Ensayo: Los componentes del sistema climático y sus interacciones

Introducción.

Este ensayo   pretende dar  conocer los gases que componen al efecto invernadero o también conocidos como Greenhouse  gases,  los cuales son indispensables para regular el clima del planeta, aunque también son causantes del  cambio climático, esto es  debido a que si absorben mucho calor, la temperatura del planeta aumenta y produce cambios bruscos en el clima.

Desarrollo

Los gases de efecto invernadero  interactúan con la energía,  permitiendo que gran parte de ella atraviese dichos gases y otra parte se refleje hacia el exterior del planeta, además juegan un papel importante  en el  clima de nuestro planeta, en relación con la tempreatura. Es necesario conocer, que si bien tienen un impacto positivo, se debe  tomar en cuenta los efectos que generan los organismos vivos como el ganado o los seres humanos,  quienes emiten  gran cantidad de estos gases de efecto invernadero  a la atmósfera,  causando un efecto negativo, permitiendo que  los rayos solares se queden más tiempo en la Tierra provocando el calentamiento global.

 

Los gases de efecto invernadero absorben esta energía y la reemiten nuevamente en todas direcciones, lo que evita que todo el calor se escape hacia el espacio, creando así una temperatura confortable para la vida.   Muchos de los gases de efecto invernadero se producen naturalmente, como el dióxido de carbono (CO2 ), el metano (CH4 ), el vapor de agua (H2Ov ), y el óxido nitroso (N2O), mientras que otros son producidos por los humanos (como los CFCs y los HFCs). El dióxido de carbono (CO2) es el GEI más importante en el control del clima, aunque el vapor de agua sea el más abundante. Ya que el primero es muy estable y no varía con la temperatura, por lo que se considera el principal regulador del clima. (SEP.2020)

El CO2 aumenta a medida que los humanos estamos consumiendo recursos naturales  como el carbono, el petróleo, etcétera. La mayoría de estos gases de efecto invernadero se encuentra en una capa de la Tierra, la atmósfera

La atmósfera está compuesta principalmente por nitrógeno y oxígeno, 78% y 21% respectivamente. (SEP. 2020)

 

Conclusión.

Los gases de efecto invernadero son muy importantes  para  nuestro planeta ya que son los responsables de mantener una temperatura agradable, sin embargo, debido a la interacción humana (en específico a la gran demanda de recursos naturales  como el petróleo o el carbono y gases como  el metano), se ha acumulado  una mayor concentración de estos gases en la atmósfera, teniendo efectos negativos como  el calentamiento global, que deriva en cambios bruscos de temperatura a lo largo y ancho del planeta, provocando fenómenos  naturales  como huracanes cada vez más destructivos, sequías prolongadas y un aumento en el nivel del mar considerable.   

 

Bibliografía

SEP. (2020). La atmósfera. Octubre 20, 2020, de Centro Mario Molina Sitio web: https://centromariomolina.brightspace.com/d2l/le/lessons/16846/topics/30403

 

La química en nuestro entorno: Propiedades de la materia

        Cuando observamos a una sustancia y describimos su color, forma, volumen, olor, etcétera estamos hablando de las propiedades de la materia, que nos permiten conocer las características específicas que posee dicha materia, estas propiedades se mencionan a continuación. 

  Propiedad física.- Es aquella que describe  algo externamente, es decir, su color, apariencia, olor, textura, masa, peso, volumen, presión, rigidez, fragilidad, geometría, en fin, es como si describiéramos físicamente a una persona. 

Propiedad química.- Es aquella  que describen internamente cómo es un objeto, es decir, la cantidad de electrones, protones y neutrones, su solubilidad en algún solvente, reactividad frente una sustancia. 

Cambio físico.- Es aquella que se puede medir y observar sin que cambie la composición de la materia, por ejemplo, al calentar un trozo de hielo, este registra una temperatura en la cual se transforma en agua, el hielo difiere del agua solo en apariencia, no en su composición, por lo que este cambio es físico. 

  

Cambio químico.-  Ocurre cuando hay un cambio en la composición de la materia, por ejemplo cuando se quema una hoja de papel en la que su composición original que es celulosa cambia a carbón, no habiendo una reversibilidad en el proceso. 

