Investiga y contesta brevemente a las siguientes aplicaciones del equilibrio químico.
La respuesta será completa si se indica la reacción ocurrida, y las condiciones de P y T más adecuadas para obtener lo adecuado según consideraciones termodinámica y cinéticas. Por último es importante que cites la fuente.
1.-Síntesis del amoníaco
2.- Síntesis del ácido sulfúrico
3.- Destrucción de la capa de ozono
4.- Oxidación del hierro
5.- Obtención del metanol
6.- Combustión del butano
7.- La respiración
8.- Digestión de hidratos de carbono.
Espero que paséis buen fin de semana.
Hola Patri, soy David mi tema elegido es : La Respiración
ResponderEliminarLa respiración es la entrada de oxigeno y la salida de dióxido de carbono en el cuerpo.
Consiste en el intercambio de aire limpio que entra en los pulmones, estos transportan oxígeno a los alvéolos (proceso llamada Hematosis). La cantidad de gas que hay en el aire o disuelto en un fluido se puede presentar como presión parcial la cual se mide en mmHg.
Aire dentro de los alvéolos:
P(O2): 104 mmHg y P(CO2) 40 mmHg.
Los globulos rojos eliminan el C02 producido en las células por dos mecanismos:
La reacción presente es:
Un aumento de P(CO2) desplaza el equilibrio hacia la derecha y al mismo tiempo que aumenta los iones H, también aumenta la concentración de iones de HCO3
Aire en la sangre procedente del corazón:
P(CO2):45 mmHg y P(O2): 40 mmHg
La hemoglobina tiene la capacidad para fijar el C02 y transportarlo a los pulmones donde lo libera.
Los eritrocitos disponen de una enzima, la anhidrasa carbónica (catalizador) que hace reaccionar el CO2 con el agua produciendo el bicarbonato.
Cuya reacción es la siguiente:
CO2(g) + H2O(l) <---> H2CO3(l) <----> H(catión) + HCO3(anión)
En una disminución de P(CO2) se produce el efecto contrario. En cualquier de estas situaciones existe, por equilibrio químico una variación paralela de iones del HCO3 y del CO2.
La temperatura en la que se realiza este proceso es la temperatura corporal que es entorno a 36ºC.
Un saludo
Aquí te paso la fuente en la que mirado la información:
ResponderEliminarwww.salonhogar.net/quimica/...quimica/Equilibrio_quimico.htm
Buenas Patri, he elegido el tema de la destrucción de la capa de ozono.
ResponderEliminarLa capa de ozono se encuentra principalmente en altitudes de entre 20 km a 35 km de la superficie del planeta, quedando en la estratosfera (de 10 a 50 km). Este gas puede aparecer también en la composición de la tropósfera (10 km) a una cantidad menor.
La formación de ozono se produce en dos pasos: primero el gas oxígeno (O2(g)) es descompuesto por la radiación solar, después de que los átomos libres de oxígeno reaccionan con el gas oxígeno, bajo la acción de la radiación ultravioleta (UV), formando el ozono:
Primer paso: O2(g) → 2 O (g) Segundo paso: (g) + O2(g) → 1 O3(g)
La radiación UV(ultravioleta) puede también romper las moléculas de ozono y forma moléculas de oxígeno y átomos libres de oxígeno. Por tanto, en la estratosfera se establece el siguiente equilibrio químico de formación y de descomposición del ozono:
2 O2(g) ↔ 1 O3(g) + O(g) ∆H = + 142,35 kJ/mol
Este equilibrio es muy importante, porque la capa de ozono protege la Tierra de los rayos ultravioleta del Sol. Esa radiación tiene la propiedad de broncear nuestra piel, sin embargo, puede también dañar nuestro ADN causando mutaciones genéticas. La capa de ozono funciona como una capa protectora que reduce la cantidad de radiación ultravioleta que llega a la superficie terrestre.Sin embargo, algunos contaminantes desplazan el equilibrio de esta reacción hacia la descomposición del ozono(por ejemplo los clorofluorocarbonos: aerosoles y gas refrigerante en los congeladores).La reacción correspondiente a la destrucción del ozono es
O3+O---->2O2
Existe una gran cantidad de reacciones envueltas en los procesos de destrucción, pero podemos simplificar este proceso en las indicadas a continuación.
