ACTIVIDADES DECIMO

Marco Teórico:     La densidad

Toda la materia posee masa y volumen, sin embargo, la masa de sustancias diferentes ocupan distintos volúmenes.

En el ámbito de la química y de la física, la densidad  (del latín densĭtas, -ātis) es la magnitud que refleja el vínculo que existe entre la masa de un cuerpo y su volumen. En el Sistema Internacional, la unidad de densidad es el kilogramo por metro cúbico (conocido por el símbolo kg/m3).

Un kilogramo de bronce, por ejemplo, ocupará un espacio mucho menor que un kilogramo de plumas. Esto se explica a partir de la densidad: el bronce es más denso (tiene más masa en menos volumen) que las plumas. Las diferencias de densidad permiten que existan objetos pesados pero pequeños y objetos livianos pero muy grandes.


La densidad de un cuerpo esta relacionada con su flotabilidad, una sustancia flotará sobre otra si su densidad es menor.

Ejemplo: la madera flota sobre el agua y el plomo se hunde en ella, porque el plomo posee mayor densidad que el agua mientras que la densidad de la madera es menor, pero ambas sustancias se hundirán en la gasolina, de densidad más baja.




TIPOS DE DENSIDAD:

• Densidad absoluta: es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de una sustancia.  Fórmula:   (siendo "p" la densidad")
• Densidad relativa: La densidad relativa de una sustancia es la relación existente entre su densidad y la de otra sustancia de referencia; en consecuencia, es una magnitud adimensional (sin unidades). Fórmula:      (donde  es la densidad relativa,  es la densidad de la sustancia, y  es la densidad de referencia o absoluta)
• Densidad media y densidad puntual: Para un sistema homogéneo, la expresión masa/volumen puede aplicarse en cualquier región del sistema obteniendo siempre el mismo resultado. Sin embargo, un sistema heterogéneo no presenta la misma densidad en partes diferentes. En este caso, hay que medir la "densidad media", dividiendo la masa del objeto por su volumen o la "densidad puntual" que será distinta en cada punto, posición o porción "infinitesimal" del sistema, y que vendrá definida por:     
• Densidad aparente: La densidad aparente de un material no es una propiedad intrínseca del material y depende de su compactación.

¿CUANDO CAMBIA LA DENSIDAD?

• Cuando aumenta la presión, la densidad de cualquier material estable también aumenta.
• Como regla general, al aumentar la temperatura, la densidad disminuye (si la presión permanece constante). Sin embargo, existen notables excepciones a esta regla.

UNIDADES DE MEDIA MÁS USADAS (SI):

• kilogramo por metro cúbico (kg/m³).
• gramo por centímetro cúbico (g/cm³).
• kilogramo por litro (kg/L) o kilogramo por decímetro cúbico. La densidad del agua es aproximadamente 1 kg/L (1000 g/dm³ = 1 g/cm³ = 1 g/ml).
• gramo por mililitro (g/mL), que equivale a (g/cm³).
• Para los gases suele usarse el gramo por decímetro cúbico (g/dm³) 
• o gramo por litro (g/L).

-Material tecnológico empleado:       https://phet.colorado.edu/sims/density-and-buoyancy/density_es.html


-Procedimiento:

¿Como se desarrolló la practica en el laboratorio virtual?

1) Se ingresa el link de la página correspondiente.

2) La página aparece en pantalla en el siguiente formato:

3) Se selecciona el material que se desea utilizar para el laboratorio.

4) Se traslada el triángulo de la masa o el volumen hasta donde se desee; como uno depende del otro, sin importar en cual de las dos rectas se desplace el indicador, la otra se ajustará automáticamente de la misma forma.

5) El siguiente paso a seguir es realizar el mismo procedimiento dos veces con cada material (Madera, Hielo, Ladrillo, Aluminio), asignando valores diferentes. 

6) Con los valores asignados, encontrar la densidad de cada material expresando la respuesta en g/ml.

Mediciones:

EJERCICIOS DE NOMENCLATURA

En esta oportunidad realizaremos diversos ejercicios de Nomenclatura de óxidos e hidróxidos, específicamente diez de cada uno de ellos; cabe resaltar que la nomenclatura es el conjunto de reglas o fórmulas que se utilizan para nombrar todos los elementos y compuestos químicos.

OBJETIVOS:

• Reconocer los elementos químicos de la tabla periódica
• Conocer la diferencia entre un óxido y un hidróxido
• Pre-saberes de los números de oxidación de cada elemento
• Afianzar los conocimientos
• Conocer los nombres en las diversas nomenclaturas de los compuestos que se forman

MARCO TEÓRICO:

Óxidos:

Los óxidos son compuestos binarios formados por la combinación del oxígeno con un elemento químico. Aunque los hay de dos grupos (básicos y ácidos), se hablará específicamente de los óxidos básicos.

El óxido básico es un compuesto producto de la combinación de un elemento metal con el oxígeno.

Ejemplo:óxido de sodio.

Fórmula: Siempre se escribe primero el símbolo del metal y después la del oxígeno Na₂O el oxígeno siempre va a actuar con valencia -2.

