PROYECTO GLOBAL
Integrantes:
( MAC SCIENCE )
-Ítalo Jesús Huari Gadea
-Sandra Marilia Vargas Cisneros
-Raúl Sebastián Rivera Martínez
-Javier Alonso Valdivieso Lujan
Primer Punto:
Química VerdeI. Introducción:
En 1991 comienza como un nuevo enfoque de la química, se ocupa de la creación de productos y procedimientos para reducir o eliminar el uso y producción de sustancias peligrosas para el medio ambiente, es decir previene o minimiza la contaminación ambiental.
II. Principios :
1. Prevención:
Ø Es preferible evitar la producción de un residuo que tratar de limpiarlo una vez que se haya formado.
2. Economía atómica:
Ø Los métodos de síntesis deberán diseñarse de manera que incorporen al máximo, en el producto final, todos los materiales usados durante el proceso, minimizando la formación de subproductos.
3. Uso de metodologías que generen productos con toxicidad reducida:
Ø Siempre que sea posible, los métodos de síntesis deberán diseñarse para utilizar y generar sustancias que tengan poca o ninguna toxicidad, tanto para el hombre como para el medio ambiente.
4. Generar productos eficaces pero no tóxicos:
Ø Los productos químicos deberán ser diseñados de manera que mantengan la eficacia a la vez que reduzcan su toxicidad.
5. Reducir el uso de sustancias auxiliares:
Ø Se evitará, en lo posible, el uso de sustancias que no sean imprescindibles (disolventes, reactivos para llevar a cabo separaciones, etc.) y en el caso de que se utilicen que sean lo más inocuos posible.
6. Disminuir el consumo energético:
Ø Los requerimientos energéticos serán catalogados por su impacto medioambiental y económico, reduciéndose todo lo posible. Se intentará llevar a cabo los métodos de síntesis a temperatura y presión ambientes.
7. Utilización de materias primas renovables:
Ø La materia prima ha de ser preferiblemente renovable en vez de agotable, siempre que sea técnica y económicamente viable.
8. Evitar la derivatización innecesaria:
Ø Se evitará en lo posible la formación de derivados (grupos de bloqueo, de protección/desprotección, modificación temporal de procesos físicos/químicos).
9. Potenciación de la catálisis:
Ø Se emplearán catalizadores (lo más selectivos posible), reutilizables en lo posible, en lugar de reactivos estequiométricos.
10.Generar productos biodegradabables:
Ø Los productos químicos se diseñarán de tal manera que al finalizar su función no persistan en el medio ambiento sino que se transformen en productos de degradación inocuos.
11. Desarrollar metodologías analíticas para la monitorización en tiempo real:
Ø Las metodologías analíticas serán desarrolladas posteriormente para permitir una monitorización y control en tiempo real del proceso, previo a la formación de sustancias peligrosas.
12. Minimizar el potencial de accidentes químicos:
Ø Se elegirán las sustancias empleadas en los procesos químicos de forma que se minimice el riesgo de accidentes químicos, incluidas las emanaciones, explosiones e incendios.
Reducir el uso de sustancias auxiliares.
Generar productos biodegradabables.
*En nuestro caso dejamos de utilizar cualquier tipo de aerosol ya sea aromatisador, insecticidas,
desodorante, fluorescentes.
*Dejar de comer productos que estén en bolsas no bio-degradables, utilizar platos y vasos bio-
degradables en evento, reciclar y reutilizar papeles y plasticos.
Segundo Punto:
¿Que elementos pueden encontrarse en la naturaleza como tales ?¿Por qué?
- Los Gases nobles (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn)
- Cobre(Cu), Plata(Ag) , Oro(Au)
- elementos di-atomicos (H2, O2, O3, N2, Cl2, Br2, I2)
*Los gases nobles por la simple razón que ya completaron el octeto y son muy estables.
*Los gases nobles por la simple razón que ya completaron el octeto y son muy estables.
*En los elementos di-atómicos porque completan el octeto al unirse entre ellos.
LOS ELEMENTOS NATIVOS
El grupo de minerales que componen este grupo están constituidos por un solo elemento. Se encuentran en estado nativo en la naturaleza, son un grupo poco numeroso con propiedades muy dispares, desde los muy blandos como el azufre hasta los de extremada dureza como el diamante, mineral mas duro que se encuentra en la naturaleza.
