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- 1. OXÍGENO E HIDRÓGENO Introducción: El oxígeno es un elemento gaseoso, no metal, de símbolo O, número atómico 8 y peso 16. Es de gran importancia por ser el elemento esencial en el proceso de respiración de las células vivas y en los procesos de combustión, es el elemento más abundante en la corteza terrestre y ocupa la quinta parte en volumen. Por otro lado tenemos al hidrógeno que es un gas incoloro, insípido pero no tóxico, es un elemento gaseoso reactivo. Por este motivo es necesario estudiar sus estados naturales, propiedades físicas y químicas y el reconocimiento de estos dos elementos tan importantes en la vida diaria. Objetivos: ● Reconocer el estado natural tanto del Hidrógeno como del Oxígeno. ● Conocer sus propiedades físicas y químicas ( Combustión, partes de la llama). ● ¿ Como se obtienen? ● El reconocimiento del H y O2. Marco Teórico: OXÍGENO El oxígeno es el elemento más abundante de la superficie terrestre, de la cual forma en su estado natural el 50%; constituye un 89% de agua y 23% del aire. En estado libre el oxígeno se encuentra en la atmósfera en forma de moléculas diatónicas (O2), en condiciones normales de presión y temperatura, el Oxígeno se encuentra en estado gaseoso, constituyendo un 23% por peso y un 21% en volumen. En combinación entra en una formación de compuestos orgánicos y minerales; de los minerales que contiene el oxígeno los más importantes son los que contiene el Silicio que es el principal constituyente de la arena. Otros compuestos que contiene el oxígeno con sulfatos, fosfatos, carbonatos, nitratos y óxidos. Propiedades Químicas Del Oxígeno
- 2. ● Nombre: Oxígeno ● Número atómico: 8 ● Valencia: 2 ● Símbolo: O ● Electronegatividad: 3,5 ● Radio covalente: 0,73 ● Radio icono: 1,40 ● Configuración electrónica: 1s, 2s2, 2p4 ● Primer potencial de ionización: 13,70 ● Masa atómica (g/mol): 16 ● Densidad (Kg/m3): 1.429 ● Punto de ebullición: -183 ● Punto de fusión: -218,8 ● Numero de protones: 8 ● Número de electrones: 8 ● Descubridor: Joseph Priestly ● Año: 1774 ● El oxígeno posee una gran afinidad química, puede combinarse con cualquier elemento. ● Forma óxidos ácidos: este tiene lugar cuando un no metal se combina con el oxígeno y obedece a la siguiente ecuación: No metal+ oxígeno -----> S+ O2= SO2 ● Reacciones de combustión: La reacción de combustión es la reacción del oxígeno del aire con un material combustible, como lo son los hidrocarburos, esta reacción es axotérmica, lo que significa que genera gran cantidad de calor. En toda combustión existe un elemento que arde ( combustible) y otro que produce la combustión ( comburente)., generalmente el oxígeno en forma de O2 gaseoso. Propiedades Físicas Del Oxigeno En condiciones normales de presión y temperatura (STP), el oxigeno se encuentra en estado gaseoso formando moléculas diatónicas (O2). Al igual que el hidrógeno, no posee propiedades organolépticas, es decir es incoloro, inodoro e insípido. El oxigeno se condensa a -183o C en un líquido azul pálido. Se solidifica a -219o C 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)
- 3. La estructura de Lewis consideraba para el oxigeno presenta electrones sin pareja que violentan la regla del octeto, pero justifican el carácter para-magnético 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 o C 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 radio-isótopos tienen todos una vida media de menos de tres minutos. Reconocimientos El dioxígeno tiene un buen número de aplicaciones en el mundo moderno. Se utiliza por ejemplo en medicina en la Respiración asistida de los pacientes; en todos los hospitales encontraremos grandes depósitos de oxígeno líquido. Además, es esencial en el proceso de combustión de azúcares mediante el cual la mayor parte de los seres vivos obtienen energía: 6CO2(g)+6H2O(l)+ energía-----> C6H12O6(s)+ 6O2(g) La mayor parte del oxígeno (80% de la producción mundial) se destina a la industria del hierro y del acero (proceso Bessemer). Cada tonelada de acero necesita para su obtención de 3/4 tn de oxígeno. Otros usos: ● Preparación de TiO2 a partir de TiCl4 ● Oxidación del NH3 en la fabricación de HNO3 ● Combustible oxidante en cohetes espaciales ● Fabricación de explosivos. Obtencion Las fuentes industriales para obtener oxígeno son el agua y el aire.
