MANIFESTACIÓN DE LOS FACTORES QUE MODIFICAN LA VELOCIDAD DE REACCIÓN

FACTORES QUE ALTERAN LA VELOCIDAD DE REACCION EN LA FOTOSÍNTESIS Y LA RESPIRACIÓN

La fotosíntesis realizada en una planta se mide indirectamente por el CO2 consumido o por el O2 liberado.
La fotosíntesis puede verse afectada por diversos factores, tanto internos como externos o ambientales.

1. Factores internos:
Se deben principalmente a la estructura de la hoja, es decir, en las hojas influye el grosor de la cutícula, la epidermis, el número de estomas y los espacios entre las células del mesófilo . Estos factores influyen directamente en la difusión del CO2 y O2 y también en la pérdida de agua.
Cuando la actividad fotosintética es alta se produce mucha glucosa, la cual es almacenada como almidón en los cloroplastos ,esto inhibe las reacciones fotosintéticas.

2. Factores externos:
Los principales factores externos que afectan a la fotosíntesis son:

La luz: puede afectar la fotosíntesis por tres de sus propiedades: calidad, cantidad y duración.La luz blanca contiene todo el espectro visible y la calidad de luz necesaria para estimular los pigmentos fotosintéticos.
La cantidad de luz se refiere a la intensidad luminosa. Cuando ésta aumenta la fotosíntesis también lo hace , pero si la intensidad de la luz es excesiva esta frena el proceso fotosintético.
La duración de la luz , es decir las horas de exposición a la luz durante el día, son también un factor importante para la fotosíntesis . En invierno, por ejemplo, la menor cantidad de luz reduce la tasa fotosintética, por lo que las plantas consumen sus reservas.

La disponibilidad de agua: este factor afecta cuando las células fotosintéticas sufren deficiencias. Corresponde principalmente al agua absorbida por las raíces.

La temperatura: es un factor ambiental muy variable; como los anteriores puede variar durante el día o a lo largo de un año.Los diferentes climas hacen variar la temperatura. Existen plantas de zonas frías que pueden realizar fotosíntesis a 0ºC y otras adaptadas a altas temperaturas ( como las plantas del desierto o plantas C4) que producen fotosíntesis entre los 15 y 35º C.

 (FotosintesisTicCiencia, 2016)

APLICACIONES AMBIENTALES: LLUVIA ÁCIDA, EFECTO DE LA LLUVIA ÁCIDA EN LOS SUELOS

LLUVIA ÁCIDA

¿QUE ES LA LLUVIA ÁCIDA? 

Es una consecuencia de la contaminación del aire. Cuando cualquier tipo de combustible se quema, diferentes productos químicos se liberan al ambiente.

En resumen, el dióxido de azufre, el oxido de nitrógeno y el dióxido de nitrógeno -productos de desechos de las actividades humanas- se liberan en la atmósfera donde se convierten en dos materiales fuertemente corrosivos :

• ácido sulfúrico (H2SO4)
• ácido nítrico (HNO3)

Después, estos ácidos se disuelven en el agua atmosférica o en los cristales de hielo y regresan a la tierra como precipitante ácido. 

ECUACIONES QUÍMICAS DE LA LLUVIA ÁCIDA

EFECTOS DE LA LLUVIA ÁCIDA  En la superficie de la tierra la lluvia ácida puede dañar las plantas y la vida animal, favorece la corrosión de equipos de acero y erosiona los edificios y las obras de mampostería

(QUIMICA lo mas cercano a la magia, 2015)

Fabricación de ácido sulfúrico y de fertilizantes. Obtención de Cloro y Yodo.

FABRICACIÓN DE ÁCIDO SULFÚRICO.

El ácido sulfúrico se obtiene a partir de la oxidación de SO2 (Dióxido de Azufre) para convertirlo en SO3 (Trióxido de Azufre) y posteriormente agregar H2SO4 (ácido sulfúrico). No es conveniente agregar agua (H2O) directamente al SO3 para convertirlo en H2SO4 ya que esta reacción libera gran cantidad de energía, haciendo que la mayor parte del SO3 se volatice sin reaccionar. Una vez agregado el ácido sulfúrico al trióxido de azufre tenemos como producto ácido pirosulfúrico (H2S2O7) al cual finalmente se le agrega agua y da como resultado el ácido sulfúrico.

