009. Química. Décimo. Estequimetría

¿QUÉ ES LA ESTEQUIOMETRÍA?

Analice la siguiente ecuación química:

H₂  + O₂   ----------------->  H₂O

·         Léala en forma correcta

·         Balancéela

·         Piense cómo puede determinar qué cantidad de agua se forma a partir de una determinada cantidad de reactantes.

La estequiometria se encarga de hacer cálculos matemáticos a partir de las ecuaciones químicas balanceadas.

La estequiometria nos permite hacer determinaciones de cantidades de reactantes y de productos en una ecuación química balanceada.

Una ecuación química balanceada permite averiguar las cantidades de reactantes que se requieren para formar cierta cantidad de producto.

Los cálculos estequiométricos se basan en las relaciones fijas de combinaciones que hay entre las sustancias. Dichas relaciones están indicadas por  los que índices numéricos que aparecen en las fórmulas y por los coeficientes de las ecuaciones balanceadas.

Los cálculos estequiométricos requieren una unidad química  que relaciona los pesos de los reactantes con los pesos de los productos. Esta unidad química es la mol.

Recuerde que:

 Una mol es una cantidad de material que contiene de  número de Avogadro de partículas: 6,02 x 10²³.

Un mol de átomos es igual a 6,02 x 10²³ átomos.

Un mol de moléculas es igual a 6,02 x 10²³ moléculas.

Un mol corresponde en gramos, al peso fórmula de la sustancia.

·         ¿A qué equivale el peso atómico de un elemento en átomos? ¿Por qué?

·         ¿A qué equivale el peso molecular de compuesto en moléculas? ¿Por qué?

EL PESO DE LAS MOLÉCULAS Y EL PESO DE LOS MOLES

Según el principio de Avogadro, volúmenes iguales de gases iguales  a condiciones de presión y temperatura contienen igual número de moléculas. Así está demostrado que una mol de cualquier  gas, a condiciones normales, esto es una temperatura de 0ºC (273ºK)  y a una presión de 1 atmósfera, ocupa un volumen de 22.4 litros y contiene 6,02 x 10²³ moléculas.

Sin embargo, al pesar volúmenes iguales de gases, se encuentra que las masas son diferentes. Así que cada gas está constituido por moléculas específicas.

·         ¿Cuántas  moléculas hay en 1 mol de H₂O?

·         ¿A cuántos gramos equivale 1 mol de NaOH?

·         ¿Cuánto pesan 6.02 x 10²³ átomos de sodio?

NÚMERO DE MOLES

El número de moles se refiere  a la cantidad de estas unidades presentes en una muestra. Se representa con la letra n.

Para calcular el número de moles se divide el valor en gramos de la muestra por el valor de una mol de dicha sustancia. Ejemplo

¿Cuántas moles hay en 160 gramos de SO₃?

1mol de SO₃ / 80 g de SO₃  =   x / 160 g de SO₃

(1 mol de SO₃) (160 g de SO₃) / 80 g de SO₃ =x

X = 2 moles de SO₃

·         ¿Cuántas moles hay en 64 gramos de agua?

·         ¿A cuántas moles corresponden 196 gramos de H₂SO₄?

·         ¿A cuántas moles corresponde un kilogramo de sal NaCl?

·         ¿Cuántas moles tiene un anillo de plata que pesa 5 gramos?

Una de las actividades de la persona que hace química es estudiar los procesos en los cuales ocurren transformaciones de los compuestos o de los elementos, es decir los cambios químicos. Un cambio químico puede ser expresado a través de una ecuación química  que indica información valiosa del proceso; por ejemplo cuáles son los reactantes, cuáles son los productos, cuál es el estado físico, cuál es la relación del número de moles entre reactantes y  productos.

Con la anterior información pueden hacerse los cálculos de los materiales consumidos o producidos en la reacción química.

