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Física y Química 3º ESO SOLUCIONARIO

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UNIDAD 4: Moléculas y cristales

LA CIENCIA A NUESTRO ALREDEDOR -PÁG. 89 1. En la naturaleza, tanto el hidrógeno como el nitrógeno se encuentran formando moléculas diatómicas.

Representa gráficamente dichas moléculas mediante el modelo de bolas, sabiendo que el tamaño del

átomo de nitrógeno es mayor que el del hidrógeno.

Molécula de hidrógeno:

Molécula de nitrógeno:

2. Indica el número y la clase de átomos que hay en las fórmulas químicas de las siguientes sustancias:

Cl2, H2O, SiO2, NH3 y CO2.

Cl2: dos átomos iguales del elemento cloro

H2O: dos átomos iguales del elemento hidrógeno y un átomo del elemento oxígeno.

SiO2: un átomo del elemento silicio y dos átomos del elemento oxígeno.

NH3: un átomo del elemento nitrógeno y tres átomos del elemento hidrógeno.

CO2: dos átomos del elemento oxígeno y uno de carbono.

3. En algunos sitios, cuando en clase de química nombran al fósforo, lo llaman tetrafósforo, ¿sabrías decir

por qué?

Para remarcar la diferencia entre el elemento químico fósforo y la molécula del mismo formado por la unión

de cuatro átomos de fósforo.

ACTIVIDADES-PÁG. 90 1. Sabiendo que los números atómicos del carbono, nitrógeno, flúor y neón son, respectivamente, 6, 7, 9

y 10, dibuja los diagramas de Lewis de dichos elementos químicos

. · C· ·

. :N· ·

. :F: ··

.. :Ne: ··


62

ACTIVIDADES-PÁG. 102 2. Busca información en Internet, en libros de tu casa, de tu centro educativo o de una biblioteca y

responde: ¿Para qué se utiliza el carbón actualmente? ¿Cómo se obtiene? ¿En qué lugares de España

todavía se extrae carbón? ¿Qué tipo de carbón se extrae? ¿Es un sector de futuro?

El carbón o carbón mineral es una roca sedimentaria de color negro, muy rica en carbono y con cantidades

variables de otros elementos químicos, principalmente hidrógeno, azufre, oxígeno y nitrógeno. Es utilizado

como combustible fósil y es un recurso no renovable.

La mayor parte del carbón se formó durante el período Carbonífero (entre hace 359 y 299 millones de

años).

El carbón se origina por la descomposición de vegetales terrestres que se acumulan en zonas pantanosas,

lagunares o marinas, de poca profundidad. Los restos vegetales se van acumulando en el fondo de una

cuenca. Quedan cubiertos de agua y, por lo tanto, protegidos del aire, que los degradaría. Comienza una

lenta transformación por la acción de bacterias anaerobias, un tipo de microorganismos que no necesitan

oxígeno para vivir. Con el tiempo se produce un progresivo enriquecimiento en carbono. Posteriormente

pueden cubrirse con depósitos arcillosos, lo que contribuirá al mantenimiento del ambiente anaerobio,

adecuado para que continúe el proceso de carbonización. Se estima que una capa de carbón de un metro

de espesor proviene de la transformación por diferentes procesos durante la diagénesis de más de diez

metros de limos carbonosos.

En las cuencas carboníferas las capas de carbón están intercaladas con otras capas de rocas sedimentarias

como areniscas, arcillas, conglomerados y, en algunos casos, rocas metamórficas como esquistos y pizarras.

Esto se debe a la forma y el lugar donde se genera el carbón. Si por ejemplo un gran bosque está situado

cerca del litoral y el mar invade la costa, el bosque queda progresivamente sumergido por descenso del

continente o por una transgresión marina y los restos vegetales se acumulan en la plataforma litoral. Si

continúa el descenso del continente o la invasión del mar, el bosque queda totalmente inundado. Las zonas

emergidas cercanas comienzan a erosionarse y los productos resultantes, arenas y arcillas, cubren los restos

de los vegetales que se van transformando en carbón. Si se retira el mar, puede desarrollarse un nuevo

bosque y comenzar otra vez el ciclo.

En las cuencas hulleras se conservan tanto en el carbón como en las rocas intercaladas restos y marcas de

vegetales terrestres que pertenecen a especies actualmente desaparecidas. El tamaño de las plantas y la

exuberancia de la vegetación permiten deducir que el clima en el que se originó el carbón era

probablemente clima tropical.

Tipos de carbón:

- Hulla: esta roca presenta distintos porcentajes de carbono que van entre el 50% y el 80% de su totalidad.

Se caracteriza por su ser negra con brillo grasoso o mate, es quebradiza, sumamente dura y se compone de

lignito comprimido.

- Turba: este material se caracteriza por su abundancia de carbono, posee un color pardo más bien oscuro y

está compuesto por materia orgánica compacta. Algo que lo diferencia de los otros materiales es que la

turba puede desmenuzarse.

- Antracita: este mineral es el que presenta la mayor cantidad de carbono, el cual alcanza el 95% de su

composición total. Cuenta con un brillo y dureza característicos.


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- Lignito: esta tiene una textura similar a la madera, materia de la cual proviene. Es de color pardo o negro y

se conforma a partir de la turba comprimida.

En España se extrae carbón en el Norte Peninsular en las comarcas de Asturias y León. De todas formas,

aunque al hablar de la minería del carbón en España casi todo el mundo piensa en Asturias (y es que esta

región desde hace casi dos siglos ha aportado más de la mitad de la producción nacional de este mineral) en

lo tocante al resto de España, al margen de las zonas mineras asturianas, habría que destacar sobre todo las

mencionadas explotaciones leonesas y también algunos pequeños reductos que sobrevivieron hasta hace

poco en otras zonas como las minas de hulla de Ciudad Real, o las explotaciones de lignito en Teruel, La

Coruña o Barcelona.

El carbón constituye un mineral formado como resultado de un largo proceso geológico fundamentalmente

basado en la acumulación de rocas minerales erosionadas junto a fragmentos de vegetación. En algunos

casos esos conjuntos sufren transformaciones que implican el enriquecimiento en carbono de las rocas para

formar distintas variedades de lo que conocemos como carbón. En concreto y dependiendo de la forma en

que ha discurrido todo este proceso, más complejo de lo sugerido en estas escasas líneas, podemos

encontrar cuatro clases de carbón: turba (un carbón marrón oscuro, poroso, escasamente denso y con bajo

poder calorífico), lignito (carbón negruzco, un poco más compacto que el anterior y con un poder calorífico

normal), hulla (carbón negro, claramente pétreo y compacto, y con un poder calorífico importante), y

antracita (carbón negro brillante, denso, duro). Los dos últimos tipos son los más usuales en el subsuelo

español en general y asturiano en particular. En concreto, es la minería de la hulla la que tradicionalmente

ha gozado de mayor peso productivo y humano.

Pues bien, en cuanto a la estructura geológica que alberga ese carbón resulta que el Norte peninsular no

cuenta con estratos perfectamente “planos” y superpuestos como una acumulación de mantas, estructura

que sería la ideal y permite incluso la explotación a cielo abierto, muy barata, como es frecuente en un país

mineralmente muy rico como los EE.UU.

En general el carbón que existe en las placas norteñas, que es donde está la mayoría, resulta muy difícil de

extraer ya que se encuentra en unas placas geológicas plegadas, comprimidas, y profundamente alteradas

en su estructura. En otras palabras, en el proceso de formación de las capas carboníferas asturianas

desapareció la regularidad tan apreciada en la explotación de yacimientos de mineral. Así lo que

encontramos son zonas ricas en carbón mezcladas con docenas o cientos de metros de “tierra” hasta la

siguiente bolsa de carbón que además puede darse en diagonal y no en horizontal (la forma ideal de

extraerlo por motivos obvios) y a gran profundidad.

