PRACTICA 3: Obtención de sustancias gaseosas (II)

En este informe de práctica vamos a hablar sobre la obtención de sustancias gaseosas, pero en este caso hemos realizado una especie de continuación de la práctica 3 ya que hemos realizado diferentes experimentos pero con un mismo fin (la obtención de sustancias gaseosas).

Esta práctica ha sido realizada por Rebeccah Cohen y Patricia González el día 18 de Noviembre de 2008 en el laboratorio del Colegio Base.

RESUMEN

Esta práctica ha sido realizada con el objetivo de obtener diferentes sustancias.

En este caso hemos obtenido en primer lugar el gas cloro a partir del dióxido de manganeso y ácido clorhídrico. En segundo lugar, hemos obtenido dióxido de carbono a partir de carbonato de calcio y ácido clorhídrico. En un principio, íbamos a obtener sulfuro de hidrógeno, pero no pudimos realizar esta parte de la práctica ya que no teníamos el material necesario.

Los principales objetivos al realizar esta práctica son:

* Desarrollar habilidades básicas en el laboratorio de Química como las normas de seguridad, el uso del material, el tratamiento adecuado de los reactivos...

*Utilizar de forma práctica los conocimientos teóricos de formulación inorgánica.

* Introducir el concepto de reacción química: realizar reacciones químicas para así poder obtener los gases deseados.

* Introducir los conceptos de reactivos y productos.

* Ajustar estequiométricamente las reacciones químicas: para saber cuantas unidades de cada reactivo van a ser necesarias para obtener el gas.

*Trabajar el concepto de disolución

Para poder realizar estos experimentos, hemos necesitado diferentes reactivos químicos:

Primer experimento: - dióxido de manganeso

- ácido clorhídrico

Segundo experimento: - carbonato de calcio

- ácido clorhídrico

A lo largo de toda la práctica, hemos anotado los diferentes cambios que se producían en cada una de las reacciones: como cambios de color, olores, calentamiento o enfriamiento del tubo, aparición de vapores, burbujas, condensaciones en las paredes del tubo...

INTRODUCCIÓN

Esta es la tercera práctica que hemos llevado a cabo en el laboratorio del colegio base.

El objetivo principal ha sido conseguir unos determinados gases a partir de unas sustancias determinadas. Para ello, hemos transformado unos determinados reactivos, que son sustancias iniciales en productos, que son unas nuevas sustancias con propiedades químicas diferentes.

Otro objetivo importante ha sido ajustar las reacciones químicas y así poder demostrar la teoría en forma de práctica.

Antes de producir cualquier reacción, nos hemos puesto las medidas de protección necesarias para esta práctica ya que vamos a trabajar con sustancias que pueden ser peligrosas si no se utilizan correctamente. Nos hemos puesto bata, gafas protectoras y guantes de látex (salvo cuando utilices los mecheros Bunsen).

TRABAJO EXPERIMENTAL

El material necesario para realizar esta práctica es:
- 3 tubos de ensayo.

- Pipeta.

- Gradilla.

- Reactivos químicos indicados.

- Matraz.

- Tubo de plástico.

- Tapón perforado para tubo de ensayo.

- Cerillas.

- Medidor de pH.

-Gafas protectoras.

-Bata.

-Guantes de látex.

Experimento 1: Obtención del gas cloro

Dióxido manganeso + Ácido clorhídrico = Dicloruro de manganeso + Agua + Gas cloro

Para obtener gas cloro, tenemos que coger en primer lugar un tubo de ensayo limpio en el que pondremos un poco de ácido clorhídrico y de dióxido de manganeso (ambos los suministra el profesor).

Al mezclar estas dos sustancias, se obtiene gas cloro. Pudimos observar durante el experimento que el gas cloro desprende un olor muy fuerte e incluso irritante. Se produce un líquido de color verde muy oscuro que sale como resultado de la reacción que se produce. Pudimos ver que parte de este producto se queda en las paredes.

Experimento 2: Obtención de dióxido de carbono

Este experimento se realizó en la mesa del profesor y no se realizó individualmente (como siempre) ya que no había el material suficiente para toda la clase.

En primer lugar, llenamos un matraz aforado con agua. Lo tapamos con el dedo y lo vertimos en un recipiente con agua dejando espacio entre el fondo del cristalizador y la boca del matraz. En segundo lugar, cogimos un tubo de ensayo limpio y le añadimos ácido clorhídrico (suministrado por el profesor). En tercer lugar, introducimos un poco de mármol (carbonato cálcico) y observamos que se desprende el gas. En cuarto lugar, tapamos el tubo con un corcho taladrado e introducimos un tubo de vidrio al que se conecta otro de plástico. Para ver si estaba bien montado todo, comprobamos que se producían burbujas cuando sumergimos el extremo del tubo de desprendimiento en un recipiente con agua. En quinto lugar, introducimos el extremo del tubo de desprendimiento en el matraz de forma que el dióxido de carbono asciende en forma de burbujas y el gas se acumula en la parte superior del matraz. Como hay una presión que está ejerciendo sobre ésto, el agua va siendo desalojada y el matraz se irá llenando de gas. Por último, demostramos que lo que se producía era dióxido de carbono metiendo una cerilla encendida en el tubo de ensayo.

CUESTIONES

1.A) MnO2 + HCl (ac) = MnCl2 + H2O + Cl2

AJUSTADA: MnO2 + 4HCl (ac) = MnCl2 + 2H2O + Cl2
B) Ca2CO3 + HCl (ac) = CaCl2 + H2O + CO2

AJUSTADA: Ca2CO3 + 2HCl (ac) = 2CaCl2 + H2O + CO2

C) FeS + HCl (ac) = FeCl2 + H2S (ac)

AJUSTADA: FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S

2. Reactivos: a) Ca2CO3 + 2HCl (ac)

b) Ca2CO3 + 2HCl (ac)

c) FeS + 2HCl

Productos: a) MnCl2 + 2H2O + Cl2

b) 2CaCl2 + H2O + CO2

c) FeCl2 + H2S

3. Las dos reacciones producidas en el laboratorio son exotérmicas. En el primer caso, era exotérmica aunque no se notaba mucho ya que el calor que emitía el tubo de ensayo era muy leve y con lo cual, muy difícil de percibir. En la segunda reacción, aunque nosotras no la hicimos, pudimos ver que era exotérmica ya que desprendía calor.

