Universidad del Cauca

Programa: Agrozootecnia (I)

Química General

Integrantes del Equipo:.................................................................................... Fecha de Entrega: Lunes 29/03/04

Algunas sustancias de uso

cotidianoObtención, aplicación y problemas asociados a su uso

El planeta Tierra está formado por una serie de sustancias que se unen, se mezclan y se combinan para formar una gran cantidad de materiales. Se los puede encontrar en los tres estados de la materia y forman las diferentes capas de la Tierra: la geosfera (sólida), la hidrosfera (líquida), y la atmósfera (gaseosa). Todas permanecen en constante agitación existiendo transferencia de materia entre ellas, y absorbiendo parte de la energía radiante que llega del Sol.

Cada una de las capas posee componentes indispensables para la vida (biosfera). También se encuentran en ellas otros componentes que el ser humano extrae para su beneficio como materia prima: minerales metálicos, petróleo, carbón, sal, agua, azufre, calizas, arcillas e incluso oxígeno y nitrógeno del aire, etc. Estos recursos son transformados en diversos productos terminados: jabones, dentífricos, medicamentos, abonos, plásticos, papel, fibras, explosivos, electrodomésticos, automóviles, alimentos elaborados y sintéticos, etc. Gracias al desarrollo científico y tecnológico de la sociedad industrial en que vivimos existen muchos bienes y servicios, pero al mismo tiempo éstos producen desechos, subproductos y residuos que dañan el ambiente.

Por otra parte, el ser humano emplea casi todos los tipos de materia que existen en la Tierra. Para su subsistencia utiliza el aire, el agua, la roca y minerales que forman el suelo donde siembra las semillas que acabarán siendo sus alimentos, además de otros materiales que le hacen la vida más fácil y más segura.

Te habrás dado cuenta con esta breve lectura que existen en la Tierra una serie de sustancias químicas que utilizamos cotidianamente indispensables para sostener la vida sobre el planeta o que utilizamos en nuestro beneficio. A través de estas actividades veremos la utilidad de algunos compuestos inorgánicos los que se derivan principalmente de fuentes minerales.

1. ¿Cómo se presentan los materiales que forman el planeta?

Actividad 1. Partiendo de lo que conoces y de las observaciones cotidianas, considerar diversos ejemplos de elementos, mezclas, sustancias simples y compuestas y establecer, a partir de los mismos, la diferencia.

Actividad 2. Tomemos como ejemplo de sustancia el agua, indispensable para la vida y para muchas de las actividades que el ser humano desarrolla en su diario vivir. ¿El agua de la canilla es una sustancia pura o una mezcla?. ¿Cómo o demuestras experimentalmente? Diseñar una experiencia sencilla que compruebe tu hipótesis.

Actividad 3. En la Grecia antigua, 500 años antes de Cristo, los sabios griegos comienzan a especular sobre la naturaleza del Universo y de qué materia estaba compuesto. Dos siglos después, Empédocles resume lo de sus antecesores y admite que la materia estaba compuesta por alguna combinación de cuatro elementos: aire, agua, tierra y fuego, presentando los cuerpos algunas características como caliente y frío, seco y húmedo. Aristóteles, filósofo griego de gran prestigio (384-322 a.c.) toma la teoría y la amplía haciendo que perdurara en épocas posteriores. Con la tecnología y métodos conocidos y con los instrumentos con los que hoy se dispone, interesaría saber si el agua es

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una sustancia simple o compuesta. Diseñar algunos experimentos que permitan comprobar si el agua destilada es una sustancia simple o compuesta.

Actividad 4. Con lo estudiado hasta aquí de una sustancia característica como es el agua, estás en condiciones de dar una explicación de la diferencia que existe entre sustancia simple, compuesta y mezcla. Idear una forma de explicarle a tus compañeros la diferencia entre una sustancia pura (elemento - compuesto) y una mezcla.

2. Algunos de los compuestos más utilizados por el ser humano para la obtención de los productos de consumo

Actividad 5. Además del agua, la naturaleza le ha proporcionado al ser humano una serie de sustancias

indispensables para su subsistencia. Para elaborar los productos de consumo, necesita algunas veces de productos

intermedios o básicos, los cuales somete a una serie de procesos y estos a su vez se obtienen de los recursos

naturales. Así por ejemplo, al abono (nitrato de amonio) es un producto de consumo que se obtiene del aire y del

agua (materia prima), previa síntesis del amoniaco y el ácido nítrico (productos intermedios). De acuerdo con lo

leído, cuál es el significado de los siguientes conceptos: materias primas, productos intermedios, de consumo y

compuestos. ¿Conoces algún otro ejemplo? Investiga.