- 4. ● A partir del aire: Se extrae el oxígeno por licuefación y ulterior destilación fraccionada. El aire consta del 21% de oxígeno, 78% de nitrogeno y 1% de argón, neón, dioxido de carbono y vapor de agua. Primeramente se separan del aire estos dos últimos compuestos; a continuación se comprime, se enfría y se deja expandir, hasta que se produce la licuefación y se obtiene aire líquido. Después, este se deja evaporar parcialmente, con lo cual se vaporiza el nitrógeno, cuyo punto de ebullición es más bajo, dejando un residuo enriquecido en oxígeno. Mediante repetición cíclica de este proceso se llega a preparar un oxígeno del 99,5% de pureza. ● A partir del agua: Se obtiene oxígeno muy puro por Electrólisis, como subproducto en la preparación del hidrógeno. En los laboratorios: Se suele preparar por descomposición térmica del Clorato de potasioClorato de potasio KClO3. La reacción ● 2KClO3(s)= 2KCl(s) + 3O2(g) HIDRÓGENO El Hidrógeno es el elemento más abundante del universo y constituye un 70% de la masa total del mismo y se encuentra en el estado plasma formando parte de las estrellas. 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 petroleo. En combinación, por el contrario, el hidrógeno es bastante común: en el agua constituye el 11,2% de su peso total; el cuerpo humano que es aproximadamente dos terceras partes de agua tiene un 10% de hidrógeno por su peso; forma parte esencial de todos los organismos animales y vegetales, en los cuales entra en combinación con el oxígeno, nitrógeno, carbono, etc. Es un constituyente importante de petroleo y de los gases de combustibles naturales. Todos los ácidos contienen hidrógeno; una característica que define a los ácidos en su disociación en una disolución, produciendo iones de hidrógeno.
- 5. Propiedades Químicas Del Hidrógeno El hidrógeno es capaz de combinarse con la mayoría de los elementos en las condiciones adecuadas, tiene una gran afinidad con el oxígeno en una temperatura muy baja, su mezcla se produce muy lenta mientras que en presencia de una chispa es casi inmediata generando una explosión. También es un gas reductor a altas temperaturas reacciona con algunos gases reduciéndolos. Su reacción es: ● Número atómico: 1 ● Valencia: 1 ● Estado de oxidación: +1 ● Electronegatividad: 2 y 1 ● Radio covalente: 0,37 ● Radio ionico: 2,08 ● Masa atómica: 1 g/mol ● Densidad: 0,071 ● Punto de ebullición: -252,7 ºC ● Punto de fusión: -259,2 ºC ● Configuración electrónica: 1s ● Primer potencial de ionización: 13,65 ● Descubridor: Boyle ● Año: 1671 ● La combustión del hidrógeno es una reacción fuertemente exotermica 2H2(g) + 02(g) = 2H20(g) Propiedades Físicas Del Hidrógeno El hidrógeno es el único elemento en la tabla periódica sin un neutrón en el núcleo. Esto es lo que distingue a un átomo de hidrógeno de los demás. Al hidrógeno también se le asigna el número 1. Esto se relaciona con el número de protones en su núcleo. De acuerdo con Anthony Carpi, Ph.D. en aprendizaje de la visión, el hidrógeno es también el átomo más pequeño, con una medida de 5 x 10-8 mm. Para imaginar ese tamaño Carpi dice que es como tomar "... casi 20 millones de átomos de hidrógeno para hacer una línea, tan larga como este guión -".Las propiedades físicas de hidrógeno hacen que sea un elemento que se une fácilmente con otros átomos, formando moléculas, incluso consigo mismo. Y de acuerdo con David L. Bergman de Common Sense Science "... átomos individuales, independientes de hidrógeno son inestables y no existes". Es por ello que el hidrógeno se encuentra generalmente en forma molecular. ● Posee una estructura cristalina hexagonal. ● Reacciona con la gran mayoría de elementos de la tabla periódica. ● Siempre se encuentra asociado con otro elemento menos en le estado gaseoso. ● Forma enlaces tipo covalentes, con los no metales.
- 6. ● Forma enlaces metálicos con los elementos de transición. ● Completa su nivela de valencia con un electron capturada. ● Se combina con los metales alcalinos y alcalinoterreos con los enlaces ionicos. Reconocimientos El átomo de hidrógeno no puede aislarse, siempre se encuentra formando moléculas o compuestos. La molécula más sencilla es el hidrógeno diatómico. Para conocer información adicional de alguna sustancia que contiene átomos de hidrógeno, diríjase a los artículos sobre dihidrógeno, hidruro, ácido, o hidrocarburo. Obtención Las bacterias, y las algas, producen hidrógeno de manera natural y directa, cuando se encuentran en determinadas condiciones. Este proceso, durante los últimos años, ha sido muy estudiado, debido a su gran potencial, pero hay que decir que es un proceso bastante lento de obtención del hidrógeno, y además se necesitan grandes superficies, sin mencionar que la gran mayoría de los organismos apropiados para éste método, no se han encontrado todavía, aunque es un proceso en pleno estudio y desarrollo. Conclusiones ● Podemos mirar los estados naturales del hidrógeno y oxigeno. ● Su obtención a raíz de la naturaleza. ● Las propiedades químicas de cada uno. ● Se pudo aprender a que combinando estos elementos con otros, podemos formar óxidos,ácidos e hidróxidos. WEBGRAFÍA ● https://prezi.com/yi0xtkx30f7r/propiedades-quimicas-del-oxigeno/ ● https://www.ecured.cu/Ox%C3%ADgeno ● https://prezi.com/jocudwsjp2c9/produccion-y-reconocimiento-de-gases-y-obtencion -de-oxigeno/ ● https://es.wikipedia.org/wiki/Combustible_de_hidr%C3%B3geno ● https://quimica.laguia2000.com/general/obtencion-del-hidrogeno ● http://blogs.elespectador.com/actualidad/300-gotas/la-insuperable-mezcla-de-dos- atomos-de-hidrogeno-y-uno-de-oxigeno