Objetivo general:
• Analizar la generación de energía eléctrica en México y su impacto en el medio ambiente.
Metodología:
Organizados en equipo de 4 a 5 estudiantes investigar las plantas eléctricas que hay en México basado en un enfoque periodístico. El equipo elegirá cualquiera de las siguientes modalidades, donde los alumnos:
1. Emplean a un personaje ficticio para crear un relato noticioso.
2. Simulan un diario como si estuvieran presentes en determinado momento y lugar.
3. Simulan estar en un canal cultural en el Programa de Ciencia Tecnología y Desarrollo Sustentable. Por ejemplo los científicos (estudiantes) son entrevistados por un conductor (estudiante) en televisión.
Con base en las siguientes preguntas:
a)¿Qué tipo de plantas eléctricas hay en México?
b)¿Qué tipo de fuente de energía utilizan cada uno de ellas en su proceso?
c)Identificar el tipo de cambio (físico, químico o nuclear) en la transformación de la energía en cada paso, desde la energía inicial hasta final de cada tipo de planta eléctrica?
d)¿En qué plantas eléctricas se llevan a cabo reacciones químicas de combustión y en qué porcentaje se encuentran en nuestro pais?
e)¿Cuáles sustancias químicas contaminan el medio ambiente?
f)Ante el problema del calentamiento global y de acuerdo a las caracetrísticas geográficas y socioeconómicas del pais proponer estrategias de solución con plantas eléctricas alternativas viables y sustentables.
En presentación power piont con un máxio de 15 diapositivas, el trabajo debe contener los siguientes apartados:
1.Introducción: explicar brevemente el propósito del trabajo y mencionar el contenido del trabajo.
2.Insertar un Google maps : (http://maps.google.es/ ), en forma de imagen con la ubicación geográfica de las plantas eléctricas en México.
3.Collage de imágenes de plantas eléctricas de México.
5.Esquema de alguna planta eléctrica donde se muestre el funcionamiento y las tranformaciones de la energía que ocurren a lo largo de todo el proceso.
4.En un cuadro comparativo poner los datos: tipo de cambio (físico, químico o nuclear), tipo de combustible, reacción de combustión, ventajas y desventajas de cada una de las plantas eléctricas.
5.Insertar un gráfico visual “explicando una razón” para argumentar causa efecto del tipo de combustible que utilizan las plantas eléctricas y contaminantes que se producen. A través de un organizador gráfico como explicando una razón en (http://www.intel.com/education/la/es/explicandounarazon/index.htm
6.Insertar un video alusivo al tema. Puede ser You Tube o cualquier otro.
7.Propuestas estratégicas para aumentar el número de plantas eléctricas sostenibles en nuestro país.
8.Incluir un glosario con un mínimo de 17 conceptos sobre el tema en forma de crucigrama. A través del software libre: http://www.eclipsecrossword.com/downloadfull.html
9.Conclusiones
10.Fuentes de consulta: libros, revistas, artículos, sitios digitales
11.Créditos
Bibliografía sugerida:
Bibliografía que se dio en clase.
Mosqueira Pérez, S. 2007. Introducción a la Química y el ambiente. Grupo Editorial Patria. México.
Secretaría de energía
http://www.sener.gob.mx/webSener/index.jsp
Explorando México
http://www.explorandomexico.com.mx/about-mexico/6/106/
Dirección General del Estado de México
http://www.edomex.gob.mx/portal/page/portal/desarrollopolitico/calendario/febrero/energia
INEGI Instituto Nacional de Estadística y Geografía
http://www.inegi.org.mx/inegi/contenidos/espanol/prensa/contenidos/estadisticas/2009/ambiente09.asp?s=inegi&c=2726&ep=15
Sistema Nacional de Información de la Calidad del Aire http://sinaica.ine.gob.mx/
Década para una educación para la sostenibilidad
http://www.oei.es/decada/boletin050.htm
La sostenibilidad como revolución cultural, tecno científica y política
http://www.oei.es/decada/accion000.htm
sábado, 29 de agosto de 2009
martes, 25 de agosto de 2009
Reactivo limitante
Muchas de las situaciones cotidianas dependen de las cantidades estequiométricas de los reactivos. Por ejemplo en una fiesta el número de mujeres y de hombres depende para que se formen parejas hombre - mujer para bailar. Si hay 6 mujeres y 10 hombres, las mujeres, en este caso, limitan el número de parejas que se pudieran formar.
