Práctica Reacción del oxígeno con metales y no metales

Planteamiento del problema

Averiguar que reacción tiene el oxígeno con metales y no metales.

Hipótesis

Ambas reacciones serán óxidos, la reacción de los metales con el oxígeno dará como resultado óxidos básicos y la reacción de los no metales con oxígeno (anhídridos) dará óxidos ácidos.

Materiales

• Cucharilla de combustión
• Tubos de ensayo
• Matraz erlenmeyer
• Gotero
• Mechero
• Agua mineral
• Un trocito de cinta de magnesio
• Calcio
• Hierro
• Azúfre
• Vasos de precipitado
• Agua destilada
• Indicador
• Tapón monohorado

Procedimiento

1. Agregar un milímetro de agua destilada con el gotero a 4 tubos de ensayo.
2. Agregar unas gotas de indicador a cada uno de los tubos.
3. Enceder el mechero
4. Colocar en la cucharilla de combustión cada metal, acercar al fuego y agregar a cada vaso de precipitado respectivamente, según la coloración que tome será una base o un ácido de acuerdo a la escala que se muestra a continuación:

                                                                                                                  

                                                                                   

   5. Agregar agua en el vaso de precipitado y unas gotas de indicador.

  6. Destapar la botella de agua mineral y rápidamente colocar el tapón, colocar la manguera dentro           del vaso de precipitado con agua y observar.

 

   7. Colocar un poco de agua en el matraz erlenmeyer y añadir unas gotas de indicador

   8. Fundir en la cucharilla de combustión un poco de azúfre

   9. Meter la cucharilla con el azúfre fundido dentro del matraz SIN TOCAR EL AGUA  y tapar              con las manos para evitar que el vapor escape.

   

   10.Agitar constantemente hasta que se obtenga una coloración roja.

Conclusiones

La hipótesis planteada fué verdadera debido a que las reacciones con  metales tomaron una coloración morada, por tanto su carácter es básico  y las reacciones con metales tomaron una coloración amarilla y  roja debido a que son ácidos.

 

Cristales

Halita

Esmeralda

Zircón

Fluorita

Zafiro

Ámbar

Cloruro de Magnesio

Cristal de roca

Azúcar

Diamante

Cristal	Punto de fusión	Punto de ebullición
Halita	801 °C	1465 °C
Esmerada	1287° C	2471° C
Zircón	2420° C	4277° C
Fluorita	1418 °C	2533 °C
Zafiro	1726° C	3052° C
Ámbar	250° a 300° C	240°C
Cloruro de Magnesio	714° C	1412° C
Cristal roca	1713 °C	2230°C
Azúcar	184° C	184° C
Diamante	3550° C	4827° C

Reacción de los metales alcalinos en agua

A continuación se muestran algunos videos de cómo reaccionan los metales alcalinos en agua y la explicación de por qué ocurre esto 

Los metales alcalinos corresponden al Grupo 1 de la Tabla Periódica (anteriormente grupo I A).

Estos metales son: Litio (Li), sodio (Na),  potasio (K),rubidio (Rb), cesio (Cs )y francio (Fr).

El nombre de esta familia proviene de la palabra árabe álcalis, que significa cenizas; ya que los primeros compuestos de sodio y potasio fueron descubiertos en cenizas de maderas.

Al reaccionar con agua, estos metales forman hidróxidos, que son compuestos que antes se llamaban álcalis.

Los metales alcalinos se recubren rápidamente de una capa de hidróxido en contacto con el aire y reaccionan violentamente en contacto con el agua, liberando hidrógeno que, debido al calor desprendido, arde (con rubidio y cesio la reacción es explosiva, ya que al ser más densos que el agua, la reacción la producen en el fondo y el hidrógeno formado arde produciendo una onda de choque que puede romper el recipiente).

También reaccionan con el vapor de agua del aire o con la humedad de la piel.

Espectros atómicos

Planteamiento del problema 

Observar los espectros atómicos de los elementos que se muestran a continuación

Hipótesis

Los espectros que observaremos tendrán distintos patrones de lineas y los átomos deberán ser excitados para que puedan emitir energía y así poder ver sus espectros

Materiales

• Mechero
• Cloruro de sodio, cloruro de bario, cloruro de estroncio, cloruro de cobre,cloruro de cobalto, cloruro de potasio
• 

Procedimiento

1. Encender el mechero.
2. Con ayuda del instrumento que se mostró anteriormente tomar una porción de algún cloruro y poner al fuego.
3. Observar con el espectroscopio.

