La quimica en el mundo by Russell Martinez

Elementos y compuestos quĂmicos cotidianos

Editores . Silvana Russell Martínez Padilla Daniela Urbina Dorantes Johanna Verónica Villareal Delgado Diana Estefanía Varela Acosta Andrea Yolanda Delgado Elizondo Grupo 105

FECHA DE EDICION Monterrey, Nuevo León a 9 de noviembre 2016

Introducción ´´La química en el mundo´´ es una revista enfocada como su nombre lo dice en la química y a las aportaciones que ah traído al mundo. Busca que el lector pueda comprender las aportaciones de la química en campos como la medicina, el alimento, la guerra, el calentamiento global y el deshielo de los polos. Conocer algunos elementos químicos presentes en el cuerpo humano y saber que función tiene en el . En esta revista también se podrá leer como es que esta relacionado el enlace químico en sustancias de uso industrial y también elementos químicos y sus usos cotidianos

Índice El enlace químico en sustancias de uso industrial .

Elementos y compuestos químicos cotidianos.

Aplicaciones de algunos elementos químicos en materiales de uso cotidiano

Efectos de la química en el mundo actual

La industria química adopta un rol muy importante en la comodidad y sencillez de la vida cotidiana, para la elaboración de los distintos productos que utilizamos diariamente se necesita de las instalaciones que son capaces de soportar un proceso químico, además de ciertas condiciones de operación de gran peligro y algunos materiales que al utilizarse pueden ser responsables de grandes accidentes industriales.

Industria refresquera Dióxido de carbono En la industria refresquera se usa gas carbónico (CO2) líquido (licuado) para producir efervescencia; funcionando, principalmente, como conservador. El anhídrido carbónico o dióxido de carbono es un gas resultante de la combinación de dos cuerpos simples: el carbono y el oxígeno. Se produce por la combustión del carbón o los hidrocarburos, la fermentación de los líquidos y la respiración de los humanos y de los animales. Presente en proporción débil en la atmosfera, se asimila por las plantas, que por su parte devuelven oxígeno. En resumen el CO2 es un gas de olor ligeramente picante, incoloro y más pesado que el aire. No es esencial para la vida. Solidifica a temperatura de -78,6°C, formando nieve carbónica. En solución acuosa el gas crea el ácido carbónico, muy inestable para ser aislado de forma sencilla. CO2 (dióxido de carbono) Enlace.- covalente polar Estado a temperatura ambiente.- el dióxido de carbono es gaseoso en estado ambiente. Conductividad eléctrica.- no conduce la corriente eléctrica Solubilidad en agua.- el dióxido de carbono solamente en soluble en agua cuando la presión se mantiene. Cuando la presión desciende intentara escapar al aire, dejando una masa de burbujas de aire en el agua. 10

Industria del acero Oxigeno molecular La función de mena de hierro en acero consume el 55% del oxígeno producido comercialmente. Otro 25% de este oxigeno se dedica a la industria química. Enlace.- covalente no polar Estado a temperatura ambiente.en condiciones normales de presión y temperatura, dos átomos del elemento se enlazan para formar el dioxigeno, un gas diatómico inodoro e insípido con formula O2. Esta sustancia comprende una importante parte de la atmosfera y resulta necesaria para sostener la vida terrestre. Estado gaseoso Conductividad eléctrica.- tiene la segunda electronegatividad más alta de todos los elementos, solo superado por el flúor. Esto quiere decir que si conduce la electricidad. Solubilidad en agua.- no se disuelve en agua, solo una pequeña cantidad, si se disolviera completamente no habría O2 para las plantas y animales y sin él no habría vida. 11

Industria del cemento Ca (OH)2 (s) + CO2 (g) – CaCO3 (s)+H20 (g) Tipo de enlace Cuando el silicato se encuentra ya hidratado, recibe el nombre de gel de tabernerita, el cual forma cristales bastantes resistentes que se adhieren a través de fortísimos enlaces silicio-oxigeno (enlace iónico) a la aren, y también al conglomerado, es decir, a las pequeñas rocas que se suelen mesclar con el. Estado físico a temperatura ambiente El cemento puede presentarse en polvo (solido). La concentración común del concreto convencional en estado fresco, lo identifica como un conjunto de fragmentos de roca, globalmente definidos como agregados, dispersos en una matriz, viscosa constituida por una pasta de cemento de consistencia plástica.

