Síntesis pagina 93-110

¿Por qué el agua es un recurso vital ?

¿Qué papel cumple el agua en los organismos vivos?

     El agua apareció al poco tiempo que se formo el planeta. Los océanos se formaron primero que la atmósfera. En ese entonces el agua contenía grandes cantidades de amoniaco  (NH3), metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2), es decir, todos los elementos para formar las moléculas vivientes compuestas principalmente por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno  (C, H,O,N). Quizá la poderosa radiación ultravioleta proveniente del sol haya estimulado el acomodo y reacomodo de estos elementos hasta que, por mera casualidad, se formaron compuestos capases de reproducirse.

     El líquido tiene una importancia fundamental para los seres vivos, puesto que es el medio en el cual tienen un lugar los procesos vitales. En efecto, todos los seres vivientes contienen agua y, por lo general, es un componente más abundante. Así por ejemplo en los vegetales superiores, entre 80% y 85% es de agua y en el hombre adulto el porcentaje supera el 60% (en el recién nacido su porcentaje es de un 70%). Los animales la bebemos e incorporamos a nuestro sistema  que la necesita para moverse, olfatear, oír, etcétera, los humanos necesitamos del agua para poder sentir y pensar.

     En los animales, como en las plantas, el agua es el vehículo que acarrea alimentos y desechos, oxígeno y dióxido de carbono (la sangre y otros fluidos del cuerpo son disoluciones acuosas de solutos biológicamente importantes). El agua es el reactivo que promueve la digestión en la que se rompen los carbohidratos y las proteínas. Las grasas o lípidos, aunque no cambien químicamente, se emulsionan en agua para su asimilación en el organismo.

  

El ciclo hidrológico 

La mayor cantidad de agua que cae a la tierra lo hace en forma de lluvia. Al caer sobre el suelo, la mayor parte de ella se filtra y penetra directamente hacia el fondo para unirse a los mantos subterráneos. La lluvia que cae sobre terreno inclinado fluye hacia los lagos y ríos en forma de riachuelos y arroyos. Gran parte de esta agua, con el tiempo, encuentra su cause con el océano, arrastrando con ellas grandes cantidades de materia disuelta y en suspensión. ¿Pero de donde viene la lluvia? Ésta cae desde las nubes. ¿Y de donde vienen las nubes? El calor del Sol evapora el agua de los océanos, ríos, lagos o del suelo; al evaporarse sube a la atmósfera que es más fría que la superficie terrestre. Al enfriarse en las alturas el vapor se condensa y forma diminutas gotas que en grandes cantidades se convierte en nubes. 

Las bodegas de ciclo hidrológico 

¿Como debe ser el agua para el consumo humano? 

El agua es indispensable para la vida y la que usamos para consumo humano tiene que tener ciertas características: que posea ciertas sales disueltas y que éstas no rebasen determinadas cantidades y que la cantidad de bacterias patógenas (causantes de enfermedades) sea tal, que no ponga en riesgo nuestra salud.

La problemática del agua en la ZMCM (Zona Metropolitana de la Ciudad de México)  

La ciudad de México ha crecido espectacularmente y así, en proporción semejante, han crecido los requerimientos del agua de su población. Quizás uno de los problemas más complejos sea el suministro del vital líquido. Los límites del distrito federal fueron rebasados hace mucho tiempo por el crecimiento de la ciudad, ahora ocupa los municipios del Estado de México que se encuentran alrededor. Los 20 millones que habitamos en la ZMCM en conjunto consumimos aproximadamente 74 metros cúbicos de agua por segundo, lo que equivale a llenar seis veces el estadio azteca a diario.

Este gran caudal proviene de tres fuentes principales: el 72% se extrae de los mantos acuíferos  el 26% de las cuencas de los ríos Lerma y Cutzamala y el 2% restante de las pocas fuentes superficiales que aún quedan en la cuenca del Valle de México, como el río Magdalena.

 

Referencias:

      Química I agua y oxígeno 

      Antonio Rico Galicia y Rosa Elba Pérez Orta 

      Colegio de Ciencias y Humanidades 

      230 pág.

Electrolisis del agua 

Problema

¿Como se lleva acabo una reacción de electrolisis?

Hipótesis

Comprobar que aplicando una corriente eléctrica al agua se rompan los enlaces de todas las moléculas y obtener una proporción 2 a 1 

Objetivo

Descomponer el agua por medio de una corriente eléctrica 

Preparación 

Materiales

Un vaso de precipitados de 400 ml, 2 puntas de grafito (se puede conseguir el grafito raspando un lápiz con una navaja hasta que quede el grafito solo  o comprándolo en una tienda de dibujo profesional  2 tubos de ensayo (con elementos para completar el experimento), pila de 9 volt o 12 volts, 2 caimanes , cinta de aislar, agua y una probeta de 10 ml.