4. GAS CLORO: El gas cloro es un elemento que parace en el grupo XVII de la tabla periódica, pertenece al grupo de los halógenos. Lo podemos encontar fácilmente en la naturaleza puesto que es muy abundante. Tiene propiedades un poco tóxicas ya que como hemos podido comprabar en la práctica puede producir irritaciones. Es un poco más pesado que el aire. En el aire. el cloro puede reaccionar con materia inorgánica formando así sales de cloro o con materia orgánica formando así compuestos orgánicos clorinados. La exposición constante al gas cloro puede ser perjudicial para nuestra salud. Tiene un olor muy desagradble y su color es de tono verdoso o amarillento.

DIÓXIDO DE CARBONO: el dióxido de carbono es un gas que está muy presente en la naturaleza pues es lo que expulsamos al respirar. Es un gas, que en grandes cantidades es muy perjudicial para el medio ambiente puesto que provoca el efecto invernadero y por lo tanto, contribuye al calentamiento global que estamo sufriendo actualmente. Como estado natural lo más normal es encontarrlo en forma de gas. Formulado, CO2, se puede obervar que sus átomos forman un enlace covalente formado por dos metales.

5. GAS CLORO: Tiene como usos principales la desinfectación, para algnuos productos de limpieza. También se usa para potabilizar el agua que consumimos diariamente, disolviéndolo en la misma. Antiguamente se usó como arma química en la Primera y en la Segunda Guerra Mundial debido a las infecciones que puede producir en el sistema repiratorio. En la naturaleza no se encuentra en estado puro ya que reacciona con rapidez con muchos elementos y compuestos químicos.

DIÓXIDO DE CARBONO: Lo podemos enocntrar entre los 20º y 25º a temperatura ambiente. Es una gas que no es inflamable ya que en nuestro pequeño experimento con la cerilla no explotó ni la cerilla ni el tubo de ensaya ni nada por el estilo. También es denso y un poco ácido. Sus usos prinipaes son para algunas bebidas refrescantes, como la Coca-cola, también se utiliza para los concierto y actuaciones el humo que sueltan para dar a la actuación un poco más de decorado. Otro de sus usos muy importantes es para los extintores, ya que al ser más denso que el aire, en vez de avivar el fuego, lo puede apagar. Tiene ciertas propiedades en la agricultura aunque no sabemos exactamente cuales son.

6. El cloro no permanece en el cuerpo,solo entra. Pasa esto ya que es reactivo.Los efectos en la salud humana asociados con la respiración de pequeñas cantidades de cloro durante periodos prolongados de tiempo no son conocidos. Ese es el mayor peligro del cloro, que se puede encontrar en muchas plataformas.

7. Sencillo. Al introducir nuestra cerilla recién encidad en el tubo de ensayo colocado boca abajo, comprobamos como el oxígeno se consumió de forma casi instantánea y la cerilla se apagó de la misma manera que si hubiérmaos soplado para obetener el mismo resultado. Lo curioso era que al sacar la cerilla del matraz, esta se volvía a prender, demostrando así la existencia de CO2 dentro del tubo de ensayo.

RESULTADOS OBTENIDOS

En la primera reacción nuestro objetivo principal era obtener el gas cloro. Para ello hemos tomado como reactivos de la reacción química el dióxido de manganeso y el ácido clorhídrico y como productos el dicloruro de manganeso y el agua.

Al provocar la reacción química se producía una sustancia de color verde que poco a poco iba pasando por tonos marrones, y amarillos tornándose con el paso del tiempo, más oscura. Hemos podido comprobar que era una reacción endotérmica puesto que no notábamos ningún cambio de temperatura. Burbujeaba y, a al olerlo producía cierto picor en las fosas nasales que recordaba a un picante fuerte. Quedaban restos en las paredes, de un tono oscuro hasta acabar con uno tono completamente negro. Al acabar la reacción la hemos tirado por la pila, a pesar de lo perjudicial que puede ser para los peces y demás seres vivos.

En la segunda reacción teníamos como objetivo la obtención de un conocido, el dióxido de carbono. En esta reacción los reactivos que utilizamos fueron el carbonato cálcico y ácido clorhídrico (una vez más). Y como productos teníamos el cloruro cálcico, el agua y el dióxido de carbono.

Al mezclar ácido clorhídrico con calcita, se producía un notable burbujeo y la calcita se deshacía totalmente. Cuando quitamos el aire que había en el recipiente hemos comprobado como el matraz se iba vaciando poco a poco debido a la presión del gas al entrar en el matraz aforado. El CO2 o dióxido de carbono que contenía el matraz lo hemos utilizado para apagar una cerilla. Sabíamos que era CO2 puesto que la cerilla de otro modo no se pagaba, lo que nos llevó a comprobar algo curioso que era que no es totalmente cierto que gracias al CO2 se apague la cerilla porque al meterla en un matraz vacío se pagaba de todas formas lo que nos lleva a pensar que es otro factor e que influye a que se pague la llama y no el dióxido de carbono. Se explicó que esto sucedía porque el tubo de ensayo es demasiado estrecho y con lo cual nunca hay la cantidad de oxígeno suficiente pero lo hemos podido comprobar de todas maneras. Lo que nos interesaba saber era si nuestro organismo expulsaba más CO2 que la reacción química que habíamos provocado en ese momento. Nuestra idea para comprobarlo fue presentar a un voluntario para que realizara algún tipo de ejercicio físico y luego hacerle soplar en el tubo de ensayo donde se encontraba el naranja de metilo con el ácido clorhídrico.

