Fundamentos de Química y Problemáticas Ambientales: Leyes, Cinética y Estequiometría

Ley de Conservación de la Masa

La Ley de Conservación de la Masa afirma que en toda reacción química la masa se conserva, es decir, la masa de los reactivos es igual a la masa de los productos.

Fundamentos de la Cinética Química: La Teoría de las Colisiones

Basándonos en la Teoría de las Colisiones, para que una reacción química ocurra, deben cumplirse dos condiciones fundamentales:

1. Que haya suficiente cantidad de partículas para que exista un número suficiente de choques.
2. Que una fracción importante de esas colisiones corresponda a choques válidos o eficaces, es decir, que produzcan reacción. Para que un choque sea eficaz, se deben cumplir dos requisitos:
   • Que la colisión ocurra con la suficiente energía (Energía de Activación) para romper o debilitar los enlaces. Esto sucede si el choque entre partículas se produce a gran velocidad. La velocidad de las partículas depende directamente de la temperatura.
   • Que la colisión ocurra con la orientación adecuada.

Principales Problemas Ambientales Globales

El Efecto Invernadero

Origen y Mecanismo

Ciertos gases (como el CO₂, metano -CH₄- y vapor de agua) impiden que la radiación calórica salga de la atmósfera, provocando un incremento de la temperatura global.

Consecuencias

• Descenso de la capa de hielo del planeta.
• Modificación del clima, con incremento de la sequía y fenómenos atmosféricos violentos.
• Incremento del riesgo de incendios.
• Desaparición de especies.

Soluciones Propuestas

• Vapor de agua: No tiene un ciclo natural controlable y no se puede evitar.
• Metano (CH₄): Proviene de la digestión de los herbívoros. Se sugiere controlar su número mediante un consumo responsable.
• Dióxido de Carbono (CO₂): Proviene principalmente de la quema de combustibles fósiles. Se deben potenciar las energías renovables.

La Lluvia Ácida

Origen y Efecto

Los gases óxidos de azufre (SO₂, SO₃) y óxidos de nitrógeno (NOₓ) reaccionan con el agua de las nubes, produciendo ácidos que se disuelven en las gotas de lluvia, lo que resulta en un incremento de la acidez de la precipitación.

Consecuencias

• Aumento de la acidez de los lagos, perjudicando la flora y la fauna acuática.
• Destrucción de bosques por la muerte de sus raíces.
• Corrosión de edificios y estructuras de piedra caliza.

Soluciones

Se debe reducir la emisión de óxidos de azufre y nitrógeno procedentes de la quema de combustibles fósiles.

La Destrucción de la Capa de Ozono

Origen

Los principales responsables son los clorofluorocarbonos (CFC), compuestos muy estables que, al ascender a la estratosfera, liberan cloro que destruye las moléculas de ozono (O₃).

Consecuencias

• Incremento del cáncer de piel y problemas oculares.
• Destrucción de diversos cultivos.

Soluciones

Se debe reducir drásticamente la emisión de clorofluorocarbonos (CFC).

Conceptos Fundamentales de Estequiometría

A continuación, se resumen las equivalencias clave en el estudio de la masa atómica y el concepto de mol:

• Masa Atómica: La masa de 1 átomo de un elemento X se expresa en unidades de masa atómica (uma). 1 átomo de X ≈ x uma.
• Masa Molar: La masa de 1 mol de un elemento X, expresada en gramos, es numéricamente igual a su masa atómica (x). 1 mol de X = x gramos.
• Número de Avogadro: Un mol de cualquier sustancia contiene el Número de Avogadro de partículas (átomos o moléculas). 1 mol de X = 6.022 × 10²³ partículas.
• Relación Masa-Partículas: La masa molar (x gramos) contiene el Número de Avogadro de partículas. x gramos de X = 6.022 × 10²³ partículas.