FYQ 3º ESO

La guía de Física y Química para 3.º de ESOes una obra colectiva concebida, diseñada y creada en el departamento de Ediciones Educativas de Santillana Educación, S. L., dirigido por Enrique Juan Redal.

En su realización ha participado el siguiente equipo:

María del Carmen Vidal Fernández Fernando de Prada P. de Azpeitia Margarita Montes Aguilera José Luis de Luis García Maribel Siles González Jesús Diéguez Nanclares José M.ª Caballero Sáenz de Santa María

EDICIÓNSergio Nombela Díaz-Guerra David Sánchez Gómez

DIRECCIÓN DEL PROYECTORocío Pichardo Gómez

Física y Química 3ESO

Biblioteca del profesoradoGUÍA Y RECURSOS

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El porqué de...El significado del nombre

Hace cuatro años construimos un proyecto editorial, La Casa del Saber, que intentaba hacer frente a los cambios que propiciaba la nueva Ley de Educación, una casa donde los profe-sionales de la educación y los escolares encontraran rigor, seguridad y confianza curricular y metodológica.

Ahora, después de evaluar con minuciosidad todos los materiales editados a lo largo de los últimos años, hemos construido el nuevo proyecto editorial: Los Caminos del Saber. Con su edición buscamos abrir nuevos caminos educativos que nos ayuden a entender que la edu-cación es un devenir, es un cambio permanente, es una mejora continua…

Abrir caminos es nuestro compromiso

Abrir caminos a la enseñanza y el aprendizaje de las diferentes materias que imparten pro-fesores y profesoras con un alto nivel de cualificación es nuestro principal objetivo. Por eso, en nuestro nuevo proyecto editorial incorporamos cuantas novedades conceptuales e inno-vaciones tecnológicas se han generado en los últimos años.

Hay muchos caminos

Consideramos que la educación debe ofrecer el mayor número posible de caminos de aprendizaje. Por eso, en nuestro proyecto editorial hemos cuidado con gran delicadeza las formas de aprender de los alumnos diversificando las experiencias y los materiales. Tenemos un objetivo: que los alumnos adquieran las competencias básicas que hagan posible su realización personal y profesional.

Los caminos significan descubrimiento

Los Caminos del Saber nos ayudan a entender que la educación es aprender a descubrir qué hay más allá, a seguir nuevos itinerarios, a crear nuevos caminos… Las nuevas tecno-logías facilitan la aventura de conocer nuevos contenidos; por eso nuestro proyecto editorial proporciona ideas y sugerencias para buscar y ordenar información, al tiempo que ofrece formación para la realidad digital que comenzamos a descubrir y vivir.

Los caminos unen

El camino es un espacio para el encuentro con los demás. En cada recodo, en cada refugio, hay profesores y profesoras que orientan, que acercan y facilitan al alumno el conocimiento. Por eso en nuestro proyecto tiene tanta importancia el desarrollo de la materia que el profe-sor imparte y los muchos recursos que la complementan como la especial programación y secuenciación de los materiales del alumno. A lo largo del camino escolar, los buenos libros y cuadernos nos ayudan a educar y a aprender.

Así pues, tenemos mucho gusto en presentar un nuevo proyecto editorial con vocación de apoyo a los alumnos y alumnas, de contribución al éxito escolar, de servicio al profesorado. Los Caminos del Saber están abiertos por editores, por profesores y profesoras, por eruditos e intelectuales, por ilustradores, documentalistas, fotógrafos, maquetistas e informáticos…; todos ellos son conscientes de que el viaje por Los Caminos del Saber no concluye nunca porque caminar es aprender y aprender es seguir caminando…

Las claves de nuestro proyecto editorial

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En qué se concreta el proyectoCuatro principios básicos continúan inspirando el contenido, la orientación y la estructura de Los Caminos del Saber: la adecuación al marco legislativo (la LOE), mejorar la comprensión de los alumnos, prepararlos para la sociedad de la información y aportar una gran diversi-dad de materiales para facilitar la labor del profesorado.

LOS LIBROS PARA LOS ALUMNOS Y ALUMNAS

Libros con un cuidado especial del texto: lenguaje claro y sencillo, vocabulario acorde con el nivel de los alumnos y una tipografía especialmente seleccionada para mejorar la compren-sión.

Libros con nuevas y mejoradas ilustraciones inteligibles para los alumnos y alumnas, que no se limitan a confirmar lo redactado, ilustraciones que son instrumentos de gran potencia para desarrollar capacidades como la observación, el análisis, la relación, el planteamiento de interrogantes, la expresión oral…

Libros con actividades coherentes con los objetivos, graduadas por su dificultad, orientadas a que los alumnos desarrollen hábitos y destrezas, elaboren y construyan significados, con-textualicen y generalicen lo aprendido.

Libros divididos en volúmenes para disminuir el peso de los libros de texto. El proyecto Mo-chila ligera es nuestra aportación responsable a la prevención de las dolencias de espalda entre los escolares.

Además, en Los Caminos del Saber hemos continuado dando gran valor a la elegancia de los li-bros, a su formato, a su diseño, a la belleza de las imágenes, a la textura del papel. Todo ello para ofrecer un trabajo bien hecho, y para transmitir la importancia de la educación y la cultura.

GUÍAS CON GRAN CANTIDAD DE RECURSOS PARA EL TRABAJO EN EL AULA

Guiones didácticos asociados a las unidades de los libros: con programaciones de aula que contienen los objetivos, contenidos, competencias que se trabajan en cada unidad y criterios de evaluación, sugerencias didácticas y soluciones de las actividades.

Propuestas para trabajar la diversidad: fichas de ampliación y refuerzo, recursos para las adaptaciones curriculares.

Leer noticias de prensa es una nueva propuesta para enseñar y aprender. La prensa, situa-da en el cruce de caminos donde convergen la lectura, el conocimiento y la actualidad, se presenta como un recurso pedagógico valioso, atractivo e innovador. Además, la utilización de los textos periodísticos contribuye a desarrollar una competencia esencial, la de la lectura comprensiva.

Recursos complementarios: bancos de datos, fichas de trabajo práctico, sugerencias de lectura… Cientos de propuestas para facilitar la labor docente.

UN COMPLETO MATERIAL MULTIMEDIA

Libromedia. Es un material didáctico pensado para introducir las TIC en el aula de una forma sencilla y eficaz. Su principal objetivo es acompañar al profesor paso a paso hacia la integra-ción de los recursos digitales en la práctica docente, convirtiéndolos en una parte natural de la transmisión de conocimientos, la ejercitación y la evaluación.

En los libros digitales encontramos una gran cantidad de recursos para utilizar en el aula: ví-deos, presentaciones, esquemas interactivos, galerías de imágenes y actividades. Todos ellos están relacionados con los contenidos del libro del alumno y se pueden utilizar en las clases sea cual sea su equipamiento informático: pizarras digitales, ordenadores aislados, etc.

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La adecuación a la LOE: asegurar las competencias básicas

1. PRINCIPIOS DEL CURRÍCULO DE LA EDUCACIóN SECUNDARIA OBLIGATORIA

La Educación Secundaria Obligatoria pretende asegurar una formación común a todo el alumnado dentro del sistema educativo español. Su finalidad es lograr que los alumnos y las alumnas adquieran los elementos básicos de la cultura; desarrollar y consolidar en ellos hábitos de estudio y de trabajo; prepararlos para su incorporación a estudios posteriores y para su inserción laboral; y formarlos para el ejercicio de sus derechos y obligaciones como ciudadanos.

2. OBJETIvOS DE LA ETAPALa Educación Secundaria Obligatoria debe contribuir a desarrollar en los alumnos y las alumnas capacidades que les permitan:

a) Asumir responsablemente sus deberes, conocer y ejercer sus derechos en el respeto a los demás, practicar la tolerancia, la cooperación y la solidaridad entre las personas y grupos, ejercitarse en el diálogo afianzando los derechos humanos como valores comunes de una sociedad plural y prepararse para el ejercicio de la ciudadanía democrática.

b) Desarrollar y consolidar hábitos de disciplina, estudio y trabajo individual y en equipo como condición necesaria para una realización eficaz de las tareas del aprendizaje y como medio de desarrollo personal.

c) Valorar y respetar la diferencia de sexos y la igualdad de derechos y oportunidades entre ellos. Rechazar los estereotipos que supongan discriminación entre hombres y mujeres.

d) Fortalecer sus capacidades afectivas en todos los ámbitos de la personalidad y en sus relaciones con los demás, así como rechazar la violencia, los prejuicios de cualquier tipo, los comportamientos sexistas y resolver pacíficamente los conflictos.

e) Desarrollar destrezas básicas en la utilización de las fuentes de información para, con sentido crítico, adquirir nuevos conocimientos. Adquirir una preparación básica en el campo de las tecnologías, especialmente las de la información y la comunicación.

f) Concebir el conocimiento científico como un saber integrado, que se estructura en distintas disciplinas, así como conocer y aplicar los métodos para identificar los problemas en los diversos campos del conocimiento y de la experiencia.

g) Desarrollar el espíritu emprendedor y la confianza en sí mismos, la participación, el sentido crítico, la iniciativa personal y la capacidad para aprender a aprender, planificar, tomar decisiones y asumir responsabilidades.

h) Comprender y expresar con corrección, oralmente y por escrito, en la lengua castellana y, si la hubiere, en la lengua cooficial de la Comunidad, textos y mensajes complejos, e iniciarse en el conocimiento, la lectura y el estudio de la literatura.

i) Comprender y expresarse en una o más lenguas extranjeras de manera apropiada.

j) Conocer, valorar y respetar los aspectos básicos de la cultura y la historia propias y de los demás, así como el patrimonio artístico y cultural.

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k) Conocer y aceptar el funcionamiento del propio cuerpo y el de los otros, respetar las diferencias, afianzar los hábitos de cuidado y salud corporales e incorporar la educación física y la práctica del deporte para favorecer el desarrollo personal y social. Conocer y valorar la dimensión humana de la sexualidad en toda su diversidad. Valorar críticamente los hábitos sociales relacionados con la salud, el consumo, el cuidado de los seres vivos y el medio ambiente, contribuyendo a su conservación y mejora.

l) Apreciar la creación artística y comprender el lenguaje de las distintas manifestaciones artísticas utilizando diversos medios de expresión y representación.

3. LAS COMPETENCIAS BáSICAS COMO NOvEDAD CURRICULARLa nueva Ley Orgánica de Educación (LOE) presenta una novedad de especial relevancia: la definición de las competencias básicas que se deben alcanzar al finalizar la Educación Secundaria Obligatoria. Esas competencias permiten identificar aquellos aprendizajes que se consideran imprescindibles desde un planteamiento integrador y orientado a la aplicación de los saberes adquiridos. Su logro deberá capacitar a los alumnos y las alumnas para su realización personal, el ejercicio de la ciudadanía activa, la incorporación a la vida adulta y el desarrollo de un aprendizaje permanente a lo largo de la vida.

El concepto de competencia básica ha recorrido un largo camino hasta llegar al sistema educativo. En 1995, la Comisión Europea trató por primera vez las competencias básicas o clave en su Libro Blanco sobre la educación y la formación, desde ese año, diferentes grupos de expertos de la Unión Europea trabajaron para identificar y definir las competencias, analizar la mejor manera de integrarlas en el currículo y determinar cómo desarrollarlas e incrementarlas a lo largo de la vida en un proceso de aprendizaje continuo.

Entre los trabajos más relevantes en el campo de las competencias cabe citar tres: el proyecto de la OCDE Definición y Selección de Competencias (DeSeCo), que estableció cuáles de bían ser las competencias clave para una vida próspera y el buen funcionamiento de la sociedad; la iniciativa ASEM, que estudió las competencias esenciales en el contexto del aprendizaje a lo largo de la vida y la integración entre las capacidades y los objetivos sociales de un individuo; y el informe EURYDICE, que mostró un gran interés por competencias consideradas vitales para una participación exitosa en la sociedad.

También en el marco de los estudios internacionales dirigidos a evaluar el rendimiento del alumnado y la eficiencia de los sistemas educativos se pone el acento en las competencias. Así, el proyecto PISA enfatiza la importancia de la adquisición de competencias para consolidar el aprendizaje. Y el proyecto TUNING, cuyo fin es armonizar el sistema universitario en el entorno de la UE, declara que la educación deberá centrarse en la adquisición de competencias.

4. EL CONCEPTO DE COMPETENCIA BáSICASe entiende por «competencia» la capacidad de poner en práctica de forma integrada, en contextos y situaciones diferentes, los conocimientos, las habilidades y las actitudes personales adquiridos. Las competencias tienen tres componentes: un saber (un contenido), un saber hacer (un procedimiento, una habilidad, una destreza…) y un saber ser o saber estar (una actitud determinada).

Las competencias básicas o clave tienen las características siguientes:

• Promueven el desarrollo de capacidades más que la asimilación de contenidos aunque estos siempre están presentes a la hora de concretarse los aprendizajes.

• Tienen en cuenta el carácter aplicativo de los aprendizajes, ya que se entiende que una persona «competente» es aquella capaz de resolver los problemas propios de su ámbito de actuación.

• Se basan en su carácter dinámico puesto que se desarrollan de manera progresiva y pueden ser adquiridas en situaciones e instituciones formativas diferentes.

• Tienen un carácter interdisciplinar y transversal puesto que integran aprendizajes procedentes de distintas disciplinas.

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• Son un punto de encuentro entre la calidad y la equidad, por cuanto que pretenden garantizar una educación que dé respuesta a las necesidades reales de nuestra época (calidad) y que sirva de base común a todos los ciudadanos y ciudadanas (equidad).

Las competencias clave o básicas, es decir, aquellos conocimientos, destrezas y actitudes que todos los individuos necesitan para su desarrollo personal y su adecuada inserción en la sociedad y en el mundo laboral, deberían haber sido desarrolladas al acabar la enseñanza obligatoria y servir de base para un aprendizaje a lo largo de la vida.

5. LAS COMPETENCIAS BáSICAS EN EL CURRÍCULO DE SECUNDARIALa inclusión de las competencias básicas en el currículo tiene tres finalidades:

• Integrar los diferentes aprendizajes, tanto los formales (correspondientes a las diferentes áreas del currículo) como los informales.

• Hacer que los estudiantes pongan sus aprendizajes en relación con distintos tipos de contenidos y los utilicen de manera efectiva en diferentes situaciones y contextos.

• Orientar la enseñanza al permitir identificar los contenidos y los criterios de evaluación imprescindibles, e inspirar las decisiones relativas al proceso de enseñanza y de aprendizaje.

Aunque las áreas y materias del currículo contribuyen a la adquisición de las competencias básicas, no hay una relación unívoca entre la enseñanza de determinadas áreas o materias y el desarrollo de ciertas competencias. Cada área contribuye al desarrollo de diferentes competencias y, a su vez, cada competencia se alcanza a través del trabajo en varias áreas o materias.

6. LAS OCHO COMPETENCIAS BáSICASLa LOE define ocho competencias básicas que se consideran necesarias para todas las personas en la sociedad del conocimiento y que se deben trabajar en todas las materias del currículo:

Competencia en comunicación lingüística

Se refiere a la utilización del lenguaje como instrumento de comunicación oral y escrita.

Competencia matemática Consiste en la habilidad para utilizar y relacionar los números, sus operaciones básicas, los símbolos y las formas de razonamiento matemático.

Competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico

Tratamiento de la información y competencia digital

Competencia social y ciudadana

Competencia cultural y artística

Competencia para aprender a aprender

Autonomía e iniciativa personal

Es la habilidad para interactuar con el mundo físico, tanto en sus aspectos naturales como en los generados por la acción humana. También se relaciona con el uso del método científico.

Comprende las habilidades para buscar, obtener, procesar y comunicar información, y la utilización de las nuevas tecnologías para esta labor.

Hace posible comprender la realidad social en que se vive, cooperar, convivir y ejercer la ciudadanía democrática en una sociedad plural, así como participar en su mejora.

Supone comprender, apreciar y valorar críticamente diferentes manifestaciones culturales y artísticas.

Implica disponer de habilidades para iniciarse en el aprendizaje y ser capaz de continuar aprendiendo de manera cada vez más eficaz y autónoma, de acuerdo a los propios objetivos y necesidades.

Supone ser capaz de imaginar, emprender, desarrollar y evaluar acciones o proyectos individuales o colectivos con creatividad, confianza, responsabilidad y sentido crítico.

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Las competencias son interdependientes, de modo que algunos elementos de ellas se entrecruzan o abordan perspectivas complementarias. Además, el desarrollo y la utilización de cada una requiere a su vez de las demás. En algunos casos, esta relación es especialmente intensa. Por ejemplo, algunos elementos esenciales de las competencias en comunicación lingüística, aprender a aprender o tratamiento de la información y competencia digital están estrechamente relacionados entre sí y juntos forman la base para el desarrollo y utilización del resto de las competencias. De la misma manera, la resolución de problemas, la actitud crítica, la gestión de las emociones, la iniciativa creativa o la toma de decisiones con evaluación del riesgo involucran diversas competencias.

7. LA fÍSICA Y LA qUÍMICA EN LA LOELa Educación Secundaria Obligatoria debe posibilitar una alfabetización científica para que sea posible una familiarización con la naturaleza y las ideas básicas de la ciencia y que ayude a la comprensión de los problemas a cuya solución contribuye al desarrollo tecnocientífico.

La Física y Química se engloba dentro del área Ciencias de la Naturaleza. La diferenciación en Biología y Geología y Física y Química se hace de forma progresiva. En los dos primeros cursos los contenidos se presentan de forma unificada. En tercero, los contenidos se separan en las dos materias (Biología y Geología, Física y Química), pero la evaluación es conjunta. En cuarto se imparten de forma separada y con carácter opcional.

El eje central de los contenidos de Física y Química en el tercer curso es la unidad y diversidad de la materia. Se estudian las propiedades desde un punto de vista macroscópico, introduciendo los primeros modelos interpretativos y predictivos de su comportamiento a nivel microscópico, llegando hasta los modelos atómicos.

En el cuarto curso, la Física y Química incluye, por una parte, el estudio del movimiento, las fuerzas y la energía desde el punto de vista mecánico. Se inicia el estudio de la química orgánica como nuevo nivel de organización de la materia, fundamental en los procesos vitales. El bloque de sostenibilidad aborda algunos de los problemas con los que se enfrenta la humanidad, incidiendo en la necesidad de actuar para lograr un desarrollo sostenible.

Los bloques de contenidos por curso son:

Tercer curso

1. Estrategias del trabajo científico.

2. Diversidad y unidad de estructura de la materia. • Naturaleza corpuscular de la materia.

3. Estructura interna de las sustancias.• Propiedades eléctricas de la materia.• Estructura del átomo.

4. Cambios químicos y sus repercusiones.• Reacciones químicas y su importancia.

Cuarto curso

1. Profundización en los métodos del trabajo científico.

2. Las fuerzas y los movimientos.• Las fuerzas como causa del movimiento.• La superación de la barrera cielos-Tierra: astronomía y gravitación universal.

3. Profundización en el estudio de los cambios.• Energía, trabajo y calor.

4. Estructura y propiedades de las sustancias. Iniciación al estudio de la química orgánica.• Estructura del átomo y enlace químico.• Iniciación a la estructura de los compuestos del carbono.

5. La contribución de la ciencia a un futuro sostenible.• Un desarrollo tecnocientífico para la sostenibilidad.

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La secuenciación tiene como eje central el concepto de materia, La materia y su medida, en la primera unidad. En ella se detallan las propiedades de la materia (generales y específicas), así como su medida en las unidades del SI.

Continuamos el estudio de la materia, en la unidad 2, con los gases, estados físicos y los cambios de estado.

En la unidad 3 tratamos la materia y su clasificación en sustancias puras y mezclas. Incluimos la teoría de Dal-ton con el fin de que el alumno comprenda la diversidad de la materia y el concepto de elemento y compuesto.

Para estudiar el átomo hemos seguido el criterio históri-co. Por esta razón, incluimos la naturaleza eléctrica de la materia y las experiencias que ponen de manifiesto la electrización por inducción y contacto. De esta forma llegamos a la idea de que la materia posee «partículas» con carga negativa y positiva. Continuamos con los mo-

delos atómicos y los descubrimientos de las partículas subatómicas tal y como han ido apareciendo a lo largo de la historia, hasta llegar al modelo atómico actual.

En la unidad 5 estudiamos los elementos y compuestos químicos basándonos, sobre todo, en un criterio utilita-rio con el fin de que los alumnos conozcan los elemen-tos y compuestos más comunes.

En la siguiente unidad hablamos de cambios: físicos y químicos.

La unidad 7 pone de manifiesto el importante papel de la química en la mejora de las condiciones de vida; también el mal uso y sus consecuencias en el medio ambiente.

Por último, la electricidad. Es la única oportunidad que tiene un alumno de secundaria para comprender los fe-nómenos eléctricos y sus aplicaciones.

Los contenidos están tratados de forma concisa y con rigurosidad. Es fundamental la comprensión de las ideas clave, sin adornos ni detalles que hacen difícil diferenciar, por parte de los alumnos, lo esencial de lo accesorio.

Los procedimientos, habilidades y destrezas se trabajan de diferentes formas:

• En la página inicial de la unidad partimos de una fotografía en la que el texto del pie nos pregunta sobre algún aspecto que encontraremos en la unidad y relacionado con la vida cotidiana.

A continuación, y a partir de una experiencia sencilla y curiosa, intentamos despertar la curiosidad por los contenidos de la unidad para, al menos, responder a las preguntas planteadas.

• Con la sección EXPERIENCIA a lo largo del desarrollo de los contenidos. En ella se describen situaciones relacionadas con los contenidos tratados para una mejor comprensión de los mismos. Se presentan como clásicas experiencias que nunca deben faltar en un libro de física (por ejemplo, electrolisis) o sencillas experiencias que se pueden realizar en clase o en casa (por ejemplo, relacionadas con la presión atmosférica), o simplemente con ejemplos cercanos para reforzar algún concepto (por ejemplo, el concepto de mol).

El libro del alumnoSECUENCIACIóN DE CONTENIDOS

CONTENIDOS DEL LIBRO DEL ALUMNO

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En esta fotografía se mide la cantidad

de combustible y la velocidad.

¿Qué indicador crees que es más exacto?

1 La ciencia: la materia y su medida

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¿Serías capaz de medir el volumen de una diminuta bola de plomo?

Te proponemos una forma muy fácil.

Necesitas una probeta graduada con un poco de agua.

Pero debes tener un poco de paciencia y contar las bolitas…

¿Sabes en qué principio fundamental de los �uidos nos hemos basado?

PISTA: Fue un griego muy importante.

EXPERIMENTA Y PIENSA: medir el volumen

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Vamos a estudiar los cambios de estado que experimenta el agua cuando la calentamos.

1. Pon hielo picado en un recipiente e introduce un termómetro en su interior.

2. Coloca el recipiente sobre un hornillo y caliéntalo uniforme.

3. Anota en una tabla la temperatura que indica el termómetro y el estado en el que se encuentra la materia del interior del recipiente cada minuto.

En los cambios de gas a sólido se pierde energía (licuación, solidi�cación y sublimación inversa). Para que se produzcan los cambios de sólido a gas es necesario comunicar energía (10) (fusión, vaporización, sublimación).Para estudiar los cambios de estado realizamos la siguiente experiencia.

Tiempo (min) Temperatura (ºC) Estado

0 -20 Sólido

1 -10 Sólido

2 0 Sólido + líquido



5 0 Líquido

6 5 Líquido

7 10 Líquido

10 25 Líquido

20 75 Líquido

25 100 Líquido + gas


Los cambios de estado

Calentando la materia podemos pasar del estado sólido al gaseoso pasan-do generalmente por el estado líquido. Enfriándola conseguimos el proceso contrario.

Los cambios de estado son un ejemplo de fenómeno físico, pues

En el esquema siguiente mostramos el nombre de los cambios de estado.

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SÓLIDO GAS

Sublimación

Fusión

Solidi�cación

Vaporización

Licuación o condensación

Sublimación inversa

LÍQUIDO

Gas

Líquido $ GasVAPORIZACIÓN

FUSIÓNSólido $ Líquido

Sólido

Líquido

0

0 2 45

6 8 10 12 14 16 18 20 22 2425

26 28-20

100

T (°C)

t (min)

Grá�ca 1. Calentamiento del agua.

(10) En esta fotografía se aprecian dos cambios de estado. De líquido a gas y de gas a líquido (condensación en las paredes del embudo).

Todas las sustancias puras tienen una grá�ca de calentamiento o de enfria-miento similar a la del agua. Observa que, mientras se produce el cambio de estado, la temperatura del sistema permanece constante. Estas temperaturas se denominan punto de fusión y de ebullición, y su valor depende de la presión exterior. (11)

Un aumento en la presión exterior hace que la temperatura de ebullición

Se denomina temperatura o punto de ebullición a la temperatura a la cual se produce el cambio de estado de líquido a gas en toda la masa del líquido. El punto de ebullición coincide con el punto de condensación.

SustanciaTemperatura

de fusión (ºC)

Temperatura de ebullición

(ºC)

Agua

Acetona

Plomo

Cobre

Hierro

Plata

Oro

Aluminio

Mercurio

Azufre

Sal común

Nitrógeno

Oxígeno

Butano

Amoniaco

0 100

-94,7 56

327,5 1749

1085 2570

1538 2861

962 2162

1064 2856

660 2519

-38,9 356,7

115 444,7

801 1465

-210 -195,8

-218,8 -183

-138,3 -0,5

-77,7 -33,3

(11) El punto de fusión y el de ebullición son propiedades especí�cas de las sustancias puras, porque tienen un valor propio de cada una. Las mezclas no tienen puntos de fusión y ebullición �jos.

Tabla 1. Puntos de fusión y ebullición.

EXPERIENCIA: cambios de estado en el agua

1. EJERCICIO RESUELTO

a) ¿Cuál tiene mayor punto de fusión? ¿Pueden corresponder las dos grá�cas a la misma sustancia?

b) Razona si el líquido A puede ser agua. c) Se sabe que el líquido B es un metal que a la temperatura de 10 °C se

encuentra como líquido. ¿Cuál puede ser? d) ¿Qué sustancia se enfría más rápidamente?

En primer lugar observamos la grá�ca para obtener la siguiente información.

a) La sustancia A funde a 0 °C; y la B, a -39 °C. No se trata de la misma sustancia, ya que el punto de fusión es una propiedad característica.

b) Puede ser; el punto de fusión corresponde al del agua pura: 0 °C.

c) El único metal líquido a temperatura ambiente es el mercurio.

d) El mercurio: la pendiente de la recta es mayor.

Para cada líquido se aprecian tres tramos:• El primer tramo corresponde al enfriamiento del líquido.• El segundo (en el que no varía la temperatura) corresponde

al punto de fusión.• En el tercer tramo, el sólido continúa enfriándose.

T (°C)Líquido ALíquido B

t (min)

30

0

-30

-60

-900 5 10 15

La grá�ca corresponde al enfriamiento y posterior solidi�cación de dos líquidos A y B, inicialmente a 10 °C y con la misma masa.

10

-39

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Actividades1. La ciencia

25. ● ¿Cuáles de estas unidades son adecuadas para medir una magnitud? ¿Qué magnitud miden?

a) Una mano. b) Un lápiz. c) Una moneda de 1 €.d) Un grano de arroz.e) Una taza.f) Un minuto.g) Una tonelada.

26. ●● La primera de�nición o�cial del metro era la siguiente:

«Un metro es la longitud de una barra de platino-iridio que se conserva en el Museo de Pesas y Medidas de Sèvres. Coincide con la diezmillonésima parte de la distancia que separa el ecuador del Polo Norte».

a) Analiza esta de�nición y compárala con la que se da actualmente.

b) ¿Por qué crees que ha cambiado? (Pista: ten presentes las características que debe cumplir una unidad de medida.)

27. ●● ¿Señala qué ejemplos se estudian en las clases de física y cuáles en las de química?

a) Un vagón descendiendo por una montaña rusa. b) El eco producido en un concierto. c) El deshielo de una pista de nieve.d) Encender una chimenea en invierno.e) La explosión de fuegos arti�ciales.f) Freír un huevo.g) Medir la velocidad de un coche de Fórmula 1.h) Calentar agua para una experiencia.

28. ●● Señala una observación cientí�ca cuantitativa relativa a una vela encendida.

a) Tiene forma cilíndrica.b) Cuesta 1 €.c) Arde por un proceso de combustión.d) Está compuesta de para�na.e) Se consume 1 cm cada 3 min.f) Produce poca luz.

29. ●● Antes de realizar esta actividad, re�exiona sobre la siguiente frase:

«El nacimiento de la ciencia fue la muerte de la superstición».

Thomas Henry Huxley.

En ocasiones, por la calle, o en algunas secciones de revistas y periódicos, podemos encontrar anuncios parecidos a estos:

■ Vidente africano. Profesor KARIMBA KARAMBA

Con 40 años de experiencia, dotado para encontrar una solución rápida a tus problemas, por muy difíciles que sean: recuperar pareja, dinero, suerte, exámenes, enfermedades, males de ojo, casos imposibles, magias poderosas.

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La idea es tan brillante como simple: ¿has visto alguna vez un pez con exceso de peso? ¡Claro que no! Porque sus cuerpos contienen la molécula natural antigrasa Liposorb, que ahora te presentamos como píldoras.

a) Escribe unas líneas expresando tu opinión objetiva sobre el pretendido carácter cientí�co de cada uno de estos reclamos publicitarios.

b) ¿Por qué crees que abunda este tipo de anuncios en los diferentes medios de comunicación?

c) ¿Qué opinas cuando ofrecen «resultados garantizados»?

2. La materia y sus propiedades

30. ● Una muestra de materia tiene una densidad de 1 g/mL y hierve a 100 °C. Observa la tabla y razona de cuál de los siguientes materiales puede estar hecha la muestra: aceite, oro, agua, aire, helio.

0,126

19,3

1

0,6

0,9

-269

2970

100

220

78

Helio

Oro

Agua

Aceite

Alcohol

Densidad (g/mL)Temperatura de ebullición (°C)Materiales

3. La medida

31. ● Indica las características de una persona que se consideran magnitudes físicas: a) La altura. d) La belleza.b) La simpatía. e) La velocidad.c) La masa. f) La habilidad.

32. ●● Ordena las siguientes longitudes de mayor a menor y asócialas con el ejemplo más adecuado.

33. ●● Ordena las masas de mayor a menor y asócialas con el ejemplo correspondiente.

34. ●● Ordena los tiempos, de mayor a menor, y relaciónalos con el ejemplo que le corresponde.

35. ●● Ordena las velocidades, de mayor a menor, y relaciónalas con el ejemplo adecuado.

36. ●● Escribe en notación cientí�ca estas cantidades.a) 300 000 km/s c) 9798,75 cmb) 0,004 523 kg d) 0,000 000 000 76 km

37. ●●● Cambia las unidades al Sistema Internacional utilizando factores de conversión. a) En EE UU la velocidad en algunas carreteras está

limitada a 55 millas/hora.b) En la �cha de un profesional de la NBA aparece

que tiene 7,2 pies de altura.c) Un jugador de fútbol americano recorre 100 yardas

con el balón.Datos: 1 pie = 0,3 m; 1 yarda = 0,91 m; 1 milla = 1,609 km

38. ● Ordena, de menor a mayor, las magnitudes de cada uno de los apartados:a) 154,5 cm; 1551 mm; 0,1534 m b) 25 min; 250 s; 0,25 hc) 36 km/h; 9 m/s; 990 cm/s

Longitud

5 $ 10-3 m

102 m

107 m

2,15 m

10-10 m

Ejemplo

Altura de Pau Gasol

Radio de la Tierra

Longitud de una hormiga

Longitud de campo de fútbol

Diámetro de un átomo

Masa

1024 kg

70 kg

1000 g

600 kg

1 mg

Ejemplo

Un coche de Fórmula 1

Un litro de agua

Un mosquito

El planeta Tierra

Una persona

Velocidad

340 m/s

3 $ 105 km/s

10 m/s

300 km/h

1 cm/s

Ejemplo

Una atleta


Un caracol

La luz

El sonido

10-3 s

Tiempo

1017 s

9,80 s

2,4 $ 103 s

1 s

Ejemplo

Récord olímpico de los 100 m

Partido de baloncesto

Edad del Universo

Batir las alas de un mosquito

Latido del corazón


Expresa en el Sistema Internacional las velocidades de las pelotas más rápidas en el deporte y ordénalas de menor a mayor:

a) Fútbol " 140 km/h c) Béisbol " 155 millas/hb) Tenis " 67 m/s d) Golf " 5,7 km/min

La unidad fundamental de longitud en el SI es el metro. Por tanto, habrá que transformar los kilómetros y las millas a metros a partir de:

1 km = 1000 m; 1 milla = 1,609 km = 1609 m

La unidad fundamental de tiempo en el SI es el segundo. Habrá que transformar las horas y minutos a segundos con:

1 h = 3600 s; 1 min = 60 s

a) ú :

, 140

11000

36001

38 9F tbol km/hkm

ms

hm/s.$ $ =

b) Tenis: 67 m/s; no es necesario cambiar las unidades porque ya están en el SI.

c) é 155 1 1609

3600 1

69,3 B isbol: millas/hmilla

ms

hm/s.$ $ =

d) 5,7 1

1000 60

95 min1

Golf: km/minkm

ms

m/s.$ $ =

Por tanto, el orden de menor a mayor de las velocidades será: fútbol < tenis < béisbol < golf.

51

Experiencia: Curva de calentamiento del agua

Importante:Observa que, aunque la placa calefactora ha estado calentando de manera uniforme durante todo el proceso, la temperatura del agua sube de forma progresiva en unas fases de la experiencia y permanece constante en otras, durante los cambios de estado.

¿A qué crees que se debe?

Lo que necesitas:

• Hielo en cubos.• Martillo.• Bolsa de plástico.• Sal.• Vaso de precipitados de 250 mL.• Vaso de precipitados de 500 mL (o un cristalizador).• Termómetro.• Soporte.• Varilla de vidrio.• Placa calefactora.• Cronómetro.

En esta práctica comprobarás cuáles son la temperatura de fusión y la temperatura de ebullición del agua. Para ello necesitarás hielo en un vaso y una placa calefactora para calentarlo de forma continua. Un cronómetro te permitirá conocer el tiempo que llevas calentando y un termómetro en el interior del vaso te informará de la temperatura en cada instante.

Para poder iniciar la experiencia desde una temperatura su�cientemente baja, prepararemos una mezcla frigorí�ca. Para favorecer la lectura del termómetro es necesario que el hielo esté picado. Puedes ayudarte de una varilla para remover el contenido; de esta forma, la temperatura será más uniforme en el interior del vaso.

Cuando la temperatura se encuentre entre –10 ºC y –5 ºC, saca el vaso del hielo y seca el exterior para que no arrastre restos de agua con sal.

Colócalo sobre la placa calefactora para que comience a calentarse. Ten cuidado al poner el termómetro en el soporte, de forma que su bulbo esté completamente introducido en el hielo y no toque las paredes ni el fondo.

Al encender la placa calefactora, pon el cronómetro en marcha y anota la temperatura cada minuto. Tendrás que remover con la varilla para que la temperatura sea uniforme en todo el interior del vaso durante este proceso.

Observa con atención:

• La temperatura sube de forma progresiva entre –10 ºC y 0 ºC.

• La temperatura se mantiene constante a 0 ºC durante unos 4 o 5 minutos. En ese tiempo, el hielo se está fundiendo y en el vaso se observa hielo mezclado con agua. [1]

• Una vez que todo el hielo se ha fundido, la temperatura sube de forma progresiva [2] hasta 100 ºC; en ese momento [3],el agua comienza a hervir (se ven las burbujas y el vapor de agua). Observa que, mientras hierve el agua, la temperatura permanece constante.

3

4

5

1 23

Procedimiento:

Monta la placa calefactora y el soporte de forma que al suspender el termómetro su bulbo quede entre 1 y 2 cm del fondo.

Prepara la mezcla frigorí�ca. Introduce los cubos de hielo en una bolsa de plástico y pícalos con el martillo.

Después, coloca el hielo picado en el interior del vaso de 500 mL (o el cristalizador) y añádele sal (aproximadamente, 20 g de sal por cada 100 g de hielo). Comprueba que la temperatura está entre –10 ºC y –15 ºC.

Pica más hielo e introdúcelo en el vaso de 250 mL, hasta que ocupe un nivel aproximado de 150 mL; a este hielo no le añadimos sal.

Coloca este vaso dentro de la mezcla frigorí�ca y espera a que la temperatura del hielo que hay en su interior esté entre –10 ºC y –5 ºC.

1

2

50

220267 _ 0031-0052.indd 50-51 08/03/10 19:09

ANIMAL horas de sueño % de sueño posición al día en fase REM de los párpados

Ratón 20,1 16% CerradosMurciélago marrón 19,9 10% (ambos)Zarigüeña 19,4 29% Mico nocturno 17,0 11% Rata canguro 16,0 17% Musaraña 15,8 16% Cebra 14,7 2% Un ojo,Ardilla de Richardson 14,5 19% a veces,Castor 14,4 17% está abiertoMochuelo 14,3 5% Gato 13,2 26% Chinchilla 12,5 12% Paloma 11,9 8% Pollo 11,8 10% Macaco Rhesus 10,8 12% Chimpancé 10,8 15% Perro 10,7 29% Perezoso de 3 dedos 10,5 11% Pingüino emperador 10,5 13% Erizo mediterráneo 10,1 0% Mosca del vinagre 10,0 16% No tienePato 9,1 16% párpadosConejo 8,7 14% Cerdo 8,4 26% Codorniz 6,6 17% Elefante asiático 5,3 34% Halcón 4,5 9% Vaca 4,0 19% Caballo 2,9 27% Jirafa 1,9 21%

FUENTE : Carl Zimmer.

• MEDICINA DEL SUEÑO

http://www.rems.com.ar

Una web argentina que trata sobre aspectos relacionados con el sueño en las personas.

• MÉTODO CIENTÍFICO

http://www.cientec.or.cr/ciencias/metodo/metodo.html

En esta página se resumen los pasos del método cientí�co, con enlaces para realizar experiencias, construir instrumentos caseros y mucho más.

Los cientí�cos están llevando la investigación del sueño al reino animal. Sospechan que la mayoría de los anima-les necesita dormir [...] Los animales duermen de muchas formas distintas: por ejemplo, los murciélagos marrones lo hacen 20 horas al día, y las jirafas, menos de dos. Antes se pensaba que el sueño era exclusivo de los vertebrados, pero se ha descubierto que invertebrados como las abejas y las langostas también duermen [...] Los cientí�cos de-baten su función desde hace tiempo, e insinúan que po-dría desempeñar un papel importante en la memoria o el aprendizaje.

A�rman que el sueño podría haberse per�lado durante la evolución por la amenaza constante de los depredadores. Pero, desde esta perspectiva, es extraño que los animales se pasen varias horas al día en un estado tan vulnerable. Cabe imaginar un sistema alternativo: hacer dormir solo a peque-ñas regiones del cerebro de una en una. Las aves, cuando se sienten seguras, duermen con todo el cerebro desconecta-do, como los humanos. Pero cuando percibenuna amenaza, mantienen la mitad del cerebro despierto.

CARL ZIMMER , The New York Times,28 de diciembre de 2005

Trabajo cientí�co¿Por qué existe el sueño?

Los animales duermen de formas distintas: por ejemplo, los murciélagos

marrones lo hacen 20 horas al día,

y las jirafas, menos de dos.

1. ● Redacta un resumen (máximo cinco líneas) del texto anterior.

2. ● En la tabla que acompaña el texto se recogen tres datos referentes al sueño observado en distintos animales. A partir de ellos:

a) ¿Puedes extraer alguna conclusión general referente a la posición de los párpados comparando mamíferos y aves?

b) ¿En qué posición mantienen los párpados los siguientes animales: chimpancé, pingüino, codorniz, jirafa?

3. ● ¿Podrías aventurar alguna suposición sobre la posición de los párpados en el sueño de peces o reptiles? Justifícalo.

4. ● Hacia el �nal del texto se a�rma que las aves, cuando se sienten seguras, duermen con todo el cerebro desconectado, como los humanos. Pero cuando perciben una amenaza, mantienen la mitad del cerebro despierta.

a) ¿Cómo crees que mantendrán los párpados en uno u otro caso?

b) ¿Puedes sacar alguna conclusión al respecto con relación a los datos que se presentan en la tabla anterior?

ACTIVIDADES

RINCÓN DE LA LECTURA

WWW

27

El libro del alumnoSECUENCIACIóN DE CONTENIDOS

CONTENIDOS DEL LIBRO DEL ALUMNO

9

24 25


Nuestros pulmones contienen aire. Por esta razón se comprimen cuando buceamos. Para comprobar este hecho sumergimos un globo que contiene un litro de aire y se obtienen los valores para la presión y el volumen del globo que se indican en la tabla de datos. Realiza la representación grá�ca y escribe la ecuación matemática que se deduce. En primer lugar representamos los datos en una tabla:

A continuación dibujamos una grá�ca como la de la derecha, representando los valores de la presión en el eje X y los del volumen en el eje Y.

La grá�ca corresponde a una curva del tipo hipérbola equilátera, por lo que ambas magnitudes son inversamente proporcionales.