En otras palabras, los yacimientos de carbón norteños no son tan densos como los de otras partes del

mundo, lo que hace que para extraer una miserable tonelada haya que desplazar unos volúmenes de tierra

mucho más importantes que los que hay que mover en otras zonas. Pero este no es el principal problema.

Además, las fuertes presiones a que fueron sometidas las capas de carbón de la región explican, en

definitiva, la gran proporción de carbón “menudo” que aparece al extraer el carbón asturiano así como la

escasa cantidad de granos en el carbón asturiano. Lo anterior tiene una serie de consecuencias que se

traducen en una mala calidad de cara a satisfacer las necesidades del mercado. En primer lugar el carbón

asturiano suele ser blando con lo que se desmenuza más fácilmente que otros carbones. Esto lleva a que en

una tonelada de carbón asturiano haya un 30% de carbón menudo o de mala calidad más que en una

tonelada de carbón inglés, por citar un caso cercano y no particularmente bueno ni malo (entre otras cosas

porque la minería allí ha sido desmantelada hace más de 20 años siendo su carbón mucho mejor y más


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rentable). Teniendo en cuenta que el menudo tradicionalmente se pagaba una quinta o una cuarta parte

más barato que otros tipos de carbón, en el mejor de los casos, el carbón asturiano ha sido históricamente

menos rentable en el mercado que casi cualquier otro carbón del planeta.

En segundo lugar el carbón asturiano es un carbón “sucio”, impregnado de tierra y minerales, lo cual obliga

a lavarlo. Esto encarece los costes por los gastos de añadir un proceso a la producción pero también porque

en el lavado se pierde carbón (debido a la reseñada blandura del mismo que lo lleva a deshacerse y

diluirse).

A todo esto habría que añadir dos problemas más. Para empezar las dificultades para transportar el carbón

extraído en León o las cuencas asturianas de forma rápida y barata hasta puertos donde exportarlo. Y por si

fuera poco el carbón asturiano, tiene unas proporciones de azufre y fósforo en el mismo superiores al

óptimo deseable, lo cual hacía imprescindible para la empresa que adquiriese carbón asturiano la

importación de una cierta proporción de carbones de otro lugar y con bajo contenido de azufre cuya mezcla

redujese el contenido en azufre y fósforo del total.

Es decir en general extraer carbón en España y en particular en las zonas más ricas en el mismo (el Norte) es

un mal negocio, porque el carbón de estas zonas es malo para la siderurgia, difícil y caro de extraer y casi

imposible de exportar en un precio competitivo. Esto lleva siendo así desde hace más de cien años y ya

desde el siglo XIX era más barato comprar carbón en Inglaterra o Rusia y traerlo a España, incluso a los

puertos asturianos, que lo que costaba sacarlo de un pozo asturiano y llevarlo a ese mismo puerto a 30 km.

Y encima el carbón hispano en comparación era peor de cara a usarlo en una fundición por ejemplo, por su

mala composición química.

Por tanto para explicar por qué esta actividad ha sido vital y ha llegado a ser la base productiva de una

región e incluso a dar trabajo a más de 300.000 personas en su época de esplendor no hay que partir de la

lógica empresarial porque nunca la ha habido. Esto solo se explica por dos razones. En un primer momento

por los pingües beneficios para el empresariado de diversas subvenciones del Estado español. El Estado de

la época de la Restauración subvencionaba vía aranceles la producción de algo que no era rentable porque

el empresariado que poseía las minas era el mismo que formaba las élites que controlaban ese mismo

Estado o bien se trataba de compañías extranjeras bien relacionadas en España. Era una forma de detraer

legalmente recursos de la caja común del Estado a sus bolsillos por parte de influyentes hombres de

negocios bien relacionados en las altas esferas. Controlaban los partidos políticos liberales y a través de ello

decretaban como política económica la subvención de un sector que no era rentable pero que poseían y

controlaban. De hecho para poder competir en el mercado español con los carbones ingleses en 1877 se

constituyó la Asociación de Industriales Hulleros de Asturias que reunió a la patronal minera estableciendo

un grupo de presión en Madrid para favorecer el carbón asturiano. Se consiguió con ello la subida de la

protección arancelaria de 1,25 pesetas a 2,50 pesetas de la época por tonelada, así como la obligación de

consumir carbón nacional en la marina de guerra, arsenales y fábricas de armas estatales. Son los inicios de

la tradicional intervención del Estado español para hacer artificialmente competitivo en el mercado

nacional al mineral patrio. Ni que decir tiene que si este carbón asturiano era a duras penas rentable en el

mercado nacional – y solo gracias a fuertes subvenciones o a las dificultades aduaneras que se ponía al

carbón del exterior-, en el mercado internacional no tenía salida.

Más adelante el franquismo, en su etapa de aislamiento continuó con la producción ante la falta de

comercio con el exterior. Finalmente cuando a partir de los años 60 ya no era rentable ni necesario para

absolutamente nadie en España la producción de carbón apareció una paradoja. Esos empresarios y el


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propio franquismo habían creado un monstruo: una inmensa masa de mineros medio analfabetos

incapaces de adaptarse a cualquier otra actividad productiva y a la vez fuertemente politizados y

organizados. Pasaba a ser imposible desmontar el sector por una simple medida de orden social, hacerlo

suponía automáticamente un grave problema político. Esta es la única razón por la que existen minas de

carbón en España durante los últimos 50 años, pero ya de forma clarísima los últimos 30 en los que no

existe prácticamente ni una sola explotación que sea empresarialmente racional sino que todas están

insertas en una compleja y poderosa red de intereses a los cuales el Estado y la UE reparten unos 60.000

millones de las antiguas pesetas al año desde hace mucho, para mantener una mano de obra menguante

(pero no demasiado) produciendo algo que tiene poco sentido económico. Hay que señalar la curiosa

paradoja: el sector productivo que más ha capturado la imaginación, ha creado una mitología del héroe

minero, ha dado el sustrato para históricos levantamientos políticos que pusieron en jaque al Estado en

1917, 1934 y 1962 parte de un absoluto absurdo, ni en España ha existido una potente industria

siderometalúrgica que necesitase nunca ese carbón (la siderurgia vasca con muy buen criterio prefería

comprar carbón inglés), ni jamás fue rentable extraerlo salvo algunos períodos entre 1830 y 1900 o entre

1914 y 1920 (como resultado del desabastecimiento que provocó la Primera Guerra Mundial).

ACTIVIDADES-PÁG. 105 3. Explica si el bicarbonato de sodio y el hipoclorito de sodio son compuestos químicos iónicos o

covalentes.

El bicarbonato de sodio y el hipoclorito de sodio son dos sales poliatómicas, que tienen la fórmulas NaHCO3

y NaClO.

Están formadas por los iones Na+ y HCO3- y Na+ y ClO-. El catión y su anión respectivo forman un conjunto

iónico y la agrupación dentro de cada anión es covalente.

4. Escribe las ecuaciones de disociación o ionización del ácido nítrico, del hipoclorito de sodio y del

bicarbonato de sodio.

HNO3 H+ + NO3-

NaClO Na+ + ClO-

NaHCO3 Na+ y HCO3-

5. Busca información complementaria e indica qué se entiende por polímero.

Los polímeros (del griego poly: «muchos» y mero: «parte») son macromoléculas (generalmente orgánicas)

formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros.

