martes, 24 de octubre de 2017

QUÍMICA RECREATIVA: cálculos de inicio a la estequiometría

A continuación se presenta veinte ejercicios para ejercitar los cálculos químico introductorios a la estequiometría, en la ley principal de la conservación de la masa, y también de los usos de la química en la vida diaria, como son los diversos tipos de medicamentos que se utilizan en el hogar.

1. Un antiácido se prepara con 8g de Mg(OH)2 y 8g de Al(OH)3 para una solución de 100ml. La dosis a tomar es 15ml cuatro veces al día para un tratamiento de siete días. Una pareja de esposos solicitan cinco frascos ¿Cuántos gramos de hidróxido de magnesio e hidróxido de aluminio se deben utilizar?

2. Un adolescente tiene amigdalitis crónica y se trata con una mezcla de antibióticos que contiene: amoxicilina 500mg y ácido clavulámico 125 mg en cada 5ml para un frasco de 60ml. En una semana un médico llegó a recetar 80 frascos ¿Cuántos gramos se requiere de dichas sustancias para atender la demanda de los pacientes?



3. En los ancianos suele ocurrir un mal en las articulaciones llamado artritis, para ello toman diario un medicamento que contiene: glucosamina sulfato 1500mg y condroitina sulfato 1200mg. Una familia decide comprar una caja de cien dosis ¿Cuántos gramos logrará consumir un anciano al culminar la caja de dicho medicamento?

4. Tres estudiantes del quinto secundaria utilizan a diario zapatillas y después de un tiempo contraen una micosis en los pies, para lo cual logran comprar seis cremas antimicóticas que contiene cada una: clotrimazol 1g , gentamicina 0.10g, dexametasona 0.04g y excipientes para 100g. ¿Qué cantidad de masa de dichas sustancias utiliza cada estudiante y cuál fue el consumo total?


5. Un albañil al intentar cargar dos bolsas de cemento tuvo una caída y presenta dolores fuertes en el cuerpo, el médico le recomendó tomar diario una tableta que contiene tramadol más paracetamol, por cuatro días. Si logra tomar en total 150mg tramadol y 1300 de paracetamol, hallar las cantidades de dichas sustancias en cada tableta.

6. Una mujer tuvo una infección vaginal que se curó utilizando diario óvulos que contiene sustancias tricomonicidas y antimicóticas, éstas fueron en total 1050mg tinidazol y 700mg miconazol. Si el tratamiento fue de siete días hallar la composición de cada óvulo.

7. En los niños con asma o bronquitis se requiere tomar mucolíticos y broncodilatores, por ejemplo un jarabe de 100ml contiene Ambroxol clorhidrato 150mg y Clenbuterol clorhidrato 0.10mg. En un colegio se logró consumir 48 jarabes, hallar las cantidades de dichas sustancias.

8. Muchos deportistas por las mañanas luego de sus ejercicios toman minerales en solución, así por ejemplo en un sobre se encontró: cloruro de magnesio 3.06g, carbonato de magnesio 204mg y óxido de zinc 25.7mg. En un mes cuánto llega a consumir.

9. Los diabéticos toman a diario tabletas para controlar la glucosa, en una de ellas se encontró la siguiente composición: metformina clorhidrato 500mg y glibenclamida 5mg. Un médico atendió a cinco personas y recetó el tratamiento para un mes, hallar las cantidades de dichas sustancias.


10. Un adolescente al salir del colegio consumió alimentos en mal estado y luego se diagnosticó una infección intestinal, como parte de su tratamiento cada 12 horas toma un comprimido que contiene: sulfametoxazol 800mg y trimetoprima 160mg. En un colegio se presentó 20 casos con dicho mal, hallar las cantidades de dichas sustancias.

11. En las mujeres adultas después de su menopausia suelen tomar diario tabletas por recomendación médica, las que contiene: citrato de calcio 1500mg y vitamina D3 400U.I. Una familia adquiere el medicamento para tres meses, hallar las cantidades de dichas sustancias.

12. Cuando los jóvenes se prestan ropa o descuidan la higiene suelen contraer piojos y ácaros, entonces utilizan cremas escabicida y pediculicida, por ejemplo un tubo de 42g contiene benzoato de bencilo 10g y azufre sublimado 10g. Un colegio llevo 8 tubos para un campamento de cien alumnos, hallar las cantidades de dichas sustancias.

13. Dos jovencitas adolescentes conversan sobre intimidades, tienen picazón, ardor secreción etc. Acuden al especialista y luego empiezan a utilizar óvulos que contienen: metronidazol 500mg, clotrimazol 100mg y dexametasona 0.25mg. En total se aplicaron seis óvulos cada una, hallar las cantidades de dichas sustancias.