EJEMPLO

Tomemos  una ecuación balanceada:

2HNO₃ + 3H₂S  --------------->  2NO + 3S  + 4H₂O

Esta ecuación se lee así:

Si dos moles de HNO₃ reaccionan con 3 moles de H₂S producen 2 moles de NO, 3 moles de S y 4 moles de H₂O.

Si queremos esta misma información pero dada en gramos, se deben hacer las siguientes conversiones:

a)    Para el HNO₃

1 mol de HNO₃  pesa:  (H1g) + (N 14 g) + (O 16 * 3 = 48g) = 63 g

1 mol de HNO₃ / 63 g de HNO₃ = 2 moles de HNO₃ / x

X = 1 mol de HNO₃ * 63 g de HNO₃ / 1mol de HNO₃ = 126 g de HNO₃

En 2 moles de HNO₃ hay 126 gramos de HNO₃

b)    Para el H₂S

1 mol de H₂S pesa: ( H 1 x 2 = 2 g) + ( S 32 g) = 34 g

1mol de H₂S / 34 g de H₂S = 3 mol de H₂S / x

X = 3 mol de H₂S * 34 g de H₂S / 1 mol de H₂S = 102 g de H₂S

En 3 moles de H₂S hay 102 g de H₂S

c)    Para el NO

1 mol de NO pesa: (N 14g) + (O 16 g) = 30 g

1 mol de NO / 30 g de NO = 2 moles de NO / x

X = 2 moles de NO * 30 g de NO / 1 mol de NO = 60 g de NO

En 2 moles de NO hay 60 g de NO

d)    Para el S

1 mol de S / 32 g de S = 3 moles de S / x

X = 3 moles de S * 32 g de S / 1 mol de S = 96 g de S

En 3 moles de S hay 96 g de S

e)    Para el H₂O

1 mol  de H₂O / 18 g de H₂O  = 4 moles de H₂O / x

X = 4 moles de H₂O * 18 g de H₂O / 1 mol de H₂O = 72 g de H₂O

En 4 moles de H₂O hay 72 g de H₂O

Tomando nuevamente la ecuación inicial y teniendo en cuenta los resultados anteriores tenemos que:

Si 126 g de H₂NO₃ reacciona con 102 g de H₂S producen 60 g de NO, 96 g de S y 72 g de H₂O.

Estos cálculos son importantes para trabajar en el laboratorio, por ejemplo si no disponemos de esas cantidades o si solamente necesitamos producir 10 g de S.

El problema sería ¿Cómo se pueden producir 10 gramos de S a partir de la ecuación balanceada?

SOLUCION:

Planteamos la ecuaciones:

Ecuación 1. 2HNO₃ + 3H₂S  ---------------->  2NO + 3S  + 4H₂O

Ecuación 2. 126 g de HNO₃  + 102 g de H₂S  -------------->  60 g de NO + 96 g de S + 72 g de H₂O

Como la pregunta está formulada en gramos  utilizamos la ecuación 2.

126 g de HNO₃ / 96 g de HNO₃ = x / 10 g de S

X = 126 g de HNO₃ * 10 g de S / 96 g de S = 13.125 g de HNO₃

X = 13. 125 g de HNO₃

Se necesitan 13.125 g de HNO₃ para producir 10 g de S. Como hay otro reactante, según la ecuación el H₂S hacemos el cálculo respectivo.

102 g de H₂S / 96 g de S = x / 10 g de S

X = 102 g de H₂S * 10 g de S / 96 g de S = 10.625 g de H₂S

Se necesitan 10. 625 g de H₂S para producir 10  g de S

RESPUESTA: Si hacemos reaccionar 13.125 g de HNO₃  con 10.625 g de H₂S se producen 10 g de S.

EJERCICIOS PARA EL EQUIPO DE TRABAJO

·         ¿Cuántos moles de O₂ se necesitan para formar 2 moles de HCl en la reacción siguiente?

