Oxígeno e Hidrógeno: El agua

Química. Propiedades. Estado natural. Isotopos. Obtención. Aplicaciones. Usos. Solubilidad: factores

  • Enviado por: Joha Viola
  • Idioma: castellano
  • País: España España
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PROPIEDADES Y ESTADO NATURAL DEL OXIGENO

El oxigeno gaseoso se condensa formando un liquido azul pálido Fuertemente magnético. El oxigeno sólido de color azul pálido se obtiene comprimiendo el liquido. La masa atómica del oxigeno es 15,9994; a la presión atmosférica, el elemento tiene un punto de ebullición de -182,960c, un punto de fusión de -218.40c y una densidad de 1,429g/l a 00c.
El oxigeno constituye el 21% en volumen o el 23.15% en masa de la atmósfera, el 85.8% en masa de los océanos (el agua pura contiene un 88.8% de oxigeno), el 46.7% en masa de  la corteza terrestre (como componente de la mayoría de las rocas y minerales). El oxigeno representa un 60.0% del cuerpo humano. Se encuentra en todos los tejidos vivos. Casi todas las plantas y animales, incluyendo los seres humanos,  requieren oxígeno, ya sea en estado libre o combinado, para mantenerse con vida.

METODO DE OBTENCION Y PREPARACION DEL OXIGENO

El oxigeno se prepara en la laboratorio a partir de  ciertas sales como el clorato de potasio, el peróxido de bario y el peróxido de sodio. Los métodos industriales para la obtención del oxigeno son la electrólisis del agua y la destilación fraccionada del aire liquido. En este ultimo método, sé licúa el aire y se deja evaporar. En el aire liquido, el nitrógeno es más volátil y se evapora antes, quedando el oxigeno en estado liquido. A continuación él oxigeno se almacena y se transporta en forma liquida o gaseosa.

PROPIEDADES FISICAS DEL OXIGENO

El oxigeno es un gas incoloro, inodora e insípido, ligeramente soluble en agua cien centímetro cubico de agua disuelve 4.9 mm de oxigeno. El oxigeno es 1.105 veces mas pesado que el aire puede ser licuado, por enfriamiento, a menos 1180c y bajo una presión de 50 atmósfera. Si el oxigeno liquido se somete a un enfriamiento mayor, se forma un sólido blanco en forma de nieve, que funde -118 0c.


ISOTOPOS DEL OXIGENO

Se conocen tres isótopos estables del oxigeno; el oxigeno 16 (de masa atómica 16) es el mas abundante, representa un 99.76% del oxigeno ordinario y se utilizo en la determinación de las masas atómicas asta la década de los 60.

APLICACIONES DEL OXIGENO

Se usan grandes cantidades de oxigeno en sopletes para soldar a altas temperaturas, en los cuales la mezcla de oxigeno y otro gas produce una llama con una temperatura muy superior a la que se obtiene quemando gases en aire. El oxigeno se le administra a personas con problemas respiratorio y también a las que vuelan a altitudes elevadas, donde la baja concentración de oxigeno no permite la respiración normal. El aire enriquecido con oxigeno se utiliza para fabricar acero en los hornos de hogar abierto.

El oxigeno de gran pureza se utiliza en la industria de fabricación de metal. Es muy importante como liquido propulsor en los misiles teledirigidos y en los cohetes.

ABUNDANCIA DEL HIDROGENO

El hidrogeno en estado libre solo se encuentra en muy pequeñas cantidades en la atmósfera, aunque en el espacio interestelar abunda, en el sol y otras estrellas, siendo de echo el elemento mas común en el universo. En combinación con otros elemento se encuentra ampliamente distribuido en la tierra, donde el compuesto mas abundante e importante del hidrógeno es el agua. El hidrogeno se haya en todos los componentes de la materia viva y de muchos minerales. También es parte esencial de todos los hidrocarburos y de una gran variedad de otras sustancias orgánicas. Todos los ácidos contienen hidrogeno , una de las características que define a los ácidos es su disociación en una disolución, produciendo iones de hidrógeno.

FUENTES DE OBTENCION DEL  HIDROGENO

Se obtiene en el laboratorio por la acción de ácidos diluidos sobre los metales, como el cinc, y por electrólisis del agua. Industrialmente se producen grandes cantidades de hidrogeno a partir de los combustibles gaseosos. El hidrogeno se separa del vapor de agua, del gas natural y del gas de hulla, bien por licúación de los demás componentes del gas, o por conversión catalítica del conocido de carbono en dióxido de carbono, que resulta fácilmente extraible.