Matemáticamente se expresa como:

P $ V = k = 1 atm $ L

Observa cómo en todos los casos el producto P $ V es constante e igual a 1 atm $ L.

Línea recta

La grá�ca indica que las dos magnitudes (x, y) son directamente proporciona-les; por ejemplo, cuando una de ellas se duplica, la otra también se duplica, y si una de ellas disminuye a la mitad, la otra también se reduce a la mitad.

Matemáticamente, cuando la recta pasa por el origen de coordenadas, se expresa como:

y = k $ x

El cociente entre las dos magnitudes siempre es una constante y/x = k (pendiente de la recta), que indica la inclinación de la recta respecto al eje horizontal.


Un paracaidista se lanza desde un helicóptero situado a gran altura. Sabiendo que cada segundo que cae sin abrir el paracaídas su velocidad aumenta 36 km/h, dibuja una grá�ca de la velocidad desde el primer segundo hasta 6 segundos. Deduce la ecuación que representa este fenómeno.

En primer lugar anotamos los datos en una tabla:

A continuación dibujamos una grá�ca como la de la derecha, representando los valores del tiempo en el eje X y los de la velocidad en el eje Y.

La grá�ca corresponde a una línea recta que pasa por el origen de coordenadas. Por tanto, existe una relación de proporcionalidad directa entre ambas variables.

La ecuación matemática de esta línea recta se expresa como: v = k $ t.

El cociente entre las dos magnitudes nos proporciona el valor de la constante o pendiente de la recta: v/t = k = 10 m/s2. Para ello, hemos cambiado previamente las unidades de la velocidad al Sistema Internacional.

La ecuación matemática que representa la relación entre las variables resulta: v = 10 m/s2 $ t. Esto indica que cada segundo la velocidad aumenta 10 m/s.

Velocidad (km/h)

Tiempo (s)

250

200

150

100

50

00 1 2 3 4 5 6

23. ● Al introducir un líquido a 20 ºC en un congelador, se observa que cada dos minutos disminuye su temperatura tres grados centígrados. Ordena en una tabla los datos del descenso de temperatura hasta 10 minutos. Realiza la representación grá�ca y escribe la ecuación que la representa.

ACTIVIDADES

Magnitud 1.a medida 2.a medida 3.a medida 4.a medida

Tiempo (s) 1 2 4

Velocidad (km/h) 36 72 108 144

5.a medida

5

180

6.a medida

6

216

3


Tiempo (min) 0 2 6

T (oC) 20 17 14 11

5.a medida

8

8

6.a medida

10

5

4

Curva hipérbola equilátera

Esta grá�ca indica que las dos magnitudes (x, y) son inversamente propor-cionales; por ejemplo, cuando una de ellas se duplica, la otra se reduce a la mitad.

Matemáticamente se expresa como:

y = k/x

En este caso, el producto de las dos variables es siempre constante:

y $ x = k


Volumen (L) 1 0,50 0,25

Presión (atm) 1 2 3 4

5.a medida

0,20

5

0,33

Presión (atm)

Volumen (L)

5

4

3

2

1

00,0 0,80,60,40,2 1,0

24. ●● A una profundidad de 30 m (en agua) llenamos nuestros pulmones con dos litros de aire. Si en estas condiciones ascendiéramos hasta la super�cie sin expulsarlo, los datos que se obtendrían serían los de la tabla. Realiza la representación grá�ca y escribe la conclusión en forma de ecuación matemática. Sabiendo que nuestros pulmones no son tan elásticos como los globos, ¿qué nos podría ocurrir? ¿Qué tendríamos que hacer para evitarlo?

ACTIVIDADES


Presión (atm) 4 3 1

Volumen (L) 2 2,67 4 8

2

• Con la sección EJERCICIO RESUELTO. En ella se resuelven las actividades «tal cual lo resuelve el profesor en la pizarra»:

– tachando las simplificaciones.

– reflexionando sobre el planteamiento.

– recordando las nociones necesarias.

• Con un gran repertorio de ACTIVIDADES.

Todas llevan señalado el nivel de dificultad (bajo: •, medio: •• y alto: •••). Las actividades del final están organizadas con los epígrafes de la unidad. Dentro de cada epígrafe encontramos diferentes tipos de actividades:

1. Cuestiones teóricas: estas cuestiones son un refuerzo sobre la compresión de los contenidos.

2. Ejercicios numéricos: la práctica habitual de clase.

3. Lúdicos: propuesta de algunos ejercicios un poco más lúdicos: pasatiempos y juegos.

4. Con PISA. Al elaborar las actividades se han tenido en cuenta las recomendaciones que hace el informe PISA sobre el aprendizaje de las ciencias.

Por ello las actividades están enfocadas, siempre que es posible, a la vida real. Contamos con numerosas actividades en cada unidad, en las que se trabaja:

• Comprensión de textos.

• Interpretación de tablas, gráficas y fotos.

La ciencia es una herramienta imprescindible en la formación de los ciudadanos. En este sentido, aparece la sección EN LA VIDA COTIDIANA a lo largo de todo el texto, y también en la sección RINCóN DE LA LECTURA. En ella, además de incidir en los aspectos más importantes de la comprensión lectora, se trabajan los problemas éticos relacionados con la ciencia y la importancia del conocimiento científico para entender la realidad que nos rodea.

• Con las páginas de EXPERIENCIA presentamos una práctica de laboratorio que los alumnos pueden realizar para incentivar el interés por lo estudiado. En ellas el alumno podrá comprobar algunos de los principios más importantes de la física y la química con sencillez.

• La unidad se cierra con una hoja RESUMEN para repasar y afianzar las principales ideas explicadas.

En cuanto al diseño, debemos destacar la sencillez y el orden de la unidad:

• Todas las ilustraciones, esquemas y tablas están numerados y referenciados en el texto.

• Las ilustraciones están rotuladas con «bocadillos» para comprender mejor sus partes.

• Los dibujos son rigurosos, pero, al mismo tiempo, omiten el frío tecnicismo: son unos buenos esquemas.

• La claridad de las gráficas es un elemento diferenciador de este texto. Las gráficas están reproducidas a tamaño real utilizando la cuadrícula estándar de un cuaderno.

Presencia de nuevas tecnologías: gracias a las direcciones web facilitadas en cada unidad y que dirigen hacia animaciones y páginas que no solamente amplían contenidos, sino que refuerzan las leyes estudiadas mediante elementos gráficos interactivos.

220805 _ 0001-0018.indd 9 28/01/11 12:01

Experiencias. Muestran procedimientos sencillos,

a veces caseros, para comprender y completar

el estudio de los conceptos.51




Lo que necesitas:











3

4

5

1 23

Procedimiento:






1

2

50

220267 _ 0031-0052.indd 50-51 08/03/10 19:09

VIV

8 9

1. ● Busca información y discrimina entre ciencia o falsa ciencia.

a) Mal de ojo y amuletos. f) El tarot.

b) Astrología: creencia g) Telequinesia: mover objetos en los horóscopos. con la mente.

c) Astronomía y viajes h) Radiestesia: exploración planetarios. de pozos con un péndulo.

d) Existencia de extraterrestres. i) Vacunas.

e) Utilización de los rayos X j) Estudio del genoma y rayos láser. humano.

ACTIVIDADES

2. ● Una muestra de materia tiene 10 g de masa y se encuentra a 25 °C. Con estos datos, ¿puedes saber de que material está constituida la muestra? Razónalo.

ACTIVIDADES

La dureza de un material determina su resistencia a ser rayado. Un material muy duro es el diamante, y muy blando, el talco.

Dureza Solubilidad en agua

La solubilidad en agua de una sustancia mide la masa de la misma que se puede disolver en 100 g de agua. El azúcar es muy soluble en agua, mientras que el aceite es insoluble e inmiscible.

Conductividad eléctrica

La conductividad eléctrica de una sustancia mide su capacidad para transmitir una corriente eléctrica. Los metales son buenos conductores de la electricidad, mientras que los plásticos son aislantes.

Densidad

La densidad es una magnitud que mide la cantidad de masa por unidad de volumen.

dvm

=

Un material muy denso es el plomo, y uno poco denso, el corcho.

La química nos permite «diseñar» combustibles capaces de mover motores cada vez más e�caces que contaminan menos.Con la física, por ejemplo, podemos calcular y medir la fuerza que necesitamos aplicar en los frenos para que el vehículo se detenga en un espacio lo más pequeño posible.

(1) La física y la química son fundamentales para diseñar

En la vida cotidiana…

(2) Materia es todo lo que te rodea. Si miras a tu alrededor, comprobarás que una mesa, el aire que respiras o el agua en que te bañas son ejemplos de materia.


La ciencia

La curiosidad del ser humano por todo lo que le rodea le ha llevado a tratar de dar una explicación de los fenómenos naturales. Con el nacimiento de la ciencia se buscó una justi�cación racional y objetiva para interpretar la naturaleza, basada en un método de investigación riguroso y sistemático.

Desde el punto de vista etimológico, la palabra ciencia viene de scientia, que en latín signi�ca saber.

La ciencia se de�ne como un conjunto de conocimientos sobre el mundo obtenidos mediante la observación, la experimentación y el razonamiento, de los que se deducen leyes a partir de las cuales se construyen teorías comprobables.

La física y la química son ciencias experimentales porque utilizan la experi-mentación para realizar sus estudios. (1)

La física es la ciencia que estudia cualquier cambio en la materia en el que no se altera la naturaleza de la misma.

La física analiza, por ejemplo, los cambios de estado, el movimiento de los cuerpos, las fuerzas, etc.

La química es la ciencia que estudia la composición, las combinaciones y las transformaciones en las sustancias que afectan a su propia naturaleza.

La química se centra en las reacciones químicas, la formación de nuevas sus-tancias, los procesos que tienen lugar en un organismo vivo (bioquímica), la contaminación y puri�cación del aire, etc.

Todos los ciudadanos necesitan tener unos conocimientos mínimos sobre ciencia, para diferenciar los conocimientos cientí�cos verdaderos de los seu-docientí�cos o falsos y de esta forma tomar decisiones informadas.

Los adivinos, los astrólogos y los brujos que practican las «ciencias» ocultas se basan en supersticiones y prácticas secretas adquiridas sin base cientí�ca ni experimentación, por lo que no son demostrables. La ingenuidad y la falta de cultura es lo único que sustenta estas falsas ciencias. Debes ser muy críti-co con la publicidad que no se basa en criterios cientí�cos. La información y el conocimiento es el mejor aliado contra el engaño.

1 La materia y sus propiedades

Ya sabemos que la física y la química son ciencias que estudian la composi-ción de la materia y las transformaciones que esta puede experimentar. Pero ¿qué es la materia? (2)

Materia es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio y que tiene masa.

La materia se puede describir midiendo el valor de sus propiedades; por ejemplo, la masa, el volumen, la densidad, el color, el olor, etc.

Las propiedades de la materia son aquellas características que podemos medir. Estas se pueden clasi�car en propiedades generales y en propiedades características.

Propiedades generales son aquellas cuyo valor no sirve para identi�car una sustancia. La masa, el volumen y la temperatura a la que se encuentra un cuerpo son propiedades generales.

Propiedades características son aquellas que tienen un valor propio y característico para cada sustancia. La densidad, el punto de ebullición, la dureza, la solubilidad en agua y la conductividad eléctrica son ejemplos de propiedades características.

Cuantos más valores de propiedades características conozcamos, más fácil es identi�car una sustancia. El valor de las propiedades características depende del tipo de materia y no de la cantidad de la muestra que tengamos.

Por ejemplo, la temperatura a la que hierve el agua (temperatura o punto de ebullición) es 100 °C, tanto si tenemos 1 L de agua como si tenemos 1000 L.

Describimos algunas propiedades características:

2

40 VOLUMEN I. Física y Química 3.º ESO VOLUMEN I. Física y Química 3.º ESO 41







0 -20 Sólido

1 -10 Sólido




5 0 Líquido

6 5 Líquido

7 10 Líquido

10 25 Líquido

20 75 Líquido







4

SÓLIDO GAS

Sublimación

Fusión

Solidi�cación

Vaporización



LÍQUIDO

Gas



Sólido

Líquido

0

0 2 45

6 8 10 12 14 16 18 20 22 2425

26 28-20

100

T (°C)

t (min)







de fusión (ºC)


(ºC)

Agua

Acetona

Plomo

Cobre

Hierro

Plata

Oro

Aluminio

Mercurio

Azufre

Sal común

Nitrógeno

Oxígeno

Butano

Amoniaco

0 100

-94,7 56

327,5 1749

1085 2570

1538 2861

962 2162

1064 2856

660 2519

-38,9 356,7

115 444,7

801 1465

-210 -195,8

-218,8 -183

-138,3 -0,5

-77,7 -33,3
















t (min)

30

0

-30

-60

-900 5 10 15


10

-39

Esquema de la unidad

Ejercicios resueltos. Paso a paso para conseguir con éxito la resolución de las actividades propuestas.

Destacados. Los contenidos

fundamentales aparecen destacados sobre fondo

de color.

En la vida cotidiana. Ejemplos de situaciones o fenómenos relacionados con la vida cotidiana.

Actividades. Para practicar y reforzar el aprendizaje

de los conceptos.

7





321








Número y título de la unidad.

Experimenta y piensa. En esta sección se plantean sencillas y curiosas experiencias que servirán como punto de partida para entender lo que se va a estudiar en la unidad.

Pie de foto. Explicación de la fotografía con

preguntas relacionadas con algún aspecto de esta.

Tablas y esquemas ilustrativos de los contenidos. Proporcionan una interesante información adicional.

Página de introducción a la unidad

Páginas de desarrollo de los contenidos

Contenidos para saber más





ra.moc.smer.www//:ptth



/odotem/saicneic/rc.ro.cetneic.www//:ptth metodo.html











a) sedeuP¿ extraer alguna conclusión general referente a la posición de los párpados comparando mamíferos y aves?

b) nE¿ qué posición mantienen los párpados los siguientes animales: chimpancé, pingüino, codorniz, jirafa?



a) omóC¿ crees que mantendrán los párpados en uno u otro caso?

b) sedeuP¿ sacar alguna conclusión al respecto con relación a los datos que se presentan en la tabla anterior?

ACTIVIDADES


WWW

27

Rincón de la lectura. Fragmentos de textos,

normalmente de prensa, relacionados con

la ciencia. En esta página también aparece

un repertorio de cuestiones que permiten desarrollar

la comprensión lectora.

WWW. Relación de páginas web interesantes para completar

la información de la unidad.

Un rincón de lectura y direcciones www

28 29





























0,126

19,3

1

0,6

0,9

-269

2970

100

220

78

Helio

Oro

Agua

Aceite

Alcohol


3. La medida












Longitud

5 $ 10-3 m

102 m

107 m

2,15 m

10-10 m

Ejemplo

Altura de Pau Gasol

Radio de la Tierra




Masa

1024 kg

70 kg

1000 g

600 kg

1 mg

Ejemplo


Un litro de agua

Un mosquito

El planeta Tierra

Una persona

Velocidad

340 m/s

3 $ 105 km/s

10 m/s

300 km/h

1 cm/s

Ejemplo

Una atleta


Un caracol

La luz

El sonido

10-3 s

Tiempo

1017 s

9,80 s

2,4 $ 103 s

1 s

Ejemplo



Edad del Universo


Latido del corazón





1 km = 1000 m; 1 milla = 1,609 km = 1609 m


1 h = 3600 s; 1 min = 60 s

a) ú :

, 140

11000

36001

38 9F tbol km/hkm

ms

hm/s.$ $ =


c) é 155 1 1609

3600 1


ms

hm/s.$ $ =

d) 5,7 1

1000 60

95 min1

Golf: km/minkm

ms

m/s.$ $ =


Páginas con actividades �nales

Actividades. Refuerzan y complementan el estudio de la unidad. Son muchas y muy variadas:

cuestiones sencillas, pasatiempos, ejercicios numéricos o actividades de investigación.

Organizadas por los epígrafes de la unidad para facilitar su resolución, se van intercalando ejercicios

resueltos. En cada actividad se indica el nivel de di�cultad.

●

Sencilla

●●

Media

●●● Un poco más difícil

30

Magnitudes fundamentales del SI

Magnitud

Longitud

Masa

Tiempo

Temperatura

Cantidad de sustancia

Intensidad de corriente

Intensidad luminosa

Unidad

Metro

Kilogramo

Segundo

Kelvin

Mol

Amperio

Candela

Símbolo

m

kg

s

K

mol

A

cd

Resumen de la unidad 1Un factor de conversión es una fracción que tiene en su numerador y en su denominador la misma cantidad, pero expresada en distintas unidades.

4. Instrumentos de medida

Un instrumento se valora por una serie de características:

• Cota inferior: es el menor valor de la magnitud que pue-de medir.

• Cota superior: es el mayor valor de la magnitud que puede medir.

• Precisión: es la menor cantidad de variación de la mag-nitud que puede medir. Se lee en la división más peque-ña de su escala.

• Exactitud: es la capacidad del instrumento para dar el valor verdadero de la medida. Depende de la calidad del instrumento.

• Fiabilidad: es la capacidad del instrumento para repetir el mismo valor siempre que se mida la misma cantidad.

5. Errores

Llamamos error absoluto (Ea) de una medida al valor absoluto de la diferencia entre el valor verdadero y el que hemos medido.

Si no hay posibilidad de conocer el valor verdadero, repetimos la medición varias veces y tomamos el valor medio como valor verdadero.

Llamamos error relativo (Er) al cociente entre el error absoluto y el valor de la medida.

Error relativoValor medidoError absoluto

=

6. Normas de seguridad en el laboratorio

Debido a la importancia que tienen todas y cada una de estas medidas es imposible resumirlas, por eso debes leer de nuevo las páginas 20 y 21 de esta unidad.

7. El trabajo con las ciencias experimentales: el método cientí�co

Se denomina método cientí�co al procedimiento que siguen las personas que trabajan con la ciencia para estudiar los problemas y llegar a conclusiones ciertas que explican hechos observados o predicen fenómenos nuevos.

1. La ciencia




Propiedades generales son aquellas cuyo valor no sirve para identi�car una sustancia. Ejemplo: la masa.

Propiedades características son aquellas que tienen un valor propio y característico para cada sustancia. Ejemplo: la densidad.

3. La medida

Llamamos magnitud a cualquier característica de la materia, o de los cambios que puede experimentar, que se puede medir; es decir, que se puede expresar

Medir una magnitud es compararla con una cantidad de su misma naturaleza, que llamamos unidad, para ver cuántas veces la contiene.

Para facilitar la escritura de números muy grandes o muy pequeños con respecto a la unidad, se utilizan una serie de múltiplos y submúltiplos.

Ejemplos: kilómetro, decigramo.

La notación cientí�ca consiste en escribir las cantidades con una cifra entera y la potencia de diez adecuada.

Resumen de los contenidos más

importantes de la unidad. Ayuda a repasar

y reforzar el aprendizaje.

Resumen

Y, al �nal del libro, las competencias básicas con ejercicios para mejorar su comprensión

Experiencia

Experiencia. Donde, paso a paso, con ilustraciones se aplica el contenido aprendido en la unidad.

22 23

22. ● Se introduce un líquido a 22 ºC en un congelador y se observa que cada dos minutos disminuye su temperatura cuatro grados centígrados. Escribe los datos que se han obtenido al cabo de 10 minutos y ordénalos en una tabla.

ACTIVIDADES

HENRIETTA S. LEAVITT


Los datos medidos cada dos segundos para la velocidad de una moto que parte del reposo se indican en la siguiente tabla:

Las representaciones grá�cas deben realizarse en papel cuadriculado o milimetrado y seguir los siguientes pasos:

8.2 Representación grá�ca

Las grá�cas se utilizan para analizar los resultados expresados en las tablas e indican la relación existente entre las dos magnitudes representadas X e Y.

1. Dibujar dos ejes, uno en la horizontal (eje X) y otro en la vertical (eje Y). Cada uno de los ejes representará a una de las magnitudes de la tabla.

2. Especi�car en cada eje el nombre de la magnitud que vamos a representar y su unidad. Trazar las marcas que indican los valores de la escala para cada eje, teniendo en cuenta los valores máximo y mínimo de la tabla.

3. Representar con un punto cada par de valores

de la tabla.

4. Unir todos los puntos mediante una línea que nos proporciona la representación grá�ca.

5. Del análisis de la representación grá�ca se deduce la ley o conclusión de la experiencia. En la mayoría de casos que vas a estudiar en este curso, la forma de la grá�ca se ajusta a una línea recta o a una hipérbola.

Velocidad (m/s)

Tiempo (s)

Velocidad (m/s)

Tiempo (s)

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00 2 4 6 8 10

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00 2 4 6 8 10

Velocidad (m/s)

Tiempo (s)


0 2 6

Velocidad (m/s) 0 4 8 12

5.a medida

8

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6.a medida

10

20

4Tiempo (s)

Antes de la llegada de los ordenadores los astrónomos dedicaban mucho tiempo a realizar cálculos matemáticos.

Henrietta S. Leavitt (1868-1921), astrónoma, trabajó en el Observatorio del Harvard College (EE UU). Estudió las estrellas cuya luminosidad aumenta y disminuye periódicamente (variables).

Gracias a su trabajo meticuloso descubrió más de 2000 estrellas variables, y en 1912 halló una relación importantísima que asocia el periodo

de ciertas estrellas variables (cefeidas) con su luminosidad. Esta relación ha permitido conocer la distancia a muchas estrellas y galaxias. Por ejemplo, fue empleada por Edwin P. Hubble (1889-1953) para descubrir que las galaxias del Universo se alejan unas de otras.

Leavitt trabajó con mujeres como Williamina Fleming (1857-1911) y Annie Jump Cannon (1863-1941), entre otras, en un grupo al que se bautizó como «Las computadoras» (fotografía de abajo) debido al trabajo que llevaban a cabo.

Ordenación y clasi�cación de datos

La experimentación es la parte fundamental del método cientí�co. Esta etapa se basa en la realización de medidas y en la obtención de datos. Para llegar a obtener resultados y conclusiones correctas, es fundamental realizar un aná-lisis adecuado de los datos y seguir dos pasos:

• Ordenar y clasi�car los datos mediante tablas de valores.

• Realizar la representación grá�ca a partir de los datos de las tablas.

8.1 Las tablas

Para comprender mejor los datos numéricos, en el trabajo cientí�co se utilizan las tablas, que permiten interpretar los experimentos y relacionar las magni-tudes que se van modi�cando. En los casos más sencillos se analiza la variación de dos magnitudes (X, Y) que intervienen en un fenómeno físico o químico.

Estas magnitudes o variables, X e Y, se colocan en una tabla donde se intro-ducen los pares de valores obtenidos. En la primera columna se anotan los nombres o símbolos de las magnitudes que se analizan, con sus respectivas unidades, generalmente en el Sistema Internacional de unidades.

Magnitud 1.a Medida 2.a medida 3.a medida 4.a medida

X (unidad) X1 X2 X3 X4

Y (unidad) Y1 Y2 Y3 Y4

En ocasiones, no es posible reproducir un fenómeno en un laboratorio y los datos se obtienen de la observación.

Piensa, por ejemplo, en el movimiento de los planetas.

8

Ampliaciones. Muestran curiosidades

o aplicaciones de los contenidos tratados.

Ilustraciones.Todas trabajan y refuerzan la comprensión de los contenidos desarrollados en la unidad, las grá�cas son muy claras y, para que sean fácilmente reproducibles, están realizadas con la misma cuadrícula del cuaderno de trabajo.

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Lo que necesitas:











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Procedimiento:






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ACTIVIDADES


ACTIVIDADES






Densidad


dvm

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La ciencia





















2








0 -20 Sólido

1 -10 Sólido




5 0 Líquido

6 5 Líquido

7 10 Líquido

10 25 Líquido

20 75 Líquido







4

SÓLIDO GAS

Sublimación

Fusión

Solidi�cación

Vaporización



LÍQUIDO

Gas



Sólido

Líquido

0

0 2 45

6 8 10 12 14 16 18 20 22 2425

26 28-20

100

T (°C)

t (min)







de fusión (ºC)


(ºC)

Agua

Acetona

Plomo

Cobre

Hierro

Plata

Oro

Aluminio

Mercurio

Azufre

Sal común

Nitrógeno

Oxígeno

Butano

Amoniaco

0 100

-94,7 56

327,5 1749

1085 2570

1538 2861

962 2162

1064 2856

660 2519

-38,9 356,7

115 444,7

801 1465

-210 -195,8

-218,8 -183

-138,3 -0,5

-77,7 -33,3
















t (min)

30

0

-30

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-900 5 10 15


10

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de color.



de los conceptos.

7





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ACTIVIDADES


WWW

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28 29





























0,126

19,3

1

0,6

0,9

-269

2970

100

220

78

Helio

Oro

Agua

Aceite

Alcohol


3. La medida












Longitud

5 $ 10-3 m

102 m

107 m

2,15 m

10-10 m

Ejemplo

Altura de Pau Gasol

Radio de la Tierra




Masa

1024 kg

70 kg

1000 g

600 kg

1 mg

Ejemplo


Un litro de agua

Un mosquito

El planeta Tierra

Una persona

Velocidad

340 m/s

3 $ 105 km/s

10 m/s

300 km/h

1 cm/s

Ejemplo

Una atleta


Un caracol

La luz

El sonido

10-3 s

Tiempo

1017 s

9,80 s

2,4 $ 103 s

1 s

Ejemplo



Edad del Universo


Latido del corazón





1 km = 1000 m; 1 milla = 1,609 km = 1609 m


1 h = 3600 s; 1 min = 60 s

a) ú :

, 140

11000

36001

38 9F tbol km/hkm

ms

hm/s.$ $ =


c) é 155 1 1609

3600 1


ms

hm/s.$ $ =

d) 5,7 1

1000 60

95 min1

Golf: km/minkm

ms

m/s.$ $ =







●

Sencilla

●●

Media


30


Magnitud

Longitud

Masa

Tiempo

Temperatura



Intensidad luminosa

Unidad

Metro

Kilogramo

Segundo

Kelvin

Mol

Amperio

Candela

Símbolo

m

kg

s

K

mol

A

cd









5. Errores





=





1. La ciencia






3. La medida









Resumen


Experiencia


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ACTIVIDADES










de la tabla.



Velocidad (m/s)

Tiempo (s)

Velocidad (m/s)

Tiempo (s)

20

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00 2 4 6 8 10

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16

12

8

4

00 2 4 6 8 10

20

16

12

8

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00 2 4 6 8 10

Velocidad (m/s)

Tiempo (s)


0 2 6


5.a medida

8

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6.a medida

10

20

4Tiempo (s)










8.1 Las tablas








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Esquema de la unidad del libro del alumno

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Lo que necesitas:











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Procedimiento:






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ACTIVIDADES


ACTIVIDADES






Densidad


dvm

=







La ciencia





















2








0 -20 Sólido

1 -10 Sólido




5 0 Líquido

6 5 Líquido

7 10 Líquido

10 25 Líquido

20 75 Líquido







4

SÓLIDO GAS

Sublimación

Fusión

Solidi�cación

Vaporización



LÍQUIDO

Gas



Sólido

Líquido

0

0 2 45

6 8 10 12 14 16 18 20 22 2425

26 28-20

100

T (°C)

t (min)







de fusión (ºC)


(ºC)

Agua

Acetona

Plomo

Cobre

Hierro

Plata

Oro

Aluminio

Mercurio

Azufre

Sal común

Nitrógeno

Oxígeno

Butano

Amoniaco

0 100

-94,7 56

327,5 1749

1085 2570

1538 2861

962 2162

1064 2856

660 2519

-38,9 356,7

115 444,7

801 1465

-210 -195,8

-218,8 -183

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t (min)

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de color.



de los conceptos.

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WWW

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0,126

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Helio

Oro

Agua

Aceite

Alcohol


3. La medida












Longitud

5 $ 10-3 m

102 m

107 m

2,15 m

10-10 m

Ejemplo

Altura de Pau Gasol

Radio de la Tierra




Masa

1024 kg

70 kg

1000 g

600 kg

1 mg

Ejemplo


Un litro de agua

Un mosquito

El planeta Tierra

Una persona

Velocidad

340 m/s

3 $ 105 km/s

10 m/s

300 km/h

1 cm/s

Ejemplo

Una atleta


Un caracol

La luz

El sonido

10-3 s

Tiempo

1017 s

9,80 s

2,4 $ 103 s

1 s

Ejemplo



Edad del Universo


Latido del corazón





1 km = 1000 m; 1 milla = 1,609 km = 1609 m


1 h = 3600 s; 1 min = 60 s

a) ú :

, 140

11000

36001

38 9F tbol km/hkm

ms

hm/s.$ $ =


c) é 155 1 1609

3600 1


ms

hm/s.$ $ =

d) 5,7 1

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Golf: km/minkm

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●

Sencilla

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Magnitud

Longitud

Masa

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Temperatura



Intensidad luminosa

Unidad

Metro

Kilogramo

Segundo

Kelvin

Mol

Amperio

Candela

Símbolo

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5. Errores





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1. La ciencia






3. La medida









Resumen


Experiencia


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ACTIVIDADES










de la tabla.



Velocidad (m/s)

Tiempo (s)

Velocidad (m/s)

Tiempo (s)

20

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00 2 4 6 8 10

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00 2 4 6 8 10

Velocidad (m/s)

Tiempo (s)


0 2 6


5.a medida

8

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6.a medida

10

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4Tiempo (s)










8.1 Las tablas








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Lo que necesitas:











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Procedimiento:






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ACTIVIDADES


ACTIVIDADES






Densidad


dvm

=







La ciencia





















2








0 -20 Sólido

1 -10 Sólido




5 0 Líquido

6 5 Líquido

7 10 Líquido

10 25 Líquido

20 75 Líquido







4

SÓLIDO GAS

Sublimación

Fusión

Solidi�cación

Vaporización



LÍQUIDO

Gas



Sólido

Líquido

0

0 2 45

6 8 10 12 14 16 18 20 22 2425

26 28-20

100

T (°C)

t (min)







de fusión (ºC)


(ºC)

Agua

Acetona

Plomo

Cobre

Hierro

Plata

Oro

Aluminio

Mercurio

Azufre

Sal común

Nitrógeno

Oxígeno

Butano

Amoniaco

0 100

-94,7 56

327,5 1749

1085 2570

1538 2861

962 2162

1064 2856

660 2519

-38,9 356,7

115 444,7

801 1465

-210 -195,8

-218,8 -183

-138,3 -0,5

-77,7 -33,3
















t (min)

30

0

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-60

-900 5 10 15


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de color.



de los conceptos.

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321








































ACTIVIDADES


WWW

27









28 29





























0,126

19,3

1

0,6

0,9

-269

2970

100

220

78

Helio

Oro

Agua

Aceite

Alcohol


3. La medida












Longitud

5 $ 10-3 m

102 m

107 m

2,15 m

10-10 m

Ejemplo

Altura de Pau Gasol

Radio de la Tierra




Masa

1024 kg

70 kg

1000 g

600 kg

1 mg

Ejemplo


Un litro de agua

Un mosquito

El planeta Tierra

Una persona

Velocidad

340 m/s

3 $ 105 km/s

10 m/s

300 km/h

1 cm/s

Ejemplo

Una atleta


Un caracol

La luz

El sonido

10-3 s

Tiempo

1017 s

9,80 s

2,4 $ 103 s

1 s

Ejemplo



Edad del Universo


Latido del corazón





1 km = 1000 m; 1 milla = 1,609 km = 1609 m


1 h = 3600 s; 1 min = 60 s

a) ú :

, 140

11000

36001

38 9F tbol km/hkm

ms

hm/s.$ $ =


c) é 155 1 1609

3600 1


ms

hm/s.$ $ =

d) 5,7 1

1000 60

95 min1

Golf: km/minkm

ms

m/s.$ $ =







●

Sencilla

●●

Media


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Magnitud

Longitud

Masa

Tiempo

Temperatura



Intensidad luminosa

Unidad

Metro

Kilogramo

Segundo

Kelvin

Mol

Amperio

Candela

Símbolo

m

kg

s

K

mol

A

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5. Errores





=





1. La ciencia






3. La medida









Resumen


Experiencia


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ACTIVIDADES










de la tabla.



Velocidad (m/s)

Tiempo (s)

Velocidad (m/s)

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Velocidad (m/s)

Tiempo (s)


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5.a medida

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6.a medida

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8.1 Las tablas








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Esquema de la unidad del libro del alumno

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La Guía del profesor: seccionesCada una de las secciones de la guía del profesor contribuye al desarrollo de diferentes competencias. Así pues, en cada sección se incluyen referencias explícitas acerca de su contribución a aquellas competencias básicas a las que se orienta en mayor medida. Pero hay que tener en cuenta que todas las secciones, por la selección de contenidos, contribuyen al desarrollo de todas las competencias.

12

Sección I Programación de aula y actividades

Para cada tema del libro del alumno se incluye la programación de aula. En este apartado están presentes los objetivos, contenidos, criterios de evaluación y competencias básicas relacionadas con la unidad.

El solucionario (en volumen aparte) contiene la solución de todas las actividades que aparecen en la unidad del libro del alumno.

Los recursos complementarios se dividen en actividades de refuerzo y ampliación con el objetivo de atender a la diversidad del aula.

Asimismo, se incluyen por separado las soluciones de los recursos complementarios, tanto de refuerzo como de ampliación.

A continuación aparecen fichas de ejemplos resueltos. Cada ficha tiene un ejemplo y una batería de actividades relacionadas con el ejemplo.

Sección II Experiencias

En esta sección se recogen propuestas detalladas de experiencias sencillas para realizar en el aula o más elaboradas para realizar en el laboratorio.

Las experiencias de aula requieren material fácil de conseguir, y las puede realizar el profesor o el alumno en el aula, o el alumno en casa.

Las experiencias de laboratorio son guiones de prácticas. El material necesario es el propio de un laboratorio de física y química.

Esta sección está especialmente dedicada a trabajar la competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico. Relacionando los contenidos científicos con la capacidad de vincularse con el mundo físico, el alumno aprende a desenvolverse adecuadamente con iniciativa y autonomía personal en distintos ámbitos de la vida, y comprende los conceptos y conocimientos básicos que permiten el análisis de los fenómenos derivados del conocimiento científico.

Sección III Aplicaciones a la vida cotidiana

En esta sección se muestran aplicaciones de la materia de cada unidad a la vida cotidiana. De esta forma se contextualizan los contenidos trabajados en la unidad con la realidad diaria del alumno.

Cada ficha va acompañada de una explicación, una ilustración y unas actividades para la explotación del contenido.

Sección IV Curiosidades y anécdotas

En esta sección se presentan unos motivadores recursos complementarios. En cada ficha se trabajan curiosidades científicas, anécdotas o informaciones complementarias de prensa que pueden resultar muy útiles en el aprendizaje.

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Están perfectamente integradas en los contenidos de cada unidad, por lo que se pueden incluir en el trabajo de la unidad en el aula.

Esta sección contribuye a la consecución de la competencia social y ciudadana con ejemplos muy cercanos a la realidad del alumno para que pueda desenvolverse socialmente con la ayuda de conocimientos científicos aplicados.

Sección V Banco de datos

Se incluyen fichas con banco de datos sobre el contenido de la unidad. Están orientadas a proporcionar al profesorado información complementaria. Datos numéricos, tablas, información complementaria y, por supuesto, orientaciones sobre los recursos disponibles en Internet. Esta sección contribuye a conseguir la competencia básica tratamiento de la información y competencia digital, consiste en desarrollar habilidades para procesar la información y transformarla en conocimiento.

Sección VI Destrezas matemáticas

Se incluyen fichas con los contenidos matemáticos que el alumno debe conocer para llevar a cabo el aprendizaje de las unidades. Cada ficha está orientada a resolver los procedimientos matemáticos con un ejemplo de las destrezas matemáticas resueltas y cuestiones propuestas. Cada ficha tiene un contenido terminal y sirve para repasar o reforzar los procedimientos, destrezas y habilidades. Estas fichas trabajan directamente la competencia matemática, ayudando a resolver problemas relacionados con los contenidos del libro y con la vida cotidiana.

Sección VII Comprensión de textos

Esta sección de comprensión de textos es una contribución de la materia a la consecución de la competencia básica competencia en comunicación lingüística. En cada ficha se expone un texto acompañado de cuestiones de explotación del mismo.

Sección VIII Ampliación

El currículo no es algo cerrado. Debemos tener en cuenta a los alumnos/as más aventajados que requieren de una información complementaria, es decir, en ocasiones es necesaria una ampliación del currículo. Presentamos esta sección convencidos de que la atención a la diversidad no debe olvidar, en modo alguno, a los alumnos/as que continuarán sus estudios en el ámbito científico-tecnológico.

Sección VIII Pruebas de evaluación

Tres pruebas de evaluación por unidad con sus correspondientes soluciones. Una de ellas incide directamente en la metodología de evaluación del proyecto PISA.

Sección IX Mujeres científicas

Una amplia monografía que recoge el papel de la mujer en la ciencia a lo largo de la historia. Con esta sección se trabaja la competencia social y ciudadana, de forma que hace posible comprender y participar en la realidad social y ejercer una ciudadanía democrática en una sociedad plural, respetando los derechos y libertades de los hombres y mujeres.

Sección X Libromedia Santillana

Se incluye una recopilación de los recursos digitales incluidos en el Libromedia Santillana para cada una de las unidades, especificando el tipo de recurso.