El almidón, la celulosa, la seda y el ADN son ejemplos de polímeros naturales, entre los más comunes de

estos y entre los polímeros sintéticos encontramos el nailon, el polietileno y la baquelita.


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ACTIVIDADES-PÁG. 107 6. Escribe las fórmulas del hidróxido sódico, del tetracloruro de carbono, del cuarzo, del cobre y del

sulfato de bario.

NaOH, CCl4, SiO2, Cu y BaSO4.

7. ¿Por qué se utiliza agua destilada en vez de agua del grifo para la realización de los ensayos de

conductividad en disolución?

Para utilizar agua pura y no añadir iones existentes en el agua del grifo que conducen la electricidad y

contaminan el resultado.

8. Da una razón que explique por qué no se han realizado pruebas para comprobar las temperaturas de

fusión y ebullición de las sustancias puras empleadas en el laboratorio.

Porque sus valores están en la mayor parte de los casos fuera del rango de 0 C - 100 C, que es el utilizado

corrientemente en el laboratorio.

9. Busca información complementaria en Internet y haz un resumen sobre las fichas de seguridad del

tetracloruro de carbono, el ácido sulfúrico y el ácido nítrico.

-El tetracloruro de carbono es un compuesto químico sintético, organoclorado, no inflamable, antiguamente

utilizado como extintor y en la producción de refrigerantes, pero actualmente abandonado debido a su

toxicidad. Es un líquido incoloro de olor ligeramente dulce. Se obtiene haciendo pasar cloro (Cl2) por sulfuro

de carbono (S2C), en presencia de pentasulfuro de antimonio, y separando el tetracloruro de carbono del

monocloruro de azufre formado (temperatura de ebullición 135,6 °C) por destilación fraccionada. Puede

encontrarse en pequeñas cantidades en el aire. El tetracloruro de carbono se usó en la industria como un

buen líquido refrigerante, un potente plaguicida y fungicida, un potente producto desengrasante -elimina

con suma facilidad ceras, aceites y grasas, tanto las saponificables como las que no lo son-, desinfectante

genérico, como solvente en pinturas de aeromodelismo y de uso doméstico, y como agente extintor por la

liberación de fosgeno. Cuando se degrada, forma sustancias químicas que pueden ser perjudiciales para la

capa de ozono.

El tetracloruro de carbono puede entrar al cuerpo por vía endógena o exógena, ya sea por vía inhalatoria o

aspirado, por absorción a través de la piel y mucosas, por vía ocular u oral o por heridas abiertas. Se elimina

por orina o exhalación. Si uno hubiese ingerido depresores del sistema nervioso central como diazepam o

una ingesta abusiva de alcohol, el cuadro clínico se ve más comprometido, pudiendo ocasionar la muerte

por fallo hepático grave o paro cardiorespiratorio. Asimismo es un cancerígeno conocido, y puede ser causa

de leucemia linfoide, cirrosis y cáncer de hígado y de pulmón. Todos estos daños son irreversibles. Afecta al

sistema nervioso siendo depresor del mismo y conllevando leves alucinaciones. También, dependiendo la

cantidad ingerida, puede causar mareos, visión borrosa, desmayos, vértigo, vómitos, arcadas, graves

alucinaciones con pérdida del conocimiento, bajada en la presión arterial, aumento de la temperatura

corporal, fiebres, delirios, agresividad, estados sedativos similares al del coma y dolores de cabeza.


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- El ácido sulfúrico es un compuesto químico extremadamente corrosivo y es el compuesto químico que

más se produce en el mundo, por eso se utiliza como uno de los medidores de la capacidad industrial de los

países. Una gran parte se emplea en la obtención de fertilizantes. También se usa para la síntesis de otros

ácidos y sulfatos y en la industria petroquímica.

Generalmente se obtiene a partir de dióxido de azufre, por oxidación con óxidos de nitrógeno en disolución

acuosa. Después se llevan a cabo procesos para conseguir una mayor concentración del ácido.

Antiguamente se lo denominaba aceite o espíritu de vitriolo, porque se producía a partir de este mineral.

Reacciona violentamente con agua y compuestos orgánicos con desprendimiento de calor. El ácido sulfúrico

fumante, también llamado oleum, es una solución al 10 a 70% de trióxido de azufre en ácido sulfúrico. El

oleum es la forma de ácido sulfúrico que a menudo se transporta en ferrocarril.

La mayor parte del ácido sulfúrico existente en el aire se forma a partir del dióxido de azufre liberado

cuando se quema carbón, petróleo y gas natural. El dióxido de azufre que se libera forma trióxido de azufre

lentamente, y éste reacciona con agua en el aire formando ácido sulfúrico. El ácido sulfúrico se disuelve en

el agua presente en el aire y puede permanecer suspendido durante períodos de tiempo variados; es

removido del aire en la lluvia. El ácido sulfúrico en la lluvia contribuye a la formación de la lluvia ácida. El

ácido sulfúrico en agua se separa dando lugar a iones de hidrógeno y aniones sulfato.

Uno puede estar expuesto al ácido sulfúrico si trabaja en la industria de recubrimiento de metales; si fabrica

detergentes, jabones, abonos, baterías de plomo-ácido; o si trabaja en talleres de imprenta y publicidad o

fotografía. Debido a que el dióxido de azufre forma ácido sulfúrico cuando entra en contacto con las

superficies húmedas de las vías respiratorias o la piel, los efectos causados por el dióxido de azufre y el

ácido sulfúrico son similares. En la industria, respirar pequeñas gotas de ácido sulfúrico o tocarlo con la piel

son las maneras más probables de exposición al ácido sulfúrico.

De acuerdo a los estudios de Salud si uno vive cerca de sitios de desechos peligrosos que contienen ácido

sulfúrico corre un riesgo de exposición más alto que la población general al respirar aire contaminado. Para

esta gente, el riesgo de exposición puede aumentar si pasan tiempo al aire libre, especialmente si hacen

ejercicios al aire libre. Uno también puede estar expuesto al ácido sulfúrico cuando toca el material que se

forma en el exterior de la batería de su automóvil. También se forma ácido sulfúrico cuando ciertas

soluciones para limpiar inodoros se mezclan con agua. Por lo tanto, si estos productos tocan la piel o se

tragan accidentalmente, se puede sufrir exposición al ácido sulfúrico.

Si uno inhala dióxido de azufre, se forman pequeñas gotas de ácido sulfúrico cuando el dióxido de azufre

entre en contacto con agua. Pequeñas gotas de ácido sulfúrico pueden entrar directamente a las vías

respiratorias. Dónde se depositarán las gotas en las vías respiratorias depende del tamaño de las gotas y de

cuán profunda es la respiración. Las gotas pequeñas se depositarán en áreas más profundas del pulmón. Si

uno respira a través de la boca, más gotas se depositarán en los pulmones que si respira solamente a través

de la nariz. Los productos de degradación del dióxido de azufre se eliminan en la orina.

El ácido sulfúrico produce sus efectos por acción directa sobre los tejidos con los que entra en contacto.

El ácido sulfúrico y otros ácidos son muy corrosivos e irritantes y afectan directamente el área de la piel, los

ojos, y de las vías respiratorias y el tubo digestivo con la que entran en contacto si ocurre exposición a

concentraciones suficientes. Respirar vapores de ácido sulfúrico puede producir erosión de los dientes e

irritación de las vías respiratorias. Beber ácido sulfúrico concentrado puede quemar la boca y la garganta y


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puede producir un agujero en el estómago y producir la muerte. Si usted toca ácido sulfúrico, le quemará la

piel. Si el ácido sulfúrico hace contacto con sus ojos, producirá lagrimeo y quemaduras en los ojos. El

término "quemaduras" se refiere a quemaduras producidas por una sustancia química, no a quemaduras

producidas por contacto con un objeto caliente. Hay personas que han quedado ciegas cuando les lanzaron

ácido sulfúrico en la cara.

