Química · Cataluña 2017

El trinitrotolueno (TNT) es un explosivo muy potente que, en relación con la nitroglicerina, tiene la ventaja de que es más estable en caso de impacto, golpes o fricción. La descomposición explosiva del TNT se puede representar mediante la ecuación química siguiente: $$\ce{2 C7H5(NO2)3 (s) -> 7 C (s) + 7 CO (g) + 3 N2 (g) + 5 H2O (g)} \quad \Delta H^\circ < 0$$

El hidróxido de magnesio, $\ce{Mg(OH)2}$, es un antiácido que se utiliza para aliviar los síntomas de indigestión o acidez.

Las reacciones redox se utilizan en muchos procesos de la química: para generar energía eléctrica (pila), para provocar reacciones químicas que no son espontáneas (electrólisis) o para obtener sustancias de gran interés.

Una de las utilidades de la electrólisis es la obtención de algunos metales. Por ejemplo, el magnesio se obtiene industrialmente por electrólisis del cloruro de magnesio ($\ce{MgCl2}$) procedente de salmueras o del agua de mar. En esta electrólisis, el cloruro de magnesio se encuentra en estado líquido o fundido.

El ozono, una sustancia que actúa como filtro de las radiaciones solares, se puede descomponer en oxígeno en la estratosfera mediante un proceso exotérmico que consta de las dos etapas elementales siguientes: Etapa 1: $\ce{O3 ->[h\nu] O2 + O}$ Etapa 2: $\ce{O + O3 -> 2 O2}$

El cloruro de amonio ($\ce{NH4Cl}$) es una sal de color blanco que tiene un efecto expectorante. También tiene aplicaciones como diurético y como agente acidulante.

Experimentalmente, hemos llevado a cabo el seguimiento de la reacción en fase gaseosa siguiente, en un recipiente cerrado y a una temperatura de $300\,\text{K}$: $$\ce{2 A (g) <=> 2 B (g) + 3 C (g)}$$ En el gráfico siguiente podemos ver los cambios de concentración de las tres sustancias gaseosas A, B y C, en función del tiempo.

El bioetanol es un biocombustible que se obtiene por fermentación de los azúcares presentes en las especies vegetales que tienen un alto contenido en sacarosa, como por ejemplo la caña de azúcar o la remolacha, o bien un alto contenido en almidón, como por ejemplo el trigo, el maíz, la cebada o las patatas. El bioetanol se puede utilizar como combustible en vehículos de motor.

El bromometano (o bromuro de metilo) se utilizó como plaguicida hasta que se empezó a prohibir en muchos países, a partir del año 2000, por el hecho de que genera radicales de bromo (Br) que participan en el proceso de reducción de la capa de ozono en la estratosfera. En esta capa de la atmósfera puede tener lugar la reacción de fotodisociación siguiente: $$\ce{CH3Br ->[h\nu] CH3 + Br}$$

Cuando se produce la lluvia ácida, uno de los pasos intermedios de formación de ácido sulfúrico en la atmósfera es la reacción entre el dióxido de azufre y el oxígeno, que genera trióxido de azufre. La reacción ajustada es la siguiente: $$\ce{2 SO2 (g) + O2 (g) <=> 2 SO3 (g)}$$ La reacción es exotérmica y la constante de equilibrio en presiones a $500\,\text{K}$ es $K_p = 2{,}5 \cdot 10^{10}$.

La salinidad de las aguas oceánicas determina las condiciones de vida de los organismos marinos y varía en función de las características de cada océano. La determinación de la salinidad se lleva a cabo midiendo un parámetro del agua de mar, como por ejemplo la conductividad eléctrica o la concentración de ion cloruro. Este último parámetro se mide mediante una valoración del ion cloruro con nitrato de plata $(\ce{AgNO3})$: $$\ce{Cl- (aq) + AgNO3 (aq) -> AgCl (s) + NO3- (aq)}$$

El smog fotoquímico (photochemical smog) es una mezcla de humo y niebla que produce, entre otros efectos, irritación ocular. Uno de los principales irritantes oculares del smog es el formaldehído $(\ce{CH2O})$, que se produce por una reacción entre el etileno $(\ce{C2H4})$ y el ozono $(\ce{O3})$, según la ecuación química siguiente: $$\ce{C2H4 (g) + O3 (g) -> 2 CH2O (g) + 1/2 O2 (g)} \quad \Delta H^\circ = 22{,}6\,\text{kJ}$$ Hemos realizado diferentes experimentos, a $25\,^\circ\text{C}$, para determinar la velocidad inicial de reacción a diferentes concentraciones y hemos obtenido los resultados siguientes:

El ácido metanoico ($\ce{HCOOH}$), llamado habitualmente ácido fórmico, se puede obtener de las hormigas. Cuando una hormiga nos pica, nos inyecta aproximadamente $0{,}003\,\text{mL}$ de ácido fórmico puro, y este líquido que nos ha inyectado se mezcla con $1{,}0\,\text{mL}$ de agua de nuestro cuerpo.

Las energías de ionización nos ayudan a entender algunas diferencias cualitativas entre estructuras electrónicas de diferentes átomos. La tabla siguiente muestra los valores de la primera energía de ionización del litio, el berilio y el boro.