Diferentes Nomenclaturas de los óxidos básicos:

Fórmula	Nomenclatura	Números de átomos	Nomenclatura de stock
CaO	óxido de calcio	Monóxido de calcio	óxido de calcio
Cu2O	óxido cuproso	Monóxido de dicobre	óxido de cobre (I)
CuO	óxido cúprico	Monóxido de cobre	óxido de cobre (II)
FeO	óxido ferroso	Monóxido de hierro	óxido de hierro (II)
Fe2O3	óxido férrico	Trióxido de dihierro	óxido de hierro (III)

Para mayor información acerca de su nomenclatura diríjase a esta página: https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido_b%C3%A1sico

Hidróxidos:

Son compuestos iónicos formados por un metal (catión) o un óxido básico y un elemento del grupo hidróxido (OH-) (anión). Se trata de compuestos ternarios aunque tanto su formulación y nomenclatura son idénticas a las de los compuestos binarios.

Mg⁺² + (OH)^-1 » Mg(OH)₂: hidróxido magnésico.

Pt⁺⁴ + (OH)^-1 » Pt(OH)₄: hidróxido platínico

                                             

Para mayor información acerca de su nomenclatura diríjase a esta página: http://es.slideshare.net/giuct15/hidroxidos-5

PASOS PARA REALIZAR LA PRACTICA VIRTUAL:

1) Dirigirse al siguiente link: http://www.latizavirtual.org/quimica/quim_ino.html

2) Dar click en el botón de Actividades

3) Seleccionar la categoría "nomenclatura" y posteriormente el tipo de compuestos que se desean realizar.

4) Damos click en el botón "Obtener Fórmula"

5) Llenar los espacios con los diferentes nombres de los compuestos según la nomenclatura y comprobar los resultados.

                     


                     

MATERIALES DE LABORATORIO

Ésta página está dedicada a los diversos Materiales que podemos encontrar en un laboratorio, se clasificaran en tres grupos: Vidrio, Metal y Porcelana. Los Materiales de Laboratorio, como su nombre lo indica, es aquel material que es plausible de ser empleado en un laboratorio para realizar las típicas actividades que en este tipo de lugares se llevan a cabo, como son: investigaciones, experimentos, estudios especiales sobre animales, partículas u otros.

OBJETIVOS:

• Conocer y reconocer los materiales de laboratorio
• Saber cual es su nombre y utilidad
• Conocer las medidas de seguridad que se deben tener al utilizar este tipo de elementos
• Diferenciar entre materiales de vidrio, metal, porcelana, plástico, goma, corcho y madera

MARCO TEÓRICO: 

¿Qué es un material?

Hace referencia a aquello que se encuentra vinculado con la materia Sin embargo, en su sentido amplio hace alusión a los elementos necesarios para llevar a cabo una determinada acción; es decir, los diversos componentes, ya sean reales o abstractos, que se reúnen en un grupo y que se emplean con fines específicos.

¿Qué es un laboratorio? 

Es un espacio físico donde se desarrolla investigación en torno a un tema preciso para ampliar los conocimientos que en una determinada ciencia se tiene sobre un fenómeno o tema particular.

¿Qué son materiales de laboratorio?

Es un término general aplicable a todos los medidores, recipientes y otras herramientas que se utilizan para realizar síntesis y análisis en el ámbito de los diversos trabajos de laboratorio. Los materiales de laboratorio a veces están expuestos a impactos químicos y físicos extremos, y a la vez tienen que proporcionar resultados de medición precisos, tener una larga durabilidad, y garantizar un manejo seguro al usuario. Esta es la razón por la que los materiales de laboratorio se construyen con elementos resistentes y de alta calidad, para satisfacer las altas exigencias en la tecnología de laboratorios.

Materiales de Vidrio:

La mayoría de los materiales del laboratorio son de vidrio, debido a su característica de ser transparentes, fáciles de limpiar y de gran coeficiente de conducción térmica. Es uno de los más antiguos y con mayor uso en química.

Materiales de Porcelana:

No sólo son muy delicados y frágiles, sino que además tienen un costo bastante alto. Por eso se recomienda tener especial cuidado con los materiales de porcelana. Al terminar de ser usados deben limpiarse bien y esperar a que estén secos antes de volver a ser usados. Se ocupan para experimentos donde se utilizan temperaturas de hasta 1500 ºF.

Materiales Metálicos:

La mayoría de estos materiales se emplean para sujeción de otros materiales.

Materiales Plásticos:

Ciertos materiales son creados y graduados para poder medir volúmenes con mayor precisión, en estos casos hablamos de material volumétrico. En el caso del plástico no suelen ser tan precisos como otros materiales, pero se les emplea para casos especiales (por ejemplo al manipular ácido fluorhídrico), o para evitar que se rompan fácilmente.

