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Quimica 2° · 2024
Libro de Química 2 BGU

Ministerio de Educación del Ecuador

89/210

Investigación: minas mundiales de diamantes y grafito, y ciclo del carbono

📄 ejercicios quimica 🎓 bachillerato · 2° BGU Ecuador 🇪🇨 EC 🗣 Español
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Respuesta rápida

Ejercicio 2: diamantes ◆ en Rusia, Botsswana, R. D. del Congo, Australia, Sudáfrica y Canadá; grafito ■ en China, Brasil, Sri Lanka, Madagascar, Mozambique, Tanzania, Canadá e India. Ejercicio 3: el ciclo del carbono provee el carbono estructural de los seres vivos, produce O₂ y alimento, y regula el clima.

📚 exercise quimica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 4 min lectura

Solución — Página 89

Quimica 2° · 2024

2
Ejercicio 2

Investigo y señalo en el mapa las principales minas de diamantes y grafito a nivel mundial.

2
Ejercicio 2

a Principales minas/países productores de diamantes (señalar en el mapa):

País Yacimiento emblemático Detalle
Rusia Mirny y Udachnya (Siberia) Mayor productor mundial por volumen
Botsswana Orapa y Jwaneng Mayores minas a cielo abierto
R. D. del Congo Mbuji-Mayi (Kasai) Mayor productor por valor de diamantes industriales
Australia Mina Argyle (Australia Occidental) Famosa por rosas (diamantes rosados)
Sudáfrica Cullinan (Transvaal) Origen del diamante más grande hallado
Canadá Diavik y Ekati (Territorios del Noroeste) Minas modernas en regiones árticas
Angola, Zimbabue y Sierra Leona Varios Producción artesanal e industrial
2
Ejercicio 2

b Principales minas/países productores de grafito (señalar en el mapa):

País Región/productor Detalle
China Heilongjiang, Qinghai Máximo productor y exportador mundial
Brasil Minas Gerais Segundo productor mundial, grafito natural de alta pureza
Sri Lanka Ratnapura (región del «país de la rubí») Grafito de origen hidrotermal, muy puro
Madagascar Región central Depósitos laminados de grafito
Mozambique y Tanzania Norte de África Oriental Yacimientos en ascenso
Canadá Quebec Minas de grafito flake
India, Rusia y Noruega Varios Producción de grafito natural y sintético

Procedimiento de señalización en el mapa: se coloca un símbolo (por ejemplo, un rombo ◆ para diamantes y un cubo ■ para grafito) sobre cada país productor y se escribe la leyenda que explica los símbolos.

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2
Ejercicio 2

c Dato químico clave:** tanto el diamante como el grafito son **alótropos del carbono**: en el diamante cada átomo de C está unido a cuatro vecinos en red tetraédrica $sp^{3}$ (dureza extrema), mientras que en el grafito los átomos forman planos hexagonales $sp^{2}$ con electrones deslocalizados (buen conductor eléctrico y lubricante).


Respuesta

Señalar en el mapa ◆ en Rusia, Botsswana, R. D. del Congo, Australia, Sudáfrica y Canadá (diamantes) y ■ en China, Brasil, Sri Lanka, Madagascar, Mozambique, Tanzania, Canadá, India y Rusia (grafito).

3
Ejercicio 3

Investigo y escribo la importancia del ciclo del carbono en la vida de los seres vivos.

  1. El carbono es el elemento base de todas las moléculas orgánicas: carbohidratos (C_{6}H_{12}O_{6}), lípidos, proteínas y ácidos nucleicos (ADN y ARN). Sin él no existirían la estructura ni la energía de los seres vivos.
  2. Producción de oxígeno y de alimento: mediante la fotosíntesis, los productores absorben CO_{2} del aire y devuelven O_{2}: 6 ext{CO}_{2} + 6 ext{H}_{2} ext{O} \xrightarrow{\text{luz}} C_{6}H_{12}O_{6} + 6\text{O}_{2}
  3. Regulación climática: el CO_{2} atmosférico actúa como gas de invernadero; mantener su equilibrio evita calentamiento global y cambios extremos del clima que amenazarían a los ecosistemas.
  4. Regulación del agua y del suelo: los seres vivos devuelven carbono mediante la respiración celular C_{6}H_{12}O_{6} + 6\text{O}_{2} \rightarrow 6\text{CO}_{2} + 6\text{H}_{2}\text{O} + \text{energía}, la descomposición (catabolismo de organismos detritívoros) y la combustión, cerrando el ciclo.
  5. Almacenamiento a largo plazo: la materia orgánica fósil (carbón, petróleo y gas natural) y los carbonatos marinos (CaCO_{3}) son reservorios geológicos de carbono que regulan el balance global del elemento.

