Tercer periodo

Oxigeno, Hidrógeno y líquidos (H2O)

OXIGENO E HIDRÓGENO

Presentado por:


 Valeria Ramirez





Grado:


10 - 01

INSTITUCIÓN EDUCATIVA TÉCNICA EXALUMNAS DE LA PRESENTACIÓN 

IBAGUÉ - TOLIMA

2019 

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INTRODUCCIÓN

En este proyecto trataremos 2 elementos muy importantes de la tabla periódica como lo son el oxigeno ("O") y el Hidrógeno (H). A lo largo de este blog te explicaremos cada una de las propiedades, estados, usos, distintas aplicaciones y temas que se irán tratando a lo largo del proyecto.

Con el siguiente, busco que conozcan más a fondo estos dos compuestos químicos tan importantes para todo ser vivo y los diferentes usos y aplicaciones en nuestro dia a dia.

OBJETIVOS

• Dar a conocer las propiedades tanto físicas como químicas del Oxígeno y el Hidrógeno.
• Brindar un  amplio panorama acerca de los distintos usos y aplicaciones de estos dos compuestos en el medio ambiente y los lugares más comunes donde se encuentran

MARCO TEÓRICO

Oxígeno

El oxígeno es un elemento químico de aspecto incoloro con número atómico 8. Su símbolo es O y pertenece al grupo de los no metales y su estado habitual en la naturaleza es gaseoso. El oxígeno está situado en la posición 8 de la tabla periódica.

PROPIEDADES QUIMICAS DEL OXIGENO

Nombre: Oxígeno

Número atómico: 8

Valencia: 2

Estado de oxidación: - 2

Electronegatividad: 3,5

Radio covalente (Å): 0,73

Radio iónico (Å): 1,40

Configuración electrónica: 1s2 2s2 2p4

Masa atómica (g/mol): 15,9994

Densidad (kg/m3): 1.429

Punto de ebullición (ºC): -183

Descubridor: Joseph Priestly 1774

PROPIEDADES FÍSICAS DEL OXÍGENO

En condiciones normales de presión y temperatura (STP), el oxígeno se encuentra en estado gaseoso formando moléculas diatómicas (O2). Al igual que el hidrógeno, no posee propiedades organolépticas, es decir es incoloro, inodoro e insípido.

El oxígeno se condensa a -183oC en un líquido azul pálido. Se solidifica a -219oC en un sólido blanco azulado. Para ambos estados de agregación es muy paramagnético, es decir, sus regiones más probables de encontrar electrones u orbitales tienden a alinearse paralelamente cuando están en presencia de un campo magnético.

COMBUSTIÓN

El fuego no puede existir sin la conjunción simultánea del combustible (material ardiente) y el comburente (Oxígeno del aire).

Si llega a faltar uno de estos dos componentes claves, la combustión sería casi que imposible

Obtencion del oxigeno

Las fuentes industriales para obtener oxígeno son el aire y el agua.

• A partir del aire: Se extrae el oxígeno por licuefacción y ulterior destilación fraccionada. El aire consta del 21% de oxígeno, 78% de nitrógeno y 1% de Argón, Neón, dióxido de carbono y vapor de agua. Primeramente se separan del aire estos dos últimos compuestos; a continuación se comprime, se enfría y se deja expandir, hasta que se produce la licuefacción y se obtiene aire líquido. Después, este se deja evaporar parcialmente, con lo cual se vaporiza el nitrógeno, cuyo punto de ebullición es más bajo, dejando un residuo enriquecido en oxígeno. Mediante repetición cíclica de este proceso se llega a preparar un oxígeno del 99.5% de pureza. 
• A partir del agua: Se obtiene oxígeno muy puro por Electrólisis, como subproducto en la preparación del hidrógeno.
• En los laboratorios: Se suele preparar por descomposición térmica del Clorato de potasio|Clorato de potasio KClO3.

