Fundamentos Esenciales de Química: Propiedades, Equilibrio y Procesos Industriales
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Repaso de Conceptos Fundamentales de Química
1ª Evaluación: Propiedades Periódicas
Las propiedades periódicas son características de los elementos que varían de manera regular y predecible a lo largo de la tabla periódica.
Radio Atómico
Es la mitad de la distancia entre los núcleos de dos átomos adyacentes en un sólido metálico, o bien, en el caso de sustancias covalentes, a partir de la distancia entre los núcleos de los átomos idénticos de una molécula.Energía de Ionización
La energía mínima necesaria para arrancar un electrón de un átomo neutro en estado gaseoso y en su estado fundamental.Afinidad Electrónica
La energía desprendida cuando un átomo neutro en estado gaseoso acepta un electrón para formar un ion negativo.Electronegatividad
Es la capacidad que tiene un átomo de un elemento dado a atraer hacia sí el par de electrones compartido de un enlace covalente.2ª Evaluación: Equilibrio Químico y Procesos Industriales
El Proceso Haber (Síntesis de Amoníaco)
El Proceso Haber requiere conjugar aspectos termodinámicos y aspectos cinéticos. Es una reacción exotérmica y que transcurre con una disminución en el número de moles.
Factores que Afectan el Rendimiento:
- Termodinámica: El rendimiento se verá aumentado trabajando a bajas temperaturas y altas presiones. La influencia de la temperatura es decisiva; el rendimiento aumenta considerablemente cuanto menor sea la temperatura.
- Cinética: La velocidad de la reacción aumenta con la temperatura. A una temperatura baja, la velocidad es nula.
La solución propuesta por Haber, además del uso de catalizadores, fue incrementar la presión. Así, el equilibrio se desplazará hacia la derecha al ser menor en ese lado el número de moles (según el Principio de Le Châtelier). Trabajar a altas presiones supone un coste económico más grande en la construcción del reactor industrial.
Teorías Ácido-Base
Teoría de Arrhenius
De acuerdo con esta teoría, cuando un ácido reacciona con una base, ambas sustancias se neutralizan formando una sal y agua.
- Ácido:
- Es una sustancia que en disolución acuosa se disocia en sus iones, liberando iones de H+.
- Base:
- Es una sustancia que en disolución acuosa se disocia en sus iones, liberando OH-.
Teoría de Brønsted-Lowry
- Ácido:
- Es toda sustancia capaz de ceder un protón (H+) a otra sustancia que se denomina base.
- Base:
- Es toda sustancia capaz de aceptar un protón (H+) de otra sustancia, que se denomina ácido.
Formación de Monóxido de Nitrógeno (NO) y Contaminación
El monóxido de nitrógeno es un gas incoloro que se forma por síntesis directa a partir de sus elementos. A temperatura ordinaria, el equilibrio va hacia la izquierda. Al aumentar la temperatura, el equilibrio se ve desplazado hacia la derecha, tal y como establece el Principio de Le Châtelier.
Esta situación tiene lugar en los cilindros de los motores a alta compresión, donde se pueden alcanzar 2000ºC. El valor de la constante puede alcanzar valores próximos a 0,05, por lo que el rendimiento del proceso directo llega a ser apreciable, traduciéndose en un aumento de la polución.
El problema del NO es que se oxida a dióxido de nitrógeno (NO₂), y al escapar a la atmósfera, se combina con el vapor de agua transformándose en ácido nítrico, provocando lluvia ácida. (Nota: En pequeñas cantidades, el NO es saludable ya que ayuda a mandar información a las moléculas).