GUÍA TEÓRICO PRÁCTICA

1° MEDIO

Reacciones químicas cotidianas

GUÍA TEÓRICO PRÁCTICA

Química

Unidad Nº1

2

GUÍA TEÓRICO PRÁCTICA Nº6: REACCIONES QUÍMICAS COTIDIANAS

GUÍA TEÓRICO-PRÁCTICA N°6

REACCIONES QUÍMICAS COTIDIANAS

INTRODUCCIÓN El aire que nos rodea es una mezcla de gases que forma un complejo sistema

químico en continuo cambio y que está en directa relación con nuestro entorno.

Tanto los gases propios del aire como aquellos que se liberan en las actividades

humanas tienen la capacidad de reaccionar y producir nuevas sustancias

gaseosas.

El oxígeno del aire, a pesar de no ser el más abundante en composición (solo un 21% del total de aire de la atmósfera), presenta ciertas propiedades que lo

convierten en una sustancia clave para muchos procesos, ya sea en producción

industrial como en las reacciones que llevan a cabo los seres vivos.

El oxígeno del aire es una molécula elemental, es decir, contiene átomos del mismo elemento unidos por medio un enlace. Cuando nos referimos al

oxígeno, en realidad, hablamos de oxígeno molecular (dioxígeno u O2) que es

el que se presenta en la atmósfera y no al átomo del sistema periódico. Su

representación estructural es:

77,98%

20,99%

0,60%0,03% 0,40%

Aire de la Atmósfera

Nitrógeno Oxígeno

Argón Dioxido de Carbono

Otros

3


REACCIONES EN LA VIDA COTIDIANA

Una de las características del oxígeno molecular es que es incoloro en su

estado basal (gas), además de inodoro, insípido y altamente reactivo, pues

reacciona fácilmente con otras sustancias. Precisamente, por este último motivo es que el oxígeno forma parte de cientos de compuestos y se combina

con la gran mayoría de los elementos de la Tabla Periódica.

Reacciones de Combustión

Es en estas interacciones donde comúnmente participa el gas oxígeno. En ellas

se comporta como una sustancia con alta energía química capaz de transformar a una sustancia combustible en productos gaseosos. Se dice que

el gas oxígeno es un comburente y quema al combustible.

Los combustibles más comunes son compuestos químicos que contienen

carbono e hidrógeno en su estructura y se denominan hidrocarburos. Éstos

pueden ser sustancias sólidas como carbón o madera; otros líquidos, como gasolina, crudo de petróleo o parafina; y muchos gases, como propano o

metano (gas natural). En general, las reacciones de combustión ocurren muy

rápido y a alta temperatura. Dependiendo de la cantidad de comburente

disponible (O2) se pueden generar 2 tipos de combustión: completa y/o

incompleta. Analicemos cada una:

4


Combustión Completa

Ocurre cuando la cantidad de comburente (O2) disponible es suficiente para que reaccione (o se queme) todo el combustible. En estas condiciones se

generan como productos, gas CO2 (dióxido de carbono) y vapor de agua (H2O),

ninguno de ellos es tóxico. Este tipo de combustión se presenta con una llama

azul que brinda la mayor cantidad de energía térmica (calor).

La reacción general de combustión completa puede representarse como:

Combustible + O2(g) ⎯⎯⎯→ CO2(g) + H2O(g)

Un ejemplo cotidiano lo constituye la combustión del gas metano (CH4) con gas oxígeno (O2). En el proceso se genera dióxido de carbono (CO2), agua

(H2O) y calor, pues es una reacción exotérmica. La ecuación de este proceso

es:

CH4(g) + 2 O2(g) ⎯⎯⎯→ CO2(g) + 2 H2O(g) + energía

Combustión Incompleta

Si la cantidad de comburente es insuficiente para que reaccione todo el combustible disponible, la combustión se denomina incompleta. En ella se

obtiene hollín (sustancia negra, muy fina y grasienta), vapor de agua y

monóxido de carbono (CO). Éste último es un gas muy tóxico que puede

producir la muerte si se inhala en exceso. La combustión incompleta genera

una llama amarilla/naranjo que genera menos calor. La reacción general de

una combustión incompleta es:

Combustible + O2(g) ⎯⎯⎯→ CO(g) + H2O(g)

5


De esta manera, si se quema de forma incompleta el gas metano se obtendrá

lo siguiente:

2 CH4(g) + 3 O2(g) ⎯⎯⎯→ 2 CO(g) + 4 H2O(g) + energía

En conclusión, un mismo combustible puede dar origen a una reacción de

combustión completa o incompleta, por lo tanto, dependerá de la cantidad de oxígeno disponible la ocurrencia de una u otra. Ahora bien, los productos que

se obtengan en las distintas combustiones de hidrocarburos también

dependerán de la composición del combustible, en general, algunas mezclas

de estos pueden contener cantidades menores de nitrógeno y azufre, además

de carbono e hidrógeno, por lo tanto, es factible que se generen óxidos de

nitrógeno (NOx) y óxidos de azufre (SOx), ambos tóxicos para el medioambiente, pues son los precursores de la lluvia ácida.

Reacciones de Oxidación y Reducción

Seguramente has comprobado que, si dejas una manzana expuesta al aire,

sin su cáscara, se oxida. Lo anterior también ocurre con algunos metales, que

expuestos al agua y aire generan una cubierta de óxido que los deteriora. Ambos ocurren gracias a una reacción denominada oxidación – reducción.

Toda combinación de una sustancia con oxígeno recibe el nombre de

oxidación, sin embargo, y con el propósito de aclarar conceptos, los químicos

llaman oxidación a las reacciones donde una sustancia cede electrones a otra.

En lo específico, las oxidaciones son reacciones más lentas que las combustiones vistas anteriormente y que, debido a que la temperatura no se

incrementa significativamente, la sustancia que se oxida no arde. Esto es lo

que ocurre con los metales cuando quedan a la intemperie o con la

putrefacción de la materia orgánica.

6


Dijimos que, a nivel atómico, la oxidación se produce cuando un átomo o ion cede uno o más electrones (agente reductor) a otro, sin embargo, ninguna

reacción de oxidación ocurre sin que consecutivamente se genere una

reducción, pues la especie que recibe los electrones también cambia su

naturaleza (agente oxidante).

Por lo tanto, las reacciones óxido y las de reducción también conocidas como procesos REDOX, suceden de forma simultánea:

Dos procesos claves para la vida

La presencia de oxígeno en la atmósfera hace posible la vida en la Tierra, pues

gracias a las reacciones de fotosíntesis y de respiración celular, los seres vivos

podemos dar uso al gas oxígeno disponible.

La mayor parte del oxígeno presente en la atmósfera es producida por plantas,

bosques, cultivos y por plancton marino, como resultado de la fotosíntesis. Al

mismo tiempo, las células de todos los seres vivos necesitan de este oxígeno

7


para poder realizar todas sus funciones vitales, en un proceso llamado

respiración celular.

¿Qué importancia tiene el oxígeno en estos procesos que perpetúan la

vida sobre la Tierra?

FOTOSÍNTESIS

A diferencia de las células animales, en las vegetales existen organelos llamados cloroplastos que contienen en su interior un pigmento esencial para

la fotosíntesis denominado clorofila, la cual es capaz de absorber la luz solar,

proceso clave en la fotosíntesis.

Esta es un proceso químico que ocurre principalmente en las hojas de las

plantas, en la que los organismos fotosintéticos, a partir de luz, dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O), sintetizan glucosa (C6H12O6), una sustancia

rica en energía química.

¿Cómo fue que se construyó el conocimiento científico sobre la

fotosíntesis?

El origen del estudio sobre este proceso se remonta a la antigua Grecia, cuando

Aristóteles propuso que el color verde de las hojas de las plantas estaba

directamente relacionado con la luz solar. En la reacción general de fotosíntesis

los reactantes son: dióxido de carbono, energía lumínica y agua. En tanto, los

productos generalmente son: glucosa y gas oxígeno. La ecuación general es:

6 CO2 + 6 H2O + Energía ⎯⎯⎯→ C6H12O6 + 6 O2

8


RESPIRACIÓN CELULAR

Cuando los seres vivos, incorporamos el oxígeno generado en la fotosíntesis,

se inicia otro proceso vital: la respiración celular.