Procedimiento

1. Hacer un circuito: colocando la punta de uno de los caimanes en uno de los polos de la batería y colocando el otro caimán en el otro polo, en las puntas que quedan libres de los caimanes colocar una punta de grafito.
2. Introductor los tubos de ensayos boca abajo en el vaso de precipitados ya lleno con agua y cloruro de sodio como catalizador y evitar que se salga el liquido de los tubos de ensayos.
3. Colocar cinta de aislar en la punta del caimán con el que este sujeto el grafito (ya que si toca el metal habrá otra reacción que en este experimento no se necesita).
4. Introducir el caimán con el grafito en los tubos de ensayo (un caimán por tubo), que caimán entro en cada uno y en que polo este conectado si esta en el ánodo (polo +) o si esta en el cátodo (polo negativo)
5. Esperar a que la reacción tenga efecto y recuerda entre más voltaje tenga tu pila más rápido se llevara acabo la reacción y anotar todas las observaciones que veas.
6.  Cuando observes que en uno de los tubos ya tenga el doble de cantidad que el otro, desconectas los caimanes de las pilas y tomas medidas de ambos tubos antes de retirarlos.
7. Metes tu mano en el vaso de precipitados y retiras en caimán de ambos tubos sin que el liquido se salga y después retiras los tubos de ensayo tirando le todo el líquido.
8. Con la probeta llenas los tubos de ensayo hasta la maraca midiéndole que cantidad de agua hay en cada uno, divides la cantidad mayor entre la menor y esa sera la proporción de cada uno, por lógica uno tiene que ser el doble del otro porque en si son dos moléculas de hidrógeno y una de oxigeno.

 

Circuito con pila de 12 volts 

Tubos de ensayo con elementos 

Tubos de ensayos y vaso de precipitados

Proceso de electrolisis 

probeta 10ml

Tubos de ensayo después de la electrolisis 

Observaciones

En este experimento a mi equipo nos resulto que el tubo de ensayo que tenia el  ánodo resultaron 2.5 ml y el cátodo 11.5 ml, osea que colocamos el ánodo en el oxígeno y el cátodo en el hidrógeno y su proporción 4.6 veces más grande y yo creo que fue por el tipo de grafito que utilizamos y/o la pila que utilizamos.

La maestra realizo el mismo experimento pero con un aparato de Hoffman y con un generador y estos fueron sus resultados

Diferencia entre oxígeno e hidrógeno 

 

 Aparato de Hoffman 

Análisis y conclusiones 

Análisis

Este experimento es muy tardado porque no hace efecto al momento de poner el grafito en el tubo si no te tienes que esperar más de una hora, el tiempo dependerá de que pila estés usando y si cubriste bien el metal del caimán. Si no cubres bien el metal o si no colocas correctamente los caimanes algo te puede salir mal 

Conclusión 

Si se puede separar el agua mediante la colocación de una corriente eléctrica y utilización del grafito para llevar correctamente acabo el experimento 

Síntesis del agua 

Problema

¿Que ocurre cuando reaccionan entre sí el hidrógeno y el oxígeno? 

Hipótesis

Cuando el hidrógeno y el oxigeno reaccionan uno con el otro se formara agua de una manera no convencional 

Objetivo

Observar una reacción química de síntesis y comprobar como se crea el agua 

Preparación 

Materiales

Soporte universal completo, mechero Bunsen, 2 tubos de ensayo, encendedor,ácido clorhídrico, zinc, cloruro de potasio, una charola llena de agua, masking tape, probeta, un tapón o corcho de tubo de ensayo conectado a la manguera de destilación, tapón o corcho para botella.

Procedimiento para sacar las medidas del agua para la reacción 

1.- Ver de que medida es la botella

2.- Dividir esa medida entre tres y con la probeta llenar la botella con la cantidad del resultado de la divicion e ir marcando la divicion de las tres partes con el masking 

3.-Llenar la botella hasta la punta y con mucho cuidado ponerla boca abajo en la charola sin que el agua que esta dentro de la botella se salga

Proceso de llenado y marcación de la botella 

Botella ya llena en la charola con agua

   Procedimiento para obtener 2 átomos de hidrógeno 

1.- Ya con la botella en la charola, colocas la manguera de destilación en la boca de la botella sin que la botella se salga del agua porque se saldrá el agua dentro de la botella 

2.- Colocas ácido clorhídrico en un tubo de ensayo y tienes a la mano el tapón o corcho junto con el zinc.