Ahora bien, las sustancias que participan en una reacción química para formar uno o más productos, no siempre se encuentran en la misma cantidad. La sustancia que se encuentra en menor cantidad limitará la formación de más productos. A esta sustancia se le conoce como reactivo limitante (R.L.). Por eso cuando se desea calcular la cantidad de producto formado en una reacción química se deberá calcular PRIMERO el R.L. y después la cantidad de producto formado.
Cierta analogía con la estequiometría de las reacciones químicas sería la elaboración de un emparedado.
Por ejemplo:
2 rebanadas de pan + 1 rebanada de jamón → 1 emparedado
¿Cuántos emparedados se pueden preparar si se tienen 6 rebanadas de pan y 12 rebanadas de jamón?
Una forma de calcularlo es con el método de factor unitario:
El factor unitario es una relación de cantidades equivalentes. En este caso podemos obtener 4 factores unitarios, dos para el pan y dos para el jamón.
Los factores unitarios para el pan serían:
2 rebanadas de pan hacen 1 emparedado, esta relación se establece como factor unitario así:
2 rebanadas de pan / 1 emparedado o 1 emparedado/ 2 rebanadas de pan
Los factores unitarios para el jamón serían:
1 rebanada de jamón hacen 1 emparedado, esta relación se establece como un factor unitario así:
1 rebanada de jamón/ 1 emparedado o 1 emparedado/ 1 rebanada de jamón.
Ahora bien con estos factores unitarios que se tienen se calcula por separado la cantidad de emparedados que se pueden formar con esta cantidad de pan y con esta cantidad de jamón.
Primero con el pan, si se tienen 6 rebanadas de pan se multiplica por el factor unitario que relaciona el emparedado con el pan, así:
6 rebanadas de pan x 1 emparedado / 2 rebanadas de pan = 3 emparedados
Luego con el jamón, si se tienen 12 rebanadas de jamón se multiplica por el factor unitario que relaciona el emparedado con las rebanadas de jamón, así:
12 rebanadas de jamón x 1 emparedado/ 1 rebanada de jamón = 12 emparedados
Obtenemos dos resultados, 3 y 12 emparedados, el valor más pequeño no indica cuál es el reactivo limitante, en este caso es el pan.
De forma similar podemos aplicarlo a las reacciones químicas, con el siguiente ejemplo:
N2 (g) + 3H2 (g) → 2NH3 (g)
Supón que tienes 6 moles de hidrógeno y 1 mol de nitrógeno y deseas conocer la cantidad máxima de amoniaco que se puede producir. El modelo que se hizo con los emparedados se puede utilizar en este ejemplo:
6 moles de H2 x 2 moles de NH3/ 3 moles de H2 = 4 moles de amoniaco
1 mol de N2 x 2 moles de NH3/ 1 mol de N2 = 2 moles de amoniaco
Como se puede observar el nitrógeno es el R.L.ya que su valor es menor.
Ejercicio:
1. Se colocaron 55 g de nitrógeno en un recipiente de reacción junto con 55 g de hidrógeno gaseoso, determinas cuál sustancia es el R.L y cuántos gramos de amoniaco gaseoso puede producir esta reacción. N2(g) + H2(g) → NH3(g)
Se calculan los reactivos por separado:
Paso 1: Se calcula la masa molecular del nitrógeno = 2 x 14 = 28 g/mol, del hidrógeno = 2 x 1 = 2 g/mol y del amoniaco = 14 + 3 = 17 g/mol.
Paso 2: Se pasan a moles los 55g de nitrógeno:
55 g de N2 x 1 mol de N2/28 g de N2
Paso 3: Se toma en cuenta los coeficientes estequimétricos de la reacción
55 g de N2 x 1 mol de N2/ 28 g de N2 x 2 moles de NH3/ 1 mol de N2
Paso 4: Se pasan a gramos las moles de amonio
55 g de N2 x 1 mol de N2/ 28 g de N2 x 2 moles de NH3/ 1 mol de N2 x 17 g de NH3/ 1 mol de NH3
Paso 5: se hacen las operaciones:
55 g de N2 x 1 mol de N2/ 28 g de N2 x 2 moles de NH3/ 1 mol de N2 x 17 g de NH3/ 1 mol de NH3 = 66.8 g de NH3
Paso 6: se calcula la del hidrógeno de forma similar, pero con los datos de este:
55 g de H2 x 1 mol de H2/ 2 g de H2 x 2 moles de NH3/ 3 moles de H2 x 17 g de NH3/ 1 mol de NH3 = 309g de NH3
Resultados: El nitrógeno es el R.L. porque fue con la cantidad de éste reactivo que se produce menor cantidad de amoniaco 66. 8 g.