FABRICACIÓN DE FERTILIZANTES.

El empleo de fertilizantes sintetizados químicamente por los agricultores tiene la finalidad de aumentar la velocidad de crecimiento y el rendimiento de sus cosechas al incorporar suficientes nutrientes al suelo para que las plantas tengan todo lo necesario de cada uno de ellos.

Una forma de obtener un fertilizante en el laboratorio es por medio de la reacción de neutralización al hacer reaccionar un ácido con una base para formar dos sustancias neutras: una sal y agua.

OBTENCIÓN DE CLORO

El cloro (del griego χλωρος, que significa "amarillo verdoso") fue descubierto en 1774 por el sueco Carl Wilhelm Scheele, aunque creía que se trataba de un compuesto que contenía oxígeno.

La producción industrial de Cl2 se lleva a cabo mediante la electrólisis de disoluciones de NaCl: Las sales de NaCl empleadas suelen llevar impurezas que deben ser eliminadas antes de efectuar la electrolisis, en particular los iones Ca2+, Mg2+ y SO42-.

Mg2+ + Ca(OH)2 → Mg(OH)2¯ + Ca2+

Ca2+ + Na2CO3 → CaCO3¯ + 2 Na+

SO42- → Na2SO4 (tras concentrar)

OBTENCIÓN DEL YODO

El yodo se obtiene a partir de los yoduros,(l-) presentes en el agua de mar y en algas, o en forma de yodatos (IO3) a partir de los nitratos del salitre (separándolos previamente de estos).
El primer periodo para la separación del yodo del salitre fue descubierto por el chileno don Pedro Gamboni, en su oficina salitrera Sebastopol, ubicada en la región de Tarapacá.
En el caso de partir de yodatos, una parte de estos se reducen a yoduros, y los yoduros obtenidos se hacen reaccionar con el resto de yodatos, obteniéndose yodo:

 (QUIMICA lo mas cercano a la magia, 2015)

Aplicaciones cotidianas: Hidróxidos como antiácidos, pinturas y combustión de gas doméstico.

HIDRÓXIDOS COMO ANTIÁCIDOS

Los hidróxidos son compuestos iónicos formados por un metal (catión) y un elemento del grupo hidróxido (OH-) (anión).La fórmula general de los hidróxidos es del tipo X(OH)n, siendo el número de iones igual que el número de oxidación del catión metálico, para que la suma total de las cargas sea cero.
Generalmente se producen por reacción química del agua con los óxidos básicos o por la reacción directa de un metal alcalino o alcalino terreo con el agua.

Son utilizados como antiácidos porque cuando entran en contacto con los ácidos producen una reacción de neutralización la cual calma la acidez estomacal.

Las reacciones de neutralización tienen lugar cuando un ácido reacciona totalmente con una base, produciendo una sal y agua. 

La fórmula de una reacción de neutralización es:

ÁCIDO + ANTIÁCIDO (BASE)  -------------- SAL + AGUA 

Ejemplo:

PINTURAS

                       

Para la fabricación de pinturas es necesario contar con los siguientes ingredientes:

• Pigmentos: Son productos en polvo, insolubles por si solos en el medio líquido de la pintura; sus funciones son suministrar color y poder cubridor, contribuir a las propiedades anticorrosivas del producto y darle estabilidad frente a diferentes condiciones ambientales y agentes químicos.
• Aglutinantes: Los agentes aglutinantes son sustancias normalmente orgánicas, cuya función principal es dar protección; se pueden utilizar en forma sólida, disueltos o dispersos en solventes orgánicos volátiles, en solución acuosa o emulsionados en agua. Estas sustancias comprenden los aceites secantes, resinas naturales y resinas sintéticas.
• Solventes: Los solventes, o vehículos volátiles son sustancias líquidas que dan a las pinturas el estado de fluidez necesario para su aplicación, evaporándose una vez aplicada la pintura. A pesar de ello, su uso se ha visto disminuido en los últimos años, debido a restricciones de tipo ambiental y de costo, especialmente en el caso de los solventes clorados.
• Aditivos: Son sustancias añadidas en pequeñas dosis para desempeñar funciones específicas, que no cumplen los ingredientes principales.

