Clasificación de reacciones químicas y comportamiento de sistemas gaseosos

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Clasificación de reacciones químicas y comportamiento de sistemas gaseosos.

Resumen: 0.5/0.5

Introducción: 0.5/0.5.

Metodología: 0.5/0.5

Resultados: 0.6/1.0.

Discusión: 0.6/1.0.

Conclusiones:0.6/1.0.

Referencias: 0.5/0.5.

Total: 3.8/5.0

RESUMEN

El estado gaseoso es uno de los estados de la materia presentes en el planeta Tierra. La materia en estado gaseoso, tiene unas características físicas que las diferencias de los demás estados, como por ejemplo que el movimiento de cada molécula de gas es totalmente aleatorio y que la distancia entre moléculas sea mucho mayor que en estados sólido o líquido debido a las débiles interacciones intermoleculares. A lo largo de la historia se han establecido algunas leyes que rigen el comportamiento de los gases involucrando variables físicas como presión, temperatura y cantidad de masa. La ley de Boyle, La ley de Gay-Lussac y la ley de Graham son leyes que han jugado un papel importante en el estudio de la teoría cinética de gases y de la teoría atómica de la materia (2). En este trabajo se harán experimentos que involucran gases con el fin de validar estas leyes^[a].

Palabras Clave: reacción, precipitación, presión de vapor,  temperatura, presión, balanceo, disolver, producto, desplazamiento, difusión, residuos.

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1. INTRODUCCIÓN

Clasificación de reacciones químicas.

En la naturaleza existen cientos de miles de reacciones químicas, por tanto, para el estudio de la química es necesario hacer un intento por agruparlas y darles cierto orden, ya que del conocimiento de esas categorías se pueden predecir los productos de una determinada reacción. Una reacción química es un proceso en el cual unas sustancias llamadas reactivos se convierten en otros productos, y estos procesos nosotros los representamos por medio de ecuaciones químicas. A lo largo de la historia se ha hecho un gran esfuerzo por agrupar las reacciones químicas, pero es necesario resaltar que muchas reacciones pertenecen a más de una categoría y otras no pertenecen a ninguna categoría.

Algunas de las categorías más importante son las siguientes:

Reacciones de oxidación reducción: Estas reacciones se basan en el movimiento de electrones en una reacción química. La pérdida y ganancia de electrones se denominan oxidación y reducción, respectivamente. La oxidación se refiere a la pérdida de electrones y la reducción se refiere a una ganancia de electrones. Es decir que en estas reacciones hay un intercambio de electrones entre las sustancias implicadas (reactivos y productos), que la oxidación y reducción ocurren de manera simultánea en una reacción química. Estas reacciones también reciben el nombre de reacciones redox (1).

Reacciones de síntesis: Reacciones en las cuales se combinan dos o más sustancias para formar un nuevo compuesto.  Los tres casos que pueden ocurrir son: 1) la combinación de dos elementos para formar un compuesto, 2) la combinación de un elemento y un compuesto para formar un solo compuesto, 3) la combinación de dos compuestos para formar un solo compuesto nuevo (1).

Reacciones de descomposición: Las reacciones de descomposición son aquellas en las cuales un compuesto se descompone para dar uno a varios compuestos o elementos como productos de la reacción. Las reacciones de descomposición son lo contrario de las reacciones de síntesis (1).

Reacciones de desplazamiento: Reacciones en las cuales un elemento desplaza a otro de un compuesto. Estas reacciones de desplazamiento siempre son reacciones óxido-reducción, y se cumple que los metales menos electronegativos desplazan a los metales más electronegativos o al hidrógeno de sus compuestos en disolución acuosa para dar la forma oxidada del metal más activo y la forma reducida del otro metal o hidrógeno (1). Estas son reacciones muy frecuentes e importantes en la naturaleza.

Reacciones Ácido Base: Son reacciones que se producen entre un ácido y una base dando como resultado la neutralización de las propiedades del ácido y la base con la formación de agua y una sal. La sal resultante se denomina como cualquier compuesto iónico conformado por un catión proveniente de una base y un anión proveniente de un ácido (1).

Reacciones de precipitación:  Es un tipo de reacción en el cual se forma un producto insoluble en el medio, que comúnmente es agua. Se produce reacción de precipitación, cuando al mezclar sustancias iónicas, los iones existentes en el medio tienden a estar unidos, formando un precipitado (1).

