Termómetro

Definición y usos frecuentes del termómetro

Todos nosotros lo hemos utilizo alguna vez cuando estuvimos enfermos, sea para tomar nuestra temperatura, la de un hijo o la de un amigo; nos referimos al termómetro. Aunque muchos no le den importancia a su aplicación, el termómetro nos a ayudado a restaurar y controlar nuestra salud como también distintas condiciones ambientas que puedan presentarse. Pero, ¿qué es un termómetro?.

	El termómetro es un instrumento, como ya dijimos, que se emplea para medir la temperatura; la presentación más común que éste posee es en vidrio, este tubo de vidrio contiene en su interior otro pequeño tubo hecho en mercurio, que se dilata o expande de acuerdo a los cambios de temperatura que mida. Para poder determinar la temperatura que medimos, el termómetro cuenta con una escala graduada cuidadosamente que está estrictamente relacionada con el volumen que ocupa el mercurio en el tubo. Existen infinidad de gamas de termómetros, hoy en día podemos encontrar una presentación un poco más moderna de tipo digital, aunque el mecanismo interno no varía.

Escalas de temperatura y modelos especiales

Este artefacto se utiliza habitualmente para medir o tomar la temperatura de un individuo; de la misma manera, el termómetro se utiliza para medir la temperatura en ambientes y en animales, como también en ciertos artefactos electrodomésticos. Con respecto a la temperatura que éste mide, la escala que más se utiliza en el mundo entero es la Celsius, la misma mide la temperatura en grados centígrados y se le dio este nombre por su creador Andrés Celsius.

En los bebes y niños pequeños se requiere un termometro de oido

Existen de todas formas otras escalas utilizadas pero en menor medida: Fahrenheit, Réaumur (actualmente en desuso) y Kelvin o también conocida como temperatura absoluta, este tipo de escala se utiliza específicamente en laboratorios, los termómetros de laboratorio suelen fabricarse con dos o más escalas. Además de los termómetros digitales o de vidrios, existen más gamas que se utilizan en la actualidad; el termómetro de resistencia es uno de ellos. El mismos está formado por un alambre de platino y cuya resistencia eléctrica va variando a medida que la temperatura lo hace. Podemos mencionar también al pirómetro, estos son termómetros que se utilizan exclusivamente para medir las altas temperaturas. Luego debemos nombrar al termopar, un artefacto empleado para medir temperaturas con un sistema basado en la fuerza electromotriz, la cual se genera cuando se calienta la soldadura de dos metales distintos. Por último, dentro de la gama más conocida y utilizada de termómetros, tenemos el termómetro de lámina bimetálica, el mismo está constituido por dos láminas de metales cuyos coeficientes de dilatación son muy distintos, se emplea principalmente como censor de temperatura en el termohigrógrafo. Además de los termómetros convencionales que nombramos antes existen lo que se denomina termómetros especiales, entre ellos encontramos el termómetro globo, que se emplea para medir la temperatura radiante y está formado por mercurio que posee el bulbo dentro de una esfera hueca de metal pintada de negro. El objetivo de la esfera es absorber la radiación de los objetos que están alrededor y que son más calientes que el aire, emitiendo una radiación hacia los más fríos. Esto da como resultado una medición que considera el efecto de radiación. Sus usos se relacionan con la comprobación dela comodidad de los individuos.

Luego tenemos el termómetro de bulbo húmedo que se emplea para medir el flujo de la humedad en la sensación térmica, el mismo se utiliza con un termómetro ordinario y forma así un psicómetro. Los psicómetros se usan para variables como la tensión de vapor, la humedad relativa y el punto de rocío. Por último, contamos con los termómetros de máxima que se utilizan para registrar las temperaturas más altas del día, este es un termómetro de mercurio que posee un estrechamiento del capilar cerca del depósito o bulbo. Cuando la temperatura asciende, la dilatación de todo el mercurio del bulbo es tal que hace que se venza la resistencia opuesta por este estrechamiento, mientras que cuando se produce una baja de temperatura, la masa del mercurio se contrae, su columna se rompe por este estrechamiento y su extremo libre nos da a conocer la tempertura máxima. Su escala posee una división de 0,5ºC y su alcance va desde -31.5 a 51.5ºC.

videos de material de laboratorio

http://www.youtube.com/watch?v=GznxRVmPnY0&NR=1

http://www.youtube.com/watch?v=pYOJ0Mekyp0&NR=1

http://www.youtube.com/watch?v=r0O46k5LP9o&feature=related

Reacciones quiomicas

Reacción química

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Una reacción química o cambio químico es todo proceso químico en el cual dos o más sustancias (llamadas reactantes), por efecto de un factor energético, se transforman en otras sustancias llamadas productos. Esas sustancias pueden ser elementos o compuestos. Un ejemplo de reacción química es la formación de óxido de hierro producida al reaccionar el oxígeno del aire con el hierro.

