La química en la sociedad, la tecnología y el medio ambiente
Cuando arrancas un carro en la carretera a Masaya, cuando se llena de óxido un portón por la humedad y la brisa 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 el malecón de Managua, 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 LP, leña o carbón (como la leña de la cocina o el carbón del asado) es una reacción de oxidación: el combustible se combina con el oxígeno, que actúa como agente oxidante, y por eso libera energía (es exotérmica) 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 ambas 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 de 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 compartir el carro, y generar electricidad con energía solar, eólica, geotérmica o hidráulica (como la geotermia del volcán Momotombo y la energía eólica de Rivas) en lugar de quemar carbón o derivados del petróleo. Una central térmica de carbón produce $\text{CO}_2$ (efecto invernadero) y, si el carbón tiene azufre, óxidos de azufre que causan lluvia ácida.
Un carro de gasolina emite unos $120\ \text{g}$ de dióxido de carbono por cada kilómetro recorrido, y recorre $15\,000\ \text{km}$ al año. a) Calcula cuántos kilogramos…
Un carro de gasolina emite unos $120\ \text{g}$ de dióxido de carbono por cada kilómetro recorrido, y recorre $15\,000\ \text{km}$ al año.
- a) Calcula cuántos kilogramos de dióxido de carbono emite en un año.
- b) Un tren eléctrico emite unos $40\ \text{g}$ por pasajero y kilómetro: calcula las emisiones de ese mismo trayecto anual hecho en tren y compáralas.
- c) Explica cómo contribuye el dióxido de carbono al cambio climático y por qué reducir las emisiones del transporte es una prioridad.
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.
Reacciones en la vida, la industria y la agroindustria
En una finca de Matagalpa, al terminar la cosecha de café, el agua del beneficiado sale oscura y con olor fuerte; en Chinandega, antes del corte, se quema la caña. ¿Qué reacciones hay detrás de estos procesos y cómo se cuida el ambiente?
La industria usa reacciones químicas para fabricar fertilizantes, jabón, medicinas, plásticos y azúcar (beneficios), pero muchas dejan desechos tóxicos, gases o aguas contaminadas (perjuicios).
Otro caso es el ingenio azucarero: quemar la caña antes del corte es una combustión incompleta que libera $\text{CO}_2$, monóxido de carbono, hollín y partículas que irritan los pulmones de las comunidades cercanas.
Medidas de protección: tratar y reutilizar las aguas mieles, cosechar la caña sin quemarla, usar la pulpa y el bagazo como abono o energía, ahorrar combustibles y reforestar, como parte del cuidado de la Madre Tierra.
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 corrosión del hierro y cómo evitarla
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?
En un experimento se colocan tres clavos de hierro en tres tubos: el tubo 1, con agua del chorro 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 del chorro 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.
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.
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.
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.
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.
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.
Reto del tema. ¿Cómo influyen las condiciones de una reacción en la emisión de gases y cómo se relaciona con nuestro entorno? Conviértete en investigador químico desde…
Reto del tema. ¿Cómo influyen las condiciones de una reacción en la emisión de gases y cómo se relaciona con nuestro entorno? Conviértete en investigador químico desde tu cocina.
Fase 1: La ecuación. Escribe y ajusta la reacción entre el bicarbonato de sodio y el vinagre (ácido acético): $\text{NaHCO}_3 + \text{CH}_3\text{COOH} \rightarrow \text{CH}_3\text{COONa} + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2$.
Fase 2: Cinética casera. Mide con el cronómetro del celular ($t \pm 0.5\text{ s}$) el tiempo que tarda en completarse la efervescencia de media cucharada de bicarbonato en $50\text{ mL}$ de vinagre a tres temperaturas: fría ($10\,^{\circ}\text{C}$), ambiente ($20\,^{\circ}\text{C}$) y caliente ($40\,^{\circ}\text{C}$). Recoge los datos en una tabla indicando las incertidumbres y elabora una gráfica de tiempo frente a temperatura, justificando el resultado según la teoría de colisiones.
Fase 3: Impacto ambiental. Entra en la web del Instituto Nicaragüense de Estudios Territoriales (INETER) o del Ministerio de Energía y Minas (MEM) y consulta la aportación de fuentes emisoras de $\text{CO}_2$. Redacta un informe breve integrando tus resultados experimentales con una propuesta razonada sobre la importancia de controlar las reacciones de combustión a nivel industrial para reducir la huella de carbono.
Se valorará:
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Ajuste correcto de la reacción química identificando reactivos y productos.
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Rigor en el tratamiento experimental: tabla con incertidumbres y gráfica clara.
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Justificación científica del factor cinético analizado.
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Calidad de la propuesta ambiental conectada con los datos consultados.
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.