Cl + O3 -----> ClO + O2
ClO + O -----> Cl + O2
Efecto neto O3 + O -----> 2 O2
El átomo de cloro actúa como catalizador, es decir, no es consumido en la reacción, por lo que destruye miles de moléculas de ozono antes de desaparecer.
Otro de los catalizadores es el átomo de bromo es aún más destructivo que el de cloro (unas 10 o 100 veces más).
Por este motivo, es importante que la emisión de moléculas a la atmósfera con este tipo de átomos que actúan como catalizadores sea mínima.
El resultado es la destrucción de la capa de ozono, porque disminuye la concentración de O3(g) en la estratosfera y el planeta queda más expuesto a radiación peligrosa.
Este proceso empieza a gestarse durante el largo y oscuro invierno antártico en el que fuertes vientos y temperaturas frías( sobre unos -80ºC) determinan la formación de tenues nubes que retienen el cloro y el bromo. En su superficie se producen de modo natural unas reacciones químicas. Cuando el Sol reaparece en primavera y suben las temperaturas, esas reacciones provocan la destrucción del ozono.
Como resultado de dicha reacción disminuirá la concentración de las
moléculas(moles) de ozono(reactivo) es decir se altera el equilibrio por un aumento de presión y para volver a reestablecerlo sería necesario que se produzca una disminución de presión para que así el sistema evolucione en el sentido en el que haya un aumento de moles de ozono(reactivo) de acuerdo con el principio de Chatelier(hacia la izquierda)
O3+O--->2O2
Mis fuentes son: -
ResponderEliminar-Agujero de la capa de ozono - Wikipedia, la enciclopedia libre
es.wikipedia.org
<<http://www.aemet.es/documentos/es/noticias/2015/Dia_Internacional_Ozono_2015.pdf
www.aemet.es
-MECANISMO DE DESTRUCCIÓN DE LA CAPA DE OZONO | PROTEGE EL MEDIO AMBIENTE
pedroluisdiazcuello1103.blogspot.com.esEquilibrio químico en la capa de ozono -
-Escuelapedia - Recursos Educativos
www.escuelapedia.com
Hola Patri, soy Javi, y he elegido el tema 3; Destrucción de la capa de ozono.
ResponderEliminarEl ozono es uno de los principales componentes de la estratosfera. A altitudes comprendidas entre 15 y 30 Km puede llegar a concentraciones de hasta 10 ppm; concentraciones muy elevadas comparadas con las existentes en la superficie terrestre. Tiene unos mecanismos de formación y de destrucción que ahora pasamos a describir:
-Formación del ozono: El mecanismo de formación del ozono en la estratosfera comprende dos etapas:
1º Descomposición de la molécula de oxígeno: O2(g)-->O(g)+O(g)
La ruptura de la molécula de oxígeno necesita de gran cantidad de energía solar y así se produce la absorción de radiaciones solares de alta energía (n < 242 nm) que no llegan a la superficie terrestre.
2ª Reacción de los átomos de oxígeno con las moléculas de oxígeno:
O2(g)+O(g)-->O3(g)+M*
*Este proceso se realiza con la presencia de otras moléculas M (generalmente nitrógeno u oxígeno) para disipar la energía producida en la reacción.
La radiación solar es máxima en el Ecuador, por lo tanto es allí donde tiene lugar la mayor parte de la producción de ozono a unos 22 Km de altura, donde las condiciones son óptimas. Producido el ozono se desplaza horizontalmente hacia los polos y va disminuyendo en altitud. La mayor parte del ozono que se introduce en la troposfera se destruye parcialmente dado su fuerte carácter oxidante, quedando en una proporción mínima (0'01‑0'03 ppm).