14. Las infecciones urinarias es frecuente en las mujeres para ello utilizan cápsulas que contienen: norfloxacino 400mg y fenazopiridina 50mg, si la dosis es una toma cada doce horas por cinco días, para 5 universitarias hallar las cantidades de dichas sustancias.

15. Actualmente muchas personas se quejan de dolor de cabeza y acostumbran a tomar comprimidos cuya composición es: ácido acetil salicílico 250mg, paracetamol 250mg y cafeína 65mg. En una encuesta de 360 personas, se obtuvo que 80 personas lo utilizan dos veces al día, hallar las cantidades de dichas sustancias.


16. La sal de andrews contiene bicarbonato de sodio: NaHCO3 (Na=23, H=1, C=12, O=16) utilizado en caso de indigestión y acide. Hallar el peso molecular, la cantidad de moléculas, el número de moles en 420g ¿En qué porcentaje se encuentra el carbono en dicho compuesto?

17. El ácido sulfúrico H2SO4 (H=1, S=32, O=16) es utilizado en las baterías de los carros, manufactura de explosivos, detergentes, plásticos, fertilizantes y fibras, hallar el peso molecular, la cantidad de moles en 588g, el porcentaje de azufre en dicho compuesto.

18. El hipoclorito de sodio NaClO (Na=23, Cl=35.5, O=16) es el componente de la lejía, es un oxidante fuerte muy utilizado para limpiar las piscinas, verduras, etc. Hallar el peso molecular, la cantidad de moles en 298g, el porcentaje de cloro en dicho compuesto.


19. El yeso utilizado en construcción, esculturas y torceduras de huesos está compuesto de sulfato de calcio CaSO4 (Ca=40), hallar el peso molecular, la cantidad de moles en 816g, el porcentaje de calcio en dicho compuesto.

20. En la higiene de los pies, dermatosis por hongos, se suele utilizar el permanganato de potasio KMn O4 (K=39, Mn=55) un oxidante fuerte, hallar el peso molecular, la cantidad de moles en 1580g, el porcentaje de potasio en dicho compuesto

HIDROCARBUROS, IMPORTANCIA Y APLICACIONES



Los hidrocarburos son compuestos orgánicos que están formados solamente por la combinación de átomos de Carbono junto con Hidrógeno, conformando uniones químicas que pueden ser lineales, abiertas o ramificadas.

Clasificación de HidrocarburosLa clasificación está basada en la estructura de los enlaces o uniones entre ambos átomos, dividiéndose en:

Hidrocarburos de cadena abierta:

Hidrocarburos saturados: No poseen enlaces dobles, triples o aromáticos, contando solo con múltiples enlaces individuales dispuestos en cadena. Comprende a los alcanos y parafinas.
Hidrocarburos no saturados: Poseen al menos un enlace doble (alquenos y olefinas), enlaces triples (alquinos o acetilénicos) entre los átomos de Carbono.
Hidrocarburos de cadena cerrada:

■Ciclo alcanos: Cadenas cerradas de 3 a 8 moléculas de Carbono saturados o no saturados
■Aromáticos: Poseen al menos un anillo aromático además de otros enlaces.

APLICACIONES DE LOS HIDROCARBUROS
Se pueden fabricar: Alcoholes, Solventes, Intermediarios Químicos, Farmacéutico Componente, Estimulante e Intoxicante
Éteres
Anestésico
Disolvente Extractor Ácidos Carboxílicos Preparación de Vinagre
Preparación de Esteres
Preparación de Sales
Preparación de Esencias artificiales
Preparación de Colorantes
Preparación de jabones
Preparación de cosméticos
Preparación de lubricantes
Aldehídos y Cetonas Obtención de resinas sintéticas
Antiséptico
Conservación de piezas anatómicas
Embalsamamiento
Funguicida
Desodorante
Obtención de Exógeno o Ciclonita (explosivos)
Disolvente (Cetona)
Preparación de Resinas Vinílicas
Preparación de Pólvoras sin humo
Obtención de Cloroformo y Yodoformo
Aminas Producción de productos farmacéuticos
Anestésico local
Fabricación de Nylon
Contra las infecciones de estreptococos, estafilococos y bacterianas
Esteres Preparación de Esencias y perfumes
Preparación de Margarinas
Preparación de lacas
Preparación de pinturas de autos

El polietileno es probablemente el polímero que más se ve en la vida diaria. Es el plástico más popular del mundo. Éste es el polímero que hace las bolsas de almacén, los frascos de champú, los juguetes de los niños, e incluso chalecos a prueba de balas

Atendiendo a sus propiedades y usos finales, los polímeros pueden clasificarse en:

Elastómeros. Son materiales con muy bajo módulo de elasticidad y alta extensibilidad; es decir, se deforman mucho al someterlos a un esfuerzo pero recuperan su forma inicial al eliminar el esfuerzo. En cada ciclo de extensión y contracción los elastómeros absorben energía, una propiedad denominada resiliencia.

