liberan iones hidróxido en agua.

    Neutralización

    Neutralización

    Una reacción de neutralización es una reacción entre un ácido y una base. Cuando en la reacción participan un ácido fuerte y una base fuerte se obtiene una sal y agua. Mientras que si una de las especies es de naturaleza débil se obtiene su respectiva especie conjugada y agua. Así pues, se puede decir que la neutralización es la combinación de cationes hidrógeno y de iones hidróxido para formar moléculas de agua. Durante este proceso se forma una sal.
    Las reacciones de neutralización son generalmente exotérmicas, lo que significa que desprenden energía en forma de calor.
    Generalmente la siguiente reacción ocurre:

    ácido + base → sal haloidea + agua
    Este tipo de reacciones son especialmente útiles como técnicas de análisis cuantitativo. En este caso se puede usar una solución indicadora para conocer el punto en el que se ha alcanzado la neutralización completa. Algunos indicadores son la fenolftaleína (si los elementos a neutralizar son ácido clorhídrico e hidróxido de sodio), azul de safranina, el azul de metileno, etc. Existen también métodos electroquímicos para lograr este propósito como el uso de un pHmetro o la conductimétria.
    Ejemplos:

    • 3HNO_3\ +\ Al(OH)_3\ \rightarrow\ Al(NO_3)_3\ +\ 3H_2O
    Experiencias alrededor de los ácidos y las bases:




    Aprendizajes esperados: al finalizar esta semana deberás ser capaz de identificar la posibilidad de sintetizar nuevas sustancias (formación de sales) a partir de reacciones ácido-base, registrando e interpretando la información adquirida de diferentes fuentes y la apliques en algunos tipos de reacciones que ocurren en tu vida cotidiana y para visualizar a la química en la construcción de un mundo diseñado al distinguir las implicaciones éticas del uso del conocimiento químico.

    Teoría de Arrhenius.
    Como recordarás, la semana pasada estuvimos analizando las características que se pueden apreciar de las sustancias y que permiten identificar su grado de acidez o de alcalinidad. Para ello, les comenté algunos de los descubrimientos más relevantes en el desarrollo de la teoría química que desembocó en el concepto de pH y su utilidad, y que se resumen en la siguiente linea del tiempo:

    Ácidos y Bases

    Ácidos y bases, dos tipos de compuestos químicos que presentan características opuestas. Los ácidos tienen un sabor agrio, colorean de rojo el tornasol (tinte rosa que se obtiene de determinados líquenes) y reaccionan con ciertos metales desprendiendo hidrógeno. Las bases tienen sabor amargo, colorean el tornasol de azul y tienen tacto jabonoso. Cuando se combina una disolución acuosa de un ácido con otra de una base, tiene lugar una reacción de neutralización. Esta reacción en la que, generalmente, se forman agua y sal, es muy rápida. Así, el ácido sulfúrico y el hidróxido de sodio NaOH, producen agua y sulfato de sodio:
    H2SO4 + 2NaOHð2H2O + Na2SO4