COBRE
CARBONO (DIAMANTE)
PLATA
ORO
MERCURIO
Porque en su mayoria estos son metales y quieren formar el octeto y no pueden formar elementos diatomicos por ejemplo:
-Hierro cobalto escandio titanio vanadio molibteno tecnecio
Aqui unos ejemplos de combinaciones con otros elementos:
Hierro:
· Sulfuro de hierro (II), FeS
· Pirita o Di-sulfuro de hierro (II), FeS2
Tipo de Enlaces: Aquí se presentan enlaces ionicos ya que el hierro sede electrones al azufre.
Cobalto:
· Cloruro de cobalto (II), CoCl2
Tipo de enlace: Entre Cobalto y Azufre se presenta un enlace iónico, con respecto al enlace azufre oxigeno es un enlace covalente ya que en el primero sede electrones y el segundo comparte electrones, con respecto al enlace cobalto clore se trata de un enlace iónico ya que se comparten electrones.
Escandio:
· Carbonato de Escandio, Sc2(CO3)3
· Bromuro de escandio, ScBr3
Tipo de Enlaces: con respecto al compuesto Sc2(CO3)3 se presentan enlaces covalentes entre el carbono y el oxígeno, pero iónicos en el escandio con el oxígeno y carbono, en el segundo compuesto se presentan enlaces iónicos ya que sede electrones el escandio.
Titanio:
· Rutilio, TiO2
· El óxido básico negro, FeTiO3
Tipo de Enlaces: En el compuesto TiO2 solo hay enlaces iónicos ya q el titanio sede electrones, en el segundo compuesto también ya que el titanio y el hierro seden electrones al oxigeno.
Vanadio:
· Vanadato de amonio,NH4VO3
· Pentóxido de vanadio, V2O5
Tipo de Enlaces: en el primer compuesto se presentan enlaces covalentes e iónicos, covalentes en el nitrógeno con el hidrogeno e iónicos con el vanadio y oxígeno, en el segundo compuesto solo se encuentran enlaces iónicos ya que el vanadio sede electrones al oxigeno.
Molibdeno:
· Di-sulfuro de molibdeno (MoS2)
· Cloruro de molibdeno (V) MoCl5
Tipos de Enlaces: en ambos compuestos se presentan enlaces iónicos ya que en ambos el molibdeno sede electrones a los no metales.
Curiosity, en busca de vida primitiva en Marte
El robot móvil Curiosity debe estudiar el Cráter de Gale, de aproximadamente 150 metros de ancho, en busca de signos de posible existencia de vida alguna vez y pistas del pasado y presente de entornos habitables en Marte. El lugar contiene una montaña de unos 5.000 metros de altura llamado el Monte de Sharp.
El robot mira al futuro y lleva instrumentación que nos permitirá entender no solo la evolución física del planeta vecino a lo largo de su historia, sino también preparar el terreno para informar su explotación futura. Conocer la historia del Planeta rojo nos permitirá saber más sobre la evolución de la vida en la Tierra.
El Mars Science Laboratory tiene cuatro objetivos:
-
Determinar si existió vida alguna vez en Marte.
- Caracterizar el clima de Marte.
- Determinar su geología.
Prepararse para la exploración humana de Marte.
PROYECTO II PARTE I
1. PROCESO LEBLANC
Conceptos previos
Fue el primer proceso para obtener artificialmente carbonato de sodio (sosa).Haciendo reaccionar sal común (NaCl) con ácido sulfúrico (H2SO4) para dar sulfato de sodio (Na2SO4) y acido clorhídrico (HCl), y que esta expresado mediante la siguiente ecuación balanceada:
2NaCl + H2SO4→ Na2SO4 + 2HCl (R1)
El sulfato de sodio posteriormente se quema en hornos con carbón (C) y piedra caliza (CaCO3) para producir una “ceniza negra”. El carbonato de sodio (Na2CO3) se separa de la ceniza negra con agua, y lo que resta es el sulfuro de calcio (CaS). Estas reacciones se expresan de la siguiente manera:
Na2SO4 + 2C → Na2S + 2CO2 (R2)
Na2S + CaCO3 → Na CO3 + CaS (R3)
Inconvenientes
Si bien obtenían un producto útil (la sosa) el proseco le blanc obtenía dos residuos contaminantes letales:
· Ácido clorhídrico (HCl): afectaba en gran parte al sistema respiratorio.