Plásticos. Son aquellos polímeros que, ante un esfuerzo suficientemente intenso, se deforman irreversiblemente, no pudiendo volver a su forma original. Hay que resaltar que el término plástico se aplica a veces incorrectamente para referirse a la totalidad de los polímeros.

Fibras. Presentan alto módulo de elasticidad y baja extensibilidad, lo que permite confeccionar tejidos cuyas dimensiones permanecen estables.
Recubrimientos. Son sustancias, normalmente líquidas, que se adhieren a la superficie de otros materiales para otorgarles alguna propiedad, por ejemplo resistencia a la abrasión.

Adhesivos. Son sustancias que combinan una alta adhesión y una alta cohesión, lo que les permite unir dos o más cuerpos por contacto superficial.

Para clasificar polímeros, una de las formas empíricas más sencillas consiste en calentarlos por encima de cierta temperatura. Según si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace se diferencian dos tipos de polímeros:

Termoplásticos, que fluyen (pasan al estado líquido) al calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado sólido) al enfriarlos. Su estructura molecular presenta pocos (o ningún) entrecruzamientos. Ejemplos: polietileno (PE), polipropileno (PP), cloruro de polivinilo PVC.

El poliestireno es un plástico que se obtiene por un proceso denominado polimerización, que consiste en la unión de muchas moléculas pequeñas de monómeros base llamado estireno (vinilbenceno): C6 H5 – CH = CH2


El poliestireno es un polímero termoplástico. En estos polímeros las fuerzas intermoleculares son muy débiles y al calentar las cadenas pueden moverse unas con relación a otras y el polímero puede moldearse.






El poli(cloruro de vinilo) o PVC es un polímero termoplástico.Se presenta como un material blanco que comienza a reblandecer alrededor de los 80 °C y se descompone sobre 140 °C. Cabe mencionar que es un polímero por adición y además una resina que resulta de la polimerización del cloruro de vinilo o cloroeteno. Tiene una muy buena resistencia eléctrica y a la llama.




En la industria existen dos tipos:

Rígido: para envases, ventanas, tuberías, las cuales han reemplazado en gran medida al hierro (que se oxida más fácilmente).
Flexible: cables, juguetes, calzados, pavimentos, recubrimientos, techos tensados.

El Teflón (PTFE) es un polímero similar al polietileno, en el que los átomos de hidrógeno han sido sustituidos por átomos flúor. La fórmula química del monómero, tetrafluoroeteno, es CF2=CF2. La fórmula del polímero se muestra en la figura.
APLICACIONES
En revestimientos de aviones, cohetes y naves espaciales debido a las grandes diferencias de temperatura que es capaz de soportar.
En la industria se emplea en elementos articulados, ya que su capacidad antifricción permite eliminar el uso de lubricantes como el Krytox.
En medicina, aprovechando que no reacciona con sustancias o tejidos y es flexible y antiadherente se utiliza para prótesis, creación de tejidos artificiales y vasos sanguíneos, en incluso operaciones estéticas (body piercing).
En electrónica, como revestimiento de cables o dieléctrico de condensadores por su gran capacidad aislante y resistencia a la temperatura. Los condensadores con dieléctrico de teflón se utilizan en equipos amplificadores de sonido de alta calidad. Son los que producen menores distorsiones de audiofrecuencias. Un poco menos eficientes, les siguen los de poliester metalizado (MKP).
En utensilios de cocina, como sartenes y ollas por su capacidad de rozamiento baja, así son fáciles de limpiar y mantiene un grado menor de toxicidad.
En pinturas y barnices.
En estructuras y elementos sometidos a ambientes corrosivos, así como en mangueras y conductos por los que circulan productos químicos.
Como recubrimiento de balas perforantes. El teflón no tiene efecto en la perforación del misil, sino que reduce el rozamiento con el interior del arma para disminuir su desgaste.

El polibutadieno es un elastómero o caucho sintético que se obtiene mediante la polimerización de 1,3-Butadieno.
La molécula de butadieno puede polimerizar de tres maneras diferentes, originando tres isómeros llamados cis, trans y vinilo.
La fabricación de neumáticos consume en torno al 70% de la producción mundial de polibutadieno,[1] en su gran mayoría alto-cis.


La mayoría de las pelotas de golf actuales consisten en un núcleo elástico de polibutadieno rodeado de una capa de material duro y rígido. Se prefiere el polibutadieno a otros elastómeros por su alta resiliencia.