El resultado de esta situación es la formación de la llamada capa de ozono que envuelve a todo el planeta, con una concentración que depende de la latitud y de las estaciones climáticas. Los mayores niveles de ozono se encuentran en los polos.
-Descomposición fotoquímica del ozono: Junto al proceso de formación del ozono, tiene lugar también su proceso de descomposición fotoquímica. El ozono absorbe radiación ultravioleta descomponiéndose de forma inversa a como se formó.
Este proceso de descomposición fotoquímica es el que le confiere a la capa de ozono su papel importantísimo como escudo protector al absorber las radiaciones ultravioletas que de llegar a la superficie terrestre causarían importantes efectos perjudiciales. Según teorías actuales, el origen de la vida en nuestro planeta no hubiese podido tener lugar sin esta protección ultravioleta, sin esta capa de ozono.
Podemos sintetizar diciendo que se establece un equilibrio entre la formación y la destrucción del ozono que tiene como resultado la absorción de la radiación ultravioleta.
O3(g)<-->O2(g)+O(g)
Fuentes:
http://www.100ciaquimica.net/temas/tema12/punto3b.htm
Hola Patri, soy Bea. He elegido el tema de: la oxidación del hierro.
ResponderEliminaralgunos metales sufren una reacción de oxidación expuestos a la intemperie y forman óxidos, es decir, sufren un proceso de corrosión. El caso más conocido por su impacto económico y por ser el más visual, es el del hierro en su última fase: la formación de herrumbre, óxido férrico, Fe2O3. Aproximadamente un 5% de la producción de hierro se emplea en reponer el que se ha oxidado.
El potencial estándar de reducción del par Fe(2+)/Fe es bajo, -0,44V, lo que indica que el hierro metálico tiene tendencia a oxidarse en contacto con elementos que tengan un potencial estándar de reducción superior a este valor (puedes consultar la tabla de potenciales estándar de reducción).
ETAPA 1:
Oxidación del hierro metálico a Fe(II)
Lo que sucede en esta etapa es que se da un proceso análogo al de una pila galvánica. La superficie del hierro funciona como ánodo (recuerda que en el ánodo tiene lugar la oxidación) y el Fe metálico pasa a Fe(II), según la semirreacción:
Fe –> Fe2+ + 2e
Una región contigua de la superficie del metal funciona como cátodo (recuerda que en el cátodo siempre tiene lugar la reducción), y en él se produce la reducción del oxígeno atmosférico a agua, según la semirreacción:
1/2 O2 (g) + 2H+(ac) + 2e –> H2O (l)
La reacción global es:
Fe(s) + 1/2 O2 (g) +2H+(ac) –>Fe2+(ac) + H2O (l)
ácido carbónico, H2CO3 (¡el de los refrescos con gas!) que se produce por reacción entre el dióxido de carbono atmosférico, CO2, y el agua; o bien por el ácido sulfúrico presente en la atmósfera debido a la lluvia ácida (reacción del trióxido de azufre, SO3, con agua, para dar H2SO4) en zonas contaminas con óxidos de azufre.
El potencial de esta pila galvánica se puede calcular con los potenciales estándar de reducción de cada una de las dos semirreacciones:
Eo = Eo(cátodo) – Eo(ánodo) = 1,23 – (-0,44) = 1,67V
Un valor positivo considerablemente alto (recuerda que un valor positivo de potencial estándar en una pila implica una variación de energía libre de Gibbs negativa, es decir, una reacción espontánea).
Oxidación del hierro (II) a hierro (III) y formación de óxido de hierro (III), Fe2O3 (en realidad se forma el compuesto n-hidratado, es decir, precipita con cierta cantidad no homogénea de moléculas de agua y su fórmula se representa como Fe2O3·nH2O). El óxido de hierro (III) es un compuesto insoluble y precipita en forma de herrumbre sobre la superficie del metal. Es este óxido de hierro (III) el que conocemos habitualmente como óxido (decimos que el hierro está oxidado) y tiene color rojizo o anaranjado.