USOS Y APLICACIONES

El oxígeno tiene diversas múltiples funciones en nuestro mundo, desde algo tan elemental como la respiración, hasta aplicaciones en la ciencia:

Respiración: Las plantas y animales dependen del oxígeno para respirar. Los humanos y animales inhalan oxígeno a los pulmones, o en el caso de los anfibios, a través de las branquias o la piel. El oxígeno le da energía a las células de la sangre antes de ser liberado como dióxido de carbono.

En medicina: Suministrando como suplemento a pacientes con dificultades respiratorias, El tratamiento no solo incrementa los niveles de oxígeno en la sangre del paciente, sino que tiene el efecto secundario de disminuir la resistencia al flujo de la sangre en muchos tipos de pulmones enfermos, facilitando el trabajo de bombeo del corazón. La oxigenoterapia se usa para tratar el enfisema, la neumonía, algunas insuficiencias cardíacas, algunos desórdenes que causan una elevada presión arterial pulmonar y cualquier enfermedad que afecte a la capacidad del cuerpo para tomar y usar el oxígeno y se emplean botellas de oxígeno en diversas prácticas deportivas como el submarinismo o laborales, en el caso de acceder a lugares cerrados, o escasamente ventilados, con atmósferas contaminadas.

Hidrógeno

Estado natural

El hidrógeno es el elemento químico más simple (formado solamente por un protón y un electrón) y más abundante del universo. Se encuentra principalmente en forma de gas hidrógeno (H2) en las estrellas y en los planetas gaseosos, y además aparece unido a otros elementos formando una gran variedad de compuestos químicos, como el agua (H2O) y la mayoría de los compuestos orgánicos.

Propiedades físicas y químicas del Hidrógeno

Se trata de un gas incoloro, inodoro e insípido a temperatura ambiente. Es el elemento más liviano que existe, siendo aproximadamente 14 veces menos pesado que el aire. Su molécula consiste en dos átomos de hidrógeno (H2) unidos por un enlace covalente.

Químicamente, es capaz de combinarse con la mayoría de los elementos cuando se tienen las condiciones adecuadas. Tiene gran afinidad con el oxígeno, con el cual se combina en frío muy lentamente, pero en presencia de una llama o de una chispa eléctrica lo hace casi instantáneamente con explosión. Por esto, las mezclas de hidrógeno y aire deben manejarse con mucha precaución.

Una propiedad muy importante de este elemento químico es su poder reductor. En efecto, a altas temperatura el hidrógeno reacciona con algunos óxidos reduciéndolos. Este poder reductor, que se base en la tendencia de este gas a oxidarse en el estado de oxidación +1, tiene además aplicación en muchos procesos químicos

COMBUSTIÓN 

En su combustión, el hidrógeno se combina con el oxígeno del aire para producir agua. Por ello, no crea problemas de emisión de gases de efecto invernadero como ocurre en el caso del petróleo, gas natural o incluso la biomasa

El gran potencial de las tecnologías basadas en la combustión del hidrógeno radica en el aprovechamiento de la estructura industrial actual. Tanto los motores de combustión interna como las turbinas de gas son sistemas de generación de alta fiabilidad y limitado desembolso inicial, debido, fundamentalmente, al gran desarrollo industrial que han tenido durante las últimas décadas. Frente a las pilas de hidrógeno, con sistemas de producción aún artesanales, los sistemas de generación de energía basados en la combustión de gas tienen un gran respaldo industrial.

OBTENCIÓN

El hidrógeno se obtiene mediante diversos procesos:

• Electrólisis
• Reformado
• Gasificación

Electrólisis:

La electrólisis es un proceso que consiste en la descomposición del agua a través de la utilización de la electricidad. Este proceso industrial tiene sus ventajas, pues es fácilmente adaptable ya sea para grandes o pequeñas cantidades de gas, consiguiéndose un hidrógeno de gran pureza. La electrolisis también posee la ventaja de poder combinarse y relacionarse de manera óptima con las energías renovables con el fin de producir H2.