A la representación simbólica de las reacciones se les llama ecuaciones químicas.

Los productos obtenidos a partir de ciertos tipos de reactivos dependen de las condiciones bajo las que se da la reacción química. No obstante, tras un estudio cuidadoso se comprueba que, aunque los productos pueden variar según cambien las condiciones, determinadas cantidades permanecen constantes en cualquier reacción química. Estas cantidades constantes, las magnitudes conservadas, incluyen el número de cada tipo de átomo presente, la carga eléctrica y la masa total.

Los tipos de reacciones inorgánicas son: Ácido-base (Neutralización), combustión, solubilización, reacciones redox y precipitación.

Desde un punto de vista de la física se pueden postular dos grandes modelos para las reacciones químicas: reacciones ácido-base (sin cambios en los estados de oxidación) y reacciones Redox (con cambios en los estados de oxidación). Sin embargo, podemos estudiarlas teniendo en cuenta que ellas pueden ser:

Nombre	Descripción	Representación
Reacción de síntesis	Elementos o compuestos sencillos que se unen para formar un compuesto más complejo.	A+B → AB
Reacción de descomposición	Un compuesto se fragmenta en elementos o compuestos más sencillos.En este tipo de reacción un solo reactivo se convierte en zonas o productos.	AB → A+B
Reacción de desplazamiento o simple sustitución	Un elemento reemplaza a otro en un compuesto.	A + BC → AC + B
Reacción de doble desplazamiento o doble sustitución	Los iones en un compuesto cambian lugares con los iones de otro compuesto para formar dos sustancias diferentes.	AB + CD → AD + BC

Grado de avance de la reacción y afinidad

Desde el punto de vista de la física, representamos a la reacción como:

tal que ν_i son los coeficientes estequiométricos de la reacción, que pueden ser positivos (productos) o negativos (reactivos). La ecuación presenta dos formas posibles de estar químicamente la naturaleza (como suma de productos o como suma de reactivos).

Si dm_i es la masa del producto que aparece, o del reactivo que desaparece, resulta que:

constante . M_i sería la masa molecular del compuesto correspondiente y ξ se denomina grado de avance. Este concepto es importante pues es el único grado de libertad en la reacción.

Cuando existe un equilibrio en la reacción, la entalpía libre es un mínimo, por lo que:

nos lleva a que la afinidad química es nula.

Rendimiento de una reacción

La cantidad de producto que se suele obtener de una reacción química, es menor que la cantidad teórica. Esto depende de varios factores, como la pureza del reactivo, las reacciones secundarias que puedan tener lugar,es posible que no todos los productos reaccionen,la recuperación del 100% de la muestra es prácticamente imposible .

El rendimiento de una reacción se calcula mediante la siguiente fórmula:

Cuando uno de los reactivos esté en exceso, el rendimiento deberá calcularse respecto al reactivo limitante. Y el rendimiento depende del calor que expone la reacción.

Cálculos estequiométricos

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/35_las_reacciones_quimicas/curso/lrq_est_01.html

LAS REACCIONES QUÍMICAS

1.- LOS CAMBIOS EN LA MATERIA

La materia puede sufrir cambios mediante diversos procesos. No obstante, todos esos cambios se pueden agrupar en dos tipos: cambios físicos y cambios químicos.

1.1- CAMBIOS FÍSICOS

En estos cambios no se producen modificaciones en la naturaleza de las sustancia o sustancias que intervienen. Ejemplos de este tipo de cambios son:

• Cambios de estado.
• Mezclas.
• Disoluciones.
• Separación de sustancias en mezclas o disoluciones.

1.2- CAMBIOS QUÍMICOS

En este caso, los cambios si alteran la naturaleza de las sustancias: desaparecen unas y aparecen otras con propiedades muy distintas. No es posible volver atrás por un procedimiento físico (como calentamiento o enfriamiento, filtrado, evaporación, etc.)

Una reacción química es un proceso por el cual una o más sustancias, llamadas reactivos, se transforman en otra u otras sustancias con propiedades diferentes, llamadas productos.