Otra manera de resolverlo más fácil es directamente con una sola operación directa:
55 g 55 g
N2 (g) + 3H2 (g) → 2NH3 (g)
28 g 6 g
55 g N2 x 34 g NH3 / 28 g N2 = 66. 8 g NH3
Problemas de reactivo limitante (R.L)
Recuerda que debes balancear las reacciones en todos los casos y calcular el reactivo limitante R.L.
1. El titanio es un metal muy fuerte, ligero y resistente a la corrosión. Por estas razones se utiliza en la fabricación de bicicletas. Se prepara a partir de la siguiente reacción: Ti Cl4(g) + Mg (l) → Ti (s) + Mg Cl2 (l)
Si reaccionan 300 g de cloruro de titanio con 100g de magnesio, calcula los gramos de titanio que se obtienen de estas cantidades.
2. Para la siguiente reacción: Al + Fe2O3 → Al2O3 + Fe
120 g de aluminio reaccionan con 500 g de óxido de hierro (III). Calcula la masa de hierro formado y la cantidad de reactivo en exceso que queda sin reaccionar.
3. El pentóxido de vanadio V2O5 reacciona con el calcio Ca para dar óxido de calcio CaO y vanadio metálico V. Si reaccionan 500 g de pentóxido de vanadio con 190 g de calcio ¿cuánto vanadio metálico se obtiene?
4. La urea (NH2)2 CO se prepara con amoniaco y dióxido de carbono:
NH3 (g) + CO2 (g) → (NH2)2 CO (acuoso) + H2O (l)
En el proceso se obtuvieron 640 g de urea ¿Cuántos gramos de amoniaco se gastaron si es el R.L.?
5. Una vez que el etanol entra al cuerpo, el hígado los metaboliza en otras sustancias. En la primera reacción el etanol se oxida y se forma un aldehído mas agua: CH3CH2OH(ac) + O2 (g) → CH3CHO (ac) + H2O (l)
Si reaccionan 45 g de etanol y 16 g de oxígeno. ¿Cuál es el R.L.?
6. Se colocaron 15 g de nitrógeno en un recipiente de reacción junto con 36 g de hidrógeno gaseoso, determinas cuál sustancia es el R.L y cuántos gramos de amoniaco gaseoso puede producir esta reacción. N2(g) + H2(g) → NH3(g)
7. Repite los mismos cálculos del problema anterior pero esta vez considera 50 g de nitrógeno y 10 g de hidrógeno gaseoso para establecer: ¿Cuál sustancia es el R.L? ¿Cuál esta en exceso? Y ¿Cuántos gramos de amoniaco gaseoso se pueden producir?
8. La siguiente reacción es espontánea, es decir, no necesita energía para que se realice. Las cantidades que se mezclaron fueron 4 g de aluminio con 42 de g bromo líquido. ¿Cuál sustancia es R.L? y ¿Cuál es el rendimiento teórico de bromuro de aluminio? Al(s) + Br2(l) → AlBr3
9. Cuando se agrega un trozo de fósforo a bromo líquido la reacción es espontánea y se libera mucho calor. Las cantidades que reaccionaron fueron 5 g de fósforo y 40.5 g de bromo. ¿Cuál sustancia es el R.L? ¿Cuanto se obtiene de PBr3?
10. Gran parte del etanol comercial C2H5OH se produce por la reacción del eteno, C2H4 con agua. Si 80 kg de eteno reaccionaron con 55 g de agua. ¿Cuál es el R.L? ¿Cuál es el rendimiento teórico del etanol?
Ahora bien, las sustancias que participan en una reacción química para formar uno o más productos, no siempre se encuentran en la misma cantidad. La sustancia que se encuentra en menor cantidad limitará la formación de más productos. A esta sustancia se le conoce como reactivo limitante (R.L.). Por eso cuando se desea calcular la cantidad de producto formado en una reacción química se deberá calcular PRIMERO el R.L. y después la cantidad de producto formado.
Cierta analogía con la estequiometría de las reacciones químicas sería la elaboración de un emparedado.
Por ejemplo:
2 rebanadas de pan + 1 rebanada de jamón → 1 emparedado
¿Cuántos emparedados se pueden preparar si se tienen 6 rebanadas de pan y 12 rebanadas de jamón?