13

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14

Índice de la Guía del profesorUNIDAD

PROgRAmACIóN DE AULA y ACTIVIDADES

Página 19

EXPERIENCIAS

Página 135

APLICACIONES A LA VIDA COTIDIANA

Página 153

CURIOSIDADES y ANéCDOTASPágina 163

BANCO DE DATOS

Página 173

AmPLIACIóNPágina 215

PRUEBAS DE EVALUACIóN

Página 289

1La ciencia, la materia y su medida

• Programación de aula 21• Fichas de refuerzo 24• Fichas de ampliación 30• Problemas resueltos 32

• ¿Puede utilizarse una balanza para medir longitudes? 136

• Determinación de la velocidad con la que sale despedida una bolita de una rampa 137

• Sistemas de posicionamiento: el GPS 154

• La medida de la velocidad de la luz 164

• Órdenes de magnitud y factores de conversión 174

• Páginas web relacionadas 175

• Conceptos básicos 216• Magnitudes y unidades 218• Expresión de una medida 219• Expresión de una medida

experimental 221• Sistema Internacional

de unidades 224• Determinación de la masa,

el volumen y la densidad 226• Cómo trabaja un científico 230• Síntesis 232

• Prueba de evaluación 1 290



2La materia: estados físicos


• Difusión de permanganato de potasio o de tinta 138

• Gráfica calentamiento-enfriamiento del agua 139

• La olla a presión 155 • ¿Por qué es posible la vida bajo los hielos? 165

• Cambios de estado 176• Páginas web

relacionadas 177

• Estados de la materia 233• Estados de la materia

y cambios de estado 234• Síntesis 236




3La materia: cómo se presenta


• Solubilidad de sustancias. ¿Cómo diferenciar la sal y el azúcar? 140

• Preparación de disoluciones 141

• Densidad y resistencia 156

• Componentes de la leche 166

• Solubilidad 178• Páginas web

relacionadas 179

• Composición de la materia 237• Disoluciones: concentración

y solubilidad 240• La composición de la materia 243• Síntesis 245




4La materia: propiedades eléctricas y el átomo


• Alto voltaje 142• El péndulo eléctrico 143

• Isótopos radiactivos 157

• Datación por el método del carbono-14 157

• El descubrimiento de la radiactividad 167

• Isótopos 180• Páginas web

relacionadas 181

• Electrostática. Electrización 246• Ley de Coulomb. Intensidad

del campo eléctrico 249• El átomo 251• Átomos, elementos, iones

e isótopos 253• Síntesis 255




5Elementos y compuestos químicos


• Químicacon monedas 144

• Propiedades de algunos elementos 145

• Sal en la dieta 158 • Un elemento escurridizo y peligroso 168

• Clasificación de los elementos químicos 182


• El sistema periódico 256• La química de la vida 258• Síntesis 260




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UNIDADPROgRAmACIóN DE AULA

y ACTIVIDADES

Página 19

EXPERIENCIAS

Página 135


Página 153


BANCO DE DATOS

Página 173



Página 289

1La ciencia, la materia y su medida


• ¿Puede utilizarse una balanza para medir longitudes? 136

• Determinación de la velocidad con la que sale despedida una bolita de una rampa 137

• Sistemas de posicionamiento: el GPS 154

• La medida de la velocidad de la luz 164

• Órdenes de magnitud y factores de conversión 174


• Conceptos básicos 216• Magnitudes y unidades 218• Expresión de una medida 219• Expresión de una medida

experimental 221• Sistema Internacional

de unidades 224• Determinación de la masa,

el volumen y la densidad 226• Cómo trabaja un científico 230• Síntesis 232




2La materia: estados físicos


• Difusión de permanganato de potasio o de tinta 138

• Gráfica calentamiento-enfriamiento del agua 139

• La olla a presión 155 • ¿Por qué es posible la vida bajo los hielos? 165

• Cambios de estado 176• Páginas web

relacionadas 177

• Estados de la materia 233• Estados de la materia

y cambios de estado 234• Síntesis 236




3La materia: cómo se presenta


• Solubilidad de sustancias. ¿Cómo diferenciar la sal y el azúcar? 140

• Preparación de disoluciones 141

• Densidad y resistencia 156

• Componentes de la leche 166

• Solubilidad 178• Páginas web

relacionadas 179

• Composición de la materia 237• Disoluciones: concentración

y solubilidad 240• La composición de la materia 243• Síntesis 245




4La materia: propiedades eléctricas y el átomo


• Alto voltaje 142• El péndulo eléctrico 143

• Isótopos radiactivos 157

• Datación por el método del carbono-14 157

• El descubrimiento de la radiactividad 167

• Isótopos 180• Páginas web

relacionadas 181

• Electrostática. Electrización 246• Ley de Coulomb. Intensidad

del campo eléctrico 249• El átomo 251• Átomos, elementos, iones

e isótopos 253• Síntesis 255




5Elementos y compuestos químicos


• Químicacon monedas 144

• Propiedades de algunos elementos 145

• Sal en la dieta 158 • Un elemento escurridizo y peligroso 168

• Clasificación de los elementos químicos 182


• El sistema periódico 256• La química de la vida 258• Síntesis 260




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Índice de la Guía del profesorUNIDAD

PROgRAmACIóN DE AULA y ACTIVIDADES

Página 19

EXPERIENCIAS

Página 135


Página 153


BANCO DE DATOS

Página 173



Página 289

6Cambios químicos

• Programación de aula 91

• Fichas de refuerzo 94• Fichas de ampliación 100

• Problemas resueltos 102

• Reacciones químicasentre sólidos 146

• La ley de la conservación de la masa 147

• Catalizadores y contaminación 159

• Una sustancia tóxica que puede salvarte la vida 169

• Masas molares de algunos elementos y compuestos químicos 184


• Los cambios químicos a nivel microscópico 261

• Cómo suceden las reaciones químicas 263

• Estequiometría 264

• Energía y reacción química 267• Síntesis 269




7Química en acción


• Fichas de refuerzo 108

• Fichas de ampliación 114


• Extintor casero 148

• Detector de polos 149

• ¿De qué material están hechos los chalecos antibalas? 160

• Contaminación de monumentos 170

• Protección de dientes 170

• Los principios activos de los medicamentos 186


• Química y medio ambiente 270

• Química y medicina 273

• Química y recursos energéticos 274

• Síntesis 276




8La electricidad



• Fichas de ampliación 128• Problemas resueltos 130

• Construcción de una pila casera 150

• Potencia de un receptor 151

• Distintos tipos de baterías recargables 161

• Electricidad en los animales 171

• La electricidad y el cuerpo humano 188


• Magnitudes asociadas a la corriente eléctrica 277

• Circuito eléctrico. Ley de Ohm 279

• Ley de Ohm. Asociación de resistencias 282

• Transformaciones energéticas en un circuito eléctrico 284

• Síntesis 287




■ DESTREZAS MATEMáTICAS ................................... Página 191• Unidades. Cambios de unidades ................................................................................. Página 192

• Ecuaciones ................................................................................................................. Página 194

• Representaciones gráficas ........................................................................................... Página 196

• Proporcionalidad ......................................................................................................... Página 198

■ COMPRENSIóN DE TEXTOS .................................... Página 201 • Instalaciones eléctricas ................................................................................................ Página 202

• Los agujeros negros ..................................................................................................... Página 205

• Los dos sistemas del mundo ........................................................................................ Página 208

• Nueva guía de la ciencia .............................................................................................. Página 211

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UNIDADPROgRAmACIóN DE AULA

y ACTIVIDADES

Página 19

EXPERIENCIAS

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Página 153


BANCO DE DATOS

Página 173



Página 289

6Cambios químicos


• Fichas de refuerzo 94• Fichas de ampliación 100


• Reacciones químicasentre sólidos 146

• La ley de la conservación de la masa 147

• Catalizadores y contaminación 159

• Una sustancia tóxica que puede salvarte la vida 169

• Masas molares de algunos elementos y compuestos químicos 184


• Los cambios químicos a nivel microscópico 261

• Cómo suceden las reaciones químicas 263

• Estequiometría 264

• Energía y reacción química 267• Síntesis 269




7Química en acción



• Fichas de ampliación 114


• Extintor casero 148

• Detector de polos 149

• ¿De qué material están hechos los chalecos antibalas? 160

• Contaminación de monumentos 170

• Protección de dientes 170

• Los principios activos de los medicamentos 186


• Química y medio ambiente 270

• Química y medicina 273

• Química y recursos energéticos 274

• Síntesis 276




8La electricidad



• Fichas de ampliación 128• Problemas resueltos 130

• Construcción de una pila casera 150

• Potencia de un receptor 151

• Distintos tipos de baterías recargables 161

• Electricidad en los animales 171

• La electricidad y el cuerpo humano 188


• Magnitudes asociadas a la corriente eléctrica 277

• Circuito eléctrico. Ley de Ohm 279

• Ley de Ohm. Asociación de resistencias 282

• Transformaciones energéticas en un circuito eléctrico 284

• Síntesis 287




■ MUJERES CIENTÍfICAS .......................................... Página 339• Algunos nombres de científicas internacionales ........................................................... Página 341

• El caso de España ....................................................................................................... Página 345

• Algunos nombres de científicas españolas ................................................................... Página 347

• Información adicional en Internet ................................................................................. Página 348

■ EL LIBROMEDIA SANTILLANA ................................ Página 351• Relación de recursos digitales disponibles. Temas 1 y 2 ............................................... Página 352

• Relación de recursos digitales disponibles. Tema 3 ...................................................... Página 353



• Relación de recursos digitales disponibles. Tema 6 ..................................................... Página 356


• Relación de recursos digitales disponibles. Tema 8 ..................................................... Página 358

• Relación de recursos digitales disponibles. Anexos ...................................................... Página 359

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Recursos multimediaLa Guía del profesor se acompaña de un DVD en el que se pueden encontrar los siguientes elementos:

1. PROGRAMACIÓN DE AULA, DOCUMENtOs ADMINIstRAtIvOs Y GUÍA EN FORMAtO PDF

En el DVD se proporciona la programación de aula de la materia.

La sección de documentos administrativos contiene:

• Documentos oficiales publicados en el BOE, así como los vínculos (páginas web) a cada una de las Consejerías de las distintas Comunidades Autónomas.

• Una colección de 60 plantillas para la gestión administrativa del centro, departamentos y tutorías (por ejemplo, Comunicación de falta de asistencia a clase, Carta de cita a los padres, etc.).

• Presentaciones, fotogalerías, lecturas, etc. que refuerzan o amplían los contenidos de cada unidad.

Se proporciona también la Guía en formato pdf a fin de que se pueda imprimir con facilidad, lo que permite evitar la tarea engorrosa de hacer fotocopias.

2. RECURsOs DIGItALEs

Para cada unidad se incluyen:

• Presentaciones, fotogalerías, lecturas, etc. que refuerzan o amplían los contenidos de cada unidad.

• Animaciones, algunas interactivas, que favorecen la comprensión de los fenómenos físicos y químicos.

• Actividades interactivas.

• vídeos que ilustran el desarrollo de las experiencias de cada unidad.

• Más información en la Red: una colección de enlaces a la world wide web que pueden ser útiles al abordar los contenidos de cada unidad.

Programación

de aula,

documentos

administrativos

y guía en

formato PDF

FÍSICA y

QUÍMICA 3 ESO

Libromedia

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1. La ciencia, la materia y su medida ............................. 21

2. La materia: estados físicos ........................................ 35

3. La materia: cómo se presenta .................................... 49

4. La materia: propiedades eléctricas y el átomo .............. 63

5. Elementos y compuestos químicos ............................. 77

6. Cambios químicos .................................................... 91

7. Química en acción .................................................. 105

8. La electricidad ....................................................... 119

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Notas

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S1. En la primera parte de la unidad se introducirá el método científico comentando las distintas etapas

que lo componen. Se puede elegir una observación de la vida cotidiana y aplicarle el método científico a fin de conseguir que el alumno tenga una aproximación más cercana al mismo.

2. A pesar de ser una parte «aburrida» para muchos alumnos, como los cambios de unidades acompañarán al alumno a lo largo de sus estudios, hay que hacer hincapié en la importancia que tiene saber cambiar de unidades.

3. Por otro lado, un aspecto muy importante en la ciencia es el tratamiento gráfico de los datos experimentales obtenidos. Se trabajará la información que se puede sacar de una representación gráfica, y se realizarán gráficos sencillos a partir de los datos de una tabla.

4. Es especialmente interesante la aplicación de las nuevas tecnologías en el aula. Seguramente haya alumnos capaces de manejar con soltura una hoja de cálculo, pero otros tendrán dificultades.

Esta diversidad del alumnado es, sin duda alguna, un inconveniente a la hora de emplear hojas de cálculo para analizar datos. No obstante, es interesante trabajar en grupo en el aula de informática para mostrar la gran utilidad que tienen estas aplicaciones y realizar varias tareas:

• Efectuar cálculos en tablas.

• Representar gráficamente los datos de una tabla.

CONSIDERACIONES A TENER EN CUENTA

MAPA DE CONTENIDOS

1. OBTENCIÓN

DE LA INFORMACIÓN

2. BÚSQUEDA

DE REGULARIDADES

3. EXPLICACIÓN

DE LAS LEYES

observaciónde la naturaleza

experimentación tablas

el Sistema Internacional de unidades

notación científica

cifras significativas

gráficas hipótesis teorías

mediante

necesita

se utiliza expresadas con

utilizando en el análisis mediante

tiene varias etapas

medidas directas medidas indirectas

EL MÉTODO CIENTÍFICO

PROGRAMACIÓN DE AULA

LA CIENCIA, LA MATERIA Y SU MEDIDA1

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22 ◼ FÍSICA Y QUÍMICA 3.° ESO ◼ MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. ◼

• Aprender a diferenciar actividades científicas de pseudocientíficas.

• Saber diferenciar entre propiedades generales y propiedades características de la materia.

• Ser capaces de aplicar el método científico a la observación de fenómenos sencillos.

• Conocer el Sistema Internacional de unidades y saber hacer cambios de unidades con los distintos múltiplos y submúltiplos.

• Conocer la importancia que tiene utilizar las unidades del Sistema Internacional a escala global.

• Identificar las magnitudes fundamentales y las derivadas.

• Utilizar las representaciones gráficas como una herramienta habitual del trabajo científico.

• Saber expresar gráficamente distintas observaciones.

• Aprender a trabajar en el laboratorio con orden y limpieza.

OBJETIVOS

La ciencia, la materiay su medida

CONTENIDOS

CONCEPTOS • La ciencia.

• La materia y sus propiedades.

• El Sistema Internacional de unidades.

• Magnitudes fundamentales y derivadas.

• Aproximación al método científico. Las etapas del método científico.

• Ordenación y clasificación de datos.

• Representación de gráficas.

PROCEDIMIENTOS,DESTREZASY HABILIDADES

• Realizar cambios de unidades a fin de familiarizar al alumno en el uso de múltiplos y submúltiplos de las distintas unidades.

• Elaborar tablas.

• Elaborar representaciones gráficas a partir de tablas de datos.

• Analizar gráficas.

• Interpretar gráficas.

• Plantear observaciones sencillas y aplicar el método científico.

ACTITUDES • Valorar la importancia del lenguaje gráfico en la ciencia.

• Gusto por la precisión y el orden en el trabajo en el laboratorio.

• Potenciar el trabajo individual y en equipo.

PRESENTACIÓN

1. En esta unidad se introduce el método científico con varios ejemplos de leyes científicas.

Es importante, a fin de que el alumno lo aprenda, que sepa aplicarlo a alguna observación sencilla de la vida cotidiana.

2. Una de las herramientas más útiles en el trabajo científico es el uso de las gráficas.

En esta unidad se utilizan fundamentalmente a partir de los datos de observaciones recogidos en una tabla.

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1. Educación no sexista.

Históricamente, las mujeres científicas son menos conocidas que los hombres científicos. Esto, sin embargo, está cambiando desde hace muchas décadas, desde que las mujeres empezaron a tener acceso a la educación al igual que los hombres.

Buscar referencias a mujeres científicas dentro de la historia. Comentar que, en muchos casos, sus contribuciones han sido menospreciadas por sus colegas masculinos. Un ejemplo: la no adjudicación del premio Nobel de Física a Lise Meitner por sus trabajos en física atómica y nuclear.

Pero, en otros casos, la labor sí que ha sido reconocida. El ejemplo más notable fue la científica Marie Sklodowska Curie, que fue la primera persona en obtener dos premios Nobel en ciencias (en Física y en Química en este caso).

Para probar este desconocimiento de las mujeres científicas podemos sugerir a los alumnos una actividad: buscar información sobre la vida de algunas de estas mujeres «desconocidas». Así podrán descubrirlas.

Ejemplos: Hypatia, Amalie Emmy Noether, Henrietta Swan Leavitt, Rosalind Elsie Franklin, Vera Rubin, Margaret Burbidge, Margarita Salas.

EDUCACIÓN EN VALORES

1. Diferenciar ciencia y pseudociencia.

2. Distinguir entre propiedades generales y propiedades características de la materia.

3. Catalogar una magnitud como fundamental o derivada.

4. Saber resolver cambios de unidades y manejar el Sistema Internacional de unidades.

5. Explicar las distintas etapas que componen el método científico.

6. Aplicar el método científico a observaciones reales.

7. Representar gráficamente los datos recogidos en una tabla.

8. Analizar e interpretar gráficas.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

COMPETENCIAS QUE SE TRABAJAN

Competencia matemática

Ya en la página que abre la unidad se trabaja con el contenido matemático de semejanza de triángulos.

En el epígrafe 3: La medida. Se desarrollan los contenidos propios del Sistema Internacional de unidades conlos múltiplos y submúltiplos. Las actividades de este epígrafe refuerzan las competencias matemáticas de cursos anteriores.

Observar en la página 12 el proceso de cambio de unidades a través de factores de conversión. Se termina este epígrafe con un repaso de fundamentos matemáticos, el usode la calculadora y la notación científica.

En el epígrafe 5: Ordenación y clasificación de datos, se trabaja con tablas y gráficas. Cabe destacar el ejemplo resuelto de la página 16, en el que se desarrolla pormenorizadamente la construcción de una gráfica. La línea recta y la parábola (necesarias posteriormente en la representación gráfica de las leyes de los gases).

Competencia en el conocimiento y la interacción

con el mundo físico

En esta unidad se desarrolla sobre todo la importancia del método científico, no solo como un método para trabajar, sino como un sistema que garantiza que las leyes y los hechos que tienen su base de estudio de esta forma garantizan su seriedad. De hecho, se hace especial hincapié en el mal tratamiento de conceptos científicos para vender ideas falsas: publicidad engañosa, videntes, etc.


En la sección Rincón de la lectura se proponen algunas páginas web interesantes.


Desarrollando el espíritu crítico y la capacidad de análisis y observación de la ciencia se contribuye a la consecución de esta competencia. Formando ciudadanos informados.

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ACTIVIDADES

LA CIENCIA, LA MATERIA Y SU MEDIDA1ACTIVIDADES DE REFUERZO

1. Expresa en kilogramos la masa de una manzana de 195 g.

2. Expresa en gramos la masa de tres cuartos de kilo-gramo de arroz.

3. Expresa en miligramos la masa de un tornillo de 2 g.

4. Expresa en litros el volumen de refresco contenido en una lata de 33 cL.

5. Indica el procedimiento que utilizarías para medir el volumen de un sólido regular de forma cúbica. Nom-bra los instrumentos que necesites utilizar.

6. Indica el procedimiento que utilizarías para medir el volumen de un sólido irregular. Nombra los instru-mentos que necesites utilizar.

7. Realiza la operación:

32,0 ? 103 g + 1,6 ? 104 g

8. Indica la unidad de medida en el Sistema Interna-cional para las siguientes magnitudes:

a) Masa.

b) Tiempo.

c) Longitud.

d) Temperatura.

e) Superficie.

f) Volumen.

9. ¿Cómo medirías la masa de un grano de arroz? Ex-plica el procedimiento.

10. Necesitas medir 45 mL de agua. ¿Qué instrumento de laboratorio utilizarías?

11. Nombra los instrumentos de medida de volúmenes que conozcas.

12. Completa la siguiente tabla:

13. Llenamos un recipiente con agua y otro, exacta-mente igual, con aceite. Justifica:

a) ¿Cuál tendrá más masa?

b) Si añadimos uno sobre el otro, ¿cuál quedará encima?

Busca los datos que necesites.

14. ¿Cuáles son las magnitudes fundamentales del Sis-tema Internacional? Cita la unidad que corresponde a cada una de las magnitudes.

15. Completa la tabla:

16. En un laboratorio se ha medido la temperatura que alcanza un líquido a intervalos regulares de tiempo, obteniéndose los siguientes resultados:

a) Representa los datos en una gráfica.

b) ¿Qué tipo de gráfica se obtiene?

c) ¿Crees que algún punto puede corresponder a una medida mal hecha?

17. Un enfermero ha controlado la temperatura de un paciente durante el tiempo que permaneció ingre-sado en el hospital.

1. El primer día ingresó sin fiebre (37 °C).

2. El segundo día la fiebre le subió a 39 °C y se mantuvo así durante tres días.

3. A partir de entonces, la fiebre bajó a razón de medio grado por día.

Cuando el enfermo estuvo tres días sin fiebre, se le dio el alta en el hospital. Reconstruye la gráfica de la temperatura.

Volumen (L)Masa (kg) Densidad (kg/L)

Agua destilada 1,00 1,00

3,40 1,02

3,10 0,92

0,11 13,6

Agua de mar

Hielo

Mercurio

0 25

1 29

2 35

3 37

4 41

5 45

Tiempo (min) Temperatura (°C)

Unidad Múltiplos Submúltiplos

hm

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m3

FICHA 1

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ACTIVIDADES

LA CIENCIA, LA MATERIA Y SU MEDIDA1ACTIVIDADES DE REFUERZO (soluciones)

1. 195 g = 0,195 kg

2. 3/4 kg = 750 g

3. 2 g = 2000 mg

4. 33 cL = 0,33 L

5. En este caso basta con utilizar una regla, medir la arista y calcular el volumen así:

V = L3

6. Si el sólido es irregular, es necesario utilizar una probeta. Se mide el volumen ocupado por cierta cantidad de líquido en la probeta, se echa el sólido en la misma y se anota el volumen nuevo. El volu-men del sólido será la diferencia entre este segun-do volumen (con el sólido dentro del líquido de la probeta) y el volumen inicial.

7. 4,8 ? 104 g.

8. a) Kilogramo (kg). d) Kelvin (K).

b) Segundo (s). e) Metro cuadrado (m2).

c) Metro (m). f) Metro cúbico (m3).

9. Se mide en la balanza la masa de un gran número de granos de arroz, contamos los granos y dividimos la masa total entre el número de gramos.

10. Una probeta.

11. Ejemplos: probeta, bureta, pipeta, vaso de precipi-tados, matraz aforado, erlenmeyer.

12.

13. a) Tiene más masa el que se llena con agua, pues la densidad del agua es mayor que la del aceite.

b) El aceite quedará sobre el agua.

Datos: densidad del agua = 1 g/cm3; densidad del aceite = 0,8 g/cm3.

14. Ver respuesta en el libro del alumno.

15. Respuesta:

16. a) La gráfica sería:

b) Se obtiene una recta.

c) Hay un punto que se desvía más que los otros de la recta: (2 min, 35 °C).

17. Primero elaboramos la tabla:

A continuación elaboramos la gráfica:

0 1 2 3 4 5 60

10

20

30

40

Temperatura (°C)

Tiempo

(min)

50

Volumen (L)Masa (kg) Densidad (kg/L)

Agua destilada 1,00 1,00 1

3,468 3,40 1,02

3,10 3,37 0,92

1,496 0,11 13,6

Agua de mar

Hielo

Mercurio

km

t

km3, hm3, dam3

m, dm, cm, mm

hg, dag, g, dg, mg

dm3, cm3, mm3

Múltiplos Submúltiplos

kg

m3

Unidad

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2

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4

37

39

39

39

5

6

7

8

38,5

38,0

37,5

37,0

Día Temperatura (°C) Día Temperatura (°C)

1 2 3 4 5 6 7 836,5

37,0

37,5

38,0

38,5

39,0

Temperatura (°C)

Día

39,5

FICHA 1

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1. Copia en tu cuaderno esta tabla y complétala ex-presando los múltiplos y submúltiplos del metro.

2. Copia en tu cuaderno y completa las frases:

a) Un kilómetro equivale a ____ metros.

b) Un ____ equivale a diez metros.

c) Un centímetro equivale a una centésima de ____.

d) Un ____ equivale a mil milímetros.

3. Vamos a medir la superficie de una hoja de papel utilizando una regla graduada. En primer lugar ob-serva la regla y determina.

MATERIAL NECESARIO: CINTA MÉTRICA, HOJA DE PAPEL DIN A 4.

a) La longitud más pequeña que podemos medir con ella.

b) La longitud más grande que podemos medir con la regla.

c) Realiza las siguientes medidas y expresa el resultado en la unidad adecuada.

7 # 1 cm 6,5 # 4 cm

Largo = ______ ; ancho = ______

d) Con ayuda de las matemáticas determinamos la superficie, S = largo # ancho. Antes de reali-zar la operación, deduce en qué unidad estará expresada.

Ahora calcula:

S = ____ __ # ____ __ = ____ __

4. Utilizando la regla graduada medimos el volumen de una caja de zapatos.

MATERIAL NECESARIO: CINTA MÉTRICA Y CAJA DE ZAPATOS.

El volumen de la caja de zapatos se calcula me-diante la expresión:

V = largo # ancho # alto

En nuestras medidas hemos obtenido los siguien-tes valores: 22 cm, 15 cm y 15 cm.

a) Señala en la caja cada una de las tres dimensio-nes y realiza su medida con la regla.

Largo = ____ __ ; ancho = ____ __ ; alto = ____ __

b) ¿En qué unidad estará determinado el volumen?

c) Calcula el volumen V.

5. Utilizando el mismo procedimiento, mide el volu-men de una caja de cerillas.

MATERIAL NECESARIO: CINTA MÉTRICA Y CAJA DE CERILLAS.

V = largo # ancho # alto = ____ ___

A continuación, determina el número de cajas de cerillas que podemos colocar en el interior de la caja de zapatos.

6. La altura de Juan es 1,73 m. ¿Cuál es su altura en cm? Recuerda que, como 1 m = 100 cm, entonces:

1,73 m = 1,73 ? 100 cm = 173 cm

Utilizando este procedimiento para el cambio de unidades, expresa las siguientes medidas:

a) El diámetro de una moneda de un euro.

¿Cuánto vale expresado en milímetros?

b) El diámetro de un CD. ¿Cuál es el valor de la medida expresada en metros?

c) Mide tu habitación y expresa su superficie en m2 y en cm2.

Unidad SímboloEquiva-

lencia

Notación

científica

Kilómetro 103

hm 100

Decámetro

Metro m 1 1

dm 0,1

10-2

0,001

ACTIVIDADESFICHA 2

220805 _ 0019-0134.indd 26220805 _ 0019-0134.indd 26 25/03/10 13:0125/03/10 13:01


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1. La tabla queda así:

2. a) Un kilómetro equivale a 1000 metros.

b) Un decámetro equivale a diez metros.

c) Un centímetro equivale a una centésima de me-

tro.

d) Un metro equivale a mil milímetros.

3. a) 1 mm.

b) 30 cm.

c) A " Largo = 7 cm; ancho = 1 cm; B " Largo = 6,5 cm; ancho = 4 cm.

d) La superficie estará expresada en cm2, puesto que tanto el largo como el ancho están expresa-dos en cm.

Su valor será:

• SA = 7 cm # 1 cm = 7 cm2

• SB = 6,5 cm # 4 cm = 26 cm2

4. a)

Largo = 22 cm; ancho = 15 cm; alto = 15 cm.

b) En cm3.

c) Como sabemos, el volumen de la caja de zapa-tos se calcula mediante la expresión:

V = largo # ancho # alto

Por tanto:

Vcaja = 22 cm # 15 cm # 15 cm = 4950 cm3

5. Como en el caso anterior, basta con medir el largo, el ancho y el alto de la caja de cerillas.

Cada caja tiene unas dimensiones propias, pero una respuesta típica es la siguiente:

Largo = 6 cm; ancho = 3 cm; alto = 1,5 cm

Entonces, el volumen de la caja de cerillas se cal-cula así:

Vcerillas = 6 cm # 3 cm # 1,5 cm = 27 cm3

Para saber el número de cajas de cerillas que po-demos colocar en el interior de la caja de zapatos debemos dividir el volumen de la caja de zapa-tos entre el volumen de la caja de cerillas.

Debemos tener cuidado de expresar ambas canti-dades en la misma unidad; en este caso, en cm3.

Vcaja

Vcerillas

= 4950 cm3

27 cm3 = 183,33

Por tanto, en una caja de zapatos podemos meter 183 cajas de cerillas.

6. a) Usando una regla graduada en milímetros po-demos conocer el diámetro fácilmente:

Diámetro = 23 mm

b) Como antes, podemos usar una regla.

Diámetro = 12 cm = 12 cm # 1 m

100 cm =

= 0,12 m

c) Respuesta modelo. Si la habitación mide 4 m de largo y 3 m de ancho, entonces:

Superficie = largo # ancho = 4 m # 3 m = 12 m2

Si queremos expresarla en cm2, debemos tener en cuenta la equivalencia entre el m2 y el cm2: 1 m2 = 104 cm2.

Superficie = 12 m2 # 104 cm2

1 m2 = 1,2 ? 105 cm2

Unidad SímboloEquiva-

lencia

Notación

científica

Kilómetro km 1000 103

Hectómetro hm 100 102

Decámetro dam 10 101

Metro m 1 1

Decámetro dm 0,1 10-1

Centímetro cm 0,01 10-2

Milímetro mm 0,001 10-3

ACTIVIDADESFICHA 2

22 cm15 cm

15 cm

220805 _ 0019-0134.indd 27220805 _ 0019-0134.indd 27 25/03/10 13:0125/03/10 13:01



1. Indica la unidad de longitud que utilizarías para ex-presar las siguientes medidas:

a) La distancia de Sevilla a Granada.

b) La superficie del aula en la que estás.

c) El diámetro de la cabeza de un tornillo.

d) La longitud de tu pie.

e) El volumen de tu teléfono móvil.

Intenta deducir cuál sería el resultado de la medida en cada uno de los casos.

2. Para medir el volumen de los líquidos podemos uti-lizar el siguiente material.

• Probeta. • Vaso de precipitados.

• Bureta. • Pipeta.

Ordénalos en función del volumen máximo que pueden medir.

3. Copia la tabla en tu cuaderno y complétala expre-sando los múltiplos y submúltiplos del gramo.

4. Observa la balanza.

• ¿Cuál es la masa más pequeña que podríamos medir utilizando la balanza electrónica?

5. Relaciona con flechas ambas columnas:

• Una manzana. � Toneladas.

• Un automóvil. � Kilogramos.

• Un hombre delgado � Miligramos.de 1,80 m de altura.

• Un clavo. � Gramos.

6. Realiza los siguientes cambios de unidades:

a) Expresa en kilogramos la masa de un melón de 3400 g.

b) Expresa en gramos la masa de 3/4 de kilogramo de arroz.

c) Expresa en miligramos la masa de 100 g de harina.

7. Indica, razonando la respuesta, cuál de los siguien-tes objetos tiene mayor densidad.

8. Dejamos caer agua, gota a gota, en un recipiente gra-duado (probeta) de 100 mL de capacidad y medi-mos el tiempo que tarda en llenarse. Observamos que cada dos minutos el volumen aumenta en 25 mL.

a) Con los datos de esta observación completa la siguiente tabla:

b) Representa gráficamente estos datos.

c) ¿Cuánto tiempo tarda en llenarse el recipiente a la mitad de su capacidad?

d) ¿Qué volumen de agua hay después de 5 minutos?

Intenta diseñar un procedimiento experimental que te permita conocer el número de gotas de agua que hay en 1 L.

Tiempo (minutos) Volumen (mL)

2

4

6

8

Magnitud SímboloEquiva-

lencia

Notación

científica

Tonelada

Kilogramo 103

hg 100

Decagramo

Gramo g 1 1

dg 10-1

Centigramo 0,01

mg

ACTIVIDADESFICHA 3

1 kg

Algodón

CorchoHierro

Corcho2 kg

1 kg1 kg

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1. a) km.

b) m2.

c) mm.

d) cm.

e) cm3.

El resultado de la medida será (más o menos):

a) 200 km.

b) 55 m2.

c) 4 mm.

d) 22 cm.

e) 45 cm3.

2.

Por tanto, el orden sería:

Vaso de precipitados > probeta > bureta > pipeta

3.

4. 0,1 g (o 0,01 g).

5. • Una manzana " Gramos.

• Un automóvil " Toneladas.

• Un hombre delgado de 1,80 m de altura " Kilo-gramos.

• Un clavo " Miligramos.

6. a) 3400 g = 3,4 kg.

b) 3/4 de kilogramo = 750 g.

c) 100 g = 100 000 mg.

7. Tiene mayor densidad el objeto de hierro. La densi-dad no depende de la cantidad de materia. La den-sidad de un trozo de corcho de 1 kg de masa es la misma que la de un trozo de corcho de 2 kg de masa.

8. a) La tabla de datos queda así:

b) La gráfica correspondiente es:

c) 4 minutos.

d) Como cada 2 minutos caen 25 mL, cada minuto caen 12,5 mL. Por tanto, a los 5 minutos han caído 62,5 mL.

Para conocer el número de gotas de agua que hay en 1 L podemos contar cuántas gotas hay en 10 mL, por ejemplo, dejando caer gotas desde una pipe-ta. Y luego multiplicamos el resultado obtenido por 100 (en 1 L hay 1000 mL).

Medida más

pequeña

Medida más

grande

Probeta 1 mL 100 mL

Bureta 1 mL 30 mL

Pipeta 1 mL 10 mL

Vaso de

precipitados50 mL 350 mL

Magnitud SímboloEquiva-

lencia

Notación

científica

Tonelada t 1000000 106

Kilogramo kg 1000 103

Hectogramo hg 100 102

Decagramo dag 10 101

Gramo g 1 1

Decigramo dg 0,1 10-1

Centigramo cg 0,01 10-2

Miligramo mg 0,001 10-3

Tiempo (minutos) Volumen (mL)

2 25

4 50

6 75

8 100

ACTIVIDADESFICHA 3

V (mL)

t (min)

120

100

80

60

40

20

0

0 2 4 6 8 10

cho

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ACTIVIDADES

LA CIENCIA, LA MATERIA Y SU MEDIDA1ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN

1. Explica el procedimiento que em plearías para me-dir el volumen de aire que hay en una habitación cerrada si solo dispones de una cinta métrica. ¿En qué unidades expresarías dicho volumen?

2. Contesta:

a) La masa de un protón es 1,6 ? 10-27 kg. Calcula la masa de 6,022 ? 1023 protones.

b) ¿Cuánto vale la masa del protón expresada en gramos?

3. En un depósito de 6 m3 de volumen se pueden co-locar 2,4 ? 109 bolitas de acero. ¿Cuántas podremos introducir en un depósito de 1 dm3?

4. Necesitas medir 45 mL de agua con precisión. Jus-tifica cuál de estos instrumentos utilizarías:

a) Una probeta de 100 mL.

b) Una bureta de 50 mL.

c) Una pipeta de 20 mL.

5. La masa de la Tierra es 5,98 ? 1024 kg, y la masa de Júpiter es 317,94 veces mayor.

a) ¿Cuánto vale la masa de Júpiter en unidades del SI?

b) Si la densidad de la Tierra es 5,52 g/cm3, calcula el volumen de la Tierra.

6. Para medir la densidad del granito se han medido la masa y el volumen de varias muestras de dicho material, obteniéndose los siguientes resultados:

a) Calcula la densidad para cada muestra, expre-sando el resultado con tres cifras significativas. ¿Cuál es la densidad más probable para el gra-nito?

b) Realiza la gráfica masa-volumen.

c) Explica por qué se han utilizado varias muestras de granito para medir la densidad.

7. Calcula la masa de un bloque de hierro cilíndrico de 15 cm de diámetro y 56 cm de altura. Sabiendo que la densidad del hierro es 7,9 g/cm3, ¿qué volu-men ocuparía una masa semejante de agua?

8. La masa de la Tierra es de 5,98 ? 1024 kg y su radio, 6400 km. Considerando la Tierra de forma esférica, calcula la densidad media de nuestro planeta.

9. La longitud de onda de una determinada radiación es de 10-7 m. Exprésala en micrómetros y en na-nómetros.

10. El cabello humano crece con una velocidad de aproximadamente 0,5 mm/día. Expresa este creci-miento en m/s.

11. Sabiendo que la luz se propaga a una velocidad de 3 ? 108 m/s. ¿A qué distancia en metros equivale un año luz?

12. Expresa las siguientes medidas en unidades del Sistema Internacional:

a) 0,004 mm

b) 0,5 nm

c) 25 km3

d) 2,5 mm2

13. Realiza las siguientes operaciones, expresando el resultado en notación científica:

a) 4,54 ? 10-12 ? 3,2 ? 1018

0,5 ? 1015 ? 1,2 ? 106

b) 6,03 ? 10-4 ? 3 ? 10-4 ? 2,7 ? 103

5 ? 10-3

14. La Estrella Polar se encuentra situada a 40 años luz de la Tierra. Sabiendo que la luz se propaga a una velocidad de 3 ? 108 m/s, expresa dicha distancia en kilómetros.

15. Un avión vuela a 10 000 pies de altura. ¿A cuántos metros equivale?

Dato: 1 pie = 0,3048 m.

16. Realiza los siguientes cambios de unidades, expre-sando el resultado en unidades del Sistema Inter-nacional:

a) 1,2 cm/min

b) 3,3 ? 103 km/s

c) 2,6 g/mm3

d) 23,2 g/cm2

Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4

360 cm3

1500 g

540 cm3

2000 g

710 cm3

2500 g

890 cm3

1000 gMasa

Volumen

100

80

60

40

20

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ACTIVIDADES

LA CIENCIA, LA MATERIA Y SU MEDIDA1ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN (soluciones)

1. Bastaría con medir la longitud, la anchura y la altura de la habitación. El resultado se expresaría en m3.

2. a) m = mP ? 6,022 ? 1023 =

= 1,6 ? 10-27 kg ? 6,022 ? 1023 = 9,6 ? 10-4 kg

b) m = 1,6 ? 10-27 kg ? 1000 g

1 kg = 1,6 ? 10-24 g

3. 2,4 ? 109 bolitas

6 m3 ? 1 m3

1000 dm3 ? 1 dm3 =

= 4 ? 105 bolitas

4. La bureta de 50 mL.

5. a) MJúpiter = 317,94 ? MTierra =

= 317,94 ? 5,98 ? 1024 kg = 1,90 ? 1027 kg

b) d = mV

" V = md

= 5,98 ? 1024 g

5,52 g/cm3 =

= 1,083 ? 1024 cm3 = 1,083 ? 1018 m3

6. a) • 1 " 2,78 g/cm3 • 3 " 2,82 g/cm3

• 2 " 2,78 g/cm3 • 4 " 2,81 g/cm3

d = 2,78 + 2,78 + 2,82 + 2,81

4 = 2,80 g/cm3

b) La gráfica masa-volumen es:

c) Se han utilizado varias muestras para obtener un resultado más preciso.

7. V = Sbase ? h = rr2 ? h = r (d/2)2 ? h == r ? (15/2 cm)2 ? 56 cm = 9896 cm3

d = m/V " m = d ? V = 7,9 g/cm3 ? 9896 cm3 = = 78 772,2 g = 78,7722 kg

Esta masa de agua ocuparía un volumen:

V = md

= 78 772,2 g

1 g/cm3 =

= 78 772,2 cm3 = 0,0787722 m3

8. V = 4/3 rr 3 = 4/3 r ? (6400 km)3 =

= 1,098 ? 1012 km3

La densidad media es:

d = mV

= 5,98 ? 1024 kg

1,098 ? 1012 km3 =

= 5,45 ? 1012 kg/km3 = 5,45 ? 1021 kg/m3

9. 10-7 m = 0,1 μm = 100 nm.

10. El resultado es:

0,5 mm

día ?

1 m

1000 mm ?

1 día

86 400 s =

= 5,787 ? 10-9 m/s

11. La distancia se calcula multiplicando la velocidad por el tiempo:

d = 3 ? 108 m

s ?

86 400 s

1 día ?

365,25 días

1 año ?

? 1 año = 9,467 ? 1015 m

12. a) 4 ? 10-3 m

b) 5 ? 10-7 m

c) 2,5 ? 1010 m3

d) 2,5 ? 10-6 m2

13. a) 3,48672 ? 10-2

b) 9,7686 ? 10-2

14. Como en la actividad 11:

d = 3 ? 108 m

s ?

86 400 s

1 día ?

365,25 días

1 año ?

? 1 año ? 1 km

1000 m ? 40 = 3,786912 ? 1014 km

15. 3048 m.

16. a) 2 ? 104 m/s

b) 3,3 ? 106 m/s

c) 2,6 ? 106 kg/m3

d) 232 kg/m2

0

1000

800

600

400

200

0

500 1000 1500 2000 2500 3000

V (cm3)

m (g)

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PROBLEMAS RESUELTOS


Planteamiento y resolución

a) Para calcular la densidad de la madera, debe-mos conocer los datos de la masa y el volumen

del taco, ya que: d = mV

.

En primer lugar calculamos el volumen del taco, teniendo en cuenta que es un poliedro regular:

V = a ? b ? c

V = 20 ? 8 ? 4 = 640 cm3

Por tanto, la densidad valdrá:

d = 390 g

640 cm3 = 0,61 g/cm3

Que expresada en unidades del SI es:

0,61 g

cm3 ?

1 kg

103 g ?

106 cm3

1 m3 = 610 kg/m3

b) La madera no se hundirá en el agua, ya que dmadera < dagua. Cuando un cuerpo es menos den-so que el agua, flota en ella.

c) La densidad es una propiedad invariable

de la madera: d = mV

.

Por tanto:

m = d ? V; V = 640 cm3

4 = 160 cm3 "

" m = 0,61 g/cm3 ? 160 cm3 = 97,60 g

d) Calculamos el volumen de madera:

V = md

= 120 g

0,61 g/cm3 = 196,72 cm3

Tenemos un taco de madera de 390 g de masa, cuyas dimensiones son:

20 cm # 8 cm # 4 cm.

a) Calcula la densidad de la madera, en unidades del Sistema Internacional.

b) Explica si el taco de madera se hundiría al introducirlo en agua

(d = 1000 kg/m3).

c) Calcula la masa de un taco de madera cuyo volumen fuera un cuarto

del anterior.

d) Calcula el volumen de un trozo de madera de 120 g de masa.

1 La densidad del aluminio es 2,7 g/cm3. Calcula:

a) La masa que tendrá un trozo de aluminio

de 860 dm3 de volumen.

b) El volumen que ocuparán 2 kg de aluminio.

Sol.: a) 2322 kg; b) 740,7 cm3

2 2000 g de agua ocupan 2 L. Determina:

a) El volumen que ocuparán 450 g de agua

(en cm3).

b) La masa de 20 dm3.

Sol.: a) 450 cm3; b) 20 kg

3 Introduces un cuerpo de 80 g en una probeta

con 60 cm3 de agua y el nivel sube hasta

75 cm3. ¿Cuál será la densidad del cuerpo?

Sol.: 5,3 g/cm3

4 Completa la siguiente tabla:

¿Qué sustancia flotaría en agua?

(d = 1000 kg/m3)

Sol.: La madera

5 La densidad de la glicerina es 1,25 kg/dm3.

Calcula:

a) La masa de un cuarto de litro de glicerina.

b) El volumen que ocupan 2,5 kg de glicerina.

Sol.: a) 0,3125 kg; b) 2 L

PROBLEMA RESUELTO 1

ACTIVIDADES

20 cm

8 cm4 cm

Densidad (kg/m3)Sustancia

Masa (g)

Volumen (cm3)

Madera 860 100

136000

750

500

84Cobre

Mercurio

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PROBLEMAS RESUELTOS



En estos ejercicios debes de realizar un cambio de unidades. En primer lugar vamos a analizar, para cada caso:

• La magnitud que corresponde a la medida.

• La unidad de medida de dicha magnitud en el Sistema Internacional.

Hacemos los cambios de unidades utilizando el mé-todo de los factores de conversión.

Un factor de conversión es una fracción que expre-sa la equivalencia entre dos unidades de la misma magnitud. El resultado final debe expresarse utili-zando la notación científica.

a) 3,5 cm es una medida de longitud; la unidad de longitud en el SI es el metro (m).

Multiplicando por el factor de conversión corres-pondiente:

3,5 cm ? 1 m

102 cm = 3,5 ? 10-2 m

b) 40 mg es una medida de masa; la unidad de masa en el SI es el kilogramo (kg).


40 mg ? 1 kg

103 mg = 4 ? 10-2 kg

c) 3 h es una medida de tiempo; la unidad en el SI es el segundo (s).