El proceso de fabricación de las pinturas comienza vertiendo los pigmentos y los aglutinantes en una mezcladora de tambor en la cual esperamos a que los ingredientes se mezclen bien, después de esto se filtran y se vierten en un tanque donde se le agregan pigmentos colorantes y disolventes (al final de esta etapa se realizan pruebas con la mezcla para verificar la calidad), prosiguiendo se llevan a filtrar nuevamente para finalmente vaciar y llenar en las cubetas. 

COMBUSTIÓN DE GAS DOMÉSTICO Para conocer mejor esta reacción veamos lo que es la combustión: La reacción de combustión se basa en la reacción química exotérmica de una sustancia o mezcla de sustancias llamada combustible con el oxígeno. Es característica de esta reacción la formación de una llama, que es la masa gaseosa incandescente que emite luz y calor, que esta en contacto con la sustancia combustible. La reacción de combustión puede llevarse a cabo directamente con el oxigeno o bien con una mezcla de sustancias que contengan oxígeno, llamada comburente, siendo el aire atmosférico el comburente mas habitual. La reacción del combustible con el oxígeno origina sustancias gaseosas entre las cuales las más comunes son CO2 y H2O.   Combustión del gas doméstico (gas L.P): Hay dos interpretaciones de las siglas L.P.: licuado de petróleo olicuado a presión. Ambas opciones son válidas, ya que este gas se obtiene del petróleo y además se licúa (se vuelve líquido) sometiéndolo a una presión muy alta dentro del tanque de almacenamiento. Cuando se abre la llave del tanque, la presión disminuye y el líquido, al salir, vuelve al estado gaseoso. El gas L.P. es una mezcla de varios hidrocarburos, principalmente butano C4H10. Cuando el gas L.P. La reacción de combustión del butano (principal componente del gas L.P.) se representa con la siguiente ecuación química:  (QUIMICA lo mas cercano a la magia, 2015) BIBLIOGRAFIAS:

FotosintesisTicCiencia. (2016). Obtenido de FotosintesisTicCiencia: https://fotosintesisticciencia.wikispaces.com/Factores+ambientales+que+alteran+los+procesos+fotosint%C3%A9ticos

QUIMICA lo mas cercano a la magia. (6 de Septiembre de 2015). Obtenido de QUIMICA lo mas cercano a la magia: http://quimica-enmss.blogspot.mx/2015/09/aplicaciones-ambientales-lluvia-acida.html

Sanchez, J. (s.f.). Cosas de Fisica y Quimica. Obtenido de Cosas de Fisica y Quimica: http://elfisicoloco.blogspot.mx/2012/11/factores-que-afectan-la-velocidad-de.html

FACTORES DE LA VELOCIDAD DE REACCIÓN

FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE UNA REACCION (Sanchez, s.f.)

¿De qué depende que una reacción sea rápida o lenta? ¿Cómo se puede modificar la velocidad de una reacción? Una reacción química se produce mediante colisiones eficaces entre las partículas de los reactivos, por tanto, es fácil deducir que aquellas situaciones o factores que aumenten el número de estas colisiones implicarán una mayor velocidad de reacción. Veamos algunos de estos factores.

Temperatura

Al aumentar la temperatura, también lo hace la velocidad a la que se mueven las partículas y, por tanto, aumentará el número de colisiones y la violencia de estas. El resultado es una mayor velocidad en la reacción. Se dice, de manera aproximada, que por cada 10 °C de aumento en la temperatura, la velocidad se duplica.

Esto explica por qué para evitar la putrefacción de los alimentos los metemos en la nevera o en el congelador. Por el contrario, si queremos cocinarlos, los introducimos en el horno o en una cazuela puesta al fuego.

Grado de División o Estado Físico de los Reactivos

En general, las reacciones entre gases o entre sustancias en disolución son rápidas ya que las mismas están finamente divididas, mientras que las reacciones en las que aparece un sólido son lentas, ya que la reacción sólo tiene lugar en la superficie de contacto.

Si en una reacción interactúan reactivos en distintas fases, su área de contacto es menor y su rapidez también es menor. En cambio, si el área de contacto es mayor, la rapidez es mayor.

