La Importancia de la Quimica

Sunday, May 14, 2006

La Quimica para la vida.

Bienvenidos a mi Blog, soy Mayerlin Padilla Ingeniero Químico egresada de al Universidad de Carabobo, me desempeño como Profesora de Química General en la U.N.E.F.A. núcleo Maracay, la Universidad Bicentenaria de Aragua y La Escuela Básica de las Fuerza Armadas Nacionales, actualmente curso Maestría en Educación Superior en el Pedagógico de Maracay.
La finalidad de este blog consiste en proporcionar un espacio para compartir algunos artículos vinculados con la asignatura de Química, los cuales de alguna manera puedan despertar el interés de esta ciencia para la vida y su importancia.
El Efecto del Plomo en las Gasolinas y su Eliminación.

Durante muchas décadas, las gasolina ha impulsado el movimiento millones de automóviles por todo el mundo, de forma que ocupa uno de los puestos más importantes en el campo de los derivados del petróleo y constituye, sin duda, una de las bases de la civilización actual. Sin embargo, las necesidades técnicas y, fundamentalmente, ecológicas, han propiciado cambios fundamentales en la composición de la misma. La modificación más relevante ha sido la eliminación del plomo como aditivo antidetonante en la mezcla. Para entender por qué se ha llevado a cabo esta medida, vamos a tratar concisamente las características químicas de la gasolina y el efecto del plomo sobre la gasolina y ciertos componentes del automóvil.

¿Qué es la Gasolina?

La gasolina es una mezcla de compuestos orgánicos que procede de una fracción del petróleo. Esta mezcla de compuestos comprende cuatro tipos diferentes de hidrocarburos (compuestos de Carbono e Hidrógeno), todos ellos con un número de carbonos de entre 4 y 11, y que son los siguientes:1. Parafínicos o saturados (Cadenas en las que el enlace C-C es siempre sencillo)2.Olefínicos (en los existe algún enlace C-C múltiple)3.Nafténicos o cíclicos (las cadenas de enlaces C-C se cierran formando anillos)4.Aromáticos (formadas básicamente por anillos de enlaces C-C entre los cuales se conforma una estructura electrónica compleja que se extiende por todo el anillo. Un ejemplo de este tipo de compuestos es el benceno C6H6).

¿Qué Características de la Gasolina son Importantes para su Uso como Combustibles?
Obviamente, la finalidad de un comiboporcionar energía para mover La mezcla de hidrocarburos con oxígeno para dar principalmente dióxido de carbono y agua, aunque a veces se producen otros óxidos de carbono bastante dañinos para los seres vivos, como es el caso del monóxido de carbono. La reacción de combustión es:

CxHy (mezcla) + nO2 xCO2 + y/2H2O (+CO...)

Esta reacción produce siempre una gran cantidad de energía. No obstante, esta energía tiene que poder aprovecharse adecuadamente para generar movimiento. El aprovechamiento de la energía se consigue mediante un adecuado régimen de trabajo del motor.

En los motores de los coches, el movimiento se transmite a través de un pistón que forma parte de un cilindro dentro del cual se quema la gasolina. El proceso transcurre en cuatro tiempos: admisión (en el que entra en el pistón una mezcla gaseosa de aire y gasolina que después producirá la reacción), compresión (el pistón baja y comprime la mezcla de aire y gasolina), explosión (el oxígeno del aire reacciona con la gasolina mediante una chispa y da lugar a una expansión controlada que hace que el pistón suba) y escape (salida de los gases de combustión del cilindro).

El hecho de que la expansión sea controlada es fundamental para que el motor funcione adecuadamente, ya que permite una combustión homogénea, un mejor aprovechamiento del combustible y evita que se deteriore el motor. El fenómeno contrario a la expansión controlada es la detonación, es decir una expansión muy brusca y descontrolada. En este sentido, es importante que la gasolina tenga un poder antidetonante adecuado.

Poder Antidetonante e Índice de Octanos

Para medir el poder antidetonante de las gasolinas se utiliza el llamado índice de octanos. Este índice indica la capacidad antidetonante de una gasolina comparando emitidos dicha propiedad con la de una mezcla de isooctano (C8H18 muy ramificado, al que se asigna un poder antidetonante de 100) y heptano(C7H16, cuya capacidad antidetonate asignada es 0). Así una gasolina de 95 octanos tiene el mismo poder antidetonante que una mezcla del 95% de isooctano y 5% de heptano.

El Papel del Plomo y su Sustitución

Dado que las gasolinas no contienen únicamente heptano e isooctano, para alcanzar un poder antidetonante determinado es necesario el uso de una serie de aditivos. El aditivo antidetonante era, hasta hace unos años, el plomo, en forma orgánica de tetrametilplomo. Sin embargo, el uso del plomo conlleva serios problemas. En primer lugar, es un elemento sumamente nocivo para todos los seres vivos. En segundo lugar, el plomo envenena (proceso de deterioro químico) e inutiliza los catalizadores que se usan para favorecer la combustión completa de los hidrocarburos y evitar la formación del también venenoso monóxido de carbono (CO). Estos dos graves inconvenientes han motivado la progresiva sustitución del plomo por otras sustancias antidetonantes de reciente descubrimiento, como el MTBE (metil tercbutil éter), que evitan la emisión de plomo a la atmósfera y mitigan el daño a los catalizadores, reduciéndose también así la cantidad de monóxido de carbono y otros compuestos no deseables por los automóviles.