3 h ? 3 600 s

1 h = 10 800 s = 1,08 ? 104 s

d) 15,3 ºC es una medida de temperatura; la uni-dad correspondiente en el SI es el kelvin (K).

La equivalencia entre las dos unidades es:

T(K) = 273 + t (ºC) "

" T = 273 + 15,3 = 288,3 K

Expresa las siguientes medidas en unidades del Sistema Internacional:

a) 3,5 cm b) 40 mg c) 3 h d) 15,3 °C

1 Expresa en metros las siguientes cantidades:

a) 42 mm b) 7,3 ? 103 hm c) 0,0024 cm

2 Realiza las siguientes conversiones

de unidades:

a) 705 kg a mg c) 2345 dm a km

b) 200 cL a L d) 14,3 °C a K

3 Expresa las siguientes medidas en unidades

del SI:

a) 196 mm b) 125 cm c) 2000 L

4 Expresa en unidades del SI estas medidas:

a) 70 km b) 10,5 mg c) 2500 ng

5 Realiza las siguientes operaciones, expresando

el resultado en unidades del SI:

a) 2 km + 20 dm + 120 cm =

b) 2 h + 20 min + 32 s =

c) 200 mL + 104 cL =


de unidades:

a) 298 K a °C d) 32 mg a kg

b) 254 mm a km e) 1,4 mL a L

c) 59 g a hg f) 3 dal a mL

7 Expresa las siguientes medidas en la

correspondiente unidad del Sistema

Internacional:

a) -15 °C c) 2 ? 166 mg

b) 3 ? 104 mm d) 20 ns

8 Realiza los siguientes cambios de unidades:

a) 6,32 kg a mg c) 320 K a °C

b) 42 h 20 min 32 s a s

9 Realiza la siguiente operación, expresando

el resultado en mm:

12,6 km + 34,15 hm + 4,03 dm + 1,25 m =

PROBLEMA RESUELTO 2

ACTIVIDADES

220805 _ 0019-0134.indd 33220805 _ 0019-0134.indd 33 25/03/10 13:0125/03/10 13:01


PROBLEMAS RESUELTOS



Identificamos la unidad correspondiente en el SI y multiplicamos por el factor de conversión preciso, expresando el resultado en notación científica:

a) 20,3 dam2 es una medida de superficie; la uni-dad de superficie en el SI es el m2.

20,3 dam2 ? 102 m2

1 dam2 = 20,3 ? 102 m2 =

= 2,03 ? 103 m2

b) 2,5 mm3 es una medida de volumen; la unidad de volumen en el SI es el m3.

2,5 mm3 ? 1 m3

109 mm3 = 2,5 ? 10-9 m3

c) 1,7 g/cm3 es una medida de densidad; la unidad de densidad en el SI es el kg/m3. Por tanto, ha-brá que multiplicar por dos factores de conver-sión de forma sucesiva:

1,7 g

cm3 ?

1 kg

103 g ?

106 cm3

1 m3 =

= 1,7 ? 103 kg/m3

d) 72 km/h es una medida de velocidad cuya unidad en el SI es el m/s. Multiplicamos sucesi-vamente por los dos factores de conversión correspondientes:

72 km

h ?

103 m

1 km ?

1 h

3600 s = 20 m/s

Expresa en unidades del Sistema Internacional las siguientes medidas:

a) 20,3 dam2 b) 2,5 mm3 c) 1,7 g/cm3 d) 72 km/h

1 Expresa en unidades del Sistema Internacional

las siguientes medidas. Utiliza la notación

científica:

a) 120 km/min b) 70 cm3 c) 1,3 g/mL


del Sistema Internacional:

a) 63,5 cm2 b) 245,8 dm3 c) 0,8 g/cm3


a) 25 cm3 a m3 c) 5 kg/m3 a g/cm3

b) 10 km/h a m/s


a) 7 m/s a km/h c) 30 cm2 a m2

b) 5 ? 10-4 t a g

5 Realiza los siguientes cambios de unidades

y expresa el resultado en notación científica:

a) 10 kg/m3 a g/cm3 c) 5 mg/cm3 a kg/L

b) 120 m/s a cm/h

6 Transforma en unidades del Sistema

Internacional:

a) 5 dm3 c) 0,05 km2

b) 0,02 g/cm3 d) 3 m2


del Sistema Internacional:

a) 6,4 dm3 c) 1100 g/cm3

b) 0,042 km/min d) 2,1 g/cm3

8 Las dimensiones de un terreno son 3 km

de largo y 1,5 km de ancho. Calcula

la superficie del terreno y exprésala en m2

y en cm2.

Sol.: 4,5 ? 106 m2 = 4,5 ? 1010 cm2

9 Una piscina mide 50 m # 25 m # 6 m.

Calcula la cantidad de agua, expresada

en litros, que cabe en la piscina, si el nivel

del agua está a 50 cm del borde.

Sol.: 6,875 ? 106 L

10 Un chico ha tardado 30 minutos en recorrer

una distancia de 10 km en bicicleta. Calcula

la velocidad que lleva expresada en m/s.

Sol.: 5,56 m/s

11 Calcula el volumen de un cubo de 0,12 cm

de arista y expresa el resultado en unidades

del SI.

Sol.: 1,728 ? 10-9 m3

PROBLEMA RESUELTO 3

ACTIVIDADES

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LA MATERIA: ESTADOS FÍSICOS2

1. Habría que desechar la idea que tiene un gran número de alumnos de que muchas sustancias solo pueden presentarse en algunos estados de la materia (el agua es líquida) y hacerles ver que podemos encontrar cualquier sustancia en cualquiera de los estados físicos dependiendo de las condiciones de presión y temperatura en que se encuentre.

2. Se pueden reforzar los contenidos estudiados con alguna experiencia sencilla que se realice en el aula y que nos sirva para introducir al alumno en las leyes de los gases (medida de presiones y volúmenes con una jeringa).

3. El comentario de la teoría cinético-molecular nos ofrecerá una explicación al comportamiento distinto que presenta la materia en cada estado.

4. Con respecto al punto de fusión y ebullición, lo primero que habría que hacer es diferenciarlo de los procesos de fusión y ebullición. El punto de fusión y ebullición son temperaturas a las que se produce un proceso, y no son el proceso en sí.

5. Es muy interesante evaluar la adquisición de conocimientos por parte de los alumnos y alumnas mediante la elaboración de dibujos de partículas para explicar algunos procesos en los que intervienen sólidos, líquidos y gases. Recordar en todos ellos varios aspectos esenciales:

• Entre las partículas existe espacio vacío (esto explica la compresibilidad de los gases).

• Las partículas están en continuo movimiento. Esto es cierto para los tres estados.

• Cuando se proporciona calor a una sustancia, la velocidad media de las partículas aumenta. Esto implica un aumento en la temperatura de la sustancia.


MAPA DE CONTENIDOS

SÓLIDO LÍQUIDO GAS DIFUSIÓNDISOLUCIÓN

líquido gas sólido gas leyes sólido líquido

solidificaciónfusión sublimación sublimación inversa

condensación

puede pasar a puede pasar a se rige por distintas

mediantemediante mediante mediante vaporización

mediante mediante

puede pasar a

explica propiedadesde los tres estados

también explica

LA TEORÍA CINÉTICA

ebullición evaporación

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2 La materia: estados físicos

• Conocer los estados físicos en los que puede encontrarse la materia.

• Conocer las leyes de los gases.

• Identificar los diferentes cambios de estado y conocer sus nombres.

• Explicar las propiedades de los gases, los líquidos y los sólidos teniendo en cuenta la teoría cinética.

• Explicar los cambios de estado a partir de la teoría cinética.

• Conocer cómo se producen los cambios de estado, sabiendo que la temperatura de la sustancia no varía mientras dura el cambio de estado.

• Interpretar fenómenos macroscópicos a partir de la teoría cinética de la materia.

• Diferenciar entre ebullición y evaporación, explicando las diferencias a partir de la teoría cinética.

OBJETIVOS

CONTENIDOS

CONCEPTOS • Leyes de los gases.

• Ley de Boyle.

• Ley de Charles-Gay-Lussac.

• Teoría cinético-molecular.

• Cambios de estado: fusión, solidificación, ebullición y condensación.

• La teoría cinética explica los cambios de estado.

• Aplicación del método científico al estudio de los gases.


• Realizar ejercicios numéricos de aplicación de las leyes de los gases.

• Tratar de explicar algunas propiedades de sólidos, líquidos y gases utilizando la teoría cinético-molecular.

• Interpretar esquemas.

• Analizar tablas.

• Analizar y elaborar gráficos.

• Completar tablas con los datos obtenidos en un experimento.

• Manejar correctamente material de laboratorio.

ACTITUDES • Apreciar el orden, la limpieza y el rigor al trabajar en el laboratorio.

• Aprender a trabajar con material delicado, como es el material de vidrio en el laboratorio.

PRESENTACIÓN

1. En esta unidad comenzamos retomandolos contenidos sobre la materia que los alumnos ya conocen de temas o cursos anteriores: propiedades más básicas de sólidos, líquidos y gases.

2. El siguiente paso consiste en explicar estas propiedades de los distintos estados de la materia a partir de un modelo; en nuestro caso, la teoría cinética. Este modelo se aplicará a continuación para el caso de los cambios de estado.

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En la sección Rincón de la lectura se trabajan de forma explícita los contenidos relacionados con la adquisición de la competencia lectora, a través de textos con actividades de explotación.


El trabajo con las gráficas que representan las leyes de los gases y los cambios de estado ayudan a la consecución de esta competencia. Sirva de ejemplo el tratamiento que se realiza de la curva de calentamiento del agua en la página 36. El cambio de unidades y el concepto de proporcionalidad (directa e inversamente) son procedimientos básicos en estos desarrollos.



La materia: cómo se presenta, siguiendo con el eje fundamental del estudio de la materia, en esta unidad se trabajan los estados físicos en los que se presenta y los cambios de estado. Mostrando especial atención al estudio de los gases y su comportamiento físico. Resulta imprescindible entender y conocer las propiedades de la materia en sus distintos estados, para crear la base científica necesaria para posteriores cursos.


El estudio de los gases y su comportamiento físico es de manifiesta importancia para el conocimiento del mundo físico que rodea al alumno. Sin estos conocimientos es imposible conocer la vida y las interacciones de esta con el medio que le rodea: la respiración, la atmósfera, la manipulación de sustancias gaseosas –con el peligro que esto encierra–, el estudio del medio ambiente… Todo esto se pone de manifiesto con las secciones En la vida cotidiana que salpican el desarrollo de la unidad, así como las actividades relacionadas con cuestiones básicas del entornodel alumno.


A lo largo de toda la unidad se trabajan habilidades, en las actividades o en el desarrollo, para que el alumno sea capaz de continuar aprendiendo de forma autónoma de acuerdo con los objetivos de la unidad.


El conocimiento y la información contribuyen a la consecución de esta competencia.

2

1. Educación para la salud.

La difusión es un fenómeno que explica por qué el humo del tabaco procedente de un solo fumador puede «contaminar» una estancia. Pedir a los alumnos que, de nuevo, expliquen este fenómeno mediante la teoría cinética. Luego, comentarles la necesidad de introducir zonas habilitadas para fumadores en restaurantes, interior de empresas, etc., con el objetivo, por una parte, de no molestar a las personas no fumadoras;y, por otra, de permitir las necesidades de las personas fumadoras.


1. Entender que la materia puede presentarse en tres estados físicos.

2. Conocer y saber realizar ejercicios numéricoscon las leyes de los gases.

3. Conocer los diferentes cambios de estadocon sus nombres correctamente expresados.

4. Interpretar gráficas que muestran los cambios de estado.

5. Explicar los cambios de estado mediante dibujos, aplicando los conocimientos de la teoría cinética.

6. Explicar claramente la diferencia entre evaporación y ebullición.

7. Elaborar tablas justificadas por las leyes de los gases.

8. Resolver problemas numéricos en los que sea necesario aplicar las leyes de los gases.


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ACTIVIDADES


1. Justifica, aplicando la teoría cinética: «Los sóli-dos tienen forma propia, mientras que los líquidos adoptan la forma del recipiente que los contiene».

2. Expresa la presión de 780 mm de Hg en atmós-feras.

3. Un gas se encuentra a una presión de 2,5 atm. Expresa este valor en mm de Hg.

4. Explica, utilizando la teoría cinética, por qué la miel caliente sale con más facilidad de su envase que la miel fría.

5. Aplicando la ley de Boyle-Mariotte, completa la si-guiente tabla:

Realiza la gráfica P-V.

6. Aplica la ley de Gay-Lussac y completa la siguiente tabla. Luego, elabora la gráfica correspondiente.

7. Aplicando la ley de Charles-Gay-Lussac completa la siguiente tabla. Luego, elabora la gráfica corres-pondiente.

8. Un gas que se encuentra a 2 atm de presión y a 25 °Cde temperatura ocupa un volumen de 240 cm3. ¿Qué volumen ocupará si la presión disminuye has-ta 1,5 atm sin variar la temperatura?

9. Calcula la presión final de 2 L de gas a 50 °C y 700 mm de Hg si al final ocupan un volumen de 0,75 L a 50 °C.

10. Calcula el volumen que ocupa a 350 K un gas que a 300 K ocupaba un volumen de 5 L (la presión no varía).

11. Justifica, utilizando la teoría cinética, por qué los charcos se secan incluso en los días fríos de invier-no. Describe el fenómeno que se produce. ¿En qué se diferencia este proceso de la ebullición?

12. Una masa de cierto gas a 100 °C de temperatura ocupa un volumen de 200 cm3. Si se enfría sin variar su presión hasta 50 °C, ¿qué volumen ocupará?

13. ¿Por qué se debe medir la presión del aire en el in-terior de las ruedas de un coche con los neumáticos en frío mejor que después de un largo viaje? Justi-fica tu respuesta aplicando las leyes de los gases.

14. Indica en qué estado físico se encontrarán, a tem-peratura ambiente (20 °C), las sustancias que aparecen a continuación: agua, oxígeno, mercurio, hierro, dióxido de carbono, aluminio.

15. Completa las siguientes frases:

a) El paso de sólido a gas se llama …

b) El paso de líquido a gas se llama …

c) El paso de líquido a sólido se llama …

d) El paso de sólido a líquido se llama …

16. Señala de forma razonada cuál es la frase correcta:

a) La temperatura de fusión del hielo es 0 °C.

b La temperatura de fusión del hielo es 0 °C a la presión atmosférica.

c) La temperatura de fusión del hielo aumenta si seguimos calentando.

17. Completa la tabla siguiente indicando el estado de agregación en que se encontrarán las sustancias A y B a 0 °C y a 20 °C:

P (atm) V (L)

0,25 80

50

1

10

P (atm) T (K)

1,5 300

350

3

600

T (K) V (L)

300 2

4

600

6

P.F. (°C) P.E. (°C) A O °C A 2O °C

A 18 110

B -55 -5

ACTIVIDADES DE REFUERZO

3,5

3,0

2,5

2,0

1,5

0

7

6

5

4

3

2

1

0

100

80

60

40

20

0

FICHA 1

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ACTIVIDADES

LA MATERIA: ESTADOS FÍSICOS2ACTIVIDADES DE REFUERZO (soluciones)

1. En los líquidos las partículas tienen más libertad para moverse, por lo que los líquidos pueden adop-tar la forma del recipiente que los contiene.

2. 780 mm Hg ? 1 atm

760 mm Hg = 1,0263 atm

3. 2,5 atm ? 760 mm Hg

1 atm = 1900 mm Hg

4. Porque la viscosidad del líquido disminuye en el líquido caliente. Esto ocurre porque las partículas se mueven con mayor rapidez y entonces pueden deslizar unas sobre otras con más facilidad.

5. Respuesta:

6. Respuesta:

7. Respuesta:

8. Aplicamos la ley de Boyle:

V2 = P1 ? V1

P2

= 2 atm ? 240 cm3

1,5 atm = 320 cm3

9. Como la temperatura no varía:

P1 ? V1

V2

= 700

760 atm ?

2 L

0,75 L = 2,45 atm

10. Como la presión no varía:

VT

= cte. " V1

T1

= V2

T2

"

" V2 = V1 ? T2

T1

= 5 L ? 350 K

300 K = 5,83 L

11. Los charcos se secan porque las partículas que se encuentran cerca de la superficie «escapan». Este proceso se diferencia de la ebullición en que, en este caso (evaporación) solo una parte de las par-tículas pasa al estado gaseoso, mientras que en la ebullición el proceso afecta a todo el volumen del líquido por igual.

12. Como la presión no varía:VT

= cte. " V1

T2

= V2

T2

"

" V2 = V1 ? T2

T1

= 200 cm3 ? 323 K

373 K = 173,2 cm3

13. Porque después de un largo viaje la temperatura en el interior de los neumáticos es mayor y, por tanto, la presión también ha aumentado, ya que el volumen disponible en el neumático es el mismo.

14.

15. a) Sublimación. c) Solidificación.

b) Vaporización. d) Fusión.

16. La b), porque la temperatura de fusión también de-pende de la presión atmosférica.

17.

3,5P (atm)

3,0

2,5

2,0

1,5

0T (K)

200 300 400 500 600 700

V (L)

7

6

5

4

3

2

1

0 T (K)

200 300 400 500 700 900600 800 1000

100V (L)

P (atm)

80

60

40

20

00 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

P (atm) V (L)

0,25 80

0,45 50

1 20

102

P (atm) T (K)

300

1,75 350

3 600

6003

1,5

T (K) V (L)

300 2

600 4

600 4

6900

Agua

Oxígeno

Mercurio

Estado

Líquido

Gas

Sólido

Hierro

Dióxido de carbono

Aluminio

Estado

Líquido

Gas

Sólido

FICHA 1

P.F. (°C) P.E. (°C) A O °C A 2O °C

A 18 110 Sólido Líquido

GasGasB -55 -5

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LA MATERIA: ESTADOS FÍSICOS2ACTIVIDADES DE REFUERZO

1. Imagina que tomas una jeringa y realizas la si-

guiente experiencia:

1. Levantas el émbolo de la jeringa para que se lle-ne de aire.

2. Luego cierras el orifico con el dedo, con cuidado para que no escape nada de aire de la jeringa.

3. A continuación, empujas sobre el émbolo con fuerza sin quitar el dedo del agujero de la jeringa.

a) Al empujarlo, ¿el émbolo baja?

b) ¿Qué ocurre con el aire que está en el interiorde la jeringa?

c) ¿Qué magnitudes están variando al bajar el ém-bolo?

d) ¿Qué es la presión del gas?

e) ¿Qué ocurre con el volumen que ocupa el gas en el interior de la jeringa?

f) ¿Qué ocurre si ahora sueltas el émbolo?

g) ¿Ocurrirá lo mismo si llenamos la jeringa con agua?

h) Si imaginas a las moléculas presentes en los ga-ses que forman el aire como esferitas, dibuja en un esquema lo que ocurre con las moléculas encerradas en la jeringa.

i) Describe, utilizando tus propias palabras, el ex-perimento que acabas de realizar.

2. Imagina ahora otra experiencia:

1. Colocamos un globo en el cuello de un matraz. Con cuidado para que la boca del globo no se salga del matraz.

2. Luego, introducimos el matraz en un recipiente con agua caliente.

3. Dejamos el matraz en el recipiente durante unos minutos.

Dibujo:

a) ¿Qué ocurre?

b) ¿Qué ha pasado con el aire contenido en el globo?

A continuación, saca el matraz del agua caliente

y déjalo enfriar.

c) ¿Qué ha ocurrido?

d) Describe, utilizando tus propias palabras, el experimento que acabas de realizar.

3. A partir de los datos recogidos en las actividades

anteriores completa:

a) Cuando aumentamos la __________ de un gas sin cambiar su __________ el volumen __________.

b) Cuando __________ la __________ de un gas, sin cambiar su temperatura, el __________ au-menta.

c) Cuando calentamos un gas, su volumen __________.

d) Cuando __________ un gas, su __________ dis-minuye.

e) La disminución de volumen de un gas por efec-to del __________ de la presión se explica me-diante la ley de __________.

f) El aumento del volumen de un gas debido a un aumento de temperatura se explica mediante la ley de __________.

g) Cuando un gas se expande, la distancia entre sus __________ aumenta.

4. Enuncia las leyes de los gases y relaciónalas con

las actividades anteriores:

a) Ley de Boyle-Mariotte.

b) Ley de Gay-Lussac.

ACTIVIDADESFICHA 2

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LA MATERIA: ESTADOS FÍSICOS2ACTIVIDADES DE REFUERZO (soluciones)

1. a) Sí, al empujarlo, el émbolo baja.

b) El aire que está en su interior se comprime.

c) Varía el volumen, que disminuye; y la presión del interior, que aumenta.

d) La presión del gas es la consecuencia del cho-que de las partículas que forman el gas con las paredes del recipiente que lo contiene. En este caso, las partículas chocan con las paredes in-teriores de la jeringa y el émbolo.

e) El volumen que ocupa el gas en el interior de la jeringa disminuye cuando apretamos el émbolo debido a que se reduce la distancia entre las partículas que forman el gas.

f) Al soltar el émbolo de la jeringa, el volumen vuel-ve a aumentar.

g) No, ya que los líquidos son mucho menos com-presibles que los gases. Al empujar el émbolo con el orificio de la jeringa tapado, no podremos comprimir el líquido.

h) Respuesta gráfica:

i) Respuesta libre. Al empujar el émbolo, la dis-tancia entre las partículas del interior de la jerin-ga se reduce. La presión aumenta y el volumen disminuye.

2. a) El matraz se calienta y el globo se infla.

b) El aire del globo también se calienta. Por eso las partículas del aire se mueven cada vez más deprisa, aumenta la presión y el globo se infla un poco.

c) El globo se desinfla de nuevo.

d) Respuesta modelo. Al sacar el matraz del agua caliente, las partículas del globo se mueven más despacio, disminuye la temperatura y la presión también disminuye, pues se producen menos choques por segundo de las partículas del inte-rior del globo con las paredes de este.

3. a) Cuando aumentamos la temperatura de un gas sin cambiar su presión el volumen aumenta.

b) Cuando disminuye la presión de un gas, sin cambiar su temperatura, el volumen aumenta.

c) Cuando calentamos un gas, su volumen aumenta.

d) Cuando enfriamos un gas, su volumen dismi-nuye.

e) La disminución de volumen de un gas por efec-to del aumento de la presión se explica median-te la ley de Boyle-Mariotte.

f) El aumento del volumen de un gas debido a un aumento de temperatura se explica mediante la ley de Charles.

g) Cuando un gas se expande la distancia entre sus partículas aumenta.

4. a) La ley de Boyle-Mariotte dice que cuando la presión de un gas aumenta, manteniendo cons-tante la temperatura, el volumen disminuye, de manera que el producto de la presión por el vo-lumen es constante.

P ? V = constante De igual manera, si la presión disminuye, el vo-

lumen aumenta.

b) La ley de Gay-Lussac dice que, cuando aumen-ta la temperatura de un gas sin variar el volu-men, la presión del gas también aumenta. Esto se puede expresar con la ecuación:

PT

= constante

Cuando la temperatura de un gas disminuye, es porque sus partículas se mueven más despacio. Entonces, si el volumen no varía, el número de choques por segundo de las partículas del gas con las paredes del recipiente que lo contiene será menor, lo que implica una disminución de la presión.

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LA MATERIA: ESTADOS FÍSICOS2ACTIVIDADES DE REFUERZO

M I R E V A P O R A C I O N

C A Y Q U E D O R S F T E A

O S M E O G A S T R U C O T

N A B C X B A O B U S A Q E

D R L I Q U I D O M I A R M

E X T R A S B I D A O I N P

N A R G U V A T G A N A R E

S O P I C O L O S N S A S R

A S E B U L L I C I O N A A

C E N O S U I O N N L J A T

I F A N I M A C I O I N T U

O A O T S E Z V E A D L I R

N U B U A N J C E R O M O A

C O S Q I B P R E S I O N N

1. Observa los dibujos que aparecen a continuación.

Solo uno de ellos explica cómo cambia el compor-

tamiento de las moléculas de agua al cambiar de

estado. Elige el esquema correcto.

a)

Sólido Líquido Gas

b)


c)


2. Relaciona mediante una flecha ambas columnas.

• El agua se congela. ❏ Evaporación.

• El hielo se derrite. ❏ Ebullición.

• El agua hierve. ❏ Sublimación.

• El alcanfor (sólido) ❏ Fusión.se evapora.

• El charco se seca. ❏ Solidificación.

3. Agrupa los siguientes fenómenos según se pro-

duzcan por un aumento o por una disminución de

temperatura:

a) Paso de líquido a sólido.

b) Dilatación de un gas.

c) Paso de hielo a agua líquida.

d) Dilatación de un sólido.

e) Condensación del vapor de agua.

f) Congelación del agua.

4. Explica, realizando dos o más esquemas, cómo

se produce la evaporación del agua de un charco

durante un día soleado.

a) ¿Cómo es que se evapora el agua del charco, si no se alcanza la temperatura a la que el agua hierve, 100 ºC?

b) En un día de verano, ¿se evaporará más o me-nos agua que en un día de invierno? ¿Por qué?

5. Indica con flechas en los dibujos en qué caso se

moverán más deprisa o más despacio las molécu-

las del gas.

T = -40 ºC T = 120 ºC

T = 0 ºC T = 600 ºC

6. Localiza en la sopa de letras DIEZ palabras rela-

cionadas con los estados de la materia:

ACTIVIDADESFICHA 3

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M I R E V A P O R A C I O N

C A Y Q U E D O R S F T E A

O S M E O G A S T R U C O T

N A B C X B A O B U S A Q E

D R L I Q U I D O M I A R M

E X T R A S B I D A O I N P

N A R G U V A T G A N A R E

S O P I C O L O S N S A S R

A S E B U L L I C I O N A A

C E N O S U I O N N L J A T

I F A N I M A C I O I N T U

O A O T S E Z V E A D L I R

N U B U A N J C E R O M O A

C O S Q I B P R E S I O N N

ACTIVIDADES DE REFUERZO (soluciones)

1. El esquema correcto es el b). En el a) el núme-ro de partículas es diferente, lo que no es exacto. Además, la naturaleza de las partículas no varía cuando hay un cambio de estado. Lo que varía es la manera en que las partículas que forman el agua están unidas entre sí.

En el caso del líquido, las partículas tienen más li-bertad de movimiento que en el sólido. En el gas, además, la distancia entre las partículas es mucho mayor y las moléculas de agua tienen más libertad para moverse.

2. • El agua se congela. " Solidificación.

• El hielo se derrite. " Fusión.

• El agua hierve. " Ebullición.

• El alcanfor (sólido) se evapora. " Sublimación.

• El charco se seca. " Evaporación.

3.

4. Respuesta gráfica:

a) Porque algunas partículas se mueven más de-prisa que otras. Así, algunas alcanzan una velo-cidad suficiente que les permite escapar de la atracción de otras partículas vecinas y abando-nan el charco.

b) En un día de verano se evaporará más agua que en un día de invierno, porque habrá más par-tículas moviéndose con una velocidad tal que les permita abandonar el charco, ya que la tem-peratura es mayor.

5.

T = -40 ºC T = 120 ºC

T = 0 ºC T = 600 ºC

6.

agua

Invierno

agua

Verano

ACTIVIDADESFICHA 3

Aumento de

temperatura

Disminución de

temperatura

b) Dilatación de un gas.

c) Paso de hielo a agua líquida.

d) Dilatación de un sólido.

a) Paso de líquido a sólido.

e) Condensación del vapor de agua.

f) Congelación del agua.

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ACTIVIDADES

LA MATERIA: ESTADOS FÍSICOS2ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN

1. A temperatura constante, si disminuimos a la cuar-ta parte el volumen de un gas, ¿qué le ocurre a la presión?

2. La temperatura de un gas es de 20 °C. Determina cuál será la temperatura si el volumen se duplica y la presión se reduce a la mitad.

3. Determina, en grados centígrados, la temperatura de un gas que en condiciones normales ocupa un volumen de 150 L y que a 10 atm de presión solo ocupa un volumen de 20 L.

4. Cuando la presión de cierta masa de gas es de 30 cm de Hg y su temperatura de 25 °C, ocupa un vo-lumen de 200 L. ¿Cuál será entonces la presión ne-cesaria para que el gas ocupe un volumen de 150 L si la temperatura aumenta hasta 50 °C?

5. Calcula cuántas bombonas de 200 L, a una pre-sión de 2 atm, podrán llenarse con el gas propano contenido en un depósito de 500 m3 a una presión de 4 atm.

6. ¿Qué ocurre con un gas a una temperatura de 0 K?

Justifícalo aplicando la teoría cinética.

7. Justifica aplicando la teoría cinética: «Cuando un sólido funde, la masa permanece constante, pero el volumen sí se modifica».

8. Observa los siguientes gráficos y explica qué tipo de proceso representa cada uno de ellos:

9. La densidad del hidrógeno en condiciones norma-les de presión y temperatura es de 0,089 g/L. Cal-cula su densidad a 1,5 atm de presión y -10 °C de temperatura.

10. Justifica la ley de Boyle de los gases mediante la teoría cinética.

11. Si mezclamos dos gases de diferente densidad en un recipiente, ¿es posible que permanezcan sepa-rados?

Justifícalo aplicando la teoría cinética.

12. En el laboratorio hemos medido la temperatura de ebullición del agua, resultando ser de 97 °C. Para ello hemos calentado agua hasta que ha comen-zado a hervir, observando, además, que mientras permanece la ebullición esa temperatura se ha mantenido constante. Explica razonadamente es-tos hechos.

13. En un matraz tenemos un líquido incoloro que, por su aspecto, podríamos pensar que es agua. Para conocer cuál es el líquido, este se somete al si-guiente estudio (a 1 atm):

a) Lo ponemos a calentar, y cuando la temperatura que marca el termómetro llega a 105 °C, el líqui-do comienza a hervir.

b) El líquido se evapora dejando un residuo sólido de color blanco.

¿Qué conclusión puedes sacar de estos datos? Ra-zona la respuesta.

14. En la tabla que aparece a continuación se encuen-tran los puntos de fusión y de ebullición de algunas sustancias:

Explica cuál será su estado físico a las siguientes temperaturas:

a) 25 °C

b) 50 °C

c) 100 °C

d) 1200 °C

e) 2800 °C

P

V

A

V T

VT

B C

Sustancia Mercurio Butano Cobre

P.F. -39 °C -135 °C 1083 °C

P.E. 357 °C -0,6 °C 2595 °C

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ACTIVIDADES

LA MATERIA: ESTADOS FÍSICOS2ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN (soluciones)

1. Si el volumen se reduce a la cuarta parte, la presión se hace cuatro veces mayor.

2. En este caso tenemos:

P1 ? V1

T1

= P2 ? V2

T2

"

"T2 = P2 ? V2

P1 ? V1 ? T1 =

1

2 ? 2 ? T1 = T1

Por tanto, la temperatura no varía.

3. Ahora tenemos:

P1 ? V1

T1

= P2 ? V2

T2

"

" T2 = P2 ? V2

P1 ? V1

? T1 = 10 atm ? 20 L

1 atm ? 150 L? 273 K =

= 364 K " T2 = 91 °C

4. Partimos de la expresión:

P1 ? V1

T1

= P2 ? V2

T2

"

" P2 = P1 ? V1 ? T2

T1 ? V2

"

" P2 = 30 cm Hg ? 200 L ? (273 + 25) K

298 K ? 150 L "

" P2 = 43,36 cm Hg = 433,6 mm Hg

5. Aplicamos la ley de Boyle:

V2 = P1 ? P1 ? V1

P2 = atm ?

4 atm ? 500 m3

2 atm =

= 1000 m3 = 1000 ? 103 L = 106 L

Y dividimos entre el volumen de cada bombona:

N.o bombonas = 106 L

200 L = 5000

6. A 0 K el movimiento de las partículas del gas cesa por completo. Por eso no se puede enfriar más.

7. Cuando un sólido funde las partículas tienen más libertad para moverse, por lo que puede ser que el volumen ocupado sea mayor tras la fusión.

8. A: un proceso a temperatura constante.

B: un proceso a presión constante.

C: primero un proceso a presión constante, luego un proceso a temperatura constante y, de nuevo, otro proceso a presión constante.

9. En este caso:

P1 ? V1

T1

= P2 ? V2

T2

" V2 = P1 ? T2

P2 ? T1

? V1 =

= 1 atm ? (273 - 10) K

1,5 atm ? 273 K ? 1 L = 0,642 L

Por tanto, en las nuevas condiciones 0,089 g de hi-drógeno ocuparán 0,642 L, con lo cual la densidad será:

d = mV

= 0,089 g

0,642 L = 0,139 g/L

10. Según la teoría cinética, cuando la temperatura permanece constante, las partículas se siguen mo-viendo con la misma velocidad. Por tanto, si la pre-sión se incrementa, es porque hay más choques de las partículas que forman el gas, y esto solo es posible si el volumen disminuye.

11. No, porque según la teoría cinética, las partícu-las del gas se mueven ocupando todo el volumen disponible. El que tengan distinta densidad única-mente hace referencia a la masa de cada partícula en relación con el volumen ocupado.

12. A una presión distinta de la atmosférica, el agua hierve a una temperatura diferente de los 100 °C. Y, mientras dura la ebullición, el calor proporciona-do es aprovechado por las partículas que están aún en estado líquido para pasar al estado gaseoso, por lo que la temperatura no varía.

13. La conclusión es que teníamos una mezcla de un líquido con alguna otra sustancia disuelta. Como la temperatura a la que hierve el líquido no es 100 ºC, entonces, no es agua.

14. a) Mercurio " líquido; butano " gas; cobre " sólido.

b) Mercurio " líquido; butano " gas; cobre " sólido.

c) Mercurio " líquido; butano " gas; cobre " sólido.

d) Mercurio " gas; butano " gas; cobre " líquido.

e) Mercurio " gas; butano " gas; cobre " gas.

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PROBLEMAS RESUELTOS



Se produce una transformación isoterma (tempera-tura constante), desde el estado inicial:

P1 = 780 mm Hg ; V1 = 4 L ; T1 = 20 °C

Hasta el estado final:

P2 = 2 atm ; V2 = ? ; T2 = 20 °C

Por tanto, se cumplirá la ley de Boyle, según la cual: al aumentar la presión, a temperatura cons-tante, el volumen debe disminuir.

La ecuación matemática de dicha ley es:

P1 ? V1 = P2 ? V2

En primer lugar expresamos todas las magnitudes en las unidades adecuadas:

P1 = 780 mm Hg ? 1 atm

760 mm Hg =

= 1,03 atm

Despejamos de la ecuación el volumen final y susti-tuimos los datos numéricos:

V2 = P1 ? V1

P2

= 1,03 atm ? 4 L

2 atm = 2,06 L

Resultado que satisface la ley de Boyle.

Una masa de gas ocupa un volumen de 4 litros a una presión de 780 mm de Hg

y 20 °C de temperatura. Calcula el volumen que ocupará el gas si aumentamos la presión

a 2 atm, manteniendo constante la temperatura.

1 Calcula la presión final de un gas que

se ha sometido a una transformación isoterma

en la que se ha triplicado su volumen,

sabiendo que inicialmente se encontraba

a una presión de 750 mm de Hg.

Sol.: 250 mm Hg

2 Un balón cuyo volumen es de 500 cm3

a una temperatura de 20 °C se introduce en

la nevera y su volumen se reduce a 480 cm3.

Suponiendo que la presión del aire contenido

en el balón no cambia, calcula la temperatura

en el interior de la nevera.

Sol.: 8 °C

3 Una cierta cantidad de gas ocupa un volumen

de 2,5 L a 80 °C. Se calienta hasta 180 °C

manteniendo constante la presión.

¿Cuál es el volumen final ocupado por el gas?

Sol.: 3,2 L

4 Tenemos 20 cm3 de aire encerrado

en un recipiente a la presión de 1 atm.

Calcula el volumen que ocupará esa masa

de aire si se le somete a la presión

de 2,5 atm sin variar la temperatura.

Sol.: 8 cm3

5 Un recipiente de 500 cm3 contiene 20 g

de un gas a 780 mm de Hg. Se reduce

la presión hasta 750 mm de Hg

manteniéndose constante la temperatura.

¿Cuál será el volumen final del gas?

Sol.: 520 cm3

6 Un gas se dilata isotérmicamente desde

un volumen de 2,4 L hasta un volumen de

5,2 L. Si la presión inicial del gas era

de 1,5 atm, ¿cuál es el valor de la presión

final?

Sol.: 0,7 atm

7 Se introduce un gas en un recipiente

de 25 cm3 de capacidad, a una temperatura

de -23 °C. Si manteniendo la presión

constante se calienta hasta 10 °C,

¿qué cantidad de gas saldrá del recipiente?

Sol.: 3,3 cm3

8 Un gas sometido a una presión de 740 mm

de Hg, ocupa un volumen de 1,8 L.

Si aumentamos la presión hasta 1,5 atm,

¿qué volumen ocupará?

Sol.: 1,2 L

PROBLEMA RESUELTO 1

ACTIVIDADES

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PROBLEMAS RESUELTOS



Si suponemos que el volumen de aire que contiene la rueda no varía, como consecuencia del rozamien-to, el aire se calienta, produciéndose una transfor-mación isócora (volumen constante) que cumple la ley de Gay-Lussac, según la cual la presión debe aumentar.

Sabemos que la ecuación matemática de la ley de Gay-Lussac es:

P1

T1

= P2

T2

En primer lugar expresamos las temperaturas en kelvin:

T1 = 20 °C + 273 = 293 K

T2 = 30 °C + 273 = 303 K

Despejamos la presión final, P2, y sustituimos los valores numéricos:

P2 = P1 ? T2

T1

= 1,20 atm ? 303 K

293 K "

" P2 = 1,24 atm

En la rueda de una bicicleta hay aire a una presión de 1,20 atm y a 20 °C de temperatura.

Después de circular durante un rato y, como consecuencia de la fricción con el suelo, la rueda

se calienta hasta 30 °C. Considerando que el volumen no varía, calcula la presión final del aire

contenido en el interior de la cámara.

1 Un globo contiene 4 L de gas helio a 25 °C

de temperatura. La presión que ejerce el gas

sobre las paredes del globo es de 0,8 atm.

Si se eleva la temperatura del gas

hasta 40 °C, el volumen del globo pasa

a ser de 4,5 L. ¿Cuál es la presión

en este nuevo estado?

Sol.: 0,68 atm

2 En el interior de un neumático de automóvil

el aire se encuentra a una presión de 2,2 atm

y a una temperatura de 20 °C. Calcula

la temperatura final del aire, después

de haber recorrido unos cuantos kilómetros,

sabiendo que la presión se ha elevado

hasta 2,4 atm.

Sol.: 319,6 °C

3 En un recipiente hay 250 cm3 de oxígeno a

30 °C y 700 mm de Hg. Determina:

a) El volumen, si la temperatura es de 30 °C

y la presión es de 1 atm.

b) La presión que habría que ejercer

para que el volumen se reduzca a 150 cm3

sin modificar la temperatura.

Sol.: a) 230 cm3; b) 1,54 atm

4 La temperatura de un gas es de 10 °C cuando

el volumen es de 2 L y la presión de 1,5 atm.

Determina el valor que alcanza la temperatura

si el volumen se duplica y la presión se reduce

a la mitad.

Sol.: 10 °C

5 Una burbuja de aire de 3 cm3 de volumen está

a una presión de 1 atm y a una temperatura

de 20 °C. ¿Cuál será su volumen si asciende

hasta un lugar donde la presión es

de 0,95 atm y la temperatura no varía?

Sol.: 3,16 cm3

6 En un recipiente de 150 cm3 de capacidad

se recoge gas nitrógeno a 25 °C

de temperatura y 700 mm de Hg de presión.

Aumentamos la presión a 2 atm.

¿Qué volumen ocupará el nitrógeno?

Sol.: 69 cm3

7 Una bombona de 20 L contiene gas propano

a 3,5 atm de presión y 15 °C de temperatura.

La bombona se calienta hasta 40 °C.

Determina cuál será la presión del gas

en el interior de la bombona.

Sol.: 3,8 atm

PROBLEMA RESUELTO 2

ACTIVIDADES

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PROBLEMAS RESUELTOS



Un gas que se encuentra en un estado inicial deter-minado por:

P1 = 710 mm HgT1 = 10 °CV1 = 20 L

Evoluciona hasta un estado final determinado por las siguientes magnitudes:

P2 = 710 mm HgT2 = ?V2 = 15 L

Según un proceso en el que varían, simultáneamen-te, el volumen y la temperatura; se cumple, por tanto:

V1

T1

= V2

T2

Esta ecuación es el enunciado de la ley de Charles-Gay-Lussac.

En primer lugar expresamos todas las magnitudes en las unidades adecuadas:

• Presión:

P1 = 710 mm Hg ? 1 atm

760 mm Hg = 0,3 atm

P2 = 710 mm Hg ? 1 atm

760 mm Hg = 0,3 atm

• Temperatura:

T1 = 10 °C + 273 = 283 K

Despejamos la temperatura final y sustituimos los valores numéricos:

T2 = V2 ? T1

V1

=

= 15 L ? 283 K

20 L = 212,25 K

La presión que soporta un gas es de 710 mm de Hg cuando se encuentra a 10 °C de temperatura

en un recipiente de 20 L. Se comprime el recipiente hasta que el volumen es de 15 L,

manteniéndose la presión constante. ¿Cuál es la temperatura final del gas?