Una forma de calcularlo es con el método de factor unitario:
El factor unitario es una relación de cantidades equivalentes. En este caso podemos obtener 4 factores unitarios, dos para el pan y dos para el jamón.
Los factores unitarios para el pan serían:
2 rebanadas de pan hacen 1 emparedado, esta relación se establece como factor unitario así:
2 rebanadas de pan / 1 emparedado o 1 emparedado/ 2 rebanadas de pan
Los factores unitarios para el jamón serían:
1 rebanada de jamón hacen 1 emparedado, esta relación se establece como un factor unitario así:
1 rebanada de jamón/ 1 emparedado o 1 emparedado/ 1 rebanada de jamón.
Ahora bien con estos factores unitarios que se tienen se calcula por separado la cantidad de emparedados que se pueden formar con esta cantidad de pan y con esta cantidad de jamón.
Primero con el pan, si se tienen 6 rebanadas de pan se multiplica por el factor unitario que relaciona el emparedado con el pan, así:
6 rebanadas de pan x 1 emparedado / 2 rebanadas de pan = 3 emparedados
Luego con el jamón, si se tienen 12 rebanadas de jamón se multiplica por el factor unitario que relaciona el emparedado con las rebanadas de jamón, así:
12 rebanadas de jamón x 1 emparedado/ 1 rebanada de jamón = 12 emparedados
Obtenemos dos resultados, 3 y 12 emparedados, el valor más pequeño no indica cuál es el reactivo limitante, en este caso es el pan.
De forma similar podemos aplicarlo a las reacciones químicas, con el siguiente ejemplo:
N2 (g) + 3H2 (g) → 2NH3 (g)
Supón que tienes 6 moles de hidrógeno y 1 mol de nitrógeno y deseas conocer la cantidad máxima de amoniaco que se puede producir. El modelo que se hizo con los emparedados se puede utilizar en este ejemplo:
6 moles de H2 x 2 moles de NH3/ 3 moles de H2 = 4 moles de amoniaco
1 mol de N2 x 2 moles de NH3/ 1 mol de N2 = 2 moles de amoniaco
Como se puede observar el nitrógeno es el R.L.ya que su valor es menor.
Ejercicio:
1. Se colocaron 55 g de nitrógeno en un recipiente de reacción junto con 55 g de hidrógeno gaseoso, determinas cuál sustancia es el R.L y cuántos gramos de amoniaco gaseoso puede producir esta reacción. N2(g) + H2(g) → NH3(g)
Se calculan los reactivos por separado:
Paso 1: Se calcula la masa molecular del nitrógeno = 2 x 14 = 28 g/mol, del hidrógeno = 2 x 1 = 2 g/mol y del amoniaco = 14 + 3 = 17 g/mol.
Paso 2: Se pasan a moles los 55g de nitrógeno:
55 g de N2 x 1 mol de N2/28 g de N2
Paso 3: Se toma en cuenta los coeficientes estequimétricos de la reacción
55 g de N2 x 1 mol de N2/ 28 g de N2 x 2 moles de NH3/ 1 mol de N2
Paso 4: Se pasan a gramos las moles de amonio
55 g de N2 x 1 mol de N2/ 28 g de N2 x 2 moles de NH3/ 1 mol de N2 x 17 g de NH3/ 1 mol de NH3
Paso 5: se hacen las operaciones:
55 g de N2 x 1 mol de N2/ 28 g de N2 x 2 moles de NH3/ 1 mol de N2 x 17 g de NH3/ 1 mol de NH3 = 66.8 g de NH3
Paso 6: se calcula la del hidrógeno de forma similar, pero con los datos de este:
55 g de H2 x 1 mol de H2/ 2 g de H2 x 2 moles de NH3/ 3 moles de H2 x 17 g de NH3/ 1 mol de NH3 = 309g de NH3
Resultados: El nitrógeno es el R.L. porque fue con la cantidad de éste reactivo que se produce menor cantidad de amoniaco 66. 8 g.
Otra manera de resolverlo más fácil es directamente con una sola operación directa:
55 g 55 g
N2 (g) + 3H2 (g) → 2NH3 (g)
28 g 6 g
55 g N2 x 34 g NH3 / 28 g N2 = 66. 8 g NH3
Problemas de reactivo limitante (R.L)
Recuerda que debes balancear las reacciones en todos los casos y calcular el reactivo limitante R.L.
