Lectura: Los gases

El gas contenido en el interior de un globo está formado por innumerables moléculas  que se mueven caóticamente con una  gran velocidad del orden de 400m/s. En este movimiento chocan entre ellas y con las paredes del globo, de forma  que a la presión atmosférica y a una temperatura de unos 25ºC, las moléculas chocan unos 2000 millones de veces por segundo. El globo se hincha debido a la fuerza que hacen las moléculas contra las paredes.  Una vez inflado, atamos la boca con una cuerda y el gas queda encerrado en su interior. Si el gas contenido en el globo es, por ejemplo, helio, el globo ascenderá al dejarlo en libertad y terminará estallando en lo alto. Sin embargo, si lo llenamos de aire, el globo terminará por caer al suelo. ¿Todo esto es casualidad? No, los globos siempre obedecen las leyes de la física.

Responde a las siguientes preguntas:

a) Identifica en el texto la teoría cinética de los gases.

b) ¿Qué es la presión de un gas? ¿En qué parte del texto se describe?

c) Explica por qué el globo lleno de helio asciende y el globo de aire no lo hace.

d) Si los gases no tienen volumen propio, sino que se adaptan al volumen del recipiente que lo contiene ¿Por qué estallan los globos si metemos demasiado aire?

e) ¿Qué ocurriría si metemos un globo lleno de aire en un refrigerador?

f) El aire y el helio son gases. Explica cómo tienen que ser los valores  de sus puntos de fusión y ebullición para que se encuentre en estado gaseoso en cualquier punto de la tierra.

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Colores de los iones

La mayoría de  los iones metálicos como el litio (Li+), sodio (Na+), potasio (K+), magnesio (Mg2+), calcio(Ca2+),  estroncio(Sr2+), bario(Ba2+), zinc (Zn2+), aluminio (Al3+), plata (Ag+), estaño (Sn2+ y Sn4+) y plomo (Pb2+ y Pb4+) son incoloros en solución acuosa. Los iones de cobre (Cu+ y Cu2+) tienen un color azulado verdoso en solución acuosa. Los iones de hierro (Fe2+) son grisáceos  y los de (Fe3+)  tienen colores amarillo-anaranjados. El Co2+ tiene color rojizo-rosado  en solución acuosa. El cromo (Cr3+) tiene color violeta-púrpura-azulado.

 

iones (2)

 

 

En cuanto a los aniones, la mayoría son incoloros como el ión sulfato (SO42−), carbonato (CO32-) y  nitrato (NO3). El ión manganato (MnO42-) es verde  y el permanganato (MnO4) es rosa fucsia – violeta fuerte. El ión cromato (CrO42−) es amarillo y  el dicromato (Cr2O72−) es naranja.

color iones

 

Reacciones de precipitación en el laboratorio

Las reacciones de precipitación son aquellas en las que al mezclar,  en general, dos sustancias iónicas en medio acuoso, se forma  un producto insoluble o precipitado. Un precipitado es un sólido insoluble que se separa de la disolución. En las reacciones de precipitación, por lo general, participan compuestos iónicos. La flecha hacia abajo indica la sustancia que precipita.  Al realizar las cinco reacciones siguientes en el laboratorio y según avanzaba el tiempo, fue cambiando la apariencia de los respectivos precipitados. Esto es lo que se obtuvo correlativamente:

1ª  Reacción:   nitrato de plata + cromato de potasio = cromato de plata (precipitado) + nitrato de potasio

2  Ag NO3 + K2CrO4  =  Ag2 CrO4 ↓ +2 KNO3    

Sólido blanco  + sólido  amarillo  =  precipitado marrón

 

   cromato plata11  cromato plata1

    cromato plata3

   cromato plata4

 

 

2ª  Reacción: yoduro de potasio  + nitrato de plomo (II)  =  nitrato de potasio  + yoduro de plomo (II) (precipitado)

2 KI +Pb(NO3)2 =  2 KNO3 +  PbI2

Sólido blanco   +    Sólido blanco   =   incoloro +precipitado  amarillo

      yoduro plomo1  yoduro de plomo

      yoduro plomo3

 

3ª Reacción:  sulfato de cobre (II) + carbonato de sodio  =  carbonato de cobre (II) (precipitado)  + sulfato de sodio

CuSO4     +   Na2CO3   =   CuCO3  ↓   +   Na2SO4              

Sólido celeste     +   Sólido blanco     =    azul verdoso  +  incoloro

      carbonato de cobre3  cobre

      carbonato cobre2

      carbonato cobre3

 

4ª   Reacción: carbonato de sodio  + cloruro de níquel(II)  =  carbonato de níquel(II)(precipitado)  +  cloruro de sodio

Na2CO3     +  NiCl2   =   NiCO3  ↓    +  2 NaCl

Sólido blanco     + verde   = verde   + incoloro

carbonato de niquel

niquel

carbonato de niquel3

     niquelconjunto

 

5ª  Reacción:  yoduro de potasio + cloruro de mercurio (II)  = yoduro de mercurio(II) (precipitado)  + cloruro de potasio

2  KI  +  HgCl2   =   HgI2  ↓   +  2 KCl

Sólido blanco   +  Sólido blanco   = rojo naranja + incoloro

yoduro de mercurio1

yoduromercurio

yoduro de mercurio2

yoduro mercurio4

A las 48 horas de haber hecho esta práctica de laboratorio, los resultados fueron estos:

IMG-20140508-WA0002

Los colores que se obtienen dependen de los que tengan los iones positivos y negativos.

colores

En la siguiente tabla se ve los colores de las sustancias sólidos y en disolución acuosa:

Sustancia Color de la sustancia sólida Color en dn acuosa
NiCl2 niquel niquel1.jpg
Na2CO3 carbonato cloruros
HgCl2 cloruros1 cloruros2
KI yoduro yoduro1
Ag NO3 nitrato nitrato1
K2CrO4 cromato cromato potasio
Pb(NO3)2 nitplomo nitratoplomo
CuSO4 sulfato sulfcu

 

Hibridación

Animación flash sobre la hibridación sp, sp2 sp3 . Pincha sobre cada uno de los dibujos:

Hibridacion

Hibridac

(En francés)

Hibridación  sp3 :

Hibrida

Hibridación  sp2 :

Hibrida

Hibridación sp:

Hibrida

 

Fullerenos

Los fullerenos son moléculas muy estables formadas por gran cantidad de átomos. La más conocida es la formada por 60 átomos de carbono y forma alotrópica de él  que se llama fullereno (C60). Es 100 millones de veces más pequeña que un balón de fútbol, y sin embargo, ambos tienen exactamente la misma simetría y la misma  secuencia de conexiones.  De aquí viene el hecho de que  se la compara con él y que sea la mejor representación de su estructura.

.

           balon

El nombre fue debido a un  arquitecto llamado Richard Buckminster Fuller, ya que  había utilizado la forma del C60 en alguna de sus obras. Por eso también se le conoce  con el nombre de  buckminsterfullereno, o buckybola si son esféricos, y buckytubos o nanotubos si son  cilíndricos. Su forma es muy particular: cada átomo de carbono forma parte de dos hexágonos y un pentágono, estando en total formado  por 20 hexágonos y 12 pentágonos, lo que da lugar a una estructura cerrada con la simetría de un icosaedro truncado . Ninguno de los pentágonos que lo componen comparten un borde, ya que si tuvieran  una arista en común, la estructura se desestabilizaría.

fulle

El dibujo más conocido del icosaedro truncado es el que Leonardo da Vinci hizo para el libro La Divina Proporción por encargo de Luca Pacioli.

Leonardo-da-Vinci_icosaedro

cup_montrealSu diseño ha sido usado mucho en arquitectura, como ocurrió en  1967 , que se construyó una cúpula geodésica  en Montreal, con motivo de la Expo, en la que se usaba elementos hexagonales junto con algunos pentagonales.
Los  descubridores del fullereno  fueron   el británico Harold Kroto y los americanos Robert Curl y Richard Smalley, éste último  Premio Nobel de Química en 1996 por su colaboración en el descubrimiento de esta clase de compuestos. Esta molécula da el nombre a toda una serie de compuestos: los fullerenos.

Respecto a su  estructura, es tan estable, que este compuesto de carbono presenta propiedades muy aprovechables para la industria, en el campo de la nanotecnología, como la  resistencia térmica, la superconductividad,  y su fortaleza.
En cuanto a otras propiedades, los fullerenos no son muy reactivos debido a la estabilidad de los enlaces tipo grafito, y son también muy poco solubles en la mayoría de disolventes. Entre los disolventes comunes para los fullerenos se incluyen el tolueno y el disulfuro de carbono. Las disoluciones de buckminsterfullereno puro tienen un color púrpura intenso. El fullereno es la única forma alotrópica del carbono que puede ser disuelta. Los investigadores han podido aumentar su reactividad uniendo grupos activos a las superficies de los fullerenos. El buckminsterfullereno no presenta “superaromaticidad”, es decir, los electrones de los anillos hexagonales no pueden deslocalizar en la molécula entera.

C60

Rotación estructura  fullereno

Parece ser que se han encontrado furellenos en el espacio. La NASA anunció esto en julio del 2010 . Al usar el telescopio Spitzer, los investigadores han confirmado la presencia de C70 (otro furelleno) en la nebulosa planetaria Tc1. Los astrónomos creen que los fullerenos son creados en las capas exteriores de una estrella, como nuestro sol, y posteriormente son expulsadas al espacio después de la explosión de las mismas.
La manera más común de obtenerlos es hacer pasar una corriente eléctrica intensa entre dos electrodos de grafito próximos en atmósfera inerte. El arco resultante entre los dos electrodos produce un depósito de hollín del que se pueden aislar muchos fullerenos diferentes.

En cuanto a su uso en medicina, se ha estudiado como fijador de antibióticos específicos  para atacar bacterias resistentes y ciertas células cancerígenas, tales como el melanoma.

También hay que hablar de su posible toxicidad, ya que unos investigadores, en el 2004, sugirieron que la molécula es perjudicial para los organismos. Hicieron experimentos en peces y éstos sufrieron daños celulares en el tejido cerebral muy rápidamente, después de la ingestión de fullerenos en cantidades mínimas. Se produjeron también inflamaciones en el hígado y la activación de genes relacionados con la síntesis de enzimas reparadoras.

Fuentes:

http://civilgeeks.com/2011/09/08/fullereno-c60/

http://es.wikipedia.org/wiki/Fullereno

European Space Agency

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