1 Una masa de un cierto gas ocupa un volumen

de 30 L a la presión de 1,1 atm y 20 °C

de temperatura. Determina cuál será

su volumen si, a temperatura constante,

la presión aumenta hasta 2,5 atm.

Sol.: 13,2 L

2 Determina la presión a que está sometido

un gas cuando su temperatura es de 60 °C,

si sabemos que, a 0 °C, la presión era

de 760 mm de Hg y que el volumen

no ha variado al calentarlo.

Sol.: 1,22 atm

3 En un recipiente se recogen 100 cm3

de hi drógeno a 20 °C y 1,5 atm de presión.

¿Qué volumen ocupará la misma masa de gas

si la presión es de 750 mm de Hg

y la temperatura no ha variado?

Sol.: 152 cm3

4 ¿Cuántos grados centígrados debe aumentar

la temperatura de un gas que inicialmente

se encontraba a 0 °C y 1 atm de presión para

que ocupe un volumen cuatro veces mayor

cuando la presión no varía? (Recuerda

la diferencia entre escala Celsius y escala

absoluta.)

Sol.: 819 °C

5 ¿Cuántos grados centígrados debe disminuir

la temperatura de un gas para que,

manteniendo la presión a la que se encontraba

inicialmente, el volumen sea cinco veces

menor? Temperatura inicial del gas: -10 °C.

Sol.: 210,4 °C

6 ¿Cómo debe modificarse la presión de un gas

para que al pasar de 20 a 0 °C el volumen

se reduzca a la mitad?

Sol.: Debe multiplicarse por 1,86

PROBLEMA RESUELTO 3

ACTIVIDADES

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LA MATERIA: CÓMO SE PRESENTA3

1. Una vez que los alumnos y alumnas conocen las propiedades generales de la materia, se pueden introducir las propiedades características. Hay que incidir en la idea de que mientras que una propiedad general no identifica una sustancia, una propiedad característica sí que puede servir para su identificación.

2. En lo referente a las disoluciones, es importante que sepan diferenciar estas de mezclas heterogéneas, y que conozcan algunas formas de expresar su concentración. Hay que hacer notar que para el alumnoes fácil distinguir de una manera intuitiva las diferencias existentes entre disoluciones saturadas, concentradas o diluidas.

3. Al hilo de la teoría atómica de Dalton, comentada en la unidad, se podría enseñar a los alumnos cómo se representaban los distintos elementos conocidos en su época. (Esta simbología suele sorprender al alumno, pues piensa que siempre han sido representados mediante letras.)


MAPA DE CONTENIDOS

SUSTANCIAS

PURASMEZCLAS

GENERALES CARACTERÍSTICAS

sólido líquido gas

masa volumen temperatura densidad solubilidad

balanza probeta

bureta

pipeta

vaso deprecipitados

elementos compuestos homogéneas heterogéneas

termómetro disoluciones

se pueden presentaren tres estados

Dalton en la actualidad

dibujos letras

ejemplos

se mide con

se mide con

se mide con

permite estudiar

pueden ser

ejemplos

diluidas concentradas saturadas

formada por descrita con propiedades

LA MATERIA

símbolos

representadoscon

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3

• Diferenciar entre sustancia pura y mezcla.

• Saber identificar una sustancia pura a partir de alguna de sus propiedades características.

• Distinguir entre elementos y compuestos.

• Saber diferenciar una mezcla heterogénea de una mezcla homogénea (disolución).

• Conocer los procedimientos físicos utilizados para separar las sustancias que forman una mezcla.

• Conocer las disoluciones y las variaciones de sus propiedades con la concentración.

• Conocer la teoría atómico-molecular de Dalton.

• Entender el concepto de elemento y mezcla a partir de la teoría de Dalton.

• Saber identificar y clasificar sustancias cercanas a la realidad del alumno.

OBJETIVOS

La materia: cómo se presenta

CONTENIDOS

CONCEPTOS • Sustancias puras y mezclas. Elementos y compuestos.

• Mezclas homogéneas (disolución) y mezclas heterogéneas.

• Separación de mezclas.

• Concentración de una disolución.

• Formas de expresar la concentración de una disolución: masa/volumen, % en masa y % en volumen.

• La solubilidad: propiedad característica.

• Teoría atómico-molecular de Dalton.

• Sustancias cercanas a la realidad del alumno.


• Completar tablas.

• Realizar esquemas.

• Realizar la lectura comprensiva de un texto.

• Resolver problemas numéricos sencillos.

• Realizar experiencias e interpretar datos.

ACTITUDES • Valorar la importancia de los modelos teóricos a fin de poder explicar cualquier hecho cotidiano.

• Procurar ser cuidadosos y rigurosos en la observación de cualquier fenómeno experimental.

PRESENTACIÓN

1. Esta unidad se centra en el conocimiento de las propiedades características de las sustancias (propiedades generales y propiedades específicas). Aquellas que sirven para diferenciar unas de otras.

2. También es importante que el alumno sepa diferenciar una disolución de una mezcla heterogénea, y distinguir entre disoluciones saturadas, concentradas o diluidas, manejando los conceptos de concentración y solubilidad.

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Reconocer y valorar la importancia de las sustancias en nuestra vida. Al conocer la clasificación de las sustancias, el alumno puede comprender las medidas de higiene y conservación referentes a sustancias importantes para la vida.


Comentar a los alumnos que en los hogares tenemos muchas sustancias tóxicas: lejía, amoniaco, laca,… Explicarles que se debe tener cuidado al manipular estas sustancias. Hacer especial hincapié en las medidas preventivas que hay que tomar en los hogares donde viven niños pequeños. Por ejemplo: ponerlas fuera de su alcance, en sitios altos y cerrados, comprar las botellas que posean tapón de seguridad, etc.


Explicar a los alumnos que en el mercado existen muchas bebidas que poseen mucho alcohol (whisky, ron, ginebra…). Hacer entender a los alumnos los perjuicios del alcohol, que son muchos. Recalcar que, aunque no es bueno ingerir alcohol nunca, ingerirlo antes de conducir o manipular máquinas peligrosas, entre otras actividades, está totalmente contraindicado porque aumenta muchísimo la posibilidad de sufrir un accidente.




Competencia matemática.

En el tratamiento de las disoluciones y las medidas de concentración, se trabaja el cambio de unidades y las proporciones. En la solubilidad, se interpretan gráficas.



Abordamos el estudio de esta unidad con la descripción y clasificación de la materia desde el punto de vista microscópico. Partimos de lo más simple para ir diversificando la clasificación. Sustancias puras y mezclas. El estudio de la mezclas lo hacemos partiendo de ejemplos cercanos a la realidad del alumno, detalles que pasan inadvertidos nos dan la clave para la clasificación de las sustancias. La separación de mezclas, un contenido puramente experimental, se realiza con un aporte de ilustración sencillo y resolutivo. Experiencias para realizar en el aula o en el laboratorio inciden y refuerzan el carácter procedimental de este contenido.


Una vez más, el estudio de la materia desde otro punto de vista resulta imprescindible para la consecución de esta competencia. Las sustancias forman parte de la vida, y sirva como ejemplo el epígrafe 5: Sustancias en la vida cotidiana, en el se ponen ejemplos de sustancias comunes y su clasificación. Desde una bebida refrescante hasta la sangre.




El conocimiento sobre la materia y cómo se clasifica contribuye a desarrollar en el alumno las destrezas necesarias para evaluar y emprender proyectos individuales o colectivos.

3

1. Saber diferenciar una sustancia pura de una mezcla.

2. Distinguir una sustancia pura por sus propiedades características.

3. Diferenciar entre elemento y compuesto.

4. Separar las sustancias puras que forman una mezcla mediante diferentes procesos físicos, como la filtración y la cristalización.

5. Realizar cálculos sencillos con la concentración de una disolución.

6. Calcular la solubilidad de una disolución.

7. Señalar cuáles son las ideas fundamentales de la teoría atómico-molecular de Dalton.

8. Clasificar las sustancias cotidianas del entorno del alumno.

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ACTIVIDADES

LA MATERIA: CÓMO SE PRESENTA3ACTIVIDADES DE REFUERZO

1. Une cada frase con la expresión correspondiente.

• Dispersa la luz (efecto Tyndall).

• Es una mezcla de estaño y cobre.

• La solubilidad aumenta con la temperatura.

• La solubilidad disminuye con la temperatura.

2. Observa la gráfica y contesta:

Solubilidad (g/L)

T (ºC)

a) ¿Cuál de las dos sustancias tiene una mayor so-lubilidad a 40 ºC?

b) ¿Cuál es la solubilidad de cada sustancia a 10 ºC?

c) ¿Cuál de las dos sustancias tiene una mayor so-lubilidad a 70 ºC?

d) ¿Qué ocurrirá si echamos 100 g de cada sustan-cia en dos recipientes con 2 L de agua cada uno a 50 ºC? ¿Se disolverá todo?

3. ¿Por qué se dice que la situación de centrales tér-micas y fábricas junto al cauce de un río perjudica a la vida en el río?

4. Observa la organización interna de esta sustancia e indica qué frases son verdaderas y cuáles son falsas. (Cada elemento está representado por un color.)

a) Se trata de una sustancia pura.

b) Se trata de una mezcla.

c) Se trata de un elemento químico.

d) Se trata de un compuesto químico.

e) Es una mezcla en la que intervienen átomos de tres elementos diferentes.

f) Es una mezcla en la que intervienen átomos de cuatro elementos diferentes.

g) Es una mezcla formada por varias sustancias puras.

h) Es una mezcla de tres compuestos químicos.

i) Es una mezcla de dos compuestos químicos.

5. Explica en qué se diferencia una aleación de un compuesto químico.

6. Expresa en g/L la concentración de una disolución que contiene 10 g de soluto en 600 mL de agua.

7. Se diluyen 20 mL de alcohol en 200 mL de agua. ¿Cuál es el porcentaje en volumen de la disolución formada?

8. ¿Qué cantidades tendrías que poner para preparar 0,25 L de disolución de alcohol en agua al 4 %?

9. En la etiqueta de una botella de ácido sulfúrico aparece: 98 % en peso, d = 1,8 g/cm3. Explica el significado de estos dos datos.

10. Deseas comprobar la siguiente hipótesis: «La sal se disuelve más rápidamente en agua caliente que en agua fría». ¿Qué experiencia te parece más ade-cuada? Razona la respuesta.

a) Añadir la misma cantidad de sal en cuatro va-sos con agua a distinta temperatura. Observar lo que ocurre.

b) Añadir cantidades diferentes de sal en cuatro vasos de agua a distinta temperatura. Observar lo que sucede.

c) Añadir una cantidad de sal a un vaso con agua y calentar. Observar lo que sucede.

11. El vinagre es una disolución de ácido acético en agua al 3 % en masa. Determina:

a) Cuál es el soluto y cuál el disolvente.

b) La cantidad de soluto que hay en 200 g de vi-nagre.

❏ Aleación.

❏ Coloide.

❏ Disolución de gas en agua.

❏ Disolución de sólido en agua.

FICHA 1

90

80

70

60

50

40

30

20

10

00 10

A B

20 4030 50 60 70 80

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ACTIVIDADES

LA MATERIA: CÓMO SE PRESENTA3ACTIVIDADES DE REFUERZO (soluciones)

1. • Dispersa la luz (efecto Tyndall). " Coloide.

• Es una mezcla de estaño y cobre. " Aleación.

• La solubilidad aumenta con la temperatura. " " Disolución de sólido en agua.

• La solubilidad disminuye con la temperatura. " " Disolución de gas en agua.

2. a) La sustancia B.

b) Sustancia A " 50 g/L. Sustancia B " 10 g/L.

c) La sustancia A.

d) Primero hay que calcular la concentración en ambas disoluciones. Como hay 100 g de cada sustancia en 2 L de agua, la concentración será de 50 g/L. (Suponemos que no hay variación de volumen cuando echamos el sólido al agua.)

Para saber si se disuelve todo, debemos compa-rar esta concentración son la solubilidad.

En el caso de la sustancia A, la concentración resultante es mayor que la solubilidad a dicha temperatura, por lo que no se disolverá todo el soluto y una parte se quedará en el fondo del recipiente sin disolverse.

En el caso de la sustancia B, como la concentra-ción es menor que la solubilidad para esta sus-tancia a esa temperatura, se disolverá todo el soluto.

3. Porque las centrales térmicas y las industrias uti-lizan a menudo el agua del río como refrigerante. Esto hace que la temperatura del agua suba. En estas condiciones, la solubilidad del oxígeno en el agua disminuye (el oxígeno es un gas).

Por eso hay oxígeno que escapa y, por consiguien-te, el contenido en oxígeno del agua del río dismi-nuye, lo que dificulta la vida de los animales y las plantas del río, puesto que estos seres vivos nece-sitan el oxígeno para vivir.

4. a) Falso. En el dibujo se pueden apreciar varias sustancias puras.

b) Verdadero.

c) Falso. En la ilustración aparecen átomos de dis-tintos elementos.

d) Falso. En la ilustración aparecen varios com-puestos químicos diferentes (diferentes agrupa-ciones de átomos).

e) Verdadero.

f) Falso. Es una mezcla en la que intervienen áto-mos de tres elementos diferentes.

g) Verdadero.

h) Verdadero.

i) Falso. Es una mezcla de tres compuestos quími-cos.

5. En una aleación, los metales están mezclados. Por tanto, pueden estar en diferente proporción, y las propiedades de la aleación varían.

En un compuesto químico, esto no sucede. Un compuesto químico es una sustancia pura y siem-pre tiene la misma composición. Por tanto, sus pro-piedades físicas no varían.

6. En este caso:

10 g

600 mL =

10 g

0,6 L = 16,67 g/L

(Hemos supuesto que la adición de 10 g a 600 mL de agua no significa un aumento de volumen.)

7. El porcentaje en volumen será:

20 mL alcohol

200 mL de agua = 0,1 " 10 % en volumen

8. 4 % indica que en un litro hay 4 cm3 de alcohol.

1

4 L disolución ?

4 cm3 alcohol

1 L disolución = 1 cm3 alcohol

Por tanto, habrá:

250 cm3 - 1 cm3 = 249 cm3 de agua

9. 98 % en peso significa que por cada 100 g de diso-lución hay 98 g de ácido sulfúrico. Y d = 1,8 g/cm3 quiere decir que cada cm3 de disolución tiene una masa de 1,8 g.

10. La a): Añadir la misma cantidad de sal en vasos con agua a distinta temperatura, pues así veremos en cuál se disuelve más rápidamente.

11. a) Soluto: ácido acético; disolvente: agua.

b) Los gramos de soluto serán:

3 g soluto

100 g vinagre ? 200 g vinagre = 6 g de soluto

FICHA 1

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1. Tenemos seis sustancias contenidas en diferentes recipientes que están etiquetados con las letras A, B, C, D, E, F.

Sabemos que se trata de las siguientes sustancias:

• Agua.

• Etanol.

• Cobre.

• Hierro.

• Sal.

• Azúcar.

Pero no sabemos en qué recipiente se encuentra cada una de ellas.

En el laboratorio se han medido algunas de sus pro-piedades que se recogen en las siguientes tablas:

Identifica cada una de las sustancias y enumera las propiedades que te han permitido distinguirlas. Recoge el resultado en la tabla:

2. A continuación aparecen productos que podemos encontrar normalmente en nuestras casas y que son de uso cotidiano:

• Vino. • Sal.

• Azúcar. • Lejía.

• Agua del grifo. • Hilo de cobre.

• Alcohol 96 %. • Refresco de cola.

• Mahonesa. • Bronce.

• Detergente en polvo. • Mina de un lápiz.

• Llave de hierro. • Leche.

a) Clasifícalos según sean mezclas o sustancias puras.

b) Clasifica las mezclas según sean mezclas hete-rogéneas o disoluciones.

Para hacer la clasificación, busca información acerca del aspecto y composición de cada uno de los productos.

Sustancias puras Mezclas

Sustancia Propiedades características

Agua

Etanol

Hierro

Cobre

Sal

Azúcar

A B C

Estado

físico

Sólido;

aspecto

metálico

Sólido;

aspecto

metálico

Sólido;

cristalino

Color Negro Rojizo Blanco

Temperatura

de ebullición— — —

¿Es atraída

por un imán?Sí No No

¿Soluble

en agua?No No Sí

Sabor — — Salado

D E F

Estado

físicoLíquido

Sólido;

cristalinoLíquido

Color Incoloro Blanco Incoloro

Temperatura

de ebullición100 °C — 78 °C

¿Es atraída

por un imán?— No —

¿Soluble

en agua?Sí Sí Sí

Sabor — Dulce —

Mezclas heterogéneas Disoluciones

ACTIVIDADESFICHA 2

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1. Podemos organizar los resultados en una tabla como la siguiente:

2. a) La clasificación queda así:

b) La clasificación queda así:

Mezclas heterogéneas Disoluciones

• Mahonesa: aunque tiene

un aspecto homogéneo, es

una mezcla heterogénea. Si

tomamos diferentes muestras

de un envase, la composición

no será exactamente

la misma, algo que ocurre

con las mezclas homogéneas.

• Detergente en polvo:

a simple vista ya se aprecian

diferentes colores; es decir,

distintos componentes.

• Leche: aunque tenga

un aspecto homogéneo,

es una mezcla heterogénea

(podemos separar la nata, por

ejemplo).

• Lejía.

• Refresco de cola.

• Bronce.

• Agua del grifo.

• Alcohol 96 %.

Sustancia Propiedades características

Agua " DLíquido incoloro con una temperatura

de ebullición de 100 °C.

Etanol " FLíquido incoloro con una temperatura

de ebullición de 78 °C.

Hierro " ASólido; aspecto metálico de color negro que

es atraído por un imán. Insoluble en agua.

Cobre " B

Sólido; aspecto metálico de color rojizo

que no es atraído por un imán. Insoluble

en agua.

Sal " CSólido cristalino de sabor salado. Soluble

en agua.

Azúcar " ESólido cristalino de sabor dulce. Soluble

en agua.


• Sal.

• Azúcar.

• Hilo de cobre.

• Mina de un lápiz.

• Llave de hierro.

• Vino: contiene alcohol,

azúcares, etc.

• Alcohol 96%: tiene agua

además de etanol.

• Lejía: es una disolución

de hipoclorito de sodio

en agua.

• Agua del grifo: el agua tiene

distintas sales disueltas.

También se le añade flúor para

ayudar a combatir la caries

dental.

• Detergente en polvo: su

composición es muy variable

en función de la empresa

fabricante.

• Refresco de cola: tiene, entre

otros componentes, dióxido

de carbono disuelto.

• Mahonesa: sus componentes

varían, aunque es común

encontrar huevo, aceite, sal,

limón…

• Bronce: es una aleación

formada por dos metales:

estaño y cobre.

• Leche: contiene grasas,

vitaminas, etc.

ACTIVIDADESFICHA 2

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1. Cuando los componentes de una mezcla tienen di-ferentes propiedades, se pueden separar utilizando un método de separación basado en esa diferencia de propiedades.

a) Agua y aceite.

• ¿Cuál es la propiedad que permite separar los componentes de esta mezcla?

• ¿Qué método de separación utilizarías?

• Representa mediante un dibujo el procedimiento.

b) Arena y azúcar.

• ¿Cuál de las dos sustancias es soluble en agua?

• ¿Podrías separar ambos componentes a partir de la solubilidad en agua?

• En caso afirmativo, explica el procedimiento.

c) Agua y arena.

• ¿Podrías utilizar el mismo procedimiento de la mezcla anterior para separar el agua y la arena?

• En caso contrario, ¿cuál utilizarías?

d) Limaduras de hierro y arena.

• Diseña un procedimiento para separar los compo-nentes de esta mezcla y explícalo detalladamente.

2. En medio litro de agua añadimos 5 g de azúcar.

a) ¿Cuál es la masa del agua?

b) ¿Cuál es la masa de la disolución obtenida al añadir el azúcar?

c) ¿Qué habrá que hacer para que la disolución sea más concentrada?

d) ¿Qué nombre reciben los dos componentes de la disolución?

e) Indica cuál es la concentración de la disolución en:

– Gramos por litro.

– Tanto por ciento en masa.

3. Queremos preparar 200 mL de una disolución de cloruro de sodio (sal) en agua que tenga una con-centración de 5 g/L. Para ello, empleamos sal, agua, una balanza electrónica, un vidrio de reloj, un vaso de precipitados, una probeta y una espátula.

a) Realiza los cálculos necesarios para determinar la cantidad de sal que debes de añadir y la can-tidad de agua, y completa las siguientes líneas en tu cuaderno.

• Cantidad de sal: _______

• Cantidad de agua: _______

b) Describe el procedimiento que seguirías para pesar en la balanza la cantidad de sal que has calculado.

c) Indica ahora qué harías para calcular la canti-dad de agua.

d) A partir de esta disolución, ¿se podría añadir más sal hasta conseguir una disolución saturada?

e) ¿Cómo podríamos saber que la disolución ha lle-gado a este punto?

4. El suero fisiológico es una disolución acuosa de clo-ruro de sodio de concentración 9 g/L que se utiliza a menudo, generalmente para la descongestión nasal.

a) Explica cuáles son los componentes de la diso-lución.

b) Explica qué significa que la concentración sea de 9 g/L.

c) Busca un frasco de suero y comprueba estos datos. ¿El suero fisiológico contiene alguna sus-tancia más?

ACTIVIDADESFICHA 3

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1. a) Agua y aceite.

La densidad: el aceite es un líquido menos denso que el agua.

La decantación. Como el aceite es menos denso que el agua, quedará por encima y podremos separarlo.

b) Arena y azúcar.

El azúcar. La arena no es soluble.

Sí. Por ejemplo, podemos echar la mezcla en agua. El azúcar se disolverá en el agua, pero la arena no se disolverá. Luego, se hace pasar la mezcla (disolución + arena) por un papel de filtro. La disolución atravesará el filtro, pero la arena, no, que se podrá recoger en el papel.

c) Agua y arena.

Sí, porque la arena no se disuelve en el agua. Si echamos la mezcla en papel de filtro, el agua atravesará los poros del papel, pero la arena, no, ya que sus partículas son de mayor tamaño que las del agua.

d) Limaduras de hierro y arena.

Las limaduras de hierro son atraídas por un imán, mientras que las partículas que forman la arena, no. Así, si acercamos un imán a la mez-cla, las limaduras de hierro se pegarán al imán, mientras que la arena no lo hará. Luego, pode-mos separar con golpecitos suaves las limadu-ras de hierro del imán.

2. a) La masa de agua es de 500 g, ya que la densi-dad del agua es de un gramo por mililitro.

b) La masa total de la disolución se calcula suman-do la masa del disolvente y del soluto:

Masa disolución = masa disolvente + + masa soluto

c) Echar una mayor cantidad de soluto o bien reti-rar una parte del disolvente.

d) Disolvente y soluto.

e) La concentración de la disolución en gramos por litro es:

c = masa soluto

volumen disolución =

5 g

0,5 L = 10 g/L

Hemos supuesto que el volumen de la disolu-ción permanece constante cuando añadimos el soluto, lo cual es bastante exacto en este caso.

La concentración de la disolución en tanto por ciento en masa es:

c = masa soluto

masa disolución ? 100 =

=

5 g

500 g + 5 g ? 100 = 1 %

3. a) Supondremos, como antes, que el volumen de la disolución es igual al volumen del disolvente empleado.

Como queremos 200 mL de disolución, debere-mos emplear 200 mL de agua (200 g).

Para calcular la cantidad de sal, despejamos de la fórmula de la concentración:

c = masa soluto

volumen disolución =

masa soluto

0,2 L =

= 5 g/L " masa soluto = 5 ? 0,2 = 1 g

• Cantidad de sal: 1 g.

• Cantidad de agua: 200 g.

b) Se conecta la balanza, se coloca el vidrio de re-loj vacío sobre ella y luego se pone la balanza a cero. A continuación, se echa la sal hasta que la balanza indique 1 g. Hemos de tener cuidado porque la sal absorbe rápidamente la humedad del ambiente y enseguida, aunque echemos 1 g de sal, la balanza marcará algo más.

c) Emplear una probeta o un vaso de precipitados. Teniendo cuidado de mirar desde el nivel seña-lado por la marca 200 mL.

d) Sí.

e) Si seguimos echando sal, llegará un momento en que no se disolverá. En ese momento, la di-solución estará saturada.

4. a) Agua y sal.

b) Que si tomamos un litro de disolución, tendre-mos 9 g de sal.

c) Normalmente no, solo contiene agua y cloruro de sodio.

ACTIVIDADESFICHA 3

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ACTIVIDADES

LA MATERIA: CÓMO SE PRESENTA3ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN

1. El siguiente gráfico muestra la composición del aire. Señala cuáles de las siguientes afirmaciones pueden deducirse a partir del gráfico.

a) El aire es una sustancia pura.

b) El aire es una mezcla.

c) El aire es una mezcla homogénea.

d) El aire es una mezcla de gases.

e) El componente mayoritario del aire es el nitró-geno.

f) El componente menos abundante en el aire es el argón.

g) La concentración de dióxido de carbono en el aire está aumentando en los últimos años.

h) En el aire no hay ozono.

2. Elige la técnica de separación más adecuada para separar los componentes que forman las distintas mezclas teniendo en cuenta las propiedades.

a) Una mezcla con arena y grava (piedras peque-ñas).

b) Una mezcla de agua y alcohol. Recuerda que estas dos sustancias tienen distintas temperatu-ras de ebullición.

c) Dos sólidos, uno que se disuelve en agua y otro no.

d) Una mezcla de gasolina y agua.

3. Contesta, poniendo algún ejemplo.

a) ¿Todas las mezclas homogéneas muestran un aspecto homogéneo?

b) ¿Todas las mezclas heterogéneas muestran un aspecto heterogéneo?

c) ¿Todas las sustancias puras muestran un as-pecto homogéneo?

d) ¿Todas las disoluciones son sustancias puras?

e) ¿Todas las disoluciones son mezclas?

f) ¿Todas las disoluciones son mezclas homo-géneas?

g) ¿Todas las aleaciones son mezclas?

4. Una disolución está formada por agua y varios so-lutos. La siguiente gráfica muestra la masa de cada soluto en 5 L de disolución.

Indica cuáles de las siguientes proporciones se de-ducen de la gráfica.

a) El soluto 4 es el más abundante.

b) El soluto 4 es el más soluble en agua.

c) La concentración del soluto 2 es de 50 g/L.

d) La concentración del soluto 2 es de 10 g/L.

e) El soluto 1 es el menos soluble en agua.

f) El soluto 1 es el menos abundante en la disolución.

5. Preparamos una disolución mezclando 20 g de hi-dróxido de sodio, NaOH, en 200 mL de agua. Calcula:

a) La concentración expresada en g/L.

b) La concentración expresada en % en masa.

6. A 500 mL de una disolución de cloruro de calcio cuya concentración es de 10 g/L, se le añaden 2 g de soluto. ¿Cuál es la nueva concentración?

7. Una bebida alcohólica tiene un 12 % en volumen de alcohol. Calcula la cantidad de alcohol que se ingiere si bebemos dos vasos, de 125 cm3 cada uno, de dicha bebida.

8. En la etiqueta de una botella de ácido sulfúrico apa-rece: 98 % en peso; d = 1,8 g/cm3. ¿Qué cantidad de esta disolución habrá que utilizar para disponer de 2,5 g de ácido sulfúrico?

9. Mezclamos 1,5 L de una disolución de cloruro de plata de concentración 2 g/L con 450 cm3 de otra disolución de concentración 0,5 g/L. ¿Cuál es la concentración de la disolución resultante?

Nitrógeno OtrosDióxido de carbono OxígenoArgón

Masa de soluto

Soluto 1 Soluto 2 Soluto 3Soluto 4 Soluto 5

70

60

50

40

30

20

10

01

2 3 4

11 5

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ACTIVIDADES

LA MATERIA: CÓMO SE PRESENTA3ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN (soluciones)

1. A la vista del gráfico:

a) Falso.

b) Verdadero.

c) Falso. Aunque la afirmación es verdadera (el aire es una mezcla homogénea) no puede de-ducirse de la gráfica.

d) Falso. Aunque la afirmación es verdadera (el aire es una mezcla de gases) no puede deducir-se de la gráfica.

e) Verdadero.

f) Falso. En el aire hay otros elementos menos abundantes que el argón que no aparecen ni siquiera en el gráfico.

g) Falso. Aunque la afirmación es verdadera (la concentración de dióxido de carbono en el aire está aumentando en los últimos años) no puede deducirse de la gráfica.

h) Falso. Hay una parte del gráfico con el título Otros que puede incluir varios gases, entre ellos el ozono.

2. a) Filtración; con una criba, por ejemplo.

b) Destilación. El alcohol se transforma antes en vapor.

c) Se disuelven ambos sólidos en agua y luego se filtra la mezcla empleando papel de filtro. La sustancia no soluble no pasa y se queda en el papel de filtro.

d) Decantación, pues estas dos sustancias tienen diferente densidad.

3. a) Sí. Por ejemplo, la sal común.

b) No. La leche, por ejemplo, es una mezcla hete-rogénea y, a simple vista, muestra un aspecto bastante homogéneo.

c) Sí. Por ejemplo, el agua destilada.

d) No. Las disoluciones están formadas por al me-nos dos componentes. Por ejemplo, el agua con azúcar.

e) Sí. Por ejemplo, el cocido.

f) Sí. Las partículas del soluto se entremezclan con las del disolvente; no se distinguen unas de otras. Por ejemplo, el agua con sal.

g) Sí. Las aleaciones están formadas por dos o más metales. Por ejemplo, el acero, cuyos com-ponentes son hierro y carbono.

4. a) Verdadero.

b) Falso. Esto no puede deducirse de la gráfica. En esta no se menciona la solubilidad.

c) Falso. La gráfica nos indica que en 5 L de diso-lución hay 50 g de agua. Por lo tanto, la concen-tración del soluto 2 será:

Concentración = Masa soluto 2

Volumen disolución =

= 50 g

5 L = 10 g/L

d) Verdadero.

e) Falso. Esto no puede deducirse de la gráfica. En esta no se menciona la solubilidad.

f) Verdadero.

5. En este caso:

20 g NaOH

200 mL disoluc. ?

1000 mL

1 L = 100 g/L

En tanto por ciento en masa:

20 g NaOH

200 g disoluc. = 0,1 " 10% en masa

6. En los 500 mL hay 5 g (10/2) de soluto. Si añadi-mos 2, habrá 7 g de soluto en 500 mL. Por tanto:

7 g soluto

500 mL ?

1000 mL

1 L = 14 g/L

7. 2 vasos son 250 cm3.

12 cm3 alcohol

100 cm3 disoluc. ? 250 cm3 dis. = 30 cm3 alcohol

8. 2,5 g ácido ? 100 g disoluc.

98 g ácido ?

1 cm3 disoluc.

1,8, g disoluc. =

= 1,417 cm3 de disolución

9. Calculamos la cantidad de AgCl de cada disolución:

• 1,5 L disoluc. ? 2 g cloruro

1 L disoluc. = 3 g cloruro

• 0,450 L disoluc. ? 0,5 g cloruro

1 L disoluc. = 0,225 g cloruro

Y para calcular la concentración de la disolución resultante sumamos las cantidades de soluto y también los volúmenes:

3 g cloruro + 0,225 g cloruro

1,5 L disoluc. + 0,450 L disoluc. = 1,654 g/L

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PROBLEMAS RESUELTOS




Elementos Compuestos Homogéneas Heterogéneas

Grafito Vapor de agua Lejía Zumo de naranja

Oxígeno Colesterol Agua de mar Granito

Ozono Dióxido de carbono Agua mineral Mahonesa

Cobre PVC Bronce Leche con azúcar

Azufre Aire

Refresco de cola

Suero fisiológico

Clasifica las siguientes sustancias en sustancias puras o mezclas. En el caso de las sustancias puras,

di si son elementos o compuestos. En el caso de las mezclas, indica si son homogéneas o heterogéneas.

• Grafito • Colesterol • Agua mineral • Leche con azúcar

• Vapor de agua • Agua de mar • Mahonesa • Azufre

• Lejía • Granito • Cobre • Aire

• Zumo de naranja • Ozono • PVC • Refresco de cola

• Oxígeno • Dióxido de carbono • Bronce • Suero fisiológico

1 A partir de cada afirmación, indica

si las sustancias involucradas son

sustancias puras o mezclas.

a) Un sólido que, al calentarlo, comienza

a fundir a una temperatura de 30 ºC y acaba

de fundirse a una temperatura de 58 ºC.

b) Un líquido del que se obtienen dos gases

diferentes cuando realizamos

una electrolisis.

c) Un líquido que entra en ebullición a 90 ºC

y la temperatura permanece constante

hasta que desaparece todo el líquido.

d) Un polvillo grisáceo de aspecto homogéneo

en el que algunas partículas son atraídas

por un imán y otras no.

e) Un líquido en el que, al evaporarse el agua,

quedan unos cristales sólidos de color azul

oscuro.

f) Un sólido en que podemos distinguir varios

colores diferentes: blanco, gris y negro.

2 Señala si las siguientes sustancias

son sustancias puras o mezclas. En el caso

de sustancias puras, señala si se trata

de elementos o de compuestos.

a)

b)

c)

PROBLEMA RESUELTO 1

ACTIVIDADES

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PROBLEMAS RESUELTOS



a) Se forma una disolución cuyos componentes son:

• Soluto " azúcar: 15 g.

• Disolvente " agua: 200 cm3.

La concentración es:

c = masa de soluto (g)

volumen de disolución (L)

Suponemos que al añadir el soluto no cambia el volumen total, que expresado en litros será:

200 cm3 ? 1 dm3

103 cm3 = 0,2 dm3 = 0,2 L

Por tanto:

c = 15 g

0,2 L = 75 g/L

b) La concentración, expresada en porcentaje en masa, indica los gramos de soluto que hay con-tenidos en 100 g de disolución. Partimos de la definición de densidad para calcular la masa de disolvente que equivale a 200 cm3:

d = m

V " m = d ? V = 1 g/cm3 ? 200 cm3

m = 200 g

Por tanto, la masa de disolución será:

mdisoluc. = 200 + 15 = 215 g

Y la concentración:

c (%) = 15 g

215 g ? 100 = 7% en masa

Se disuelven 15 g de azúcar en 200 cm3 de agua. Calcula la concentración de la disolución

formada, expresada:

a) En g/L. b) En % en masa (dagua = 1 g/cm3).

1 Calcula la concentración, en g/L,

de una disolución con 10 g de cloruro

de sodio y 350 mL de agua.

Sol.: 28,57 g/L

2 Calcula el % en masa de una disolución

que contiene 30 g de soluto en 1 L de agua.

Sol.: 2,9%

3 La concentración de una disolución es de 15 g/L.

¿Qué cantidad de soluto habrá en 250 cm3?

Sol.: 3,75 g

4 Una disolución de azúcar en agua tiene

una densidad de 1,08 g/mL,

y una concentración de 20 g/L. Expresa

su concentración en % en masa.

Sol.: 1,81%

5 Calcula el tanto por ciento en masa

de una disolución formada al disolver 30 g

de cloruro de sodio en medio litro de agua.

¿Qué cantidad de soluto habría en 200 cm3

de agua? (dagua = 1 g/cm3)

Sol.: 5,67%; 12 g

6 Se desea preparar 0,5 L una disolución

cuya concentración sea de 0,15 g/mL. Calcula

la cantidad de soluto necesaria y describe

el procedimiento a seguir.

Sol.: 75 g

7 Se mezclan 0,8 L de alcohol con 1,2 L

de agua. dalcohol = 0,79 g/cm3; dagua = 1 g/cm3.

Calcula la concentración de la disolución:

a) En tanto por ciento en volumen.

b) En tanto por ciento en masa.

Sol.: a) 40% en volumen; b) 34,5% en masa

8 Calcula la concentración, en g/L y en % en

masa, de una disolución formada al mezclar

100 g de cloruro de sodio en 1,5 L de agua.

Sol.: 66,7 g/L; 6,25%

9 Calcula el volumen de una disolución de azúcar

en agua cuya concentración es de 10 g/L,

sabiendo que contiene 30 g de soluto.

Si la densidad de la disolución es de 1,04 g/mL,

calcula la masa de la disolución.

Sol.: 3 L; 3120 g

PROBLEMA RESUELTO 2

ACTIVIDADES

220805 _ 0019-0134.indd 61220805 _ 0019-0134.indd 61 25/03/10 13:0125/03/10 13:01



a) Partiendo de la definición de concentración, calculamos la cantidad de soluto necesaria

c = ms (g)

Vd (L), donde ms es la masa de soluto

(hidróxido de sodio) y Vd es el volumen de diso-lución: ms = c ? Vd. Siendo:

Vd = 100 cm3 ? 1 dm3

103 cm3 = 0,1 dm3 = 0,1 L

Por tanto:

ms = 20 g/L ? 0,1 L = 2 g

b) Para preparar la disolución hemos de disolver 2 g de hidróxido de sodio en agua hasta alcanzar un volumen de 0,1 L. Para ello:

1. Mediante una balanza pesamos la cantidad necesaria de hidróxido de sodio, utilizando un vidrio de reloj.

2. Disolvemos el soluto en una pequeña cantidad de agua, utilizando un vaso de precipitados.

3. A continuación añadimos la mezcla en un matraz aforado de 100 cm3 de capacidad, y completamos con agua hasta la marca de enrase que aparece en el cuello del matraz.

c) La concentración en % en masa se refiere a la masa de soluto que hay en 100 g de diso-lución. La masa de 100 cm3 de disolución será:

d = mV

" m = d ? V "

" m = 1,2 g/cm3 ? 100 cm3 = 120 g

Entonces:

c (%) = 2 g de soluto

120 g de disolución ? 100 =

= 1,66% en masa

Deseamos preparar 100 cm3 de una disolución de hidróxido de sodio cuya concentración

sea de 20 g/L.

a) ¿Qué cantidad de hidróxido de sodio necesitaremos utilizar?

b) Explica el procedimiento para preparar la disolución. Indica el material empleado.

c) Si la densidad de la disolución es 1,2 g/cm3, ¿cuál será su concentración expresada en %?

1 Deseamos preparar 1,5 L de una disolución

de azúcar en agua al 5% en masa. Determina

la cantidad de soluto necesaria.

ddisoluc. = 1200 kg/m3.

Sol.: 90 g

2 ¿Cuántos gramos de una disolución de cloruro

de sodio, NaCl, al 20% en masa, son

necesarios para preparar 200 mL

de una disolución que contenga 5 g/L?

Sol.: 5 g

3 Explica cómo prepararías 2 L de disolución

de alcohol en agua, al 30% en volumen.

4 Disponemos de 250 mL de una disolución

de clo ruro de magnesio, MgCl2, cuya

concentración es de 2,5 g/L. Indica qué

cantidad de agua es necesario añadir para

que la concentración se reduzca a la mitad.

Sol.: 250 mL

5 Se desea preparar una disolución

de un determinado soluto sólido, al 5%

en masa. Si disponemos de 40 g

de esta sustancia, ¿qué cantidad de agua

habrá que añadir?

Sol.: 760 mL

6 Se forma una disolución disolviendo 20 g

de azúcar en 1 L de agua. Calcula:

a) La densidad de dicha disolución,

sabiendo que la densidad del agua

es de 1 kg/L.

b) La concentración expresada en % en masa.

Sol.: a) 1,02 kg/L; b) 1,96%

7 Calcula la cantidad de nitrato de plata

que se necesita para preparar 1 L de

disolución que contenga 2 g/100 mL.

Sol.: 20 g

PROBLEMA RESUELTO 3

ACTIVIDADES

PROBLEMAS RESUELTOS


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1. Habrá que incidir en que el conocimiento de todos los modelos y las limitaciones que obligaron a cambiarlos es parte del avance y del desarrollo de la ciencia. Se describirán entonces las partículas subatómicas que componen el átomo y sus principales características.

2. Incidiremos de forma expresa en la importancia que tiene el fenómeno de la electricidad en la constitución de la materia (neutra, pero curiosamente formada por partículas cargadas).

3. Analizaremos la importancia que tiene la radiactividad tanto en factores positivos (medicina y ciencia) como en factores negativos (contaminación y residuos).


MAPA DE CONTENIDOS

modelos atómicosnúcleo electrones

símbolos

modelo de Thomson

modelo de Bohr

modelo de Rutherford

modelo actual

elementos químicos

sistema periódico

cuya estructura se explica con

formados por

con tienen

carga negativa

cuyo número determina

cuya suma determina

característicos de los

que se agrupan en el

experiencia de la lámina de oro

deducido a partir de

representados por

ÁTOMOS

está formada por

LA MATERIA

protones

el número atómico

empleadopara

ordenar los elementos en el sistema periódico

tienen

cargapositiva

el número másico

neutrones

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LA MATERIA: PROPIEDADES ELÉCTRICAS Y EL ÁTOMO4

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• Conocer la naturaleza eléctrica de la materia, así como las experiencias que la ponen de manifiesto.

• Saber mediante qué mecanismos se puede electrizar un cuerpo.

• Conocer la estructura última de la materia y su constitución por partículas cargadas eléctricamente.