Respirar pequeñas gotas de ácido sulfúrico en los niveles que se encuentran en el aire en un día con alta

contaminación puede dificultar la respiración. Esto es más probable que ocurra si usted ha estado haciendo

ejercicio o si sufre de asma. Esto también es más probable que ocurra en niños que en adultos. Respirar

gotas de ácido sulfúrico puede afectar la capacidad del sistema respiratorio para remover otras partículas

pequeñas que ha inhalado. Si usted inhala anhídrido sulfúrico, éste se transforma en ácido sulfúrico en la

parte alta del sistema respiratorio, y los efectos que puede experimentar serán similares a los causados por

respirar ácido sulfúrico.

- El ácido nítrico es un líquido viscoso y corrosivo que puede ocasionar graves quemaduras en los seres

vivos. Es utilizado comúnmente como un reactivo de laboratorio. Se utiliza para fabricar explosivos como la

nitroglicerina y trinitrotolueno (TNT), así como fertilizantes como el nitrato de amonio. Tiene usos

adicionales en metalurgia y en refinado, ya que reacciona con la mayoría de los metales y en la síntesis

química. Cuando se mezcla con el ácido clorhídrico forma el agua regia, un raro reactivo capaz de disolver el

oro y el platino. El ácido nítrico también es un componente de la lluvia ácida.

Los problemas que ocasiona el ácido nítrico en la salud son similares a los que produce el ácido sulfúrico.

EJERCICIOS, ACTIVIDADES Y TAREAS DE RECAPITULACIÓN- PÁG. 108

La unión entre átomos

1. Consulta una tabla periódica e indica el número de electrones de la corteza de los átomos del flúor,

sodio, argón y oxígeno.

El flúor tiene Z = 9, luego posee 9 electrones en su corteza.

El sodio tiene Z = 11 y, por tanto, 11 electrones.

El argón tiene Z = 18 y 18 electrones.

El oxígeno Z = 8 y posee 8 electrones.

2. ¿Qué diferencia hay entre Cl2 y 2 Cl?

Cl2 representa una molécula de cloro, formada por la unión de dos átomos de cloro y 2 Cl representa a dos

átomos de cloro individuales y sin unir entre sí.

3. ¿Por qué la fórmula química del sulfuro de dihidrógeno es H2S y no HS?

Porque la capacidad de combinación del hidrógeno es uno y la del azufre dos.


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4. ¿Por qué la fórmula química del cloruro de hidrógeno es HCl y no H2Cl?

Porque la capacidad de combinación del hidrógeno y del cloro son uno.

Enlace químico

5. Indica cuál o cuáles de las siguientes afirmaciones son ciertas y razona la respuesta: a) Solo existen

cristales de sustancias iónicas. b) Los compuestos covalentes no tienen elevadas temperaturas de fusión.

c) Los metales conducen la corriente eléctrica en estado sólido. d) Los sólidos moleculares son sustancias

simples.

a) Solo existen cristales de sustancias iónicas es falsa, pues también pueden haber cristales de sustancias

con enlace covalente: los sólidos covalentes cristalinos, como el diamante o el cuarzo.

b) Los compuestos covalentes no tienen elevadas temperaturas de fusión es falsa, pues los cristales

covalentes cristalinos tienen elevadas temperaturas de fusión.

c) Los metales conducen la corriente eléctrica en estado sólido es verdadera, pues ello es una característica

del enlace metálico.

d) Los sólidos moleculares son sustancias simples es falsa, pues también pueden ser compuestos químicos,

como el cuarzo.

6. Establece relaciones correctas entre las dos filas siguientes:

Ganar electrones Compartir electrones Perder electrones Electrones libres

Enlace metálico Enlace covalente Enlace iónico -

Ganar electrones con Enlace iónico

Compartir electrones con Enlace covalente

Perder electrones con Enlace iónico

Electrones libres con Enlace metálico

7. Atendiendo a la situación en la tabla periódica de los elementos químicos Na, O, Cl y Ca, indica de qué

naturaleza, iónica o covalente, son los compuestos químicos siguientes, de fórmula Cl2O3, Na2O y CaCl2.

Cl2O3: covalente. Na2O: iónico. CaCl2: iónico

8. Ordena los siguientes elementos químicos de mayor a menor carácter metálico: S, Li, Au y Si.

El menor el S, luego el Si y después el Li y el Au.


70

9. Explica, en términos de electrones, la formación de los siguientes compuestos químicos: CaO, BaI2 y

K2S.

CaO es un compuesto iónico donde el calcio transfiere dos electrones al oxígeno para formar los iones Ca2+

y O2-.

BaI2 es un compuesto iónico donde el bario transfiere dos electrones que son recibidos uno por cada yodo

para formar los iones Ca2+ y los aniones I-+ I-.

K2S es un compuesto iónico donde cada potasio transfiere un electrón, de forma que los dos electrones

transferidos son recibidos por el azufre para formar los iones K+ + K+ y S2-.

10. A partir de los elementos químicos señalados en la tabla periódica adjunta, indica cómo serán: a) Los

enlaces en los compuestos químicos formados entre H y C; Mg y F; y Br y O. b) Las fórmulas químicas de

dichos compuestos químicos.

1 2 13 14 15 16 17 18

1º H

2º C O F

3º Mg

4º Br

5º

6º

7º

a) Entre H y C covalentes. Entre Mg y F iónicos. Entre Br y O covalentes

b) Los más simples son: CH4, MgF2 y Br2O.

Enlace iónico

11. Un elemento químico X tiene cinco electrones de valencia y se combina con otro elemento Y para

formar un compuesto iónico de fórmula YX3. a) Escribe los iones de dicho compuesto. b) Representa las

ecuaciones de los procesos que tienen lugar en los átomos X e Y hasta formar sus respectivos iones.

a) YX3 Y3+ + 3 X-

b) Y3+ + 3 e-

3 X + 3 e- 3 X-

12. ¿Qué compuesto químico de los dos siguientes, NaF y Fe2S3, tiene un mayor carácter iónico? Explica la

formación de los iones en cada caso.

El NaF por estar los dos elementos químicos muy separados en la Tabla Periódica y tiene lugar: NaF Na+ +

F-


71

Y en el Fe2S3 2 Fe3+ + 3 S2-

13. ¿Cómo se forma el compuesto iónico entre el sodio y el azufre sabiendo que está formado por iones

Na+ y aniones S2-?

El sulfuro de sodio es: Na2S 2 Na+ + S2-

14. Escribe las ecuaciones de disociación de los siguientes compuestos iónicos: a) BaO. b) MgF2. c) Ca3N2.

d) Sulfuro de potasio. e) Nitrato de calcio.

a) BaO Ba2+ + O2-

b) MgF2 Mg2+ + 2 F-

c) Ca3N2 3 Ca2+ + 2 N3-

d) Sulfuro de potasio: K2S 2 K+ + S2-

e) Nitrato de calcio: Ca(NO3)2 Ca2+ + 2 (NO3)-

Enlace metálico

15. ¿Qué se entiende por modelo en el campo de la ciencia?