Si los reactivos están en estado líquido o sólido, la pulverización, es decir, la reducción a partículas de menor tamaño, aumenta enormemente la velocidad de reacción, ya que facilita el contacto entre los reactivos y, por tanto, la colisión entre las partículas.

Por ejemplo, el carbón arde más rápido cuanto más pequeños son los pedazos; y si está finamente pulverizado, arde tan rápido que provoca una explosión.

Naturaleza de los reactivos

Dependiendo del tipo de reactivo que intervenga, una determinada reacción tendrá una energía de activación:

·                     Muy alta, y entonces será muy lenta.

·                     Muy baja, y entonces será muy rápida.

Así, por ejemplo, si tomamos como referencia la oxidación de los metales, la oxidación del sodio es muy rápida, la de la plata es muy lenta y la velocidad de la oxidación del hierro es intermedia entre las dos anteriores.

Otros ejemplos:

·                     catión hierro (III) (aq) + catión cromo (II) (aq) → catión hierro(II) (aq) + catión cromo(III) (aq) ; muy rápida

·                     monóxido de nitrógeno (g) + oxígeno (g) → dióxido de nitrógeno (g) ; moderada

·                     metano (g) + oxígeno (g) → anhídrido carbónico (g) + agua (l) ; muy lenta

¿A qué se debe esta diferencia en las velocidades? La primera reacción no requiere la ruptura ni formación de enlaces, sino que consiste simplemente en un intercambio de electrones de unos iones a otros. La segunda requiere la ruptura del enlace O=O, y la formación de dos nuevos. Por último, la tercera reacción requiere la ruptura de seis enlaces y la formación de otros seis nuevos. 

Según se aprecia en estos ejemplos, puede decirse de forma aproximada que, a temperatura ordinaria, las reacciones que no implican un reajuste de enlaces, como en algunas reacciones redox en las que solo hay intercambio de electrones entre iones suelen ser muy rápidas. Esto es lo que ocurre en casi todas las reacciones entre iones. En cambio, cuando se requiere la ruptura y formación de varios enlaces, las reacciones suelen ser muy lentas.

  

Concentración de los reactivos

Si los reactivos están en disolución o son gases encerrados en un recipiente, cuanto mayor sea su concentración, más alta será la velocidad de la reacción en la que participen, ya que, al haber más partículas en el mismo espacio, aumentará el número de colisiones.

El ataque que los ácidos realizan sobre algunos metales con desprendimiento de hidrógeno es un buen ejemplo, ya que este ataque es mucho más violento cuanto mayor es la concentración del ácido.

Para una reacción: aA + bB ® cC + dD

La variación de la velocidad de reacción con los reactivos se expresa, de manera general, en la forma:

v = k [A]^α [B]^β

La constante de velocidad k, depende de la temperatura. α y β son exponentes que no coinciden necesariamente con los coeficientes estequiométricos de la reacción general antes considerada.

α : orden o grado de la reacción respecto de A

β : orden o grado de la reacción respecto de B

α+β : orden o grado total de la reacción

La constante de velocidad k, depende de la temperatura. La dependencia de la constante de velocidad, con la temperatura,  viene dada por la ecuación de Arrhenius:

donde la constante A se denomina factor de frecuencia y Ea es la energía de activación.

Presencia de un catalizador

Los catalizadores son sustancias que aumentan o disminuyen la rapidez de una reacción sin transformarse. La forma de acción de los mismos es modificando el mecanismo de reacción, empleando pasos elementales con mayor o menor energía de activación. En ningún caso el catalizador provoca la reacción química; no varía su calor de reacción.Los catalizadores se añaden en pequeñas cantidades y son muy específicos; es decir, cada catalizador sirve para unas determinadas reacciones. El catalizador se puede recuperar al final de la reacción, puesto que no es reactivo ni participa en la reacción.

BALANCEOS.

Martes 13 de septiembre de 2016

BLOQUE 1

BALANCEO DE ECUACIONES QUÍMICAS POR: TANTEO, ALGEBRAICO Y REDOX.   

Integrantes del Equipo:

      Ma. Del Carmen Marcial Alva.