• Conocer los distintos modelos atómicos de constitución de la materia.

• Aprender a identificar las partículas subatómicas y sus propiedades más relevantes.

• Explicar cómo está constituido el núcleo atómico y cómo se distribuyen los electrones en los distintos niveles electrónicos.

• Aprender los conceptos de número atómico, número másico y masa atómica.

• Entender los conceptos de isótopo e ion.

• Conocer las aplicaciones de los isótopos radiactivos.

OBJETIVOS

La materia: propiedades eléctricas y el átomo

CONTENIDOS

CONCEPTOS • Electrostática.

• Métodos experimentales para determinar la electrización de la materia: péndulo eléctri-co, versorio y electroscopio.

• Partículas que forman el átomo.

• Modelos atómicos de Thomson, Rutherford, Bohr y modelo actual.

• Átomos, isótopos e iones: número atómico, número másico y masa atómica.

• Radiactividad.


• Realizar experiencias sencillas que muestren formas de electrizar un cuerpo.

• Realizar experiencias que muestren los dos tipos de cargas existentes.

• Realizar experiencias sencillas que pongan de manifiesto la naturaleza eléctrica de la materia.

• Calcular masas atómicas de elementos conocidas las de los isótopos que los formany sus abundancias.

• Completar tablas con los números que identifican a los diferentes átomos.

ACTITUDES • Valorar la importancia del lenguaje gráfico en la ciencia.

• Potenciar el trabajo individual y en equipo.

PRESENTACIÓN

1. En esta unidad hemos seguido el desarrollo histórico, en primer lugar se determinó la naturaleza eléctrica de la materia, se llegó al concepto de materia cargada y carga eléctrica. Todo esto para describir las experiencias que ponían de manifiesto la existencia del electrón.

2. Continuamos con una breve cronología de los distintos modelos propuestos por

los científicos sobre la constitución de la materia, resaltando que el avance de la ciencia es posible tanto gracias a la mejora de las técnicas instrumentales (distintos hechos empíricos no explicados por el modelo anterior) como de su posterior interpretación.

3. Estudiamos el concepto de isótopo y el de ion.

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Identificar los problemas derivados de la radiactividad. Pero, también, valorar las repercusiones positivas en la medicina y en la ciencia.


Enseñar a los alumnos a respetar los carteles con símbolos que nos indican «zona con radiactividad».

Las mujeres embarazadas tienen que extremar las precauciones en estas zonas. Durante el embarazo no deben hacerse ninguna radiografía, ya que la radiación podría dificultar el correcto desarrollo del bebé.

3. Educación para la paz.

Desarrollar en los alumnos una actitud crítica y de repulsa hacia la aplicación de la radiactividad en la construcción de armas, como es la bomba atómica.


1. Conocer la relación existente entre las cargas eléctricas y la constitución de la materia.

2. Explicar las diferentes formas de electrizar un cuerpo.

3. Describir los diferentes modelos atómicos comentados en la unidad.

4. Indicar las diferencias principales entre protón, electrón y neutrón.

5. Dados el número atómico y el número másico, indicar el número de protones, electrones y neutrones de un elemento, y viceversa.

6. Calcular la masa atómica de un elemento conociendo la masa de los isótopos que lo forman y sus abundancias.

7. Conocer los principios fundamentales de la radiactividad.






En los ejercicios relacionados con el tamaño y la carga de las partículas atómicas se trabaja con la notación científica y las potencias de diez. En la determinación de la masa atómica, teniendo en cuenta la riqueza de los isótopos, se trabajan los porcentajes.



Continuando con el estudio de la materia, ahora desde el punto de vista microscópico, esta unidad se genera a partir del desarrollo histórico del estudio de la naturaleza eléctrica de la materia. Para estudiar esta propiedad se recurre a tres aparatos: el versorio, el péndulo eléctrico y el electroscopio. Se estudia la electrización por contacto y por inducción. De esta forma, se pone de manifiesto la existencia de «electricidad positiva y negativa». A partir

de aquí, nos adentramos en el estudio de las partículas que componen el átomo, sin alejarnos de la cronología de los descubrimientos. Los modelos atómicos se trabajan desde una doble vertiente: primero, como contenidos propios de la unidad; y, segundo, como ejemplo de trabajo científico. De hecho, en la página 83 se ejemplifica con una ilustración el método empleado por la ciencia para llegar al conocimiento del modelo atómico actual.


En la sección Rincón de la lectura se proponen algunas páginas web interesantes que refuerzan los contenidos trabajados en la unidad.


Una síntesis de la unidad en la sección Resumen para reforzar los contenidos más importantes, de forma que el alumno conozca las ideas fundamentales de la unidad.



4

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ACTIVIDADES

LA MATERIA: PROPIEDADES ELÉCTRICAS Y EL ÁTOMO4ACTIVIDADES DE REFUERZO

1. Dado el siguiente átomo: 168O.

a) Determina cuántos protones y neutrones tiene en el núcleo.

b) Escribe la representación de un isótopo suyo.

2. Determina el número atómico y el número másico de un elemento que tiene 18 protones y 22 neutrones en su núcleo.

3. Un átomo neutro tiene 30 neutrones en su núcleo y 25 electrones en la corteza. Determina cuál es el valor de su número atómico y de su número másico.

4. Completa:

a) F + 1 e- " …

b) Na " … + 1 e-

c) O + … " O2-

d) Fe " … + 3 e-

5. El átomo de hierro está constituido por 26 protones, 30 neutrones y 26 electrones. Indica cuál de las si-guientes afirmaciones está de acuerdo con el modelo atómico propuesto por Rutherford:

a) Los 26 protones y los 30 neutrones están en el núcleo, mientras que los 26 electrones giran alre-dedor del mismo.

b) Los 26 electrones y los 30 neutrones están en el núcleo, mientras que los 26 protones giran alrede-dor del mismo.

c) Los 26 protones y los 30 neutrones están en el nú-cleo, mientras que los 26 electrones se encuentran pegados a él en reposo.

d) El átomo de hierro es una esfera maciza en la cual los protones, electrones y neutrones forman un todo compacto.


7. Observa la siguiente tabla y responde a las cuestiones:

a) ¿Cuál de las especies atómicas es un átomo neutro?

b) ¿Cuál es un catión?

c) ¿Cuál es un anión?

8. Elige la respuesta adecuada. Un cuerpo es neutro cuando:

a) No tiene cargas eléctricas.

b) Tiene el mismo número de protones que de neu-trones.

c) Ha perdido sus electrones.

d) Tiene el mismo número de protones que de elec-trones.

9. En las figuras, indica el signo de la carga «q»:

10. Responde si las siguientes afirmaciones son verdade-ras o falsas:

a) Un cuerpo se carga positivamente si gana proto-nes, y negativamente si gana electrones.

b) Un cuerpo se carga positivamente si pierde elec-trones, y negativamente si los gana.

c) Todos los cuerpos tienen electrones y protones. Por tanto, todos los cuerpos están cargados.

d) Un cuerpo neutro tiene tantos protones como elec-trones.

11. Dibuja un esquema con las fuerzas que aparecen en-tre dos cargas q1 y q2 cuando:

a) Ambas son positivas.

b) Ambas son negativas.

c) Una es positiva, y la otra, negativa.

+

+ q

q

a)

b)

Especie atómica PlataIon

fluoruro

Símbolo

Z

A

N.o de protones

N.o de neutrones

N.o de electrones

Mg2+ Cu+

12 29

24

47

60 34 9

10

FICHA 1

1 2 3Especie atómica

Z

A

N.o de electrones

9 35 11

18 72 23

10 35 10

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ACTIVIDADES

LA MATERIA: PROPIEDADES ELÉCTRICAS Y EL ÁTOMO4ACTIVIDADES DE REFUERZO (soluciones)

1. a) Tiene 8 protones y 8 neutrones.

b) Un isótopo suyo sería: 178O. Los isótopos estables

de oxígeno son:

• 168O

• 178O

• 188O

2. El número atómico es 18 (argón), y el número má-sico, 40.

3. El número atómico es 25 (manganeso), y el núme-ro másico, 55.

4. a) F + 1 e- " F-

b) Na " Na+ + 1 e-

c) O + 2 e- " O2-

d) Fe " Fe3+ + 3 e-

5. a) Sí.

b) No.

c) No.

d) No.

6. La tabla quedará así:

7. a) La 2.

b) La 3.

c) La 1.

8. Respuesta correcta: d), debido a que las cargas po-sitivas y negativas están compensadas.

9. a) Positiva.

b) Negativa.

10. a) Falsa. Un cuerpo se carga positivamente si pier-de electrones, y negativamente si los gana.

b) Verdadera.

c) Falsa. Existen cuerpos neutros. Son aquellos que tienen tantos protones como electrones.

d) Verdadera.


a)

b)

c)

+q1 +q2

-q1 -q2

-q1 +q2

+ +

+ -

FICHA 1

Especie atómica PlataIon

cobreIon

fluoruro

Símbolo

Z

A

N.o de protones

N.o de neutrones

N.o de electrones

Mg2+ Ag Cu+ F-

12 29 9

24 107 63 18

12

12

12

47

60

46

29

34

28

9

9

10

Ionmagnesio

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1. Frotamos una barra de plástico con un paño de lana y la acercamos a unos trocitos de papel. ¿Qué ocurre? Responde a las preguntas:

a) ¿Cómo notamos que la barra de plástico se ha cargado?

b) ¿Se habrá cargado también el paño de lana?

c) ¿Se habrán cargado los papelitos si la barra no los toca?

d) Si la barra de plástico se ha cargado negativa-mente y toca a los papelitos, ¿habrán adquirido carga eléctrica los trocitos de papel? Explica tu respuesta.

2. Observa el dibujo y responde a las cuestiones.

1. Una barra de plástico electrizada se aproxima a un péndulo eléctrico.

2. Tocamos con la barra la bolita el péndulo.

a) En el experimento 1, ¿cómo son las cargas que han adquirido la barra de plástico y la bolita del péndulo?

b) Cuando entran en contacto, ¿qué ha ocurrido?

Completa las siguientes frases:

• Dos cuerpos con la misma carga eléctrica se __________.

• Dos cuerpos con cargas eléctricas contrarias se __________.

3. Señala cómo pueden emplearse los siguientes apa-ratos para saber si un cuerpo está cargado eléctri-camente.

4. Completa la tabla buscando los datos que no co-nozcas.

Utiliza el dato de la masa del protón para calcular el número de protones necesario para formar una masa de 1 kg.

5. Observa el siguiente dibujo de la experiencia rea-lizada por Rutherford y sus colaboradores y seña-la por qué sirvió para desterrar definitivamente el modelo de Thomson. Realiza algún esquema para aclarar tu respuesta.

a) ¿Por qué se empleó una lámina muy fina de oro? ¿Qué habría pasado si se hubiera utilizado un trozo más grueso de oro?

b) ¿Por qué rebotaban algunas partículas? Haz un dibujo para explicarlo.

c) ¿Por qué se desviaban algunas partículas? Haz un dibujo para explicarlo.

Partícula Carga Masa

Protón

Neutrón

Electrón

ACTIVIDADESFICHA 2

Lámina de oro muy fina

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1. a) Porque al acercarla a los papelitos, los atrae.

b) Sí.

c) Si la barra no llega a tocarlos, no.

d) Cuando la barra de plástico toca a los trocitos de papel, estos sí adquieren carga eléctrica, tam-bién de signo negativo.

2. a) La bolita del péndulo no se carga eléctricamen-te, puesto que la barra de plástico se acerca, pero no la toca.

b) Cuando entran en contacto, pasa carga eléctri-ca de la barra a la bolita del péndulo.

• Dos cuerpos con la misma carga eléctrica se repelen.

• Dos cuerpos con cargas eléctrica contrarias se atraen.

3. En el caso del versorio, podemos acercar un objeto a las aspas, pero sin llegar a tocarlas. Como las aspas son metálicas, si el cuerpo que acercamos tiene carga eléctrica, las cargas en las aspas me-tálicas se redistribuyen, de manera que las cargas de signo opuesto a la del objeto que se acerca se sitúan más cerca de este. Las cargas del mismo signo se sitúan en el lado contrario de las aspas del versorio.

En el caso del electroscopio, podemos realizar un experimento parecido. Si tocamos con un cuerpo cargado, las varillas del electroscopio se separarán. Esto significa que tienen carga del mismo signo. En efecto, cuando tocamos la bolita metálica del electroscopio, las cargas eléctricas pasan a esta, y llegan hasta las varillas, que se cargan ambas con carga eléctrica del mismo tipo y se repelen.

4.

El número de protones necesario para formar una masa de 1 kg se calculará a partir de la masa del protón:

N.° protones = 1 kg

1,67 ? 10-27 kg/protón =

= 5,988 ? 1026 protones

5. Si el modelo de Thomson fuera correcto, al bom-bardear la lámina de oro deberían haber atravesa-do la lámina todas la partículas, con más o menos dispersión, puesto que este modelo suponía que la carga positiva estaba distribuida por todo el átomo y los electrones estaban embutidos en ella, como las pasas de un pastel.

a) Porque así algunas partículas podían atravesar la lámina. Con una lámina más gruesa ninguna partícula la habría atravesado y no se hubieran obtenido las mismas conclusiones.

b) Porque chocaban con los núcleos atómicos.

c) Porque pasaban cerca de los núcleos. Ver el di-bujo de arriba.

Partícula Carga Masa

Protón +1,602 ? 10-19 C 1,67 ? 10-27 kg

Neutrón - 1,67 ? 10-27 kg

Electrón -1,602 ? 10-19 C 9,1 ? 10-31 kg

ACTIVIDADESFICHA 2

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1. Ordena cronológicamente los siguientes hechos.

a) Descubrimiento del protón.

b) Experimento de Millikan.

c) Experimento de Rutherford.

d) Descubrimiento del electrón.

e) Modelo atómico de Bohr.

f) Descubrimiento de los dos «tipos» de electri-cidad.

g) Modelo atómico de Rutherford.

h) Modelo atómico de Thomson.

2. Según el modelo atómico propuesto por Bohr y di-bujando las partículas como bolitas de diferentes colores, haz un esquema que represente al átomo de litio de número atómico 3.

a) Indica el número de protones que hay en el núcleo.

b) Señala el número de neutrones.

c) Indica el número de electrones.

d) ¿Cuál es la carga neta del átomo?

e) Repite el dibujo quitándole un electrón.

f) Cuál es la carga del nuevo átomo. ¿En qué se ha convertido?

3. Completa las frases:

a) El número atómico, Z, representa el número de ________ que un átomo tiene en su ________.

b) El número másico, A, representa el número de ________ y de ________ que un átomo tiene en su ________.

c) El número de electrones en un átomo neutro co-incide con el número _______.

d) El número de electrones en un átomo neutro coincide con el número ________.


5. Con las letras de las casillas marcadas encontrarás la respuesta a la siguiente definición:

«Nombre que se da a los átomos del mismo elemen-to que se diferencian en el número de neutrones»:

1. Átomo con carga eléctrica. 2. Carga que adquiere un átomo cuando pierde

electrones. 3. Partícula con carga negativa. 4. Científico británico que descubrió el electrón. 5. Partícula sin carga eléctrica. 6. Partícula con carga eléctrica positiva. 7. Fuerza que existe entre las partículas con carga

de distinto signo. 8. Fuerza existente entre las partículas con cargas

del mismo signo.

6. Las reacciones nucleares pueden emplearse para obtener energía.

a) ¿Qué ventajas tienen las centrales nucleares?

b) ¿Qué son los residuos nucleares?

c) ¿Qué se hace con ellos? ¿Dónde se almacenan?

d) ¿Qué quiere decir que la vida de los residuos nucleares es de cientos o de miles de años?

e) ¿Por qué son peligrosos los residuos nucleares?

f) ¿Por qué son tan peligrosos los accidentes que se producen en las centrales nucleares?

g) ¿Por qué crees entonces que se siguen utilizan-do las centrales nucleares?

7. Explica cómo se emplean algunos isótopos radiacti-vos en medicina para tratar enfermos con cáncer.

Elemento Carbono Calcio Oxígeno Flúor

Símbolo

N.° atómico 6 7

N.° másico 12 16

N.° de protones 8

N.° de neutrones 20

N.° de electrones 20 7

1

2

3

4

5

6

7

8

ACTIVIDADESFICHA 3

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Elemento Carbono Calcio Oxígeno Flúor

Símbolo C Ca O F

N.° atómico 6 20 8 7

N.° másico 12 40 16 18

N.° de protones 6 20 8 9

N.° de neutrones 6 20 8 6

N.° de electrones 6 20 8 7

ACTIVIDADESFICHA 3

1. 1. Descubrimiento de los dos «tipos» de electrici-dad. Siglo XVIII.

2. Descubrimiento del electrón. 1897.

3. Modelo atómico de Thomson. 1903.

4. Experimento de Millikan. Experimento de Ru-therford. 1909.

5. Modelo atómico de Rutherford. 1911.

6. Modelo atómico de Bohr. 1913.

7. Descubrimiento del protón. 1918.

2. Dibujo:

a) 3 protones. c) 3 electrones.

b) 3 neutrones. d) El átomo es neutro.

e)

f) +1. Se ha convertido en un ion.

3. a) El número atómico, Z, representa el número de protones que un átomo tiene en su núcleo.

b) El número másico, A, representa el número de protones y de neutrones que un átomo tiene en su núcleo.

c) El número de electrones en un átomo neutro co-incide con el número atómico.

d) El número de electrones en un átomo neutro coincide con el número de protones.

4.

5. Nombre que se da a los átomos del mismo elemen-to que se diferencian en el número de neutrones:

6. a) Producen una gran cantidad de energía a partir de muy poca cantidad de combustible. Ade-más, no emiten gases que contribuyen al incre-mento del efecto invernadero, como el dióxido de carbono.

b) Los desechos producidos en instalaciones nu-cleares.

c) Los residuos se almacenan bajo tierra.

d) Que emiten radiación durante cientos o miles de años. Es decir, que son tóxicos durante mucho tiempo.

e) Porque siguen emitiendo radiación durante mu-chos años.

f) Porque emiten a la atmósfera materiales radiac-tivos que ocasionan graves daños en la salud de las personas, produciendo cáncer y malforma-ciones en los recién nacidos.

g) Porque producen una gran cantidad de energía y no emiten gases de efecto invernadero.

7. La radiación emitida por estos isótopos puede em-plearse, por ejemplo, para obtener imágenes del interior del cuerpo humano. En otros casos, estas radiaciones matan a las células cancerosas sin da-ñar a las células sanas.

I S Ó T O P O S

1 I O N

2 P O S I T I V A

3 E L E C T R Ó N

4 T H O M S O N

5 N E U T R Ó N

6 P R O T Ó N

7 A T R A C C I Ó N

8 R E P U L S I Ó N

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ACTIVIDADES

LA MATERIA: PROPIEDADES ELÉCTRICAS Y EL ÁTOMO4ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN

1. Dados los siguientes átomos:

42A; 16

8B; 136C; 17

8D; 188E

¿Cuáles de ellos son isótopos entre sí? ¿Por qué?

2. La existencia de isótopos, ¿está en contradicción con la teoría atómica de Dalton?

Justifica la respuesta.

3. El boro se presenta en la naturaleza en forma de dos isótopos: uno de masa atómica 10 y otro de masa atómica 11. Si la masa atómica del boro es 10,8, determina la proporción en que se encuentran am-bos isótopos.

4. Expresa en gramos la masa equivalente a 1 u.

5. Calcula la masa (en gramos) en cada caso:

a) 1 átomo de 16O.

b) 1024 átomos de 16O.

c) Una molécula de agua (H2O). (AH = 1; AO = 16.)

d) 6,022 ? 1023 moléculas de agua. (AH = 1; AO = 16.)

e) Una molécula de glucosa (C6H12O6). (AH = 1; AC = 12; AO = 16.)

f) 1024 moléculas de glucosa (C6H12O6). (AH = 1; AC = 12; AO = 16.)

6. La plata se presenta en la naturaleza con dos isóto-pos estables:

• 104

77Ag " 51,82 %.

• 104

97Ag " 48,18 %.

¿Cuál será entonces la masa atómica de la plata?

7. El argón se presenta en la naturaleza con tres isóto-pos estables:

• 31

68Ar " 0,337%.

• 31

88Ar " 0,063%.

• 41

08Ar " 99,6 %.

a) ¿A cuál de los tres isótopos se parece más la masa atómica del argón?

b) ¿Crees que siempre sucede esto? Piensa en ele-mentos que tengan 5 o 6 isótopos estables.

8. Explica las siguientes frases:

a) La experiencia de Rutherford demostró que la mayor parte del átomo está vacío.

b) La experiencia de Rutherford demostró que la carga positiva del átomo se concentra en una región muy pequeña: el núcleo.

c) La experiencia de Rutherford demostró que el tamaño del núcleo es muy pequeño comparado con el tamaño del átomo.

9. Dado el átomo: 83

67X, señala razonadamente si las

afirmaciones siguientes son verdaderas o falsas.

a) Si le quitamos un electrón se transformará en un ion del mismo elemento.

b) Si se le añaden dos protones se transformará en un elemento diferente.

c) Si se le quita un protón se transformará en un ion del mismo elemento.

d) Si se le añaden dos neutrones se transformará en un isótopo del mismo elemento.

10. Dado el átomo 125

63I, indica qué partículas le faltan o

le sobran para transformarse en un anión monova-lente.


Contesta:

a) ¿Cuál de ellas es un ion negativo?

b) ¿Cuál de ellas es un ion positivo?

c) ¿Cuáles son isótopos?

12. Explica las siguientes experiencias:

a) Cuando frotamos dos globos con un paño y lue-go acercamos un globo al otro, los globos se re-pelen.

b) Después de cepillarnos el pelo, el cepillo atrae al pelo.

c) Cuando despegamos dos tiras de celofán pega-das a una mesa, las tiras se repelen.

d) Cuando tocamos con nuestra mano una bola de un péndulo que está cargada eléctricamente, se descarga, aunque nosotros no sentimos ningún calambre.

Especie atómica 1 2 3 4

Z 12 16

A 24 25 32

N.o de protones 20 12

N.o de neutrones 20

N.o de electrones 18 12 12 18

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ACTIVIDADES

LA MATERIA: PROPIEDADES ELÉCTRICAS Y EL ÁTOMO4ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN (soluciones)

1. Son isótopos entre sí aquellos que tienen el mismo número atómico, es decir:

168B, 17

8D y 188E

2. Sí, porque la teoría de Dalton especificaba que to-dos los átomos de un mismo elemento eran iguales entre sí, y los isótopos tienen distinto número de neutrones en el núcleo.

3. Se realiza una media ponderada:

mB = 10x + 11 ? (100 - x)

100 = 10,8 "

" x = 20

Por tanto, habrá:

• 20 % de 10B.

• 80 % de 11B.

4. 1 u = 1,66 ? 10-27 kg = 1,66 ? 10-24 g

5. La masa en cada caso será:

a) 1 átomo de 16O: 16 ? 1,66 ? 10-24 g = 2,66 ? 10-23 g

b) 1024 átomos de 16O: 16 ? 1024 ? 1,66 ? 10-24 g = 26,6 g

c) Una molécula de agua (H2O): 18 u = 18 ? 1,66 ? 10-24 g = 2,99 ? 10-23 g

d) 6,022 ? 1023 moléculas de agua: 6,022 ? 1023 ? 18 ? 1,66 ? 10-24 g = 18,0 g

e) Una molécula de glucosa (C6H12O6): (6 ? 12 + 12 + 6 ? 16) ? 1,66 ? 10-24 g =

= 2,99 ? 10-22 g

f) 1024 moléculas de glucosa: 1024 ? (6 ? 12 + 12 + 6 ? 16) ? 1,66 ? 10-24 g =

= 298,8 g

6. La masa atómica de la plata será:

mAg = 107 ? 51,82 + 109 ? 48,18

100 = 107,96

7. a) La masa atómica del argón se parece más a la del isótopo 4

108Ar, pues este isótopo es, con dife-

rencia, el más abundante.

b) Esto es lo habitual, pero no siempre sucede. En el estaño, que tiene 10 isótopos estables, la masa atómica es 118,7 y, aunque existe el isóto-po 11

590Sn, este no es el más abundante (8,59 %).

El más abundante es el 125

00Sn (32,85 %).

8. Las explicaciones serán:

a) Porque la mayor parte de las partículas a atrave-saban la lámina de oro sin desviarse.

b) Porque solo algunas partículas a rebotaban de-bido a las fuerzas eléctricas de repulsión (las cargas del mismo signo se repelen).

c) Porque solo un pequeño porcentaje de las par-tículas a rebotaban.

9. a) Verdadero.

b) Verdadero.

c) Falso, se transformará en un ion de otro ele-mento.

d) Verdadero.

10. Le falta un electrón para transformarse en el anión I-.


a) La especie 4.

b) La especie 1.

c) Las especies 2 y 3.

12. a) Al frotar los globos, estos adquieren carga eléc-trica. Si los frotamos con el mismo paño, la car-ga eléctrica de ambos globos será del mismo tipo, por lo que los globos se repelerán.

b) El pelo queda cargado eléctricamente, pues existe un flujo de cargas eléctricas entre el ce-pillo y el pelo, que quedan electrizados con car-gas de diferente tipo. Por eso se atraen luego al acercar el cepillo al pelo.

c) Al despegar las tiras, estas se cargan eléctrica-mente, con carga del mismo tipo. Al acercarlas, las cargas del mismo tipo se repelen.

d) La carga pasa de la bola a nuestro cuerpo. Pero es una carga bastante pequeña, por lo que no notamos ninguna sensación especial.

Especie atómica 1 2 3 4

Z 20 12 12 16

A 40 24 25 32

N.o de protones 20 12 12 16

N.o de neutrones 20 12 13 16


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PROBLEMAS RESUELTOS



a) Un átomo se representa mediante la notación: AZX, siendo Z = número atómico y A = número má-sico.

• Z representa el número de protones que el átomo tiene en el núcleo.

• A representa la suma del número de protones y el número de neutrones que hay en el nú-cleo: A = Z + N.

Un elemento químico puede estar constituido por especies atómicas diferentes, llamadas isótopos, que son átomos con el mismo número atómico y distinto número másico.

6329Cu " N = 63 - 29 = 34 neutrones6529Cu " N = 65 - 29 = 36 neutrones

Por tanto, los dos isótopos se diferencian en el

número de neutrones que tienen en el núcleo.

b) La masa atómica de un elemento depende de la proporción en que se presentan sus isótopos en la naturaleza y viene dada por la media pon-derada de las masas de dichos isótopos, es decir:

mCu = 63 ? 69,1 + 65 ? 30,9

100 "

" mCu = 63,62 u

Este valor de la masa atómica es el que en-contramos en la tabla periódica para cada ele-mento.

El cobre se presenta en forma de dos isótopos estables: 6239Cu y 62

59Cu, que aparecen en la naturaleza

con una abundancia de 69,1% y 30,9%, respectivamente.

a) ¿Qué diferencia existe entre ellos? b) Calcula la masa atómica del cobre.

1 El uranio se presenta en forma de tres

isótopos: 23

942U (0,0057 %); 23

952U (0,72 %); 23

982U (99,27%)

a) ¿En qué se diferencian estos isótopos?

b) ¿Cuál es la masa atómica del uranio

natural?

Sol.: 237,97

2 Se conocen dos isótopos del elemento cloro: 31

57Cl y 31

77Cl, que existen en la naturaleza

en la proporción 3 a 1. Calcula la masa

atómica del cloro.

Sol.: 35,5

3 Se conocen dos isótopos de la plata: el isótopo 107Ag aparece en la naturaleza en

una proporción del 56%. Sabiendo que

la masa atómica de la plata es 107,88.

¿Cuál es el número másico del otro isótopo?

Sol.: 109

4 Indica cuáles de las siguientes especies

atómicas son isótopos:

126X; 12

8Y; 146Z; 19

9U; 148V

5 Completa la siguiente tabla para los isótopos

del hidrógeno:

6 Existen tres isótopos del oxígeno:

16O (99,76%); 17O (0,04%)

18O (0,20%)

Calcula la masa atómica del oxígeno.

Sol.: 16,0044

7 Observa los siguientes átomos: 10

5B; 115B; 12

5B; 147N; 16

8O; 126C; 12

7C

Agrupa los átomos anteriores según:

a) Sean isótopos.

b) Tengan el mismo número másico.

c) Tengan el mismo número de neutrones.

PROBLEMA RESUELTO 1

ACTIVIDADES

Protio Deuterio Tritio

Representación 11H

21H

31H

A

Z

N.o de protones

N.o de electrones

N.o de neutrones

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PROBLEMAS RESUELTOS



Un ion negativo o anión es un átomo que ha ganado electrones:

número de protones < número de electrones

Tiene carga neta negativa.

Un ion positivo o catión es un átomo que ha perdido electrones:

número de protones < número de electrones

Tiene carga neta positiva.

Así, en la tabla aparecen:

S + 2 e- " S2-

El anión tendrá 2 electrones más que protones.

Na " Na+ + 1 e-

El catión tendrá 1 electrón menos que protones.

Ca " Ca2+ + 2 e-

El catión tendrá 2 electrones menos que protones.

La última capa electrónica de un ion debe estar completa con 8 electrones.

Con todos estos datos completamos la tabla del enunciado:

Completa la tabla:



3 Escribe el símbolo del ion que se forma

y determina si son aniones o cationes

cuando:

a) El hidrógeno pierde un electrón.

b) El hidrógeno gana un electrón.

c) El cloro gana un electrón.

d) El calcio pierde dos electrones.

4 Completa:

a) Na " … 1e-

b) … + 2e- " O2-

c) N + … " N3-

d) Be " Be2+ + …

PROBLEMA RESUELTO 2

ACTIVIDADES

Especie atómica Li+ Se2- Sr2+ N3-

Z

N.o de protones

N.o de electrones

3 7

38

36

Símbolo del ion Br- Al3+ O2- N3-

Tipo de ion

N.o de e-

ganados

N.o de e-

perdidos

Especieatómica

Z A N.o protones N.o neutrones N.o electrones

S2- 8 16

Na+ 23 11

Ca2+ 40 18

Especieatómica

Z AN.o

protonesN.o

neutronesN.o

electrones

S2- 8 16 8 8 10

Na+ 11 23 11 12 10

Ca2+ 20 40 20 20 18

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PROBLEMAS RESUELTOS



a) El núcleo atómico está formado por protones y neutrones, siendo:

N.o de protones = Z

N.o de neutrones = A - Z

La estructura de los núcleos será:

S: Z = 16; A = 32.

• N.° de protones = 16

• N.o de neutrones = 32 - 16 = 16

K: Z = 19; A = 35.

• N.° de protones = 19

• N.o de neutrones = 35 - 19 = 16

b) La posición en la tabla periódica es:

S: periodo 3 (3 capas electrónicas); grupo 16, familia del oxígeno.

K: periodo 4 (4 capas electrónicas); grupo 1, al-calinos.

c) En el caso del azufre:

Es un no metal, ya que tiene 6 electrones en la última capa y, por tanto, tiende a aceptar los dos que le faltan para completarla con 8 electrones.

En el caso del potasio:

Es un metal, ya que tiene un solo electrón en la última capa y, por tanto, tiende a perderlo dejan-do completa la capa anterior.

d) El azufre formará:

S + 2 e- " S2-

El ion S2- es estable porque tiene 8 electrones en su última capa.

El potasio formará:

K " K+ + 1e-

El ion K+ es estable porque tiene 8 electrones en su última capa.

Dados los átomos: 3126S y 31

59K, determina:

a) La estructura de su núcleo. c) ¿Son metales o no metales?

b) Su posición en la tabla periódica. d) ¿Qué iones estables formarán?

1 Dado el elemento químico de número atómico

15 y número másico 31, determina:

a) La constitución de su núcleo.

b) El número de protones, neutrones

y electrones que tiene el ion estable

que forma.

c) Su posición en la tabla periódica.

2 Relaciona con flechas:

• Z = 11 ❏ Cobalto

• Z = 20 ❏ Talio

• Z = 28 ❏ Yodo

• Z = 81 ❏ Kriptón

• Z = 36 ❏ Sodio

• Z = 8 ❏ Oxígeno

• Z = 53 ❏ Níquel

• Z = 27 ❏ Calcio

3 Dados los siguientes átomos:

63Li; 18

9F

Determina:

a) Su posición en la tabla periódica.

b) Si son metales o no son metales.

c) Los iones estables que formarán.


Nombre Símbolo Z AN.o de

protones

N.o de

neutrones

N.o de

electrones

Boro

Hierro

Bario

Rubidio

Cloro

Plomo

Neón

Plata

PROBLEMA RESUELTO 3

ACTIVIDADES

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ELEMENTOS Y COMPUESTOS QUÍMICOS5

1. En esta unidad se introducirá al alumno en el estudio del sistema periódico. De una forma muy detallada se hará una breve descripción del estado físico, nombre de las familias químicas y curiosidades de la tabla. Si se quiere profundizar más en el estudio, se puede encargar a cada alumno un trabajo breve sobre un elemento y su posterior exposición en el aula. (En Internet, por ejemplo, es fácil encontrar la información necesaria.)

2. Por otro lado, prestaremos especial atención en la diferenciación de elementos y compuestos químicos, haciendo hincapié en que la circunstancia clave en este caso es la posible separación o no en sustancias más simples.

3. La representación de los elementos y de los compuestos químicos mediante las fórmulas es un aspecto importante a considerar dentro del lenguaje químico, y sin él no se entendería la química tal como se conoce hoy.


MAPA DE CONTENIDOS

LA CONFIGURACIÓN

ELECTRÓNICA

DE LOS ÁTOMOS

METALES

Y NO METALES

NO METALES

Y NO METALES

ÁTOMOS

DE METALES

DEL MISMO

ELEMENTO

la configuración de un gas noble

redes iónicas

moléculascristales

covalentesredes

metálicas

iones

positivos:cationes

negativos: aniones

que tienden a alcanzar

8 electrones en último nivel

con

da lugar a

y da lugar a

cuando se unen

que son

H+ Na+ Ca2+ Al3+

ejemplos

F- Cl- O2- S2-

ejemplos

justificadas porse producen entre

LAS UNIONES ENTRE ÁTOMOS

Fe Na Au

ejemplos

y da lugar a

cuando los átomos

comparten electrones

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5

• Distinguir entre elemento y compuesto químico.

• Aprender a clasificar los elementos en metales, no metales y gases nobles.

• Conocer el criterio de clasificación de los elementos en el sistema periódico

• Identificar los grupos de elementos más importantes.

• Conocer los símbolos de los elementos.

• Distinguir entre bioelementos y oligoelementos.

• Saber cómo se agrupan los elementos químicos en la naturaleza.

• Ser capaces de identificar algunos compuestos orgánicos comunes y algunos compuestos inorgánicos comunes.

OBJETIVOS

Elementos y compuestos químicos

CONTENIDOS

CONCEPTOS • Elementos y compuestos.

• Clasificación de los elementos: metales, no metales y gases nobles.

• Sistema periódico actual.

• Los elementos químicos más comunes.

• Bioelementos y oligoelementos.

• Agrupación de elementos: átomos, moléculas y cristales.

• Compuestos inorgánicos y orgánicos comunes.


• Identificar símbolos de diferentes elementos químicos.

• Sintetizar la información referente a los compuestos orgánicos e inorgánicos en tablas.

• Completar textos con información obtenida de unas tablas.

• Elaborar tablas.

• Interpretar la tabla periódica.

• Realizar experiencias en las que intervienen sustancias simples y compuestos.

ACTITUDES • Valorar el conocimiento científico como instrumento imprescindible en la vida cotidiana.

• Apreciar la utilidad de toda la información que nos ofrece la tabla periódica de los elementos.

PRESENTACIÓN

1. Relación de los elementos químicos más usuales y más importantes para la vida.

2. También se introducirá en esta unidad el estudio del sistema periódico como base para explicar todas las propiedades de los elementos químicos existentes.

3. Agrupación de átomos de forma cualitativa.

4. Relación de los compuestos más comunes en la vida cotidiana.

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Se puede relacionar en esta unidad el conocimiento de algunos elementos químicos con la necesidad que de ellos tiene el cuerpo humano. También se pueden trabajar con los alumnos las consecuencias que tendría sobre el ser humano la carencia de alguno de los elementos mencionados anteriormente.

Estos contenidos se retomarán en unidades posteriores en este mismo curso, cuando hablemos de los elementos que intervienen en los componentes orgánicos. Es importante destacar que, aunque algunos elementos químicos están presentes en pequeñas cantidades, son imprescindibles para el correcto funcionamiento del organismo.

2. Educación cívica.

Podemos aprovechar también esta unidad para hacer referencia al problema que tiene una gran parte de la humanidad en el acceso al agua; reflexionar sobre el consumo abusivo que se realiza en muchos países desarrollados y las graves carencias y enfermedades que soportan otros países debido a su escasez.


1. Distinguir un elemento químico de un compuesto.

2. Clasificar elementos en metales, no metales y cristales.

3. Conocer el nombre y el símbolo de los elementos químicos más usuales.

4. Determinar cuál es el criterio de clasificación de los elementos en el sistema periódico.

5. Saber situar en el sistema periódico los elementos más significativos.

6. Indicar la función principal de los elementos químicos más abundantes en el cuerpo humano.

7. Distinguir entre átomo, molécula y cristal.

8. Catalogar un compuesto como orgánico o inorgánico.




A través de textos con actividades de explotación, en la sección Rincón de la lectura se trabajan de forma explícita los contenidos relacionados con la adquisición de la competencia lectora.


Al estudiar los elementos y compuestos químicos necesarios para la vida, repasamos, de nuevo, los porcentajes.



Este tema es fundamental para adquirir las destrezas necesarias para entender el mundo que nos rodea. A partir del conocimiento de todos los elementos químicos, se llega a la información de cuáles son imprescindibles para la vida, así como los compuestos que forman. En la página 102 se define oligoelemento y bioelemento, así como la CDR (cantidad diaria recomendada) de los elementos fundamentales. Para qué sirve, qué produce su falta y en qué alimentos se encuentra.


En la sección Rincón de la lectura se trabaja con artículos de prensa para contextualizar la información de la unidad en temas actuales relacionados con la vida cotidiana del alumno. Se proponen algunas páginas web interesantes que refuerzan los contenidos trabajados en la unidad.


Conocer los elementos fundamentales para la vida contribuye a la adquisición de destrezas básicas para desenvolverse en los aspectos relacionados con la nutrición y la alimentación y, por extensión, en la habilidad de toma de decisiones y diseño de la propia dieta.





5

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ACTIVIDADES

ELEMENTOS Y COMPUESTOS QUÍMICOS5ACTIVIDADES DE REFUERZO

1. El potasio y el calcio tienen números atómicos con-secutivos: 19 y 20. Elige las afirmaciones que pue-den deducirse de esta información:

a) El potasio tiene 19 protones en su núcleo y el calcio tiene 20.

b) El potasio tiene 19 neutrones en su núcleo, y el calcio, 20.

c) El potasio tiene 19 electrones girando alrededor de su núcleo, y el calcio, 20.

d) Los dos elementos tienen propiedades químicas semejantes.

e) Los dos elementos pertenecen al mismo grupo del sistema periódico.

f) Los dos elementos pueden combinarse fácilmen-te entre sí para formar un compuesto químico.

g) La masa atómica del potasio es 19 u, y la del calcio, 20 u.


3. Escribe el símbolo y clasifica los siguientes elemen-tos como metales o no metales:

a) Hierro. e) Aluminio.

b) Cobre. f) Cloro.

c) Yodo. g) Azufre.

d) Nitrógeno. h) Plata.


5. Describe las partículas fundamentales constituyen-tes del átomo. Indica el número de par tículas que hay en el átomo representado por:

197

06Os


7. Indica la posición en el sistema periódico de los siguientes elementos:

a) Z = 5.

b) Z = 14.

c) Z = 26.

d) Z = 18.



10. Dados los elementos: 2131Na y 3

126S, determina:

a) La constitución de sus núcleos.

b) Su posición en el sistema periódico.

Elemento Sodio Bromo Cinc

Símbolo

N.o protones

N.o neutrones

N.o electrones

Z

A

11

12

35

80

30

65

Símbolo Mn Ca

Nombre Carbono Bromo

N.o atómico 25 35

N.o másico 55 80

N.o de protones 6

N.o de neutrones 6 20

N.o de electrones 20

Símbolo Mg2+ S2- Fe3+

N.o atómico

N.o másico

N.o de protones

N.o de neutrones

N.o de electrones

12

12 16

18

26

29

FICHA 1

Especie atómica

Oxígeno Sodio HelioIon

fluoruro

Z

A

N.o protones

N.o electrones

N.o neutrones

8 2 9

23 19

11

8 2

Elemento Tipo de elementoSímbolo

Cloro

Litio

Hierro

Cobre

Fósforo

Estaño

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ACTIVIDADES

ELEMENTOS Y COMPUESTOS QUÍMICOS5ACTIVIDADES DE REFUERZO (soluciones)

1. a) Verdadero. El número atómico coincide con el número de protones del núcleo.

b) Falso. El número de neutrones no coincide, en general, con el número de protones.

c) Verdadero. En los átomos neutros, el número de electrones coincide con el número de protones. Por tanto, también coincide con el número ató-mico.

d) Falso. Esto es válido para los elementos del mis-mo grupo; y el potasio y el calcio no pertenecen al mismo grupo.

e) Falso. Pertenecen al mismo periodo.

f) Falso. Ambos forman iones positivos.

g) Falso. La masa atómica se calcula a partir del núme-ro de protones (Z) más el número de neutrones.