En la siguiente tabla se muestran las propiedades físicas y químicas de la materia.

 

 Propiedad extensiva.- Depende de la cantidad de materia considerada, la masa que es la materia de una sustancia es una propiedad extensiva, así como, el volumen y el peso, estos parámetros dependen de cuanta cantidad de sustancia hay para poder medirse. 

  Propiedad intensiva.- No depende de cuanta materia se considere, es decir, no necesita de una cantidad determinada de materia para poder medirse, como ejemplo tenemos a la temperatura y la densidad.

En la siguiente tabla se mencionan algunas  propiedades extensivas e intensivas  de la materia.

                Masa y peso

    A menudo relacionamos estos dos términos al hablar de una cantidad, en realidad estamos hablando de cantidades distintas, la masa es una medida de cantidad de materia en un objeto y se determina experimentalmente, su símbolo es (m),  las unidades de masa en el sistema internacional de unidades son el kilogramo (kg) y la libra-masa (lbm) en el sistema inglés.

El peso se define como la fuerza que ejerce la gravedad sobre el objeto y se representa con el símbolo (w), por ejemplo, en la superficie de la luna una manzana pesaría una sexta parte de lo que pesa en la Tierra, esto se debe a que la fuerza de gravedad de la luna es solo una sexta parte a la fuerza gravedad de la Tierra, recordemos que la fuerza de gravedad en la Tierra equivale a 9.8 m/s2.

                                   Volumen

    Es una propiedad extensiva y geométrica cuyo valor se caracteriza por una longitud multiplicada por un ancho multiplicados por una altura, que se define como longitud al cubo. Se representa con la letra (V), siendo la unidad de medida para longitud el metro, el sistema internacional de unidades SI, menciona que la unidad de medida para el volumen es el metro cúbico (m³) y el decímetro cúbico (dm³).

otra unidad de volumen es el litro, el cual se define como el espacio que ocupa un decímetro cúbico. Un litro es igual a 1000 mililitros (ml) o 1000 cm³

1 mililitro es igual a un centímetro cúbico

                1ml = 1cm³

                                Densidad 

Es una propiedad intensiva que se usa para describir un sistema, se representa con la letra griega ρ y su fórmula es:

  Donde

ρ  = densidad

m= masa

v= volumen 

 En la siguiente tabla se muestran los valores de densidad y gravedad específica  para  algunas sustancias  en estado líquido a una temperatura de    20 °C (68 °F) y una presión de 101 kPa (14.7) psi. 

Fuente: Kurt C. Rolle. (2006).

Mira  el  siguiente vídeo  para conocer más sobre el tema.   

 Bibliografía

Chang Raymond, College  Williams. (2002). Química. México, D.F: Mc Graw Hill.

Ramírez Hernandez, et al. (2012). Universo Natural. México. SEP

Kurt C. Rolle. (2006). Termodinámica sexta edición. México: Pearson educación 

 

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La química en nuestro entorno: Diferencias entre elemento y compuesto

     El sol, el agua  o  aire  están presentes en nuestro entorno,  podemos  observar a las plantas crecer, a la lluvia caer  y a las flores abrir sus pétalos, pero para que esto suceda se necesita del sol, sin él no habría plantas, flores  e incluso lluvia, el sol emite energía y las plantas son materia que necesitan de la energía parar poder sobrevivir, es así como la materia está íntimamente  relacionada con la energía  y  para entender el concepto de química es necesario conocer    la interacción de la materia con la energía, así podemos definir a la química  como  la ciencia que estudia la materia, la energía y sus transformaciones, siendo una ciencia natural y al mismo tiempo experimental. Diariamente  observamos diversos fenómenos naturales  como el ciclo del agua  o la fotosíntesis,  también ocurren  de manera periódica como las tormentas y las sequías.  Estos fenómenos están directamente relacionados con la química,  se componen de  materia y energía dos conceptos fundamentales en esta área de la ciencia, que podemos definir como:

 Materia.-  Es todo lo que ocupa un lugar en el espacio, tiene masa y posee los atributos de gravedad e inercia.