Normas de Seguridad en el Laboratorio:

1. No fumes, comas o bebas en el laboratorio.
2. Utiliza una bata y tenla siempre bien abrochada, así protegerás tu ropa.
3. Guarda tus prendas de abrigo y los objetos personales en un armario o taquilla y no los dejes nunca so­bre la mesa de trabajo.
4. No lleves bufandas, pañuelos largos ni prendas u objetos que dificulten tu movilidad.
5. Procura no andar de un lado para otro sin motivo y, sobre todo, no corras dentro del laboratorio.
6. Si tienes el cabello largo, recógetelo.
7. Dispón sobre la mesa sólo los libros y cuadernos que sean necesarios.
8. Ten siempre tus manos limpias y secas. Si tienes alguna herida, tápala.
9. No pruebes ni ingieras los productos.
10. En caso de producirse un accidente, quemadura o lesión, comunícalo inmediatamente al profesor.
11. Recuerda dónde está situado el botiquín.
12. Mantén el área de trabajo limpia y ordenada.

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES:


Material de Vidrio:

                    



Material de Porcelana:



                     



Material de Metal:



                     



Material de Madera:



                       



Material de Plástico o Goma:


                       



Material de Corcho:


                       





CONCLUSIONES:

A partir de esta investigación nos podemos dar cuenta que algunos instrumentos usados continuamente en el laboratorio pueden estar fabricados en diversos materiales, como es el caso particular de las "Gradillas".

Por otro lado esta información nos enriquece enormemente, ya que a partir de ella, si en un momento dado tenemos la oportunidad de trabajar o realizar una práctica en un laboratorio es indispensable conocer los utensilios y su respectiva función para realizar nuestro trabajo satisfactoriamente.

Un laboratorio es un espacio infinito de experimentos, experimentos que muchas veces requieren del uso de sustancias nocivas, de esta forma es fundamental informarnos correctamente.

Para finalizar y desde un punto personal. Esta investigación me ha aportado nuevos conocimientos, que muy probablemente alguna vez en mi vida llegare a implementar.

LABORATORIO VIRTUAL

En esta práctica virtual trabajaremos desde un laboratorio con diversos elementos químicos que sufrirán diversas afectaciones en su composición a partir de la implementación de los materiales de laboratorio (mencionados anteriormente) para obtener un resultado final determinado.

OBJETIVOS:

• Reconocer el nombre y utilidad de los materiales de laboratorio
• Realizar la simulación de un laboratorio 
• Sacar hipótesis por medio de la deducción
• Reconocer el nivel de PH de una determinada sustancia
• Experimentar

LABORATORIO VIRTUAL:

                             


Link: http://www.objetos.unam.mx/quimica/oxigeno_mnm/index.html

LABORATORIO: YENKA

Yenka es un conjunto de productos de software educativo que permite a los estudiantes simular experimentos científicos, crear modelos matemáticos, el diseño de circuitos electrónicos o aprender programación de computadoras. En esta ocasión lo utilizaremos en lo que sera una simulación de un laboratorio real para la elaboración de sales.

OBJETIVOS:

• Reconocer la nomenclatura de las sales
• Formacion de sales
• Reconocer la estructura de una sal
• Conocer los elementos químicos
• Identificar los números de oxidación de los elementos

MARCO TEÓRICO:

Una sal es un compuesto químico formado por cationes (iones con carga positiva) enlazados a aniones (iones con carga negativa) mediante un enlace iónico. Son el producto típico de una reacción química entre una base o hidróxido y un ácido, donde la base proporciona el catión, y el ácido el anión.

Un ejemplo es la sal de mesa, denominada en el lenguaje coloquial sal común, sal marina o simplemente sal. Es la sal específica cloruro de sodio Su fórmula molecular es NaCl y es el producto de la base hidróxido sódico (NaOH) y ácido clorhídrico, HCl. En general, las sales son compuestos iónicos que forman cristales. Son generalmente solubles en agua, donde se separan los dos iones. Las sales típicas tienen un punto de fusión alto, baja dureza, y baja compresibilidad. Fundidas o disueltas en agua, conducen la electricidad.

Nomenclatura:

Según la nomenclatura tradicional, las sales se denominan con el nombre del anión, con cierto prefijo y sufijo, seguido de la preposición de y el nombre del catión. Hay que distinguir entre distintos casos:

• En las sales de hidrácidos, se sustituye la terminación -hídrico del hidrácido del que proviene el anión para la terminación -uro.
• Por ejemplo, NaCl es el cloruro de sodio; el anión Cl- proviene del hidrácido HCl (ácido clorhídrico).
• En las sales de oxoácidos, se sustituye la terminación -oso o-ico del oxoácido del cual proviene el anión por la correspondiente - ito o -ato. Por ejemplo, el Ca3(PO4)2 es el fosfato de calcio; el anión PO43- proviene del H3PO4 (ácido fosforico).
• Las sales ácidas (sales que provienen de ácidos polipróticos y que contienen átomos de hidrógeno sustituibles) se denominan indicando el número de hidrógenos no sustituidos que quedan en la molécula, usando el prefijo correspondiente. Por ejemplo, el NaHS es la hidrogenosulfuro de sodio; el anión HS- proviene del ácido sulfhídrico.
• Las sales básicas (sales que contienen iones hidroxilo, OH-) se nombran indicando el número de hidroxilos seguido del anión central y finalmente el catión. Por ejemplo, el MgCl (OH) es el hidroxicloruro de magnesio.
• Las sales hidratadas (que contienen agua de cristalización) se denominan indicando la sal correspondiente y seguidamente el número de moléculas de agua de hidratación.