Diagrama del ciclo del carbono:

graph LR
    A["Atmósfera: CO₂"] -->|Fotosíntesis| B["Productores (plantas, algas)"]
    B -->|Consumidores| C["Animales"]
    C -->|Respiración| A
    B -->|Respiración y muerte| A
    C -->|Excreción y descomposición| D["Descomponedores"]
    D -->|Mineralización| A
    B -->|Enterramiento y presión| E["Combustibles fósiles y carbonatos"]
    E -->|Combustión humana| A
    A -->|Océanos y suelo| F["Disolución y sedimentos"]
    F -->|Erosión y volcanes| A

Proyecto (maqueta con material reciclable): se construye un modelo tridimensional con cajas de cartón (atmósfera y suelo), botellas PET cortadas (océanos), plantas de papel reciclado (productores), animales de plastilina o cartón (consumidores) y flechas de alambre o tiras de papel para mostrar el sentido de los flujos de carbono; se ilustra además la quema de combustibles fósiles con un embudo de papel pintado de humo.

Respuesta

El ciclo del carbono es importante porque distribuye el carbono entre atmósfera, organismos y suelo, garantiza el oxígeno y el alimento por fotosíntesis y regula el clima planetario.

Contenido de la página

Página 89 - Actividades de investigación

2. Investigo y señalo en el mapa las principales minas de diamantes y grafito a nivel mundial.

Mapa mudo mundial en el que deben señalarse las regiones productoras (ver resolución).

3. Investigo y escribo la importancia del ciclo del carbono en la vida de los seres vivos. Con la información obtenida elaboro una maqueta con material reciclable y expongo en clase.

Caja de texto rayada para la redacción de la investigación y elaboración de la maqueta.

Pie de página: 88 — Texto de Química.

Ejemplos resueltos

Clasifica los alótropos del carbono mencionados: diamante y grafito.

Ambos son alótropos del carbono (C). En el diamante cada átomo forma 4 enlaces covalentes en red tetraédrica sp^{3}, lo que le da extrema dureza. En el grafito los átomos forman capas hexagonales sp^{2} con electrones delocalizados que permiten el paso de la corriente eléctrica y el deslizamiento entre capas (lubricante).

Tabla

País Minas emblemáticas de diamantes País Principales productores de grafito
Rusia Mirny, Udachnya China Heilongjiang, Qinghai
Botsswana Orapa, Jwaneng Brasil Minas Gerais
R. D. del Congo Mbuji-Mayi Sri Lanka Ratnapura
Australia Argyle Madagascar Región central
Sudáfrica Cullinan Mozambique/Tanzania Norte de África Oriental
Canadá Diavik, Ekati Canadá Quebec

Diagrama

graph LR
    A["Atmósfera: CO₂"] -->|Fotosíntesis| B["Productores"]
    B -->|Consumo| C["Consumidores"]
    C -->|Respiración| A
    B -->|Respiración y muerte| A
    C -->|Descomposición| D["Descomponedores"]
    D -->|Mineralización| A
    B -->|Enterramiento| E["Combustibles fósiles"]
    E -->|Combustión| A
    A -->|Océanos| F["Sedimentos y carbonatos"]

Fórmulas y ecuaciones

Fotosíntesis: 6\text{CO}_{2} + 6\text{H}_{2}\text{O} \xrightarrow{\text{luz}} C_{6}H_{12}O_{6} + 6\text{O}_{2}

Respiración celular: C_{6}H_{12}O_{6} + 6\text{O}_{2} \rightarrow 6\text{CO}_{2} + 6\text{H}_{2}\text{O} + \text{energía}

6\text{CO}@@MATH_0@@_{2}@@MATH_1@@_{2}

C_{6}H_{12}O_{6} + 6\text{O}@@MATH_0@@_{2} + 6\text{H}@@MATH_1@@\text{O} + \text{energía}

\text{C} + \text{O}@@MATH_0@@_{2}

Glosario (6)

Alótropos
Formas distintas de un mismo elemento químico que difieren en la estructura de su red cristalina, como el diamante y el grafito.
Grafito
Alótropo del carbono con planos hexagonales apilados; es lubricante, conductor eléctrico y se usa en lápices y electrodos.
Diamante
Alótropo del carbono con red tetraédrica; es la sustancia natural más dura y se usa como gema y en corte.
Ciclo del carbono
Recorrido del carbono entre la atmósfera, los seres vivos, los océanos y las rocas mediante procesos biológicos, geológicos y humanos.
Combustibles fósiles
Carbón, petróleo y gas natural, formados por restos orgánicos enterrados y presionados durante millones de años.
Maqueta
Modelo tridimensional a escala que representa un sistema, elaborado aquí con material reciclable.

Preguntas para practicar

¿Por qué el diamante es duro y el grafito blando si ambos están formados únicamente por carbono?

Porque difieren en la disposición espacial de sus enlaces: el diamante presenta una red tetraédrica tridimensional con enlaces $sp^{3}$ muy fuertes en todas las direcciones, mientras que el grafito forma capas hexagonales $sp^{2}$ unidas débilmente entre sí, de modo que estas se deslizan con facilidad.

¿Qué consecuencias tendría la reducción excesiva de bosques para el ciclo del carbono?

Disminuiría la captación de $CO_{2}$ por fotosíntesis y la producción de $O_{2}$, se acumularía carbono en la atmósfera acentuando el efecto invernadero, se perdería la biomasa que almacena carbono y se degradaría la biodiversidad que depende de ese carbono orgánico.

Propón un material reciclable para elaborar la maqueta del ciclo del carbono y explica su uso.

Cajas de cartón para atmósfera y suelo, botellas PET para océanos, plantas hechas con papel reciclado, animales de cartón o plastilina y flechas de alambre o tiras de papel pintadas para los flujos de carbono entre los reservorios.

Temas y conceptos clave

Minería mundial de diamantesMinería mundial de grafitoAlótropos del carbonoCiclo del carbonoFotosíntesis y respiraciónProyecto con material reciclablealótroposdiamantegrafitored cristalina tetraédricagrafeno/hexagonalciclo del carbonogas de invernaderofósiles

Fuentes y referencias

  • Estadísticas mundiales de producción de diamantes (USGS Mineral Commodity Summaries)
  • USGS - Grafito: información de producción y yacimientos
  • Ciclos biogeoquímicos: carbono y nitrógeno (educación ambiental)
¿Te fue útil esta página?

Figuras de la página (1)

Mapa político mudo del mundo con los países sombreados en colores pastel (verde, morado, amarillo, rosa y naranja), sin etiquetas, donde el estudiante debe señalar las minas de diamantes y grafito.
Figura 1 image

Preguntas que la gente también hace

¿Cuáles son los principales países productores de diamantes y grafito?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
¿Qué diferencia hay entre diamante y grafito desde el punto de vista químico?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
¿Por qué el ciclo del carbono es esencial para la vida en la Tierra?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
📌 Antes de leer esto
  • • Fórmulas químicas de compuestos simples y orgánicos
  • • Concepto de alótropos
  • • Ecuación de la fotosíntesis y de la respiración celular
  • • Lectura e interpretación de mapas
Siguiente tema sugerido
Página 90: continuidad del bloque de carbono y sus compuestos; enlace químico en diamante y grafito (híbrido sp³ y sp²).
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  1. Investigo y señalo en el mapa las principales minas de diamantes y grafito a nivel mundial.

PES oe o

  1. Investigo y escribo la importancia del ciclo del carbono en la vida de los seres vivos. Con la información obtenida elaboro una maqueta con material reciclable y expongo en clase.

88 | Texto de Química

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