Este trabajo tiene como fin mostrar aspectos característicos de los principales tipos de reacciones químicas más frecuentes en los procesos industriales y en los sistemas biológicos.

Comportamiento de sistemas gaseosos.

Estado gaseoso es el estado en el cual las moléculas de una sustancia están mucho más separadas las unas con las otras que en los estados sólido y líquido. El movimiento de un gas se caracteriza por ser totalmente aleatorio y porque la atracción entre las moléculas de un gas son tan mínimas que cada una se mueve de forma libre e independiente de las otras. Una importante y notoria propiedad de los gases es la difusión, por la cual un gas siempre trata de ocupar todo el espacio disponible y también por ello los olores se difunden con facilidad (2).

Para estudiar el comportamiento de los gases, se han integrado varias leyes de comportamiento de los gases que incluyen variables como presión, volumen, temperatura y cantidad de materia. Dichas leyes son La ley de Graham, la Ley de Boyle y la Ley de Gay Lussac. Estas leyes describen el comportamiento de lo que se ha denominado un gas ideal. Un gas ideal se define como un gas hipotético cuyo comportamiento de presión, volumen y temperatura se puede describir completamente con la ecuación del gas ideal (2).

La ley de Boyle, es una ley que relaciona la presión y el volumen de un gas, según la cual la presión de una cantidad fija de un gas a temperatura constante es inversamente proporcional al volumen de un gas. Se puede afirmar que al disminuir el volumen de un gas, aumenta su densidad numérica, y por tanto aumenta su velocidad de colisión. Lo anterior es la causa de que la presión de un gas sea inversamente proporcional al volumen que ocupa. Esta ley fue formulada por Robert Boyle en el siglo XVII (2).

Por otro lado, la ley de Charles y de Gay-Lussac, describe el comportamiento de un gas ideal con temperatura no constante, o sea variable.  La ley de Charles y de Gay Lussac formalmente establece que el volumen de una cantidad fija de gas mantenido a presión constante es directamente proporcional a la temperatura absoluta del gas. Esta ley la podemos interpretar como que a mayor temperatura mayor presión del gas en un sistema cerrado (2).

En el siglo 19, Thomas Graham, enunció la ley de Graham que establece que bajo las mismas condiciones de temperatura y presión, las velocidades de difusión de los gases son inversamente proporcionales a las raíces cuadradas de sus masas molares (2). La difusión es un concepto que se define como la mezcla gradual de las moléculas de un gas con moléculas de otro gas en virtud de sus propiedades cinéticas. Es de resaltar que la desviación del comportamiento de un gas ideal con respecto al comportamiento de un gas real, es mínima y se puede corregir.

Este trabajo tiene como objetivo mostrar la dinámica de la materia en estado gaseoso, así como las principales leyes enunciadas por el hombre que rigen sus características físicas y químicas^[b].

2. MATERIALES Y MÉTODOS

En este informe se detalla la metodología de 9 procedimientos los cuales 6 de ellos son de clasificación de reacciones químicas y los otros 3 sobre el comportamiento de los gases.

Para el primer procedimiento que trata de reacción de síntesis se realizaron 2 procesos y al final se anotaron las observaciones, la primera parte se trataba de coger un trozo de magnesio con las pinzas crisol y quemar con la llama de un mechero para agregar sus recibo a un vidrio de reloj que contiene dos mililitros de agua destilada y luego agregar gotas de fenolftaleína. La segunda parte consta en medir en una pipeta 1 mililitro de amoniaco para colocarlo en un tubo ensayo, después medir igual cantidad de ácido clorhídrico para luego acercarlo al tubo con amoníaco y mezclar ambos reactivos.

Para el siguiente procedimiento que trata de reacción de descomposición tuvimos que coger con la punta de una espátula clorato de potasio para echarlo en un tubo de ensayo sostenido con pinzas y luego calentarlo en la llama de un mechero, por otro lado se tuvo que quemar una astilla de madera y apagarla después de prenderla para luego echar la astilla cuando la sustancia del tubo empezará a desprender burbujas, en todo el proceso se estuvo registrando las observaciones.

Para el tercer procedimiento sobre reacción de desplazamiento se tuvo que verter un o dos mililitros de ácido clorhídrico en un tubo de ensayo para luego agregar un poco de magnesio y recoger el gas que desprendía esa mezcla con otro tubo de ensayo de manera invertida y después colocar ese tubo con gas en la llama de un mechero.

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