1. El titanio es un metal muy fuerte, ligero y resistente a la corrosión. Por estas razones se utiliza en la fabricación de bicicletas. Se prepara a partir de la siguiente reacción: Ti Cl4(g) + Mg (l) → Ti (s) + Mg Cl2 (l)
Si reaccionan 300 g de cloruro de titanio con 100g de magnesio, calcula los gramos de titanio que se obtienen de estas cantidades.
2. Para la siguiente reacción: Al + Fe2O3 → Al2O3 + Fe
120 g de aluminio reaccionan con 500 g de óxido de hierro (III). Calcula la masa de hierro formado y la cantidad de reactivo en exceso que queda sin reaccionar.
3. El pentóxido de vanadio V2O5 reacciona con el calcio Ca para dar óxido de calcio CaO y vanadio metálico V. Si reaccionan 500 g de pentóxido de vanadio con 190 g de calcio ¿cuánto vanadio metálico se obtiene?
4. La urea (NH2)2 CO se prepara con amoniaco y dióxido de carbono:
NH3 (g) + CO2 (g) → (NH2)2 CO (acuoso) + H2O (l)
En el proceso se obtuvieron 640 g de urea ¿Cuántos gramos de amoniaco se gastaron si es el R.L.?
5. Una vez que el etanol entra al cuerpo, el hígado los metaboliza en otras sustancias. En la primera reacción el etanol se oxida y se forma un aldehído mas agua: CH3CH2OH(ac) + O2 (g) → CH3CHO (ac) + H2O (l)
Si reaccionan 45 g de etanol y 16 g de oxígeno. ¿Cuál es el R.L.?
6. Se colocaron 15 g de nitrógeno en un recipiente de reacción junto con 36 g de hidrógeno gaseoso, determinas cuál sustancia es el R.L y cuántos gramos de amoniaco gaseoso puede producir esta reacción. N2(g) + H2(g) → NH3(g)
7. Repite los mismos cálculos del problema anterior pero esta vez considera 50 g de nitrógeno y 10 g de hidrógeno gaseoso para establecer: ¿Cuál sustancia es el R.L? ¿Cuál esta en exceso? Y ¿Cuántos gramos de amoniaco gaseoso se pueden producir?
8. La siguiente reacción es espontánea, es decir, no necesita energía para que se realice. Las cantidades que se mezclaron fueron 4 g de aluminio con 42 de g bromo líquido. ¿Cuál sustancia es R.L? y ¿Cuál es el rendimiento teórico de bromuro de aluminio? Al(s) + Br2(l) → AlBr3
9. Cuando se agrega un trozo de fósforo a bromo líquido la reacción es espontánea y se libera mucho calor. Las cantidades que reaccionaron fueron 5 g de fósforo y 40.5 g de bromo. ¿Cuál sustancia es el R.L? ¿Cuanto se obtiene de PBr3?
10. Gran parte del etanol comercial C2H5OH se produce por la reacción del eteno, C2H4 con agua. Si 80 kg de eteno reaccionaron con 55 g de agua. ¿Cuál es el R.L? ¿Cuál es el rendimiento teórico del etanol?
martes, 18 de agosto de 2009
Webquest sobre combustibles
Organizarse en equipo y elaborar un Webquest sobre combustibles.
Cuál combustible es mejor
hidrógeno o etanol
Introducción
El gas hidrógeno y el etanol son combustibles que se están utilizando actualmente en vehículos. Sus entalpías normales de formación son: 50.6 kJ/mol y 42.0 kJ/mol, respectivamente. Suponiendo que se forma vapor de agua y CO2 como productos de la combustión y tomando los datos necesarios de una tabla de entalpias, determinar cuál será mejor combustible con respecto a:
a) Entalpía por kilogramo
b) Cuidado del medio ambiente
c) Costo beneficio
Tarea
1. Realizar una tarea analítica en donde los alumnos van a buscar e identificar las semejanzas y diferencias de causa y efecto entre variables, y a discutir el significado de tales relaciones. A través de un cuadro comparativo comparar al hidrógeno y el etanol y analizar los resultados para poder especular e inferir lo que significan las diferencias y semejanzas entre dos combustibles.
Proceso
A través de éste estudio comparativo se va especificar cada una de las etapas de investigación tomando en cuenta: Organización del equipo, designación de tareas, recursos utilizados, planificación del trabajo. Con la finalidad de crear un instrumento bien fundamentado para poder tomar una mejor decisión de cual combustible es mejor.