 Inercia.- Se define como  la tendencia de un cuerpo a mantener su estado de reposo o movimiento.

 Energía.-   Es  la capacidad para generar un trabajo.

A su vez la materia y la energía están compuestas por átomos, estos pueden ser de un solo elemento o de varios elementos,  pero  ¿Qué son los átomos?   O  ¿Qué es un elemento? estos conceptos  se definen de la siguiente manera.  

 Átomo.- Es  la partícula más pequeña de la materia que no se puede dividir sin perder sus propiedades y características.

 Elemento.-  Es la mínima cantidad de materia  que no se puede dividir sin perder sus características y propiedades  que contiene uno o más átomos de un mismo tipo, como ejemplo podemos mencionar el oro, la plata, el mercurio, azufre, etcétera. 

El oro es un ejemplo de un  elemento o sustancia pura 

Así cuando hablamos de  átomos de un mismo tipo,  decimos que se forma una sustancia pura, como el oro o la plata, sin embargo,  muchas veces los  átomos  de dicha sustancia pura se mezclan con átomos de otra sustancia pura y dan lugar a  un compuesto, por lo que podemos decir que un compuesto es la unión de dos o más  elementos o sustancias puras. 

El agua es un ejemplo de un compuesto,
formado por los elementos Hidrógeno y Oxígeno

En la siguiente tabla observamos las diferencias entre un elemento o también llamado sustancia pura y un compuesto. 

   Así podemos  concluir,  que los elementos y compuestos están presentes en todas partes y son parte de  nosotros y de nuestra vida diaria. Los  elementos los encontramos de forma  natural como el oxígeno que respiramos, en metales como el oro y la plata. Por otro lado, conocimos que  los compuestos  son  la combinación de dos o más elementos y algunos ejemplos son  sustancias como el agua  que consumimos,  la sal de mesa y   la azúcar. 

Bibliografía 

Mora Gonzales, et al. (2018). Química I. México: grupo editorial MX

Ramírez Hernandez, et al. (2012). Universo Natural. México. SEP

La química en nuestro entorno: Diferencia entre sustancia, elemento, compuesto y mezcla

           Como  hemos revisado anteriormente   una sustancia es toda materia  formada por átomos que pueden ser de un mismo tipo llamada  sustancia pura  o elemento y  también puede estar constituida por átomos de diferentes tipos de elementos llamados compuestos.

Ahora bien,  podemos definir a un compuesto como  la unión de dos o más elementos.  Por ejemplo,   el cloruro de sodio  también conocido como sal común  o sal de mesa, este compuesto está formado a partir de dos sustancias puras el sodio el cual es un metal suave, reactivo y de bajo punto de fusión, por otro lado  el cloro El cloro presente en la naturaleza se forma de los isótopos estables de masa 35 y 37; se han preparado artificialmente isótopos radiactivos, existe como un gas amarillo-verdoso a temperaturas y presiones ordinarias.

                                                                 

               Elemento                 Elemento                                     Compuesto

Cuando tenemos un compuesto como el cloruro de sodio NaCl,    en contacto con otro compuesto como el agua   H₂O, decimos que se forma  una mezcla por lo que,  podemos definir que una mezcla es la unión de dos o mas compuestos.  Existen dos tipos de mezclas: homogéneas y heterogéneas, mismas que se describen a continuación. 

 

Las mezclas  están en todas partes, desde el café, la leche,  el licuado que tomas  por la mañana  o un cereal hasta los océanos, mares y  ríos, son parte de nuestro mundo y de nuestra vida diaria. 

Mira  el siguiente vídeo   para conocer más sobre   las sustancias y mezclas 

Bibliografía

Mora Gonzales, et al. (2018). Química I. México: grupo editorial MX

Ramírez Hernandez, et al. (2012). Universo Natural. México. SEP

 

La química en nuestro entorno: Historia de la química

 

Introducción a la química

 Desde la antigüedad el hombre ha tenido curiosidad  por los  eventos que ocurren en la naturaleza y los elementos como el aire, la tierra o el fuego  que forman parte de ella y que han sido objeto de estudio desde épocas  memoriales como la edad del hierro,  bronce o la prehistoria,   así surge la química como ciencia natural y experimental que estudia las propiedades y transformaciones que sufre una sustancia al interactuar con la energía, esta ciencia fue  evolucionando en etapas que se describen a continuación.  