 Cloruro de Cobre

Cloruro de Bario

Cloruro de Sodio

Cloruro de Estroncio

Cloruro de Cobalto

Conclusión

Cada espectro fue diferente debido a que cada elemento está formado por átomos diferentes, con diferente número de protones y diferente número de electrones

Videos modelos atómicos

Modelo atómico de Dalton

Modelo atómico de Thomson y rayos catódicos

Modelo atómico de Bohr

Experimento de Bohr con el espectro de hidrógeno

Modelo atómico de Rutherford y experimento

¿Por qué el agua es un recurso vital? Investigación

Sin duda, el agua es la sustancia inorgánica de mayor importancia en los organismos vivos y la vida es absolutamente dependiente de la presencia de esta versátil sustancia.
No existe una cantidad definida de agua en los seres vivos y varia hasta en un 45% de un organismo a otro . En el hombre es aproximadamente un 66% del peso de su cuerpo en agua.

Importancia del agua como recurso vital.
El agua es el elemento más importante para la vida. Es de  importancia vital para el ser
humano, así como para el resto de animales y seres vivos que nos acompañan en el planeta Tierra.
Sin embargo, el  agua salubre y fácilmente accesible es importante para la salud pública, ya sea que se utilice para beber, para uso doméstico, para producir alimentos o para fines recreativos.

Contribución de la química en los procesos de purificación del agua.

Gracias a la química se han desarrollado distintos métodos para eliminar los contaminantes del agua.

 Los métodos Desinfección por ebullición. Para eliminar las bacterias es necesario que el agua hierva de 15 a 30 minutos.  Entre las desventajas de este método destaca la concentración del contenido de minerales disueltos, debido a la vaporización del agua.
Desinfección con cloro. La cloración es uno de los métodos más rápidos, económicos y eficaces para eliminar las bacterias contenidas en el agua. La cantidad de esta sustancia que debe agregarse son tres gotas por litro.
Desinfección con plata iónica. En el mercado existen algunos productos para desinfectar agua y verduras que utilizan compuestos de plata iónica o coloidal. Aunque los fabricantes recomiendan esperar unos diez minutos después de añadirlos al agua, es preferible esperar el doble del tiempo sugerido. 
Filtros de cerámica. Estos filtros separan materia sólida del líquido gracias a que tienen un poro muy fino (es decir, retienen partículas muy pequeñas). Un inconveniente de estos filtros es que sobre ellos se pueden desarrollar colonias de microorganismos.
Filtro de carbón activado. En este sistema el agua pasa por un filtro de carbón activado, el cual contiene millones de agujeros microscópicos que capturan y rompen las moléculas de los contaminantes. Este método es muy eficiente para eliminar el cloro, el mal olor, los sabores desagradables y los sólidos pesados en el agua. También retiene algunos contaminantes orgánicos, como insecticidas, pesticidas y herbicidas. El riesgo que tienen los filtros de carbón activado es que pueden saturarse y contaminarse con microorganismos 
Purificación por ozono. Como purificador de agua, el ozono es un gas muy efectivo porque descompone los organismos vivos sin dejar residuos químicos que puedan dañar la salud o alterar el sabor del agua. No sólo elimina las bacterias causantes de enfermedades, sino que también inactiva virus y otros microorganismos que el cloro no puede destruir.
Desinfección por rayos ultravioleta (UV). En una primera etapa, el agua pasa por un filtro que retiene las partículas en suspensión. Después pasa por un filtro de carbón activado, el cual elimina el mal olor, sabor y color en el agua, así como el cloro. Por último, el agua es purificada por medio de luz ultravioleta, que se encarga de destruir las bacterias. Este método es automático, efectivo, no daña al medio ambiente y es fácil de instalar
El proceso de ósmosis inversa utiliza una membrana semipermeable que separa y elimina del agua sólidos, sustancias orgá- nicas, virus y bacterias disueltas en el agua. Puede eliminar alrededor de 95% de los sólidos disueltos totales (SDT) y 99% de todas las bacterias. Las membranas sólo dejan pasar las moléculas de agua, atrapando incluso las sales disueltas. 

El agua contaminada y el saneamiento deficiente van asociados a la transmisión de enfermedades como el cólera, la diarrea, la disentería, la hepatitis A, la fiebre tifoidea y la poliomielitis. 

Disponibilidad mundial

Acciones para cuidar el agua

¿Por qué escasea el agua?

Los principales factores por los que escasea el agua en la Ciudad de México son:

• Mayor demanda por crecimiento poblacional.
• La extracción de agua subterránea sobrepasa la recarga natural.
• Por cada hectárea que se urbaniza la recarga se ve reducida en promedio en 2.5 millones de litros de agua al año.
• No se aprovecha el agua de lluvia.
• Perdemos entre 35 y 40% de agua potable por fugas.
• Uso irracional del agua, derroche.
• Contaminación por vertidos.
• Cambio en patrones de lluvia.