PRÁCTICA DE YENKA:

Nitrato de Bario:

Cloruro de Potasio:

Cloruro de Sodio:

SALES BINARIAS Y OXOSALES

En este espacio trabajaremos lo que es la nomenclatura y formulación de sales binarias y oxosales, para ello utilizaremos como simulador la aplicación online de "La Tiza Virtual". Cabe recordar que una sal es un compuesto químico formado por cationes (iones con carga positiva) enlazados a aniones (iones con carga negativa) mediante un enlace iónico. Son el producto típico de una reacción química entre una base o hidróxido y un ácido, donde la base proporciona el catión, y el ácido el anión.

OBJETIVOS:

• Reconocer la fórmula de los compuestos
• Reconocer la nomenclatura de los compuestos y escribir su respectiva fórmula
• Pre-saber: números de oxidación de los elementos
• Reconocer los símbolos de los elementos de la tabla periódica
• Tener un conocimiento mas profundo acerca del tema 
• Diferenciar entre sales binarias y oxosales

MARCO TEÓRICO:

 SALES BINARIAS:

Las sales binarias, también conocidas como sales neutras, son el resultado de la combinación entre un metal y un no metal. De acuerdo a la fórmula de esta combinación de tipo binario, primero se debe escribir el símbolo del metal junto a su valencia y luego el símbolo del no metal con su valencia correspondiente.

Ejemplo:  

Cabe destacar, por otro parte, que el no metal de las sales binarias siempre emplea su menor valencia.

Nomenclatura:

• Tradicional

Se pone primero el nombre del no metal, seguido de la palabra uro. A continuación se coloca el nombre del metal terminado en ico. Si el metal tiene dos valencias se emplea la terminación "oso" para la menor e "ico" para la mayor. Ejemplos:

FeCl3-------------------------------------Cloruro Férrico.

CaBr2-----------------------------------Bromuro Cálcico.

• Sistemática:

El proceso es muy sencillo. En concreto, lo que hay que hacer es comenzar poniendo el nombre del no metal acabado con la terminación -uro, pero se proceden a añadir dos prefijos. Estos vienen a indicar lo que es el número de átomos del metal y del no metal. Ejemplos:

FeCl3-------------------------------------TrIcloruro de Hierro.

Co2S3------------------------------------Trisulfuro de dicobalto.

• Stock:

Es la más utilizada para nombrar estos compuestos. Se nombra de manera similar a la tradicional: se escribe primero el nombre del no metal terminado en uro y después la preposición de y por último el nombre del metal, indicando su valencia en números romanos y entre paréntesis. Ejemplos:

FeCl3-------------------------------------Cloruro de Hierro (III).

CaBr2-------------------------------------Bromuro de calcio (II).

Además de todo lo expuesto hasta el momento acerca de las sales binarias, es importante que conozcamos que existen varios tipos de ellas. Así, por ejemplo, nos encontramos con las halógenas, las mixtas, las ácidas, las básicas, las sales binarias halógenas neutras….

OXOSALES:

Una sal ox(o)ácida, oxosal u oxisal es el producto de sustituir alguno, o todos, los hidrógenos de un oxácido por cationes metálicos, por ejemplo K+, o no metálicos, por ejemplo NH4+. Cuando se sustituyen todos los hidrógenos se forma una oxosal neutra y cuando solo se sustituye una parte una sal ácida

Características:

• Las sales son compuestos que forman agua oxigenada.
• La mayoría de las sales son solubles en agua.
• La mayoría de los carbonatos metales alcalinos son poco solubles en agua.
• Las sales típicas tienen un punto de fusión alto, baja dureza, y baja comprensibilidad.
• Fundidas o disueltas en agua, conducen la electricidad.

Formación:

Es el resultado de la combinación de un hidróxido con un ácido oxácido, aunque también se pueden formar de una manera más simple por la combinación de un metal y un radical.

La forma más simple de formar una oxosal es generando el oxoanión a partir del oxiácido correspondiente, de la siguiente forma: El anión resulta por eliminación de los hidrógenos existentes en la fórmula del ácido. Se asigna una carga eléctrica negativa igual al número de hidrógenos retirados, y que, además, será la valencia con que el anión actuará en sus combinaciones.

Los aniones se nombran utilizando las reglas análogas que las sales que originan. Ejemplos:

Unión de un hidróxido con un ácido oxácido:

Fórmula	Nomenclatura sistemática	Nomenclatura Stock
Mn(OH)2 + H2SO3 → MnSO3+2H2O	Sulfito de manganeso	Sulfito de manganeso II
Co(OH)+2 + H2SiO3-2 → CoSiO3+H2O	Silicato cobaltoso	Silicato de cobalto II

Unión de un metal con un radical:

Ca⁺² + 2(ClO₂)^-1 → Ca(ClO₂)₂

Para nombrar:

Nombra el anión sin la carga seguido de la partícula "de" y el nombre del catión.