Después añadimos naranja de metilo que funciona como el medidor de pH utilizado en la práctica anterior sol que en forma líquida. Al conectar el tubo de ensayo contenedor del naranja de metilo al circuito al circuito que lo conectaba con el gas. El naranja de metilo nos mostraba que al conectarlo con el gas, éste primero burbujeaba y se teñía de un fuerte color rojo. Que nos llevó a sacar ciertas conclusiones del gas con el que estábamos tratando.

El tercer experimento no lo hemos podido realizar debido a la falta de uno de los compuestos químicos necesarios para ejecutarlo.

CONCLUSIONES

Nuestras conclusiones acerca de la práctica realizada son las siguientes:

La primera y probablemente la más importante de todas es que es muy importante la utilización de material protector en el laboratorio y más cuando vamos a estar en contacto con sustancias corrosivas o nocivas para nuestra salud.

Trabajar con este tipo de gases para nosotros es una cosa muy curiosa y que nos produce intriga puesto que son gases con los que estamos en contacto constantemente y para nosotros es muy raro ver que tienen todas estas propiedades, ya que lo vemos como algo normal y corriente.

Nuestra conclusión acerca de la segunda reacción era que habíamos podido observar la acidez del gas con el que estábamos trabajando puesto que el naranja de metilo (medidor del pH) que teníamos en el tubo de ensayo, nos había mostrada la acidez del gas, al teñirse de color rojo oscuro y burbujear.

Como conclusión al experimento para comprobar la cantidad de CO2 que contiene nuestro organismo podemos decir que nuestro cuerpo no produce prácticamente ni la mitad de CO2 que la reacción química.

Como conclusión final a la práctica hacemos notar nuestro aumento de interés por la reacciones químicas que éstas producen. Subir al laboratorio y observar con nuestros propios ojos (por segunda vez) aquellas propiedades de las sustancias que ya habíamos visto de forma teórica en clase aumente nuestro interés por ellas, ya que ya no representa algo abstracto para nosotros.

Rutherford Capítulo 9

1- Como has podido leer J.J. Thomson fue profesor de Rutherford, que a su vez fue profesor de Hans Geiger. ¿Cómo valoras el hecho de que los investigadores científicos formen a los estudiantes? Investiga qué ocurre en las Facultades de la Ciencia españolas.

El que los investigadores científicos formen a otros estudiantes, nos parece por un lado bien ya que ésta persona podrá aprender puntos de vista que desconoce y el profesor, al ser un investigador científico, le puede enseñar cosas descubiertas por el a su alumno que pocas otras personas les podrán proporcionar esas enseñanzas y el alumno, lo podrá demostrar "en vivo y en directo".

Otra ventaja que podemos ver en este ejemplo, es que cuando Rutherford ya tiene unas claras enseñanzas de JJ Thomson, ya pueden empezar a trabajar juntos. Así, pueden unir sus dos mentes y sus ideas para poder descubrir cada vez cosas mejores. En este caso se demuestra cuando Rutherford empezó a trabajar con Thomson en el estudio del efecto de los rayos X sobre un gas.

Por otro lado, el que un investigador le enseñe a su alumno también puede traer consecuencias negativas como cerrar la imaginación y la mente del alumno. Cuando un profesor le transmite una enseñanza descubierta por el mismo, esto provoca que el alumno no desarrolle su imaginación pensando, por ejemplo, otros métodos de poder realizar ese mismo experimento. En este caso, un ejemplo de cuando JJ Thomson le enseñó a Rutherford, es que a lo mejor JJ Thomson intenta descubrir algo y no lo consigue. El alumno, en este caso Rutherford, lo podrá intentar pero con menos insistencia ya que éste pensará: "si mi profesor no lo ha conseguido, mis probabilidades de conseguirlo son menores ya que todo lo que yo sé me lo ha enseñado el".

En las facultades de ciencias españolas los estudiantes más brillantes empezaban a desertar de la física porque pensaban que no quedaba ningún descubrimiento glorioso por hacer. El electromagnetismo, la termodinámica, la óptica, la mecánica ... habían entrado ya en la fase de la ingeniería, por lo que sólo quedaba la tarea de ampliar sus aplicaciones.

Dos físicos resumieron este debate producido: Uno le escribió al otro diciendo que lo único que quedaba pendiente en física era refinar detalles. En la parte inferior de la carta de respuesta, el otro físico escribió: "Salvo detalles refinados pinto, como Tiziano".

2-En palabras de Rutherford, "toda ciencia o es Física o es coleccionismo de sellos". En 1908 le otorgaron el premio Nobel de Química. Su reacción fue muy curiosa: " He cambiado muchas veces en mi vida, pero nunca de manera tan brusca como en esta metamorfosis de físico a químico". ¿Cuáles son las diferencias entra la Física y la Química? Da una interpretación a ambas frases del científico, ¿por qué crees que le otorgaron el premio Nobel de Química y no el de Física?

La primera diferencia y quizá la más importante, es que los cambios físicos no alteran la naturaleza de la sustancia sobre la que actúan mientras que los cambios químicos sí que la modifican. En la primera frase quiere transmitir que desde su punto de vista, la física es la ciencia más importante de todas, la que por lógica, es la base de todas las demás ciencias. Siempre hemos creído que las matemáticas así como por su exactitud son la base de todas las demás ciencias y que estas giran en torno a ellas. Para todas las demás ciencias hay un proceso matemático que rige las conclusiones que se sacan al estudiar cualquier otra ciencia. Rutherford, lo veía de una manera totalmente distinta.