Por tanto, en la segunda etapa el proceso de oxidación continúa según la ecuación:
2Fe2+(ac) + 1/2O2 (g) + 2H2O –> Fe2O3 (s) + 4H+(ac)
A parte de formarse la herrumbre, en esta segunda etapa se regeneran los protones consumidos en la primera, lo que hace más fácil que el proceso continúe avanzando.
El óxido de hierro (III), Fe2O3, se deposita en forma de polvo ocre sobre la superficie del hierro metálico, formando una capa porosa que no está fuertemente adherida a la superficie metálica (recuerda cómo te manchas los dedos al tocar un hierro oxidado). Por este motivo, el óxido formado no detiene el proceso de oxidación del hierro, que prosigue hasta capas más profundas. Es natural que suceda esto: el hierro es un metal refinado, es decir, ha sufrido un proceso para obtenerlo como tal. Las menas más importantes de hierro en la naturaleza son de óxido de hierro (III).
la corrosión del hierro no sólo causa perjuicios a la economía, aunque se dediquen muchos millones cada año a reparar los daños producidos por la corrosión. Porque otra forma de reparar la corrosión es evitarla antes de que suceda utilizando recubrimientos y productos para evitar la oxidación del hierro, que representan un volumen de negocio muy grande para las empresas de pintura.
Fuente: http://www.quimitube.com/proceso-oxidacion-hierro
Buenas Patricia, soy Marta y he elegido la síntesis de amoniaco:
ResponderEliminarA temperatura ambiente, el amoniaco es un gas incoloro de olor muy penetrante. Es muy soluble en agua, por lo que habitualmente se usa en disolución. Se utiliza en la fabricación de abonos, y desde fabricación de explosivos a tintes, lacas o limpiadores amoniacales.
La síntesis del amoniaco es uno de los equilibrios más estudiados: el NH3 se obtiene por el método denominado proceso Haber-Bosch (por su puesta en marcha Fritz Haber y Carl Bosch recibieron el Premio Nobel de Química en los años 1918 y 1931), que consiste en la reacción directa entre el nitrógeno y el hidrógeno gaseoso.
N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g); ΔHr = -92,4 kJ
• Influencia de la presión.
Al aumentar la presión el grado de conversión es mayor. Luego interesan presiones altas. Pero hay que tener en cuenta que las instalaciones son más caras cuanto mayor presión debe soportar.
• Influencia de la temperatura
Al aumentar la temperatura el grado de conversión es menor. Luego interesa trabajar a temperaturas bajas. Eso sí, para enfriar se necesita consumir una gran cantidad de energía, por lo que se intenta evitar bajar de temperatura ambiente.
Al aumentar la presión, aumenta la cantidad de amoniaco y disminuyen las de nitrógeno e hidrógeno. Al disminuir la presión, el efecto es el contrario. Por tanto, conviene trabajar a presiones altas, del orden de 500-600 atmósferas.
Al calentar, disminuye la cantidad de amoniaco y aumentan las de nitrógeno e hidrógeno, mientras que al enfriar aumenta la cantidad de amoniaco; es decir, hay que trabajar a temperaturas bajas para favorecer la formación de amoniaco, la reacción sería excesivamente lenta si trabajáramos a temperaturas muy bajas. Para conseguir que el equilibrio se alcance en un tiempo razonable, la temperatura de trabajo es media, del orden de 450 ºC, y se utiliza un catalizador para disminuir la barrera de energía.
