Página 70 - Libro de Química de Primero de Bachillerato
Compuestos inorgánicos y reacciones químicas
Resolución Página 70 - Libro de Química de Primero de Bachillerato
Datos para la resolución:
Pista: Recuerda la teoría de colisiones: para que dos partículas reaccionen deben chocar con la orientación y energía suficientes. Piensa en qué condiciones aumentan la frecuencia y la eficacia de esos choques.
• Compara la posición de Na y Ca en la tabla periódica.
• Analiza si el metal genera o no una capa que lo proteja del agua.
• Considera variables clásicas de la cinética: temperatura, área superficial, concentración y presencia de catalizadores o inhibidores.
Explicación
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:
- 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
violentamente. - 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Formación de capas pasivantes: El Ca forma una capa de
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.
Datos para la resolución:
Pista: Piensa en el concepto de catalizador y en cómo ciertas sustancias liberadas por la actividad humana (NOx, SOx, aerosoles, metales pesados) aceleran procesos naturales. Relaciona además la ecuación de Arrhenius
Haz una lista de fenómenos ambientales (lluvia ácida, smog, corrosión, oxidación orgánica) y pregúntate qué variable los hace más rápidos hoy que hace décadas.
Explicación
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:
- 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.
- 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.
- Variaciones de pH (acidificación de océanos y suelos): El exceso de
disuelto forma , disminuyendo el pH y modificando reacciones de carbonato–bicarbonato, disolución de conchas y corrosión de metales. - Radiación ultravioleta y luminosidad: El adelgazamiento de la capa de ozono aumenta la radiación UV, acelerando reacciones fotoquímicas sobre superficies y en la atmósfera.
- 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.
Datos para la resolución:
Pista: Revisa las propiedades físicas (maleabilidad, ductilidad) y químicas (reactividad, nobleza) típicas de los metales.
• Maleabilidad → láminas.
• Ductilidad → hilos.
• Nobleza → poca tendencia a corroerse.
• Reactividad/corrosión → formación de óxidos que pueden proteger o debilitar al metal.
Explicación
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
(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.
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4. Observo las reacciones químicas expuestas a continuación y deduzco qué factores pueden modificar la velocidad de estas reacciones:
2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2 (reacción química violenta)
Ca + 2 H2O → Ca(OH)2 + H2 (reacción química lenta)
...
5. Respondo
¿Cuál es el factor o factores que estimas más importantes y que están alterando las reacciones químicas naturales que ocurren en el ambiente?
...
6. Explico a qué propiedad de los metales corresponde los siguientes hechos:
- El oro y la plata no se oxidan:
...
- La formación de herrumbre en un recipiente de aluminio:
...
- Confección de láminas de oro muy delgadas:
...
- Metales que se estiran en hilos o alambres muy delgados:
...