La química en la sociedad, la tecnología y el medio ambiente
Cuando arrancas un carro en la Sexta Avenida, cuando se llena de óxido un portón por la humedad de la costa, cuando tomas un antiácido o cuando cargas tu celular, hay reacciones químicas detrás. Algunas, a escala de todo el planeta, están cambiando el clima. ¿Cómo podemos aprovechar la química y, al mismo tiempo, cuidar el ambiente?
Combustiones y efecto invernadero
Al subirte a un carro que estuvo estacionado al sol en la Sexta Avenida, el interior está mucho más caliente que la calle: los vidrios dejan pasar la luz, pero retienen el calor. ¿Pasa algo parecido en la atmósfera de todo el planeta?
La combustión de gasolina, gas natural, gas propano o carbón (como la leña de la estufa y el carbón de las carnes asadas) es una reacción con oxígeno que libera energía y produce $\text{CO}_2$ y agua. Ese $\text{CO}_2$ se acumula en la atmósfera y refuerza el efecto invernadero.
Al quemar gasolina, gas natural o carbón se emite a la atmósfera un gas que refuerza el efecto invernadero. ¿Qué gas es? Explica con una frase sencilla en qué consiste…
Al quemar gasolina, gas natural o carbón se emite a la atmósfera un gas que refuerza el efecto invernadero. ¿Qué gas es? Explica con una frase sencilla en qué consiste el efecto invernadero.
La caldera de una vivienda quema metano según la ecuación $\text{CH}4 + 2\ \text{O}2 \rightarrow \text{CO}2 + 2\ \text{H}2\text{O}$. a) ¿Qué producto de esta combustión…
La caldera de una vivienda quema metano según la ecuación $\text{CH}_4 + 2\ \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\ \text{H}_2\text{O}$.
- a) ¿Qué producto de esta combustión contribuye al efecto invernadero?
- b) Si la caldera está mal regulada y quema el gas de forma incompleta, ¿por qué es peor para el ambiente y también para la factura? Razona tus dos respuestas.
El efecto invernadero no es malo en sí mismo: sin él, la temperatura media de la Tierra estaría muy por debajo de cero. Explica la diferencia entre el efecto invernadero…
El efecto invernadero no es malo en sí mismo: sin él, la temperatura media de la Tierra estaría muy por debajo de cero. Explica la diferencia entre el efecto invernadero natural y el «aumento del efecto invernadero» del que hablan las noticias, indicando qué actividad humana lo está provocando.
Costo ambiental del transporte y de la electricidad
Cada kilómetro en un carro a gasolina libera una cantidad de $\text{CO}_2$ que se puede calcular multiplicando.
Por eso reducir las emisiones del transporte es prioridad: usar el bus o el Transmetro, y generar electricidad con energía solar, eólica, hidráulica o geotérmica (como las hidroeléctricas del país) en lugar de quemar carbón. Una central térmica de carbón produce $\text{CO}_2$ (efecto invernadero) y, si el carbón tiene azufre, óxidos de azufre que causan lluvia ácida.
Una central térmica quema carbón para producir electricidad. a) Nombra dos problemas ambientales asociados a esa combustión y explica la reacción o el proceso químico…
Una central térmica quema carbón para producir electricidad.
- a) Nombra dos problemas ambientales asociados a esa combustión y explica la reacción o el proceso químico que causa cada uno.
- b) Propón dos formas alternativas de obtener electricidad que eviten esos problemas y justifica por qué.
La corrosión del hierro y cómo evitarla
Para diseñar tu propio experimento, cambia una sola condición por tubo y deja todo lo demás igual (clavos iguales, mismo tiempo, misma temperatura). Necesitas tubos de ensayo, clavos de hierro, agua del chorro, agua hervida, aceite de cocina y tapones. Incluye un tubo de comparación con agua y aire a la vez: si solo ese clavo se oxida, concluyes que hacen falta ambos. De esa conclusión salen dos formas de proteger una bicicleta: aislarla del agua (guardarla bajo techo y secarla) y aislarla del aire (pintura o grasa).
La reja de un balcón acaba cubriéndose con los años de una capa marrón rojiza. ¿Cómo se llama ese proceso y esa sustancia marrón? ¿Qué dos cosas necesita el hierro para…
La reja de un balcón acaba cubriéndose con los años de una capa marrón rojiza. ¿Cómo se llama ese proceso y esa sustancia marrón? ¿Qué dos cosas necesita el hierro para oxidarse?