Ácido Sulfúrico: las Dos Caras de la Química.

De entre los centenares de compuestos químicos inorgánicos es, sin duda, uno de los más conocidos y de los más popularmente temidos. Aparece en más de una película policíaca como disolvente demoníaco para destruir el cuerpo del delito. Se producen muchos miles de toneladas en el mundo anualmente y, de hecho, el nivel de producción de ácido sulfúrico de un país es indicativo de su desarrollo industrial. Esta aparente contradicción está sobradamente justificada por la multitud de aplicaciones de este compuesto, cuya reactividad nos va a ayudar a acercarnos al extenso mundo de la química a lo largo de este artículo.
El Ácido Sulfúrico (H2SO4) y Sus Propiedades Ácido-Base
El concepto de un ácido o una base se ha establecido a partir de diversos puntos de vista. De la forma más sencilla, se define a un ácido como un compuesto capaz de ceder protones (H+) al agua y a una base como una sustancia que cede iones OH- al agua. El ácido sulfúrico es capaz de ceder los dos protones que tiene al agua. Sin embargo, el concepto de ácido o base es mucho más amplio. Según la definición de Lewis, que es la más general, un ácido es una sustancia que forma enlaces covalentes aportando orbitales electrónicos vacíos y la base es la sustancia que forma enlaces covalentes aportando pares electrónicos sin compartir. Esta definición es también aplicable al ácido sulfúrico, ya que los protones H+, son iones que necesariamente se enlazan sin poder aportar ningún electrón, puesto que no tienen. Para que un ácido actúe como tal, tiene que hacerlo con un compuesto que actúe como base. Éste es el caso del agua, que, teniendo doble carácter (ácido o base según con qué reaccione, por eso se dice que es anfótera), capta los protones que le cede el ácido sulfúrico, a partir de las reacciones (simplificadas):

1. H2SO4 + H2O -->> H3O+ + HSO4- Reacción irreversible
2. HSO4- + H2O <<-->> H3O+ + SO4 2- Proceso de equilibrio.

El primer proceso es irreversible, ocurre en toda su extensión, mientras que el segundo ocurre en un determinado porcentaje, por eso se dice que es un proceso de equilibrio.

Otras Propiedades
El ácido sulfúrico industrial tiene una pureza del 98% y es un líquido transparente muy denso (d=1.8g/cc, casi el doble que el agua) y viscoso, por lo que se le conoce como aceite de vitriolo. Su punto de ebullición es bastante alto (290ºC).Tiene una enorme afinidad por el agua, en la que se disuelve violentamente generando una gran cantidad de calor. Por tanto es un poderoso deshidratante, propiedad que se deja notar especialmente cuando entra en contacto con compuestos orgánicos o tejidos vivos, a los que extrae toda el agua, carbonizándolos. Una de las razones por la que el ácido sulfúrico es deshidratante es porque suele venir acompañado de una cantidad variable de su forma anhidra, SO3, que tiende a reaccionar con agua para dar la forma hidratada H2SO4.

El ácido sulfúrico actúa también como oxidante de compuestos orgánicos e inorgánicos y puede hacerlo diluido o concentrado, a partir de las reacciones siguientes:

· Diluido: nH+ + M(metal electropositivo) = n/2·H2 + Mn+· Concentrado y caliente: nH2SO4+mM(metal)=n·H2O+n·SO2+MmOn

En la primera reacción el agente oxidante es el protón, H+, mientras que en la segunda reacción es el anión SO42- el que actúa como agente oxidante.

Aplicaciones.


El ácido sulfúrico posee un sinfín de aplicaciones entre las que se pueden destacar las siguientes:
1. Reactivo y medio disolvente para los procesos de síntesis orgánica.
2. Disolvente de muestras tales como metales, óxidos metálicos y compuestos orgánicos.
3. Fabricación de fertilizantes, pinturas, pigmentos y explosivos.
4. En la industria textil se emplea para el proceso de blanqueo y la eliminación de impurezas metálicas en telas.
5. Refinamiento del crudo de petróleo.
6. Desarrollo de leucotinas y neutralización de tratamientos alcalinos.
7. Electrólito (sustancia que se usa como fuente de iones) en pilas y baterías, muy comúnmente usado en las baterías de los automóviles.
8.Agente desecante, principalmente de sustancias gaseosas, en los laboratorios de síntesis.
9. Agente desatascador de tuberías de plástico de uso doméstico e industrial, por su capacidad para disolver impurezas de todo tipo.