Referencias
http://www.semarnat.gob.mx/dgeia/informe_12/06_agua/cap6_2.html
http://cuidarelagua.df.gob.mx/escasez.html#.Vh76Vuyqp8M
http://www.profeco.gob.mx/revista/publicaciones/adelantos_04/purificar_agua_mzo04.pdf
http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs391/es/

¿Por qué el agua es un recurso vital? Síntesis

Cuando se formó el planeta el agua contenía grandes cantidades de amoniaco, metano, y dióxido de carbono, es decir, todos los elementos para formar moléculas vivientes compuestas principalmente por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno (C, H, O, N).

Este liquido tiene una importancia fundamental para los seres vivos, puesto que es el medio en el cual tiene lugar los procesos vitales .Todos los seres vivientes contienen agua y por lo general es su componente más abundante.

La vida como la conocemos, depende de una sustancia química única y que al mismo tiempo es uno de los compuestos más comunes en nuestro planeta, que es el agua, ninguna forma de vida puede existir sin agua.
Casi todas las reacciones del cuerpo humano, así como muchas reacciones importantes sobre la Tierra, se llevan a cabo en un medio acuoso.Sin agua estas reacciones no se realizarían .

Así es tal su importancia que se puede afirmar que sin ella no habría vida en el planeta.

A escala mundial la cantidad de agua dulce es realmente pequeña .La mayor proporción de agua del planeta, 97.1 por ciento del total , que son 1360 millones de km3 es agua salada de los océanos, es demasiado salada , ya que contiene 3.3 gramos de sales disueltas por cada 100 gramos de disolución.

La reserva que le sigue en magnitud, 2.24 por ciento se halla en los glaciares y capas de hielo, principalmente en la Antártida y Groenlandia


El ciclo hidrológico del agua

El calor del Sol evapora el agua de los océanos, ríos, lagos o del suelo.El agua evaporada sube a la atmósfera , que es más ria que la superficie terrestre.Al enfriarse en las alturas el vapor se condensa y forma diminutas gotas que en grandes cantidades se convierte en nubes.la mayor parte del líquido se evapora, regresa a la atmósfera y vuelve a precipitarse.

Las reservas de agua dulce están siendo utilizadas por la especie humana a una tasa extremadamente veloz, mucho más rápido de lo que tarda en recuperarse , por lo que este recurso considerado como renovable se empieza a transformar en no renovable.

El agua que usamos para consumo humano debe de contener ciertas características: que posea ciertas cantidades de sales disueltas y que estas no rebasen determinadas cantidades.La calidad del agua se define mediante su temperatura, qué tipos de sustancias y qué organismos contiene

En la Zona metropolitana de la Ciudad de México la desmesurada concentración y crecimiento de la población e industria impide que los recursos propios sean suficientes, principalmente el abastecimiento. de agua, ya que se tiene la  disponibilidad más baja del país

Las fuentes de suministro de agua potable en México son:

• Cutzamala
• Acuífero Valle de Lerma
• Acuífero Valle de México 
• Fuentes superficiales Valle de México

Podemos tomar en cuenta las siguientes acciones para cuidar el agua:

• Cerrar la llave del agua cuando no se emplee.
• Utilizar la lavadora con una carga total.
• Limitar el tiempo de baño a diez minutos o menos.
• No emplear el excusado para tirar basura.
• Utilizar cubetas con agua para limpiar el auto.
• Regar el jardín por la mañana o por la tarde para evitar que el agua se evapore con tanta rapidez.
• Instalar una regadera con ahorrador de agua.

Es importante reflexionar el uso que le estamos dando al agua porque se esta convirtiendo en un recurso escaso y es un indispensable para la vida terrestre.

Referencias

Autor: Galicia Rico Antonio, Orta Pérez Elba Rosa
Libro: Química I Agua y Oxigeno
Editorial del Colegio de Ciencias y Humanidades
Edición: Tercera (2008)
País: México
No. de páginas: 230 

Representación de modelos

Planteamiento del problema

Representar moléculas y átomos tridimensionalmente

Hipótesis

Los modelos tridimensionales nos sirven como auxiliares didácticos para la enseñanza de átomos y moléculas para comprender mejor.