En ciencias se denomina modelo científico a una representación abstracta, conceptual, gráfica, visual o

física, de fenómenos, sistemas o procesos a fin de analizar, describir, explicar, simular (en general, explorar,

controlar y predecir esos fenómenos o procesos). Un modelo permite determinar un resultado final a partir

de unos datos de entrada. Se considera que la creación de un modelo es una parte esencial de toda

actividad científica.

16. ¿Sirve el modelo de burbujas para explicar todas las propiedades metálicas?

No. Es una primera aproximación al estudio de los metales, pero dicho modelo no permite explicar las

propiedades conductoras de los metales.

17. ¿Por qué no se puede escribir en el lenguaje químico el acero mediante un símbolo químico o una

fórmula química?

Porque es una aleación, y, por tanto, una mezcla homogénea del hierro con otro o más elementos químicos.

18. La unión en los metales por medio del enlace metálico es intensa. ¿Cómo se explica el que estos se

puedan deformar sin sufrir rotura?


72

Por la naturaleza del enlace que hace que los electrones de valencia se puedan mover entre los huecos de la

red cristalina del metal y ello hace que no sea una estructura rígida y el metal se pueda deformar sin

romperse.

Enlace covalente

19. Escribe los diagramas de Lewis de las moléculas de cloruro de hidrógeno, amoníaco, metano y

tricloruro de fósforo.

20. ¿Es cierto que los compuestos químicos covalentes se representan mediante moléculas?

Los compuestos covalentes moleculares sí, los reticulares no.

21. Justifica la formación de moléculas diatómicas de flúor y de azufre.

Para alcanzar la estructura estable por compartición de electrones entre los átomos del mismo elemento

químico.

22. El disulfuro de carbono está formado por dos elementos químicos no metálicos. a) ¿Qué tipo de

enlace hay entre ambos? b) ¿Es soluble este compuesto químico en agua? c) ¿Es conductor del calor?

a) De tipo covalente.

b) Por ser covalente no polar no es soluble en agua.

c) No por ser covalente.

23. Indica entre las siguientes sustancias Na2S, S2 y H2S, la gradación del carácter iónico de menor a

mayor.

De menor a mayor es: S2 ,H2S y Na2S (compuesto iónico).

24. ¿Por qué el tetracloruro de carbono es un compuesto covalente no polar si tiene cuatro enlaces

covalentes C-Cl con una naturaleza polar?

.. H:Cl: ··

H .. H:N:H ··

H .. H:C:H ··

H

.. :Cl: .. .. .. :Cl:P:Cl:

·· ·· ··


73

Por su forma tetraédrica que hace que se compense la naturaleza polar de unos enlaces con otros.

Masa fórmula o molecular y composición centesimal

25. Consulta la tabla periódica y determina la masa molecular o masa fórmula, según corresponda, del: a)

Ácido nítrico. b) Ácido sulfúrico. c) Hipoclorito de sodio. d) Bicarbonato de potasio.

Utilizando los valores de masas atómicas proporcionadas por la tabla periódica, resulta:

a) HNO3: M = 1 · 1 u + 1 · 14 u + 3 · 16 u = 63 u

b) H2SO4: M = 2 · 1 u + 1 · 32 u + 4 · 16 u = 98 u

c) NaClO: M = 1 · 23 u + 1 · 35,5 u + 1 · 16 u = 74,5 u

d) NaHCO3: M = 1 · 23 u + 1 · 1u + 1 · 12 u + 3 · 16 u = 84 u

26. Determina la composición centesimal del: a) Ácido nítrico. b) Ácido sulfúrico. c) Hipoclorito de sodio.

d) Bicarbonato de potasio.

a) %59,1100·u63

u1Hde%

%22,22100·u63

u14Nde%

%19,76100·u63

u16·3Ode%

b) %04,2100·u98

u2Hde%

%65,32100·u98

u32Sde%

%31,65100·u98

u16·4Ode%

c) %87,30100·u5,74

u23Nade%

%65,47100·u5,74

u5,35Clde%

%48,21100·u5,74

u16Ode%


74

d) %38,27100·u84

u23Nade%

%19,1100·u84

u1Hde%

%29,14100·u84

u12Cde%

%14,57100·u84

u16·3Ode%

27. Si la composición centesimal del cloro en el HCl es 97,27 %, halla las masas atómicas del cloro y del

hidrógeno sin consultar la tabla periódica.

Del Cl es 97,27 % y del H es 100 – 97,27 = 2,73 %

La masa atómica del hidrógeno se sabe que es 1 u, luego:

%73,2100·y

1Hde% y = 36,63 u

Como: %27,97100·y

xClde% %27,97100·

u63,36

x x = 35,63 u

Determinación del tipo de enlace químico

28. Una sustancia pura presenta las siguientes propiedades: a) Aspecto formado por cristales incoloros. b)

Temperatura de fusión: 808 °C. c) Temperatura de ebullición: 1465 °C. d) Soluble en agua. e) Conduce la

corriente eléctrica en disolución. ¿Qué tipo de enlace es previsible que exista en esta sustancia?

Dichas propiedades informan que se trata de una sustancia iónica.

29. El H2S es un gas a temperatura ambiente, mientras que en las mismas condiciones el Na2S es un

sólido. a) Justifícalo. b) Indica lo que representan dichas fórmulas químicas.

a) Porque el H2S es una sustancia covalente y el Na2S es un compuesto iónico.

b) El H2S es una molécula cuyos enlaces son H-S-H, mientras que el Na2S está formado por los iones 2 Na+ +

S2-.

30. Según su posición en la tabla periódica, predice qué tipo de compuesto químico se formará entre los

siguientes elementos químicos y escribe su fórmula química: a) Bromo con potasio. b) Azufre con calcio.

c) Silicio con oxígeno.


75

a) Bromo con potasio: KBr y es un compuesto Iónico.

b) Azufre con calcio: CaS y es un compuesto iónico.

c) Silicio con oxígeno: SiO2 y es un compuesto covalente.

31. El elemento químico X tiene seis electrones de valencia y el elemento químico Y solo tiene un electrón

de valencia. Justifica la fórmula del compuesto químico formado entre X e Y suponiendo que es: a) Un

compuesto químico covalente. b) Un compuesto químico iónico.

a) Y2X formado por los enlaces: Y-X-Y

b) Y2X formado por los iones 2 Y+ + X2-

ACTIVIDADES DESAFÍO PISA -PÁG. 111 Actividad 1 Indica cual puede ser el propósito del texto: A: Concienciar sobre el respeto a la investigación realizada en España. B: Argumentar sobre las propiedades del grafeno. C: Dar a conocer la investigación de base que se realiza en España. D: Difundir también el trabajo realizado por los galardonados con el premio Nobel de Física en 2010.

La respuesta es: A, C y D.

Actividad 2

Busca información complementaria y explica lo que se entiende por el plan I+D+i.

La ciencia y la tecnología en España se entienden como el conjunto de políticas, planes y programas

llevados a cabo por los organismos del gobierno orientadas a la investigación, desarrollo e innovación

(I+D+i), así como las infraestructuras e instalaciones científicas y tecnológicas españolas.

Se encuentra regulada por la Ley 14/2011, de 1 de junio, de la Ciencia, la Tecnología y la Innovación, de

forma que el Plan Nacional de I+D+I mantiene, como objetivos últimos, tres principios generales,

entendidos como grandes directrices que orientan la política científica y tecnológica española:

- Estar al servicio del ciudadano y de la mejora del bienestar social.

- Contribuir a la generación de conocimiento.

- Contribuir a la mejora de la competitividad empresarial.

