Contaminación es la presencia en el ambiente de cualquier agente o contaminante que produce consecuencias negativas sobre el medio ambiente.
Se denomina impacto ambiental al conjunto de posibles efectos negativos sobre el medio ambiente, dando lugar a una modificación del entorno natural como consecuencia de las actividades humanas.
Según el medio al que afectan, podemos hablar de:
- Impactos en la atmósfera: producidos por emisiones gaseosas y sólidas a la atmósfera.
· Destrucción de la capa de ozono
· El efecto invernadero
· La lluvia ácida
· Medidas para disminuir la contaminación atmosférica
- Impactos en la hidrosfera: producidos por el vertido de todo tipo de sustancias a la hidrosfera.
· Depuración y potabilización del agua
- Impactos en el suelo: producidos por la erosión o por el vertido de distintas sustancias sobre la superficie terrestre
· Desertización
· Incendios forestales
- Impactos en la biosfera: debido a la degradación de los ecosistemas, pérdida de diversidad, extinción de especies, etc.
Una reacción química, cambio químico o fenómeno químico, es todo proceso termodinámico en el cual una o más sustancias, por efecto de un factor energético, se transforman, cambiando su estructura molecular y sus enlaces, en otras sustancias llamadas productos. Esas sustancias pueden ser elementos o compuestos. Un ejemplo de reacción química es la formación de óxido de hierro producida al reaccionar el oxígeno del aire con el hierro de forma natural, o una cinta de magnesio al colocarla en una llama se convierte en óxido de magnesio, como un ejemplo de reacción inducida.
A la representación simbólica de las reacciones se les llama ecuaciones químicas.
Los productos obtenidos a partir de ciertos tipos de reactivos dependen de las condiciones bajo las que se da la reacción química. No obstante, tras un estudio cuidadoso se comprueba que, aunque los productos pueden variar según cambien las condiciones, determinadas cantidades permanecen constantes en cualquier reacción química. Estas cantidades constantes, las magnitudes conservadas, incluyen el número de cada tipo de átomo presente, la carga eléctrica y la masa total.
Las ecuaciones químicas son las representaciones de las reacciones químicas o transformaciones químicas, y constan de dos miembros; en el primero se indican las fórmulas de las sustancias iniciales, que se denominan reactivos, y en el segundo las de las sustancias que se obtienen, y se denominan productos. Los miembros se separan por una flecha (-->) para señalar el sentido de una reacción o dos flechas con los sentidos contrarios (<-->) para indicar que la reacción está en equilibrio, es decir, que coexisten sustancias reaccionantes y productos.
Como por ejemplo, en la combustión del metano se produce dióxido de carbono y agua. La ecuación que representa esta reacción es:
CH4 + O2 --> CO2 + H2O
Para que la ecuación cumpla con la ley de conservación de la masa es imprescindible que esté ajustada o igualada, es decir, que haya el mismo número de átomos en cada miembro de la ecuación. Se utilizan entonces unos números, los coeficientes estequiométricos, que se colocan delante de las fórmulas e indican el número relativo de moléculas.
CH4 + 2 O2 --> CO2 + 2 H2O
En determinados casos hace falta especificar el estado físico: sólido (s), líquido (l), gas (g), o disolución acuosa (aq), en que se encuentran las sustancias en las condiciones de la reacción.
CH4(g) + 2 O2(g) --> CO2(g) + 2 H2O(l)
En las ecuaciones ajustadas podemos hacer dos lecturas: una microscópica, por ejemplo, una molécula de metano con dos moléculas de oxígeno produce una molécula de dióxido de carbono y dos de agua, esto es poco práctico aunque didáctico porque nunca vamos a trabajar con tan poca materia, más interesante es la lectura macroscópica, por ejemplo, un mol de metano con dos moles de oxígeno produce un mol de dióxido de carbono y dos moles de agua. Esto será particularmente útil cuando realicemos cálculos estequiométricos.
Si en la reacción intervienen ións, hay que igualar, además, eléctricamente, para que cumpla la ley de conservación de la carga. Como por ejemplo:
Zn + Ag+ --> Zn2+ + Ag
Zn(s) + 2 Ag+(aq) --> Zn2+(aq) + 2 Ag(s)
Método para ajustar ecuaciones químicas: el método más sencillo es el de tanteo, se contarán los átomos de cada elemento en reactivos y productos y se colocarán los coeficientes delante de las fórmulas para que los elementos queden igualados, debes dejar para ajustar al final los elementos que aparezcan en varias fórmulas en reactivos o productos. Ten en cuenta que al ajustar un elemento puedes desajustar otro, por tanto repasa todo al final.
Un ejemplo: Combustión del propano
C3H8 + O2 --> CO2 + H2O
El oxígeno participa en más de un compuesto en productos, lo dejaremos para el final. Empezamos por el C, 3 carbonos en reactivos y 1 carbono en productos, necesitamos 3 moléculas de CO2 para ajustarlo.
C3H8 + O2 --> 3 CO2 + H2O
Seguimos con el H, 8 hidrógenos en reactivos y 2 hidrógenos en productos, necesitamos 4 moléculas de H2O para ajustarlo.
C3H8 + O2 --> 3 CO2 + 4 H2O
Sólo nos faltan los O, 2 oxígenos en reactivos y 3·2+4·1=10 en productos, necesitamos 5 moléculas de O2 en reactivos para ajustarlo.
C3H8 + 5 O2 --> 3 CO2 + 4 H2O
Ya está la ecuación ajustada, el coeficiente del propano es 1 aunque no se escriba, pero en los ejercicios sí lo tienes que escribir. Recuerda que lo que no puedes modificar son los coeficientes de cada elemento dentro de las moléculas, ya que cambiarías las sustancias, sólo podemos modificar el número de moléculas.
En nuestra vida diaria nos encontramos con numerosos compuestos químicos: ácidos, sales, hidróxidos, etc.
- La sal común es el cloruro de sodio -> NaCl
- El dióxido de carbono proviene de los coches se formula -> CO2
- El agua oxigenada que hay en casa es el peróxido de hidrógeno -> H2O2
- La cáscara del hueso es carbonato de calcio -> CaCO3
Un enlace químico es el proceso químico responsable de las interacciones atractivas entre átomos y moléculas, y que confiere estabilidad a los compuestos químicos diatómicos y poliatómicos. La explicación de tales fuerzas atractivas es un área compleja que está descrita por las leyes de la química cuántica.
Sin embargo, en la práctica, los químicos suelen apoyarse en la fisicoquímica o en descripciones cualitativas que son menos rigurosas, pero más sencillas en su propia descripción del enlace químico.
En general, el enlace químico fuerte está asociado con la compartición o transferencia de electrones entre los átomos participantes. Las moléculas, cristales, y gases diatómicos -o sea la mayor parte del ambiente físico que nos rodea está unido por enlaces químicos, que determinan las propiedades físicas y químicas de la materia.
Hay que tener en cuenta que las cargas opuestas se atraen, porque, al estar unidas, adquieren una situación más estable (de menor entalpía) que cuando estaban separados. Esta situación de mayor estabilidad suele darse cuando el número de electrones que poseen los átomos en su último nivel es igual a ocho, estructura que coincide con la de los gases nobles ya que los electrones que orbitan el núcleo están cargados negativamente, y que los protones en el núcleo lo están positivamente, la configuración más estable del núcleo y los electrones es una en la que los electrones pasan la mayor parte del tiempo entre los núcleos, que en otro lugar del espacio. Estos electrones hacen que los núcleos se atraigan mutuamente.
Se llama molécula a un conjunto de al menos dos átomos enlazados covalentemente que forman un sistema estable y eléctricamente neutro.
Casi toda la química orgánica y buena parte de la química inorgánica se ocupan de la síntesis y reactividad de moléculas y compuestos moleculares. La química física y, especialmente, la química cuántica también estudian, cuantitativamente, en su caso, las propiedades y reactividad de las moléculas. La bioquímica está íntimamente relacionada con la biología molecular, ya que ambas estudian a los seres vivos a nivel molecular. El estudio de las interacciones específicas entre moléculas, incluyendo el reconocimiento molecular es el campo de estudio de la química supramolecular. Estas fuerzas explican las propiedades físicas como la solubilidad o el punto de ebullición de un compuesto molecular.
Las moléculas rara vez se encuentran sin interacción entre ellas, salvo en gases enrarecidos y en los gases nobles. Así, pueden encontrarse en redes cristalinas, como el caso de las moléculas de H2O en el hielo o con interacciones intensas pero que cambian rápidamente de direccionalidad, como en el agua líquida. En orden creciente de intensidad, las fuerzas intermoleculares más relevantes son: las fuerzas de Van der Waals y los puentes de hidrógeno. La dinámica molecular es un método de simulación por computadora que utiliza estas fuerzas para tratar de explicar las propiedades de las moléculas.
El átomo es un constituyente materia ordinaria, con propiedades químicas bien definidas, que mantiene su identidad. Cada elemento químico está formado por átomos del mismo tipo (con la misma estructura electrónica básica), y que no es posible dividir mediante procesos químicos. Está compuesto por un núcleo atómico, en el que se concentra casi toda su masa, rodeado de una nube de electrones. El núcleo está formado por protones, con carga positiva, y neutrones, eléctricamente neutros
Los electrones, cargados negativamente, permanecen ligados a este mediante la fuerza electromagnética.
Los átomos se clasifican de acuerdo al número de protones y neutrones que contenga su núcleo. El número de protones o número atómico determina su elemento químico, y el número de neutrones determina su isótopo. Un átomo con el mismo número de protones que de electrones es eléctricamente neutro. Si por el contrario posee un exceso de protones o de electrones, su carga neta es positiva o negativa, y se denomina ion.
Los átomos son objetos muy pequeños con masas igualmente minúsculas: su diámetro y masa son del orden de la billonésima parte de un metro y cuatrillonésima parte de un gramo. Solo pueden ser observados mediante instrumentos especiales tales como un microscopio de efecto túnel. Más de un 99,94% de la masa del átomo está concentrada en su núcleo, en general repartida de manera aproximadamente equitativa entre protones y neutrones. El núcleo de un átomo puede ser inestable y sufrir una transmutación mediante desintegración radioactiva. Los electrones en la nube del átomo están repartidos en distintos niveles de energía u orbitales, y determinan las propiedades químicas del mismo. Las transiciones entre los distintos niveles dan lugar a la emisión o absorción de radiación electromagnética en forma de fotones, y son la base de la espectroscopia.
Un modelo atómico es una representación estructural de un átomo, que trata de explicar su comportamiento y propiedades. De ninguna manera debe ser interpretado como un dibujo de un átomo, sino más bien como el diagrama conceptual de su funcionamiento. A lo largo del tiempo existieron varios modelos atómicos y algunos más elaborados que otros:
- Modelo atómico de Demócrito, el primer modelo atómico, postulado por el filósofo griego Demócrito.
- Modelo atómico de Dalton, surgido en el contexto de la química, el primero con bases científicas.
- Modelo atómico de Thomson, o modelo del budín, donde los electrones son como las "frutas" dentro de una "masa" positiva.
- Modelo del átomo cúbico de Lewis, donde los electrones están dispuestos según los vértices de un cubo, que explica la teoría de la valencia.
- Modelo atómico de Rutherford, el primero que distingue entre el núcleo central y una nube de electrones a su alrededor.
- Modelo atómico de Bohr, un modelo cuantizado del átomo, con electrones girando en órbitas circulares.
- Modelo atómico de Sommerfeld, una versión relativista del modelo de Rutherford-Bohr.
- Modelo atómico de Schrödinger, un modelo cuántico no relativista donde los electrones se consideran ondas de materia existente.
Las sustancias que se pueden observar se clasifican en sustancias puras y mezclas.
- Sustancia pura: es aquella que no se puede descomponer en otras mediante procedimientos físicos (como calentamiento o un campo magnético). Es posible que la sustancia pura se descomponga mediante reacciones químicas; si se descompone en más de un elemento químico, se dice que la sustancia es compuesta; en caso contrario, se dice que es una sustancia simple.
- Mezcla: es el resultado de la combinación de varias sustancias puras, y es posible la separación de éstas mediante procedimientos físicos (destilación, evaporación, suspensión y filtración) y mecánicos (decantación e imantación).
- Mezcla homogénea: es aquella en la que las propiedades intensivas son las mismas en toda la mezcla (por ejemplo, sal disuelta en agua). Estas propiedas intensivas son las que no dependen de la cantidad de material considerado (por ejemplo, densidad, sabor, viscosidad, calor específico).
Existe un método, que se apoya en el efecto Tyndall, que permite determinar con facilidad si se trata de una mezcla homogénea. Para que una mezcla se pueda considerar homogénea no se deben poder observar partículas en suspensión al iluminar la mezcla mientras se observa en dirección perpendicular a la del haz de luz.
Se dice mezcla heterogénea a aquella en la que las partes mantienen propiedades intensivas diferentes (por ejemplo, arena mezclada con serrín).
Es posible encontrar una misma sustancia en distintos estados de agregación, dependiendo de la temperatura.
- Sublimación:de sólido a gas.
- Fusión:de sólido a líquido.
- Vaporización:de líquido a gas.
- Sublimación inversa:de gas a sólido.
- Condensación:de gas a líquido.
- Solidificación:de líquido a sólido.
La temperatura a la que tiene lugar el cambio de sólido a líquido (o de líquido a sólido) se denomina
punto de fusión.
La temperatura a la que ocurre el cambio de líquido a gas (o de gas a líquido) se
llama punto de ebullición.
Una sustancia se encuentra en estado sólido si su temperatura es inferior a su punto de fusión, en
estado líquido si su temperatura está comprendida entre el punto de fusión y el de ebullición, y se
encuentra en estado gaseoso cuando su temperatura es superior al punto de ebullición.
Durante el cambio de estado de una sustancia pura, la temperatura no varía, pero debemos continuar
calentando o enfriando. El calor que proporcionamos o que retiramos recibe el nombre de calor latente de fusión o de vaporización según el cambio de estado que se trate.
La materia se puede presentar en tres formas diferentes: estado sólido, estado líquido y estado gaseoso. El agua es una sustancia que se encuentra en la naturaleza en los tres estados.
TEORÍA CINÉTICA
La materia, independientemente del estado en el que se encuentre, está formada por partículas muy pequeñas que se hallan en continuo movimiento e interacción.
ESTADO SÓLIDO
- Los sólidos tienen una masa constante.
- Su volumen también es fijo.
- Es muy difícil deformar los cuerpos sólidos.
- Tienen forma propia y fija. La interacción entre sus partículas es muy fuerte y estas están muy próximas entre sí.
ESTADO LÍQUIDO
- Los cuerpos líquidos tienen una masa constante.
- Igual que los sólidos, su volumen es constante.
- Menor interacción entre sus partículas; están más separadas. Por ello, los líquidos, a diferencia de los sólidos, no tienen forma propia ya que adopta la forma del recipiente que los contiene, si cambiar de volumen. Si vierto agua en un vaso, adoptará la forma del vaso, pero si la vierto en una botella, tendrá la forma de la botella.
ESTADO GASEOSO
- Los gases tienen una masa constante, igual que los sólidos y los líquidos.
- Su volumen no es contante, pues puede disminuir si se aplican fuerzas sobre él, y aumentar si desaparecen esas fuerzas.
- En los gases, la interacción entre sus partículas es muy débil y se pueden mover libremente. No presentan forma propia, ya que adquieren la forma del recipiente que los contiene.
Materia es todo aquello que tiene localización espacial, posee una cierta cantidad de energía, y está sujeto a cambios en el tiempo y a interacciones con aparatos de medida. En física y filosofía, materia es el término para referirse a los constituyentes de la realidad material objetiva, entendiendo por objetiva que pueda ser percibida de la misma forma por diversos sujetos. Se considera que es lo que forma la parte sensible de los objetos perceptibles o detectables por medios físicos. Es decir es todo aquello que ocupa un sitio en el espacio, se puede tocar, se puede sentir, se puede medir, etc.