PROPIEDADES FISICAS DEL HIDROGENO

El hidrogeno es un gas incoloro, inodoro e insípido, ligeramente soluble en agua y en ciertos metales como el paladio. Es la sustancia mas ligera conocida hasta ahora y, por lo tanto, se difunde mas rápidamente que cualquier otro gas. Si se enfría a -2400cy se somete a 12.08 atm de presión, el hidrogeno se licúa. Hierve -252.70c a 1atm de presión.




PREPARACION DEL HIDROGENO

Se obtiene en el laboratorio por la acción de ácidos diluidos sobre los metales, como el cinc, y por electrólisis del agua. Industrialmente se producen grandes cantidades de hidrogeno a partir de los combustibles gaseosos. El hidrogeno se separa del vapor de agua, del gas natural y del gas de hulla, bien por licúación de los demás componentes del gas, o bien por conversión catalítica del monoxido de carbono en dióxido de carbono, que resulta fácilmente extraible.


ISOTOPOS DE HIDROGENO

El deuterio, que esta presente en la naturaleza en una proporción de 0.02%, contiene un protón y un neutrón en el núcleo de cada átomo y tiene una masa atómica de dos. El tritio, un isótopo radiactivo e inestable, contiene un portón y dos neutrones en el núcleo de cada átomo y tiene una masa atómica de tres.

APLICACIONES Y USOS DEL HIDROGENO

El hidrogeno reacciona con una gran variedad de elementos no metálicos.
Se combina con nitrógeno en presencia de un cotizador formando amoniaco con azufre formando sulfuro de hidrogeno; con cloro formando cloruro de hidrogeno y con oxigeno e hidrogeno a temperatura ambiente se necesita la presencia de un catalizador como platino finamente divido. Si se mezcla con aire u oxigeno y se prende, explota. También se combina con ciertos metales como sodio y litio, formando hidruros. Actúan como agente reductor de óxidos metálicos como el oxido de cobre, extrayendo el oxido y dejando el metal en estado puro. El hidrogeno reacciona con compuestos orgánicos insaturados formando los compuestos saturados correspondientes.

El hidrogeno es un producto derivado importante en muchas reacciones de electrólisis. Se emplean grandes cantidades de hidrogeno en la elaboración de amoniaco y en la síntesis de alcohol metálico. La hidrogenación de aceites para producir grasas comestibles, la de la hulla para producir petróleo sintético, y la que tiene lugar en el refinado del petróleo, requieren grandes cantidades de hidrogeno.
El gas menos pesado que existe y se ha utilizado para inflamar globos y dirigibles. Sin embargo, arde fácilmente y varios dirigibles, como el hindenburg, acabaron destruidos por incendios de hidrogeno. El helio, que tiene un 90% de la capacidad de elevación del hidrogeno, además no es inflamable, se emplea en su lugar siempre que es posible.
Normalmente se almacena el hidrogeno en cilindros de acero bajo presiones de 120 a 150 atmósferas. También se usa el hidrogeno en sopletes para corte, fusión y soldadura de metales.
 
NATURALEZA DEL OZONO

Ozono, forma alotrópica del oxigeno que tiene tres átomos en cada molécula, y cuya formula es o3. Es un gas azul pálido de olor fuerte y altamente venenoso. El ozono tiene un punto de ebullición de -111,9 0c  un punto de función de -192,5 0c  y una densidad de 2,144g/l. El ozono liquido es de color azul intenso, y fuertemente magnético. El ozonose forma el pasar una chispa eléctrica a través de oxigeno, y produce un color detectable en las inmediaciones de maquinarias eléctricas.

PRODUCCION Y APLICACION DEL OZONO

El método comercial de obtención consiste en pasar oxigeno frío y seco a través de una descarga eléctrica silenciosa. El ozono es mucho mas activo químicamente que el oxigeno ordinario y es mejor como agente oxidante. Se usa para purificar el agua, esterilizar el aire y blanquear telas, ceras y harina. Sin embargo, bajo nivel de ozono en la atmósfera, causado por los óxidos de nitrógeno y los gases orgánicos emitidos por los automóviles y las industrias, constituyen un peligro para la salud y puede producir graves daños en las cosechas.


EFECTOS DAÑINOS DE ALGUNOS  COMPUESTOS QUIMICOS SOBRE LA CAPA DE OZONO
  
Los estudios mostraron que la capa de  ozono estaba siendo afectada por el uso creciente de cloroflurocarbonos ( CFC, compuestos de flúor), que se emplean en refrigeración, aire acondicionado, disolventes de limpieza, materiales de empaquetado y aerosoles. El cloro, un producto químico secundario de los CFC ataca el ozono, que  esta formado por tres átomos de oxigeno, arrebatándole  uno de ellos para formar monoxido de cloro. Este reacciona a continuación con átomos de oxigeno para formar moléculas de oxigeno, liberando moléculas de cloro que descomponen mas moléculas de ozono.