Nombra dos formas habituales de proteger un portón de hierro de la oxidación y explica cómo actúa cada una de ellas.
Nombra dos formas habituales de proteger un portón de hierro de la oxidación y explica cómo actúa cada una de ellas.
En un experimento se colocan tres clavos de hierro en tres tubos: el tubo 1, con agua de la llave y abierto al aire; el tubo 2, con aire seco en su interior y bien…
En un experimento se colocan tres clavos de hierro en tres tubos: el tubo 1, con agua de la llave y abierto al aire; el tubo 2, con aire seco en su interior y bien tapado; el tubo 3, con agua hervida y una capa de aceite encima para aislarla del aire. Al cabo de una semana solo se ha oxidado el clavo del tubo 1. La figura muestra el montaje de los tres tubos:
Explica qué demuestra cada tubo sobre las condiciones que necesita la corrosión del hierro.
El cuadro de muchas bicicletas está pintado, es decir, cubierto por una capa fina de pintura. La figura muestra un corte del cuadro: a) ¿Cómo protege esa capa al hierro…
El cuadro de muchas bicicletas está pintado, es decir, cubierto por una capa fina de pintura. La figura muestra un corte del cuadro:
- a) ¿Cómo protege esa capa al hierro del contacto con el aire y la humedad?
- b) Si la bicicleta se raya y queda hierro a la vista, ¿por qué el óxido ataca justo por la zona rayada? Relaciónalo con las condiciones que necesita la corrosión.
Diseña un experimento para demostrar que el hierro necesita a la vez agua y oxígeno para oxidarse. a) Materiales que usarías. b) Montaje de los tubos de ensayo: qué…
Diseña un experimento para demostrar que el hierro necesita a la vez agua y oxígeno para oxidarse.
- a) Materiales que usarías.
- b) Montaje de los tubos de ensayo: qué contiene cada uno y qué variables controlas.
- c) Qué esperas observar al cabo de unos días en cada tubo.
- d) Conclusión del experimento y dos formas de proteger una bicicleta que se deduzcan de ella.
Protección con un metal que se sacrifica
Hay otra forma de proteger el hierro: ponerle en contacto un metal que se oxide más fácilmente, como el zinc. Los bloques de zinc atornillados al casco de acero de un barco se van desgastando (el zinc se oxida) mientras el casco de hierro se conserva. Se «sacrifica» un metal barato y fácil de reemplazar para salvar la estructura costosa. Igual que la pintura, aísla o protege al hierro; a diferencia de ella, sigue protegiendo aunque haya un rayón, porque el zinc cercano se oxida primero.
Ácidos, bases y la lluvia ácida
El jugo de limón sabe agrio y daña el mármol; el jabón es resbaloso. ¿Qué propiedad química separa estas sustancias cotidianas en dos familias opuestas que pueden anularse entre sí?
Para saber si algo es ácido o básico se usan indicadores, como el agua de repollo morado, que cambian de color según el pH. Los ácidos tienen sabor agrio y las bases son resbalosas, pero nunca pruebes sustancias de limpieza: el cloro y el amoníaco son bases corrosivas que irritan la piel y los ojos y se manejan con guantes y buena ventilación.
Nombra dos sustancias ácidas que tengas en la cocina de tu casa y explica cómo sabes que son ácidas (por su sabor, su olor o su uso).
Nombra dos sustancias ácidas que tengas en la cocina de tu casa y explica cómo sabes que son ácidas (por su sabor, su olor o su uso).
El cloro y el amoníaco que se usan para limpiar son sustancias básicas, lo contrario de los ácidos. ¿Por qué hay que manejarlos con cuidado? Nombra otro producto de uso…
El cloro y el amoníaco que se usan para limpiar son sustancias básicas, lo contrario de los ácidos. ¿Por qué hay que manejarlos con cuidado? Nombra otro producto de uso cotidiano que sea básico.
Después de una comida copiosa, Thiago toma un antiácido para la acidez estomacal. Sabiendo que el jugo gástrico del estómago es ácido: a) ¿Cómo actúa el antiácido? b)…
Después de una comida copiosa, Thiago toma un antiácido para la acidez estomacal. Sabiendo que el jugo gástrico del estómago es ácido:
- a) ¿Cómo actúa el antiácido?