Reformado:

El reformado, consiste en la reacción de los hidrocarburos con la presencia de calor y vapor de agua. Dicho método permite producir grandes cantidades de hidrógeno con un bajo coste, partiendo del gas natural. Como desventaja de éste método, podemos decir, que a pequeña escala no es muy rentable ni comercial, y el hidrógeno producido suele contener impurezas, siendo incluso en ciertas ocasiones necesaria la limpieza posterior, o la realización de reacciones secundarias, con el fin de intentar purificar el producto de hidrógeno. Se suele relacionar fácilmente con la fijación del CO2, o almacenamientos de carbono, lo que hace que las emisiones del CO, incluido su proceso de fijación, supongan un problema para este método, pues genera una serie de costes adicionales.

Gasificación:

El hidrógeno a través del proceso de gasificación, se obtiene a partir de hidrocarburos pesados y la biomasa, obteniéndose además del hidrógeno, gases para reformado, a partir de las reacciones del vapor de agua y el oxígeno.

Este método es muy adecuado cuando se trata de hidrocarburos a gran escala, pudiendo ser usados el carbón, los combustibles sólidos, y líquidos.

El hidrógeno obtenido por gasificación, presenta semejanzas con otros derivados sintéticos de la biomasa, produciendo competencia entre ellos. La gasificación de la biomasa es aún hoy en día objeto de estudio, y posee implicaciones y limitaciones pues necesita grandes extensiones de terreno.

USOS DEL HIDRÓGENO

El hidrógeno es un elemento químico con número atómico 1. Por lo general se coloca en la esquina superior izquierda de la tabla periódica.

1. Se utiliza para el procesar combustibles fósiles.
2. Se utiliza para producir amoníaco utilizado en los productos comunes de limpieza del hogar.
3. El hidrógeno se utiliza como un agente hidrogenante para producir metanol y convertir aceites y grasas no saturada insalubres en aceites y grasas saturadas.
4. El punto triple del hidrógeno (la temperatura a la que los 3 estados, sólido, líquido y gaseoso están en equilibrio) puede utilizarse para calibrar algunos termómetros.
5. El tritio, un isótopo radioactivo de hidrógeno, se produce en las reacciones nucleares. Se puede utilizar para fabricar bombas de hidrógeno y actúa como una fuente de radiación en pinturas luminosas. En las ciencias biológicas, el tritio se utiliza a veces como un marcador isotópico.

LOS LÍQUIDOS Y EL AGUA (H2O)

En esta parte del trabajo, encontraremos todo lo relacionado con el líquido vital de todo ser humano, EL AGUA. 

Veremos desde su composición hasta sus diferentes componentes y todo lo que aporta a nuestro medio ambiente 

OBJETIVOS

• Conocer todas las características y componentes de nuestro liquido vital
• Conocer su influencia en el ecosistema 

Líquidos

El líquido es un estado de agregación de la materia en forma de fluido altamente incompresible, lo que significa que su volumen es casi constante en un rango grande de presión. Es el único estado con un volumen definido, pero no con forma fija. Un líquido está formado por pequeñas partículas vibrantes de la materia, como los átomos y las moléculas, unidas por enlaces intermoleculares.

Cambios de estado

Son los procesos en los que un estado de la materia cambia a otro manteniendo una semejanza en su composición. A continuación se describen los diferentes cambios de estado o transformaciones de fase de la materia:

Fusión: Es el paso de un sólido al estado líquido por medio del calor; durante este proceso endotérmico (proceso que absorbe energía para llevarse a cabo este cambio) hay un punto en que la temperatura permanece constante. El "punto de fusión" es la temperatura a la cual el sólido se funde, por lo que su valor es particular para cada sustancia. Dichas moléculas se moverán en una forma independiente, transformándose en un líquido. Un ejemplo podría ser un hielo derritiéndose, pues pasa de estado sólido al líquido.

Solidificación: Es el paso de un líquido a sólido por medio del enfriamiento; el proceso es exotérmico. El "punto de solidificación" o de congelación es la temperatura a la cual el líquido se solidifica y permanece constante durante el cambio, y coincide con el punto de fusión si se realiza de forma lenta (reversible); su valor es también específico.