CARACTERISTICAS PRINCIPALES DEL AGUA

  El agua es un liquido inodoro e insípidos. Tiene una matriz azul, que  solo puede detectarse en capas de gran profundidad. A la presión atmosférica (760mm de mercurio), el punto de congelación del agua es de 0 0c y su punto de ebullición es de m100 0c. El agua alcanza su densidad máxima a una temperatura de 40c y se expande al congelarse.


AGUA DURA Y METODO DE ELIMINACION

El termino agua dura se refiere a ala condición del  h2o que contiene una o mas de las siguientes sales: carbonatos, bicarbonato, sulfatos, cloruro de calcio, magnesio, hierro y aluminio.
Carbonatos y bicarbonatos definen lo que se conoce, como dureza y temporal ya que estas sales se pueden separar hirviendo el agua o agregando cuidadosamente el agua de calcio. Los sulfatos y cloruro disueltos presentan la dureza permanente. La dureza permanente solo puede ser diseminado por destilación o por la acción de una resina de intercambio ionico.

La dureza de las aguas naturales es producida sobre todo por las sales de calcio magnesio, y en menos proporción por el hierro, el aluminio y otros metales.
 
AGUA PESADA Y APLICACCIONE

El agua pesada (oxido de deuterio, D2o) tiene un punto de ebullición de 101.42 0c, tiene un punto de congelación de 3.81 0c, y a temperatura ambiente su densidad es 10.79% mayor que el del agua  normal.
Durante la II guerra mundial, el agua pesada se empleo como agente moderador en los primeros tipos de rectores nucleares, aunque el grafito ha ido acupando su lugar gradualmente.


SOLUCION

Es la dispersión concretamente  homogénea de dos o mas sustancias en proporciones variadas.
Opticamente homogénea significa que ni con la ayuda de un microscopio se puede observar heterogeneidad, en esto difiere la las soluciones de las mezclas ordinarias.

La dispersión se realiza en proporciones variables, o lo que el esnobismo, de ciertos limites siguen mas o menos extensos.
                                
SOLUBILIDAD

La solubilidad de una sustancia se refiere a la proporción que se puede disolver en una cantidad determinada de otro llamada disolvente.

La solubilidad de una sustancia en otra es la propiedad de poder formar disolución con ella.

El agua es el disolvente por excelencia y disuelve a la mayoría de las sustancias. para las sustancias orgánicas existen buenos disolventes como el sulfuro de carbono (CS2), el éter sulfúrico, el alcohol etílico, el benseno y el cloroformo.
La naturaleza de las partículas que se encuentran en solución depende de la clase de soluto y solvente que se utilice. la popularidad de las moléculas influye para determinar cual es la sustancia que se disolverá.

Las moléculas de agua son polares y a ello se muchas de sus propiedades características y diferentes de las de otros compuestos. El agua liquida es bastante polar, sus moléculas se encuentran en equilibrio dinámico continuo. sus moléculas están enlazadas mediante puentes de hidrogeno, estos agregados se rompen y se reforman constantemente. La interacción dipolo-dipolo entre las moléculas de agua es de una molécula de h2o a otra.
 H2o --------h3o1 oh1

FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD

La solubilidad de una sustancia y la estabilidad de una solución dependen de varios factores, tales como:

1-naturaleza del soluto y del disolvente.
2-temperatura.
3-presion.
4-tamaño de las partículas.
5-agitacion.
6-influencia de otras sustancias en disolución.


FORMAS DE EXPRESAR LA CONCENTRACION DEL AGUA

La solubilidad de una sustancia en otra es la propiedad de la primera para formar solución con la segunda.

Las soluciones se obtienen de acuerdo con el coeficiente de solubilidad, que se define como numero de partes de sustancia que saturan 100 partes de la otra o del disolvente.

SOLUCION SATURADA

Contiene la máxima concentración a una temperatura considerada en ese momento. Ejemplo:39g de NaCI en 100 ml de h2o. Las moléculas se encuentran en equilibrio dinámico, siempre que no varíe le temperatura.



SOLUSION SOBRESATURADA

En ciertos casos, utilizando en la industria, por ejemplo en las salinas, la solución puede tener mayor concentración de la que contiene la solución saturada. Se dice entonces que esta sobresaturada: para cada tipo de solución varia los procedimiento para lograrlo, así como la temperatura, la presión los otros factores.


































BIBLIOGRAFIA


1- Alcántara Barbosa, María del consuelo. Química de hoy.
McGraw Hill.

2- Enciclopedia Encarta, Microsoft 97,1993-1996. Microsoft corporatión. Reservados todos los derechos.