Materiales

• 5 esferitas de unicel del número 3
• 10 esferitas negras de unicel del número 1
• Palillos

Procedimiento

Elaborar los siguientes modelos:

A)

B)

               

C)     

Hidrógeno molecular en un recipiente cerrado

D)

                                                                                         

E)               

                           Moléculas de hidrógeno y oxígeno en un recipiente cerrado

F)                 

                           G)            

H)              

Observaciones

La energía es indispensable para llevar a cabo la reacción de síntesis del agua.

Análisis y conclusión

Es importante tener en cuenta que la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma, esto quiere decir que los átomos únicamente sufren un reacomodo.

Reporte V Electrólisis del agua

Planteamiento del problema 


Realizar la descomposición del agua por medio de la electrolisis.

Hipótesis

Al concluir la reacción química, obtendremos el doble de hidrógeno que de oxígeno, porque el agua tiene una proporción de 2:1, dos volúmenes de hidrógeno y uno de oxígeno.

Materiales

• Cristalizador de vidrio
• Agitador
• Tubos de ensayo
• Hidróxido de sodio
• Circuito eléctrico como el que se muestra a continuación

Procedimiento

1. Llenar con agua la mitad del cristalizador de vidrio, añadir un poco de hidróxido de sodio y disolver con ayuda de un agitador.
   
2. Llenar por completo los tubos de ensayo con la disolución anterior y colocar de manera invertida dentro del cristalizador.
   
3. Después con mucho cuidado para que no se meta aire, ladear los tubos de ensayo e introducir a cada uno el grafito.
   
4. Poco a poco van a ir bajando los niveles de agua. El electrodo positivo es el que tiene el oxigeno y el negativo es el que tiene hidrógeno.
   
5. Marcar los tubos de ensayo donde se quedo el nivel de agua.Sacar de manera invertida para evitar que los gases se escapen y tapar con el dedo.
6. Acercar un encendedor a la boca del tubo de ensayo que contiene el oxígeno y luego al que contiene el hidróxido.
   
   

•   7. Finalmente medir los volumenes de los gases con una probeta, tomando como referencia la marca que le pusimos. 

Observaciones

Para obtener el hidrógeno, la reacción fue muy rápida en comparación a la del oxígeno, que fue más lenta. 

Análisis del resultado

Nuestros volúmenes fueron 10 ml en el cátodo y 5 ml en el ánodo.

En la electrólisis elaborada por la maestra, el cátodo tenía 19 ml y en el ánodo 9.5 ml.

Conclusión 

El experimento nos demuestra una vez más que el agua está compuesta por dos volúmenes de hidrógeno y uno de oxígeno.

Reporte IV Síntesis de agua

Planteamiento del problema

Hacer una reacción de hidrógeno y oxígeno para obtener agua.

Hipótesis

La proporción del agua es una relación 2:1; esto quiere decir que esta compuesta por dos volúmenes de hidrógeno y uno de oxigeno.

Objetivo

Síntesis del agua

Materiales

• Cuba hidroneumatica 
• Tapón monohorado
• Tubos de ensayo 
• Manguera de plástico
• Ácido clorhídrico 
• Zinc
• Óxido de manganeso 
• Agua oxigenada 
• Botella de coca-cola de vidrio de 500 ml

Procedimiento
  1. Dividir en 3 partes iguales la botella y marcarla con plumón indeleble.

  2. Llenar la botella completamente e introducirla boca abajo dentro de la cuba hidroneumatica con            agua.

                               

  3. En un tubo de ensayo colocar una pequeña cantidad de agua oxigenada con óxido de manganeso.          Tapar con el tapón  monohorado e introducir la manguera en el tapón y la otra punta en la boca de la      botella.

  4. Cuando baje el agua a la primer marca se vierte en otro tubo de ensayo un poco de ácido                      clorhídrico con un poco de zinc y se conecta con la manguera a la botella como se hizo                        anteriormente.
                                   



  5. Una vez que ya no haya agua en la botella se debe sacar con la botella como se muestra en la                 imagen para evitar que se escapen los gases y tapar.
                                                
  6. Finalmente con ayuda de alguien,  sujetar la botella y acercar un cerillo.
  7. Se podrá observar una pequeña explosión y que se formaron unas gotitas de agua.


                                        

        

Observaciones

Para obtener el oxígeno fue necesario agregar más agua oxigenada porque la mezcla dejó de burbujear.

Análisis de resultados

Es importante dividir la botella en tres porque necesitamos dos volúmenes de hidrógeno y uno de oxígeno, y las divisiones nos ayudan a obtener las cantidades necesarias de gases.
Mediante el experimento anterior, pudimos comprobar que nuestra hipótesis es verdadera.

Conclusiones 

El agua es un compuesto que esta formado por dos volúmenes de hidrógeno y uno de oxígeno.