PRÁCTICA:

LABORATORIO DE BALANCEO

Con base en un programa online se realizara la práctica con la temática de "Balanceo de ecuaciones", donde a partir de diversas ecuaciones que nos arroja el sistema tendremos que ubicar los correspondientes valores en cada compuesto para lograr balancearlas correctamente y asi mismo superar los objetivos de la actividad, la cual consta de una pequeña introducción al tema donde podremos aprender rápidamente el funcionamiento de la herramienta y posteriormente alcanzar los distintos níveles (cada uno consta de cinco ejercicios) propuestos. Es una forma de aprendizaje significativo que nos permite adquirir práctica y agilidad en este campo mediante un metodo interactivo, rápido y sencillo.

OBJETIVOS:

• Reconocer los compuestos de la ecuación
• Identificar rápidamente los números de oxidación con los cuales se encuentra trabajando cada elemento
• Aplicar el método de oxido-reducción cuando la ecuación lo requiera
• Identificar los coeficientes mediante tanteo cuando la ecuación lo permita
• Conocer las reglas estipuladas para realizar satisfactoriamente este tipo de ejercicios
• Realizar correctamente el conteo de los atomos 

MARCO TEÓRICO:

• Reacción y Ecuacion química: Una reacción química es un proceso en el que una sustancia (o sustancias) cambia para formar una o más sustancias nuevas. 

Una ecuación química, es la manera de representar una reacción química, esta utiliza una serie de símbolos químicos para mostrar qué sucede durante dicha reacción.

La ley de la conservación de la materia afirma que ningún átomo puede crearse o destruirse en una reacción química, así que el número de átomos que están presentes en los reactivos tiene que ser igual al número de átomos presentes en los productos.

Cada sustancia se representa por su fórmula química, y posteriormente debemos ajustar (equilibrar ó balancear) toda la ecuación. Para ello existen diversos métodos, en esta unidad veremos dos de ellos:

MÉTODO POR TANTEO:

En este método probamos diferentes coeficientes para igualar el número de átomos de cada elemento en ambos lados de la ecuación. Podemos cambiar los coeficientes (los números que preceden a las fórmulas), pero no los subíndices (los número que forman parte de las fórmulas).

1. Se verifica si la ecuación química está balanceada; esto lo conseguimos contando la cantidad de átomos que tenemos de los elementos reactivos y comparándola con la cantidad que tenemos de producto. Si no es la misma proseguimos.

¿Esta balanceadad? No.

2. Primero vamos a balancear los elementos Metálicos. (Buscamos los coeficientes que nos den la misma cantidad de reactivos que de productos en los elementos metálicos. En este caso no tenemos elementos metálicos.

3. Balanceamos los elementos No metálicos. Tenemos al Carbono, pero tenemos una razón de 1:1; así que proseguimos con el siguiente paso.

4. Balanceamos los Hidrógenos.

5. Balanceamos los oxígenos.

6. Verificamos si efectivamente está balanceada.

MÉTODO DE OXIDO-REDUCCIÓN O REDOX:

El mecanismo de igualación es el siguiente:

1. Se escribe la ecuación del proceso y se determina el número de oxidación para cada uno de los elementos participantes en la reacción, escribiendo este valor en la parte superior del símbolo.

2. Se establecen cuales atomos sufren cambios en su número de oxidación y cual de ellos es el oxidado y cual el reducido.

3. Se calcula el número de oxidación de cada uno de estos átomos tanto en su forma oxidada como reducida y se procede a escribir ecuaciones iónicas.

4. Se establecen los coeficientes mínimos del oxidante y reductor de tal froma que el número total de electrones ganados y pérdidos sea el mismo; para ello multiplicamos en las ecuaciones iónicas el número de electrones por factores adecuados.

5. Se asignan como coeficientes de las sustancias afectadas en la ecuación los factores que se utilizaron para que el número de electrones sea igual.

6. Por ultimo, el equilibrio se logra por el método de ensayo y error.

Ejemplo:

Paso 1: Asignar números de oxidación:

Paso 2: Identifica quién se oxidó y quién se redujo. Paso 3: escribir las semireacciones y balancear:

Paso 4: Balancear la cantidad de átomos ganados y perdidos. Paso 5: Sumar las dos semireacciones para obtener una sola

Paso 6: Los coeficientes encontrados se colocan en las fórmulas que corresponde a la ecuación original.

Paso 7: Por último, se termina de balancear la ecuación por tanteo.

ASPECTOS A TENER EN CUENTA:

• Determinar los diferentes numeros de oxidacion que hay en la ecuacion (tanto en los reactivos como en el producto)
• En la mayoria de casos el Hidrogeno cuenta con +1 exceptuando los hidruros donde trabaja con -1
• El oxigeno cuenta con -2 excepto cuando forma peroxidos (-1) y superoxidos (-1/2)
• Los elementos en estado basal (es decir sin ninguna relación con otro elemento tendra carga de 0)

Para mayor información dirigete al siguiente link: http://portalacademico.cch.unam.mx/alumno/aprende/quimica1/balanceoecuaciones

PRÁCTICA VIRTUAL:

Link: https://phet.colorado.edu/es/simulation/balancing-chemical-equations

Make Ammonia:

1. Una vez hemos ingresado a la pagina damos clic en "Introduction"

2. Desplegamos la barra de "Tools" y seleccionamos el icono de la balanza.

Observamos que si el coeficiente de la ecuación es 0 la ecuacion no quedara correctamente balanceada.