      Nora Viridiana Casas Arreola.

      Ma. De Jesús Cantero García.  

Una ecuación química nos ayuda a determinar cómo reaccionan los compuestos y elementos. Balancearla nos da un mayor enfoque de los productos o cambios que han sufrido los elementos y compuestos. (México)

Hay diferentes métodos, pero en primer lugar veremos el Método de Tanteo. Para este método nosotros tenemos que observar que en el producto de la reacción química estén todos los compuestos o elementos que estuvieron uniéndose. Ejemplo:

Aluminio más Sulfato de Cobre II produce Cobre más Sulfato de Aluminio (que hecha queda)=

Al + CuSO₄          →     Cu + Al₂(SO₄)₃     (aún no balanceada)

En  segundo  lugar  cada  compuesto o moléculas los separamos cada uno de acuerdo a su elemento  para ver cuántos hay en total.

Elemento	Reactivos	Productos
Al	1	2
Cu	1	1
S	1	3
O	4	12

Se observa que cada elemento tienen una distinta  cantidad de átomos, por lo tanto debemos que buscar un múltiplo de cada una para que pueda quedar una misma cantidad.

Elemento	Reactivos	Productos
Al	1(2)=2	2
Cu	1(3)=3	1(3)=3
S	1(3)=3	3
O	4(3)=12	12

Los cambios que sufrió la ecuación se reflejan más en reacción que en los productos. Se ve que ahora cada cantidad de los elemento son iguales. A los elementos o compuestos que cambiaron con “n” múltiplo, se les colocará como coeficiente al principio.

Entonces la ecuación queda determinada así:

2Al + 3CuSO₄           →         3Cu  +     Al₂(SO₄)₃

MÉTODO ALGEBRAICO

Al igual que en Álgebra, utilizaremos letras y operaciones con una dirección más acertada para descubrir el balanceo correcto de la ecuación.

La ecuación Hidróxido de Sodio más Ácido Sulfúrico produce Sulfato de Sodio más Agua=

NaOH    +      H₂SO_{4       →}          Na₂SO₄   +   H₂O

Como en el método de tanteo, revisamos que hayan entrado y salido los mismos elementos. Después a cada molécula o compuesto que separa cada signo más las vamos a dividir con letras.

NaOH a)

H2SO4 b)

Na2SO4 c)

H2O  d)

ELEMENTO	ECUACIÓN	VALOR	BALANCEAMIENTO
Na	a=2c	a=1 1=2c c=1/2	a=(1)2=2 b=(1/2)2=1 c=(1/2)2=1 d=(1)2=2
O	a+4b=4c+d	1+4(1/2)=4(1/2) +d 3­2=d  d=1
H	a+2b=2d	1+2(1/2)=2d 2=2d d=2/2=1
S	b=c	c=1/2 entonces b=1/2

2NaOH  ­+  H₂SO_{4     →}        Na₂SO₄    +     2H₂O  

En la parte del balanceamiento  hubo letras que tenían cantidades fraccionarias. A esas cantidades las vamos a multiplicar por un número que al dividirlo sea entero. Y a las demás de igual manera las multiplicaremos por ese número.

En el valor de “a” se le dio el uno porque este cantidad en más neutral y ayuda a calcular el valor de las demás de forma más efectiva y rápida.  

Como el “2” fue la cantidad utilizada en  las fracciones y números enteros, vamos a utilizarlo en el compuesto o molécula que le haga falta completar cierta cantidad  para tener el mismo número de elementos.

En la ecuación final (ya balanceada)  vemos que el Sodio tiene 2 tanto en los reactivos como en los productos, el Oxígeno tiene 6 en los reactivos sumándolos al igual que en los productos, y así sucesivamente.

BALANCEO DE ECUACIONES POR EL MÉTODO REDOX

Para realizar este método necesitamos tomar en cuenta los siguientes puntos:

1.    El número de oxidación de un elemento libre es cero (Zn⁰, Al⁰,N₂⁰,O₂⁰, etc.)

2.    El número de oxidación de los metales en los compuestos es igual a su valencia iónica. Por ejemplo: los metales alcalinos tienen un número de oxidación de 1+; los metales alcalinotérreos de 2+, y siempre es positiva, algunos metales tienen valencia única como los que pertenecen a los grupos IA(1), IIA(2), IIIA(3).