Vaporización y ebullición: Son los procesos físicos en los que un líquido pasa a estado gaseoso. Si se realiza cuando la temperatura de la totalidad del líquido iguala al punto de ebullición del líquido a esa presión al continuar calentando el líquido, éste absorbe el calor, pero sin aumentar la temperatura: el calor se emplea en la conversión del agua en estado líquido en agua en estado gaseoso, hasta que la totalidad de la masa pasa al estado gaseoso. En ese momento es posible aumentar la temperatura del gas.

Condensación: Se denomina condensación al cambio de estado de la materia que se pasa de forma gaseosa a forma líquida. Es el proceso inverso a la vaporización. Si se produce un paso de estado gaseoso a estado sólido de manera directa, el proceso es llamado sublimación inversa. Si se produce un paso del estado líquido a sólido se denomina solidificación.

AGUA (H2O)

INTRODUCCIÓN 

El agua es una sustancia líquida desprovista de olor, sabor y color, que existe en estado más o menos puro en la naturaleza y cubre un porcentaje importante (71%) de la superficie del planeta Tierra. Además, es una sustancia bastante común en el sistema solar y el universo, aunque en forma de vapor o de hielo .

En nuestro planeta, el agua se encuentra contenida en los mares y océanos (96,5%), en los glaciares y casquetes polares (1,74%), depósitos acuíferos y permafrost (1,72%) y del resto (0,04%) repartido entre lagos, humedad de los suelos, vapor atmosférico, embalses, ríos y en el cuerpo mismo de los seres vivos.

OBJETIVOS 

• Identificación de los compuestos químicos que conforman el agua
• Determinar los usos y propiedades de este liquido
• Aprender a diferenciar las clases de agua ( duras y pesadas)
• Conocer los factores que resultan importantes para la contaminación del agua

Estructura molecular

El agua es una molécula (H2O) que contiene dos átomos de hidrógeno cada uno compartiendo un par de electrones con un átomo de oxígeno oxígeno (ver la Figura 1). Cuando los átomos comparten electrones de este modo, se crea un enlace covalente. Estos enlaces son esenciales para los organismos vivos.

En las moléculas del agua, el oxígeno y los átomos de hidrógeno comparten electrones en distintas proporciones. Los electrones, que siempre llevan una carga negativa, son atraídos con mayor fuerza a los átomos de oxígeno. Debido a que los electrones compartidos pasan más tiempo rodeando el núcleo del oxígeno y menos tiempo circulando el núcleo de los átomos de hidrógeno, la molécula de agua se polariza con los extremos negativos (oxígeno) y positivos (hidrógeno). Esta propiedad se conoce como polaridad molecular.

Propiedades químicas 

• Estado físico: sólida, liquida y gaseosa
• Color: incolora
• Sabor: insípida
• Olor: inodoro
• Densidad: 1 g. /c.c. a 4°C
• Punto de congelación: 0°C
• Punto de ebullición: 100°C
• Presión crítica: 217,5 atm.
• Temperatura crítica: 374°C

Propiedades Químicas del Agua

• Reacciona con los óxidos ácidos
• Reacciona con los óxidos básicos
• Reacciona con los metales
• Reacciona con los no metales
• Se une en las sales formando hidratos
• Los anhídridos u óxidos ácidos reaccionan con el agua y forman ácidos oxácidos.
• Los óxidos de los metales u óxidos básicos reaccionan con el agua para formar hidróxidos. Muchos óxidos no se disuelven en el agua, pero los óxidos de los metales activos se combinan con gran facilidad.

Por otra parte, hay sustancias que tienden a tomar el vapor de agua de la atmósfera y se llaman hidrófilas y también higroscópicas; la sal se dice entonces que delicuesce, tal es el caso del cloruro cálcico.

Electrolisis del agua 

La electrólisis es un proceso electroquímico de oxidación-reducción que ocurre al pasar la energía eléctrica a través de un electrólito fundido o disolución acuosa.

En el caso del agua para que este proceso ocurra se deben cumplir las siguientes condiciones:

El agua no puede estar en estado puro, o sea debe tener pequeñas concentraciones de sales u otros minerales.