Bibliografía:
http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/4750/4854/html/3_la_sntesis_del_amoniaco.html
http://www.iesdmjac.educa.aragon.es/departamentos/fq/asignaturas/quimica2bac/materialdeaula/QUI2BAC%20Tema%203%20Equilibrio%20quimico/7_la_sntesis_del_amoniaco.html
Buenas Patricia,soy Juan he elegido la combustión del butano:
ResponderEliminarEl butano, también llamado n-butano, es un hidrocarburo saturado, parafínico o alifático, inflamable, gaseoso que se licúa a presión atmosférica a -0,5 °C, formado por cuatro átomos de carbono y por diez de hidrógeno, cuya fórmula química es C4H10.3 También puede denominarse con el mismo nombre a un isómero de este gas: el isobutano o metilpropano.
Como es un gas incoloro e inodoro, en su elaboración se le añade un odorizante (generalmente un mercaptano) que le confiere olor desagradable. Esto le permite ser detectado en una fuga, porque es altamente volátil y puede provocar una explosión.
La ecuación termoquímica para este proceso será:
C4H10 (g) + 13/2 O2 (g) ↔ 4CO2 (g) + 5H2O (l) ; ΔHr = -2878,6 KJ/mol
Bibliografía:
http://www.quimitube.com/videos/termodinamica-ejercicio-11-ecuacion-termoquimica-de-combustion-del-butano-y-energia-de-una-bombona
https://es.wikipedia.org/wiki/Butano
Hola Patri, soy Laura y he elegido la síntesis del ácido sulfúrico.
ResponderEliminarLa obtención del ácido sulfúrico se realiza a partir del SO2, éste se oxida a SO3 y luego se obtiene ácido sulfúrico por reacción con el agua.
En la actualidad hay dos variantes para la obtención del trióxido de azufre (proceso lento), denominadas el método de contacto y el método de las cámaras de plomo. El primero es más caro pero produce ácido sulfúrico muy concentrado (95%) y de elevada pureza. El segundo es más económico, tiene mayor capacidad de producción, pero el ácido sulfúrico obtenido es de menor concentración (70%) y de menor pureza.
El método de contacto es por tanto el más eficiente. Este método permite obtener un ácido sulfúrico con una concentración en torno al 98% en peso.
-Primera etapa: producción de dióxido de azufre SO2
En general, la producción de SO2 se puede escribir como:
S(s) + O2(g) ⇒ SO2(g)
Sin embargo, esta reacción será válida únicamente si la producción del dióxido de azufre se lleva a cabo a partir de azufre puro sólido.
-Segunda etapa: producción de trióxido de azufre, SO3, a partir de SO2
La producción de trióxido de azufre a partir de la reacción del dióxido de azufre con el oxígeno es una reacción exotérmica y reversible. Podemos escribir su ecuación termoquímica como:
2SO2(g) + O2(g) ⇔ 2SO3(g) ΔH = -196kJ·mol-1
La reacción se lleva a cabo en presencia de un catalizador sólido. La actuación del catalizador es óptima entre 400 y 450ºC, y es por este motivo que se emplean estas temperaturas, a pesar de que una disminución de la temperatura favorecería la reacción termodinámicamente (por ser exotérmica) pero afectaría negativamente a la cinética de reacción, como se explicará con mayor detenimiento en un apartado posterior. En cuanto a la presión, se mantiene a 1 o 2 atmósfera, pues si bien un aumento de la presión favorecería el desplazamiento de la reacción a la derecha (principio de Le Châtelier) supondría un sobrecoste no asumible del proceso industrial.
-Tercera etapa: Conversión del SO3 en ácido sulfúrico
La conversión del SO3 en ácido sulfúrico no se puede llevar a cabo por simple reacción del trióxido de azufre con agua. El motivo es que la reacción SO3 + H2O ⇒ H2SO4 es incontrolable y crea una niebla de ácido sulfúrico y de trióxido de azufre que afecta negativamente al proceso. Por ello, en lugar de esto, lo que se hace primero es disolver el trióxido de azufre en ácido sulfúrico concentrado, lo que produce ácido disulfúrico:
H2SO4(l) + SO3(g) ⇒ H2S2O7(l)
El H2S2O7(l) sí que puede reaccionar con agua de forma segura en una reacción favorable termodinámicamente, descomponiéndose para producir ácido sulfúrico concentrado del 97 al 99%.