El Plan Nacional formula los siguientes objetivos estratégicos:

a) Relacionados con el Sistema español de ciencia-tecnología-empresa:

- Incrementar el nivel de la ciencia y la tecnología españolas, tanto en tamaño como en calidad.

- Aumentar el número y la calidad de los recursos humanos, tanto en el sector público como en el

privado.


76

- Fortalecer la dimensión internacional de la ciencia y la tecnología españolas, con especial

referencia al Espacio Europeo de Investigación e Innovación.

- Potenciar el papel del sistema público en la generación de conocimiento de carácter fundamental.

- Mejorar la percepción y comunicación de los avances de la ciencia y la tecnología en la sociedad

española.

b) Relacionados con la coordinación del sistema español de ciencia-tecnología-empresa:

- Reforzar la cooperación entre la Administración Central del Estado y las CCAA y, en particular,

mejorar la coordinación entre el Plan Nacional I+D+I y los planes de I+D+I de las CCAA.

- Mejorar la coordinación entre los órganos de gestión del Plan Nacional I+D+I, así como

perfeccionar los procedimientos de evaluación y gestión del Plan Nacional I+D+I.

- Impulsar la cooperación y coordinación entre las instituciones del sector público de I+D.

c) Relacionados con la competitividad empresarial:

- Elevar la capacidad tecnológica e innovadora de las empresas.

- Promover la creación de tejido empresarial innovador.

- Contribuir a la creación de un entorno favorable a la inversión en I+D+I.

- Mejorar la interacción, colaboración y asociación entre el sector público de I+D y el sector empresarial.

Actividad 3

Busca información complementaria, incluyendo Internet, y explica por escrito qué es el grafeno con tus conocimientos de física y química y de tecnología de los materiales. El grafeno es una estructura bidimensional laminar plana, de un átomo de grosor, formada por átomos de

carbono densamente empaquetados en una red cristalina en forma de panel de abeja mediante enlaces

covalentes entre átomos de carbono.

El nombre de grafeno proviene de grafito + eno. En realidad, la estructura del grafito puede considerarse

como una pila de un gran número de láminas de grafeno superpuestas. Por tanto, el grafeno es una

estructura laminar plana, de un átomo de grosor, formada por átomos de carbono densamente

empaquetados en una red cristalina en forma de panal de abeja. La estructura básica del grafeno con

enlaces carbono-carbono se repite en un número importante de estructuras, incluyendo el grafito, los

nanotubos de carbono y los fulerenos.

El grafeno perfecto se constituye exclusivamente de celdas hexagonales; si hay celdas pentagonales o

heptagonales se considera que son defectos. Ante la presencia de una celda pentagonal aislada, el plano se

arruga en forma cónica; la presencia de 12 pentágonos crearía un fulereno. De la misma forma, la inserción

de un heptágono le daría forma de silla. Los nanotubos de carbono de pared única son cilindros de grafeno.

A modo de resumen, el término grafeno debe ser usado sólo cuando se trata de relaciones estructurales u

otras propiedades de capas individuales. En este sentido, el grafeno ha sido definido como un conjunto de

anillos de seis átomos de carbono. La molécula más grande de este tipo se constituye de 222 átomos.

El repentino aumento del interés científico por el grafeno puede dar la impresión de que se trata de un

nuevo material. La realidad, sin embargo, es que el grafeno ha sido conocido y descrito desde hace al


77

menos medio siglo. El enlace químico y su estructura se describieron durante la década de 1930. La palabra

grafeno fue oficialmente adoptada en 1994, después de haber sido usada de forma indistinta como

monocapa de grafito, en el campo de la ciencia de superficies, aunque hasta 2004 no se pudo aislar el

grafeno. Además, muchas nanoestructuras recientemente descubiertas, como los nanotubos de carbono,

están relacionadas con el grafeno. Tradicionalmente, los nanotubos de carbono se han descrito como hojas

de grafeno enrolladas sobre sí mismas, y de hecho las propiedades de los nanotubos de carbono se

describen y entienden fácilmente en términos de las del grafeno.

Actividad 4

¿Por qué existe un gran interés actual en la comunidad científica en desarrollar la investigación sobre el

grafeno?

El gran interés del grafeno reside en sus potenciales aplicaciones que lo hacen que pueda ser un material

revolucionario, ya que:

El grafeno tiene propiedades ideales para ser utilizado como componente en circuitos integrados y sustituir

al silicio en los mismos. La industria de semiconductores –uno de los campos donde el grafeno como

material parece ser más prometedor–, pues permitirá construir ordenadores mucho más rápidos que los

actuales mediante el desarrollo de microprocesadores con transistores de grafeno.

Los expertos consideran que los dispositivos de grafeno van a ser sustancialmente más rápidos que los de

silicio, que se emplean en la actualidad en la mayoría de aparatos electrónicos, con lo que se podrán

fabricar dispositivos y ordenadores mucho más flexibles y eficientes. Se cree que los transistores de grafeno

serán mucho más rápidos que los actuales transistores de silicio, lo que originará ordenadores más

eficientes y menos costosos, ya que el carbono es un material fácil de conseguir. Su contaminación también

será menor que la de los productos basados en el silicio.

Pero, además, como el grafeno es transparente y un buen conductor, es ideal para producir pantallas

táctiles flexibles, paneles de luz plegables o, incluso, paneles solares.

Al combinarlo con los plásticos, el grafeno puede transformarlos en conductores de electricidad mientras

que los hacen más resistentes al calor y mecánicamente más robustos. Esta capacidad puede utilizarse en

nuevos materiales súper fuertes, pero que al mismo tiempo sean delgados, elásticos y livianos. En el futuro,

los satélites, aeroplanos, y automóviles podrían ser fabricados con este tipo de materiales que incluyan al

grafeno.

Actividad 5

En relación con la adjudicación del premio Nobel de Física de 2010, elabora en grupos de tres alumnos,

un Power Point sobre el grafeno. Dicho Power Point debe contener una primera diapositiva con el título

del trabajo desarrollado y debe incluir el nombre de los integrantes del trabajo realizado.

La presentación deberá contener como máximo seis diapositivas e incluirán a los galardonados con el

premio Nobel de Física de 2010, una breve biografía y el trabajo realizado por los mismos, las

características del grafeno y una breve reseña sobre los premios Nobel de Física.

El Power Point debe ser explicado oralmente por los componentes del trabajo, y en su valoración se


78

tendrá en cuenta tanto aspectos formales como la utilización de fotografías, títulos y subtítulos

adecuados y el uso de animaciones en las transiciones entre las diapositivas y en relación con el texto

utilizado hay que tener en cuenta que el mismo debe ser comprensible a la luz de los conocimientos

teóricos del nivel del curso de la clase.

Un posible power point puede ser el siguiente:


79

MI PROYECTO -PÁG. 112 PASO 7: La química contribuye al desarrollo

Analiza las cinco fotografías siguientes y con base en ello:

a) Explica lo que se muestra en cada una de las fotografías.

b) Justifica cuál es el papel de la química en el descubrimiento de nuevos materiales.

c) A partir de dichas fotografías, elabora una pequeña redacción de diez líneas y explica como la química

contribuye al desarrollo de la sociedad.

d) El amoníaco es una sustancia de gran interés en la química. Busca información en Internet sobre sus

propiedades, utilidades y ficha de seguridad.

a) - Material de construcción, hay ladrillos, piedra, madera y plástico.

- Esqueleto de una carrocería metálica de un automóvil.

- Un teléfono móvil.

- Recipientes de plástico de productos de limpieza.