Conductividad eléctrica La conductividad de la solución de los poros afecta a la conductividad total del cemento, por lo tanto, las comparaciones no se deben de hacer entre concretos con conductividades de solución de poro muy diferentes. Por otro lado, el concreto con materiales cementantes suplementarios pueden tener una conductividad en el fluido de los poros reducida, lo que reducirá la conductividad total medida, mientras que la difunsividad efectiva no puede ser reducida. Solubilidad en agua Las reacciones químicas que describen la hidratación del cemento son muy complejas. Para poder entender los procesos químicos que determinan el proceso del cemento, es necesario estudiar la hidratación de cada uno de los minerales de Clinker por separado. Esto supone que la hidratación de cada compuesto es un proceso independiente de los otros procesos que tienen lugar durante la hidratación del cemento. 12

La celulosa blanca de fibra larga se múltiples puentes de hidrógeno usa principalmente para agregar entre los grupos hidroxilo de resistencia a los papeles y cartulinas, distintas cadenas yuxtapuestas de y la celulosa blanca de fibra corta se glucosa, haciéndolas muy resistentes usa para dar suavidad y como e insolubles al agua, se originan relleno. Dependiendo de la fibras compactas que constituyen la proporción en las mezclas se pared celular de las células obtienen papeles para diferentes vegetales, dándoles así la necesaria usos. rigidez. Los árboles constituyen la Las plantas de celulosa extraen esta principal fuente de fibras naturales fibra de la madera del pino y del para más del 90% de la producción eucalipto, separándola de las otras de celulosa a nivel mundial. componentes de la madera como la lignina y la hemicelulosa. Durante siglos, esta fibra se ha constituido en la materia prima para la fabricación de diversos objetos de uso cotidiano, entre los cuales sobresale, por su importancia, la elaboración del papel. La celulosa (C6H10O5)n con un valor mínimo de n = 200, es un polímero natural, constituido por una larga cadena de carbohidratos polisacáridos. La estructura de la celulosa se forma por la unión de moléculas de ß-glucosa a través de enlaces ß-1,4-glucosídico, lo que hace que sea insoluble en agua. La celulosa tiene una estructura lineal o 13 fibrosa, en la que se establecen

Industria del vidrio •

Tiene un enlace tipo iónico debido a que está conformado por un metal (sodio) y un no metal (carbono). • Su estado físico a temperatura ambiente es una sal blanca y translúcida que se encuentra en polvo o gránulos. • Su solubilidad de agua es de 71 g/l a 0 °C / 471 g/l a 32 °C. • Cuando las sales están aún en estado sólido tienden a no conducir ningún tipo de electricidad, por lo que el Na2CO3 no conduce electricidad. 14

Introducción Hoy en día nuestro entorno está rodeado de elementos químicos y de compuestos ya sea que se encuentren en el ambiente o en nuestro organismo. Por eso es de suma importancia saber que elementos o compuestos estamos respirando, no solo debemos saber que respiramos sino conocer detalladamente cada uno de los compuestos y saber para que funcionan y en que nos beneficia o perjudican, de igual manera debemos mejorar nuestra calidad de vida, usando o modificando cada uno de ellos, depende de la necesidad. Además, conoceremos más sobre sus usos y efectos y más de los elementos, una de las maneras que podemos ayudar a no perjudicar el medio ambiente es no utilizar tantos productos en aerosol porque sueltan demasiados químicos que dañan tanto el medio ambiente como nuestro sistema respiratorio al momento de respirar. Por esta razón es este reporte te mostramos la función, efectos de algunos de los elementos y compuestos que están presentes en nuestra vida día con día. Además, como ya se hizo mención conoceremos sus causas y cómo podemos evitar utilizar más esos productos o como utilizarlos, pero sin que causen el daño que actualmente causan y cómo y de qué elementos se compone el cuerpo humano, y aprender que es algo fundamental para comprender su funcionamiento, sus mecanismos fisiológicos y la forma en que sus estructuras interactúan. Se estima que un 96 % de nuestro organismo se compone por 4 elementos en particular: oxígeno, carbono, hidrógeno y nitrógeno, mayoritariamente en forma de agua. En cuanto a la corteza y atmósfera terrestres, donde se concentra la vida en nuestro planeta, el más abundante es el oxígeno que se encuentra preferentemente en forma de agua y el siguiente es el silicio que aparece sobre todo en forma de rocas y arena. 16

En la siguiente tabla se muestran algunos ejemplos de elementos que se encuentran en cuerpo humano, su símbolo y función. Elemento:

Símbolo:

Función que realiza:

Carbono

Elemento muy energético que proporciona grandes cantidades de energía.