H2S2O7(l)(l) + H2O(l) ⇒ 2H2SO4(l)
CONDICIONES DE PRESIÓN Y Tª
Aunque una disminución de la temperatura favorecerá el desplazamiento del equilibrio hacia la producción de SO3, por ser la reacción exotérmica. Sin embargo, como se ha comentado previamente, las condiciones empleadas en el reactor son de 400 a 450ºC, lo cual no parece una temperatura muy baja. Entonces,¿por qué se emplea una temperatura tan elevada, si sabemos que la menor temperatura favorecería el desplazamiento del equilibrio? Hay dos motivos: uno es cinético (la temperatura muy baja hará que el equilibrio esté más desplazado, pero que la reacción sea más lenta) y otro es por el rendimiento del catalizador. Así, la temperatura empleada es una temperatura de compromiso: el catalizador funciona bien, se produce una proporción suficientemente elevada de SO3 en la mezcla de equilibrio y a una velocidad también lo suficientemente elevada. En cuanto a la presión, aunque la reacción se verá favorecida por un aumento de la misma (inicialmente tenemos 3 moles, en los reactivos, y se producen 2 moles), lo cierto es que incluso a una presión poco mayor que la atmosférica, entre 1 y 2 atmósferas, que son las condiciones utilizadas, ya se logran rendimientos muy elevados de obtención de SO3.
BIBLIOGRAFÍA
http://www.quimitube.com/fabricacion-acido-sulfurico-metodo-de-contacto
Hola Patricia, soy Saray y he elegido la combustión del metanol:
ResponderEliminarEl metanol es el alcohol más sencillo. A temperatura ambiente se presenta como un líquido ligero, incoloro, inflamable y tóxico que se emplea como anticongelante, disolvente y combustible. Su fórmula química es CH3OH (CH4O). El metanol es utilizado como combustible, principalmente al mezclarlo con gasolina. Sin embargo, ha recibido menos atención que el etanol (combustible) porque tiene algunos inconvenientes. Su principal ventaja es que puede ser elaborado fácilmente a partir del metano así como por la pirólisis de muchos materiales orgánicos aunque solamente es económicamente factible a escala industrial, así que no es recomendable producir el metanol a pequeña escala.
Originariamente se producía metanol por destilación destructiva de astillas de madera. Este proceso consiste en destilar la madera en ausencia de aire a unos 400 °C formándose gases combustibles (CO, C₂H₄, H₂), empleados en el calentamiento de las retortas; un destilado acuoso que se conoce como ácido piroleñoso y que contiene un 7-9% de ácido acético, 2-3% de metanol y un 0.5% de acetona; un alquitrán de madera, base para la preparación de antisépticos y desinfectantes; y carbón vegetal que queda como residuo en las retortas.
Actualmente, el metanol se sintetiza mediante un proceso catalítico a partir de monóxido de carbono e hidrógeno. Esta reacción emplea altas temperaturas y presiones, y necesita reactores industriales grandes y complicados. Se produce a una temperatura de 300-400 °C y a una presión de 200-300 atm. Los catalizadores usados son ZnO o Cr2O3.
CO + CO₂ + H₂ CH₃OH
El gas de síntesis (CO + H2) se puede obtener de distintas formas.
Por combustión parcial del gas natural en presencia de vapor de agua.
Gas Natural + Vapor de Agua CO + CO2 + H2
Por combustión parcial de mezclas de hidrocarburos líquidos o carbón, en presencia de agua.
Mezcla de Hidrocarburos Líquidos + Agua CO + CO2 + H2
Carbón + Agua CO + CO2 + H2
Bibliografía:
https://es.wikipedia.org/wiki/Metanol_(combustible)
http://www.textoscientificos.com/quimica/metanol/obtencion