Química · Cataluña 2013

La fluoración del agua potable consiste en la adición limitada y controlada de iones fluoruro en el sistema público de agua potable, con el objetivo de reducir el riesgo de caries dental de la población, aunque actualmente se discute su efectividad. Este fluoruro se añade habitualmente en forma de fluoruro de sodio hasta tener una concentración de $5{,}0 \times 10^{-5}$ mol L$^{-1}$ de fluoruro. Cuando el agua potable de una ciudad es dura, porque contiene mucha cantidad de iones $\ce{Ca^{2+}}$, puede precipitar el fluoruro de calcio.

La tabla siguiente muestra los datos de dos propiedades del sodio, el magnesio y el azufre: A partir de la configuración electrónica de los átomos, y utilizando el modelo atómico de cargas eléctricas:

Una marca de envases de bebidas ha patentado una lata que permite obtener bebidas frías o calientes en cualquier lugar y a cualquier hora del día. El envase consta de dos recipientes superpuestos: el recipiente externo de aluminio contiene la bebida y el recipiente interno contiene unas sustancias que entran en contacto en el momento que abrimos el envase, sin mezclarse con la bebida en ningún momento. En función de qué sustancias haya en el recipiente interno, la bebida se enfriará o se calentará.

La tioacetamida es un compuesto orgánico, de fórmula $\ce{C2H5NS}$, que se utiliza en síntesis orgánica e inorgánica como fuente de sulfuro. La tioacetamida reacciona con agua, en un medio ácido, para formar sulfuro de hidrógeno: $$\ce{C2H5NS + H2O -> H2S + C2H5NO}$$ La ecuación de la velocidad de esta reacción viene dada por la expresión siguiente: $$\nu = k [\ce{C2H5NS}] [\ce{H3O+}]$$

El ácido butanoico, llamado habitualmente ácido butírico, se utiliza en la obtención de compuestos que se usan en jarabes. Hemos preparado en el laboratorio una solución acuosa de este ácido y el pH medido experimentalmente ha sido $2{,}72$.

Un químico de una empresa del sector energético estudia la conversión del metano en otros combustibles, concretamente la reacción del metano con vapor de agua para formar hidrógeno: $$\ce{CH4(g) + H2O(g) <=> CO(g) + 3H2(g)} \quad K_c (\text{a } 1200 \text{ K}) = 0{,}26, \Delta H > 0$$ El químico está interesado en optimizar la concentración de hidrógeno cuando se alcanza el estado de equilibrio. Inicialmente inyecta de manera simultánea $0{,}80$ mol de cada gas ($\ce{CH4}$, $\ce{H2O}$, $\ce{CO}$ y $\ce{H2}$) en un reactor de $2{,}0$ L que se mantiene a $1200$ K.

Muchas monedas encontradas en excavaciones arqueológicas son de cobre y, habitualmente, están corroídas. Un procedimiento para limpiarlas consiste en colgarlas de un hilo de cobre, sumergirlas en una solución acuosa de $\ce{NaOH}$, añadir un electrodo de grafito a la solución y conectar el hilo de cobre y el grafito a una pila, como se observa en la figura. La reacción iónica global que se produce es la siguiente: $$\ce{2Cu^{2+} + 4OH- -> 2Cu + O2 + 2H2O}$$