· Sulfuro de calcio (CaS): Generaba una gran contaminación y podría ocasionar la muerte.
· El HCl era el problema principal.
· Los humos eran tan densos que la visibilidad en el entorno de la planta era <90 m.
· Se hizo una petición a la corona de Inglaterra contra el Proceso LeBlanc-+ en 1839.
Esto condujo a la Ley del Álcali “Alkali Act” en 1863, primera legislación en el mundo destinada a limitar la contaminación atmosférica.
Sin embargo, su demanda creció de manera incontrolada, ya que era la única manera de obtener carbonato de sodio (Jabones, limpiadores, etc.).
Aplicaciones
1. Siderurgia:
El Carbonato de sodio es usado para tostar (calentar bajo una ráfaga de aire) el cromo y otros extractos, disminuye el contenido de azufre y fósforo de la fundición y del acero.
2. Reciclado:
El Carbonato de sodio es usado para el reciclado de baterías viejas.
3. Vidrio:
El Carbonato de sodio y sus derivados se usan para bajar el punto de fusión del silicio y poder trabajarlo mejor, también aporta el sólido necesario para formar la red vítrea.
4.
En la fabricación de detergentes, el carbonato sódico es indispensable en las formulaciones al objeto de asegurar el correcto funcionamiento del resto de sustancias que lo componen, enzimas, etc. durante las diferentes fases del lavado.
5.
No es de menos importancia el empleo del carbonato sódico en aquellos procesos en los que hay que regular el pH de diferentes soluciones, nos referimos al tratamiento de aguas de la industria, así como en los procesos de flotación.
6.
Cerámica, Jabones, limpiadores, Ablandador de aguas duras, Refinación de petróleos, producción de aluminio, Textiles, pulpa y papel. Procesamiento metalúrgico, Preparación de farmacéuticos, Soda Cáustica, Bicarbonato de Sodio, Nitrato de Sodio y varios otros usos.
1. PROCESO SOLVAY
Conceptos previos
Es el sucesor del proceso LeBlanc, se basa en la producción de carbonato de sodio a partir de la utilización de materias primas muy básicas como NaCl y piedra caliza (CaCO3). Este proceso es un claro ejemplo de recuperación y reciclado de materiales.
La piedra caliza (CaCO3) se descompone en cal (CaO), y la cal reacciona con agua para formar “lechada de cal”, Ca(OH)2 Haciendo pasar amoníaco y dióxido de carbono (en estado gaseoso los dos) por una solución saturada de cloruro de sodio se forma carbonato ácido de sodio y cloruro de amonio(ambos solubles en agua).
NaCl + NH3 + CO2 + H2O → NaHCO3 + NH4Cl
El carbonato ácido de sodio se separa de la solución por filtración y se transforma en carbonato de sodio por calcinación:
2 NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2
El cloruro de amonio obtenido se hace reaccionar con hidróxido de calcio y se recupera amoníaco:
2 NH4Cl + Ca (OH)2 → 2 NH3 + 2 H2O + CaCl2
El óxido de calcio se produce en la misma fábrica por calcinación de carbonato de calcio (piedra caliza) y así se produce el dióxido de carbono necesario en la primera reacción:
CaCO3 → CaO + CO2
Proceso verde
El proceso Solvay es considerado un proceso verde porque:
· En la planta de producción de carbonato sódico (Solvay) existen tan sólo dos compuestos que son liberados a la atmósfera sin sufrir ningún tipo de tratamiento que son el dióxido de carbono y el monóxido.
· Los otros compuestos que se generan durante el proceso; como son el amoníaco, el dióxido de azufre e incluso las partículas de polvo son sometidos a diversos procesos de limpieza.