Como conclusión a la segunda frase, se puede decir que Rutherford se consideraba a él mismo como un físico y que toda la vida lo había visto de esa manera. Por otra parte, él pensaba que la física comparada con la química o con cualquier otra ciencia, estaba muy por encima y quizá por eso no le agradó tanto el comprobar que había recibido el premio Nobel de química y no el de física. La física y la química por muy similares que parezca, no tiene nada que ver la una con la otra, aunque ambas sean unas ciencias extremadamente importantes en nuestra vida cotidiana.

Desde nuestro punto de vista, le otorgaron el premio Nobel de química porque son unas ciencias que se confunden muy fácilmente para alguien que no entiende. Actualmente sabemos distinguir entre cada una pero puede que por aquella época que ninguno de los dos conceptos estaba muy bien definido (porque esas definiciones se han ido dando con el paso del tiempo y con la perspectiva de los científicos). De todas formas el premio Nobel lo recibió gracias a su gran descubrimiento de la desintegración de los elementos, esto acompaña un cambio químico en las sustancias y aunque requiere mucho fundamente teórico y muchos años de práctica, no hay una gran relación que nos lleve a denominarlo como descubrimiento físico.

3. Investiga sobre la biografía de Nikola Tesla. ¿Cuáles fueron sus principales aportaciones a la Física? ¿Qué disputas científicas mantuvo con Edison y Marconi? Te recomendamos una película: EL TRUCO FINAL. El argumento de esta película describe muy bien la mezcla de magia y ciencia que se vivía en el final del siglo XIX y principios del XX. Trabajo opcional para subir nota: Realiza una línea de tiempo con los principales hechos científicos de este periodo.

Nikola Tesla es uno de los más importantes inventores de la historia. Nació el 10 de Junio de 1856 en Similjan, Croacia y murió el 7 de Enero de 1943 en Nueva York.

Entre sus inventos más importantes están la radio, las bobinas para el generador eléctrico de corriente alterna, el motor de inducción (eléctrico), las bujías, el alternador, el control remoto... Tesla, a pesar de haber inventado todas estas cosas, pocos de estos inventos les son atribuidos.

En relación con la física, Nikola Tesla investigó sobre la física nuclear y hizo que quedasen cuestionadas algunas de las teorías de Einstein gracias a sus demostraciones. También ideó un sistema de transmisión de electricidad inalámbrico, de tal suerte que la energía podría ser llevada de un lugar a otro mediante ondas.

Nikola Tesla tuvo a lo largo de su vida disputas científicas con Edison y con Marconi.

Con Edison, se disputó ya que éste se nego a pagarle una gran suma de dinero. Esto ocurrió mientras trabajaban mejorando diseños de generadores de corriente continua y al mismo tiempo, Tesla le brindaba a Edison patentes que Edison registraba como propias. Por ello, Edison se negó a pagarle los 50.000 dólares que le había prometido si tenía éxito diciendo que se trató de una "broma americana", e incluso se negó a subirle el sueldo a 25 dólares a la semana. Edison inventó la silla eléctrica que emplea corriente alterna (desarrollada por Tesla) en lugar de corriente continua para así dar mala fama al invento del europeo.

Con Marconi se disputó ya que Tesla inventó un dispositivo parecido a la radio 15 años antes que Bell. Más tarde, el Tribunal Supremo de EEUU dijo que la patente era propiedad de Tesla. Con lo cual, como le estaban reconociendo como inventor de la radio, se disputó con Marconi ya que éste está considerado el inventor de la radio.

4- Responde brevemente(básate solo en el libro para este punto, excepto en los enlaces señalados) a la siguiente serie de preguntas (haciendo referencia a los científicos implicados):

A) La fluorescencia es una propiedad que poseen las sustancias que tienen átomos de flúor. Pero esto no es totalmente cierto ya que puede haber sustancias que posean átomos de flúor que no sean fluorescentes o sustancias fluorescentes carentes de átomos de flúor. Esta propiedad, permite que la sustancia que la posee emita una luz azulada al ser estimulada por algún tipo de radiación externa. A diferencia de la fosforescencia que es una propiedad que poseen algunas sustancias que contienen átomos de fósforo aunque, como la fluorescencia, esto no es una condición que se tenga que cumplir rígidamente. Las sustancias con esta propiedad, emiten una luz de un tono verde que persiste aún cuando no había luz suficiente para verlas. Este fenómeno se debe a que estas sustancias almacenan energía que emiten posteriormente en forma de luz, cuando se las deja de iluminar.

B) Los rayos X son un tipo de radiación que tienen la propiedad de atravesar los cuerpos de tal forma que nos permita ver su el interior de éstos. Muchos científicos contribuyeron a su descubrimiento como por ejemplo Nikola Tesla y Crookes pero quien de verdad los descubrió fue el físico Wilhelm Conrad Röntgen. Lo hizo analizando los rayos catódicos. El primer paso que dio fue recubrir su tubo catódico con cartón negro para demostrar si realmente salían ondas de este tubo. Para ello, tenía, muy próxima a él un pantalla fluorescente. Al pasar la mano entre la pantalla fluorescente y el tubo catódico, vio su mano por dentro. Es decir, era capaz de ver esqueleto por el que estaba formado su mano. Quitó la pantalla fluorescente y la cambió por una placa fotográfica. Los huesos de su mano se veían reflejados perfectamente sobre el fondo negro de la placa fotográfica. (Esto último no venía en el libro así que hemos utilizado una fuente de Internet).

