Glosario
Pátina
-
Definición:
-
Capa superficial de color que se forma en un material por el paso del tiempo o el uso.
-
Ejemplo:
-
La estatua es de color verde debido a la pátina que se formó sobre su superficie con el paso de los años.
No me mires que me desgasto
3.3. En equilibrio siempre
¿A dónde se fue el bosque?
Antes
Ahora
Observa bien estas fotografías. Son del Mirador Pena do Conde.
Antes, un mirador rodeado de árboles y vegetación. Además, si te fijas en la pasarela, está formada por tablones de madera.
Ahora, después del incendio, el paisaje parece más vacío, con árboles sin hojas y el suelo lleno de ceniza. Además, la plataforma del mirador ya no tiene la madera.
A simple vista, parece que la materia se ha esfumado. Pero, ¿realmente ha desaparecido algo?
Si pudieras meter toda esa montaña incendiada en una báscula gigante, antes y después del fuego, ¿la masa seguiría siendo la misma?
Nada de lo que ves ahí, ni la madera quemada, ni las hojas, ni el hierro de la barandilla oxidada, se ha destruido realmente.
Solo han cambiado de forma siguiendo una ley universal, la ley de conservación de la masa.
Lectura facilitada
Mira las fotos del Mirador Pena do Conde.
Antes del incendio:
- El mirador estaba rodeado de árboles verdes.
- El suelo de la pasarela era de madera.
Después del incendio:
- El paisaje está vacío.
- Los árboles no tienen hojas.
- El suelo está lleno de ceniza.
- La madera de la pasarela ha desaparecido.
Parece que la materia se ha esfumado. Pero, no es así.
Imagina que pesas la montaña en una báscula gigante antes y después del fuego.
El peso total sería el mismo.
Nada se ha destruido: ni la madera, ni las hojas.
Las cosas no desaparecen.
Solo cambian de forma.
Esto ocurre por la ley de conservación de la masa.
Ley de conservación de la masa
¿A dónde se fue el bosque?
Al comparar las fotografías, lo primero que notas es la pérdida de material:
- Antes: Ves la estructura de madera y la montaña llena de vegetación.
- Ahora: Ves cenizas, árboles sin hojas, suelo sin madera y vigas oxidadas.
Si la madera ha desaparecido y la ceniza pesa menos que los árboles, ¿se ha destruido la materia?
Ley de Lavoisier
En el siglo XVIII, Antoine Lavoisier enunció la ley de conservación de la masa.
“En una reacción química, la suma de las masas de los reactivos es igual a la suma de las masas de los productos o, en otras palabras, la materia ni se crea ni se destruye, solo se transforma”.
\(m_{reactivos} = m_{productos}\)
Esta ley implica dos principios:
1. El número total de átomos antes y después de una reacción no varía.
2. El número de átomos de cada tipo se mantiene igual antes y después de la reacción.
¿Por qué parece que hay menos masa?
La reacción que se ha producido es la siguiente:
Madera + Oxígeno → Cenizas + Humo
La clave está en el humo. En un espacio abierto como el mirador Pena do Conde:
- La madera reaccionó con el oxígeno del aire.
- Gran parte de esa madera se convirtió en dióxido de carbono y vapor de agua, formando el humo.
- Como estos gases son invisibles y se dispersan con el viento, parece que la materia desapareció.
Apoyo visual
Imagina que pesas todo lo que participa en el incendio dentro de una urna de cristal cerrada:
| REACTIVOS (Antes de quemarse) | PRODUCTOS (Después de quemarse) | |
|---|---|---|
|
Madera + Oxígeno del aire |
→ |
Cenizas + Humo (Gases dispersos) |
| Masa inicial: 100 kg | = | Masa final: 100 kg |
En el bosque, el humo (CO2 y vapor de agua) se va volando con el viento. Por eso, si solo pesas las cenizas, parece que falta masa. ¡Pero los átomos siguen estando en el aire!
Ajustando el incendio
Si la ley de Lavoisier dice que la masa se conserva, significa que los átomos pueden cambiar de sitio para formar cosas nuevas, pero no puedes perder ninguno por el camino.
Ajustar una reacción es poner orden, es decir,buscar los coeficientes estequiométricos (números delante de las sustancias) que consiguen que haya el mismo número de átomos en cada parte de la ecuación.