3. a) Hierro: Fe " metal.

b) Cobre: Cu " metal.

c) Yodo: I " no metal.

d) Nitrógeno: N " no metal.

e) Aluminio: Al " metal.

f) Cloro: Cl " no metal.

g) Azufre: S " no metal.

h) Plata: Ag " metal.


5. En los átomos hay protones y neutrones (en el nú-cleo) y electrones (en la corteza).

En el átomo 197

06Os hay:

• 76 protones.

• 76 electrones.

• 114 neutrones.


7. a) • Grupo 13. c) • Grupo 8. • Periodo 2. • Periodo 4.

b) • Grupo 14. d) • Grupo 18. • Periodo 3. • Periodo 3.


9. La tabla completa será:

10. a) 21

31Na: 11 protones y 12 neutrones.

31

26S: 16 protones y 32 neutrones.

b) 2131Na: periodo 3; grupo 1.

31

26S: periodo 3; grupo 16.

Símbolo C Mn Ca Br

Nombre Carbono Manganeso Calcio Bromo

N.o atómico 6 25 20 35

N.o másico 5 55 40 80

N.o de protones 6 25 20 35

N.o de neutrones 6 30 20 45


Elemento Sodio Bromo Cinc

Símbolo Br Zn

N.o protones

N.o neutrones

N.o electrones

Z

A

11

12

Na

11

11

23

35

45

35

35

80

30

35

30

30

65

Símbolo Mg2+ S2- Fe3+

N.o atómico

N.o másico

N.o de protones

N.o de neutrones

N.o de electrones

12

24

12

12

12

16

34

16

16

18

26

26

29

30

26

FICHA 1

Especie atómica

Oxígeno Sodio HelioIon

fluoruro

Z

A

N.o protones

N.o electrones

N.o neutrones

8 11 2 9

16 23 4 19

8 11 2 9

8 11 4 9

8 12 2 10

Elemento Tipo de elementoSímbolo

Cloro Cl No metal

Li Metal

Fe Metal

Cu Metal

P No metal

Sn Metal

Litio

Hierro

Cobre

Fósforo

Estaño

220805 _ 0019-0134.indd 81220805 _ 0019-0134.indd 81 25/03/10 13:0125/03/10 13:01



1. Observa las sustancias que aparecen en la fotogra-fía y clasifícalas en elementos y compuestos. Com-pleta las frases.

Cristal de azufre

El azufre cristalino es un ________.

Cristal de galena

La galena es un mineral formado por sulfuro de hierro, que es un ________.

Mercurio en un termómetro

El mercurio contenido en los termómetros es un ________.

Tubo de escape de un coche

El dióxido de carbono que hay en el aire es un ________.

Globo

El gas helio que llena el globo es un ________.

2. Completa las siguientes frases:

a) Un elemento está formado por ________ que son iguales.

b) Un compuesto está formado por ________ que son ________.

c) Un compuesto se puede descomponer en los ________ que lo forman.

d) Un elemento no se puede ________ en sustan-cias más sencillas.

3. Utiliza el sistema periódico como referencia y com-pleta la tabla:

4. Elige la respuesta correcta. En el sistema periódico los elementos se ordenan en función de:

a) Su color.

b) El número másico, A.

c) El número de protones del núcleo.

d) La cantidad de compuestos químicos que pue-den formar.

5. Señala los iones que formarán los siguientes ele-mentos químicos.

a) Sodio.

b) Flúor.

c) Potasio.

d) Litio.

e) Cloro.

f) Bromo.

Elemento Símbolo Tipo de elemento

Cloro Cl No metal

Sodio

Cobre

Potasio

Magnesio

Fósforo

Oxígeno

Estaño

Nitrógeno

Azufre

Bario

Arsénico

Bismuto

Bromo

Calcio

Carbono

Cinc

Flúor

Plomo

Manganeso

ACTIVIDADESFICHA 2

Galena

Azufre

Helio

Mercurio

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1. El azufre cristalino es un elemento.

La galena es un mineral formado por sulfuro de hierro, que es un compuesto.

El mercurio contenido en los termómetros es un elemento.

El dióxido de carbono que hay en el aire es un com-

puesto.

El gas helio que llena el globo es un elemento.

2. a) Un elemento está formado por átomos que son iguales.

b) Un compuesto está formado por elementos que son diferentes.

c) Un compuesto se puede descomponer en los elementos que lo forman.

d) Un elemento no se puede descomponer en sus-tancias más sencillas.

3. La tabla completa queda así:

4. La respuesta correcta es la c): El número de proto-nes del núcleo. Es decir, el número atómico, Z.

5. a) Sodio " Na+.

b) Flúor " F-.

c) Potasio " K+.

d) Litio " Li+.

e) Cloro " Cl-.

f) Bromo " Br-.

El sodio, el potasio y el litio son metales. Por tanto, pierden electrones con facilidad y se transforman en iones positivos (cationes).

El flúor, el cloro y el bromo son no metales. Por tan-to, ganan electrones con facilidad y se transforman en iones negativos (aniones).

Elemento Símbolo Tipo de elemento

Cloro Cl No metal

Sodio Na Metal

Cobre Cu Metal

Potasio K Metal

Magnesio Mg Metal

Fósforo P No metal

Oxígeno O No metal

Estaño Sn Metal

Nitrógeno N No metal

Azufre S No metal

Bario Ba Metal

Arsénico As No metal

Bismuto Bi Metal

Bromo Br No metal

Calcio Ca Metal

Carbono C No metal

Cinc Zn Metal

Flúor F No metal

Plomo Pb Metal

Manganeso Mn Metal

ACTIVIDADESFICHA 2

220805 _ 0019-0134.indd 83220805 _ 0019-0134.indd 83 25/03/10 13:0125/03/10 13:01



1. Observa los gráficos y responde.

Abundancia de los elementos en el Universo.

Abundancia de los elementos en la corteza terrestre.

a) ¿Cuáles son los dos elementos más abundantes en el Universo?

b) ¿Y en la corteza terrestre?

c) Explica si estos elementos se encuentran como elementos o estarán formando compuestos.

2. Busca los elementos cuyos símbolos son: K; Li; Fe; Hg; He; S; Ag; I; Cu; B.

3. A partir de las siguientes fórmulas, responde a las cuestiones.

Hidrógeno: H2

a) ¿Es un elemento o un compuesto?

b) ¿Que significa la fórmula?

c) Haz un dibujo que represente la molécula de hidrógeno.

Fósforo: P4

d) ¿Qué clase de elemento es, metal o no metal?

e) ¿Cómo será la molécula que forma? ¿Lo puedes saber a partir de la fórmula?

Dióxido de carbono: CO2

f) ¿Qué elementos forman el dióxido de carbono?

g) ¿En qué proporción están combinados?

h) ¿Cómo es la molécula de dióxido de carbono? Haz un dibujo.

Hierro: Fe

i) ¿Qué clase de elemento es, metal o no metal?

j) ¿Se encontrará en forma de átomos aislados, moléculas o cristales?

k) ¿En qué estado físico aparece normalmente?

Cloruro de sodio: NaCl

l) ¿Qué elementos forman el cloruro de sodio?

m) ¿En qué proporción están combinados?

n) ¿Qué tipo de cristal forma este compuesto?

Recuerda: Las sustancias químicas pueden estar en forma de átomos aislados, moléculas o cristales.

4. Observa la tabla.

a) Rellena la tabla con 10 elementos escribiendo su símbolo y su nombre.

b) Colorea de azul los elementos que correspon-dan a los metales alcalinos y alcalinotérreos.

c) Colorea de rojo el grupo de los gases nobles.

d) Colorea de verde los elementos no metálicos.

e) Colorea de amarillo los metales de transición.

f) Localiza y nombra los elementos de número ató-mico 7, 14, 25 y 52.

1

2

3

4

5

6

7

G I S A Z U F R E M L A

N O S E C O B R E N A D

H V T Y E R N S Y P A Z

E C O O R B A N I O S B

L R D D A O P L A T A N

I T B O R O E A H A D U

O G I Q Y F L U P S O M

K T C H E J L I T I O E

Y O D U R B J M U O V R

N E O I S B R O M O L O

D F L L M E R C U R I O

H I E R R O A C G X K Z

ACTIVIDADESFICHA 3

Hidrógeno

Helio

Oxígeno

Neón

Carbono

Otros

OxígenoSilicioAluminioHierroCalcioMagnesioSodioPotasioOtros

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G I S A Z U F R E M L A

N O S E C O B R E N A D

H V T Y E R N S Y P A Z

E C O O R B A N I O S B

L R D D A O P L A T A N

I T B O R O E A H A D U

O G I Q Y F L U P S O M

K T C H E J L I T I O E

Y O D U R B J M U O V R

N E O I S B R O M O L O

D F L L M E R C U R I O

H I E R R O A C G X K Z

ACTIVIDADESFICHA 3

1. a) El hidrógeno y el helio.

b) El oxígeno y el silicio.

c) El oxígeno forma numerosos compuestos (óxi-dos, ácidos, bases, compuestos orgánicos…). Pero en la atmósfera también aparece como elemento (es un componente del aire, en forma de moléculas, O2).

El silicio aparece normalmente combinado con otros elementos. Por ejemplo, con el oxígeno formando sílice (arena).

2.

3. Hidrógeno: H2

a) El hidrógeno molecular es un elemento: todos sus átomos son del mismo tipo; es decir, todos tienen el mismo número de protones.

b) La fórmula significa que dos átomos de hidróge-no se combinan para formar una molécula.

c) Molécula de H2:

Fósforo: P4

d) Es un no metal.

e) La molécula tiene cuatro átomos de fósforo, como puede deducirse de la fórmula.

Dióxido de carbono: CO2

f) El oxígeno y el carbono.

g) Por cada átomo de carbono hay dos átomos de oxígeno.

h) La molécula está formada por dos átomos de oxígeno y un átomo de carbono.

Hierro: Fe

i) Es un metal.

j) Se encontrará formando cristales.

k) Sólido.

Cloruro de sodio: NaCl

l) El cloro y el sodio.

m) Hay un átomo de cloro por cada átomo de sodio.

n) Un cristal iónico.

4. Respuesta modelo.

a) H: hidrógeno; C: carbono; O: oxígeno; Na: so-dio; P: fósforo; Ca: calcio; Fe: hierro; I: yodo; Hg: mercurio.

b) El color corresponde a los metales alcalinos y alcalinotérreos.

c) El color corresponde al grupo de los gases nobles.

d) El color corresponde a los elementos no me-tálicos.

e) El color corresponde a los metales de transi-ción.

f) Z = 7 " nitrógeno; Z = 14 " silicio; Z = 25 " " manganeso; Z = 52 " teluro. Representa-dos con borde más grueso en la tabla.

O OC

1H He

2C O

3Na P

4Ca Fe

5I

6Hg

7

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ACTIVIDADES

ELEMENTOS Y COMPUESTOS QUÍMICOS5ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN

1. Clasifica cada sustancia en metal, no metal o gas noble.

• Argón:

Se emplea en las bombillas de incandescencia debido a su baja reactividad.

• Cobalto:

Conduce muy bien la corriente eléctrica. Es de color gris. Su densidad es mucho mayor que la del agua.

• Flúor

Forma iones con carga -1. Se combina muy fácilmente con otros elementos

químicos. Forma cristales iónicos cuando se combina con

algunos metales.

• Cinc

Forma iones con carga positiva. Su fórmula es Zn. Tiene puntos de fusión y de ebullición elevados.

2. Señala si las siguientes afirmaciones son verdade-ras o falsas.

a) Todas las sustancias están formadas por átomos.

b) Todas las sustancias están formadas por moléculas.

c) Todas las sustancias puras están formadas por moléculas.

d) Todas las moléculas están formadas por átomos.

e) Todas las moléculas están formadas por iones.

f) Todas las sustancias están formadas por cristales.

g) Todos los cristales están formados por moléculas.

h) Todos los cristales están formados por iones.

i) En los cristales iónicos hay el mismo número de aniones que de cationes.

3. La tabla donde se ordenan los elementos químicos se llama periódica porque:

a) Apareció publicada por primera vez en un perió-dico firmada por D. Mendeleiev.

b) La dificultad para arrancar electrones de los áto-mos varía de manera periódica.

c) La IUPAQ la revisa periódicamente y se publica cada año.

d) Las propiedades de los elementos químicos se re-piten de manera periódica a lo largo de la tabla.

e) Los elementos se ordenan en ella en función de su masa atómica.

f) La capacidad de los elementos para formar io-nes y combinarse con otros varía de manera pe-riódica.

4. Cuando consultamos un sistema periódico pode-mos observar que el cloro se sitúa justo encima del bromo. ¿Qué nos indica esto?

a) Que tienen el mismo número de protones en su núcleo.

b) Que ambos elementos forman iones del mismo tipo.

c) Que si el cloro se combina con el oxígeno, es probable que el bromo también lo haga.

d) Que la masa atómica del bromo es, casi con se-guridad, mayor que la del cloro.

e) Que ambos elementos son radiactivos.

f) Que si uno de ellos es un metal, el otro también.

5. Los gases nobles forman el grupo 18 del sis tema periódico. Todos ellos presentan la misma tenden-cia a no formar compuestos. A partir de su posición en el sistema periódico, ¿podrías explicar esta simi-litud en su inercia química?

6. Dado el átomo: 21

73Al, expresa toda la información,

acerca de su estructura y sus propiedades, que puedes sacar con esta representación.

7. Un elemento X está situado en el periodo 3, grupo 17 del sistema periódico. Contesta a las siguientes cuestiones:

a) ¿Cuál es su número atómico?

b) ¿De qué elemento se trata?

8. ¿Cuál es la estructura electrónica de un elemento que pertenezca al segundo periodo y al grupo 17?

9. Señala si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas, justificando adecuadamente las respuestas.

a) Todos los elementos del sistema periódico son metales.

b) Todos los elementos metálicos del sistema pe-riódico pertenecen al mismo grupo.

c) Todos los elementos metálicos del sistema pe-riódico pertenecen al mismo periodo.

d) Solo puede existir un elemento con átomos con una masa atómica de 58.

e) No es posible que átomos de distintos elemen-tos químicos tengan el mismo número másico.

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ACTIVIDADES

ELEMENTOS Y COMPUESTOS QUÍMICOS5ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN (soluciones)

1. • Argón:

Gas noble. La pista clave: no se combina con otros elementos.

• Cobalto:

Metal. Conduce bien la electricidad.

• Flúor

No metal. Forma iones con carga -1 y forma cristales iónicos cuando se combina con algunos metales.

• Cinc

Metal. Forma iones con carga positiva y tiene puntos de fusión y de ebullición elevados.

2. a) Verdadero.

b) Falso. Los cristales iónicos y los cristales metáli-cos, por ejemplo, no tienen moléculas.

c) Falso. El oro, por ejemplo, es una sustancia pura y no tiene moléculas, sino cationes rodea-dos por una nube de electrones.

d) Verdadero. El número puede variar: dos, tres, cuatro… miles…

e) Falso. Están formadas por átomos.

f) Falso. El agua o los componentes del agua, por ejemplo, están formados por moléculas.

g) Falso (en general). Hay cristales formados por átomos o por iones.

h) Falso. Algunos cristales están formados por áto-mos unidos entre sí formando una red tridimen-sional, como en el caso del diamante, formado por átomos de carbono.

i) Falso. Depende de la carga de los iones. Si el catión y el anión tienen la misma carga, enton-ces hay el mismo número de cationes que de aniones. Esto ocurre, por ejemplo, en la sal co-mún (NaCl).

Pero, si la carga del anión y del catión no coin-ciden en valor absoluto, entonces habrá más o menos cationes en función de los iones que in-tervienen. Así, en el cloruro de magnesio (MgCl2) hay dos iones cloruro por cada ion magnesio.

3. a) Falso. Apareció publicada en ámbitos científicos.

b) Verdadero.

c) Falso.

d) Verdadero.

e) Falso.

f) Verdadero.

4. Al observar la posición del cloro y del bromo en el sistema periódico podemos afirmar que las siguien-tes afirmaciones son:

a) Falso.

b) Verdadero.

c) Verdadero.

d) Verdadero.

e) Falso.

f) Falso. Esto es cierto en general, pero no siem-pre. La línea que divide a los metales de los no metales es una línea quebrada que va desde el aluminio hasta el astato.

5. Todos los gases nobles tienen completo su último nivel electrónico. No tienen tendencia a ceder ni a tomar ningún electrón, puesto que su estructura electrónica es muy estable.

6. El número atómico es 13, lo que indica que este átomo tiene 13 protones en su núcleo. Por tanto, también tendrá 13 electrones en la corteza.

El número másico es 27. Esto quiere decir que ha-brá 27 - 13 = 14 neutrones en el núcleo.

Este elemento se encuentra en el grupo 3 del siste-ma periódico.

7. a) Su número atómico es 17, porque tiene 17 pro-tones y 17 electrones alrededor del núcleo.

b) Se trata del cloro.

8. En este caso, la estructura electrónica es: (2, 7).

9. a) Falso. Hay metales y no metales (y semimetales, con propiedades intermedias entre ambos).

b) Falso. Hay 18 grupos diferentes (las columnas del sistema periódico).

c) Falso. Hay 7 periodos diferentes (las columnas del sistema periódico).

d) Falso, porque la masa atómica viene determina-da por el número de protones y de neutrones. Así, aunque el número de protones sea diferen-te, en función del número de neutrones podrían existir átomos de distintos elementos con el mis-mo número másico 58. Así, existe un isótopo de hierro con masa atómica 58, y también un isótopo de níquel con esa misma masa.

e) Sí, ya hemos visto un ejemplo en el apartado an-terior. Todo depende del número de neutrones.

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PROBLEMAS RESUELTOS



Un átomo se representa mediante la notación: AZX.

Z = N.o atómico = N.o de protones que un átomo tiene en el núcleo.

A = N.o másico = N.o de protones + N.o de neu-trones que un átomo tiene en su núcleo.

El número de neutrones que hay en el núcleo se determina mediante:

N = A - Z

Como todas las especies atómicas que aparecen son átomos neutros:

N.o de cargas positivas = N.o de cargas negativas

Por tanto:

N.o de protones = N.o de electrones

Los electrones se disponen en distintos niveles, se-gún el modelo atómico de Bohr.

• Nivel 1: 2 electrones.



Hay que tener en cuenta que en el último nivel hay como máximo 8 electrones.

Aplicando todos estos conceptos, completamos la tabla:

Completa la siguiente tabla:

1 Completa la siguiente tabla: 2 Completa la siguiente tabla:

ACTIVIDADES

Especieatómica

Símbolo Representación A ZN.o

neutronesN.o

protonesN.o

electrones

Azufre 32 16

Se 44 34

Boro 5 5

Helio 4 2

21

84Si

Especieatómica

Símbolo Representación A ZN.o

neutronesN.o

protonesN.o

electrones

Azufre S 31

26S 32 16 32 - 16 = 16 16 16

Selenio Se 73

84Se 34 44 34 34

Boro B 105B 5 + 5 = 10 5 5 5 5

Helio He 42He 4 2 4 - 2 = 2 2 2

Silicio Si 21

84Si 28 14 28 - 14 = 14 14 14

34 + 44 = 78

Átomo Calcio Flúor

Símbolo

N.o de protones

N.o de neutrones

N.o de electrones

Z

A

P Al

20

20 16

15 9

13

19 27

Especie atómica Azufre

Símbolo

A

Z

N.o de neutrones

N.o de protones

N.o de electrones

Cl C

35 12

6

16

6 17

PROBLEMA RESUELTO 1

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PROBLEMAS RESUELTOS



a) El hierro está situado entre el manganeso y el cobre.

El oro se encuentra entre el platino y el mercurio.

El neón está a la derecha, bajo el helio.

El sodio está en la primera columna, bajo el litio.

El cloro está a la derecha, bajo el flúor.

b) Por ejemplo, el berilio, el calcio y el magnesio.

c) Por ejemplo, el flúor, el bromo y el yodo.

d) El berilio y el calcio.

Observa

el sistema

periódico

y contesta.

a) Coloca los siguientes elementos en la tabla.

• Hierro: es un metal de transición.

• Oro: su número atómico es 79.

• Neón: es un gas noble.

• Sodio: forma iones con carga +1.

• Cloro: forma iones con carga -1.

b) Señala tres elementos químicos que formen

iones con carga +2.

c) Señala tres elementos químicos que formen

iones con carga -1.

d) Indica dos elementos que tengan propiedades

químicas parecidas al magnesio.

1 Localiza en la tabla los siguientes elementos

y ordénalos según el número de electrones

que tienen sus átomos neutros.

• Cobre • Arsénico • Boro

• Silicio • Platino • Hidrógeno

• Oxígeno • Carbono • Nitrógeno

2 Indica tres elementos que formen iones

con carga -2.

3 Con los siguientes elementos químicos, forma

grupos de tres elementos agrupando aquellos

que tienen propiedades químicas parecidas.

• Litio • Arsénico • Boro

• Galio • Sodio • Aluminio

• Xenón • Nitrógeno • Potasio

• Fósforo • Neón • Argón

4 Indica tres elementos que formen iones

con carga +1.

ACTIVIDADES

PROBLEMA RESUELTO 2

Configuración electrónica

140,158

CeCerio

140,959

PrPraseodimio

144,260

NdNeodimio

(145)61

PmPrometio

150,462

SmSamario

157,264

GdGadolinio

158,965

TbTerbio

162,566

DyDisprosio

168,969

TmTulio

173,070

YbIterbio

175,071

LuLutecio

PE

RIO

DO

I A

LANTÁNIDOS

ACTÍNIDOS

27,013

AlAluminio

28,114

SiSilicio

31,015

PFósforo

32,116

SAzufre

35,517

ClCloro

39,918

ArArgón

10,85

BBoro

12,06

CCarbono

14,07

NNitrógeno

16,08

OOxígeno

19,09

FFlúor

20,210

NeNeón

4,02

HeHelio

58,927

CoCobalto

58,728

NiNíquel

63,529

CuCobre

65,430

ZnCinc

69,731

GaGalio

72,632

GeGermanio

74,933

AsArsénico

79,034

SeSelenio

79,935

BrBromo

83,836

KrCriptón

102,945

RhRodio

106,446

PdPaladio

107,947

AgPlata

112,448

CdCadmio

114,849

InIndio

118,750

SnEstaño

121,851

SbAntimonio

127,652

TeTeluro

126,953

IYodo

131,354

XeXenón

192,277

IrIridio

195,178

PtPlatino

197,079

AuOro

200,680

HgMercurio

204,481

TlTalio

207,282

PbPlomo

(289)114

UuqUnunquadio

209,083

BiBismuto

(209,0)84

PoPolonio

(292)116

UuhUnunhexio

(210,0)85

AtAstato

(222,0)86

RnRadón

183,874

WWolframio

(266)106

SgSeaborgio

1,01

HHidrógeno

6,93

LiLitio

9,04

BeBerilio

23,011

NaSodio

24,312

MgMagnesio

39,119

KPotasio

40,120

CaCalcio

40,120

CaCalcio

45,021

ScEscandio

47,922

TiTitanio

50,923

VVanadio

52,024

CrCromo

54,925

MnManganeso

55,826

FeHierro

85,537

RbRubidio

87,638

SrEstroncio

88,939

YItrio

91,240

ZrCirconio

92,941

NbNiobio

95,942

MoMolibdeno

(97,9)43

TcTecnecio

101,144

RuRutenio

132,955

CsCesio

137,356

BaBario

138,957

LaLantano

178,572

HfHafnio

180,973

TaTántalo

186,275

ReRenio

190,276

OsOsmio

(223)87

FrFrancio

(226)88

RaRadio

(227)89

AcActinio

(261)104

RfRutherfordio

(262)105

DbDubnio

(264)107

BhBohrio

(277)108

HsHassio

(268)109

MtMeitnerio

(271)110

DsDarmstadtio

(272)111

RgRoentgenio

(285)112

CnCopernicio

232,090

ThTorio

231,091

PaProtactinio

238,092

UUranio

(237)93

NpNeptunio

(244)94

PuPlutonio

(247)96

CmCurio

(247)97

BkBerkelio

(251)98

CfCalifornio

(258)101

MdMendelevio

(259)102

NoNobelio

(262)103

LrLaurencio

III A IV A V A VI A VII A

VIII A

II A

7

6F

F

GRUPO

s1

2

s2

3

d1

4

d2

5

d3

6

d4

7

d5

8

d6

9

d7

10

d8

11

d9

12

d10

13

p1

14

p2

15

p3

16

p4

17

p5

18

p6

1

ORBITALES

f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14

152,063

EuEuropio

(243)95

AmAmericio

164,967

HoHolmio

(252)99

EsEinstenio

167,368

ErErbio

(257)100

FmFermio

3

4

5

6

7

5s 4d 5p

6s 4f 5d 6p

7s 5f 6d 7p

BIIB IIIIV B IIV B IV B V B VI B III

1

2

1S

2s 2p

4s 3d 4p

3s 3p

NO METALES

METALES

GASES NOBLES

Masa atómica (u)

Símbolo

Nombre

Número atómico

(284)113

UutUnuntrio

(288)115

UupUnunpentio

(294)118

UuoUnunoctio

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PROBLEMAS RESUELTOS



a) Los elementos son el helio, el argón, el ozono, el diamante y la plata. Los compuestos son el clo-ruro de sodio, el metano y el óxido de cloro (III).

b) Forman moléculas el ozono, el metano y el óxido de cloro (III).

c) Forman cristales el cloruro de sodio, el diamante y la plata.

d) El helio y el argón están formados por átomos aislados.

e) • Helio " He; • Argón " Ar;

• Ozono " O3; • Cloruro de sodio " NaCl;

• Metano " CH4; • Diamante " C;

• Óxido de cloro (III) " Cl2O3; • Plata " Ag.

Observa los dibujos que representan diferentes sustancias químicas y responde.

a) ¿Qué sustancias son elementos? ¿Cuáles son

compuestos?

b) ¿Qué sustancias aparecen formando moléculas?

c) ¿Cuáles forman cristales?

d) ¿Cuáles corresponden a átomos aislados?

e) Escribe la fórmula que representa a cada sus-

tancia de los dibujos.

1 Asocia cada frase de la izquierda con

la columna de la derecha correspondiente.

• Los átomos se ordenan en

una estructura

tridimensional.

• Los gases nobles

se ordenan así.

• Están formados por

unos cuantos átomos.

2 Escribe cuántos átomos de cada elemento

forman las siguientes moléculas:

a) NO2 d) HNO3 g) Cl2

b) CO2 e) ClO h) H2SO4

c) O3 f) CO i) N2

Haz un esquema para representar

las moléculas. ¿Cuáles corresponden a

elementos químicos? ¿Cuáles corresponden

a compuestos.

PROBLEMA RESUELTO 3

ACTIVIDADES

❏ Átomos aislados

❏ Moléculas

❏ Cristales

Átomo de helio

Helio

Metano Diamante

Plata

Óxido de cloro (III)

Argón Ozono Cloruro de sodio

Átomo de carbono Átomo de carbono

Átomo de hidrógeno

Átomo de argón Átomo de oxígeno

Átomo de oxígeno

Átomo de sodio

Átomo de cloro

Átomo de cloro

Átomo de plata

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CAMBIOS QUÍMICOS6MAPA DE CONTENIDOS

1. En cuanto a los tipos de reacciones químicas, es una parte de la unidad susceptible de ser estudiada en el laboratorio (no hay nada que llame más la atención del alumno que el cambio de color, temperatura, aspecto…, que se produce cuando reaccionan dos sustancias químicas). Luego se escribirán las ecuaciones químicas que corresponden a las reacciones químicas realizadas en el laboratorio.

2. También se estudiará el concepto de reacción química comentando a los alumnos y alumnas algunos ejemplos.

3. Es importante que a la hora de realizar los cálculos estequiométricos los alumnos comprendan el concepto de mol. Para ello, han de seguir una serie de pasos. Deben repetir estos mismos pasos siempre, con cualquier reacción química.


CAMBIOS

físicos químicos

no cambian

las sustancias

ecuaciones

químicas

teoría

de colisiones

ley de

conservación

de la masa

que pueden ser

en los cuales

cambios

de estado

ejemplos

en los cuales representados por

moles

expresan

la reacción entre

regidos

por leyes

explicados mediante

sufre continuamente

LA MATERIA

Lavoisier

enunciada

por

en una reacción química la masa

se conserva: la masa

de los reactivos es igual

a la masa de los productos

dice

sí cambian

las sustancias

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• Conocer la diferencia existente entre un cambio físico y uno químico.

• Deducir información a partir de una reacción química dada.

• Saber utilizar la teoría de las colisiones para explicar los cambios químicos.

• Conocer la existencia de otra unidad de cantidad de sustancia muy utilizada en química, llamada «mol». Es una unidad del Sistema Internacional.

• Utilizar la unidad de mol en cálculos estequiométricos.

• Aprender a ajustar ecuaciones químicas teniendo en cuenta la ley de conservación de la masa.

• Saber qué información podemos obtener a partir de una ecuación química dada.

• Realizar cálculos de masas a partir de reacciones químicas.

OBJETIVOS

Cambios químicos

CONTENIDOS

CONCEPTOS • Cambio físico y cambio químico.

• Reacciones químicas. Teoría de las colisiones.

• Medida de la masa.

• Concepto de mol y número de Avogadro.

• Ecuación química: información que proporciona y ajuste.

• Cálculos estequiométricos sencillos en masa y en volumen.

• Ley de conservación de la masa: Lavoisier.


• Interpretar ecuaciones químicas.

• Ajustar por tanteo ecuaciones químicas sencillas.

• Realizar cálculos sencillos empleando el concepto de mol.

• Aplicar las leyes de las reacciones químicas a ejemplos sencillos.

• Interpretar esquemas según la teoría de colisiones para explicar reacciones químicas.

• Realizar experiencias en el laboratorio donde se producen reacciones químicas.

ACTITUDES • Apreciar el orden, la limpieza y el trabajo riguroso en el laboratorio.

• Apreciar el trabajo en equipo.

• Interés por no verter residuos tóxicos, procedentes de laboratorio, de forma incorrecta e imprudente.

PRESENTACIÓN

1. Es importante diferenciar entre cambio físico y cambio químico. Conocer la unidad de cantidad de sustancia: el mol.

2. Medida de la masa en una reacción química (Lavoisier, mol).

3. Describir y conocer que las sustancias se transforman unas en otras dando lugar a reacciones químicas. En esta unidad se trabaja el concepto de reacción química, ecuación química y, a partir de ahí, cálculos con masas.

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Se pueden aprovechar las posibles experiencias de laboratorio de esta unidad para poder resaltar la importancia que tiene el cumplimiento de las normas de seguridad en el laboratorio y lo peligroso que puede ser manipular sustancias potencialmente peligrosas de forma descuidada.

2. Educación medioambiental.

Explicar a los alumnos que los minerales no se extraen puros. Por lo que, una vez extraídos se someten a una serie de procesos químicos para separarlos.

Algunos procesos son muy contaminantes y pueden llegar a contaminar el agua de un río cercano, en caso de existir. La contaminación del agua del río provocaría una cadena «contaminante» muy importante: el agua del río en mal estado contamina las tierras de alrededor, y todo lo que en ellas se cultive; y, las verduras y frutas contaminadas pueden llegar a nuestra mesa sin ser detectadas.


1. Distinguir entre cambio físico y cambio químico,poniendo ejemplos de ambos casos.

2. Conocer la ley de conservación de la masa de Lavoisier.

3. Escribir la ecuación química correspondiente a reacciones químicas sencillas.

4. Ajustar ecuaciones químicas sencillas.

5. Realizar cálculos estequiométricos sencillos empleando el concepto de mol.

6. Saber calcular la masa de un mol de cualquier elemento o compuesto químico.

7. Calcular masas a partir de ecuaciones químicas.

8. Calcular volúmenes a partir de ecuaciones químicas.






En esta unidad, y trabajando con el concepto de mol, se repasan las proporciones y las relaciones. En los cambios de unidades se siguen utilizando los factores de conversión.



El conocimiento sobre los cambios físicos y químicos ayuda a predecir hacia dónde ocurrirán los cambios. La teoría de las colisiones aporta claridad para entender la naturaleza de los cambios. De esta forma se construyen las bases del estudio en profundidad sobre los cálculos en las reacciones químicas, tan necesario en cursos posteriores.


En la sección Rincón de la lectura se trabaja con artículos de prensa para contextualizar la información de la unidad en temas actuales relacionados con la vida cotidiana

del alumno. Se proponen algunas páginas web interesantes que refuerzan los contenidos trabajados en la unidad.


El estudio de las reacciones químicas refuerza los conocimientos sobre las cuestiones medioambientales. Contribuye a ejercer la ciudadanía democrática en una sociedad actual, pudiendo, gracias a la información, participar en la toma de decisionesy responsabilizarse frente a los derechos y deberes de la ciudadanía.


A lo largo de toda la unidad se trabajan las destrezas necesarias para que el aprendizaje sea lo más autónomo posible. Las actividades están diseñadas para ejercitar habilidades como: analizar, adquirir, procesar, evaluar, sintetizar y organizar los conocimientos nuevos.



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ACTIVIDADES

CAMBIOS QUÍMICOS6ACTIVIDADES DE REFUERZO

1. Escribe la fórmula y calcula la masa mo lecular de las siguientes sustancias:

a) Dióxido de azufre.

b) Hidruro de potasio.

c) Ácido sulfúrico.

d) Cloruro de berilio.

2. En un laboratorio disponemos de 45,5 g de trióxido de dinitrógeno:

a) Escribe la fórmula del compuesto.

b) ¿Qué representa dicha fórmula?

c) Calcula su masa molecular.

d) ¿Qué cantidad de sustancia que hay en un mol?

e) Calcula el número de moléculas.

f) Halla el número de átomos de cada elemento.

3. Explica qué es una reacción química y cómo se produce. Indica mediante un modelo de bolas la reacción representada por la siguiente ecuación quí-mica:

H2 (g) + O2 (g) " H2O (g)

4. Escribe y ajusta las ecuaciones:

a) Hidrógeno (g) + oxígeno (g) " agua (l )

b) Hidrógeno (g) + cloro (g) " cloruro de hidrógeno (g)

5. Señala cuál o cuáles de las siguientes ecuaciones químicas no están bien ajustadas:

a) CaO + HCl " CaCl2 + H2O

b) Hg + S " Hg2S

c) Cu2S + O2 " 2 Cu + SO2

d) Cl2 + 2 Na " 2 NaCl

Ajústalas convenientemente.

6. Observa la siguiente ecuación química:

Na (s) + O2 (g) " Na2O (s)

a) Ajústala.

b) Explica toda la información que proporciona esta ecuación acerca de la reacción química que representa.

7. Escribe y ajusta la ecuación química correspondien-te a la reacción de combustión del metano: CH4.

8. En la reacción:

PbO + NH3 " Pb + N2 + H2O

a) ¿Cuáles son los reactivos y cuáles los productos de la reacción? Escribe sus nombres.

b) Escribe la reacción ajustada.

9. La reacción de formación del agua a partir de hi-drógeno y oxígeno es:

H2 + O2 " H2O

Calcula la cantidad de agua en mol que se puede obtener a partir de 3,5 mol de oxígeno.

10. Dada la siguiente reacción química:

Óxido de calcio + cloruro de hidrógeno " " cloruro de calcio + agua

a) Escribe y ajusta la ecuación química correspon-diente.

b) Si reaccionan 84 g de calcio, ¿cuántos gramos de cloruro de calcio se obtienen?

c) ¿Qué cantidad de sustancia en mol de cloruro de hidrógeno será necesaria?

11. Al hacer reaccionar 2,33 g de hierro con oxígeno, según la reacción:

Fe + O2 " Fe2O3

¿Qué cantidad de óxido de hierro se obtiene?

12. El etano (C2H6) se combina con el oxígeno para dar dióxido de carbono y agua:

a) Escribe la reacción de combustión correspon-diente y ajústala.

b) Si partimos de 30 g de etano, halla las masas de todas las sustancias que participan en la reac-ción.

13. El cloruro de hidrógeno se descompone por elec-trolisis, obteniéndose hidrógeno y cloro gaseosos.

a) Escribe la reacción ajustada.

b) Calcula el volumen de cada gas, medido en con-diciones normales, que se obtiene cuando se descomponen 2,5 litros de cloruro de hidrógeno.

14. Calcula la cantidad de sustancia que hay en 140 g de dióxido de azufre (SO2).

FICHA 1

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ACTIVIDADES

CAMBIOS QUÍMICOS6ACTIVIDADES DE REFUERZO (soluciones)

1. a) SO2. La masa molecular es: 64.

b) KH. La masa molecular es: 40,1.

c) H2SO4. La masa molecular es: 98.

d) BeCl2. La masa molecular es: 80.

2. a) N2O3.

b) En este caso, la fórmula representa los átomos que hay en una molécula. Es decir, 2 átomos de N y 3 de O.

c) La masa molecular es: 2 ? 14 + 3 ? 16 = 76.

d) En un mol hay, por tanto, 76 g.

e) El número de moléculas será el número de Avo-gadro, es decir: 6,022 ? 1023 moléculas.

f) El número de átomos de nitrógeno será: 2 ? 6,022 ? 1023 = 1,2044 ? 1024 átomos N

El número de átomos de oxígeno será: 3 ? 6,022 ? 1023 = 1,8066 ? 1024 átomos O

3. Una reacción química es una transformación en la cual aparecen unas sustancias nuevas y desapa-recen otras que existían. Se produce cuando «cho-can» dos o más partículas.

La reacción ajustada es: 2 H2 + O2 " 2 H2O.

4. a) 2 H2 (g) + O2 (g) " 2 H2O (l)

b) H2 (g) + Cl2 (g) " 2 HCl (g)

5. a) Mal ajustada. La ecuación bien ajustada es: CaO + 2 HCl " CaCl2 + H2O

b) Mal ajustada. La ecuación bien ajustada es: 2 Hg + S " Hg2S

c) Bien ajustada. d) Bien ajustada.

6. a) La reacción ajustada es:

4 Na (s) + O2 (g) " 2 Na2O (s)

b) La ecuación indica que cuatro átomos de sodio (sólido) reaccionan con una molécula de oxí-geno (gas) y dan un compuesto cuya unidad fundamental está formada por dos átomos de sodio y un átomo de oxígeno (en estado sólido).

7. La ecuación ajustada es:

CH4 + 2 O2 " CO2 + 2 H2O

8. a) Reactivos: PbO [óxido de plomo (II)] y NH3 (amo-niaco). Productos: Pb (plomo), N2 (nitrógeno) y H2O (agua).

b) La reacción ajustada es: 3 PbO + 2 NH3 " 3 Pb + N2 + 3 H2O

9. Primero se ajusta la ecuación química:

2 H2 + O2 " 2 H2O

3,5 mol de O2 producen 2 ? 3,5 = 7 mol de agua.

10. a) La ecuación es:

CaO + 2 HCl " CaCl2 + H2O

b) En este caso:

84 g Ca ? 1 mol Ca

40,1 g Ca ?

1 mol CaCl21 mol Ca

?

? 111,1 g CaCl21 mol CaCl2

= 232,7 g CaCl2

c) Calculando: 84 g Ca " 4,2 mol HCl.

11. Primero se ajusta la reacción:

4 Fe + 3 O2 " 2 Fe2O3

Ahora calculamos la cantidad de óxido de hierro:

2,33 g Fe ? 1 mol Fe

55,8 g Fe ?

2 mol Fe2O3

4 mol Fe ?

? 159,6 g Fe2O3

1 mol Fe2O3

= 3,33 g Fe2O3

12. a) La ecuación ajustada será:2 C2H6 + 7 O2 " 4 CO2 + 6 H2O

b) Si partimos de 30 g de etano:

• 30 g C2H6 ? 1 mol C2H6

30 g C2H6

? 7 mol O2

2 mol C2H6

?

? 32 g O2

1 mol O2

= 112 g O2

• 88 g CO2

• 54 g H2O

13. a) La ecuación ajustada será:2 HCl " H2 + Cl2

b) 2 mol de HCl dan 1 mol de H2 y 1 mol de Cl2; 2,5 L de HCl darán 1,25 L de H2 y 1,25 L de Cl2.

14. Como la masa molecular es 32 + 2 ? 16 = 64:

140

64 = 2,1875 mol SO2

+ "

FICHA 1

H2 O2 H2O

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ACTIVIDADES


1. Clasifica, de forma razonada, las siguientes transfor-maciones en cambios físicos o cambios químicos:

a) Es un cambio _______ porque ________.

b) Es un cambio _______ porque ________.

c) Es un cambio _______ porque ________.

d) Es un cambio _______ porque ________.

2. En una experiencia de laboratorio:

1. Añadimos agua en el tubo de ensayo hasta que ocupe dos tercios de su capacidad, aproxima-damente.

2. Añadimos sulfato de cobre.

a) ¿El sulfato de cobre se disuelve?

b) ¿De qué color es la disolución obtenida?