En una reacción química, los enlaces entre los átomos que forman los reactivos se rompen. Entonces, los átomos se reorganizan de otro modo, formando nuevos enlaces y dando lugar a una o más sustancias diferentes a las iniciales.

2.- CARACTERÍSTICAS DE LAS REACCIONES QUÍMICAS

1. La o las sustancias nuevas que se forman suelen presentar un aspecto totalmente diferente del que tenían las sustancias de partida.
2. Durante la reacción se desprende o se absorbe energía:
   • Reacción exotérmica: se desprende energía en el curso de la reacción.
   • Reacción endotérmica: se absorbe energía durante el curso de la reacción.
3. Se cumple la ley de conservación de la masa: la suma de las masas de los reactivos es igual a la suma de las masas de los productos. Esto es así porque durante la reacción los átomos ni aparecen ni desaparecen, sólo se reordenan en una disposición distinta.

4. 3.- ECUACIONES QUÍMICAS

   Una reacción química se representa mediante una ecuación química. Para leer o escribir una ecuación química, se deben seguir las siguientes reglas:

   • Las fórmulas de los reactivos se escriben a la izquierda, y las de los productos a la derecha, separadas ambas por una flecha que indica el sentido de la reacción.
   • A cada lado de la reacción, es decir, a derecha y a izquierda de la flecha, debe existir el mismo número de átomos de cada elemento.

   Cuando una ecuación química cumple esta segunda regla, se dice que está ajustada o equilibrada. Para equilibrar reacciones químicas, se ponen delante de las fórmulas unos números llamados coeficientes, que indican el número relativo de átomos y moléculas que intervienen en la reacción.

   Nota: estos coeficientes situados delante de las fórmulas, son los únicos números en la ecuación que se pueden cambiar, mientras que los números que aparecendentro de las fórmulas son intocables, pues un cambio en ellos significa un cambio de sustancia que reacciona y, por tanto, se trataría de una reacción distinta.

   Si se quiere o necesita indicar el estado en que se encuentran las sustancias que intervienen o si se encuentran en disolución, se puede hacer añadiendo los siguientes símbolos detrás de la fórmula química correspondiente:

   • (s) = sólido.
   • (metal) = elemento metálico.
   • (l) = líquido.
   • (g) = gas.
   • (aq) = disolución acuosa (en agua).

   Aquí tienes dos enlaces para ver cómo se ajustan las ecuaciones químicas:

   • Ajustar reacciones químicas 1 (con ejercicios)
   • Ajustar reacciones químicas 2

   • 4.- CÁLCULO DE LA MASA Y EL VOLUMEN A PARTIR DE ECUACIONES QUÍMICAS

     Las ecuaciones químicas permiten calcular, a partir de una cantidad determinada de alguno de los reactivos y productos que intervienen en una reacción, la cantidad necesaria del resto de los componentes de la misma.

     4.1- Cálculos masa - masa

     En este caso nos aprovechamos de la relación que hay entre cantidad de sustancia (en mol), masa de sustancia y masa molar, tal como indica la relación:

     cantidad de sustancia =	masa en gramos	; n (mol) =	m(g)
     	masa molar		M (g/mol)

     Para ver cómo se hace, lee el enunciado del problema siguiente y, a continuación pulsa sobre el gráfico:

     Se quiere calcular la cantidad de cloruro de calcio que se obtiene cuando 50 gde carbonato de calcio se hacen reaccionar con la cantidad suficiente de ácido clorhídrico, en una reacción en la que se obtienen, además, agua y dióxido de carbono 4.2- Cálculos volumen - volumen La ley de Avogadro dice lo siguiente: Volumenes iguales de diferentes gases en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo número de partículas Esta ley implica que números iguales (por ejemplo, un mol) de partículas , átomos o moléculas, ocupan el mismo volumen, lo cual es muy útil para realizar cálculos de volúmenes en aquellas reacciones en las que intervengan gases. Al igual que en el caso anterior, pulsa sobre el gráfico para ver cómo se plantea y soluciona un problema de este tipo: 5.- VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN QUÍMICA Para saber si una reacción es rápida o lenta, hay que conocer la velocidad a la que transcurre. Podemos definir velocidad de reacción como la variación de cantidad de sustancia formada o transformada por unidad de tiempo. En general, para determinar la velocidad de una reacción, hay que medir la cantidad de reactivo que desaparece o la cantidad de producto que se forma por unidad de tiempo. 5.1- Factores que afectan a la velocidad de reacción la velocidad de una reacción se ve influida por una serie de factores; entre ellos se pueden destacar: Naturaleza de los reactivos Se ha observado que según los reactivos que intervengan, las reacciones tienen distinta velocidad, pero no se ha podido establecer aún unas reglas generales. Concentración de los reactivos La velocidad de reacción aumenta con la concentración de los reactivos. Para aumentar la concentración de un reactivo: Si es un gas, se consigue elevando su presión. Si se encuentra en disolución, se consigue cambiando la relación entre el soluto y el disolvente. Superficie de contacto de los reactivos Cuanto más divididos están los reactivos, más rápida es la reacción. Esto es así porque se aumenta la superficie expuesta a la misma. Temperatura En general, la velocidad de una reacción química aumenta conforme se eleva la temperatura. Presencia de catalizadores Un catalizador es una sustancia, distinta a los reactivos o los productos, que modifican la velocidad de una reacción. Al final de la misma, el catalizador se recupera por completo e inalterado. En general, hace falta muy poca cantidad de catalizador. Los catalizadores aumentan la velocidad de la reacción, pero no la cantidad de producto que se forma. 6.- IMPORTANCIA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS Estamos rodeados por reacciones químicas; tienen lugar en laboratorios, pero también en fábricas, automóviles, centrales térmicas, cocinas, atmósfera, interior de la Tierra... Incluso en nuestro cuerpo ocurren miles de reacciones químicas en cada instante, que determinan lo que hacemos y pensamos. De toda la variedad de reacciones posibles, vamos a ver dos: las de neutralización y las de combustión. Pero antes de verlas, es necesario conocer y dominar el concepto de ácido y base. 6.1- Ácidos y bases Las características de los ácidos y las bases se resumen en el siguiente cuadro: Ácidos Bases ▪Tienen sabor agrio (ácido). ▪Tienen sabor amargo. ▪Reaccionan con ciertos metales, como Zn, Mg o Fe, para dar hidrógeno ▪Reaccionan con las grasas para dar jabones. ▪Reaccionan con las bases para dar sales ▪Reaccionan con los ácidos para dar sales. Son sustancias ácidas: el ácido clorhídrico (HCl); el ácido bromhídrico (HBr); el ácido nítrico (HNO3); el ácido carbónico (H2CO3) y el ácido sulfúrico (H2SO4), entre otros Son sustancias básicas el hidróxido de amonio o amoniaco disuelto en agua (NH4OH); y los hidróxidos de los metales alcalinos (LiOH, NaOH, KOH,...) y alcalinotérreos, como el Ca(OH)2, y Mg(OH)2, entre otros Para distinguir si una sustancia es ácida o básica, se utiliza la escala de pH, comprendida entre el 1 y el 14: Si una sustancia tiene un pH igual a 7, se dice que es neutra, ni ácida ni básica (por ejemplo, el agua pura). Si una sustancia tiene un pH menor que 7, tiene carácter ácido. Si una sustanica tien un pH mayor que 7, tiene carácter básico. En los laboratorios y aquellos otros lugares donde es necesario determinan esta propiedad (como en un análisis de agua potable, por ejemplo), se utiliza unindicador ácido-base, que es una sustancia que presenta un color distinto según sea el pH del medio. Algunos ejemplos se muestran en las dos tablas siguientes:

determinacion de la masa molar

http://www.youtube.com/watch?v=-d7QO681mOI

Masa molecular.
La masa molecular es la suma de las masas atómicas (en 'uma' o simplemente 'u') en una molécula. En algunos textos todavía se denomina como 'peso molecular' a la 'masa molecular'.
Para calcularla debemos saber las masas atómicas de cada uno de los elementos que intervienen en el compuesto.
Empezaremos por uno de los lados de la fórmula, por ejemplo el izquierdo.
Multiplicaremos el subíndice del elemento (cuando no existe se asume que es 1) por la masa atómica del mismo.
Procederemos de la misma forma con todos los elementos.
Sumaremos los resultados de todas las multiplicaciones y de esta forma tendremos la masa molecular expresada en unidades de masa atómica ('uma' o 'u').
Ejemplo de cálculo de masas moleculares en formato flash (puede tardar un poco en abrirse)

Otros ejemplos:
Si la fórmula tiene un paréntesis, multiplicaremos cada uno de los subíndices que se encuentren dentro del paréntesis por el número que viene como subíndice del paréntesis.