Actividad 6. El ser humano realiza todas sus actividades alrededor de los ecosistemas: trabaja la tierra para obtener

cosechas, criar animales, sacar madera, extraer petróleo, hierro, cobre, carbón, oro, abre carreteras, construye

represas para obtener energía y suministrar agua a los pueblos y ciudades, construye edificios, parques centros

comerciales, centros vacacionales, centros educativos para ofrecer posibilidad de vivienda, educación, trabajo.

bienestar. Investiga de dónde provienen los productos que consumimos frecuentemente en nuestros hogares.

Actividad 7. Intentemos profundizar más en el conocimiento de los productos utilizados en la vida cotidiana. Ya

hemos comentado la gran variedad de productos que el ser humano ha puesto a disposición para nuestro bienestar.

Pensemos en el amoniaco, utilizado en el hogar como producto de limpieza (desinfectante). Toma envases o

paquetes de algunos productos utilizados en el hogar o en la industria, lee los nombres de algunos ingredientes y

escribe los elementos que pueden estar presentes en dichos compuestos. ¿Cuál es la materia prima básica para su

confección?

Actividad 8. Investiga ¿cómo se obtiene el amoníaco?. Explica detalladamente en qué consiste el experimento.

Contesta las siguientes preguntas:

¿Cuáles son las materias primas en la síntesis de obtención del amoniaco?

¿Qué usos le ha dado el ser humano a esta materia prima?

Actividad 9. Observa la tabla Nº1 que aparece al final de esta guía. En ella se han representado algunos productos

de consumo y las materias primas para su elaboración. A continuación contesta las siguientes preguntas:

Nombra todos los elementos y compuestos que se utilizan como materias primas.

¿Consideras que son realmente importantes para la vida del ser humano. ¿Porqué?

Actividad 10. Realiza una síntesis (mapa conceptual, esquema, modelo, lámina, etc.) de los aspectos que se han

presentado hasta ahora e indica en pocas palabras la importancia de los compuestos estudiados como formadores

de las materias primas, productos intermedios y productos de consumo y su uso racional.

3. ¿De dónde se obtienen algunos de los compuestos químicos más utilizados en la industria? ¿Cómo se los reconoce? ¿Cómo se los nombra?

Actividad 11. Existen una serie de elementos químicos que se unen para formar compuestos básicos, los cuales se

utilizan como materia prima para fabricar productos de beneficio al ser humano. Pensemos ahora en esos

compuestos. Elaborar una lista de compuestos que se utilizan más frecuentemente en la industria. Te puedes ayudar

con los de la tabla Nº1 (anexo), y algunos otros que has venido investigando.

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Actividad 12. Al investigar en los libros sobre los compuestos químicos, estos generalmente se indican con

fórmulas químicas, lenguaje que utiliza el químico para facilitar su escritura. Pasemos ahora a estudiar estas

fórmulas. ¿De dónde provienen las fórmulas químicas que se emplean para representar los compuestos químicos?

Actividad 13. Averigua y analiza las fórmulas de algunos de los compuestos químicos estudiados hasta ahora como

el óxido de calcio, el amoniaco, el hidróxido de calcio, ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, hidróxido de sodio,

cloruro de sodio, dióxido de carbono, dióxido de azufre.

Actividad 14. Clasifica a los compuestos de acuerdo a la lista que se dio en la actividad anterior. ¿Encuentras

semejanzas o diferencias entre ellos?

Actividad 15. ¿Qué procedimientos se pueden emplear para producir reacciones químicas entre las sustancias?

Actividad 16. Habrás notado que es necesario la presencia de algunos factores para que se realice la unión química

que forma los compuestos, analicémoslo con la siguiente experiencia.¿Qué pasa cuando se oxida un trozo de

hierro? Discute brevemente el compuesto químico que se formó. ¿Cuál puede ser su fórmula más sencilla?

Actividad 17. A partir de la fórmula química de la actividad anterior, ¿qué significado tiene una fórmula química?

Actividad 18. Es el momento de pensar en la nomenclatura de los compuestos. Si hay tanta variedad, ¿cómo hacen los químicos y personas que utilizan fórmulas de compuestos para diferenciarlos unos de otros?. De acuerdo a la lista de fórmulas químicas de productos utilizados en lo cotidiano que aparecen en el cuadro, trata de buscar semejanzas, y agrupar las fórmulas de los compuestos de acuerdo a características parecidas.