3.- Colocas el zinc y rápidamente colocas el tapón para que todo el gas pase a la manguera 

4.- Esperas hasta que el gas llene la segunda marca y es así como conseguiremos el hidrógeno

5.- Cuando el gas llegue hasta la segunda marca retiras cuidadosamente el tapón del tubo de ensayo y te preparas para colocárselo al segundo y realizar la siguiente reacción

Tubo de ensayo con ácido clorhídrico y zinc 

Procedimiento para obtener 1 átomo de oxígeno 

1.- Preparas lo que es el soporte universal para tubo de ensayo porque vamos a calentar para la siguiente reacción.

2.- En el otro tubo de ensayo agregamos clorato de potasio (KCLO3) ponemos el tapón con la manguera 

3.- Ponemos el tubo de ensayo en en el soporte, prendemos el mechero y lo ponemos a calentar.

4.- Cuando haga reacción saldrá humo y llenara el átomo que necesitamos.

5.-cuando se llene retiramos la manguera de la botella y con cuidado retiramos la botella de la charola y rápidamente ponemos el corcho para que no se salga el gas

Calentamiento para sacar el oxigeno 

Ya cuando tengamos todos los átomos nos quedara algo parecido a esto 

Botella con los gases 

Procedimiento para la síntesis del agua 

1.- Ya que tenemos los gases en la botella y el corcho nos movemos a un lugar seguro en donde no se pueda quemar algo.

2.- Ya en el lugar seguro una persona tiene que sostener el encendedor y otra la botella, el que tiene la botella tendrá que quitar el corcho al mismo tiempo de que el encendedor este prendido.

3.- Anotar los resultados del experimento 

Como agarrar la botella y el encendedor para que nadie salga herido 

Video de la síntesis del agua

 

Análisis y conclusiones 

Análisis

Este experimento es muy interesante porque se puede ver como se crea el agua aunque es un poco laborioso y peligroso por estar trabajando con fuego y ácidos pero fuera de eso es muy divertido, otra cosa que se nos complico es que primero no nos alcanzó el material para obtener el hidrógeno suficiente.

Conclusión 

La síntesis del agua consiste en calentar los componentes que constituyen al agua para que los átomos se funcionen y hagan uno solo 

Segunda Mezcla:Mezcla homogénea 1 fase sólida 2 sustancias (2 sólidos insolubles: azúcar y sal)  

Problema

¿Que método es el correcto para separar esta mezcla?

Hipótesis

Esta mezcla se podrá separar con el método de CRISTALIZACIÓN 

Objetivo

Realizar este método correctamente para separar esta mezcla 

Cristalización 

Materiales:

Azúcar, sal, agua, vaso de precipitado, mechero, rejilla, base y cerillos.

•procedimiento:

1. Poner en el recipiente hondo azúcar y sal y mezclar, pasar la mezcla al vaso de precipitado al igual que un poco de agua para que se haga una mezcla soluble y así poder aplicar cristalización.
2.  Poner el vaso de precipitado en la base, al igual que poner abajo la rejilla para mas seguridad.  
3. Prender con cerillos el mechero y poner la llama azul y colocarla abajo del mechero.

• Datos y observaciones:

Fue necesario agregar agua porque si no la mezcla se hacia caramelo y no era lo que necesitábamos, y finalmente agregando agua si se completo el método.

  

Mezcla homogénea 1 fase solida 2 sustancias 

Aquí se muestra una parte del proceso de cristalización 

Resultado final de la cristalización: el azúcar se quedo pegado en las paredes del recipiente y la sal se quedo hasta el fondo.

• Análisis y conclusión:

Análisis: Al momento de que el agua se evaporó la sal y el azúcar se separaron y dejando la sustancia a enfriar quedo la sal al fondo y el azúcar en las paredes del recipiente como se muestra en la imagen.

Conclusión: Este método es un poco difícil porque es un proceso muy lento y al principio no se notan cambios hasta que sube la temperatura alrededor de lo 95° (para esta mezcla porque en otras mezclas la temperatura puede que sea diferente) y hasta que se deje enfriar. 

Tercera Mezcla:Mezcla heterogénea 3 fases sólidas 3 sustancias (3 sólidos insolubles: sal, arroz y lentejas)

 Problema

¿Que método es el correcto para separar esta mezcla?

Hipótesis

Esta mezcla se podrá separar con el método de FILTRACIÓN

Objetivo

Realizar este método correctamente para separar esta mezcla.

Filtración 

• Materiales: Lenteja, arroz, sal, tres vasos de precipitado, plato hondo, coladera de malla delgada, malla gruesa.

