COLEGIO SAN PEDRO CLAVER BUCARAMANGA. PROFESOR: SANDRA ROCIO PATIÑO VILLAMIZAR GUÍA 2 NOMBRE: FECHA: Abril 2009

Transcripción

1 COLEGIO SAN PEDRO CLAVER BUCARAMANGA AREA: CIENCIAS NATURALES ASIGNATURA: QUÍMICA GRADO: 9º PROFESOR: SANDRA ROCIO PATIÑO VILLAMIZAR GUÍA 2 NOMBRE: FECHA: Abril 2009 Explica la teoría cinética molecular del estado gaseoso con base en el conocimiento científico validado. Sustenta hipótesis sobre el comportamiento de los gases a partir de prácticas experimentales. Soluciona situaciones problemáticas aplicando las leyes de los gases. Manifiesta una posición frente al uso del gas vehicular y su impacto en la economía nacional. 1. Realizo la lectura del artículo Síndrome de Descompresión Rápida y respondo las preguntas propuestas Esta enfermedad se conoce en medicina como Embolia Gaseosa producida por una disminución brusca de la presión atmosférica. Se caracteriza por la aparición pequeñas burbujas e inflamación a nivel subcutáneo, pero los síntomas inequívocos son la aparición de fuertes dolores articulares, entumecimiento, parálisis, pérdida del control vesical o intestinal e incluso la muerte. El síndrome de descompresión rápida se llama enfermedad de los buzos. de La presión es la fuerza aplicada sobre una superficie determinada desde todas las direcciones. La atmósfera que soportamos en superficie, a nivel del mar, es de 1 Atm (1,033 kg / cm2). Cuando descendemos 10 m se pasa a soportar una presión de 2 Atm (aumento del 100%), a los 20 m se pasa a una presión de 3 Atm (aumenta un 50% respecto de los 10 m), a los 30 m se pasa a una presión de 4 Atm (aumenta un 33% respecto de los 20 m), y así sucesivamente. Se puede ver que disminuye el porcentaje de aumento respecto del nivel anterior. Ya vimos que al sumergirnos en el agua, la presión aumenta proporcionalmente en una atmósfera cada 10 m que descendemos, en tanto que disminuye a mayor altitud, aunque no en forma proporcional. Esto se debe a la compresibilidad de los gases. Un ejemplo sería sumergir un recipiente lleno de aire y abierto solo por debajo, se observará que el volumen de agua irá entrando a medida que descendemos comprimiendo el aire en el interior, disminuyendo el volumen a la mitad a los 10 m, a un 33% a los 20 m, etc. y saliendo a medida que ascendemos descomprimiendo el aire.

2 Ahora bien el cuerpo humano es incompresible a excepción de las cavidades que contienen gases que son de 2 tipos: a) las que pueden comprimirse sin complicaciones, como el estómago y los intestinos, y b) las que no pueden comprimirse, como los pulmones, senos paranasales y oídos, a menos que se restablezca el equilibrio entre la presión exterior e interior. Dado que los líquidos pueden absorber gases según la presión que se ejerza, si no variamos la presión y mantenemos la temperatura constante la relación de un líquido y los gases que lo rodean está en equilibrio o se dice que el líquido está saturado. Esas variaciones no son instantáneas por cuanto podemos encontrar 3 estados en un líquido: saturado o en equilibrio, no saturado o absorbiendo gases, sobre saturado o eliminando gases. Si la presión desciende repentinamente nos encontramos en un estado de sobre saturación que genera una liberación rápida del gas sobrante en forma de burbujas. Ejemplo: destapar bruscamente una gaseosa. Si al contrario se abre muy lentamente pueden disminuirse notoriamente las burbujas. Cuando descendemos (aumento de presión) nuestros tejidos absorben gases, este proceso no es instantáneo y lleva un tiempo. También depende de las características de los tejidos, observándose que la sangre es el tejido que restablece más rápido el equilibrio en tanto que los tejidos adiposos son los más lentos. Cuando ascendemos (disminución de presión) se produce el efecto inverso, nuestros tejidos eliminan los gases sobrantes en forma paulatina. Si el ascenso se hace demasiado rápido, los gases liberados formarán gran cantidad de burbujas en la sangre, las cuales pueden producir graves accidentes de descompresión. En tanto que si el ascenso se hace en forma controlada, sobre todo cerca de la superficie donde las variaciones de presión son más grandes, no superando la velocidad de 15 m/minuto, permitiendo a los tejidos restablecer el equilibrio. Si el grado de saturación es muy elevado como consecuencia de la relación tiempo / profundidad del buceo, además de un lento ascenso, deberán hacerse, cerca de la superficie (donde los diferenciales de presión son más altos), paradas de descompresión para dar tiempo a la eliminación de gases sin la formación de burbujas. a) Por qué se dice que la enfermedad de los buzos es consecuencia de la compresibilidad de los gases? b) Cómo afecta la temperatura la forma en la que son absorbidos los gases en la sangre? c) Ya conoces el efecto de la presión en los buzos, ahora cómo afecta el cambio de presión a los astronautas cuando viajan al espacio?