Separate Water:

Combust Methane:

GAME:

• Level 1

• Level 2:

• Level 3:

LABORATORIO DE GASES

             

En esta ocasión nos centraremos en el tema de los gases, para ello realizaremos un laboratorio en el cual podremos observar y practicar sus diversas aplicaciones, ademas de conocer las diferentes leyes y conceptos vitales para realizar los ejercicios correctemante. Como experimentaremos en esta unidad los gases son fluidos altamente compresibles, que experimentan grandes cambios de densidad con la presión y la temperatura, lo que los conduce a adoptar la forma y el volumen del recipiente que los contiene.

OBJETIVOS:

• Conocer y diferenciar los diversos conceptos de gases
• Conocer y diferenciar las Leyes de los Gases
• Saber ante que circunstancias se debe aplicar cada Ley
• Conocer las propiedades de los gases
• Realizar correctamente cada ejercicio de acuerdo a las indicaciones y carcateristicas que presente el gas para asi mismo hallar la variable que se nos esta solicitando
• Conocer y diferenciar las formulas de cada Ley
• Emplear principios matemáticos básicos (despejar ecuaciones)
• Utilizar correctamente la calculadora y reconocer sus respectivas funciones
• Reforzar los conocimientos previos acerca de estas Leyes

MARCO TEÓRICO:

• ¿Qué es un gas? ¿Cuales son sus propiedades?

Se denomina gas al estado de agregación de la materia en el cual, bajo ciertas condiciones de temperatura y presión, sus moléculas interaccionan solo débilmente entre sí, sin formar enlaces moleculares, adoptando la forma y el volumen del recipiente que las contiene y tendiendo a separarse, esto es, expandirse, todo lo posible por su alta concentración de energía cinética. Las moléculas que constituyen un gas casi no son atraídas unas por otras, por lo que se mueven en el vacío a gran velocidad y muy separadas unas de otras, explicando así las propiedades:

1. Las moléculas de un gas se encuentran prácticamente libres, de modo que son capaces de distribuirse por todo el espacio en el cual son contenidos. Las fuerzas gravitatorias y de atracción entre las moléculas son despreciables, en comparación con la velocidad a la que se mueven sus moléculas.
2. Los gases ocupan completamente el volumen del recipiente que los contiene.
3. Los gases no tienen forma definida, adoptando la de los recipientes que las contiene.
4. Pueden comprimirse fácilmente, debido a que existen enormes espacios vacíos entre unas moléculas y otras.

A temperatura y presión ambientales los gases pueden ser elementos como el hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno, el cloro, el flúor y los gases nobles, compuestos como el dióxido de carbono o el propano, o mezclas como el aire.

• ¿Cómo es el comportamiento de un gas?

Para el comportamiento térmico de partículas de la materia existen cuatro cantidades medibles que son de gran interés: presión, volumen, temperatura y masa de la muestra del material.

Para entender mejor el comportamiento de un gas siempre se realizan estudios con respecto al gas ideal aunque este en realidad nunca existe y las propiedades de este son:

1. Un gas está constituido por moléculas de igual tamaño y masa, pero una mezcla de gases diferentes, no. 
2. Se le supone con un número pequeño de moléculas, así su densidad es baja y su atracción molecular es nula. 
3. El volumen que ocupa el gas es mínimo, en comparación con el volumen total del recipiente. 
4. Las moléculas de un gas contenidas en un recipiente, se encuentran en constante movimiento, por lo que chocan, ya entre sí o contra las paredes del recipiente que las contiene.

• Conceptos importantes a tener en cuenta

Estados de Agregación: 

La materia se presenta en tres estados o formas de agregación: sólido, líquido y gaseoso.

Dadas las condiciones existentes en la superficie terrestre, sólo algunas sustancias pueden hallarse de modo natural en los tres estados, tal es el caso del agua.

La mayoría de sustancias se presentan en un estado concreto. Así, los metales o las sustancias que constituyen los minerales se encuentran en estado sólido y el oxígeno o el CO2 en estado gaseoso:

Los sólidos: Tienen forma y volumen constantes. Se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus estructuras.

Los líquidos: No tienen forma fija pero sí volumen. La variabilidad de forma y el presentar unas propiedades muy específicas son características de los líquidos.
Los gases: No tienen forma ni volumen fijos. En ellos es muy característica la gran variación de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presión.

Temperatura: 

La Temperatura es una propiedad de la materia que está relacionada con la sensación de calor o frío que se siente en contacto con ella. Cuando tocamos un cuerpo que está a menos temperatura que el nuestro sentimos una sensación de frío, y al revés de calor. Sin embargo, aunque tengan una estrecha relación, no debemos confundir la temperatura con el calor.

Cuando dos cuerpos, que se encuentran a distinta temperatura, se ponen en contacto, se produce una transferencia de energía, en forma de calor, desde el cuerpo caliente al frío, esto ocurre hasta que las temperaturas de ambos cuerpos se igualan. En este sentido, la temperatura es un indicador de la dirección que toma la energía en su tránsito de unos cuerpos a otros.

