OXÍGENO E HIDRÓGENO
OXÍGENO E HIDRÓGENO
LAURA KARINA CASTAÑEDA VANEGAS
10-01
QUÍMICA
PROFESORA: DIANA JARAMILLO
INSTITUCIÓN EDUCATIVA EXALUMNAS
DE LA PRESENTACIÓN
IBAGUÉ - TOLIMA
2018
INTRODUCCIÓN:
Este blog es de tipo informativo, en el cual se explicará todo sobre el oxígeno y el hidrógeno, como algunas de sus propiedades y su estado natural. Además se hablará sobre la combustión y partes de esta.
OBJETIVOS:
Dar a conocer cualquier tipo de información sobre el tema adquirido, para que quede absolutamente entendido y se pueda aprender de la mejor manera.
OXÍGENO E HIDRÓGENO
OXÍGENO:
Es un elemento químico de número atómico 8 y representado por el símbolo O. En su forma molecular más frecuente, O2, es un gas a temperatura ambiente. Representa aproximadamente el 20.9% en volumen de la composición de la atmósfera terrestre.
Es uno de los elementos más importantes de la química orgánica y participa de forma muy importante en el ciclo energético de los seres vivo, esencial en la respiración celular de los organismos aerobios.
Es un gas incoloro, inodoro e insípido.
HIDRÓGENO:
Es un elemento químico del número atómico 1 y representado por el símbolo H con una masa atómica del 1,00794.
El hidrógeno es el elemento más liviano o ligero que existe, siendo aproximadamente 14 veces menos pesado que el aire.
Por lo general, se presenta en su forma molecular, formando el gas diatómico (H2) en condiciones normales. Este gas es inflamable, incoloro, inodoro, no metálico e insoluble al agua.
ESTADO NATURAL DEL OXÍGENO:
El Oxígeno es el elemento más abundante de la superficie terrestre, de la cual forma casi el 50%; constituye un 89% del agua y un 23% del aire (porcentajes por pesos). En estado libre, el oxígeno se encuentra en la atmósfera en forma de moléculas diatónicas (O2), constituyendo un 23% por peso y un 21% por volumen.En combinación, entra en la formación de una gran cantidad de compuestos orgánicos y minerales, haciendo parte de todos los organismos animales y vegetales.
De los minerales que contienen oxígeno, los más importantes son los que contienen silicio, siendo el más simple de todos la sílice (SiO2), que es el principal constituyente de la arena. Otros compuestos que contienen oxígeno son sulfatos, carbonatos, fosfatos, nitratos y óxidos, principalmente
ESTADO NATURAL DEL HIDRÓGENO:
El hidrógeno es el elemento más abundante del Universo. En efecto, la mayoría de las estrellas son predominantemente de hidrógeno (el Sol tiene aproximadamente un 90% de hidrógeno). En cuanto a la Tierra, su abundancia es menor. En estado libre, se encuentra en pequeñas cantidades en la atmósfera, así como en los gases que se desprenden de los volcanes y de los yacimientos de petróleo.
En combinación, por el contrario, el hidrógeno es bastante común: en el agua constituye en 11,2% de su peso total; el cuerpo humano, que es aproximadamente dos terceras partes de agua, tiene un 10% de hidrogeno por peso; forma parte esencial de todos los organismos animales y vegetales, en los cuales entra en combinación con oxígeno, nitrógeno, carbono, etc.
Finalmente, es un constituyente importante del petróleo y de los gases de combustibles naturales.
PROPIEDADES FÍSICAS DEL OXÍGENO:
El oxigeno se condensa a -183oC en un líquido azul pálido. Se solidifica a -219oC en un sólido blando azulado. Para ambos estados de agregación es muy paramagnético, es decir, sus regiones más probables de encontrar electrones u orbitales tienden a alinearse paralelamente cuando están en presencia de un campo magnético.
Si se suministra energía al oxígeno diatómico se obtiene la otra forma alotrópica del oxigeno conocida como ozono, de acuerdo con la reacción siguiente:
3Oo (g) → 2O3 (g)
La estructura de Lewis consideraba para el oxigeno presenta electrones sin pareja que violentan la regla del octeto, pero justifican el carácter paramagnético del oxígeno molecular, de acuerdo al cual el oxígeno es atraído por un campo magnético, tanto en su estado gaseoso como en estado líquido.
El ozono no es magnético, por tanto se le considera una estructura en la cual todos los electrones están apareados.
El ozono tiene un olor fuerte y penetrante. Éste es más soluble en agua que el oxigeno debido a que las moléculas del O3 son polares, sin embargo las del O2 no lo son.
Si llevamos el ozono a una temperatura de -111.5 oC se convierte en un líquido azul intenso de carácter fuertemente explosivo. El ozono es un agente oxidante fuerte. Sus aplicaciones se basan, precisamente, en su fuerte carácter oxidante.
El ozono se usa como germicida, como decolorante de ceras, féculas, grasas y barnices.
El oxigeno tiene tres isótopos estables y diez radiactivos. Los radioisótopos tienen todos una vida media de menos de tres minutos.
PROPIEDADES FÍSICAS DEL HIDRÓGENO:
El hidrogeno es fácilmente absorbido por ciertos metales finamente divididos, siendo los principales paladio, platino y oro. Por ejemplo, uno volumen de paladio finamente dividido puede adsorber aproximadamente 850 volumen es de Hidrógeno a temperatura ambiente. El hidrógeno absorbido es muy activo químicamente.
PROPIEDADES QUÍMICAS DEL OXÍGENO:
Nombre
Oxígeno
Número atómico
8
Valencia
2
Estado de oxidación
- 2
Electronegatividad
3,5
Radio covalente (Å)
0,73
Radio iónico (Å)
1,40
Radio atómico (Å)
-
Configuración electrónica
1s22s22p4
Primer potencial de ionización (eV)
13,70
Masa atómica (g/mol)
15,9994
Densidad (kg/m3)
1.429
Punto de ebullición (ºC)
-183
Punto de fusión (ºC)
-218,8
Descubridor
Joseph Priestly 1774
PROPIEDADES QUÍMICAS DEL HIDRÓGENO:
La ecuación anterior nos indica la gran cantidad de energía desprendida por la reacción.
Una propiedad muy importante del hidrógeno es su poder reductor. En efecto, a altas temperatura el hidrógeno reacciona con algunos óxidos reduciéndolos.
Este poder reductor, que se base en la tendencia del hidrógeno a oxidarse al estado de oxidación +1, tiene además aplicación en muchos procesos químicos.
LA COMBUSTIÓN:
La Combustión es un proceso químico de oxidación rápida que va acompañado de desprendimiento de energía bajo en forma de calor y luz. Para que éste proceso se dé, es necesario la presencia de un combustible, un comburente y calor.El material que es capaz de arder y se combina con el oxígeno, se conoce como combustible. En las combustiones ordinarias el combustible es una sustancia compuesta, como hidrocarburos (gas de petróleo, gasolina, kerosene, parafina, etc.), existen otros compuestos como el hidrógeno, el azufre, el papel, la madera, etc. El oxígeno, elemento esencial para que se produzca y continúe el proceso de oxidación, se conoce como comburente.
El combustible debe alcanzar una temperatura mínima para que pueda arder, ésta temperatura es la denominada punto de ignición o temperatura de inflamación.
Los materiales combustibles tienen una temperatura de inflamación baja y entran con facilidad en combustión. Si se quema carbón o azufre en iguales cantidades, se observará que la energía calórica que desprende el carbón es mayor que la que desprende el azufre.
Esto significa que los combustibles, al quemarse, no desprenden iguales cantidades de calor. Hay unos que desprenden mucha energía calórica, mientras que otros menos calor.
Como resultado del proceso de combustión, se obtienen los productos de la combustión. Estos dependen de la naturaleza del combustible, pero en general se produce vapor de agua, dióxido de carbono y carbón.
El hecho de que al quemar combustible se liberan importantes cantidades de energía, le da a estos materiales una particular importancia, ya que pueden ser aprovechados para nuestra utilidad. Las industrias, las fábricas, las plantas de producción de electricidad hacen uso de la combustión para derivar la energía que requieren para funcionar. En la actualidad, los hidrocarburos ocupan en primer lugar entre las fuentes de energía.
La combustión es ampliamente utilizada en los aparatos que nos ayudan a desplazarnos de un lugar a otro (automóviles, autobuses, aviones, barcos, etc.). De la misma manera, la combustión es utilizada en nuestras casas para cumplir múltiples funciones, como en las cocinas de gas o en las cocinillas de gasolina para cocinar nuestros alimentos, en las velas que a veces utilizamos para alumbrarnos, etc.
Cabe resaltar, que el uso indebido de los combustibles puede implicar situaciones lamentables; por ejemplo, cuando no se puede controlar el fuego, podemos decir que estamos frente a un incendio.
Como resultado del proceso de combustión, se obtienen los productos de la combustión. Estos dependen de la naturaleza del combustible, pero en general se produce vapor de agua, dióxido de carbono y carbón.
El hecho de que al quemar combustible se liberan importantes cantidades de energía, le da a estos materiales una particular importancia, ya que pueden ser aprovechados para nuestra utilidad. Las industrias, las fábricas, las plantas de producción de electricidad hacen uso de la combustión para derivar la energía que requieren para funcionar. En la actualidad, los hidrocarburos ocupan en primer lugar entre las fuentes de energía.
La combustión es ampliamente utilizada en los aparatos que nos ayudan a desplazarnos de un lugar a otro (automóviles, autobuses, aviones, barcos, etc.). De la misma manera, la combustión es utilizada en nuestras casas para cumplir múltiples funciones, como en las cocinas de gas o en las cocinillas de gasolina para cocinar nuestros alimentos, en las velas que a veces utilizamos para alumbrarnos, etc.
Cabe resaltar, que el uso indebido de los combustibles puede implicar situaciones lamentables; por ejemplo, cuando no se puede controlar el fuego, podemos decir que estamos frente a un incendio.
LA LLAMA- PARTES:
Para que la llama comience y quede estable, se debe estabilizar el frente de llama. Para ello, se debe coordinar la velocidad de escape de gases y de propagación de la llama con la entrada de comburente (aire) y combustible. El frente de llama marca la separación entre el gas quemado y el gas sin quemar. Aquí es donde tienen lugar las reacciones de oxidación principales.
El espesor del frente de llama puede ir desde menos de 1mm hasta ocupar totalmente la cámara de combustión. La propagación de la llama es el desplazamiento de ésta a través de la masa gaseosa. Se efectúa esta propagación en el frente de llama Si la combustión se efectúa con suficiente, oxígeno, es completa. La llama que se produce en este caso tiene poco poder de iluminación, por lo que se conoce con el nombre de llama de oxidación o llama oxidante, y el exceso de oxígeno es suficientemente alto para oxidar a los metales.
Si falta oxígeno, la combustión es incompleta y la temperatura que se alcanza es mas baja; en esta llama se reducen los óxidos de algunos metales; la llama que se produce tiene una luminosidad característica a causa de la incandescencia del carbón que no se quema por falta de oxígeno. Esta llama se conoce con el nombre de llama de reducción.
ESTRUCTURA:
En las llamas no luminosas se presentan tres zonas claramente definidas como se observa en la figura:
-Zona interna o interior fría, corresponde a los gases que no entran en combustión, por lo que su temperatura es baja.
-Zona intermedia o de reducción, es una mezcla intermedia en la cual la combustión es incompleta y en la que se reducen los óxidos metálicos. La zona de reducción está generalmente limitada a una mera envoltura del cono interior.
-Zona exterior o de oxidación, que es la parte más externa de la llama y envuelve a las dos anteriores; por la abundancia de oxigeno hay combustión completa y la temperatura es más alta. El punto más caliente de la llama se encuentra en el interior de esta zona.
FORMA, COLOR Y TEMPERATURA:
La forma que presenta una llama depende del medio técnico que prepara el combustible/comburente; es decir, depende del quemador utilizado, ya que éste es el encargado de pulverizar y repartir el combustible. Si la combustión es buena, la llama no será opaca, negruzca,... El color negro lo van a dar los inquemados. La temperatura que va a alcanzar la llama dependerá de:
1. Composición y porcentaje del comburente.
2. Velocidad global de la combustión. Ésta depende de:
-Re-actividad del combustible.
-Forma y eficacia del sistema de combustión.
-Temperatura inicial de los reactivos.
-En los quemadores de combustibles fluidos actuales se regula las proporciones de combustibles y aire para obtener llamas de alto poder calorífico, como consecuencia de combustiones completas, contarías a las llamas luminosas que se producen en algunos quemadores por la influencia de oxígeno.
CLASIFICACIÓN:
Las llamas se clasifican en 3 grupos ateniéndonos a los parámetros para un combustible líquido:
a. Mezcla combustible comburente.
b. Velocidad de la mezcla de combustible.
c. Posición de la llama respecto a la boca del quemador.
a. Mezcla combustible comburente.
1) Llama de premezcla: La mezcla de los dos fluidos se realiza parcial o totalmente antes de alcanzar la cámara de combustión.
2) Llama de difusión: (sin mezcla previa) El combustible y el comburente se mezcla justo en el momento de la combustión.
b. Velocidad de la mezcla de combustible.
1) Laminar: Los fenómenos de mezcla y transporte ocurren a bajas temperaturas.
2) Turbulento: Las velocidades de la mezcla aire/combustible es elevada. La mezcla vaporizada suele salir silbando y en forma de torbellino.
c. Posición de la llama respecto a la boca del quemador.
1) Llama estacionaria: El combustible se va quemando poco a poco al pasar por una determinada parte del sistema. Este es el tipo de llama ideal desde el punto de vista industrial.
2) Llama explosiva libre: Es la que está en movimiento.
Comentarios
Publicar un comentario