3 d) Participo activamente de la puesta en común para socializar mi trabajo personal. 2. De manera personal, consulto sobre los siguientes temas: Teoría cinética de los gases, propiedades de los gases (presión, volumen, temperatura y cantidad de materia), leyes de los gases y gases reales. 3. Elaboro una síntesis bibliográfica donde comparo el uso de gasolina frente al uso del gas vehicular en Colombia. 4. Elaboro un artículo de opinión donde manifiesto mi posición frente al uso del gas vehicular y como afecta la economía nacional. 5. Participo activamente en la clase comunitaria apoyada por el docente 6. Soluciono las situaciones problemáticas, de manera personal, planteadas en el ANEXO 1 LOS GASES EN MI VIDA y participo activamente en la puesta en común orientada por mi Docente. 7. Realizo, en forma grupal, la práctica de laboratorio del ANEXO 2 LA MATERIA, elaboro el informe de laboratorio de manera personal y participo activamente en la puesta en común orientada por mi Docente. 8. Reflexiono sobre los siguientes cuestionamientos y socializo mi trabajo personal: a) Cuál es la importancia para nuestra vida diaria, conocer las propiedades de los gases? b) Cuál es la importancia del uso de la olla a presión en la cocina? c) Por qué cuando una persona se encuentra en el océano y desciende a mucha profundidad puede sufrir de descompresión rápida? d) Cuál es la diferencia entre el uso de gasolina y el uso de gas vehicular? Qué ventajas y desventajas tienen? e) Por qué, al destapar un frasco de perfume, percibimos rápidamente su olor?

4 f) Qué industrias en Santander utilizan gases? Cómo los emplean? 9. Respondo las siguientes preguntas: a) Cómo te sentiste con el tema visto? b) Del tema visto, que fue lo que mas te llamó la atención y por qué? c) Cómo puedo ir más allá de lo aprendido? d) Fue clara para ti, la explicación del tema por parte del Docente? Por que?

5 COLEGIO SAN PEDRO CLAVER BUCARAMANGA AREA: CIENCIAS NATURALES ASIGNATURA: QUÍMICA GRADO: 9º PROFESOR: SANDRA ROCIO PATIÑO VILLAMIZAR ANEXO 1 GUÍA 2 NOMBRE: FECHA: Abril 2009 TRABAJO EN CLASE 1. Usa la teoría cinética molecular de los gases para explicar como pueds percibir un olor desde muy lejos. 2. Un tanque de oxígeno contiene 20 litros de O 2, a una presión de 15 KPa. Cuando el gas se libera proporciona 300 litros de oxígeno, cuál es la presión ejercida por este gas, al mantenerlo isotérmicamente? 3. Un globo contiene 2500 ml de gas helio a 75ºC cuál es el nuevo volumen del gas cuando la temperatura cambia a -25 ºC 4. Una muestra de gas tiene un presión de 1200 Pa a 36ºC Cuál es la presión del gas después de que la temperatura cae a 0 ºC? 5. Una muestra de argón de 260 ml se encuentra a una presión de 1.2 KPa y a una temperatura de 124 ºF. Cuál es el volumen del gas, en mililitros, cuando la presión cambia a 658 mm de Hg y la temperatura a -15ºF? 6. Cuál es el volumen, en litros de 64 g de gas O 2 a condiciones normales? 7. Cuántos vale el peso molecular de un gas si una muestra de 3.16 gramos de gas a 0.75 atm, 45ºC y ocupa un volumen de 2.05 litros? 8. Una mezcla de oxígeno y helio se prepara para un buzo que descenderá 200 pies bajo el océano. A dicha profundidad, el buzo respira una mezcla gaseosa que tiene una presión total de 7 atm. Si en el tanque se encuentran 2 moles de oxígeno, cuál es la presión parcial (atm) del helio? TRABAJO EN CASA RESPONDE LAS PREGUNTAS 1 A 4 DE ACUERDO A LA SIGUIENTE INFORMACION Nuestros pulmones son estructuras elásticas parecidas a globos contenidos en una cámara aérea llamada cavidad torácica. El diafragma, un músculo, forma el piso flexible de la cavidad. La inspiración, es el proceso de tomar una bocanada de aire comienza cuando el diafragma se aplana y la caja torácica se expande, lo que causa un aumento en el volumen de la cavidad torácica. La elasticidad de los pulmones les permite expandirse cuando se expande la cavidad torácica. La expiración, o fase de de exhalación de la respiración, ocurre cuando el diafragma se relaja y se mueve de vuelta hacia arriba en la cavidad torácica a su posición de reposo. Esto disminuye reduce el volumen de la cavidad torácica, que aprieta los pulmones y disminuye el volumen 1. De acuerdo a la Ley de Boyle, explica: a. Que sucede con la presión en tus pulmones en el momento de la inspiración? b. Qué sucede con el volumen en tus pulmones en la expiración? c. La respiración es un proceso de que tipo isotérmico, isobárico o isocórico?