- b) ¿Cómo se llama la reacción entre un ácido y una base?
¿Qué es la lluvia ácida? Nombra los gases procedentes de las combustiones de fábricas y carros que la provocan y menciona un efecto que cause sobre el ambiente.
¿Qué es la lluvia ácida? Nombra los gases procedentes de las combustiones de fábricas y carros que la provocan y menciona un efecto que cause sobre el ambiente.
La lluvia «normal» ya es ligeramente ácida, con un pH de unos $5.6$, porque el dióxido de carbono del aire se disuelve en las gotas. La lluvia ácida, en cambio, puede…
La lluvia «normal» ya es ligeramente ácida, con un pH de unos $5.6$, porque el dióxido de carbono del aire se disuelve en las gotas. La lluvia ácida, en cambio, puede bajar a un pH de $4$ o menos. Observa la escala de pH de la figura:
- a) ¿Qué contaminantes hacen que la lluvia sea mucho más ácida de lo normal?
- b) ¿De qué actividades salen esos contaminantes?
Las estatuas de mármol y las fachadas de piedra caliza ($\text{CaCO}3$) se desgastan más rápido en ciudades con mucha contaminación que en el campo. a) Explica qué le…
Las estatuas de mármol y las fachadas de piedra caliza ($\text{CaCO}_3$) se desgastan más rápido en ciudades con mucha contaminación que en el campo.
- a) Explica qué le hace la lluvia ácida al carbonato de calcio de la piedra.
- b) Razona por qué en zonas rurales alejadas de fábricas el desgaste es mucho menor.
- c) Propón dos medidas para frenar este daño en el patrimonio y justifícalas: una a corto plazo sobre los edificios y otra a largo plazo sobre el origen del problema.
Para recuperar lagos acidificados por la lluvia ácida se les añade caliza molida desde el aire. a) Explica, con lo que sabes de ácidos y bases, por qué la caliza ayuda a…
Para recuperar lagos acidificados por la lluvia ácida se les añade caliza molida desde el aire.
- a) Explica, con lo que sabes de ácidos y bases, por qué la caliza ayuda a recuperar el lago.
- b) ¿Cómo se llama el tipo de reacción que tiene lugar?
- c) Razona por qué esta solución de emergencia no sustituye a reducir las emisiones de dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno en el origen.
Burbujas útiles: vinagre con bicarbonato
Al mezclar vinagre (ácido) con bicarbonato (base) hay burbujeo: se desprende dióxido de carbono. Es una neutralización que también libera gas. Se aprovecha en los volcanes de las ferias de ciencias y para destapar tuberías. Lo mismo ocurre con las pastillas antiácidas efervescentes: al caer en agua, el bicarbonato reacciona con un ácido sólido de la pastilla y las burbujas son $\text{CO}_2$. Después, el bicarbonato disuelto neutraliza parte del ácido del estómago y alivia el ardor.
Al mezclar vinagre con bicarbonato en un vaso se produce un burbujeo intenso. a) ¿Qué gas se desprende en esa reacción? b) Nombra una aplicación doméstica o una…
Al mezclar vinagre con bicarbonato en un vaso se produce un burbujeo intenso.
- a) ¿Qué gas se desprende en esa reacción?
- b) Nombra una aplicación doméstica o una actividad de feria de ciencias que aproveche esta reacción.
- c) Indica qué tipo de sustancia es el vinagre y qué tipo es el bicarbonato.
Los antiácidos efervescentes llevan bicarbonato y un ácido sólido entre sus ingredientes; al echar la pastilla en agua ambos reaccionan. a) ¿Por qué se producen burbujas…
Los antiácidos efervescentes llevan bicarbonato y un ácido sólido entre sus ingredientes; al echar la pastilla en agua ambos reaccionan.
- a) ¿Por qué se producen burbujas al disolver la pastilla?
- b) Relaciona el alivio de la acidez estomacal con la reacción que ocurre después, entre el antiácido disuelto y el exceso de ácido del estómago.
Reacciones que dan energía: pilas y baterías
Vuelve al principio: la química nos da energía, materiales y medicinas, pero sus reacciones también tienen un costo. Conocerlas permite decidir mejor: proteger el hierro, cuidar la calidad del aire, neutralizar con cuidado y reciclar pilas.