3.    El número de oxidación de un ion es igual a su carga.

4.    El número de oxidación de Hidrógeno en la mayoría de los compuestos es de 1+, excepto en los hidruros metálicos, que son compuestos donde el Hidrógeno se une al metal y es en este caso donde el Hidrógeno es 1-.

5.    El número de oxidación del Oxígeno en la mayoría de los compuestos que forman es 2-, excepto en H₂O₂ en donde es 1-.

6.    La suma algebraica de los números de oxidación de todos los átomos de un compuesto es igual a cero.

7.    Para este tipo asunto, es conveniente auxiliarnos en:

OXIDACIÓN (pérdida de electrones)

-7  -6  -5  -4  -3  -2  -1  0  1+  2+  3+  4+  5+  6+  7+

 

                                             REDUCCIÓN (gana electrones)  

La ecuación: ácido nítrico más azufre reaccionan para producir dióxido de nitrógeno más ácido sulfúrico más agua.

*NOTA: EN UNA ECUACIÓN REDOX SI HAY AGUA, SIEMPRE SE TERMINARÁ REALIZANDO EL MÉTODO DE TANTEO.

 

1+

5+

2-

0

4+

2-

1+

6+

2-

1+

2-

H

N

O3

+

S

→

N

O2

+

H2

S

O4

+

H2

O

Veamos cómo la suma de los números de oxidación es igual a 0.

1+5 -6=0

0

+4- 4=0

2+6-8=0

2 – 2= 0

Luego revisamos qué elementos tuvieron diferente número de oxidación.  Estos elementos los acomodaremos en primer lugar los reactivos y en segundo los productos.

                                        (N^{5+     1e-}→   N⁴⁺)     ⁶           REDUJO – ganó e- / Agente Oxidante

                                        R                P

    

                                     S^{0    6e-}→     S⁶⁺                           OXIDO – perdió e- /Agente Reductor

                                            R                   P 

                                                6N^{5+    6e-}→   6N⁴⁺  

                                                              

                                                                    S^{0   6e-} →   S⁶⁺  

Restaremos los números de oxidación del elemento y como anteriormente se vio , las vamos a determinar si se redujo o se oxidó. Ya que el azufre al restarlo quedó 6, como es el mayor, no le hacemos ningún cambio, solamente al nitrógeno que lo vamos a multiplicar por 6. Entonces en la ecuación química donde haya un nitrógeno, vamos a agregar un 6 como coeficiente de un compuesto, elemento o molécula.

6HNO₃   +   S                                 6NO₂   +   H₂SO₄   +   H₂O 

Aún  no se ha terminado de balancear, porque como tiene agua la reacción, nos falta comprobar el método por tanteo.

Reactivos	Elemento	Productos
6	H	4
6	N	6
18	O	17
1	S	1

   

El hidrógeno en los productos le hace  falta 2 para completar. Entonces vamos agregar como coeficiente un 2.

6HNO₃ + S                          6NO₂  +  H₂SO₄  + 2H₂O

En la siguiente tabla comprobaremos si el balanceo ya es correcto.

Reactivos	Elementos	productos
6	H	6
6	N	6
18	O	18
1	S	1

En esta parte sólo consta de observación para saber dónde colocar el coeficiente.

VELOCIDAD DE REACCIÓN

Integrantes del Equipo:

      María de Jesús Cantero García.

      Nora Viridiana Casas Arreola.

      Ma. Del Carmen Marcial Alva.

La velocidad  de reacción se determina al medir la cantidad de un reactivo agotado, o la cantidad de un producto formado, en un determinado tiempo.

CONDICIONES PARA UNA REACCIÓN:

a)    Colisión: los reactivos deben chocar.

b)    Orientación: los reactivos deben alinearse de manera adecuada para romper y formar enlaces.

c)    Energía: la colisión debe proporcionar la energía de activación.

 (Apuntes Científicos, 2011-2012) 

Bibliografía

Apuntes Científicos. (2011-2012). Recuperado el 14 de septiembre de 2016, de Apuntes Científicos: http://apuntescientificos.org/cinetica-quimica-ibq2.html