Se debe usar corriente directa en este proceso.

AGUAS DURAS

Agua dura Se conoce como agua dura aquella que contiene un alto nivel de minerales, concretamente de sales de magnesio y calcio. Este tipo de aguas suelen ser las subterráneas en suelos calcáreos, que elevan los niveles de cal y magnesio, entre otros

Agua dura y Agua blanda

el agua dura es la que mayor cantidad de cal contiene, mientras que en la blanda se concentran en menor proporción. Este hecho deriva, principalmente, de la naturaleza geológica del suelo y el área geográfica de donde provenga el agua. Las aguas más duras pueden generar problemas, ya que la cal del agua afecta a nuestro hogar y puede generar problemas. Estos minerales son los que dificultan que otras sustancias se disuelvan correctamente en el agua, como puede ocurrir en el caso del jabón a la hora de lavar la ropa. Asimismo, las aguas duras dejan más residuos, por ejemplo la cal en desagües y tuberías, provocando así problemas en el hogar. Es por este motivo que en las zonas geográficas con aguas duras, se recomienda usar productos que eviten la formación de cal.

Agua blanda

 el agua blanda es el agua en la que se encuentran disueltas mínimas cantidades de sales. Suelen corresponder a las aguas de pozo o aquellas que proceden de aguas superficiales El agua más blanda es el agua destilada, por el hecho de no poseer ningún mineral y no es apta para el consumo humano.

Agua media

Aunque el agua dura y el agua blanda son las más conocidas popularmente, también podemos encontrar una dureza media del agua. Será aquella que se sitúa en los niveles intermedios entre la considerada dura y la blanda en base a la cantidad de minerales que posee.

Peroxido de hidrogeno 

Es un compuesto químico con características de un líquido altamente polar, fuertemente enlazado con el hidrógeno tal como el agua, pero que en general se presenta como un líquido ligeramente más viscoso que ésta. Es conocido por ser un poderoso oxidante.

A temperatura ambiente es un líquido incoloro con olor penetrante e incluso desagradable. Pequeñas cantidades de peróxido de hidrógeno gaseoso se encuentran naturalmente en el aire. El peróxido de hidrógeno es muy inestable y se descompone lentamente en oxígeno y agua con liberación de gran cantidad de calor. Su velocidad de descomposición puede aumentar mucho en presencia de catalizadores. Aunque no es inflamable, es un agente oxidante potente que puede causar combustión espontánea cuando entra en contacto con materia orgánica o algunos metales, como el cobre, la plata o el bronce.

Contaminación del agua

La contaminación hídrica o la contaminación del agua es una modificación de esta, generalmente provocada por el ser humano, que la vuelve impropia o peligrosa para el consumo, la industria, la agricultura, la pesca y las actividades, así como para los animales.

Aunque la contaminación de las aguas puede provenir de fuentes naturales, como la ceniza de un volcán, la mayor parte de la contaminación actual proviene de actividades humanas.

El desarrollo y la industrialización suponen un mayor uso de agua, una gran generación de residuos, muchos de los cuales van a parar al agua y el uso de medios de transporte fluvial y marítimo que en muchas ocasiones, son causa de contaminación de las aguas por su petróleo o combustible. Las aguas superficiales son en general más vulnerables a la contaminación de origen antrópico que las aguas subterráneas, por su exposición directa a la actividad humana. Por otra parte, una fuente superficial puede restaurarse más rápidamente que una fuente subterránea a través de ciclos de escorrentía estacionales. Los efectos sobre la calidad serán distintos para lagos y embalses que para ríos, y diferentes para acuíferos de roca o arena y grava de arena.

La presencia de contaminación genera lo que se denominan “ecosistemas forzados”, es decir ecosistemas alterados por agentes externos, desviados de la situación de equilibrio previa obligados a modificar su funcionamiento para minimizar la tensión a la que se ven sometidos.

WEBGRAFIA

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https://definicion.de/agua-dura/#targetText=Para%20calcular%20la%20dureza%20del,muy%20reducida%20de%20sales%20minerales.