Página 70 - Libro de Química de Primero de Bachillerato

Análisis del problema: Se observan dos metales alcalinotérreos que reaccionan con agua pero con velocidades muy distintas. Se debe explicar qué variables (factores) influyen en la rapidez de la reacción.

Resolución paso a paso:

1. Naturaleza de los reactivos: El sodio (Na) es un metal alcalino mucho más reactivo que el calcio (Ca). Su energía de ionización es menor y, por tanto, se oxida más rápido, liberando $$H_2$$ violentamente.
2. Área superficial del metal en contacto con el agua: En condiciones usuales, el Na se presenta en trozos pequeños (mayor área) y el Ca en trozos más grandes; mayor área favorece mayor frecuencia de colisiones y, por tanto, mayor velocidad.
3. Energía de activación: Para Na la energía de activación es pequeña, por eso la reacción ocurre casi instantáneamente; en Ca es mayor y la reacción resulta lenta.
4. Temperatura del sistema: A mayor temperatura, todas las partículas poseen más energía cinética. Si los experimentos se realizan a temperatura ambiente, la reacción con Na genera calor adicional que la acelera aún más.
5. Concentración (o estado físico) del agua: Si el agua está en exceso líquido, los iones se dispersan rápido. El Na flota y se mueve, incrementando la mezcla; el Ca suele hundirse y el contacto es menor.
6. Formación de capas pasivantes: El Ca forma una capa de $$Ca(OH)_2$$ poco soluble que frena la reacción; el Na no deja capa protectora, así la reacción continúa sin barrera.

Conclusión / Respuesta final: Los factores determinantes son: naturaleza química de los reactivos (reactividad/inergia), energía de activación, área superficial, temperatura, concentración y posible formación de capas pasivantes que inhiben la reacción.

Análisis del problema: Se pide identificar los factores que actualmente más modifican la velocidad o el equilibrio de las reacciones químicas naturales en el ambiente.

Resolución paso a paso:

1. Cambios de temperatura global: El calentamiento atmosférico incrementa la energía cinética de moléculas y acelera procesos tales como la descomposición de materia orgánica o la degradación fotoquímica de contaminantes.
2. Contaminantes atmosféricos (catalizadores o reactivos adicionales): Óxidos de nitrógeno, dióxido de azufre y partículas metálicas actúan como catalizadores o reactivos que facilitan la formación de smog fotoquímico, lluvia ácida y ozono troposférico.
3. Variaciones de pH (acidificación de océanos y suelos): El exceso de $$CO_2$$ disuelto forma $$H_2CO_3$$, disminuyendo el pH y modificando reacciones de carbonato–bicarbonato, disolución de conchas y corrosión de metales.
4. Radiación ultravioleta y luminosidad: El adelgazamiento de la capa de ozono aumenta la radiación UV, acelerando reacciones fotoquímicas sobre superficies y en la atmósfera.
5. Disponibilidad de agua y humedad: Procesos electroquímicos como la corrosión del hierro se intensifican con la humedad elevada.

Conclusión / Respuesta final: Los factores más influyentes son el incremento de temperatura global, la presencia de contaminantes que actúan como catalizadores/reactivos, los cambios de pH en medios naturales, el aumento de radiación UV y las variaciones de humedad.

Análisis del problema: Se debe asociar cada hecho con la propiedad física o química específica del metal implicado.

Resolución y correspondencia:

• El oro y la plata no se oxidan: Propiedad de nobleza química o resistencia a la corrosión. Son metales nobles con muy baja tendencia a perder electrones.
• Formación de herrumbre en un recipiente de aluminio: Este hecho muestra la reactividad química y formación de capas pasivantes. El aluminio se oxida formando $$Al_2O_3$$ (alúmina) que protege internamente; si hay grietas, aparece corrosión superficial.
• Confección de láminas de oro muy delgadas: Propiedad de maleabilidad, capacidad de un metal para deformarse plásticamente en láminas sin romperse.
• Metales que se estiran en hilos o alambres muy delgados: Propiedad de ductilidad, posibilidad de formar hilos finos tras un esfuerzo de tracción.

Conclusión / Respuesta final:
• Oro y plata → Nobleza química (resistencia a la oxidación).
• Herrumbre en aluminio → Reactividad-corro sión (pasivación).
• Láminas de oro → Maleabilidad.
• Hilos metálicos → Ductilidad.