Fundamentos de Química: De la Estructura Atómica a los Impactos Ambientales

Reacciones Químicas y sus Implicaciones

Principales Reacciones de Combustión

• Motores de explosión de vehículos.
• Electrodomésticos que funcionan con gas.
• Centrales térmicas que producen electricidad.

Cuando estas reacciones alcanzan la temperatura máxima, emiten luz, lo que indica un cambio químico.

Lluvia Ácida

La mayor parte de los materiales que utilizamos como combustibles son el carbón y el petróleo. Estos contienen moléculas con átomos de azufre. Cuando el azufre se quema, forma dos tipos de sustancias: dióxido de azufre (SO₂) y trióxido de azufre (SO₃), los cuales son muy perjudiciales tanto para las personas como para los animales.

Cuando llueve, el SO₃ se combina con el agua y forma ácido sulfúrico, que precipita a la superficie.

Efecto Invernadero y Cambio Climático

La radiación solar que llega a la superficie de la Tierra es absorbida. Pero parte de ella se vuelve a emitir al exterior.

Se denomina efecto invernadero a la capacidad que tiene la atmósfera para retener la radiación que es emitida desde la Tierra.

Gases de Efecto Invernadero (GEI)

Los gases de la atmósfera responsables son:

• Vapor de agua (v.a.)
• Dióxido de carbono (CO₂)
• Metano
• Ozono (O₃)
• Óxidos de nitrógeno
• Clorofluorocarbonos (CFC)

Acciones para Remediar el Impacto Ambiental

• Utilizar bombillas de bajo consumo.
• No dejar los electrodomésticos en modo standby.
• No poner la calefacción a temperaturas extremas.
• Reciclar la basura separando plásticos.

El Ozono (O₃)

El ozono es un gas azul y venenoso que se encuentra principalmente entre los 20 y 30 km de altitud. Su función vital es proteger la Tierra de los rayos ultravioleta.

Impacto de la Química en la Sociedad

Consecuencias Positivas

• Obtención de medicamentos.
• Obtención de abonos, fertilizantes y fitosanitarios.
• Obtención de nuevos materiales.

Efectos Negativos

• Uso directo de sustancias tóxicas.
• Riesgos asociados a las industrias químicas.
• Desastres.
• Contaminación indirecta.

Fundamentos de la Estructura Atómica

Modelo Atómico de Dalton

Los postulados principales de Dalton (principios del siglo XIX) son:

1. Los átomos son las partículas más pequeñas, indivisibles e inmutables.
2. Los átomos de un mismo elemento son iguales en masa y propiedades, y distintos a los átomos de otro elemento.
3. En una reacción química, los átomos se reordenan para dar productos, siendo la masa de reactivos igual a la masa de productos (Ley de Conservación de la Masa).

Concepto de Carga Eléctrica

La materia tiene una propiedad llamada carga eléctrica, que es responsable de las atracciones y repulsiones.

• Existen dos tipos de carga (positiva y negativa).
• En estado neutro, todos los cuerpos tienen la misma cantidad de carga de cada clase.
• Un cuerpo adquiere carga cuando existe una cantidad mayor de un tipo que de otro.
• Dos cuerpos con la misma clase de carga se repelen y con distinta se atraen.
• Las cargas de distinta clase se neutralizan.
• La cantidad de carga permanece constante (Principio de Conservación de la Carga).

Estructura Interna de los Átomos

En el siglo XX se realizaron experimentos que demostraron que el átomo se divide. Estos incluyen:

• Electrólisis de las sustancias en disolución.
• Descargas eléctricas en gases a baja presión.
• Radiactividad.

Modelo Atómico de Thomson (1904)

Thomson estructuró el átomo como una esfera maciza de carga positiva en cuyo interior y superficie están los electrones incrustados, de manera que el cuerpo atómico sea neutro. Explica la formación de iones por la transferencia de electrones.

Modelo Atómico de Rutherford (1911)

Rutherford bombardeó láminas finas de oro con partículas alfa positivas. Se sorprendió cuando:

1. La mayoría de las partículas atraviesa la lámina sin desviarse, lo que indica que el átomo tiene una gran zona hueca.
2. Algunas rebotan cuando chocan con la lámina, lo que indica que existe carga positiva y está concentrada en una pequeña zona central (el núcleo).
3. Se comprobó también que unas cuantas partículas se perdían o consumían. Esto indica que las partículas alfa chocaban con electrones.

Notación Atómica

La notación estándar para un elemento (X) es:

A (Número Másico = Protones + Neutrones)
X
Z (Número Atómico = Protones)

Aplicaciones de la Radiactividad

• Radioterapia.
• Tratamiento del hipertiroidismo.
• Lucha contra plagas de insectos.
• Datación de minerales y fósiles.