Química: conceptos fundamentales y su impacto en el medio ambiente

LAVOISIER: Antoine Lavoisier (1743-1794), el padre de la química moderna

Antoine Lavoisier (1743-1794) fue un químico francés conocido como el padre de la química moderna. Lavoisier hizo importantes contribuciones a la combustión, la respiración, la acidez y la oxidación. También estableció la ley de la conservación de la masa.

LOS CAMBIOS

FÍSICOS→ no hay transformación de la materia. Ej: cortar madera.

QUÍMICOS: hay transformación de la materia. Ej: encender una vela.

Reacciones químicas→ son los cambios químicos.

Puede venir acompañado de:

1. Un gran desprendimiento de luz. 2Mg+O2→ 2MgO

2. Desprendimiento de calor: NaOH+HCl→ NaCl + H2O

3. Formación de gases: 2HCL+Ca → CaCl2+H2

4. Formación de un humo coloreado: NH3+HCL→ NH4Cl

5. Formación de un sólido: Pb(NO3)2+2KI → PbI2+2KNO2

6. Disolución de un sólido: CaCO3→ CaO + Ca2

Teoría de las reacciones químicas

Cuando se produce una reacción química, unas sustancias se transforman en otras diferentes. Las sustancias que reaccionan se llaman reactivos y los productos que obtenemos.

Teoría de las colisiones

Las reacciones químicas se producen cuando las moléculas chocan entre sí y se rompen.

Para que los choques sean efectivos y se produzca la reacción, debe cumplirse:

Cuando las moléculas presentan una orientación orientada. Y tengan una velocidad suficiente en el choque.

En una reacción química se conserva la masa y los átomos que intervienen. Y cambia la fórmula química de las sustancias y en varios casos el número de moléculas.

Factores que influyen en la velocidad de reacción

1. Temperatura: al aumentar la temperatura aumenta la vibración o movimiento de las partículas y aumenta el número de choques. Aumenta la velocidad de reacción.
2. Concentración de los reactivos: al aumentar la concentración de los reactivos aumenta el número de partículas que intervienen y provoca que aumente el número de choques y aumenta la velocidad.
3. Grado de división de los reactivos: al disminuir el tamaño de reactivos sólidos, aumenta la superficie de contacto y aumenta el nº de choques. Aumenta la velocidad.
4. Catalizadores: son sustancias inertes que se añaden a las reacciones para aumentar su velocidad. No intervienen en la reacción y se recuperan al final.

La ecuación química

Una ecuación química es la representación simbólica de una reacción química.

Los coeficientes estequiométricos se escriben a la izquierda de cada fórmula.

2Al (s) + 6HCL (aq) → 2AlCl3 (aq) + 3H2 (g) – reactivos → productos

2 átomos de aluminio reaccionan con seis moléculas de ácido clorhídrico para dar dos moléculas de cloruro de aluminio y 3 moléculas de hidrógeno.

Ajuste de reacciones químicas

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

Cálculos de las reacciones químicas

Los cálculos estequiométricos son el conjunto de operaciones que permiten calcular qué cantidades de cada sustancia intervienen en una reacción química.

4.1 La lluvia ácida

La lluvia ácida proviene de la condensación del agua que hay en la atmósfera a consecuencia del descenso de temperatura. El agua en su estado natural es neutra y, por lo tanto, la lluvia debería ser neutra.

Pero cuando se produce una combustión, se vierten a la atmósfera gases como CO2, NO y SO2.

En las zonas altas de la atmósfera, los óxidos de nitrógeno y de azufre se combinan con más oxígeno, transformándose en compuestos que se mezclan con agua y se convierten en HNO3 (ácido nítrico), H2SO4 (ácido sulfúrico) y H2CO3 (ácido carbónico).

Cuando la atmósfera tiene gran cantidad de óxidos de carbono, nitrógeno y azufre, la lluvia que cae es ácida y provoca graves daños como la destrucción de la vegetación, la corrosión de la piedra y los metales.

4.2 El efecto invernadero

La superficie de la Tierra tiene una temperatura media de 15ºC, muy superior a los -18ºC que tendría si no existiese el efecto invernadero.

Cuando la atmósfera tiene una gran cantidad de CO2, aumenta la radiación que refleja la Tierra, provocando un incremento del efecto invernadero que hace que aumente la temperatura de la superficie.

El aumento de temperatura de la Tierra puede provocar graves daños, como el deshielo de los casquetes polares y el aumento del nivel del agua.

Los seres vivos producen CO2 cuando respiran. Este gas es utilizado por las plantas durante la fotosíntesis, pero si se produce una gran cantidad de CO2, las plantas no son capaces de absorberlo y se acumula en la atmósfera.

El gran aumento de CO2 se produce por incendios y la quema de combustibles fósiles en las fábricas. Para controlar el aumento, muchos países firmaron en 1997 el Protocolo de Kioto y se comprometieron a controlar los gases contaminantes.

4.3 La destrucción de la capa de ozono

El planeta Tierra está rodeado por una zona de gases que llamamos atmósfera. Entre los 15 y 40 km de altura sobre la superficie de la Tierra, se extiende una capa, denominada estratosfera, que contiene ozono, un gas cuya molécula está formada por 3 átomos de oxígeno. El ozono tiene la propiedad de absorber la parte de la radiación solar ultravioleta, que es dañina para los seres vivos.

A partir de 1980, los investigadores comenzaron a darse cuenta de que había disminuido el espesor de la capa de ozono sobre la Antártida. Es lo que se conoce como el agujero de la capa de ozono. Este hecho se relaciona con la emisión a la atmósfera de ciertos gases como los clorofluorocarbonos, gases que forman parte de muchos sprays y sistemas de refrigeración como los que hay en los frigoríficos y que no se descomponen hasta que llegan a la estratosfera y destruyen el ozono.

Afortunadamente, en los últimos años se han obtenido imágenes que indican que la capa de ozono se está recuperando y, de seguir así, se espera que el problema esté resuelto en 2060.

Los catalizadores de los coches hacen que los óxidos de nitrógeno se descompongan en nitrógeno y otros gases que, al salir a la atmósfera, ya no contaminan.

En las industrias en las que se queman combustibles y se liberan dióxido de azufre y dióxido de carbono, se instalan filtros en la salida de gases que hacen que esto se transforme en sustancias no volátiles como sulfatos o carbonatos que ya no pueden llegar a la atmósfera y contaminar.