2. Principios verdes aplicados
a) Prevención:
· Previene la producción de HCl y CaS.
b) Generar productos eficaces pero no tóxicos:
· Como es el caso del carbonato de sodio.
c) Uso de metodologías que generen productos con toxicidad reducida:
· Como el dióxido de carbono y el monóxido.
d) Reducir el uso de sustancias auxiliares:
· Como el caso del amoniaco y del dióxido de azufre.
e) Minimizar el potencial de accidentes químicos:
· Como el caso de lo0s humos densos en el aire que no permiten una visibilidad buena.
3. Propuestas para producir sosa ecológicamente:
2NaOH + H2CO3 → Na2CO3 + 2H2O
2Na5 (co3) 2(hco3). 2h2o → 5na2co3+co2+3h2o
4. ¿Deduzca cuál sería un buen material para un reactor industrial?
El hierro es el metal industrial que más fácilmente se deteriora en el aire. Aunque existe el acero inoxidable (aleación del hierro) que es mucho mejor y sirve para hacer reactores industriales, pero tiene un elevado precio.
Esta aleación está totalmente a prueba de oxidación e incluso resiste la acción de productos químicos corrosivos como el ácido nítrico concentrado y caliente.
5. ¿Porque el Al es más Maleable que el Fe?
Por la teoría del mar de electrones, los electrones de la nube que rodean los átomos están libres y en constante movimiento, en el caso del aluminio presenta más electrones en su capa de valencia por lo que tiene mayor movimiento de electrones, eso hace que sea más maleable en comparación con el fierro.
6. problema
En una planta de producción de sosa solvay se obtienen entre 250 y 300 Kg diariamente. Si el rendimiento de la reacción es de 96% y considerando un exceso de CO2: determine la cantidad de materia prima requerida (suponga una pureza de 87%para carbonato de calcio y de 90% para NaCl), así como los subproductos obtenidos (incluidos los que serán reciclados).
v Reacciones:
2 NH4Cl + Ca (OH)2 → 2 NH3 + 2 H2O + CaCl2
2 NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O
· 2 NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O
2 moles 1mol
168Kg 106Kg
X Kg 300Kg
168Kg NaHCO3
(Estequiometrico) X = 300Kg Na2CO3 .----------------------- = 475,471Kg NaHCO3
106Kg Na2CO3
96 475,471Kg NaHCO3
(Rendimiento) %R = ------- = ------------------------------
100 m NaHCO3
mNaHCO3 = 495,283 Kg NaHCO3
NaCl + NH3 + CO2 + H2O → NaHCO3 + NH4Cl
· NaCl + NH3 + CO2 + H2O → NaHCO3 + NH4Cl
1mol 1mol 1mol 1mol 1mol 1mol
58.5Kg 17Kg 44Kg 18Kg 168kg
mNaCl mNH3 mCO2 mH2O 495,283Kg
18Kg H2O
mH2O = 495,283Kg NaHCO3 . --------------------- = 53, 066Kg H2O
168Kg NaHCO3
44Kg H2O
mco2 = 495,283Kg NaHCO3 . --------------------- = 129, 716Kg CO2
168Kg NaHCO3
17Kg NH3
mNH3 = 495,283Kg NaHCO3 . --------------------- = 50, 117Kg NH3
168Kg NaHCO3
58.5Kg NaCl
mNaCl = 495,283Kg NaHCO3 . --------------------- = 172, 464Kg NaCl
168Kg NaHCO3
CaCO3 → CaO + CO2
· CaCO3 → CaO + CO2
1mol 1mol 1mol
100Kg 56Kg 44Kg
mCaCO3 129, 716Kg CO2
100Kg CaCO3
mCaCO3 = 129, 716Kg CO2 . ---------------------
44Kg CO2
mCaCO3 = 294, 809Kg CaCO3
v PUREZA:
mCaCO3 (PURA) 87
---------------------------- = ------ → mCaCO3 (IMPURA) = 338,860Kg CaCO3
mCaCO3 (IMPURA) 100
mNaCl (PURA) 90
------------------------ = ------ → mNaCl (IMPURA) = 191, 626Kg NaCl
mNaCl (IMPURA) 100
v MASAS DE LAS MATERIAS PRIMAS:
ü mH2O = 53, 066Kg H2O
ü mco2 = 129, 716Kg CO2
ü mCaCO3 = 338,860Kg CaCO3
ü mNaCl = 191, 626Kg NaCl
7. BIBLIOGRAFIA
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