Hidrógeno

Ayuda a los líquidos, tejidos y los huesos del cuerpo.

Oxígeno

Nitrógeno

Fósforo P

Es el elemento de mayor presencia o abundancia. El más importante a nivel de la respiración celular. Permite la liberación de energía que hay dentro de nuestro cuerpo.

Está presente en la orina, ayuda a la formación de los huesos y dientes. Ayuda a las funciones metabólicas d el sistema nervioso y del cerebro. Interviene en el equilibrio del P.H.

Alternativas para satisfacer las necesidades en nuestro organismo respecto a las funciones de los elementos químicos en el mismo

1.- tener una dieta El ejercicio es parte balanceada que incluya importante de un estilo la variedad y la cantidad de vida saludable. El de alimentos necesarios. ejercicio previene los problemas de salud, Los alimentos son las desarrolla resistencia, sustancias necesarias brinda más energía y para mantener el organismo sano. Como puede ayudar a reducir el estrés. También puede no existe ningún ayudar a mantener un alimento completo, peso corporal saludable nuestra dieta debe incluir una variedad de y a controlar el apetito. alimentos. 3.- descansar o dormir las horas necesarias. Los nutrientes indispensables para la La importancia de vida son: descansar o dormir las * Hidratos de carbono- horas necesarias recae proporcionan energía. en que solo durante descanso * Grasas-para satisfacer nuestro nocturno el cuerpo las necesidades de puede liberar nuestro cerebro, ya es cantidades degrandes éste está formado por hormonas que3son un 60% de grasas esenciales en nuestra * Proteínas- Formación habilidad de poder sanar de nuevos tejidos del y rejuvenecer nuestras cuerpo y reparación de células. Estas 3 los existentes. hormonas, las cuales * Vitaminas y Minerales- resultan ser las desarrollo y el buen verdaderas fuentes de la funcionamiento de juventud, son las nuestro cuerpo siguientes: * Agua- Hidrata tu piel, eritropoyetina, hormona consigue que tus riñones de crecimiento, testosterona. funcionen mejor. 2.- hacer ejercicio

En la siguiente tabla se muestran efectos positivos y negativos de cinco compuestos presentes en tu entorno inmediato

Los bioelementos son necesarios para que funcione adecuadamente nuestro cuerpo, solo 25 son indispensables para que los seres vivos puedan sintetizar las sustancias que necesitan. Estos elementos se consideran esenciales porque si no se consumen en cantidades suficientes surgen deficientes aparecen deficiencias de nutrientes; si faltan, los organismos no crecen o no completan su desarrollo, y si no están presentes también afecta el metabolismo; además su efecto no puede ser remplazado por otro elemento. Por esto, al ser los alimentos nuestra principal fuente de biomoléculas, debemos de cuidar nuestra alimentación y beber agua.

Nombre

Formula

Efectos positivos

Agua

H2O

-Es el líquido más -El agua puede importante de transmitir los seres vivos. algunas -Es el disolvente enfermedades universal. como la diarrea, la hepatitis a, el paludismo, etc.

Amoníaco

NH3

Forma parte de muchos productos de limpieza. -Se utiliza para fabricar abonos.

Dióxido de carbono

CO2

-Se produce en la -Es contaminante respiración y en pero no tóxico. las -Responsable del combustiones. efecto invernadero.

Cloruro de sodio

NaCl

Es el compuesto -Puede provocar conocido como edema sal común. pulmonar, cirrosis y pacientes que reciben corticosteroides.

Bicarbonato de sodio

NaHCO3

-Se utiliza para combatir la acidez de estómago. -También como levadura en panadería.

Efectos negativos

-El amoníaco gaseoso puede producir irritación de la piel, sobre todo si la piel se encuentra húmeda.

-Puede provocar pérdida del apetito, Irritabilidad, debilidad y necesidad de orinar con frecuencia.

Introducción En el siguiente apartado se hablara sobre las propiedades físicas y químicas de tres elementos los cuales son materiales de uso cotidiano que contribuyen a mejorar la calidad de vida de las personas en algunas áreas como son la de la salud la industria, alimentación o deportes los cuales son el carbono, calcio, y el plomo.