6 2. Usa la teoría cinética molecular de los gases para explicar el proceso de nuestra respiración 3. Por qué al disminuir la cantidad de aire disponible en nuestra respiración, puede llegar a ocasionar muerte de neuronas? Utiliza la teoría cinética molecular y las leyes de los gases para explicar. Por ejemplo, cuando por alguna razón alérgica la traquea no permite el paso del aire, o tenemos algún objeto extraño obstruyéndonos el flujo de aire. 4. Cómo afecta a nuestra respiración, la calidad del aire del que disponemos de acuerdo al lugar donde nos encontremos? Por ejemplo en el campo y en el centro de la ciudad a mediodía. 5. El aire en un cilindro con un pistón tiene un volumen de 220 ml y una presión de 650 Pa. a. Si se aumenta la presión dentro del cilindro, cuál cilindro, A o B, representa el volumen final? Explica tu respuesta b. Si la presión dentro del cilindro aumenta a 1.2 atm, cuál es el volumen final del cilindro? 6. Indica si el volumen final del gas en cada uno de los siguientes casos es el mismo, mayor o menor que el volumen inicial. a. Un volumen de 505 ml de aire en un día frío de invierno a 5ºC se respira en los pulmones, donde la temperatura corporal es de 37ºC b. Un globo lleno con helio se deja dentro de un carro en un día caluroso en el parque de diversiones 7. Por qué pueden explotar las latas de aerosol si se les calienta? 8. Por qué las crispetas se pueden preparar en el microondas o en la crispetera? Qué sucede? 9. Por qué en una mañana fría las llantas de un automóvil parecen ponchadas? 10. Una muestra de gas tiene una presión de 1200 mm Hg a 155ºC en un proceso isocórico Cuál es la presión final del gas después de que la temperatura cae a 0ºC? 11. Una muestra de gas helio tiene un volumen de 6.5 L a una presión de 845 mm Hg y una temperatura de 25ºC. Cuál es la presión del gas, en atm, cuando el volumen y la temperatura de la muestra de gas cambian a 2.25 L y 12ºC? 12. Una muestra que contiene 4.8 gramos de gas O 2 tiene un volumen de 15 litros, mantenidos en un proceso isobárico e isotérmico. De acuerdo a lo anterior, contesta: a. Cuál es el nuevo volumen si se agregan 0.5 moles de O2? b. Se libera oxígeno hasta que el volumen es de 10 litros, cuántos moles de O2 se quitan? c. Cuál es el volumen después de agregar 4 gramos de He al gas O2 que ya está en el contenedor? 13. Calcula la presión, en atm, de 200 gramos de dióxido de nitrógeno (NO 2 ) en un contenedor de 10 L a 27ºC. 14. En una mezcla de gases, contiene 25 gramos de argón, 36 gramos de neón y 125 gramos de nitrógeno. Si se sabe que la presión total de la mezcla de gases es igual a 895 mm de Hg, cuál es la presión parcial de cada uno de los gases? 15. Un globo contiene 30 Kg de helio. Cuál es el volumen del globo si la presión final es de 125 KPa y la temperatura es 22ºC Cómo cambia la presión si estamos a condiciones normales con esa misma cantidad de masa? 16. Observa el siguiente sistema y calcula la presión total de la mezcla de gases