Ésta es una compleja secuencia de reacciones químicas que ocurren al interior

de las células. En su gran mayoría son reacciones oxidación (o combinación

con oxígeno) de moléculas sencillas como monosacáridos (glucosa) y

aminoácidos con el propósito de obtener de ellos la energía necesaria para

vivir. La ecuación general de la respiración celular puede resumirse de la

siguiente forma:

C6H12O6 + 6 O2 ⎯⎯⎯→ 6 CO2 + 6 H2O + Energía (ATP)

En general, podemos afirmar que la respiración celular es un proceso de combustión, ya que ocurre interacción con oxígeno, generación de agua y de

gas dióxido de carbono, además de liberación de energía. Sin embargo, en los

seres vivos es una combustión controlada y la energía que se obtiene se

almacena como reserva en moléculas denominadas ATP. Otra parte de esta

energía se libera como calor.

9


REACCIONES DE NEUTRALIZACIÓN

En nuestros hogares empleamos con frecuencia muchas sustancias que tienen

el apelativo de ácidas o alcalinas (básicas).

¿Qué ácidos y bases utilizas o consumes tú comúnmente? Es probable

que hayas mencionado algunas ácidas, como vinagre, jugo de limón y vitamina

C, y otras alcalinas, como bicarbonato de sodio, amoníaco y soda cáustica.

Para identificar con certeza a ambos tipos de sustancias es común el uso de

reactivos denominados indicadores. Estos se presentan en tiras de papel

impregnadas como el tornasol, o bien en mezclas concentradas como la fenolftaleína.

El indicador usado en los laboratorios es el llamado indicador universal o

papel indicador pH, que es una mezcla de varios indicadores impregnados

en tiras de papel de color naranja.

Más allá de conocer qué sustancias cotidianas son ácidos o álcalis, lo

interesante es que si se mezclan entre ellas ocurre un proceso llamado

neutralización o reacción de neutralización que produce siempre una sal y

agua. La ecuación general para que la estudies es:

El proceso se denomina Neutralización, porque cuando ocurre, las

propiedades de ambas sustancias se anulan. Por ejemplo, si reaccionan

mezclas con la misma concentración de HCl (un ácido) y de NaOH (una base),

obtenemos agua y cloruro de sodio, ambas sustancias neutras, sin carácter

ácido ni básico. La ecuación general para este ejemplo es:

HCl + NaOH ⎯⎯⎯→ NaCl + H2O

Ácido + Base Sal + Agua

10


I) Actividades

1. Observa las siguientes fotografías y luego responde:

a. Marca con un círculo una la manzana que se oxidará más rápido.

Explica por qué.

b. Marca con una X la manzana que se oxidará más lento. Explica por

qué.

2. Completa el siguiente cuadro considerando las reacciones químicas.

Reacción Ecuación Reactantes Productos

Fotosíntesis

Combustión

incompleta

Respiración

celular

Combustión

completa

APLICANDO LO APRENDIDO

11


3. En las siguientes imágenes puedes observar las estructuras químicas

de la clorofila, componente importante en la producción de oxígeno en

las plantas y la hemoglobina, ubicada en los glóbulos rojos de la sangre, encargada del transporte del oxígeno a través de nuestro

cuerpo.

Clorofila Hemoglobina

a. Observando las estructuras de la clorofila y de la hemoglobina,

¿qué diferencias y similitudes ves entre ellas?

b. ¿Por qué la fotosíntesis y la respiración celular son consideradas

procesos vitales complementarios?

II) Marque la alternativa correcta:

1. Considere la siguiente ecuación de asimilación de CO2 por parte de las

plantas:

6 CO2 + 6 X + Energía ⎯⎯⎯→ C6H12O6 + O2

Al respecto, X corresponde a

A) agua.

B) proteínas.

C) enzimas. D) temperatura.

E) ácidos.

12


2. Uno de los productos finales de la respiración celular es

A) dióxido de carbono. B) oxígeno.