Carbono Nombre

Carbono

Número atómico

Valencia

2,+4,-4

Configuración 1s 2 2s 2 2p 2 electrónica Masa atómica 12,01115 (g/mol) Densidad 2,26 (g/ml) Punto de 4830 ebullición (ºC) Punto de fusión 3727 (ºC)

Es un no metal, es de color negro, en su estado natural es como una piedra (solido) El carbono es el elemento de símbolo C y número atómico Z=6. Esto significa que un átomo de carbono tiene 6 protones en su núcleo y, para neutralizar dicha carga, 6 electrones en su capa electrónica, con una estructura 1s22s22p2.

Además de estos protones y electrones, los núcleos de los átomos de carbono contienen neutrones. El número de éstos da lugar a los distintos isótopos del carbono. Cuando el núcleo contiene 6 neutrones, tenemos el isótopo 12C.

Usos del carbono El carbono es más que un simple elemento con diferentes presentaciones o usos, es el cuarto elemento más abundante en el universo en cuando a masa. Lo encuentras en todas las formas de vida, de hecho es la base química de la vida tal como se conoce. Yendo a los usos del carbono o sus aplicaciones, te puedo decir que lo encuentras en la forma de los hidrocarburos, o sea en el petróleo. Los plásticos se hacen de polímeros de carbono. Está además presente en la celulosa, un polímero producido por las plantas que encuentras en las telas. También hay polímeros con carbono de origen animal con usos comerciales, como el caso de la seda y lana. Encuentras al carbono en los lápices a mina, se usa como lubricante, como pigmento, como electrodo, en las escobillas de los motores eléctricos, y siendo rebuscado, en los reactores nucleares como moderador nuclear (elemento que disminuye la velocidad de neutrones para permitir una reacción nuclear apropiada). 22

Plomo El estado del plomo en su forma natural es sólido. El plomo es un elemento químico de aspecto gris azulado y pertenece al grupo de los metales del bloque p. Su configuración electrónica: [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2. Sus cuatro isótopos principales son: 204-Pb (1,4%), 206-Pb (24,1%), 207-Pb (22,1%) y 208-Pb (52,4%).

Propiedades físicas

Propiedades químicas

Es maleable y flexible

Se oxida con facilidad

Recién cortado es muy brillante

Resiste a los ácidos clorhídrico y sulfúrico

Es un metal pesado

Punto de fusión de 327°C Punto de Es inelástico ebullición de 1725°C Densidad de Es muy dúctil 11, 34 kg/cm3 Masa atómica Es duro de 207. 9 g/mol

Algunos usos del plomo • Cubierta para cables • Fabricar cañerías • Protector de radiaciones • Producir pigmentos para pinturas • Insecticidas para la protección de los cultivos • Material para la fabricación de armamento • Protección de radiaciones nucleares y para recubrimiento de baterías.

Calcio

Aplicaciones del calcio •

Propiedades físicas Nombre

Calcio

Símbolo

Numero atómico

Numero de oxidación isotopos

Clasificación

Metal

Color

Plateado

•

Seis isótopos naturales: 40-Ca , 42Ca , 43-Ca , 44-Ca , 46-Ca y 48-Ca .

Propiedades químicas

•

Electronegatividad:

1,00

Energía de ionización (kJ.mol-1): Afinidad electrónica (kJ.mol-1): Radio atómico (pm):

590

Radio iónico (pm) (carga del ion): Punto de Fusión (ºC):

100(+2)

Punto de Ebullición (ºC): Densidad (kg/m3):

1484

Volumen atómico (cm3/mol): Estructura cristalina:

25,86

-29

• 197

842

(20ºC)

•

El calcio se utiliza como un agente reductor con el fin de extraer metales como el uranio, zirconio y torio. El queso se hace mediante el uso de iones de calcio que realizan la coagulación de la leche. El cemento y el mortero, mezclas importantes en la construcción de edificios y otras cosas, se hacen con calcio. El hidróxido de calcio se utiliza para determinar si el dióxido de carbono está presente. Se utiliza comúnmente en los laboratorios de ciencias. Los insecticidas (productos químicos que matan a las plagas) se realizan con arseniato de calcio. Las aleaciones de aluminio, berilio, cobre, plomo y magnesio se hacen usando calcio. El tungstato de calcio se utiliza en pinturas brillantes, estudios de rayos X y luces fluorescentes.