Como convertir temperaturas:

K= °C + 273 (Grados Celsius a grados Kelvin) 
°F= 9/5 °C + 32 (Grados Centígrados a grados Fahrenheit) 
°C= 5/9 °F - 32 (Grados Fahrenheit a grados Celsius) 
R= °C +453 (Grados Celsius a Rankine) 

¡Prueba un experimento interactivo de temperatura dando clic aqui!

Presión: 

Se le llama Presión, a la reacción inmediata que ejerce un cuerpo sobre otro en relación de peso o fuerza. La presión técnicamente se refiere a dos tipos fundamentales, opresión y compresión, la opresión es comúnmente asociada a la falta de libertad de un sujeto para movilizarse con plena independencia, y la compresión se refiere al esfuerzo o impedimento que realiza un cuerpo sobre otro impidiendo su salida de algún sitio.

La presión de cierto vapor o gas puede provocar la ruptura de algún reactor, asi como también en algún instrumento de medición puede arrojar datos relevantes de cualquier estudio. La presión es básicamente usada para determinar procesos en los que la temperatura juega un papel fundamental en la realización de algún experimento con una reacción química.

La presión de un gas se observa mediante la medición de la presión externa que debe ser aplicada a fin de mantener un gas sin expansión ni contracción.

Efecto de la presión en el volumen de un gas:

Propiedades de la presión en un medio fluido:

1. La fuerza asociada a la presión en un fluido ordinario en reposo se dirige siempre hacia el exterior del fluido, por lo que debido al principio de acción y reacción, resulta en una compresión para el fluido, jamás una tracción.
2. La superficie libre de un líquido en reposo (y situado en un campo gravitatorio constante) es siempre horizontal. Eso es cierto solo en la superficie de la Tierra y a simple vista, debido a la acción de la gravedad constante. Si no hay acciones gravitatorias, la superficie de un fluido es esférica y, por tanto, no horizontal.
3. En los fluidos en reposo, un punto cualquiera de una masa líquida está sometida a una presión que es función únicamente de la profundidad a la que se encuentra el punto. Otro punto a la misma profundidad, tendrá la misma presión. A la superficie imaginaria que pasa por ambos puntos se llama superficie equipotencial de presión o superficie isobárica

.

Volumen:

El volumen corresponde a la medida del espacio que ocupa un cuerpo. La unidad de medida para medir volumen es el metro cubico (m3), sin embargo generalmente se utiliza el Litro (L).

El metro cubico corresponde a medir las dimensiones de un cubo que mide 1 m de largo, 1 m de ancho y 1 m de alto.

La temperatura influye directamente sobre el volumen de los gases y los líquidos:

• Si la temperatura aumenta, los sólidos y los líquidos se dilatan.
• Si la temperatura disminuye, los sólidos y los líquidos se contraen.

Medición de Volumen:
Existen variadas formas de medir volúmenes:

1. Para medir el volumen de un líquido se pueden utilizar instrumentos como un vaso precipitado, probeta, pipeta, matraces, entre otros.
2. Para medir el volumen de un sólido irregular, se puede utilizar el método por inmersión en agua. Así el volumen del solido será la diferencia entre el volumen final, que se mide cuando el objeto está dentro de una probeta, menos el volumen inicial.
3. Para medir el volumen de un sólido geométrico se suelen utilizar formulas matemáticas. Por ejemplo para medir el volumen de una esfera, un cubo, o un cilindro se utilizan las siguientes formulas.

Cantidad de gas:

• Leyes de los gases

Avogadro:

No fue hasta 1814 cuando Avogadro admitió la existencia de moléculas gaseosas formadas por dos o más átomos iguales. Según Avogadro, en una reacción química una molécula de reactivo debe reaccionar con una o varias moléculas de otro reactivo, dando lugar a una o varias moléculas del producto, pero una molécula no puede reaccionar con un número no entero de moléculas, ya que la unidad mínima de un reactivo es la molécula. Debe existir, por tanto, una relación de números enteros sencillos entre las moléculas de los reactivos, y entre estas moléculas y las del producto.

Según la Ley de los volúmenes de combinación esta misma relación es la que ocurre entre los volúmenes de los gases en una reacción química. Por ello, debe de existir una relación directa entre estos volúmenes de gases y el número de moléculas que contienen.

La ley de Avogadro dice que:

Volúmenes iguales de distintas sustancias gaseosas, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo número de moléculas.

El valor de este número, llamado número de Avogadro es aproximadamente 6,022 × 1023 y es también el número de átomos que contiene un mol de un elemento.

Ejemplo:

Sabemos que 3.50 L de un gas contienen 0.875 mol. Si aumentamos la cantidad de gas hasta 1.40 mol, ¿cuál será el nuevo volumen del gas? (a temperatura y presión constantes)

Solución:
Usamos la ecuación de la ley de Avogadro: V1⋅n2=V2⋅n1

Sustituimos los datos conocidos:
3.50L⋅1.4mol=V2⋅0.875mol

Y despejamos V2:
V2=5.60L

Boyle:

Ejemplo:

4.0 L de un gas están a 600 mmHg de presión. ¿Cuál será su nuevo volumen si aumentamos la presión hasta 800 mmHg?

Solución:
Sustituimos los valores en la ecuación P1⋅V1=P2⋅V2 y tenemos:
600mmHg⋅4L=800mmHg⋅V2

Y despejando:
V2=3L

Charles:

Ejemplo:

Un gas tiene un volumen de 2.5 L a 25 °C. ¿Cuál será su nuevo volumen si bajamos la temperatura a 10 °C?