C) La radiactividad es un fenómeno físico que consiste en la desintegración espontánea de átomos pesados. Fue Becquerel quien tras muchos experimentos descubrió su existencia casi por casualidad. El procedimiento que siguió es fácil de entender. Todo comenzó cuando descubrió que había algunas sales de uranio que emitían radiaciones. Cubrió una placa fotográfica con papel negro para que no la dañara la luz del Sol, ponía por ejemplo una moneda sobre esta placa y la dejaba expuesta al Sol intenso durante un cierto periodo de tiempo. Observaba que la luz solar excitaba la fosforescencia de la sal que revelaba la placa. La imagen que se podía ver, se debía a la luz fosforescente. Un día tenía que volver a repetir el experimento porque tenía que dar una charal sobre este fenómeno pero a causa de un mal tiempo y días nublados, no puedo exponer su placa a la luz del Sol. Tras pensar en soluciones, optó por revelar la placa y poder hablar así de los efectos de la fosforescencia débil. Cual fue su sorpresa al observar que la imagen de la moneda que estaba situada entre la placa y las sales de uranio salía tan nítida como si hubiese estado expuesta a esa luz solar intensa. Tras repetir el experimento varias veces, llegó a la conclusión de que las sales de uranio emitían rayos que no tenían nada que ver con la fosforescencia. Después Becquerel sacó a la luz la famosa imagen que nos muestra por una parte una radiografía de una mano realizada con rayos X y por otra parte, una imagen de una mano realizada con una fuente radiactiva. Se veía mucho más nítida la imagen realizada con rayos X por lo que llegó a la conclusión de que la radiactivadad no tenía ningún tipo de utilidad.

D) Porque cuando Becquerel había dado por terminado su trabajo con la radiactividad, llegando a la conclusión de que no servían para nada, el matrimonio Curie, afirmaron que muchas sustancias y elementos simples, emitían rayos que únicamente podían provenir de sus átomos. Más tarde, cuando Rutherford empezó a interesarse por este nuevo fenómeno, enunció que la radiactividad se encargaba de descomponer los átomos. Esta descomposición aparecía en tres tipos de emisiones. La primera en la alfa que eran átomos de helio, después en la beta que eran electrones, y por último, en la gamma, que era una radiación electromagnética de altísima frecuencia, y, por lo tanto, de una muy corta longitud de onda. Rutherford continuó el trabajo con la radiactividad descubriendo la ley de desintegración atómica, es decir, el ritmo con el que los átomos de una sustancia radiactiva se desintegraban.

E) Alfa son núcleos de helio, beta son electrones y gamma son ondas electro magnéticas. Ordenadas energéticamente de menor a mayor irían primero las radiaciones alfa puesto que son muy poco penetrantes, tan poco, que pueden ser frenadas hasta por una hoja de papel. Después están las radiaciones beta que son un poco más energéticas que las alfa ya que pueden ser paradas por unos centímetros cúbicos de agua, o una lámina de aluminio. Por último estarían las radiaciones gamma que son las más penetrantes de todas. Es capaz de atravesar el cuerpo humano y solo se frena con planchas de plomo y muros gruesos de hormigón. Es la más peligrosa de las tres.

F) La ley de desintegración atómica fue enunciada por Rutherford y dicta el ritmo con que los átomos de una muestra radiactiva se desintegran. Este es un buen método de datación geológica puesto que te permite conocer mediante sustancias que posean estas propiedades, periodos de tiempo muy largos, como millones de años. Si se encuentra un fósil con un trozo de plomo adherid a él se puede dictar gracias al plomo de que período de tiempo estamos hablando gracias a ley de desintegración atómica.
EL CARBONO-14: Es un radioisótopo del carbono. Su núcleo contiene exactamente 6 protones y 8 neutrones. Es un isótopo inestable, que puede llegar a transformarse en nitrógeno. Actualemente su uso principal es para datar la edad de los fósiles. El proceso que se sigue es el siguiente: los organismos vivos absorben carbono-14 a lo largo de sus vidas. Después, con el paso del tiempo, se convierten en fósiles. Más tarde se quema una pequeña porción del fósil convirtiéndolo en gas, que en este caso será el dióxido de carbono. Se divide en partículas de carbono 12 que es estable y de carbono 14 que es inestable. El carbono 14 muta en nitrógeno 14 desprendiéndose de un electrón. Actualmente los paleontólogos pueden determinar la edad de un fósil a partir de la cantidad de C-14 que contiene un fósil.

G) Un contador Geiger sirve para medir la radiactividad de un objeto o lugar.

5- Explica cómo se llevó a cabo el experimento de Rutherford. Si quieres, puedes hacerlo con un pequeño vídeo, que simule el experimento. ¿Por qué no funcionó con Mica, sí con pan de oro y mejoró mucho con pan de platino? Comenta la frase: "Es como si se disparara un obús naval de buen calibre sobre una hoja de papel y rebotara".

El experimento de Rutherford, también llamado "experimento de la lámina de oro", fue realizado por Hans Geiger y Ernest Marsden en 1909, bajo la dirección de Rutherford.

El experimento consistía en lanzar pequeñas partículas alpha (que se obtienen de la desintegración de una sustancia radiactiva, el plomo) hacia objetos sólidos como láminas doradas. Descubrió que la mayoría de partículas alpha atravesaban la lámina dorada, que un reducido número de partículas alpha atrevesaban en un ángulo (como si se hubiera chocado contra algo) y que algunas rebotaban.

Al observar lo que ocurría, Rutherford dijo que el resultado era "tan sorprendente como si le disparases balas de cañón a una hoja de papel y rebotasen hacia ti".

Rutherford concluyó que el hecho de que la mayoría de las partículas atravesaran la hoja metálica, indica que gran parte del átomo está vacío, que la desviación de las partículas alfa indica que el deflector y las partículas poseen carga positiva, pues la desviación siempre es dispersa. Y el rebote de las partículas alfa indica un encuentro directo con una zona fuertemente positiva del átomo y a la vez muy densa.

El experimento fue realizado con mica, a continuació con pan de oro y por último con platino.

La mica estaba hecha de átomos que según Thompson eran esponjitas de carga eléctrica positiva con electrones embebidos en ella compensándolas. Desde el punto de vista eléctrico, los átomos no tenían porque desviar a la partícua alpha. Como la mica es muy gruesa, dificultó el experimento y lo que se observó es que coo la alpha era tan grande, deterioró a la mica.

Al realizarlo con pan de oro, el experimento sañió mucho mejor ya que es menos grueso que la mica y las partículas alpha podían atravesar el pan de oro. Al realizarlo con platino, los resultados fueron sorprendentes ya que el platino es muy fino y las partículas alpha podían atrevesar el platino con mucha facilidad.

También, con otros experimentos Rutherford y Geiger dedujeron que la partícula alpha portaba una carga eléctrica doble que la del electrón pero positiva. O sea, que eran átomos de helio doblemente ionizados

Con la frase "Es como si se disparara un obús naval de buen calibre sobre una hoja de papel y rebotara", Rutherford quiso describir la forma en la que la partícula alpha rebotaba con fuerza contra la lámina de oro o platino, que en principio parecía no ofrecer resistencia.

6- Describe el modelo de Rutherford y sus limitaciones. ¿Por qué el equipo de Rutherford se puede considerar el padre de la interacción nuclear (piensa en qué lo ocurriría a los protones si no existiera dicha interacción)? ¿Qué son las 4 interacciones fundamentales de la naturaleza?

El modelo atómico de Rutherford consiste en que el átomo posee un núcleo central pequeño, con carga eléctrica positiva, que contiene casi toda la masa del átomo.Los electrones giran a grandes distancias alrededor del núcleo en órbitas circularesLa suma de las cargas eléctricas negativas de los electrones debe ser igual a la carga positiva del núcleo, ya que el átomo es eléctricamente neutro. Un átomo no se distinguía de otro más que en el número de protones de su núcleo y de electrones en órbita.
Rutherford no solo dio una idea de cómo estaba organizado un átomo, sino que también calculó cuidadosamente su tamaño (un diámetro del orden de 10-10 m) y el de su núcleo (un diámetro del orden de 10-14m). El hecho de que el núcleo tenga un diámetro unas diez mil veces menor que el átomo supone una gran cantidad de espacio vacío en la organización atómica de la materia.

El modelo atómico de Rutherford tiene algunas limitaciones: Según el modelo atómico de Rutherford, los electrones se mueven en órbitas circulares y tienen una aceleración normal. Pero según los principios del electromagnetismo clásico, una carga eléctrica en movimiento acelerado emite energía: por lo tanto, el electrón terminaría describiendo órbitas en espiral hasta chocar con el núcleo, y ésto supondría una pérdida continua de energía. Por otro lado, el electrón pasaría por todas las órbitas posibles describiendo una espiral alrededor del núcleo; y por tanto, la radiación emitida debería ser continua. Sin embargo, los espectros de radiación de los elementos son discontinuos.

A Rutherford se le considera el padre de la interacción nuclear ya que gracias a el sabemos que la interacción nuclear fuerte la fuerza obliga a los núcleos a permanecer unidos.

Las 4 interacciones fundamentales de la naturaleza son:

- Interacción gravitación: la que tiene lugar entre cuerpos dotados de masa. (es la más general de las fuerzas, pues su influencia afecta incluso a la luz). El comportamiento del universo viene descrito por esta fuerza. Es la más débil de las 4, depende del producto de las masas que se atraen y de la inversa del cuadrado de la distancia.

- Interacción electromagnética: El electromagnetismo es la interacción que actúa entre partículas con carga eléctrica. Este fenómeno incluye a la fuerza electrostática, que actúa entre cargas en reposo, y el efecto combinado de las fuerzas eléctrica y magnética que actúan entre cargas que se mueven una respecto a la otra.

El electromagnetismo también tiene un alcance infinito y como es mucho más fuerte que la gravedad describe casi todos los fenómenos de nuestra experiencia cotidiana.

-Interacción nuclear furte: Es la interacción que permite a unirse a los quarks para formar hadrones. Es la más intensa de las cuatro interacciónes. Gracias a esta interacción se puede explicar la estabilidad nuclear y muchos procesos nucleares.

- Interacción nuclear débil: Se acopla a un tipo de carga llamada sabor, que la poseen los quarks y los leptones. Esta interacción es la causante de los cambios de sabor en estas partículas. Su intensidad es mucho mayor que la fuerza gravitatoria, pero es menor que la fuerza electromagnética. Se encuentra en los fenómenos radiactivos de tipo beta (desintegraciones de partículas y núcleos atómicos).

7) Este es nuestro escudo científico que representa el centro de estudios donde nos estamos formando. También se puede observar en lso laterales el modelo atómico actual que representa para nosotras la base de nuestra existencia.

PRÁCTICA II

PORTADA

En este informe de práctica vamos a hablar sobre la obtención de sustancias gaseosas.
Esta práctica ha sido realizada por Rebeccah Cohen y Patricia González el dia 4 de Noviembre de 2008 en el laboratorio del Colegio Base.

RESUMEN

Esta práctica la hemos realizado con la intención de obtener tres gases: gas hidrógeno, dióxido de nitrógeno y amoniaco. Para ello hemos realizado unas determinadas reacciónes químicas que explicaremos más adelante. Lo que hemos hecho, es transformar unos determinados reactivos, que son sustancias iniciales y las hemos transformado en productos, que son unas nuevas sustancias con propiedades químicas diferentes. Durante todo este proceso hemos anotado los cambios ocurridos asi como los cambios de color, olor, calentamiento o enfriamiento del tubo de ensayao donde estaban almanezadas las sutancias, aparición de vapores, burbujas, condensación de las paredes del tubo...

Los principales objetivos de haber realizado esta práctica son:
-Desarrollar las habilidades básicas en el laboratorio de Química
-Utilizar de forma práctica los conocimientos teóricos de formulación inorgánica
-Introducir el concepto de reacción química


INTRODUCCIÓN

Esta es la segunda práctica realizada en el labortario.

Esta vez, los objetivos princpales eran conocerlas normas de seguridad y empezar a trabajar con elementos químicos medianamente peligrosos, para conocer también los posibles riesgos.

Hemos podido observar que la ley de la conservación de la masa al reaizar reacciones químicas ( La Voisier) se cumple.

TRABAJO EXPERIMENTAL

Los materiales usados en esta práctica son:

-3 tubos de ensayo

-1 vaso de precipitados grande

-Pipeta

-Cuentagotas

-Gradilla

-Mechero

-Varilla de vidrio

-1 globo

-Papel indicador de pH

-Reactivos químicos indicados

• Zinc

• Ácido clorihídrico
  

• Cobre

• Ácido nítrico

• Perlas de sosa

• Cloruro amónico
  
  
  

Antes de realizar los experimentos, nos pusimos una bata y unas gafas ya que íbamos a trabajar con sustancias que pueden ser peligrosas en caso de no utilizarse correctamente. Para prevenir que ocurran accidentes, no probamos ni olimos directamente los productos químicos y nos teníamos que lavar las manos después de acabar los experimentos.

Experimento 1: Obtención de gas hidrógeno

Zinc + Ácido clorhídrico = Cloruro de zinc + Gas hidrógeno

En primer lugar, cogemos un tubo de ensayo limpio y un globo. A continuación, añadimos una pequeña cantidad de ácido clorhídrico suministrada por el profesor y añadimos una pieza de zinc. Después tapamos el tubo de ensayo con el globo para recoger el gas que se produce y anotamos lo que ocurría. En segundo lugar, cuando la reacción ha finalizado atamos el globo y lo soltamos viendo lo que ocurre. Por último, el profesor calentó el globo con hidrógeno y éste explotó.

Experimento 2: Obtención de dióxido de nitrógeno

Cobre + Ác. Nítrico = Nitrato cúprico + Monóx. de nitrógeno + Agua

En primer lugar, cogimos un tubo de ensayo y añadimos un poco de ácido nítrico suministrado por el profesor. A continuación añadimos un poco de cobre y observamos lo ocurrido. En segundo lugar, cogimos una gota del tubo de ensayo con una varilla de cristal y medimos su pH con el papel indicador. Si sale rojo significa que es ácido y si sale azul significa que es básico. En tercer lugar, le añadimos agua y repetimos la operación. Por último, cuando el pH era neutro, vertimos el contenido en el recipiente de residuos.

Experimento 3: Obtención de amoniaco

Cloruro amónico + sosa = Cloruro de sodio + Amoniaco + Agua

En primer lugar cogimos un tubo de ensayo y en el añadimos un poco de agua y una perla de sosa suministrada por el profesor y que no podiamos tocar con las manos. Preparamos una disolución de sosa y añadimos cloruro amónico también suministrado por el profesor. Calentamos la reacción y anotamos los cambios, pero especialmente el olor del gas.

RESULTADOS OBTENIDOS

PRIMERA ACTIVIDAD
En esta actividad, hemos mezclado cinc junto el ácido clorídrico y hemos podido observar casi de inmediato que era una reacción exotérmica, puesto que al tocar el culo del tubo de ensayo donde estaban colocadas las sustancias, hemos podido notar cierto calor. Otra curiosidad de esta reacción ha sido que respexto al apartado del olfato, se podía notar un hedor así como de bomba fétida o algo parecido, muy desgradable. El gas que emitía esta reacción se ponía en un globo fuertemente atado y podíamos observar (en caso de que haya sufieciente gas en el globo) como éste subía puesto que el gas de hidrógeno es más ligero que el aire. Más tarde, quemábamos el globo que contenía el gas de hidrógeno y se porducía una explosión de intensidad directamente porporcional a la cantidad de gas conetenida en el globo.

SEGUNDA ACTIVIDAD
En esta segunda actividad, el obejtico era obetener gas de dióxdo de nitrógeno. Para ello, hemos utilizado el cobre y el ácido nítrico. Las consecuencias se pueden observar de forma rápida. Lo primero que observamos es que la sustancia empieza a tomar un ligero tono verde que va en aumento a medida que pasa el tiempo, y se va volviendo un verde más intenso. Justo después vemos como si se quemase el tubo de ensayo ya ue las paredes se vuvlen como marrones y el tubo está caliente (reacción exotérmica) aunque de forma menos exagerada que en la reacción anterior. Respecto al olor, tenía un ligero toque a cloro de la piscina, aunque eso no tenía ningun sentido puesto que en ese momento no había cloro por ninguna parte, y lo único que podemos decir esque tal vez se había mezclado con el gas de la reacción anterior que se había quedado en el aire del laboratorio. Finalmente, el cobre se disuelve dejando como prueba de su disolución este olor y color.

TERCERA ACTIVIDAD
El objetivo de esta última actividad era la obtención de amoníaco. Esta vez hemos utilizado cloruro amónico y algunas perlas de sosa (suministradas por el profesor). Esta disolución va mucho más lenta y al pricipio, sin observar nada, la ayudamos un poco agitándola de manera que las perlas de sos, se disuelvan ligeramente. No se observa ningún cambio físico except por la disolución de alguna de las perlas. En cuanto al olor, nada nuevo. Más tarde se le añade a la disolución el cloruro amónico. Se calienta con el mechero Bunsen para ayudar a que la reacción se produzca de forma más inmediata en esta ocasión si que se pueden observar cambios físicos en la reacción tales como que la sustancia burbujeaba o que salía algo de vapor. Respecto al olor, apenas ha habido cambios, ya que el olor no era tan exagerado como en las otros reacciones, aún así se podía apreciar el olor del amoníaco.

CONCLUSIONES

Nuestra conclusión principal sobre esta práctica, es que ha sido muy productivo para nosotras observar las reacciones de química inorgánica con nuestros propios ojos, puesto que ahora se convertirá en algo más real.
Podemos poner como conclusión que las reacciones que hemos realizado son peligrosas y que se deben de hacer con la supervisión de una persona que sepa sobre el tema. Esto ocurre en nuestro caso ya que no estamos acostumbrados a trabajar con este tipo de productos químicos. También podemos observar la importancia de la seguridad en el laboratorio. Llevar la bata o las gafas determinadas puede evitar muchos riesgos y accidentes a la hora de trabajar con productos químicos como los ácidos.
Otra conclusión de los resultados que vemos claramente al realizar esta práctica, es que todas son reacciones exotérmicas puesto que se observan cambiós físicos tales como el calentamiento del tubo de ensayo, por lo tanto, está produciendo energía.

CUESTIONES

1. a) 2(Zn) + 2(HCl) = 2(ZnCl) + H2

b) 2(Cu) + 6(HNO3) = 2(Cu(NO3)2) + 2(NO) + 3(H2O) + 1/2(O2)

c) NH4Cl + NaOH = NaCl + NH3 + H2O

2. Reactivos: son aquellos que se sitúan a la izquierda de una reacción.

a) Zn + HCl

b) Cu + HNO3

c) NH4Cl + NaOH

Productos: son aquellos que se sitúan a la derecha de una reacción

a) ZnCl + H2

b) Cu(NO3)2 + NO + H2O

c) NaCl + NH3 + H2O

3. Si, en el tercer experimento realicé una disolución. Consistía en diluir las perlas de sosa en agua. El disolvente era el agua, ya que se encontraba en mayor cantidad y el soluto eran las perlas de sosa, que estaban en menor cantidad.

4. Todas las reacciónes realizadas en esta práctica son exotérmicas. Quiere decir que desprenden calor, con lo cual, desprende energía. Los observamos ya que al hacer los experimentos el tubo de ensayo se calienta.

5. -Gas hidrógeno: En condiciones normales es un gas incoloro, inodoro e insípido, compuesto de moléculas diatómicas, H2. El átomo de hidrógeno, símbolo H, consta de un núcleo de unidad de carga positiva y un solo electrón.

-Dióxido de nitrógeno: El dióxido de nitrógeno (NO2) es un agente sumamente oxidante, soluble en agua, de color café-rojizo, constituido por un átomo de nitrógeno y dos átomos de oxígeno en su estructura molecular.

-Amoniaco: El amoníaco (NH3) es un gas alcalino e incoloro, compuesto de nitrógeno e hidrógeno con un olor muy fuerte y característico, altamente soluble en agua.

6. -Gas hidrógeno: el hidrógeno es el elemento químico más ligero y es, también, el elemento más abundante, constituyendo aproximadamente el 75% de la materia del universo. Sus principales aplicaciones industriales son el refinado de combustibles fósiles (por ejemplo, el hidrocracking) y la producción de amoníaco (usado principalmente para fertilizantes).

-Dióxido de nitrógeno: El óxido de nitrógeno (IV) o dióxido de nitrógeno (NO2), es un compuesto químico formado por los elementos nitrógeno y oxígeno, uno de los principales contaminantes entre los varios óxidos de nitrógeno. El dióxido de nitrógeno es de color marrón-amarillento. Se forma como subproducto en los procesos de combustión a altas temperaturas, como en los vehículos motorizados y las plantas eléctricas. Es perjudicial para la salud.

-Amoniaco: amoníaco es un compuesto químico cuya molécula consiste en un átomo de nitrógeno (N) y tres átomos de hidrógeno (H) de acuerdo a la fórmula NH3. La mayor parte del amoníaco producido en plantas químicas es usado para fabricar abonos. El resto es usado en textiles, plásticos, explosivos, en la producción de pulpa y papel, alimentos y bebidas, productos de limpieza domésticos, refrigerantes y otros productos. También se usa en sales aromáticas.

7. El pH es una medida de la acidez o basicidad de una solución. El pH es la concentración de iones o cationes hidrógeno [H+] presentes en determinada sustancia. El pH se puede medir con un papel indicador. Si al vertir la sustancia que se quiere medir el indicador sa pone de color rojo, significa que la sustancia es ácida y si se pone azul significa que es básica.

Hemos recogido los productos midiendo su pH ya que el objetivo era disminuir añadiendo agua el pH del producto así resulta menos contaminante.

8. Si, ya que los dos gases producidos en la primera y en la última reacción son muy contaminantes, con lo cual si se tiran por la pila a menudo, causa graves daños al medioambiente. En cambio si se disminuye la acidez y se echa en el recipiente de residuos, como hicimos con el último experimento, no contamina ya que luego este gas va destinado a un sitio en el que hacen que no contamine.

9. Quizá se haya calentado esta reacción y no las otras para proporcionarle un poco de "ayuda" a la disoloción puesto que tardaría más en disolverse. Las otra no necesitaban ser calentadas porque se disolvía rápidamente.

BIBLIOGRAFÍA

Para realizar esta práctica hemos consultado los apuntes de clase tomados sobre los resultados de la práctica y las pautas que nos dió el profesor sobre las prácticas.

Hemos consultado algunas páginas web como:

http://www.consumer.es/web/es/bricolaje/albanileria_y_fontaneria/2002/09/27/52262.php

http://www.sma.df.gob.mx/simat/pnno2.htm

http://www.lenntech.com/espanol/tabla-peiodica/H.htm

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

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

http://es.wikipedia.org/wiki/Amoníaco

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos este trabajo al profesor de física y química del colegio base, Ángel, por enseñarnos las normas de seguridad necesarias para el laboratorio y sobre tod por demostrarnos por fin que las reacciones químicas son algo más que letras.