Recursos
1. La taxonomía de las tareas: http://www.aula21.net/tallerwq/tareas/tareonomiawebquest2.htm http://www.cyta.com.ar/elearn/wq/clasificacion.htm
2. Datos sobre el hidrógeno molecular: http://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno_diat%C3%B3mico
3. Ventajas e inconvenientes de diversas fuentes de energía: http://books.google.com.mx/books?id=BuNak7V4dhQC&pg=PA263&lpg=PA263&dq=entalp%C3%ADa+de+los+combustibles&source=web&ots=PEPXPYaADA&sig=dCfneAy7FFp_li_9jOdLZdnVvN8&hl=es#PPA267,M1
4. El etanol como combustible verde: http://www.solociencia.com/ecologia/06022704.htm http://www.concursoeducared.org/webs2005/sacogb07/ETANOL.htm
5. Hidrógeno, mercado, situación y tendencia: http://www.textoscientificos.com/quimica/hidrogeno/mercado
6. Conceptos fundamentales de termodinámica: http://www.textoscientificos.com/quimica/termodinamica
7. Cálculo de entalpía de una reacción: http://www.librosite.net/data/glosarios/petrucci/videos/cap11/enthalpy_of_reaction.htm
8 Despega la Tecnología de Acumuladores Celulares: http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://web-japan.org/nipponia/nipponia28/es/images/8_2.gif&imgrefurl=http://web-japan.org/nipponia/nipponia28/es/feature/feature03.html&h=228&w=598&sz=40&hl=es&start=124&um=1&tbnid=dzRFRR2WhYmrbM:&tbnh=51&tbnw=135&prev=/images%3Fq%3Dmol%25C3%25A9cula%2Bdel%2Bhidr%25C3%25B3geno%26start%3D120%26ndsp%3D20%26um%3D1%26hl%3Des%26client%3Dfirefox-a %26rls%3Dorg.mozilla:es-ES:official%26sa%3DN.
9. El hidrógeno como energía: http://waste.ideal.es/hidrogeno.htm
10. Encontrar dos direcciones más de interés sobre el tema
Evaluación
Responde las siguientes cuestiones:
¿Qué aprendí al realizar esta actividad?
¿Qué dificultades tuve durante la consulta, lectura y organización de la información grupal y personal?
Comenta tu opinión sobre ésta actividad, aquello que les ha parecido más importante y porqué.
Conclusiones
Explicitar sus conclusiones sobre estos combustibles con base a la información tomando en cuenta diversos factores (entropía/ kg, el cuidado del medio ambiente y costo beneficio de ambos combustibles) conscientes de lo que representa utilizar un combustible u otro.
Balanceo de reacciones
Balancea las siguientes reacciones por tanteo:
1. C6H12O6 (s) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g)
2. NH3(g) + O2(g) →NO2(g) + H2O(g)
3. N2(g) + O2(g) →N2O(g)
4. CH4(g) + O 2(g) →CO 2(g) + H2O (g
5. CO 2(g) + H2O (g→CH 4(g) + O 2(g)
6. H2(g) + Cl2(g) → HCl(g)
7. H2(g) + O2(g) → H2O(g)
8. H2(g) + I2(g) → HI (g)
9. PCl5(s) → PCl3 + Cl2
10. CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g)
11. Ag(s) + Br2(l) → AgBr (ac)
12.C(grafito) + H2 (g) → CH4( g)
13. H2 (g) + C (grafito) + N2 (g) →HCN(g)
14. NH3( g) + HCl(g→ NH4Cl (s)
15. N2 (g) + H2 (g) + Cl2 ( g) → NH4Cl (s)
16. SO2(g) + O2(g) → SO3(g)
17. Mg(OH)2(s) + HCl(g) → MgCl2(s) + H2O(l)
18. CH3OH(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g)
19. CH4(g) → C2H6 (g) + H2 (g)
20. CH3OH(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g)
martes, 9 de septiembre de 2008
El problema de la corrosión en la industria
Introducción
Una de las preocupaciones más frecuentes en diferentes ramos de la industria es el problema de la corrosión, efecto que ataca a la mayoría de los metales y debilita su estructura, este fenómeno llega a poner en riesgo a los sistemas de producción, como en el caso de la industria civil y petrolera.