- Recipiente de plástico que contiene amoníaco líquido.

b) La época actual está caracterizada por el descubrimiento de nuevos materiales que nos está ofreciendo

posibilidades tecnológicas solo antes soñadas en la ciencia ficción y es la química la que ocupa un papel

protagonista en esta acción.

La física, la química y la informática han hecho posible este avance, y uno de los elementos que ha hecho

posible esta nueva generación de materiales es el carbono.

Los nuevos materiales son productos de nuevas tecnologías fruto del desarrollo de la química y la física

aplicada, de la ingeniería y de la ciencia de los materiales. Se han diseñado para responder a nuevas

necesidades o a alguna aplicación tecnológica.

El rápido progreso de la electrónica durante la segunda mitad del siglo XX se explica por el refuerzo mutuo

entre la investigación de materiales y su aplicación industrial práctica en áreas tan distintas como la

ingeniería, la medicina, la construcción, las telecomunicaciones o la informática.


80

Los avances de la física y la aparición de la electrónica combinada con los progresos de la ciencia de los

materiales han dado lugar a circuitos eléctricos y electrónicos muy reducidos capaces de controlar señales

eléctricas de muy baja intensidad, gracias a nuevos materiales eléctricos como:

- Semiconductores: Materiales como el silicio, galio o selenio, arseniuro de galio, etc., cuya resistencia al

paso de la corriente depende de factores como la temperatura, la tensión mecánica o el grado de

iluminación que se aplica. Con ellos se fabrican microchips para ordenadores y circuitos de puertas lógicas.

- Superconductores: Materiales como el mercurio por debajo de 4 K de temperatura, nanotubos de

carbono, aleaciones de niobio y titanio, cerámicas de óxidos de itrio, bario y cobre, etc., que al no oponer

resistencia al paso de la corriente eléctrica, permiten el transporte de energía sin pérdidas.

- Piezoeléctricos: Materiales como el cuarzo, la turmalina, cerámicas y materiales plásticos especiales,

dotados de estructuras micro cristalinas, que poseen la capacidad de transformar la energía mecánica en

eléctrica y viceversa. Se utilizan como sensores y actuadores en dispositivos electrónicos como relojes,

encendedores, micrófonos, radares, etc.

Pero la química tiene su mayor protagonismo en descubrimientos como:

- Todos los materiales plásticos derivados de los polímeros.

- Siliconas: Polímeros en los que las cadenas están formadas por silicio en lugar de carbono. Son materiales

muy flexibles, ligeros y moldeables. Son aislantes del calor y de la electricidad y no les afectan ni el agua, ni

las grandes variaciones de temperatura. No sufren rechazo en tejidos vivos. Se usan para fabricación de

revestimientos exteriores, tapar y sellar grietas, fabricación de prótesis e implantes, material quirúrgico,

cirugía estética, etc.

- El coltán: formado por dos minerales, la columbita y la tantalita, de los que se extraen el tántalo y el

niobio, metales necesarios para la fabricación de microprocesadores, baterías de móviles, componentes

electrónicos, aleaciones de acero para oleoductos, centrales nucleares, etc. El 80% de las reservas conocidas

se encuentra en la República Democrática del Congo. Por ello hay en esta región una amplia zona de

conflicto y de guerras por el control de las minas de diamantes, oro, uranio y coltán.

- La fibra óptica: son fibras constituidas por un núcleo central de vidrio muy transparente, dopado con

pequeñas cantidades de óxidos de germanio o de fósforo, rodeado por una fina capa de vidrio con

propiedades ópticas ligeramente diferentes. Atrapan la luz que entra en ellas y la transmiten casi

íntegramente.

- Materiales inteligentes, activos o multifuncionales: materiales como los recubrimientos termocrómicos,

capaces de responder de modo reversible y controlable a diferentes estímulos físicos o químicos externos,

cambian de color según la temperatura, en caso de incendio, movimientos, esfuerzos, etc. Se utilizan como

sensores, actuadores, etc. en domótica y sistemas inteligentes de seguridad.

- Materiales con memoria de forma: materiales como las aleaciones metálicas de níquel y titanio,

variedades de poliuretano y poliestireno capaces de «recordar» la disposición de su estructura espacial y

volver a ella después de una deformación. Se utilizan en sistemas de unión y separación de alambres

dentales para ortodoncia, películas protectoras adaptables y válvulas de control de temperatura.

- Materiales híbridos: materiales formados por una fibra y una matriz, como fibras de vidrio y de carbono

con una matriz de poliéster o matriz metálica o de cerámica. Son materiales ligeros y de gran resistencia

mecánica y altas temperaturas, utilizados en la industria aeronáutica y de embarcaciones, en motores y


81

reactores de aviación.

c) La Química es una ciencia diferente de las demás disciplinas científicas. Así, mientras que las Matemáticas

o la Física adoptan una perspectiva que les permite ver el mundo desde un punto de vista externo, creando

teorías abstractas que abarcan Universos enteros, la Química extrae su conocimiento de la manipulación de

las sustancias para crear otras nuevas, con fines más concretos.

Todas nuestras actividades cotidianas se ven influenciadas en mayor o menor media por ella. Sin embargo,

si se pregunta a cualquiera por el impacto que tiene la Química en sus vidas, la respuesta usual será poco o

nada, y, en todo caso de forma negativa (contaminación, adulteración de alimentos, cambio climático, etc.).

Sin embargo, la salud, el aumento de la esperanza de vida, la responsabilidad de alimentar a un planeta con

recursos limitados, la defensa, etc., son aspectos en los que la Química ejerce una influencia única,

determinando la forma en la que vivimos ahora y en la que viviremos en el futuro.

La Química ha llegado a nuestros hogares para mejorar nuestra calidad de vida, ayudar a nuestra economía

e incluso colaborar con el medio ambiente. En cualquier ámbito del día a día, los productos químicos y

sobre todo los plásticos, son ya indispensables en la mejora de la sostenibilidad, ayudando en aspectos tan

diversos como la energía, el transporte o los materiales usados en cirugía. Los aislamientos, las cubiertas,

las fachadas exteriores y los tabiques están hechos con componentes plásticos que nos ayudan a ahorrar

energía conservando el calor y aislando de los ruidos exteriores.

d) El amoníaco es un gas incoloro con un olor desagradable. Es más ligero que el aire, su densidad es 0,589

veces que la del aire de la atmósfera. Es fácilmente condensado y el líquido ebulle a – 33,3 °C y se congela a

– 77,7 °C en cristales blancos.

El amoníaco es miscible con agua. La solución acuosa de amoníaco es una base. Cuando se mezcla oxígeno,

se quema con una llama de color verde amarillento pálido. En una alta temperatura y en la presencia de un

catalizador, el amoníaco se descompone en sus elementos constituyentes. Aproximadamente el 83 % del

amoníaco se utiliza como fertilizantes de suelos de nitrógeno para incrementar el rendimiento de los

cultivos como el maíz y el trigo.

El amoníaco es directa o indirectamente el precursor de la mayor parte de los compuestos químicos que

contienen nitrógeno. Virtualmente, todos los compuestos sintéticos de nitrógeno son derivados del

amoníaco. Uno de los derivados más importantes el ácido nítrico. El material clave se genera gracias al

proceso de Ostwald por oxidación de amoníaco con aire sobre un catalizador de platino, con una

temperatura entre 700 °C y 800 °C y 9 atm.

El amoníaco casero es una solución de NH3 en agua (hidróxido de amoníaco) usado con el propósito de

limpiar superficies. Uno de sus usos más comunes es limpiar cristal, porcelana y acero inoxidable. También

se usa frecuentemente para limpiar hornos y absorbiendo elementos para ablandar en la suciedad. El

amoníaco casero tiene una concentración de 5 a 10% de amoníaco.