Por ejemplo, la reacción de combustión del metano \( CH_4\) es:
\( CH_4 + O_2 \longrightarrow CO_2 + H_2O\)
Paso a paso
1. Recuenta átomos
| Elemento | Reactivos (izquierda) | Productos (derecha) | ¿Está ajustado? |
|---|---|---|---|
| Carbono (C) | 1 | 1 | Sí |
| Hidrógeno (H) | 4 | 2 | No |
| Oxígeno (O) | 2 | 3 (2 + 1) | No |
2. Ajusta los hidrógenos
Como tienes 4 hidrógenos en el metano \( CH_4\) pero solo 2 en el agua, pones un 2 delante del agua \(H_2O\).
El número de delante del elemento multiplica el número de átomos.
Ahora tienes \( 2 · 2 = 4\) hidrógenos.
\( CH_4 + O_2 \longrightarrow CO_2 + \textbf{2}H_2O\)
3. Ajusta los oxígenos
Ahora cuenta los oxígenos a la derecha:
- Hay 2 en el \( CO_2\).
- Hay 2 en el agua \(2H_2O \longrightarrow 2 · 1 = 2\).
- Total 4 oxígenos.
Para tener 4 a la izquierda, pon un 2 delante del \(O_2\)
\( CH_4 + \textbf{2}O_2 \longrightarrow CO_2 + \textbf{2}H_2O\)
4. Comprueba
Ahora la reacción ya está ajustada.
| Elemento | Reactivos (izquierda) | Productos (derecha) | ¿Está ajustado? |
|---|---|---|---|
| Carbono (C) | 1 | 1 | Sí |
| Hidrógeno (H) | 4 | 4 (2 · 2) | Sí |
| Oxígeno (O) | 4 (2 · 2) | 4 (2 + 2 · 1) | Sí |
Guía para el ajuste estequiométrico
- Visualiza la reacción como una balanza. Recuerda que el objetivo es que el lado de los reactivos (izquierda) pese lo mismo que el de los productos (derecha).
- No toques los subíndices (los números pequeños), solo puedes añadir coeficientes (números grandes delante).
- Establece un orden para que el ajuste sea más fácil y no entres en un bucle infinito.
- Recomendación: deja el hidrógeno y el oxígeno para el final.
- Empieza por el elemento que aparezca en menos sitios.
- Usa el "efecto espejo": si a un lado tienes un elemento con un subíndice 2 (\(O_2\)) y al otro lado con un subíndice 3 (\(Fe_2O_3\)), el truco es intercambiarlos: pon un 3 delante del \(O_2\) y un 2 delante de la molécula que tiene el 3.
- Revisa siempre al final.
- Simplifica si es posible: si todos los números que has puesto delante son pares, puedes dividirlos todos entre 2 para que la reacción sea más sencilla.
Busca el equilibrio
Trata de ajustar las reacciones químicas.
https://www.geogebra.org/m/dhwn4fqu (Ventana nueva)
Actividad%20no%20completada,Actividad%20superada.%20Puntuaci%F3n%3A%20%25s,Actividad%20no%20superada.%20Puntuaci%F3n%3A%20%25s,Guardar%20la%20puntuaci%F3n
Autoría: Benjamin Vasquez Aguilar
Balance del patrimonio
Ajusta las siguientes reacciones químicas que se producen en el patrimonio.
El secreto de la estatua verde
Si visitas el mirador de Mogor en Marín, verás que las estatua de bronce no es brillante, sino que tiene un tono verdoso.
Esto no es pintura, es una reacción de oxidación.
El cobre de la estatua reacciona con el oxígeno y la humedad del ambiente para formar una capa protectora llamada pátina.
\( 4Cu + O_2 \longrightarrow 2Cu_2O\)
Realmente, cuando el escultor entregó la estatua de cobre puro, esta tenía una masa de exactamente 450 g.
Tras pasar varios inviernos expuesta a la salitre y al aire de la ría, la pieza se ha cubierto totalmente de esa capa verde y, al pesarla de nuevo, descubres que su masa es de 524 g.
¿Y la masa del oxígeno?
Datos
Datos de restauración:
- Masa inicial del cobre \(4Cu\): 450 g.
- Masa final de la pieza con pátina \( 2Cu_2O\): 524 g.
- Sustancia reaccionante: oxígeno del aire \(O_2 \).
¿Cuál es la masa del oxígeno?
Aplicando la ley de conservación de la masa, calcularás cuánta masa de oxígeno ha reaccionado con la estatua para formar su capa verde.
- Plantea o localiza la reacción:
\( 4Cu + O_2 \longrightarrow 2Cu_2O\)
- Aplica la ley de Lavoisier:
La suma de las masas de lo que reacciona debe ser igual a la masa del resultado final.