Nombre común Compuesto activo Fórmula química

Para qué se utiliza Agrupación

Sal Cloruro de sodio Sazonador

Cal viva Óxido de calcio Producción de cal apagada

Hidroxal Hidróxido de magnesio

Antiácido y laxante

Amoniaco Amoniaco Desinfectante

Leche de magnesia

Hidróxido de magnesio

Antiácido y laxante

Cal apagada Hidróxido de calcio Neutralizar terrenos ácidos

Hidrosal Hidróxido de aluminio

Antiácido

Hielo seco Dióxido de carbono Extinguidor de fuego

Mármol, piedra caliza.

Carbonato de calcio En la industria del cemento, antiácido, prevenir diarrea

Sosa cáustica Hidróxido de sodio Fabricación de jabón

Ácido de batería Ácido sulfúrico Limpiador de metales.

Arena Óxido de silicio (IV)

Construcción

Ácido muriático Ácido clorhídrico Limpiador de metales

Potasa cáustica Hidróxido de potasio

Destaquear tuberías

Anestesia Dióxido de nitrógeno

Anestésico

Herrumbre Óxido de hierro (III)

Polvo

Polvo de hornear Carbonato ácido de sodio

Antiácido, extinguidor de fuego

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Agua Agua pura Beber, lavar.

Actividad 19. Cada uno de tus compañeros posee un nombre propio que lo identifica de los demás miembros del

grupo, algunos poseen nombres iguales pero se diferencian por el apellido o por un segundo nombre. Lo mismo que

ocurre con las personas sucede también con los compuestos químicos, cada uno tiene un nombre que lo identifica de

todos los demás. Los nombres químicos de los compuestos inorgánicos fueron desarrollaron por un grupo de

químicos que pertenecían a la Comisión de Nomenclatura de Química Inorgánica de la Asociación Internacional de

Química Pura y Aplicada, (IUPAC), y que se reunieron por primera vez en 1921. Ellos desarrollaron las reglas para

nombrar a los compuestos inorgánicos y se reunían periódicamente para revisarlas y actualizarlas. Los nombres de

los compuestos inorgánicos están construidos de tal forma que a cada compuesto puede dársele un nombre a partir

de su fórmula y para cada fórmula hay un nombre específico. Analicemos cómo se les da nombre a los compuestos

químicos. Investiga para dar respuesta a las siguientes preguntas: - ¿qué significado tiene esta fórmula química:

Fe2O3? ¿Qué nombre recibe el compuesto?

4. ¿Cómo fabricar mediante experimentos diferentes tipos de compuestos?

Actividad 20. Constantemente en la naturaleza están ocurriendo cambios químicos y formándose nuevos

compuestos. Vivimos en un constante cambio, los frutos se maduran, los alimentos que consumimos son producto

de los cambios ocurridos en la cocción, los jugos se fermentan y se producen vinos, las plantas crecen, las sustancias

que lanzamos al ambiente sufren transformaciones químicas y forman nuevas sustancias, algunas de las cuales son

dañinas para los seres vivientes. Podemos decir que el universo en que vivimos está en constante cambio. Algunos

de esos cambios de la materia son factibles de realizar mediante experiencias sencillas. Diseñar experimentos

sencillos donde se demuestren la formación del hidróxido de calcio a partir de la cal viva o la reacción entre el zinc

metálico y el ácido clorhídrico?

Actividad 21. En nuestros hogares, frecuentemente estamos haciendo química. Nuestras abuelas acostumbran

recetar remedios caseros cuando sentimos algún malestar, como por ejemplo ante una picadura de hormiga o de una

abeja ponen en la picadura bicarbonato, si es de una avispa lo tratan con vinagre, si sentimos acidez nos dan leche de

magnesia. Cuando se herrumbra una pieza de hierro la tratan con ácido muriático, los suelos demasiado ácidos los

tratan con cal viva o cal apagada, si tienen poca acidez con azufre en polvo o sulfato de hierro (II) y así podemos

seguir mencionando muchos más. Interpreta qué sucede en el estómago cuando tenemos acidez y nos tomamos una

cucharada de leche de magnesia o de hidrosal. (Recuerda, que la disolución recomendada por el médico debe

contener un gramo de leche de magnesia o bicarbonato por litro de agua). Al terminar la experiencia contesta las

siguientes preguntas:

¿Cuál es el ácido que provoca la acidez en el estómago?