El amoníaco se usa para eliminar contaminación microbiana para matar a las E. coli.

Gracias a las propiedades vaporización del amoníaco, es útil como un refrigerante. Era usado comúnmente

por la popularización del clorofluorocarbono. El amoníaco es usado incansablemente en la industria de la

refrigeración y para los pistas de hockey por su alta eficiencia de conversión de energía y bajo costo. No

obstante, tiene la desventaja de ser tóxico, lo que le restringe su uso doméstico y a pequeña escala. Junto

con su uso moderno de refrigeración por compresión de vapor, se utilizó junto con hidrógeno y agua en

refrigeración de absorción.


82

Como combustible en motores de cohetes espaciales y en la fabricación de explosivos.

El amoníaco, como vapor liberado por sales aromáticas, tiene un uso importante como estimulante

respiratorio. El amoníaco es comúnmente usado en la manufactura ilegal de metanfetaminas.

El amoníaco líquido es usado para el tratamiento de materiales de algodón, dándole propiedades como

mercerización, usando metales álcalis, se usa para prelavar lana.

Precauciones de seguridad

La toxicidad de las soluciones de amoníaco no suelen causar problemas a los humanos o a otros mamíferos,

por un mecanismo específico que existe para prevenir su almacenamiento en la sangre. El amoníaco se

convierte en fosfato de carbonilo por la enzima carbonil fosfato sintetasa, y luego entra al Ciclo de la Urea

para ser incorporado a los aminoácidos o excretado en la orina. De cualquier modo, los peces y anfibios no

tienen este mecanismo, pues normalmente eliminar el amoníaco de sus cuerpos con excreción directa. El

amoníaco incluso en concentraciones diluidas es altamente tóxico para animales acuáticos, y por esa razón

es clasificado "peligroso para el ambiente".

Se cree que la toxicidad del amoníaco es una causa de la aun inexplorada pérdida de peces en criaderos. El

exceso de amoníaco puede ser acumulado y causar alteraciones metabólicas o incrementar el pH en el

cuerpo del organismo expuesto. La tolerancia varía entre las diferentes especies de peces. En

concentraciones menores, alrededor de 0,05 mg/L, el amoníaco no-ionizado es dañino para los peces y

puede provocar un descenso en el crecimiento de peces y en su dieta, reduce la fertilidad y fecundidad e

incrementa el estrés y susceptibilidad a infecciones por bacterias y enfermedades. La exposición a un

exceso de amoníaco, los peces pueden sufrir pérdidas en el equilibrio, hiper-excitabilidad, incrementar

actividad respiratoria, absorción de oxígeno y aumentar el ritmo cardiaco. En concentraciones excediendo

2,00 mg/L, el amoníaco provoca branquia y daños en los tejidos, letargo extremo, convulsiones, coma y la

muerte.

Las soluciones de amoníaco (5 - 10%) se usan en limpiadores caseros, particularmente para cristal. Estas

soluciones son irritantes para los ojos y la membrana mucosa, y en una menor proporción para la piel. Se

debe tener precaución en nunca mezclar estas soluciones con cualquier líquido que contenga

blanqueadores, pues puede provocar un gas peligroso. Mezclarlo con productos que contengan clorina u

oxidantes poderosos, como blanqueadores caseros, pueden llevar a producir gases peligrosos como la

cloramina.

El vapor de amoníaco de soluciones concentradas de amoníaco son severamente irritantes a los ojos y el

tracto respiratorio, y estas soluciones solo pueden ser manejadas en una campana de humo. Soluciones

saturadas pueden desarrollar una presión significativa en una botella cerrada en un clima cálido, y la botella

deberá ser abierta con cuidado; esto no es normalmente un problema para soluciones al 25%.

Las soluciones de amoníaco no deben mezclarse con halógenos, pues productos tóxicos y/o explosivos se

forman. El contacto prolongado de soluciones de amoníaco con sales de plata, mercurio o yodo pueden

también resultar en productos explosivos: dichas mezclas son formadas normalmente en análisis

cualitativos inorgánicos, y deben ser ligeramente acidificadas pero no concentradas antes de que el análisis

sea completado.

El amoníaco es clasificado como tóxico y peligroso para el medio ambiente. El gas es inflamable

(Temperatura de autoignición: 651 °C) y puede formar mezclas explosivas con el aire (16-25%). La

exposición repetida a niveles más bajos de amoníaco, disminuye la sensibilidad al olor del gas:


83

normalmente el hedor es detestables en concentraciones menores a 50 ppm, pero individuos

insensibilizados no podrías detectarlo inclusive a concentraciones de 100 ppm.

En concentraciones elevadas, el amoníaco irrita la garganta, inflama los pulmones, daña las vías

respiratorias y los ojos. Según aumenta la concentración puede llegar a producir edema pulmonar o la

muerte cuando supera las 5000 ppm. Si la persona inhaló el tóxico, trasládela inmediatamente a un sitio

donde pueda tomar aire fresco, e inmediatamente después acudir rápidamente al médico.

En contacto con la piel, el amoníaco puede producir irritación de la piel, sobre todo si la piel se encuentra

húmeda. Además, puede llegar a quemar y ampollar la piel al cabo de unos pocos segundos de exposición

con concentraciones atmosféricas superiores a 300 ppm. Si el químico está en la piel o en los ojos, enjuague

con agua abundante al menos por 15 minutos.

El amoníaco es gaseoso en condiciones atmosféricas normales siendo poco probable su ingestión. Sin

embargo, en caso de producirse, puede destruir la mucosa gástrica, provocando severas patologías e incluso

la muerte. Si la persona ingirió el amoníaco, suminístrele agua o leche inmediatamente, a menos que el

médico haya dado otras instrucciones. No suministre leche ni agua si el paciente presenta síntomas que

dificulten la deglución (problemas al tragar), tales como vómitos, convulsiones o disminución de la lucidez

mental.

PASO 8: Hay vida porque somos química

Busca información complementaria en la Red y explica:

a) La esperanza de vida durante el Imperio romano era tan solo de veinticinco años, frente a los más de

ochenta años actuales en las sociedades avanzadas. ¿Guarda este hecho alguna relación con el desarrollo

de la química?

b) Explica el significado de la frase «tienes vida porque eres química».

c) ¿Por qué a veces se usa un sentido peyorativo negativo para referirse a que algo tiene química?

a) Es sobre todo por los avances de la industria farmacéutica aplicada a la medicina, en donde juega un

papel predominante la Química.

Envejecer saludablemente es la aspiración de cualquier individuo. Son muchas las enfermedades que

pueden deteriorar la calidad de vida durante la vejez, pero hay que decir que la esperanza de vida mundial

ha pasado de los 40 a los 60 años en apenas un siglo. En este contexto, los países desarrollados, incluido

España, han llegado a alcanzar (e incluso superar) los 80 años, por los cuidados de alimentación, médicos y

farmacéuticos que tenemos las personas, especialmente en los países desarrollados.

b) La base de la vida es las reacciones químicas que tienen lugar en nuestro organismo, sin las cuales no

habría vida, e incluso la muerte se puede asociar al desarrollo de procesos químicos.

c) Para destacar sus propiedades negativas, especialmente las derivadas de procesos de contaminación o

por la existencia de aditivos, que aunque sirven, por ejemplo, para mejorar la conservación de alimentos,

también influyen en cambiar propiedades organolépticas de alimentos naturales, etc..

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