Solución:

Primero expresamos la temperatura en kelvin:

T1 = (25 + 273) K= 298 K

T2 = (10 + 273 ) K= 283 K

Ahora sustituimos los datos en la ecuación: V1T1=V2T2

2.5L298K=V2283K

Y despejando:

V2=2.37L

Gay-Lussac:

Ejemplo:

Cierto volumen de un gas se encuentra a una presión de 970 mmHg cuando su temperatura es de 25.0°C. ¿A qué temperatura deberá estar para que su presión sea 760 mmHg?Cierto volumen de un gas se encuentra a una presión de 970 mmHg cuando su temperatura es de 25.0°C. ¿A qué temperatura deberá estar para que su presión sea 760 mmHg?

Solución:

Primero expresamos la temperatura en kelvin:

T1 = (25 + 273) K= 298 K

Ahora sustituimos los datos en la ecuación: P1T1=P2T2$\frac{P_1}{T_1}=\frac{P_2}{T_2}$

970mmHg298K=760mmHgT2$$\frac{970mmHg}{298K}=\frac{760mmHg}{T_2}$$

Si despejas sale T2=233.5K o lo que es lo mismo -39.5 °C.

Gases Ideales:

La ley de los gases ideales es la ecuación de estado del gas ideal, un gas hipotético formado por partículas puntuales sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamente elásticos (conservación de momento y energía cinética). La energía cinética es directamente proporcional a la temperatura en un gas ideal.

Los científicos empezaron a darse cuenta de que en las relaciones entre la presión, el volumen y la temperatura de una muestra de gas, en un sistema cerrado, se podría obtener una fórmula que sería válida para todos los gases. Estos se comportan de forma similar en una amplia variedad de condiciones debido a la buena aproximación que tienen las moléculas que se encuentran más separadas, y hoy en día la ecuación de estado para un gas ideal se deriva de la teoría cinética. Ahora las leyes anteriores de los gases se consideran como casos especiales de la ecuación del gas ideal, con una o más de las variables mantenidas constantes.

Combinando todas las leyes anteriores se llega a la expresión:

P1 V1 / T1 = P2V2 / T2

Que es la ecuación general de los gases ideales.

Si la cantidad de materia que tenemos es 1 mol en condiciones normales (1atm y 0K) ocupará un volumen de 22,4 L. Esto significa que el producto:

P0 V0 / T0 = 1atm·22,4L / 273 Kmol = 0,082 atm L K-1mol-1 = R

Por esta razón y para n moles siendo las condiciones de presión y temperatura cualesquiera podemos poner que:

Ejemplo: 

Calcular el volumen de 6,4 moles de un gas a 210ºC sometido a 3 atmósferas de presión.

Solución:

Estamos relacionando moles de gas, presión, temperatura y volumen por lo que debemos emplear la ecuación P · V = n · R · T 

V = n · R · T / P = 6,4 · 0,0821 · (273 + 210) / 3 = 84,56 litros

Ley Generalizada:

La ley combinada de los gases o ley general de los gases es una ley de los gases que combina la ley de Boyle, la ley de Charles y la ley de Gay-Lussac. Estas leyes matemáticamente se refieren a cada una de las variables termodinámicas con relación a otra mientras todo lo demás se mantiene constante. La ley de Charles establece que el volumen y la temperatura son directamente proporcionales entre sí, siempre y cuando la presión se mantenga constante. La ley de Boyle afirma que la presión y el volumen son inversamente proporcionales entre sí a temperatura constante. Finalmente, la ley de Gay-Lussac introduce una proporcionalidad directa entre la temperatura y la presión, siempre y cuando se encuentre a un volumen constante. La interdependencia de estas variables se muestra en la ley de los gases combinados, que establece claramente que:

La relación entre el producto presión-volumen y la temperatura de un sistema permanece constante.

• P es la presión
• V es el volumen
• T es la temperatura absoluta (en kelvins)
• K es una constante (con unidades de energía dividido por la temperatura) que dependerá de la cantidad de gas considerado

• Ejemplo: un gas tiene una presión de 600 mmHg, un volumen de 670 ml y una temperatura de 100ºC. Calcular su presión a 200ºC en un volumen de 1,5 litros.
  
  
  Solución: Tenemos masa constante de gas por lo que podemos aplicar la Ley General de los Gases: P1 · V1/ T1 = P2 · V2 / T2 , donde:
  • P₁ = 650 mmHg
  • V₁ = 670 ml = 0,67 litros
  • T₁ = 100ºC = 373ºK
  • P₂ = ?
  • V₂ = 1,5 litros
  • T₂ = 200ºC = 473ºK
  Despejamos P₂ :
• P₂ = (P₁ · V₁ / T₁ ) · (T₂ / V₂)
• P₂ = (650 · 0,67 / 373) · (473 / 1,5) = 368 mmHg

PANTALLAZOS LABORATORIO:

EJERCICIOS-A DESARROLLAR: