EL DIÓXIDO DE CARBONO: PROPIEDADES, OBTENCIÓN, USOS

CO2

El dióxido de carbono, también denominado óxido de carbono (IV), gas carbónico y anhídrido carbónico, es un gas cuyas moléculas están compuestas por dos átomos de oxígeno y uno de carbono. Su fórmula molecular es CO₂. Es una molécula lineal y no polar, a pesar de tener enlaces covalentes polares. . Su representación por estructura de Lewis es: O=C=O.

FOTOSÍNTESIS

Propiedades

A  temperatura ambiente es un gas inodoro e incoloro, ligeramente ácido y no inflamable.

la solubilidad en agua es baja pero aumenta con la presión.

La mayoría de los organismos  en la Tierra que respiran expulsan dióxido de carbono como desecho del metabolismo. También es producido en la combustión del carbón y los hidrocarburos (combustibles derivados del petróleo como la gasolina). Por otra parte es consumido por las plantas en la fotosíntesis, para formar nutrientes a partir de la energía del Sol, y expulsando oxígeno.

Actualmente existe una fuerte controversia sobre la influencia del CO₂ en el calentamiento global del planeta debido al efecto invernadero.

Se puede encontrar en estado sólido a una temperatura inferior a -78ºC  formando el llamado hielo seco.

Su densidad es 1'5 veces mayor que la del aire

Usos

Los seres humanos usamos el dióxido de carbono de muchas formas diferentes. El ejemplo más familiar es el uso en bebidas refrescantes y cerveza, para hacerlas gaseosas. El dióxido de carbono liberado por la levadura hace que la masa se hinche.

Algunos extintores usan dióxido de carbono porque es más denso que el aire. El dióxido de carbono puede cubrir un fuego, debido a su pesadez. Impide que el oxígeno tenga acceso al fuego y como resultado, el material en combustión es privado del oxígeno que necesita para continuar ardiendo.
El dióxido de carbono también es usado en una tecnología llamada extracción de fluído supercrítico que es usada para descafeinar el café. La forma sólida del dióxido de carbono, comúnmente conocida como hielo seco, se usa en los teatros para crear nieblas en el escenario y hacer que cosas como las “pociones mágicas” burbujeen.

Obtención comercial

De las reacciones de los carbonatos con los ácidos

2 HCl (aq) + CaCO₃ (s) → CO₂ (g) + CaCl₂ (aq) + H₂O (l)

Propiedades químicas

El dióxido de carbono tiene propiedades ácidas y disuelto en agua forma el ácido carbónico

por ello puede hacer cambiar el color a los indicadores ácido - base.

CO₂ (g) + H₂O (l) → H₂CO₃ (aq)

El agua de cal (disolución saturada de hidróxido de calcio) permite la identificación del dióxido de carbono ya que se produce una reacción que produce un precipitado blanco de carbonato de calcio

Ca(OH)₂ (aq) + CO₂ (g) → CaCO₃ (s) ↓ + H₂O (l)

VARIACIÓ PERIÓDICA D'ALGUNES PROPIETATS DELS METALLS

Les propietats de les substàncies simples varien periòdicament al llarg de la taula periòdica.

D'aquesta manera al llarg d'un període:

• Punt de fusió dels metalls augmenta ja que els seus àtoms s'empaqueten d'una manera més compacta al disminuir el radi atòmic.
• La duresa augmenta ja que l'enllaç metàl·lica cada vegada és més fort.
• La densitat augmenta ja que els àtoms tenen cada vegada més massa atòmica i el volum (radi) va disminuint.
• La reactivitat dels metalls consisteix en la seua facilitat per a perdre electrons i formar ions positius (poder reductor) i aquesta disminueix, ja que al ser l'enllaç més fort cada vegada costa més llevar electrons      

Les principals valències dels metalls són:

CRISTAL·LITZACIÓ

Aquest mètode s’utilitza tant per a separar com per a purificar substàncies.

Es basa en el fet que la majoria dels sòlids són més solubles, en un determinat dissolvent , en calent que en fred. El sòlid que es vol separar o purificar es dissol en el dissolvent i s’escalfa fins dissolució total formant una dissolució saturada. A continuació es pot filtrar, si hi ha impureses, i es deixa refredar el filtrat amb el suficient temps per que es puguen aconseguir bons cristalls.

Si es refreda ràpidament els cristalls que s’obtenen són menuts i poden contindre impureses.

El dissolvent ha de dissoldre bé a la substància que volem separar/purificar però mal a les impureses.

De vegades al refredar no precipita el solut, diem que la dissolució està sobresaturada, este és un estat inestable que es pot destruir si “sembrem” la dissolució amb un cristal·let de solut que afavoreix la cristal·lització al seu voltant.

LA LECHE

• COMPOSICIÓN

AGUA (87%)

GRASA (3’7%):  triglicéridos de ácidos grasos saturados y colesterol, ambos son perjudiciales porque su depòsito obstruye las arterias.

HIDRATOS DE CARBONO (4’5%): fundamentalmente la lactosa o “azúcar de leche”, que actúa

principalmente como fuente de energía y tiene un efecto facilitador de la absorción de calcio.

Después de la primera infancia, se puede perder la capacidad de digerir la lactosa y existe en

la población general un 40% de intolerancia a la lactosa, con presencia de trastornos

intestinales.

 PROTEINAS (3’3%) :caseína y proteínas del suero (albúmina, globulina.

La proteína específica y mayoritaria de la leche (80%) es la caseína. Está en suspensión

formando micelas, no se coagula al calentar la leche a 100°C pero sí al bajar el pH a 4,6. El

20% restante son las proteínas del suero, lactoalbúminas y lactoglobulinas, que tienen

importantes funciones inmunológicas.

VITAMINAS:  Continene vitaminas hidrosolubles (B1, B2, niacina y ácido fólico) y liposolubles (vitamina A)

MINERALES: Aporta varios minerales (fórforo, magnesio, potasio, zinc) pero el calcio se

destaca de manera especial porque no es aportado por otros alimentos en esta proporción. La

leche es deficiente en hierro.

• TRATAMIENTOS TÉRMICOS 

DESNATURALIZACIÓN

Cuando se añade un ácido o cuajo (enzima renina)  a la leche y a unos 30 ºC,  ésta se corta formando grumos debido a la coagulación (desnaturalización) de la proteína de la leche. Ésta es la técnica  empleada para la elaboración de requesón, queso fresco y queso curado. La leche también se corta si se deja a temperatura ambiente debido a que la oxidación de sus azúcares (la lactosa) produce ácido láctico que aumenta su acidez (se agria).

          La parte sólida (cuajada o requesón) que hemos separado tienen un elevado valor nutritivo ya que está constituida fundamentalmente por proteínas (la caseína que contiene todos los aminoácidos esenciales) y grasas que son arrastradas durante la precipitación. El coágulo lleva incorporadas también sales minerales y vitaminas. Esta fracción se puede consumir directamente o con azúcar. Para hacer queso fresco se sumerge en salmuera al 18% durante 2-3 horas, y se puede dejar madurar en cavas a 12-15ºC y 85% de humedad para hacer queso curado.

          La parte líquida que hemos separado se denomina suero de la leche. Contiene albúminas (proteínas), lactosa (glúcido), vitamina B, lactoflavina y urea. Se puede utilizar en las diarreas infantiles para mejorar las retenciones hídricas. Es  un alimento de absorción fácil que apenas requiere digestión después de su ingestión. Si calentamos el suero se coagulan los albuminoides.

OBTENCIÓN DE YOGURT

El yogurt es el producto lácteo coagulado obtenido de la fermentación láctica mediante la adición de Lactobacillus bulgaricus y Stepthococus thermofilus

DESNATADO

Separación de la nata de la leche por centrifugación.

Las centrifugadoras de leche están formadas por un cuerpo sólido cónico relleno de un cierto número de aletas con una inclinación determinada. La leche entera  entra por la parte exterior de las aletas, y al subir entre ellas las partículas de mayor densidad (impurezas) van yendo hacia la periferia por la fuerza centrífuga. Las partículas de menor densidad (nata o glóbulos de grasa) ascienden por el eje central de rotación.

La leche desnatada se mueve hacia el exterior y sale por el conducto inmediatamente inferior al de la nata

DETERMINACIÓ DEL PUNT DE FUSIÓ

Las propiedades físicas de una sustancia son el resultado de su estructura química interna, y sus constantes físicas (punto de fusión, punto de ebullición, color, índice de refracción, densidad, etc.) reflejan el grado de pureza e identidad de la misma.

El punto de fusión de un sólido cristalino es la temperatura a la cual una sustancia pasa del estado sólido al estado liquido, es decir, se funde. Esta constante es propia de cada sustancia. Las sustancias puras tienen generalmente puntos de fusión precisos, pero en la presencia de impurezas el punto de fusión se ve disminuido, o darse en una franja, es por ello que determinar el punto de fusión puede utilizarse como criterio de pureza de sustancias solidas.

Uno de los aparatos más utilizados en la determinación del punto de fusión de una sustancia es el tubo de Thiele.

El primero se basa en el calentamiento directo del tubo de Thiele que contiene un líquido el cual, por convección, calentará indirectamente la sustancia, a determinar el punto de fusión, contenida en un capilar y la llevará hasta fundición. El dispositivo llevan anexo un termómetro que medirá la temperatura a la cual se fundirá la sustancia.

Primero, se fundió y selló un extremo de un tubo capilar, utilizando para ello un mechero. Luego, se llenó el capilar (1 cm aproximadamente) con la muestra previamente pulverizada, de tal manera que la muestra quedara compacta. Después, utilizando el capilar anterior unido a un termómetro mediante una liga (1), se introdujo en un tapón de teflón y éste en un tubo de Thiele (2), que contenía el líquido del baño (agua para sustancias con un punto de fusión inferior a 100 ºC, aceite para sustancias con un mayor punto de fusión),   formando un dispositivo (3) que se calentó con mechero sobre un soporte universal; como se muestra en siguiente figura:

HUEVO Y OSMOSIS

La membrana celular del huevo es semipermeable y sólo solo permite el paso del fluido en un único sentido.

Si se coloca un huevo en un vaso y se cubre con vinagre la cáscara se disuelve (es de carbonato cálcico y reacciona con el ácido acético del vinagre liberando dióxido de carbono). 

Debido al fenómeno de ósmosis: Si el huevo sin cáscara se coloca en un vaso con agua (medio hipotónico) aumenta de tamaño y si se coloca en un vaso con agua y sal (medio hipertónico) disminuye su tamaño. .

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OSMOSIS

Se define ósmosis como una difusión pasiva, caracterizada por el paso del agua, disolvente, a través de la membrana semipermeable, desde la solución más diluida a la más concentrada.


Este fenómeno es importante en el intercambio de materia de una célula con su entorno debido a que la membrana plasmática es semipermeable. Si los líquidos extracelulares aumentan su concentración de solutos, se haría hipertónica respecto a las células, como consecuencia se originan pérdida de agua y deshidratación (plasmólisis) De igual forma, si los líquidos extracelulares se diluyen, se hacen hipotónicos respecto a las células. El agua tiende a pasar al protoplasma y las células se hinchan y se vuelven turgentes, pudiendo estallar (en el caso de células vegetales la pared de celulosa lo impediría), por un proceso de turgescencia. Un ejemplo de osmosis lo encontramos en la manera en que las células pueden beber agua. Una célula está rodeada de una membrana semipermeable, normalmente en su interior la concentración es mayor que las del exterior, por eso el agua puede fluir desde el exterior al interior, de esta forma las células pueden beber. Otro ejemplo lo encontramos con la sal. En la carne, por ejemplo, si la dejamos al aire se pudre por acción de las bacterias. Si la salamos, el agua de las bacterias sale de su interior hacia la zona con sal. Las bacterias mueren por la falta de agua, se resecan y la carne no se pudre.


También encontramos otro ejemplo en las venas y arterias las cuales son semipermeables. Si dentro de ellas hay mucho líquido aumenta la presión. Si comemos mucha sal y entra en las arterias, el agua del exterior entrará en ellas aumentando la presión. Por eso las personas hipertensas no pueden comer alimentos cuyos contenidos de sal sean elevados. Si una persona bebe agua salada, al llegar a su estómago el fenómeno de la osmosis hará que el agua de las células del estómago salga hacia el agua salada. Las células del estómago se resecarán y morirán y la persona también. Por eso no se puede vivir bebiendo agua de mar.