Por ejemplo, el mantenimiento y la revisión continua de los ductos de la industria petrolera son importantes, porque el paso del combustible y la presión con la que corre pueden provocar desgaste en el espesor de la tubería que debe cumplir con un mínimo requerido para cumplir con las normas internacionales.
Por otra parte también se tiene que analizar el tipo de suelo en el que se encuentra tendida la tubería, ya que no es lo mismo que sea neutro el suelo, o que tenga gran cantidad de sales que resulta muy corrosivo. Además el detectar grados de corrosión en los ductos de PEMEX, por ejemplo, se puede proteger por el método de protección catódica, rehabilitando así la tubería.
En este trabajo de investigación se trata de una aproximación al problema de la tendencia de algunos metales a corroerse, de entender el proceso y algunas medidas de remediación para este problema. En definitiva se trata de concienciar nos un poco más sobre este problema que puede hacer que las industrias pierdan millones de pesos al año.
Orientaciones
1° Etapa
El estudio de la electroquímica puede orientarnos sobre el conocimiento de conceptos básicos como: ¿qué es la corrosión?, ¿qué factores contribuyen a la corrosión?, ¿qué metales se corroen con mayor facilidad?, ¿qué medidas de protección existen para proteger un metal de la corrosión?, ¿cuáles son los problemas que ocasiona a la industria?, ¿qué técnicas se utilizan para reducir sus efectos?
En equipo, acudirán a una computadora y consultarán las referencias, harán las lecturas correspondientes y por cada referencia se elaborarán 5 preguntas.
Intercambiarán sus preguntas y llegarán a unas conclusiones.
Con estas información irán contestando las cuestiones planteadas en la orientación, el interés de éste trabajo reside tanto en la búsqueda de la información en la red como en el análisis posterior de la mismas.
2° Etapa:
Con la información anterior, predice cuál sería el resultado al sumergir clavos en una disolución de hipoclorito de sodio, de la siguiente manera:
Clavo N°1 envuelto a una pieza de papel aluminio
Clavo N°2 unido a un alambre de cobre
Clavo N° 3 unido a un alambre de zinc
Clavo N° 4 libre, sin estar unido a ningún metal
1. Consulta una Serie Electroquímica y ordena los siguientes metales: Al, Cu, Zn y Fe en orden creciente de facilidad de oxidación (de menor a mayor):
__________________ no de oxida con facilidad
__________________
__________________
__________________ se oxida con facilidad
2. ¿Cuál de los dos metales se oxida más fácilmente, Fe o Al? ___________________
3. Con base en tu investigación relativa a la corrosión de los metales, ¿qué resultado espera obtener al sumergir un clavo de hierro que se encuentra envuelto a una pieza de papel aluminio, en una disolución de hipoclorito de sodio? ¿Por qué?
____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
4. ¿Cuál de los dos metales se oxida más fácilmente, Fe o Cu? _________________
5. Con base en la investigación previa, relativa a la corrosión de los metales ¿qué resultados espera obtener al sumergir un clavo unido físicamente a un alambre de cobre, en una disolución de hipoclorito de sodio?¿por qué?
__________________________________________________________________________________________________________________________________________
6. ¿Cuál de los dos metales se oxida más fácilmente, Fe o Zn? __________________
7. Con base en la investigación previa, relativa a la corrosión de los metales ¿qué resultados espera obtener al sumergir un clavo unido físicamente a un alambre de zinc, en una disolución de hipoclorito de sodio? ¿Por qué?
__________________________________________________________________________
________________________________________________________________
Tarea
Informa tu investigación a través de una tarea científica, que incluya:
• Realizar hipótesis (predicción) basadas en el entendimiento de la información básica que ofrecen las fuentes en línea y fuera de ella.
• Poner a prueba las hipótesis recopilando datos de fuentes pre-seleccionadas.
• Determinar si las hipótesis fueron sustentadas y describir los resultados y sus implicaciones de un reporte científico
Recursos
Parte de la información necesaria para contestar los conceptos básicos de electroquímica las puedes encontrar en: http://www.uclm.es/profesorado/afantinolo/Docencia/Inorganica/Tema2/Transp_T2IQ.pdf
Parte de la información necesaria para poder realizar la tarea la pueden encontrar en las: http://www.textoscientificos.com/quimica/corrosion
http://www.fisicanet.com.ar/quimica/q3_corrosion.php
Periódico digital: Diagnostica BUAP ductos de PEMEX http://www.periodicodigital.com.mx/index.php?option=com_content&Itemid=67&task=view&id=29379
Software interactivo sobre Reactividad de los metales: http://www.educaplus.org/index.php?option=com_content&task=view&id=154&Itemid=1
Evaluación
Obtendrán la mención "Excelente" aquellos trabajos que reflejen en los contenidos una lectura seria de los materiales, cuya redacción sea clara y en los que se llegue a una síntesis enriquecida por el análisis y el intercambio de la información.