C) ácido pirúvico.

D) amoniaco.

E) monóxido de carbono.

3. En una reacción de óxido-reducción siempre hay transferencia de:

I) Neutrones

II) Protones

III) Electrones

De las anteriores, es (son) correcta(s)

A) Solo I.

B) Solo II. C) Solo III.

D) Solo I y II.

E) Solo II y III.

4. Si en una reacción química ocurre una transferencia de electrones, se habla de reacción de óxido-reducción. Al respecto, indique la única

afirmación falsa:

A) Cuando una sustancia gana electrones, se reduce

B) La corrosión de los metales es un proceso de oxidación

C) La sustancia que se oxida es el agente reductor y la que se reduce

es el agente oxidante D) La oxidación de la sustancia ocurre primero que la reducción

E) Cuando una sustancia pierde electrones, se oxida

13


5. Un remedio muy curioso para tratar la picadura de insectos es aspirina

disuelta en un poco de agua. Esta pasta se aplica sobre la zona

afectada consiguiéndose una disminución del escozor e inflamación, ya que este medicamento tiene precisamente estas propiedades (es

analgésico y antinflamatorio). De acuerdo con sus conocimientos ¿qué

tipo de reacción es la que ocurre en este proceso?

A) Combustión completa

B) Óxido – Reducción (REDOX) C) Neutralización

D) Respiración celular

E) Falta información para determinarlo

Ahora corresponde revisar el logro de los aprendizajes esperados para la

unidad. Marca con una X el casillero que corresponda, donde:

Bien Logrado (BL): He logrado plenamente el aprendizaje

Medianamente

logrado (ML):

He logrado parcialmente el aprendizaje.

Aún me falta trabajar algunos de los aspectos

Por lograr (PL): Aún no he logrado el aprendizaje.

Debo seguir trabajando para ello

Aspectos para evaluar BL ML PL

1 Conozco la composición de la atmósfera.

2 Comprendo el papel del oxígeno en la combustión y la oxidación.

3 Comprendo la importancia de la fotosíntesis y la respiración

celular.

4 Comprendo las reacciones de neutralización acido-base.

VERIFICANDO LO APRENDIDO

14


15


SOLUCIONARIO

GUÍA TEÓRICO-PRÁCTICA N°6 REACCIONES QUÍMICAS COTIDIANAS

I) Actividades

1.

a.

En este caso, la manzana que tiene la mayor superficie de contacto se oxidará más rápido.

b.

En este caso, la manzana que tiene menor superficie de

contacto se oxidará más lento.

16


2.

Reacción Ecuación

Fotosíntesis 6 CO2 + 6 H2O + E ⎯⎯⎯→ C6H12O6 + 6 O2

Reactantes:

Agua y dióxido

de carbono, con

absorción de

energía (E).

Productos: Glucosa y

oxígeno.

Combustión incompleta Combustible + O2 ⎯⎯⎯→ CO + H2O

Reactantes:

Combustible e

insuficiente

oxigeno Productos:

Agua y

monóxido de

carbono

Respiración

celular C6H12O6 + 6 O2 ⎯⎯⎯→ 6 CO2 + 6 H2O + E

Reactantes:

Glucosa y oxígeno.

Productos:

Agua y dióxido

de carbono, con

desprendimiento

de energía (E).

Combustión

completa Combustible + O2 ⎯⎯⎯→ CO2 + H2O

Reactantes: Combustible y

suficiente

oxígeno.

Productos:

Agua y dióxido

de carbono

17


3.

a. La hemoglobina y la clorofila presentan un ion metálico en el su

centro molecular.

b. Porque la fotosíntesis es capaz de generar compuestos orgánicos a

partir de sustancias inorgánicas, lo que favorece el desarrollo de

los seres vivos vegetales. Por otro lado, la respiración celular es un

proceso vital para utilizar la materia orgánica como combustible en

los seres vivos vertebrados e invertebrados.

II) Marque la alternativa correcta:

1. A

2. A

3. C

4. D

5. C

Documents

GUÍA TEÓRICO PRÁCTICA