¿Cómo deben ser los productos que tratan la acidez del estómago?

¿Qué sucede cuando se le agrega el hidrosal o leche de magnesia?

Escribe las fórmulas de los compuestos que intervinieron en la reacción.

5. Papel que las sustancias juegan en nuestra vida.

Actividad 22. Hemos podido constatar que nuestro actual modo de vida depende de la utilización de los procesos

químicos que proporciona muchos bienes y servicios, sin embargo, la mayoría de los seres vivos aprovechan la

materia tal y como se encuentra en la naturaleza. El ser humano es diferente puesto que generalmente transforma la

materia antes de usarla en productos terminados, que utiliza en el hogar, la industria, la medicina, la agricultura,

pero al mismo tiempo, produce desechos y residuos peligrosos que dañan el ambiente. En este apartado vamos a

reflexionar sobre esta problemática. Es importante que en grupos pequeños reflexiones sobre las situaciones

planteadas, se deben elaborar preguntas que lleven al debate y a buscar alternativas de solución.

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Actividad 23. Llamamos desechos caseros peligrosos, a los residuos de productos tóxicos combustibles, explosivos

o inflamables, usados en el hogar, (o lugares de limpieza diaria). Esto incluye materiales como sobrantes de

pintura, solventes, pesticidas, aceite de motor usado, combustibles, baterías y químicos (medicinas y drogas),

tinturas (no naturales) para el cabello, algunos productos cosméticos, desinfectantes, limpiadores, detergentes,

desodorantes ambientales, blanqueadores. Investiga y proponer algunas alternativas de solución para los desechos

caseros peligrosos.

Actividades de repaso...

Actividad 24. Marcar con una cruz en el recuadro en cuál de las casillas clasificarían al material indicado.

Lista de materiales Clasificación de los materiales

Elemento Compuesto Mezcla

agua pura

óxido de hierro

Aire

Zinc

Amoníaco diluido

agua de la canilla

Azufre

Leche

óxido de nitrógeno

cal viva

Hidróxido de sodio

Actividad 25. Completar en los espacios que han quedado en blanco lo que se le solicita.

Materiales Uso Fórmula Nombre Materia Prima Tipo

sal pura NaCl Sal simple

sílice (arena) en la construcción dióxido de silicio silicio

ácido clorhídrico

hielo seco CO2 óxido metálico

Hidroxal

Amoníaco desinfectante

Ca(OH)2 calcio y agua

sosa cáustica destaqueador NaOH

pirita mineral sulfuro de hierro

hematite mineral óxido de hierro

mármol

anestésico N2O

antiácido Mg(OH)2

Tabla Nº 1

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PRODUCTOS DE CONSUMO

MATERIAS PRIMAS Y/O PRODUCTOS INTERMEDIOS

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FERTILIZANTES

Nitrogenados Hidrógeno, nitrógeno, amoniaco, ácido nítrico.

Fosfatos Fosfatos naturales, ácido sulfúrico, ácido clorhídrico

Potásicos Cloruro de potasio

PESTICIDAS

Insecticidas

Productos orgánicos, cloro, azufre.Herbicidas

Fungicidas

MATERIAS DE CONSTRUCCIÓN

Cemento

Caliza, arcillas, sulfato de calcio dihidratado.Cal

Yeso

VIDRIO Ordinario Sílice, caliza, carbonato de sodio.

Acero, aluminio Minerales metalíferos, óxido de calcio, coque, oxígeno

AGENTES DE LIMPIEZA

Jabones

Productos orgánicos, hidróxido de sodio, carbonato de sodio, ácido fosfórico.

Detergentes

Lejías

EXPLOSIVOS Y PIROTECNIA

Pólvoras

Productos orgánicos, salitre, nitrato de potasio, nitrato de calcio, ácido nítrico, ácido sulfúrico.

Nitroglicerina

TNT, Cerillas

PRODUCTOS MEDICINALES

Especialidades farmacéuticas.

Productos orgánicos e inorgánicos varios

POLÍMEROS

Fibras textiles

Productos orgánicos, amoniaco, cloro, ácido sulfúrico.Plásticos

Resinas

Cauchos sintéticos

INDUSTRIA TEXTIL Prod. Auxiliares Hidróxido de sodio, fosfato de sodio, carbonato de sodio.

COLORANTES Productos orgánicos, amoniaco, cloro, ácido sulfúrico.

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