 Prehistoria

En esta época el hombre comenzó a utilizar el fuego,  su dominio sobre este  le permitió cocinar los alimentos y  protegerse de bestias  salvajes, permitiendo  su supervivencia, al mismo tiempo fabrico utensilios de barro  y empleando la piedra confecciono armas y herramientas.

 

Edad de los metales

 Aquí el hombre   desarrollo herramientas y armas  que le permitieron mediante  el uso de metales como hierro, cobre y bronce   en este periodo  encontramos  épocas  como la edad del hierro y la edad del bronce, la cual nos da a entender la importancia que tuvieron estos metales  en el desarrollo de la humanidad.                                                                                                                                                                          

                                           

 

Grecia: los elementos 

Entre los años 600 a 300 a.C., diversos filósofos griegos se preguntaron: ¿De qué están hechas las cosas?   Entre los pensadores más destacados tenemos: 

Tales de Mileto.-   sostenía que las cosas estaban hechas  de  agua.

Anaxímenes.-  creía que las cosas   estaban compuestas por  el aire. 

Heráclito de Éfeso.-  pensaba que las cosas estaban hechas de fuego

Empédocles de Ácratas.-  decía que las cosas estaban hechas de aire, tierra y fuego

Anaxágoras de Clazómene.-  sostenía que las cosas estaban hechas de semillas.

Aristóteles de Estagira.-  pensaba los objetos estaban conformados por agua, tierra, aire y fuego, los cuales se generan a partir de las combinaciones de propiedades opuestas que son el frio,  el calor, la humedad y la sequedad.

 

Grecia: los átomos

Leucipo y Demócrito de Abdera.-  alrededor del año 500 a.C. pensaron que al dividir cualquier objeto a la mitad y una de estas mitades dividirla a la mitad y dividiendo una de estas mitades a la mitad y así sucesivamente, va a llegar el momento en que no se podrá dividir más, es decir, se llegará al punto de la discontinuidad de la materia, por lo cual concluyeron que la materia está formada por partículas diminutas e indivisibles, a las cuales Demócrito llamo átomos. 

 

La  alquimia

Los alquimistas se consideran herederos y practicantes de la khemeia  greco-egipcia y desarrollan una suerte de conocimiento secreto (esotérico) y un lenguaje secreto sólo para iniciados con el  que comunica  sus hallazgos. Sostienen la existencia de la piedra filosofal y la posibilidad de transmutar metales. Es en este periodo donde entran los árabes quienes desarrollan compuestos e inventan métodos de laboratorio e instrumental especial.

Años más tarde Paracelso impulsa el cambio de la búsqueda del oro hacia la medicina, creando así la latroquímica.   

Transición de la Química

Van Helmont, medico flamenco y Robert Boyle, científico inglés, utilizan la medición como parte fundamental de sus experimentos, la teoría del químico alemán Stahl, conocida como “teoría del flogisto”  explica la combustión por la presencia misteriosa de una sustancia, el flogisto, presente en la sustancia capaces de entrar en combustión.

Los experimentos de Lavoisier en los que aplica procesos de medición repetidos una y otra vez desechan la teoría del flogisto y establece la ley de la conservación de la materia.

 

La química moderna

Se desarrolla a partir de la segunda mitad del siglo XVIII, participando números científicos entre los que están; Carl Wilhelm  scheele  quien es considerado el maestro de la química cualitativa, descubriendo nuevas sustancias para la época.

Joseph Priestley, químico ingles  considerado el descubridor del elemento oxígeno  y Henry Cavendish, desarrollo experimentos donde descubrió el hidrógeno.

Teoría atómica

Diferentes referentes teóricos han tratado de demostrar cómo está formada la materia, desde los pensadores griegos  hasta las ideas de Leucipo y Demócrito,  surgiendo así  la teoría atómica.

Referentes del estudio del átomo como Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr, Chadwick y Sommerfeld presentaron diversos modelos atómicos, cada uno aportando un modelo más completo   hasta el actual modelo atómico que se basa en la mecánica cuántica.