Cubico 25

• • Los fuegos artificiales y las bengalas se puede hacer de fosfuro de calcio. • El hielo se retira de las carreteras utilizando cloruro de calcio. También se añade al tomate enlatado y es un acondicionador del hormigón. • El carbonato de calcio se utiliza para hacer cal y piedra caliza, que son dos compuestos importantes en la industria del vidrio. • El gas acetileno (usado para soldar) y algunos plásticos están hechos de carburo de calcio. • El gluconato de calcio se utiliza como un aditivo alimentario. También se añade a las píldoras de vitaminas. • La tiza está hecha de sulfato de calcio. • El hipoclorito de calcio se utiliza para la desinfección de piscinas (eliminar las bacterias) y también es un blanqueador. También se agrega a desodorantes y fungicidas. • Otros compuestos de calcio se utilizan en combustibles líquidos, la producción textil, productos dentales (incluyendo el dentífrico), los fertilizantes y la fabricación de productos basados en levadura.

Efectos de la quĂmic a en el mundo actual 27

Aportaciones de la química en la medicina Uno de los grandes avances que ha marcado el siglo XX, y que evidentemente seguirá marcando el siglo XXI es el desarrollo de la medicina. La aportación de la industria química ha sido fundamental en muchos campos, pero especialmente en el ámbito de la salud. Los avances químicos y la nanotecnología permitirán grandes avances en el futuro, pues permitirán la liberación controlada y automática en nuestro organismo de los fármacos que necesitemos. Además el desarrollo de nuevos materiales permitirán el desarrollo de órganos artificiales y estructuras para prótesis.

La química facilita la atención en el hospital. Una de las aplicaciones principales son los antisépticos y desinfectantes que permiten intervenciones quirúrgicas seguras. Los anestésicos son otra de las aplicaciones de la química en los hospitales que se han hecho imprescindibles en muchas intervenciones médicas.

Aportaciones de la química en los alimentos Un alimento es toda sustancia no venenosa, comestible o bebible que consta de componentes que pueden ingerirse, absorberse y utilizarse por el organismo para su mantenimiento y desarrollo. Desde un punto de vista químico, los alimentos tienen la siguiente composición (en tipos de compuestos químicos) :

Por lo tanto, todo lo que comemos es una mezcla de compuestos químicos. Actualmente no existen problemas de producción de alimentos en el mundo; y si existe hambre en nuestro planeta es por un problema de distribución, en los que entran en juego intereses sociales, económicos, políticos, bélicos, etc.

1) Hidratos de carbono o sus constituyentes. 2) Grasas o sus constituyentes. 3) Proteínas o sus constituyentes. 4) Vitaminas o precursores con los que el organismo puede elaborarlas. 5) Sales minerales. 6) Agua. 29

La química y la guerra La guerra química se basa en una lucha armada (guerra, operaciones militares, etc.) utilizando como armamento mortal, las propiedades toxicas de sustancias químicas. Las armas químicas son diferentes al uso de otras armas como por ejemplo las nucleares, porque no tienen ninguna fuerza explosiva o destructora.

Las armas químicas se empiezan a usar habitualmente durante la Primera Guerra Mundial. Empezaron los alemanes con el gas cloro que causo muchos daños psicológicos e y no muchos muertos. Luego aparecieron el fosgeno y la cloropicrina. En 1917, los alemanas crean el gas mostaza.

Los principales agentes químicos usados como armas son los siguientes: Agentes asfixiantes.el fosfeno es el mas conocido. Cianuro .- también se usa como compuesto químico, el cloruro de cianógeno. Agentes nerviosos.sus efectos son causados por el resultado de un exceso de acetilcolina. Agentes Vesicantes.el más conocido es el gas mostaza, que fue una gran amenaza militar.

Efectos de la química en el mundo actual. La química medioambiental estudia la influencia de todos los componentes químicos que hay en la tierra. El principal efecto que causa el calentamiento global es el efecto invernadero que se refiere a el aumento gradual de las temperaturas de la atmosfera y océanos de la tierra Los componentes químicos que ocasionan el calentamiento principalmente es el dióxido de carbono, metano, oxido de nitrógeno y el ozono

Las tres mejores alternativas al deshielo de los polos Algunas soluciones al deshielo de los polos serian ya que el deshielo esta estrechamente ligado con el calentamiento global, la solución a este problema se encuentra en disminuir los efectos del calentamiento global. Si queremos producir un cambio entonces debemos actuar pronto Para lograrlo todos somos responsables de ayudar, por ejemplo, tomando las medidas siguientes • en el hogar se debe disminuir el uso de aparatos domésticos, desconectarlos mientras no estén en uso • Aprovechar la luz solar • Evitar la deforestación • Disminuir el uso de automóvil, 32