\(m_{cobre} + m_{oxígeno}= m_{óxido de cobre}\)
- Cálculo matemático:
\(450\text{ g} + x = 524\text{ g}\)
\(x = 524\text{ g} - 450\text{ g}\)
\(x = 74\text{ g}\)
La estatua ha adquirido 74 g de oxígeno gaseoso del aire, convirtiéndolo en materia sólida.
Lectura facilitada
La estatua del mirador de Mogor en Marín es de bronce.
La estatua no brilla.
La estatua tiene un color verde.
El color verde no es pintura.
El color verde es una reacción de oxidación.
El cobre de la estatua toca el oxígeno y la humedad del aire.
Entonces se forma una capa verde que protege la estatua.
Esta capa se llama pátina.
\( 4Cu + O_2 \longrightarrow 2Cu_2O\)
Al principio, la estatua era de cobre puro.
Su masa era de 450 gramos exactamente.
La estatua pasó varios inviernos junto al mar.
El aire del mar llenó la estatua de una capa verde.
Ahora si pesas la estatua otra vez.
Su masa es de 524 gramos.
¿Cuánta masa de oxígeno ganó la estatua?
Datos
Los datos del problema son:
- Masa inicial del cobre \(4Cu\): 450 gramos.
- Masa final de la pieza con capa verde \( 2Cu_2O\): 524 gramos.
- Sustancia que reacciona: oxígeno del aire \(O_2 \).
¿Cuál es la masa del oxígeno?
Usa la ley de conservación de la masa.
Así sabrás cuánto oxígeno se unió a la estatua para formar la capa verde.
- Escribe la reacción química:
\( 4Cu + O_2 \longrightarrow 2Cu_2O\)
- Aplica la ley de Lavoisier:
La masa de las sustancias iniciales es igual a la masa de la sustancia final.
\(m_{cobre} + m_{oxígeno}= m_{óxido de cobre}\)
- Haz las operaciones matemáticas:
\(450\text{ g} + x = 524\text{ g}\)
\(x = 524\text{ g} - 450\text{ g}\)
\(x = 74\text{ g}\)
La estatua absorbió 74 gramos de oxígeno del aire.
Ese gas ahora es parte de la estatua sólida.
Especialista en química gallega
Práctica de laboratorio: Conservación de la masa
Información
Objetivo
Comprobar la ley de Lavoisier o ley de conservación de la masa.
Materiales y reactivos
- Material:
- 1 matraz Erlenmeyer (100–250 ml).
- 1 cucharilla de plástico.
- 1 globo y una goma.
- 1 embudo.
- Reactivos:
- Bicarbonato de sodio (NaHCO3).
- Vinagre.
Paso a paso
Procedimiento
- Medir reactivos: añade una cantidad de vinagre al matraz y pesa el conjunto (matraz + vinagre).
- Usa un embudo para introducir bicarbonato de sodio en un globo.
- Ensambla y pesa (sistema cerrado):
- Coloca cuidadosamente la boca del globo en la boca del matraz sin que caiga el bicarbonato.
- Pesa todo el sistema (matraz + vinagre + globo + bicarbonato) y anota la masa inicial.
- Inicia la reacción: levanta el globo para que el bicarbonato caiga en el vinagre. La reacción producirá dióxido de carbono (CO2), que inflará el globo.
- Mide el resultado: una vez finalizada la reacción (cuando el globo deje de inflarse), vuelve a pesar todo el sistema y anota la masa final.
Registro de resultados
- Anota la masa inicial de vinagre y de bicarbonato (antes de la reacción).
- Anota la masa una vez que haya reaccionado el bicarbonato con el vinagre.
Análisis y conclusiones:
- ¿Por qué es importante tener bien cerrado el matraz?
- Busca en Internet cómo es la reacción que se produce.
El detective de la materia
Lee el siguiente artículo de Antoine-Laurent de Lavoisier y contesta a las siguientes preguntas:
El misterio del experimento
Un científico del siglo XVIII quema un trozo de madera.
Al final, las cenizas pesan mucho menos que la madera original.
El científico anota en su diario: "La materia ha desaparecido".
Según lo que has leído sobre Lavoisier, ¿qué error cometió el científico?
La pista clave
.png "Certificado (Arasaac)")
Discute y escribe una breve respuesta explicando, como si fueras el propio Lavoisier, a dónde fue la masa "perdida".
Usa los conceptos clave del artículo:
- La materia no se destruye, se transforma.
- Se formaron gases (como el dióxido de carbono) que se escaparon al aire y no fueron pesados.
- La importancia de un "sistema cerrado" para que nada escape.
Obra publicada con Licencia Creative Commons Reconocimiento No comercial Compartir igual 4.0