7 COLEGIO SAN PEDRO CLAVER BUCARAMANGA AREA: CIENCIAS NATURALES ASIGNATURA: QUÍMICA GRADO: 9º PROFESOR: SANDRA ROCIO PATIÑO VILLAMIZAR ANEXO 2 GUÍA 2 NOMBRE: FECHA: Mayo 2009 Sustenta hipótesis sobre el comportamiento de los gases a partir de prácticas experimentales. Criterio: relación entre la practica y la teoría SI NO Los sistemas gaseosos se determinan teniendo en cuenta tres propiedades: la presión, la temperatura y el volumen. La energía cinética de las moléculas de un gas y la gran separación que existe entre ellas, hace que sus partículas se difundan con rapidez y que presenten propiedades como la compresibilidad, baja densidad y gran movilidad. En las experiencias que vamos a realizar a continuación tendremos oportunidad de comprobar algunas propiedades de los gases. Qué espero con el desarrollo de esta práctica? Identificar y utilizar el material de uso común en los laboratorios. Conocer los principios químicos en que se basa el estudio de la materia Elaborar un informe de laboratorio y comunicar los resultados obtenidos. Cuáles habilidades científicas pondré en práctica? Experimentar, Observar, Comparar, Predecir, Deducir. Qué materiales y reactivos necesitaré? MATERIALES Banda elástica Jeringa desechable de 10 ml con aguja sin usar Tapon de caucho REACTIVOS Bebida gaseosa pequeña Qué voy a hacer? PROCEDIMIENTO 1. Elimina una pequeña cantidad del contenido de la bebida gaseosa y luego cambia la tapa de la botella por una goma de caucho, asegurada con una banda elástica. 2. Inserta la jeringa con la aguja a través de la goma, de tal forma que quede un espacio entre la superficie del líquido y la punta de la aguja. 3. Con una mano afirma la botella y con la otra, la jeringa. En esa posición realiza una agitación rápida a la botella y luego déjala en reposo. Anota tus observaciones. 4. Una vez que el émbolo de la jeringa se detenga, mide el volumen alcanzado y registra el valor. 5. Repite el procedimiento (3 veces) para que midas el máximo volumen posible de gas.

8 En este experimento se observará el cambio de volumen de una muestra de aire al aplicar diferentes presiones sobre el émbolo de una jeringa. Estas presiones serán diferentes según la masa utilizada, y deben convertirse a unidades absolutas con la siguiente información: a) El área de la cabeza del émbolo es πr2 b) La masa empleada se divide cada vez entre el área obtenida c) La presión manométrica se calcula considerando que la masa de 1 g sobre un área de 1 cm2 ejerce una presión de Pa. d) La presión absoluta se obtiene sumando la manométrica y la atmosférica. 1. Introduce una jeringa sin aguja sobre un tapón de hule y sujétela a un soporte sobre una mesa de tal manera que se mantenga vertical. 2. Succiona a un volumen fijo el aire 3. Agrega monedas de diferentes denominaciones una a una sobre la plataforma del émbolo iniciando con las de menor valor. Permite que el sistema se estabilice por unos minutos y mide el volumen de aire. 4. Después de cada adición permite que el émbolo regrese a su volumen original. Realiza 5 mediciones, repitiendo el procedimiento agregando los pesos en la misma secuencia. 1. Explica lo ocurrido con la gaseoso, desde el punto de vista de la teoría cinética molecular 2. Qué ocurre con la solubilidad del gas cuando agitas la botella? 3. Qué ocurriría con la solubilidad del gas si calentáramos el sistema en un baño de agua caliente? 1. Haz una gráfica de V vs 1/P 2. Explica desde el punto de vista de ley que relaciona presión-volumen a temperatura y flujo molar constante lo sucedido con la jeringa. 3. En un proceso industrial se calienta nitrógeno en un recipiente a volumen constante hasta 500 K. Si el gas entra en el recipiente a una presión de 100 atm y una temperatura de 300 K Qué presión ejerce el gas a la temperatura de trabajo? Supón un comportamiento ideal. Calcula la presión en atm, Pa y mm de Hg. NOTA: El informe de laboratorio debe presentarse a mano, en hojas de trabajo y se realizará en la hora de clase siguiente al laboratorio. Debe contener lo siguiente: Dibujos de lo observado Análisis de Resultados Conclusiones (3) Bibliografía