• Procedimiento:

1.  Pondremos en el plato hondo la mezcla de lenteja, arroz, sal. 
2. En la coladera de malla delgada vertiéremos la mezcla y a bajo el vaso de precipitado esperando que la sal (que en este caso es el solido de menor tamaño) pase por la malla y caiga en el vaso de precipitado, sin que los otros dos sólidos pases junto la sal.
3. En la malla gruesa pondremos lo que resta de la mezcla, esperando que el arroz pase por la malla y caiga en el vaso de precipitado.
4. Por ultimo quedan las lentejas en la malla y solo las colocamos en otro vaso de precipitado.

• Datos y observaciones:

En este método se toma en cuenta el tamaño del sólido, el más pequeño se separará primero por medio de la malla delgada y el sólido mediano se separará por medio de un malla gruesa, dejando el sólido mas grande al último.

imágenes de las sustancia heterogénea 3 fases sólidas (3 sustancias)

                                           

Procesos de filtración primer sólido 

Resultado de la primer filtración

Sólido de tamaño medio ya filtrado

Sólido de mayo tamaño ya separado en la malla

• Análisis y conclusión

Análisis: Los sólidos se puedes separar por medio de la filtración dependiendo su tamaño y dependiendo a que tan grueso este el filtro y/o malla que utilices.

Conclusión: Para separar una mezcla heterogénea sólida utilizamos el método filtración, dependiendo al tamaño de cada sólido utilizaremos una malla de mayor o menor grosor. 

Cuarta mezcla:Mezcla heterogénea 2 fases líquidas 2 fases sólidas 5 sustancias (2 líquidos inmiscibles, 2 sólidos insolubles y 1 sólido soluble: glicerina, agua con azúcar, arroz, lentejas)

Problema

¿Que métodos son los correcto para separar esta mezcla?

Hipótesis

Esta mezcla se podrá separar con los métodos  FILTRACIÓN, DECANTACIÓN Y EVAPORACIÓN 

Objetivo

Realizar todos los métodos necesarios para que quede totalmente separadas las 5 sustancias 

• Materiales

Glicerina, agua, azúcar,arroz, lentejas,coladera delgada, malla gruesa, 4 vasos de precipitado, embudo de decantación, tubo de ensayo, mechero, pinzas, base, rejilla de calentado, matraz Erlenmeyer y cerillos.

• Filtración

1. Mezclar agua y azúcar en el tubo de ensayo, poner medidas necesarias para que el azúcar se disuelva totalmente.
2. Mezclar en un vaso de precipitado las 5 sustancias: primero la glicerina, después el arroz, después las lentejas y al último el agua con azúcar.
3. Primero separaremos los sólidos insolubles de los líquidos por medio de la filtración. Ponemos la coladera encima de un vaso de precipitado y vertimos la mezcla en la coladera y dejamos que fluyan los líquidos en el vaso de precipitado dejando los sólidos en coladera.
4. Ya que tenemos los sólidos separados de los líquidos volvemos a hacer filtración con la malla gruesa para que queden las lentejas y el arroz separados, uno en la malla y el otro en un vaso de precipitado.
5. Agarramos el vaso de precipitado con los líquidos inmiscibles y lo colocamos en el embudo de decantación. Esperamos a que la sustancia más densa, en este caso el agua con azúcar, y la colocamos en el matraz Erlenmeyer y lo colocamos en el soporte para calentarlo, y la segunda sustancia, en este caso la glicerina, la colocamos en un vaso de precipitado. 

•   Evaporación:

1. Con el matraz Erlenmeyer ya puesto en el soporte prendemos el mechero con los cerillos.
2. Esperamos hasta que el líquido se evapore y deje solamente al sólido soluble.

• Datos y Observaciones 

Esta mezcla es muy laboriosa al momento de separarla porque tienes que hacer más de dos métodos de separación para que todas las sustancias queden totalmente separadas.

Sólidos separados de los líquidos.

Imágenes de los sólidos separados entre si 

Líquidos separados de los sólidos 

Proceso de decantación de los líquidos inmiscibles

Proceso de evaporación

• Análisis y conclusión

Análisis: Para poder separar una mezcla heterogénea de varias fases, ya sean líquidas o sólidas, tienes que ver sus densidades, si son miscibles o inmiscibles los líquidos y si son solubles o insolubles los sólidos para poder escoger todos lo métodos necesarios para separar cada sustancia.

Conclusión: Esta fue la mezcla más laboriosa y complicada al querer separarla, porque necesitas usar más de dos métodos de separaciones distintos.