RESPIRACIÓN CELULAR: energía útil para las células


Todos los seres vivos necesitamos alimentarnos para obtener energía útil de los nutrientes incorporados a las células, para ello en los eucariotas participan los mitocondrias donde se forma el ATP ( energía útil ). El nutriente o molécula orgánica que nos brinda dicha energía es la glucosa, y como aceptor final de electrones participa el oxigeno, luego como desecho se libera bióxido de carbono.

La respiración celular es una reacción exergónica, donde parte de la energía contenida en las moléculas de alimento es utilizada por la célula para sintetizar ATP.
Aproximadamente el 40% de la energía libre emitida por la oxidación de la glucosa se conserva en forma de ATP. Si lo comparamos con los autos el 75% de la energía del combustible se pierde como calor; solo el 25% se convierte en formas útiles de energía. La célula es mucho más eficiente.

Tanto la respiración como la combustión son reacciones exergónicas.

La respiración ocurre en distintas estructuras celulares. La primera de ellas es la glucólisis que ocurre en el citoplasma. La segunda etapa dependerá de la presencia o ausencia de O2 en el medio, determinando en el primer caso la respiración aeróbica (ocurre en las mitocondrias), y en el segundo caso la respiración anaeróbica o fermentación (ocurre en el citoplasma).

ECUACIÓN DE LA GLUCÓLISIS
Glucosa + 2ADP + 2Pi + 2NAD ----- 2 piruvato + 2ATP + 2NADH + 2H+ 2H2O

El ácido pirúvico puede tomar por una de varias vías. Dos son anaeróbicas (sin oxígeno) y se denomina FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA y FERMENTACIÓN LÁCTICA.


La formación de alcohol a partir del azúcar se llama fermentación.

Otras células, como por ejemplo los glóbulos rojos, las células musculares y algunos microorganismos transforman el ácido Pirúvico en ácido láctico.

ESQUEMA BIOQUÍMICO DEL PROCESO DE FERMENTACIÓN
A) Alcohólica : 2 ácido pirúvico + 2 NADH--- 2 etanol + 2 CO2 + 2 NAD+
B) Láctica : 2 ácido pirúvico + 2 NADH------- 2 ácido láctico + 2 NAD+

Por la vía aeróbica:En presencia de oxígeno, la etapa siguiente de la degradación de la glucosa es la respiración, es decir la oxidación escalonada del ácido pirúvico a dióxido de carbono y agua.
La respiración aeróbica se cumple en dos etapas: el ciclo de Krebs y el transporte de electrones y la fosforilación oxidativa (estos dos últimos procesos transcurren acopladamente).

El 95 % del ATP producido se genera, en la mitocondria

El ácido pirúvico sale del citoplasma, donde se produce mediante glucólisis y atraviesa las membranas externa e interna de las mitocondrias. Antes de ingresar al Ciclo de Krebs, el ácido pirúvico, de 3 carbonos, se oxida. Los átomos de carbono y oxígeno del grupo carboxilo se eliminan como dióxido de carbono (descarboxilación oxidativa) y queda un grupo acetilo, de dos carbonos. En esta reacción exergónica, el hidrógeno del carboxilo reduce a una molécula de NAD+ a NADH.

El ciclo de Krebs también conocido como ciclo del ácido cítrico es la vía común final de oxidación del ácido pirúvico, ácidos grasos y las cadenas de carbono de los aminoácidos.

La primera reacción del ciclo ocurre cuando la coenzima A transfiere su grupo acetilo (de 2 carbonos) al compuesto de 4 carbonos (ácido oxalacético) para producir un compuesto de 6 carbonos (ácido cítrico).

TRANSPORTE DE ELECTRONES O CADENA RESPIRATORIA
En esta etapa se oxidan las coenzimas reducidas, el NADH se convierte en NAD+ y el FADH2 en FAD+. Al producirse esta reacción, los átomos de hidrógeno (o electrones equivalentes), son conducidos a través de la cadena respiratoria por un grupo de transportadores de electrones, llamados citocromos. Los citocromos experimentan sucesivas oxidaciones y reducciones (reacciones en las cuales los electrones son transferidos de un dador de electrones a un aceptor).

En consecuencia, en esta etapa final de la respiración, estos electrones de alto nivel energético descienden paso a paso hasta el bajo nivel energético del oxígeno (último aceptor de la cadena), formándose de esta manera agua.

EXPERIMENTO SOBRE LA LEY DE LOS GASES


EXPERIMENTO SOBRE LA LEY DE GAY - LUSSAC


LEY DE CONSERVACIÓN DE LA MASA: LEY DE LAVOISIER


MODELO MOLECULAR: ÉTER ETÍLICO METÍLICO