En cuanto a la presentación, sugerimos la inclusión de imágenes para ejemplificar los temas desarrollados y una buena organización de la información.
La actividad deberá evidenciar un verdadero trabajo grupal, donde todos los integrantes han participado y cooperado entre sí en la totalidad del mismo.
Obtendrán la mención "Bueno" aquellos trabajos que presenten algunos errores de concepto, o cuya reelaboración no ha sido concretada, sino que han "copiado" fragmentos de las obras leídas.
Si la presentación está desorganizada o si las imágenes no han sido bien seleccionadas.
Si se evidencia que algunos integrantes del grupo no han trabajado.
Serán clasificadas como "Insuficientes" aquellas producciones que estén incompletas, que presenten muchos errores o sean sólo copias de las lecturas realizadas.
Si la presentación es confusa y no hay imágenes que ejemplifiquen los temas desarrollados.
Si el trabajo evidencia la falta de cooperación entre los integrantes del grupo.
Conclusiones
Después de haber realizado una tarea científica sobre el tema de corrosión, menciona que aprendizajes nuevos obtuviste con respecto a contenidos, habilidades para buscar, encontrar, organizar y redactar la información. Así como el trabajo en equipo, si hubo organización, participación y motivación de cada uno.
La fabricación de pistas de hielo
Muchos ejemplos de la vida diaria encuentran explicación mediante la primera ley de la Termodinámica. Un ejemplo en la fabricación de las pista de hielo sintético, como es el caso de la ciudad de México.
En su primer día de funcionamiento el 3 de diciembre de 2007, la pista de 3.000 metros cuadrados, "la más grande del mundo" según el ayuntamiento, fue visitada por miles de curiosos 'chilangos' para deslizarse, la mayoría por primera vez, sobre el hielo bajo un sol radiante, tomada de los diarios capitalinos.
¿Cómo puede hacerse una pista de hielo de tales dimensiones y en un lugar donde no hay nieve? El secreto de la fabricación de hielo y nieve es la ecuación ∆E = q + w.
Algunas máquinas de nieve contienen una mezcla de aire comprimido y vapor de agua a 20 atm, aproximadamente. Otras funcionan con un estanque poco profundo, de 5 a 10 cm se sumergen tubos de cobre por donde circula un gas comprimido (por ejemplo amoniaco) que al salir se expande rápidamente, congelando el agua y se obtiene la pista de hielo.
Como consecuencia de la gran diferencia de presión entre el tanque y la atmósfera se expande el vapor de agua tan rápido que, no hay intercambio de calor entre el sistema (mezcla de aire y vapor de agua) y los alrededores, por lo que q de le ecuación es igual a cero (q = 0). Es decir: ∆E = q + w= w
Debido a que el sistema realiza un trabajo sobre los alrededores es una cantidad negativa y ocurre una disminución de energía en el sistema (mezcla de aire y vapor de agua).
Por otro lado la energía cinética molecular de los gases es proporcional a la temperatura del gas en grados absolutos (Kervin). Por lo tanto ∆E = C∆T, donde C es la constante de proporcionalidad.
Ya que ∆E es negativo, también ∆T debe ser negativo y este efecto de enfriamiento (o la disminución de la energía cinética de las moléculas de agua) es el responsable de la formación de nieve, la presencia del aire, que también se enfría durante la expansión, ayuda a disminuir la temperatura del vapor de agua.
Sorprendente ¿no lo crees?
domingo, 30 de marzo de 2008
Importancia del pH
¿Qué papel juega el pH en el cuidado del cabello?
Lee interesantes investigaciones sobre el "Efecto del pH en la Elasticidad del Cabello" en: (http://www.eduteka.org/pdfdir/ProyectoPHSheet.php).
· Y el " Efecto del pH en la Elasticidad del Cabello: Respuestas Claves" (http://www.eduteka.org/pdfdir/ProyectoPHSheet.php).
· Y el " Efecto del pH en la Elasticidad del Cabello: Respuestas Claves" (http://www.eduteka.org/pdfdir/ProyectoPHSheet.php).
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