Composición porcentual a partir de la fórmula.

El porcentaje en peso de cada uno de los elementos en un compuesto siempre debe ser el mismo, independientemente de la cantidad de compuesto que tengamos; es decir, si un compuesto orgánico tiene un 40% en peso del elemento carbono (C), lo tendrá tengamos un gramo o una tonelada de dicho compuesto: el 40% de esa cantidad será carbono.
¿Cómo se calcula la composición porcentual? Para contestar la pregunta utilizaremos un ejemplo. Calculemos el porcentaje en peso de los elementos que hay en el SO3 (MS = 32 u ; MO = 16 u).
Calcularemos la masa molecular del compuesto:
Calculamos el número de unidades de masa atómica del primer elemento de la fórmula (masa atómica multiplicada por el número de átomos que hay de dicho elemento en la fórmula. Dicho número lo dividimos por la masa molecular (masa de todo el compuesto en unidades de masa atómica) y el resultado se multiplica por cien. Fíjate que el cociente debe ser inferior a la unidad dado que la masa de cada elemento en la fórmula debe ser inferior al total (hay otros elementos). Al multiplicar un cociente inferior a la unidad por cien el resultado será inferior a cien. Si es necesario se suele redondear el porcentaje a un decimal.
donde nS es el número de átomos de S (azufre) que hay en el compuesto.
Repetimos el proceso con cada uno de los otros elementos.
donde nO es el número de átomos de O (oxígeno) que hay en el compuesto.
Para comprobar si los cálculos son correctos debemos sumar todos los porcentajes. La suma debe ser el 100% (admitimos ±0,1% por errores de decimales al dividir). En nuestro ejemplo, si sumamos los dos porcentajes nos da el 100%.
Importante. Conviene calcular todos los porcentajes, incluido el último; o sea, no calcules el último restando a 100% la suma de los otros. ¿Por qué? Para comprobar si cometes errores, si lo haces restando nuca sabrás si has cometido errores al calcular alguno de los porcentajes dado que la suma siempre saldría el cien por cien.


Determinación de la fórmula empírica.

Para determinar la fórmula empírica debemos conocer el porcentaje en peso de cada elemento en el compuesto y las masas atómicas de cada uno de ellos. Por ejemplo, supongamos que tenemos 40,00% de C, 6,67% de H y 53,33% de O. Las masas atómicas son MC=12u, MH=1u, MO=16u.
Seguiremos los siguientes pasos:
Consideramos 100 g de compuesto: el porcentaje de cada uno serán los gramos de cada elemento que hay en 100 g de compuesto. Siguiendo el ejemplo, tendremos 40,00 g de C, 6,67 g de H y 53,33 g de O.
Dividimos cada masa por la masa atómica del elemento correspondiente:
C: 40,00 / 12 = 3,33
H: 6,67 / 1 = 6,67
O: 53,33 / 16 = 3,33
Ahora dividimos cada uno de los resultados anteriores por el más pequeño de ellos, en este caso por 3,33:
C: 3,33 / 3,33 = 1
H: 6,67 / 3,33 = 2
O: 3,33 / 3,33 = 1
El resultado debe ser un número entero, los números enteros más pequeños, y la fórmula empírica sería C1H2O1, quitando los unos quedaría CH2O como fórmula empírica.



Determinación de la fórmula molecular.

Para conocer la fórmula molecular, debemos tener los mismos datos de partida que para la fórmula empírica (porcentajes y masas atómica) y, además, la masa molecular del compuesto (en nuestro ejemplo sería 180 u).
Seguiríamos los mismos cuatro pasos del caso anterior para determinar la fórmula empírica y continuaríamos de la siguiente forma:
Calculamos la masa molecular con la fórmula empírica. En nuestro ejemplo sería sobre el compuesto de fórmula empírica CH2O:
Ahora dividimos la masa molecular real que nos han dado, entre la masa calculada con la fórmula empírica:
masa molecular / masa fórmula empírica = 180 / 30 = 6
El resultado nos indica el número de veces que la fórmula molecular será la fórmula empírica. Para escribir la fórmula molecular multiplicaremos cada subíndice de la fórmula empírica por el número obtenido de la división:
C1·6 H2·6 O1·6 > C6H12O6

Por tanto, la fórmula molecular será en nuestro caso C6H12O6

Nota: Diferencia entre fórmula empírica y fórmula molecular