4HCl  + O₂   --------------->  2H₂O + 2Cl₂

·         ¿Qué peso de FeS se necesita para preparar 5 moles de H₂S? la ecuación de la reacción es:

2HCl  + FeS    ---------------->  H₂S + FeCl₂

·         Con la siguiente ecuación: 2KClO₃  ------------->  2KCl + 3O₂ ¿Cuántos moles de KClO₃ se necesitan para  producir 192 g de O₂

·         Según la ecuación de la formación del agua  2H₂ + O₂   ------------>  2H₂O ¿Cuántos gramos de H₂ y de O₂ se necesitan para producir 6 moles de H₂O

008. Química. Décimo. Nuestro cuerpo un laboratorio

EL MUNDO DE LA QUÍMICA

Nuestro organismo: todo un laboratorio

El organismo humano es un verdadero laboratorio. Allí se llevan a cabo numerosas reacciones químicas de todo tipo; el estómago como muchos otros órganos es prueba de ello. Durante el siglo XVIII, muchos investigadores afirmaban que el estómago tenía una actividad meramente física; otros decían que su función era química.

El investigador italiano Lázaro Spallanzani realizó los primeros ensayos para dar fin a esta polémica.

Uno de los ensayos consistió en construir una pequeña jaula de alambre, dentro de la cual colocó un trozo de carne. Luego ató la canasta a un cordón y la deglutió, dejándola durante algún tiempo en el estómago. Posteriormente, sacó la jaula tirando del hilo encontrando que la carne se había disuelto; confirmando que un proceso químico está involucrado en la digestión.

Sin embargo Spallanzani deseaba obtener el jugo gástrico para sus investigaciones, pero ¿cómo obtnerlo? Simplemente efectuó el mismo ensayo, pero reemplazando el trozo de carne por una esponja, extrajo el jugo gástrico de ella y lo puso en  un recipiente de vidrio; luego lo calentó bajo su axila para lograr la misma temperatura del cuerpo, observó entonces cómo la carne de disolvía debido a la acción del jugo gástrico.

En otro ensayo hizo ingerir a una gallina pequeñas bolas de plomo que extraía posteriormente del estómago de los animales, observando que las formas de estas esferas  había cambiado, eran ahora más achatadas. Esto lo llevó a pensar que habían sufrido una presión considerable y que por lo tanto  en la digestión se presentaban  fenómenos físicos y químicos.

Estos experimentos se convirtieron en el camino que tomaron posteriormente investigadores y que aclararon los procesos de la digestión. Gracias a estos estudios sabemos hoy en día que el estómago posee numerosas glándulas localizadas en la mucosa que lo tapizan interiormente y que producen el jugo gástrico.

El ácido clorhídrico (HCl) es un ácido inorgánico y tiene gran importancia en el proceso de la digestión. Es el encargado de ablandar las proteínas e iniciar el proceso de la inversión  de la sacarosa y de la leche coagulada. Favorece la acción de la pepsina, enzima que sólo actúa en medio ácido. La alta acidez que llega a alcanzar el estómago un pH entre 1 y 2, ejerce una acción bactericida sobre los numerosos microorganismos ingeridos en la comida y de esta forma son destruidos en el organismo.

Debido a la fuerte acción del ácido clorhídrico, el estómago está recubierto por una capa de mucus que lo protege de su acción. Cuando este mucus sufre algún daño, el ácido actúa directamente  sobre la pared produciendo una herida difícil de cicatrizar, que en ocasiones se infecta  formando la úlcera gástrica.

Para matar esta enfermedad existen algunos medicamentos llamados antiácidos, que evitan la irritación de la úlcera y alivian el dolor. Este efecto se basa en una reacción de neutralización. Es decir el medicamento contiene sustancias de carácter básico (hidróxidos) que neutralizan el ácido clorhídrico (HCl) del jugo gástrico, llevando el contenido gástrico hasta un pH de 3.5 o más en un tiempo aproximado de 15 minutos. Para tal efecto se utilizan carbonatos, bicarbonatos, citratos, fosfatos; pero el hidróxido de aluminio y magnesio son los que se usan con más frecuencia.

Si alguna vez ha tomado uno de estos antiácidos Al(OH)₃ hidróxido de aluminio, Mg(OH)₂ hidróxido de magnesio, habrá notado la sequedad en la boca; esto se debe principalmente al ión aluminio  de Al(OH)₃ que contribuye al aumento en la producción de mucus.

Al(OH)₃ + 3HCl  -----------------> AlCl₃   + 3H₂O

Hidróxido de aluminio + ácido clorhídrico  -------------------> cloruro de aluminio  + agua

Mg(OH)₂ + 2HCl   ------------------->  MgCl₂  + 2H₂O

Hidróxido de magnesio + acido clorhídrico -------------------> cloruro de magnesio + agua

Estos hidróxidos tienen además la ventaja de formar un gel que produce una capa protectora sobre el sito ulcerado. También se ha usado el bicarbonato de sodio pero este tiene el inconveniente de liberar dióxido de carbono en el estómago provocando eructos y distensión gástrica molesta, además de alcalinizar la orina.

NaHCO₃  + HCl  ---------------------> NaCl  + H₂O  + CO₂

Bicarbonato ácido de sodio + ácido clorhídrico   -------------------> cloruro de sodio + agua + dióxido de carbono

Los antiácidos son un grupo de medicamentos que se usan no siempre de la mejor manera. La publicidad desmedida ha hecho que muchas personas a la mínima señal de una molestia gastrointestinal consuma estos productos que sólo deben ser utilizados en los casos que se requieren y prescritos por un médico.

ACTIVIDAD DE CLASE INDIVIDUAL

1.    Imagina que adiciona una menta en una coca cola, o una pastilla de alka-seltzer  a un vaso de agua. Describa el fenómeno que se presenta. El gas que se desprende, existía antes de introducir la pastilla de alka-seltzer o la menta?. Explique brevemente.

2.    Para comprender cada tema de clase, ¿qué debe saber con anterioridad?

3.    ¿Por qué es importante estudiar este tema?

4.    Realice un mapa de conceptos del tema

5.    Resuma en una frase la importancia del tema.

027. Biología. Octavo. Sistema Endocrino

3. GLÁNDULAS Y HORMONAS

Las glándulas suelen considerarse más como coordinadores que como efectores, sin embargo, la realidad es que son efectores, no para producir trabajo extrínseco sino para activar funciones del propio organismo.

a)       Aspectos generales

Las hormonas son sustancias químicas producidas por las glándulas. La producción de hormonas recibe el nombre de secreción; no tiene relación con la excreción renal, o eliminación de productos.

Si las glándulas envían las hormonas al torrente sanguíneo se llaman endocrinas, ej. La hipófisis es una glándula con hormonas endocrinas. Si el producto se envía al exterior o al tubo digestivo tendremos una glándula exocrina, ej. Glándulas lacrimales, salivales, sudoríparas. Glándula mixta es la que produce hormonas endocrinas  y exocrinas, ej. El páncreas que secreta insulina endocrina y enzimas al tubo digestivo.

b)      Glándulas importantes en el hombre

La hipófisis: es llamada la glándula máster, coordinadora de las demás porque sus hormonas activan otras glándulas.

Esta glándula se localiza en la parte media inferior del cerebro, sobre la silla turca o pequeña depresión del hueso esfenoides.

La hipófisis es un cuerpo pequeño, como una alverja o guisante: posee dos lóbulos: el anterior o adenohipófisis y el posterior. Las principales hormonas del lóbulo anterior son:

o   Hormona estimuladora del folículo o folículo estimulante (FSH): estimula en el ovario la maduración de los folículos a óvulos; en los testículos estimula la producción de espermatozoides.

o   Hormona luteínica o luteinizante (LH): estimula en el ovario la transformación del folículo de Graff en cuerpo lúteo. Activa testículos y ovarios para que produzcan hormonas sexuales.

o   Prolactina: estimula en las glándulas mamarias la producción de leche; controla el proceso reproductor y activa el metabolismo.

o   Hormona del crecimiento: activa el crecimiento, la síntesis de proteínas, la hidrólisis de grasas y la concentración de glucosa.

o   Estimuladora de melanóforos: regula el balance de sal y agua en el organismo. Controla la producción de melanina.

o   Hormona estimuladora de la tiroides o tireotrópica: activa o estimula la tiroides

o   Hormona adrenocorticotrópica: estimula la corteza de las glándulas suprarrenales..

Glándula tiroides: esta glándula produce tres tipos de hormonas:

o   Tiroxina y triyodotironina: esenciales para el crecimiento y metabolismo oxidativo. La calcitonina: impide el nivel alto de calcio en la sangre. La tiroides se halla en el cuello, en la parte superior de la traquea.

Glándula paratiroides: son dos pequeños cuerpos en posición lateral con relación a la tiroides. Su función es regular el metabolismo del calcio y el fósforo.

Suprarrenales: en realidad, en realidad son dos glándulas; embriológicamente se derivan de diverso origen histológico:

La médula: segrega adrenalina o epinefrina. En las sinapsis de los nervios sirve como puente entre el axón de una neurona y las dendritas de la otra.

Como hormona estimula el aumento de la actividad metabólica; se produce mayor oxidación de glucosa, mayor liberación energética, mayor actividad cardiaca y estrechamiento de los vasos sanguíneos. Se libera gran cantidad para responder a momentos de amenaza, angustia, ira.

La corteza de las glándulas suprarrenales produce, ante todo, varios compuestos de cortisona. Se estimula la conversión de grasa  y proteínas en glucosa y también se activa la reabsorción de agua e iones de Na⁺; en cambio la presencia de cortisona inhibe la reabsorción de iones de K⁺.

La cortisona ha demostrado ser un excelente producto para eliminar síntomas de reumatismo, neumonía, sin embargo al interrumpir la medicación regresan los síntomas primitivos.

Ciertas hormonas corticales producen hormonas sexuales; un tumor en la corteza de esta glándula activa la producción de testosterona y la masculinización tanto en hombres como en mujeres.

Glándula Epífisis o pineal: se localiza en la parte media del cerebro. Está en duda si más que glándula puede ser parte del mismo cerebro. Se produce en ella la melatonina; pareciera que tiene relación con la captación de  luz y regula, en conexión con el hipotálamo, la producción de hormonas gonadotrópicas.

Mucosa del estómago: produce gastrina, hormona que estimula la producción de jugo gástrico y activa al páncreas para que segregue jugo pancreático.

Mucosa del duodeno: produce la hormona secretina y colecistoquinina: estimula producción de jugo gástrico y pancreático. Inhibe los movimientos del estómago.

Timo: no está bien estudiado; parece que la timosina, estimula el sistema inmunológico en los tejidos linfáticos.

Hipotálamo: esta glándula, a veces se considera parte del cerebro. Tiene varias funciones: la producción de hormonas sexuales hasta la pubertad impidiendo la acción de la hipófisis.

o   La vasopresina, reduce el diámetro de los vasos sanguíneos y estimula  la reabsorción de agua (antidiurética).

o   La oxitocina, que se acumula en el lóbulo posterior de la hipófisis, estimula los músculos uterinos en el nacimiento y activa la producción de leche.

No está claro si estas dos hormonas son producidas por el hipotálamo o por el lóbulo posterior de la hipñofisis.

Algunas glándulas mixtas son, también muy importantes:

Páncreas: endocrina, segrega:

o   Insulina. Estimula la conversión de glucosa en el hígado, para ser acumulada en forma de glucógeno. Estimula la formación de grasas y proteínas.

o   Glucagón: tiene efectos contrarios a la insulina: convierte el glucógeno en glucosa para ser liberada la torrente sanguíneo.

Estas dos hormonas se producen en los islotes de Langerhans del páncreas. La insulina en las células beta y el glucagón en las células alfa.

El páncreas como glándula exocrina, produce enzimas digestivas para la digestión en el duodeno: tripsina, lipasa, amilasa, nucleasa.

            Ovarios: producen dos tipos de hormonas:

o   Estrógenos: estimula la formación de los caracteres sexuales secundarios femeninos, órganos reproductores, endometrio.

o   Progesterona: prepara al útero para recibir el embrión y mantiene las condiciones favorables para el embarazo. Impide la producción de nuevos óvulos, inhibiendo secreción de FSH.

Testículos: producen la testosterona, en las células intersticiales de los tubos seminíferos, estimula la  aparición de los caracteres sexuales secundarios masculinos y la producción de espermatozoides.

ACTIVIDAD DE CLASE GRUPAL:

Realizar un cuadro indicando la glándula, lóbulo o región si la tiene, hormona secretadas y la función.

ACTIVIDAD DE TAREA INDIVIDUAL: en el esquema de la hipófisis localizar los lóbulos anterior  y posterior  las hormonas que produce cada uno.

Dibujar el sistema endocrino humano, ubicando todas las glándulas que lo componen.

                                                

LAB. Química. Décimo. Laboratorio 01

LABORATORIO: ESTUDIEMOS ALGUNAS REACCIONES

1.    Identifique las reacciones de desplazamiento.

a.    Materiales: 6 tubos de ensayo, pipeta, gradilla; reactivos: ácido clorhídrico (ácido muriático), solución de ácido acético al 4% (vinagre), alambre de cobre, puntilla de hierro, clips, cinta de magnesio.

b.    Procedimiento:

                                          i.    Coloque 6 tubos de ensayo en la gradilla. Adicione 2 mililitros de ácido clorhídrico en los 3 primeros y 2 mililitros de vinagre en los tres tubos.

                                        ii.    Adiciona al primer tubo con ácido clorhídrico un alambre de cobre; al segundo un clips, al tercero una cinta de magnesio o una puntilla de hierro. Haga lo mismo con los tubos que contienen vinagre. Escriba las observaciones. ¿en cuáles se observan burbujas? ¿qué gas se desprende?

                                       iii.    Escriba y explique  la reacción de desplazamiento que se produce entre el hierro y el ácido clorhídrico.

                                       iv.    Explique qué son las reacciones de desplazamiento. Cite ejemplos.

                                        v.    Escriba las ecuaciones de las reacciones que ocurren en cada tubo de ensayo.

                                       vi.    Identifique en cada reacción qué elemento desplaza al otro.

2.    Identifique las reacciones de descomposición.

a.    Materiales: tubo de ensayo con desprendimiento lateral. Si no se dispone de este realizar el montaje con un tapón horadado y una manguera, pinzas para tubo de ensayo, mechero de alcohol, vaso de precipitado; reactivos: bicarbonato de sodio.

b.    Procedimiento:

                                          i.    Prepare en un vaso de precipitado una solución saturada de bicarbonato de sodio y colocarla en el tubo con desprendimiento lateral.

                                        ii.    Encender el mechero de alcohol.

                                       iii.    En un vaso de precipitado alistar una cantidad suficiente de agua.

                                       iv.    Acercar el mechero al tubo que contiene la solución de bicarbonato de sodio. Observar cuidadosamente lo que sucede.

                                        v.    Escribir la reacción de descomposición del bicarbonato.

                                       vi.    Analiza la reacción anterior y defina descomposición.

                                      vii.    Identifique reactivos, productos, coeficientes y subíndices en la ecuación anterior.

                                    viii.    ¿cómo se identifica, en el experimento, el desprendimiento de CO₂?

3.    Presentar un  informe en equipo sobre esta práctica.