 

Mira el siguiente vídeo 

Bibliografía

Mora Gonzales, et al. (2018). Química I. México: grupo editorial MX

Ramírez Hernandez, et al. (2012). Universo Natural. México. SEP

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Química inorgánica: sales ácidas

        Este tipo de sales se obtienen  de la neutralización parcial de un ácido, por ejemplo en la siguiente reacción:

                                  

A esta reacción se le llama “neutralización parcial” debido a que sólo uno de los dos hidrógenos disociables del ácido sulfúrico fue neutralizado. El anión que resulta de este proceso es el (HSO₄)^-

  al que se nombra como “sulfato ácido”, puesto que aún puede disociar un ion hidrógeno. 

            

Para que un ácido pueda formar sales ácidas es necesario que su fórmula contenga más de un átomo de hidrógeno ionizable.

La nomenclatura sistemática consiste en indicar con un prefijo griego el número de átomos de hidrógeno que contiene el anión, seguido de la palabra “hidrógeno”, el nombre del anión y, entre paréntesis, el estado de oxidación del elemento central. Por ejemplo el ion HSO₄^-  se debería llamar “hidrógeno tetraoxosulfato (VI)”, pero también se le llama “hidrógeno sulfato”. 

Elementos que forman una sal ácida.

Sales ácidas: Metal  + Hidrógeno + No Metal + Oxígeno

Para nombrar una sal ácida de acuerdo la IUPAC se utilizan las siguientes nomenclaturas:

Nomenclatura sistemática: Hidrógeno + prefijo + oxo + no metal con terminación ato y entre paréntesis número de electrones de valencia en números romanos del no metal + metal.

Ejemplo:

K₂HPO₄  Hidrógeno tetraoxofosfato (V) de potasio

    Como podemos observar se nombra primero con el nombre del elemento hidrógeno, seguido por la cantidad de oxígenos presentes más la terminación “oxo” referente al oxígeno, posteriormente la terminación “ato” para el segundo no metal y entre paréntesis la cantidad de electrones de valencia  en números  romanos más el nombre del metal. 

Nomenclatura tradicional: Los prefijos que se utilizan del no metal son; bi-, dibi-, tirbi-, tetra-,  etcétera, atendiendo al número de hidrógenos que se conservan, sí solo queda un hidrógeno no se pone el prefijo mono delante de bi

*Los sufijos para el no- metal son –ato e –ito  o bien  -uro  según sean los ácidos de partida de ese elemento.

*Los sufijos del metal son –oso  e –ico  dependiendo de su valencia, como es habitual.    

A continuación veremos algunos ejemplos: 

NaHSO₄        Bisulfato sódico

            En este ejemplo, el prefijo bi indica un solo átomo de hidrógeno, seguido por la                              terminación ato para el anión oxigenado que es el ion sulfato SO₄ ^-2 y por último la terminación ico para el metal sodio Na por tener una sola valencia.

 

Fe(H₂PO₄)₂         Dibifosfato ferroso

Aquí observamos que hay dos átomos de hidrógenos por lo que se agrega el prefijo dibi, seguido de la terminación ato para ion oxigenado fosfato y por último la terminación oso para el metal Fe                                                                            

 Nomenclatura Stock: Hidrógeno + primer No metal con terminación ato y entre paréntesis número de electrones de valencia en números romanos del no metal  +  metal 

Ejemplo:

Na₂ HPO₄      Hidrógeno tetraoxofosfato (v) de sodio

Se nombra primero con el nombre del elemento hidrógeno, más la terminación “oxo” referente al oxígeno, posteriormente la terminación “ato” para el segundo no metal y entre paréntesis la cantidad de electrones de valencia  en números  romanos más el nombre del metal. 

En la siguiente tabla se nombran las siguientes sales de acuerdo a la nomenclatura sistemática, stock y tradicional. 

   A continuación se enlista los aniones más comunes

Bibliografía

Mora Gonzales, et al. (2018). Química I. México: grupo editorial MX

Ramírez Hernandez, et al. (2012). Universo Natural. México. SEP

Solís, C. H. (2014). Nomenclatura química.

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