3. Añadimos hierro, un clavo, etc., al vaso.

c) ¿Se disuelve el hierro?

d) ¿Observas algún cambio?

e) ¿De qué color es ahora la disolución?

f) ¿Ha cambiado el color del sólido?

g) ¿Cuál crees que es la razón de estos cambios?

3. La reacción química que se produce en la actividad anterior es:

Sulfato de cobre + hierro " " sulfato de hierro + cobre

Determina:

a) ¿Qué sustancia produce una disolución azulada?

b) ¿De qué color es el hierro?

c) ¿Qué sustancia produce una disolución verdosa?

d) De todas las sustancias implicadas, ¿cuáles son solubles en agua y cuáles no?

4. Una ecuación química está ajustada cuando el nú-mero de átomos que hay en el primer miembro es igual al número de átomos del segundo. Cuando reac-cionan el nitrógeno y el hidrógeno, en las condiciones adecuadas, se obtiene amoniaco.

a) Escribe, con letra, la reacción química que se produce en este caso.

Reactivo 1 + reactivo 2 " producto

b) Escribe las fórmulas correspondientes a cada sustancia.

c) Usa los siguientes dibujos para completar el modelo molecular que representa dicha reac-ción, de forma que esté ajustada:

• Átomo de nitrógeno

• Átomo de hidrógeno

Reactivos Productos

d) Escribe la ecuación química ajustada.

FICHA 2

+"

A B

C D

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ACTIVIDADES


1. a) Es un cambio químico porque unas sustancias

desaparecen y aparecen otras nuevas.

b) Es un cambio físico porque no aparecen ni de-

sa pa re cen sustancias.

c) Es un cambio físico porque no aparecen ni de sa-

pa re cen sustancias.

d) Es un cambio químico porque desaparecen

unas sustancias y aparecen otras nuevas.

Conclusión: en los cambios químicos desaparecen unas sustancias y se formas otras nuevas. Mientras que en los cambios físicos no aparecen ni desapa-recen sustancias.

2. a) Sí.

b) La disolución obtenida es de color azul. Esto se debe a la presencia de los iones Cu2+.

c) El hierro no se disuelve.

d) Sí. Las partículas de hierro hacen que se pro-duzca una reacción química.

e) La disolución adquiere un tono verdoso.

f) Sí. Se ha vuelto rojizo.

g) Se ha producido un cambio químico.

3. La reacción química es:

Sulfato de cobre + hierro " " sulfato de hierro + cobre

a) El ion Cu2+.

b) El hierro es de color gris.

c) Los iones de hierro: Fe2+.

d) El sulfato de cobre es soluble, mientras que el hierro no es soluble.

4. a) La reacción química que se produce en este caso es.

Nitrógeno + hidrógeno " amoniaco

b) Nitrógeno " N; hidrógeno " H; amoniaco " NH3.

c) La representación de la reacción ya ajustada es la siguiente:

Reactivos Productos

d) La ecuación química ajustada es:

N2 + 3 H2 " 2 NH3

Es decir, una molécula de nitrógeno se combina con tres moléculas de hidrógeno para dar dos mo-léculas de amoniaco. Cada molécula de amoniaco está formada por un átomo de nitrógeno y tres áto-mos de hidrógeno.

La reacción tiene lugar entre muchas moléculas de nitrógeno y muchas moléculas de hidrógeno. Pode-mos decir que un mol de nitrógeno molecular reac-ciona con tres moles de hidrógeno molecular para formar dos moles de amoniaco.

FICHA 2

+"

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NH3NH

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ACTIVIDADES


FICHA 3

1. Dada la reacción:

2 CO (g) + O2 (g) " 2 CO2 (g)

a) Escribe la reacción dando nombre a todas las sustancias que intervienen.

b) Completa:

• Dos __________ de monóxido de carbono reaccionan con __________ molécula de __________ y se forman _________ molécu-las de __________.

• __________ moles de __________ reaccionan con un __________ de oxígeno y se forman __________ __________ de dióxido de car-bono.

• __________ moléculas de __________ reac-cionan con __________ molécula de oxígeno y se forman __________ moléculas de dióxido de carbono.

• __________ litros de __________ reaccionan con __________ litros de oxígeno y se forman __________ litros de dióxido de carbono.

2. Cuando mezclamos hierro con azufre y calentamos se produce sulfuro de hierro.

14 g de hierro

8 g de azufre.

a) ¿Qué cantidad de sulfuro de hierro hay?

b) Escribe la ecuación química ajustada corres-pondiente a esta reacción.

Azufre + hierro " sulfuro de hierro

c) ¿Qué cantidad de hierro se necesita para obte-ner 88 g de sulfuro de azufre a partir de 32 g de azufre?

3. Une mediante una flecha los reactivos con sus correspondientes productos:

• Fe2O3 + 3 CO ❏ CO2 + 2 H2O

• 2 H2 + O2 ❏ FeSO4 + Cu

• 2 Cu + O2 ❏ H2O

• CH4 + 2 O2 ❏ 2 Fe + 3 CO2

• CuSO4 + Fe ❏2 CuO

4. Ajusta la siguiente reacción química y completa la tabla.

NO (g) + O2 (g) " NO2 (g)

5. Explica por qué las siguientes reacciones químicas se producen a distinta velocidad.

NO O2 NO2

6 mol

40 L

6 moléculas

32 kg

100 L

10 mol

60 g

100 moléculas

A B

Sulfuro de hierro

Más lenta Más rápida

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ACTIVIDADES


1. La reacción es:

2 CO (g) + O2 (g) " 2 CO2 (g)

a) CO " monóxido de carbono. O2 " oxígeno. CO2 " dióxido de carbono.

b) Completa:

• Dos moléculas de monóxido de carbono reac-cionan con una molécula de oxígeno y se for-man dos moléculas de dióxido de carbono.

• Dos moles de monóxido de carbono reaccio-nan con un mol de oxígeno y se forman dos

moles de dióxido de carbono.

• Dos moléculas de monóxido de carbono re-accionan con una molécula de oxígeno y se forman dos moléculas de dióxido de carbono.

• 44,8 litros de monóxido de carbono reaccio-nan con 22,4 litros de oxígeno y se forman 44,8 litros de dióxido de carbono.

2. a) 14 g.

b) La ecuación correspondiente es:

S + Fe " FeS

c) Como se cumple la ley de conservación de la masa, basta con realizar una resta:

mFe = mFeS - mS = 88 g - 32 g = 56 g

3. • Fe2O3 + 3 CO " 2 Fe + 3 CO2

• 2 H2 + O2 " H2O

• 2 Cu + O2 " 2 CuO

• CH4 + 2 O2 " CO2 + 2 H2O

• CuSO4 + Fe " FeSO4 + Cu

4. La reacción ajustada es:

2 NO (g) + O2 (g) " 2 NO2 (g)

Para completar la tabla hay que tener en cuenta la información que nos facilita la ecuación química. Los coeficientes estequiométricos que aparecen antes de cada sustancia nos indican la proporción en cantidad de sustancia (mol) en que reaccio-nan.

En este caso, la ecuación nos indica que dos moles de óxido de nitrógeno reaccionan con dos moles de oxígeno molecular para dar dos moles de dióxido de nitrógeno. Luego, esta relación puede convertir-se en relación entre masa, moléculas, litros (en el caso de sustancias gaseosas)…

5. Porque en un caso uno de los componentes está más troceado. Esto significa que existe una mayor superficie de contacto entre los dos reactivos (clo-ruro de hidrógeno y cobre en este caso).

Cuando la superficie de contacto aumenta, es de-cir, cuando los reactivos que intervienen están más fraccionados, la velocidad de la reacción aumenta.

Cuando la superficie de contacto disminuye, es decir, cuando los reactivos que intervienen están menos fraccionados, la velocidad de la reacción disminuye.

FICHA 3

NO O2 NO2

6 moles 3 moles 6 moles

80 L 40 L 80 L

12 moléculas 6 moléculas 12 moléculas

60 kg 32 kg 92 kg

100 L 50 L 100 L

10 moles 5 moles 10 moles

60 g 32 g 92 g

100 moléculas 50 moléculas 100 moléculas

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ACTIVIDADES

CAMBIOS QUÍMICOS6ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN

1. Dado el siguiente proceso:

Óxido de plomo (II) + carbono " " dióxido de carbono + plomo

Escribe la ecuación química ajustada.

2. Completa las siguientes reacciones, ajústalas y cla-sifícalas:

a) N2 + O2 " …

b) HCl + NaOH " …

3. Ajusta las siguientes reacciones químicas y escribe los nombres de los reactivos y los productos que intervienen en ellas.

a) CuO + H2SO4 " CuSO4 + H2O

b) N2 + H2 " NH3

c) Ca(OH)2 + HCl " CaCl2 + H2O

4. Dada la reacción:

H2 + O2 " H2O

Si tenemos 40 átomos de hidrógeno y 30 átomos de oxígeno.

a) ¿Cuántas moléculas de agua se podrán formar?

b) ¿Cuántos átomos quedarían sin reaccionar?

5. Dada la reacción de descomposición del clorato de potasio:

KClO3 " KCl + O2

a) ¿Está ajustada? En caso negativo, ajusta correc-tamente la ecuación química.

b) ¿Cuántos gramos de KCl se producen a partir de 1,5 mol de KClO3?

c) ¿Qué volumen de O2, medido en condiciones normales de presión y temperatura, se ob tiene en esta reacción?

6. Al combinarse el nitrógeno con el oxígeno se obtie-ne un cierto óxido NaOb. Sabiendo que la propor-ción en que se produce la reacción es:

1 volumen de N2 + 1 volumen de O2 " " 2 volúmenes de NaOb

determina la fórmula del óxido.

7. Al hacer reaccionar 2,33 g de hierro con 2 g de oxígeno, según la reacción:

Fe + O2 " Fe2O3

se obtiene óxido de hierro (III).

a) ¿Qué sustancia reacciona completamente y cuál sobra?

b) Calcula la cantidad sobrante.

c) Entonces, ¿qué cantidad de óxido de hierro se obtiene?

8. Disponemos de una muestra de metal de bario puro que pesa 20,5 g y que, al reaccionar con oxígeno, se convierte en 22,9 g de BaO puro. Sabiendo que la masa atómica del O es 16, calcula la masa atómica del bario.

9. Dada la reacción química:

CaH2 + H2O " Ca(OH)2 + H2

a) Ajusta la ecuación.

b) Calcula la cantidad de hidrógeno en mol que se obtiene cuando reaccionan completamente 6,3 g de hidruro de calcio.

c) Calcula los gramos de hidróxido de calcio que se forman.

d) Calcula la cantidad de hidruro de calcio que se-ría necesaria para obtener 20 L de hidrógeno, medidos en condiciones normales de presión y temperatura.

10. Al hacer reaccionar 1 g de cobre con 0,5 g de azu-fre, la reacción es completa y se forma CuS. ¿Qué ocurrirá si hacemos reaccionar 20 g de cobre con 20 g de azufre?

11. En la reacción:

2 SO2 (g) + O2 (g) " 2 SO3 (g)

a) ¿Cuántas moléculas de SO3 se podrán obtener si reaccionan 200 moléculas de SO2 con 200 moléculas de O2?

b) Explica cómo transcurrirá la reacción.

12. Cuando se mezcla cinc en polvo con ácido clorhí-drico se produce una reacción en la que se des-prende hidrógeno. Esta reacción se produce más rápidamente cuando el cinc está en virutas.

a) Explica este hecho a partir de la teoría cinética de la materia.

b) Explica por qué aumenta la velocidad de la re-acción si calentamos el tubo de ensayo con un mechero Bunsen.

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ACTIVIDADES

CAMBIOS QUÍMICOS6ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN (soluciones)

1. 2 PbO + C " CO2 + 2 Pb

2. a) N2 + O2 " 2 NOSíntesis de óxido de nitrógeno (II).

b) HCl + NaOH " NaCl + H2OReacción ácido-base.

3. a) CuO + H2SO4 " CuSO4 + H2O • CuO: óxido de cobre (II). • H2SO4: ácido sulfúrico. • CuSO4: sulfato de cobre (II). • H2O: agua.

b) N2 + 3 H2 " 2 NH3

• N2: nitrógeno molecular. • H2: hidrógeno molecular. • NH3: amoniaco.

c) Ca(OH)2 + 2 HCl " CaCl2 + 2 H2O • Ca(OH)2: hidróxido de calcio. • HCl: cloruro de hidrógeno. • CaCl2: cloruro de calcio. • H2O: agua.

4. a) Se podrán formar 20 moléculas de agua.

b) Quedan sin reaccionar 10 átomos de oxígeno.

5. a) No. La reacción ajustada sería:

2 KClO3 " 2 KCl + 3 O2

b) 111,9 g KCl

c) 50,4 L O2

6. La reacción con volúmenes nos permite conocer también la proporción en la que interviene la can-tidad de sustancia de cada reactivo o producto. En este caso, 1 mol de N2 reacciona con 1 mol de O2 y obtenemos 2 mol de NaOb. Escribimos la reacción:

N2 + O2 " 2 NaOb

Por tanto, para que la reacción esté ajustada: a = 1 y b = 1. Y la fórmula será: NO.

7. a) Primero es necesario ajustar la reacción:

2 Fe + 3 O2 " 2 Fe2O3

Veamos ahora qué cantidad de hierro reacciona con 2 g de oxígeno.

2 g O2 ? 1 mol O2

32 g O2 ?

2 mol Fe

3 mol O2 ?

? 55,8 g Fe

1 mol Fe = 2,33 g Fe

b) Por tanto, no sobra ni oxígeno ni hierro.

c) Como se conserva la masa en la reacción:

2 + 2,33 = 4,33 g de Fe2O3

8. Primero se ajusta la reacción que tiene lugar:

2 Ba + O2 " 2 BaO

Ahora calculamos la masa de oxígeno que intervie-ne a partir de la ley de conservación de la masa:

m (O2) = m (BaO) - m (Ba) = = 22,9 g - 20,5 g = 2,4 g

Y calculamos la cantidad de bario en mol que reacciona con esta cantidad de oxígeno.

2,4 g O2 ? 1 mol O2

32 g O2 ?

2 mol Ba

1 mol O2

= 0,15 mol Ba

Sabiendo los gramos que se corresponden con la cantidad de sustancia (mol):

M (Ba) = N.o gramos

Cantidad de sustancia =

20,5

0,15 = 137 g/mol


CaH2 + 2 H2O " Ca(OH)2 + 2 H2

b) 0,3 mol H2

c) 11,09 g Ca(OH)2

d) 18,8 g

10. Sobrarán 10 g de azufre. Es decir, los 20 g de cobre reaccionarán con 10 g de azufre para dar 30 g de CuS.

11. a) La reacción ajustada nos indica que 2 mo léculas de SO2 reaccionan con 1 molécula de O2 para dar 2 moléculas de SO3. Es decir, reaccionarán 200 moléculas de SO2 con 100 moléculas de O2 (quedarán, por tanto, sin reaccionar 100 molécu-las de O2). Y se obtendrán 200 moléculas de SO3.

b) En la reacción sobrarán 100 moléculas de O2. Es decir, la reacción no es completa.

12. a) Cuando las partículas de los reactivos son más pequeñas, hay más probabilidad de que las colisiones necesarias para que tenga lugar la reacción sean eficaces. Por esto aumenta la ve-locidad de la reacción.

b) Cuando calentamos el tubo de ensayo, las partí-culas de los reactivos se moverán más deprisa. Esto hará que se produzcan más colisiones y, por tanto, habrá más colisiones eficaces y la ve-locidad de la reacción aumentará.

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PROBLEMAS RESUELTOS

CAMBIOS QUÍMICOS6


a) Reactivos: el hidrógeno y el nitrógeno son gases a temperatura ambiente:

• Hidrógeno: su fórmula es H2. • Nitrógeno: su fórmula es N2. Productos: • Amoniaco: su fórmula es NH3. El N actúa con

valencia 3 y el H actúa con valencia 1.

b) La ecuación química correspondiente a este proceso será:

H2 (g) + N2 (g) " NH3 (g)

Para ajustar la ecuación química colocaremos delante de la fórmula de cada una de las sus-tancias los coeficientes necesarios para que se cumpla la ley de conservación de la masa:el número de átomos que aparecen en el primer miembro debe de ser igual al número de átomos que aparecen en el segundo miembro.

Igualamos el número de átomos de nitrógeno multiplicando por 2 la molécula de amoniaco (cada coeficiente multiplica a todos los átomos de la molécula):

H2 (g) + N2 (g) " 2 NH3 (g)

A continuación igualamos el número de átomos de hidrógeno. Como hay 2 moléculas de NH3, tenemos en total 6 átomos de H; por tanto, mul-tiplicamos por 3 la molécula H2 del primer miembro:

3 H2 (g) + N2 (g) " 2 NH3 (g)

De esta forma, la ecuación queda ajustada.

c) Es una reacción de síntesis o de formación, en la que a partir de sus elementos (H2 y N2) se obtiene un compuesto (NH3).

d) Representamos la molécula H2 mediante:

Representamos la molécula de N2 mediante:

La reacción será:

En el proceso:

Hidrógeno (gas) + nitrógeno (gas) " amoniaco (gas)

a) Identifica los reactivos y los productos de la reacción. Escribe sus fórmulas.

b) Escribe la ecuación química correspondiente y ajústala por el método de tanteo.

c) Clasifica la reacción. ¿Es una reacción de síntesis? ¿Es una reacción de descomposición?

d) Representa la reacción mediante un modelo de bolas.

1 Escribe y ajusta las siguientes ecuaciones

químicas:

a) Cloro (g) + oxígeno (g) " óxido de cloro (g)

b) Monóxido de carbono (g) + oxígeno (g) "

" dióxido de carbono (g)

2 Dado el proceso:

Aluminio (s) + azufre (s) " sulfuro de

aluminio (s)

a) Identifica los reactivos y los productos

de la reacción.

b) Escribe la ecuación química ajustada.

3 Ajusta las siguientes ecuaciones químicas

y nombra todas las sustancias implicadas:

a) ZnS (s) + O2 (g) " SO2 (g) + ZnO (s)

b) Na (s) + H2O (l) " NaOH (aq) + H2 (g)

4 Completa y ajusta las siguientes ecuaciones

químicas:

a) Cl2 + Mg " …

b) Cu + HCl " … + H2

5 Ajusta la ecuación química siguiente:

Fe2O3 (s) + CO (g) " Fe (s) + CO2 (g)

PROBLEMA RESUELTO 1

ACTIVIDADES

+ "

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PROBLEMAS RESUELTOS

CAMBIOS QUÍMICOS6


a) A partir de las fórmulas de los reactivos y los pro-ductos escribimos la ecuación química corres-pondiente a esta reacción y la ajustamos:

2 HCl + BaO " BaCl2 + H2O

Según la ecuación: 2 mol de HCl reaccionan con 1 mol de BaO y producen 1 mol de BaCl2 y 1 mol de H2O.

b) Identificamos las sustancias cuyos datos cono-cemos y las sustancias cuyos datos deseamos calcular. Disponemos de 20,5 g de BaO y desea-mos conocer la masa de BaCl2 que se obtiene.

Calculamos la cantidad de BaO en mol:

MBaO = 137 + 16 = 153 g/mol "

" n = m (g)

M (g/mol) =

20,5 g

153 g/mol = 0,15 mol

Calculamos la cantidad de BaCl2 que se obtiene planteando la proporción adecuada:

1 mol BaO

1 mol BaCl2 =

0,15 mol BaO

x mol Ba Cl2 "

" x = 0,15 mol BaO ? 1 mol BaCl21 mol BaO

=

= 0,15 mol BaCl2

A partir de la cantidad de sustancia calculamos la masa:

MBaCl2 = 208 g/mol "

" m = n ? M = 0,15 mol ? 208 g/mol "

" m = 31,2 g

c) Ahora disponemos de 7 g de HCl y queremos calcular la masa de BaCl2 que se obtiene.

Calculamos la cantidad de HCl en mol:

MHCl = 1 + 35,5 = 36,5 g/mol "

" n = m (g)

M (g/mol) =

7 g

36,5 g/mol = 0,19 mol

Planteamos la proporción correspondiente a es-tas dos sustancias y calculamos la cantidad de HCl obtenida:

2 mol HCl

1 mol BaCl2 =

0,19 mol HCl

y "

" y = 0,19 mol HCl ? 1 mol BaCl22 mol HCl

= 0,095 mol

Calculamos la masa:

m = n ? M = 0,095 mol ? 208 g/mol "

" m = 19,76 g de BaCl2

Al reaccionar cloruro de hidrógeno con óxido de bario se produce cloruro de bario y agua:

a) Escribe la ecuación química correspondiente a esta reacción y ajústala.

b) Calcula la cantidad de cloruro de bario que se produce cuando reaccionan 20,5 g de óxido

de bario con la cantidad necesaria de ácido.

c) Si ponemos 7 g de cloruro de hidrógeno, ¿qué cantidad de cloruro de bario se formará?

1 En el conversor catalítico de un automóvil se

produce la reacción:

Monóxido de carbono (g) + oxígeno (g) "

" dióxido de carbono (g)

a) Escribe la ecuación química ajustada.

b) Si reaccionan 112 g de monóxido

de carbono, ¿cuánto dióxido de carbono

aparece?

c) ¿Qué cantidad de oxígeno es necesaria?

Sol.: b) 176 g CO2; c) 64 g O2

2 Dada la reacción:

Óxido de hierro (II) (s) + hidrógeno (g) "

" hierro (s) + agua (l)

a) Escribe la reacción y ajústala.

b) Calcula la masa de hierro que podría

obtenerse al reaccionar 40 g de óxido

de hierro (II).

c) Calcula la cantidad de hidrógeno que será

necesaria para que la reacción sea completa.

Sol.: b) 31 g Fe; c) 1,1 g H2

PROBLEMA RESUELTO 2

ACTIVIDADES

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PROBLEMAS RESUELTOS

CAMBIOS QUÍMICOS6


En primer lugar ajustamos la ecuación:

Zn (s) + 2 HCl (aq) " ZnCl2 (s) + H2 (g)

Calculamos la cantidad de sustancia en mol de Zn conocida:

MZn = 65 g/mol "

" n = m (g)

M (g/mol) =

6,54 g

65 g/mol = 0,1 mol

Según la ecuación: 1 mol de Zn produce 1 mol de H2.

Planteamos la proporción correspondiente para calcular la cantidad de H2 obtenido:

1 mol Zn

1 mol H2

= 0,1 mol Zn

x " x = 0,1 mol H2

Sabemos además que, en condiciones normales, 1 mol de cualquier gas ocupa un volumen de 22,4 L.

Calculamos el volumen:

V = 0,1 mol ? 22,4 L/mol = 2,24 L H2

Calcula el volumen de hidrógeno que se desprende, en condiciones normales, al reaccionar 6,54 g

de cinc con la cantidad suficiente de cloruro de hidrógeno según la reacción:

Zn (s) + HCl (aq) " ZnCl2 (s) + H2 (g)

1 Escribe y ajusta la reacción de combustión del

azufre:

Azufre (s) + oxígeno (g) " dióxido de azufre (g)

Calcula:

a) La cantidad de azufre necesaria para

obtener 2 L de dióxido de azufre en c.n.

b) El volumen de oxígeno necesario.

Sol.: a) 2,86 g S; b) 2 L O2


Óxido de hierro (II) + hidrógeno "" hierro + agua

a) Escribe y ajusta la ecuación correspondiente.

b) Calcula la masa de hierro que se obtendrá

a partir de 50 g de óxido de hierro (II).

c) Calcula el volumen de hidrógeno, medido

en c.n., que se consume en la reacción.

Sol.: b) 38,75 g Fe; c) 15,34 L H2

3 Dada la ecuación química:

Al (s) + S (s) " Al2S3 (s)

Si reaccionan 27 g de Al con 60 g de S,

determina:

a) Que sustancia reaccionará completamente

y cuál sobrará.

b) Qué cantidad de sulfuro de aluminio

se obtiene.

Sol.: a) Sobrará S; b) 75 g Al2S3

4 En la reacción química representada por:

Mg + 2 HCl " MgCl2 + H2

a) ¿Cuál es el volumen de hidrógeno (en c.n.)

que se produce cuando reaccionan

0,154 mol de magnesio con exceso

de ácido?

b) ¿Cuál es la masa de MgCl2 obtenida?

Sol.: a) 3,45 L H2; b) 14,7 g MgCl2

5 El amoniaco reacciona con el oxígeno,

en c.n. de presión y temperatura, según

la reacción:

NH3 (g) + O2 (g) " NO (g) + H2O (g)

Calcula:

a) El volumen de amoniaco necesario para

obtener 15 L de monóxido de nitrógeno.

b) La cantidad de oxígeno necesaria.

Sol.: a) 15 L NH3; b) 18,75 L O2

6 Escribe la ecuación química ajustada

correspondiente a la combustión del propano

(C3H8) con el oxígeno para dar dióxido

de carbono y agua, y calcula:

a) La cantidad de propano que se necesita

para obtener 2 L de dióxido de carbono.

b) El volumen de propano que reacciona

con 0,5 L de oxígeno.

Sol.: a) 0,67 L C3H8; b) 0,1 L C3H8

PROBLEMA RESUELTO 3

ACTIVIDADES

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1. En esta unidad se explica la gran interacción existente entre la química y todo lo que nos rodea: la comida, los medicamentos.

2. Por último, se comentan algunos de los inconvenientes que produce la actividad química industrial y la capacidad de generación de contaminantes que afecten tanto al medio ambiente como a los seres vivos. Es esta una dualidad que presenta la química.

• Por un lado, nos ayuda a mejorar nuestras condiciones de vida. • Por otro, produce contaminantes, residuos que afectan al medio.

3. En la medida en que la sociedad sea capaz, mediante el reciclado de algunos productos, el uso de otras sustancias menos contaminantes…, de solucionar estos problemas, abrirá el camino hacia una nueva era.


MAPA DE CONTENIDOS

MEDIO AMBIENTE BENEFICIOS

lluvia ácida

incremento del efecto

invernadero

destrucción dela capa

de ozono

antibióticos

vacunas

antipiréticos

antiinflamatorios

analgésicos

alimentación

materiales

agricultura

contaminación del aire

contaminación del suelo

contaminación del agua

medicamentos en la industria

debido a

produce

reportainfluye en el

LA QUÍMICA

ejemplos ejemplos

reacciones de combustión

reaccionesácido-base

ejemplos

gracias a

cambios químicos

LA SOCIEDAD

es básica para

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QUÍMICA EN ACCIÓN7

pesticidas

herbicidas

plaguicidas

que usapermiten

obtenerenergía

a partir de

combustibles HCl

HNO3

H2SO4

ejemplos

NaOH

NH3

ejemplosejemplos

intervienen

sales

para dar

basesácidos

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7

• Reconocer la importancia que tiene la química en nuestra sociedad.

• Comprender las implicaciones que tienen distintas actividades humanas en el medio ambiente.

• Saber cuáles son los problemas medioambientales más graves que afectan a la Tierra en este momento.

• Intentar encontrar soluciones a los problemas mencionados en el punto anterior.

• Entender la importancia que el reciclado de muchos materiales tiene en la sociedad actual.

• Aprender a usar correctamente los medicamentos.

OBJETIVOS

Química en acción

CONTENIDOS

CONCEPTOS • Reacciones químicas más importantes: combustión, ácido-base y de neutralización.

• Química y medio ambiente.

• Industrias químicas. Medicamentos y drogas.

• La química y el progreso (agricultura, alimentación y materiales).


• Buscar relaciones entre la química y la mejora en la calidad de vida.

• Realizar trabajos en los que se vea el progreso que han sufrido algunas actividades humanas (industria alimentaria, farmacéutica…) gracias a la química.

• Comentar artículos periodísticos en los que se ponga de manifiesto alguno de los problemas medioambientales tratados en la unidad.

• Buscar soluciones para evitar el deterioro que sufre el medio ambiente.

• Interpretar gráficos de sectores sobre los principales compuestos que influyen en la destrucción de la capa de ozono.

• Llevar a cabo en el laboratorio experiencias que simulan el incremento del efecto invernadero debido a la presencia de CO2.

ACTITUDES • Valorar la gran importancia que ha tenido la química en el desarrollo que se ha producido en nuestra sociedad.

• Ser consciente de los problemas medioambientales que afectan a nuestro planeta.

• Hacer un uso adecuado de los medicamentos.

PRESENTACIÓN

1. Por otro lado, una de las grandes preocupaciones de la sociedad actual es el problema medioambiental y toda la repercusión que tienen determinados efectos de la actividad industrial sobre el medio natural. Asuntos como la destrucción de la capa de ozono, el incremento del efecto invernadero o la lluvia ácida están presentes todos los días en los medios de comunicación. Por ello, es importante

que el alumno tenga una formación básica en estos temas.

2. La química está presente en la sociedad actual en todos los ámbitos (aditivos para alimentos, medicamentos, producción de nuevos materiales…). Por ello, los conocimientos básicos de química deben formar parte de la cultura general de cualquier persona en la actualidad.

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1. Educación cívica.

Se puede incidir en la gran importancia que tiene la química en la mejora de la calidad de vida de las personas que pueblan el planeta. Sería bueno comentar a los alumnos y alumnas los grandes beneficios que la industria química ha proporcionado, y desterrar un poco la idea negativa que tienen muchos de ellos acerca de la química.


La relación existente entre la química y la medicina puede servirnos para informar a los alumnos sobre el uso correcto de los medicamentos y comentarles el riesgo que conlleva la automedicación.

3. Educación medioambiental.

En esta unidad se han estudiado algunos de los problemas medioambientales más graves derivados de la actividad industrial. La simple actividad humana también genera contaminación en el medio ambiente, y esto puede darnos pie a realizar una visita a una planta depuradora de aguas residuales.

En esta visita, el alumno se concienciará de los grandes recursos que la sociedad tiene que emplear para no contaminar la fauna y la flora de los ríos.


1. Explicar la relación existente entre la química y muchas de las industrias existentes: industria alimentaria, industria farmacéutica, etc.

2. Analizar cuáles son los efectos no deseados para el medio ambiente de algunasde las actividades industriales.

3. Comentar artículos periodísticos en los que se pongan de manifiesto algunos de estos problemas medioambientales.

4. Explicar la importancia que tiene en la sociedad actual el reciclado de muchos materiales.





En la unidad anterior hemos destacado el estudio de las reacciones químicas. En esta unidad aplicaremos los contenidos estudiados. También se obtendrán los conocimientos necesarios para comprender el entorno que nos rodea, se establecerán las bases para un mejor conocimiento del entorno y, en definitiva, saber que la acción humana no solo tiene factores negativos sobre el medio ambiente (aumento de efecto invernadero, destrucción de la capa de ozono, contaminación del agua y del aire), sino que la industria química sirve, además, para mejorar la calidad de vida, sobre todo en la agricultura, la alimentación y en el diseño y obtención de nuevos materiales.


Cabe destacar la importancia que tiene la actualización en los temas de medio ambiente. Hay páginas web donde se pueden consultar a diario los niveles de gases

en la atmósfera de nuestra ciudad, el nivel de polen en las épocas primaverales, el nivel de contaminación ambiental, etc.


Uno de los temas más importantes de educación científica para el ciudadano es el respeto por el medio ambiente y el reciclado de residuos y materiales. En esta unidad se desarrollan las habilidades propias de la competencia para estar informado y tomar conciencia de las medidas de respeto del medio ambiente que debemos tomar.

Competencia cultural y artística

Esta unidad ayuda a apreciar las manifestaciones culturales que respetan el medio ambiente. En ocasiones, es interesante conocer las manifestaciones culturales que responden a disfrute y enriquecimiento de los pueblos. Poseer habilidades de pensamiento, tanto perceptivas como comunicativas, para poder comprender y valorar las aportaciones que el hecho cultural realiza al respeto del medio ambiente.

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ACTIVIDADES

QUÍMICA EN ACCIÓN7ACTIVIDADES DE REFUERZO


2. Las proteínas constituyen alrededor del 15 % de la masa corporal de los seres vivos. Determina la can-tidad de proteínas que hay en un adulto de 85 kg. ¿Cuáles son los componentes de las moléculas de las proteínas?

3. La reacción de combustión de la glucosa que se realiza en las células, ¿es una reacción exotérmica o endotérmica? Razona la respuesta.

4. Completa la siguiente reacción nuclear:

21H + 31H " … + 1

0n ¿Qué tipo de reacción es?

5. ¿Qué es el agujero de la capa de ozono? ¿Qué efec-tos tiene?

6. ¿En qué consiste el incremento del efecto inverna-dero? ¿Qué sustancias lo producen?

7. ¿Qué es un antibiótico? Nombra los que conozcas.

8. Completa la siguiente frase:

El uso de productos en spray provoca la …, que protege a la atmósfera de las radiaciones …

9. Observa la siguiente gráfica:

a) ¿Qué representa? ¿Qué tendencia se observa?

b) Comenta las posibles causas de esa tendencia.

10. Señala cuál es el efecto de los siguientes medica-mentos sobre el organismo humano:

a) Antipiréticos. c) Antibióticos.

b) Analgésicos. d) Antiinflamatorios.

11. El agua del mar contiene un 0,13 % de magnesio en masa. ¿Qué cantidad de agua de mar se necesi-ta para obtener 100 kg de magnesio?

12. Observa la siguiente tabla:

Determina la cantidad de nutrientes que ingieres en una comida formada por un plato de macarro-nes de 250 g, un filete de 200 g, una ensalada con dos tomates y aliñada con dos cucharadas de acei-te de oliva, y un yogur entero. Calcula el porcentaje que representa cada nutriente.

13. El efecto invernadero es beneficioso para el desa-rrollo de la vida en la Tierra. Explica entonces por qué existe tanta alarma entre los científicos relacio-nando efecto invernadero, calentamiento global y cambio climático.

14. Señala algunas medidas interesantes desde tu punto de vista destinadas a rebajar la cantidad de dióxido de carbono emitido a la atmósfera.

15. La combustión de 1 m3 de gas natural equivale a 9,28 ? 106 cal. Determina el consumo realizado en una vivienda, expresado en julios, si la lectura del contador ha sido de 40 m3 de gas.

Bioelementos secundarios

OligoelementosPrincipios inmediatos

Bioelementos principales

Concentración de C02 atmosférico (ppm)360

350

340

330

320

310

1950 1960 1970 1980 1990 2000

FICHA 1

Alimento

Filete de vaca (100 g)

Macarrones con salsa (150 g)

Yogur entero (una porción)

Tomate (una unidad)

Aceite de oliva (una cucharada)

Glúcidos(g)

Proteínas(g)

Grasas(g)

VitaminasA y C(mg)

0

20

11

2

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24

3

8

1

0

31

16

12

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0

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ACTIVIDADES

QUÍMICA EN ACCIÓN7ACTIVIDADES DE REFUERZO (soluciones)

1. El fósforo y el azufre pueden considerarse bioele-mentos primarios, pero intervienen en mucha me-nor proporción que los otros cuatro (C, H, O y N).

2. Como constituyen el 15 %:

0,15 ? 85 kg = 12,75 kg

Las moléculas de las proteínas están formadas por unidades elementales llamadas aminoácidos.

3. Es una reacción exotérmica: los productos tienen menos energía que los reactivos.

4. La reacción es: 21H + 31H " 42He + 10n

Es una reacción de fusión nuclear: a partir de dos núcleos ligeros se forma un núcleo más pesado.

5. El agujero de la capa de ozono consiste en una dis-minución en el grosor de la capa de ozono presen-te en la atmósfera. La consecuencia de esta des-trucción del ozono es una mayor penetración de la radiación ultravioleta procedente del Sol. Esto trae consigo una mayor incidencia de enfermedades en la vista, así como un aumento en las mutaciones genéticas que experimentan los seres vivos.

6. En el aumento de la temperatura en nuestro planeta debido a la reflexión de la radiación solar ascenden-te en la atmósfera terrestre tras reflejarse en el suelo. Las sustancias que lo producen son el dióxido de carbono y el vapor de agua, fundamentalmente.

7. Un antibiótico es un tipo de medicamento emplea-do para combatir infecciones. Ejemplo: penicilina.

8. El uso de productos en spray provoca la destruc-

ción de la capa de ozono, que protege a la atmós-fera de las radiaciones ultravioletas.

9. a) Representa el aumento en la concentración de dióxido de carbono atmosférico a lo largo de los últimos 50 años. Se observa un claro aumento, más acusado en las últimas décadas.

b) Posibles causas: emisión de gases contaminan-tes por los vehículos que queman combustibles fósiles, por las centrales eléctricas térmicas o por las actividades industriales.

10. a) Combaten la fiebre.

b) Alivian el dolor.

c) Combaten infecciones.

d) Combaten las inflamaciones.

11. Calculando:

100 kg agua

0,13 kg Mg =

x100 kg Mg

" x = 76 923 kg agua

12. A partir de la tabla podemos calcular lo que nos piden:

13. El problema medioambiental proviene del incremen-to del efecto invernadero, que causa un sobreca-lentamiento excesivo debido a la concentración elevada de ciertos gases en la atmósfera (dióxido de carbono fundamentalmente).

Como consecuencia de este calentamiento se pro-duce un cambio climático a escala global, con au-mento de las temperaturas, sequías más prolonga-das, deshielo de casquetes polares y glaciares…

14. Ejemplos: emplear filtros en las actividades que ge-neran CO2; premiar a las empresas que reducen sus emisiones de CO2; fomentar el uso de transpor-tes públicos y de energías renovables.

15. El consumo habría sido de 3,712 ? 108 cal, que equivalen a 1,55 ? 109 J.

Bioelementos principales

Carbono

Hidrógeno

Oxígeno

Nitrógeno

Potasio

Magnesio

Sodio

Calcio

Hierro

Yodo

Flúor

Cinc

Glúcidos

Lípidos

Proteínas

Ácidos

nucleicos

Bioelementos secundarios Oligoelementos Principios

inmediatos

Glúcidos Total (g) Porcentaje

Filete Maca-rrones 2 to-

mates Aceite YogurNu-

trientes totales

Proteínas Total (g) PorcentajeGrasas Total (g) PorcentajeVitaminas A y C Total (mg) Porcentaje

0

0

48

76,2

62

46,73

0

0

33,3

68

5

7,9

26,67

20,11

0

0

4

8,2

2

3,2

0

0

20054

97,5

0

0

0

0

32

24,12

0

0

11

23,8

8

12,7

12

9,04

505

2,5

48,3

100

63

100

132,67

100

20559

100

Ensalada

FICHA 1

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ACTIVIDADES


1. Observa la siguiente experiencia.

1. Coloca la vela en un recipiente con agua y en-ciéndela.

a) ¿Qué reacción se produce?

b) ¿Es una reacción exotérmica o endotérmica? ¿Cómo puedes saberlo?

2. Ahora colocamos un vaso tapando la vela.

c) ¿Qué ocurre?

d) ¿Puedes explicar la razón?

e) Observa el nivel en el interior del vaso. ¿Qué ocurre?

f) ¿Por qué aumenta el nivel de agua en el vaso a medida que se apaga la vela?

g) ¿Hay semejanzas entre esta reacción y la que se produce cuando quemamos papel?

h) Después de quemar el papel, ¿la masa de las cenizas será igual a la masa del papel?

2. Relaciona las sustancias con el producto donde las podemos encontrar:

3. De las sustancias de la actividad anterior, determi-na las que son ácidos y las que son bases. Comple-ta la tabla.

4. Utilizar Internet como fuente de información. Inves-tiga, busca información y responde a las siguientes preguntas:

a) ¿Cómo puedes medir fácilmente el tamaño de tu ciudad?

b) ¿Cuál es el tamaño de tu ciudad?

c) Indica algunas actividades urbanas responsa-bles de la emisión de sustancias contaminantes a la atmósfera en las ciudades.

d) Nombra las sustancias que generalmente produ-cen contaminación en la atmósfera y los proble-mas que generan.

e) ¿Por qué las ciudades con grandes zonas verdes o próximas a zonas boscosas controlan mejor su índice de contaminación?

f) Indica varias medidas que creas que se podrían adoptar para disminuir la contaminación en las ciudades.

5. Explica el siguiente esquema sobre el incremento del efecto invernadero:

Ácidos Bases

FICHA 2

• Ácido acético.

• Ácido acetilsalicílico.

• Amoniaco.

• Ácido cítrico.

• Cloruro.de hidrogeno.

• Bicarbonato de sodio.

• Ácido sulfúrico.

• Hidróxido de sodio.

❏ Antiácido estomacal.

❏ Limón.

❏ Baterías de los coches.

❏ Vinagre.

❏ Limpiador casero.

❏ Gel para desatascar. las tuberías.

❏ Jugos gástricos.

❏ Aspirina.

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ACTIVIDADES


1. a) Se produce la combustión de la cera de la vela.

b) Es una reacción exotérmica. Se desprende luz y calor.

c) La vela se apaga.

d) La reacción de combustión no se puede man-tener, ya que el oxígeno necesario en el interior del vaso se ha agotado.

e) En el interior del vaso se agota el gas y el nivel de agua sube.

f) Porque desaparece el oxígeno.

g) Sí; en ambos casos se produce una reacción de combustión en la que el oxígeno del aire inter-viene como reactivo.

h) No, puesto que en la reacción intervienen gases que escapan. Esto no quiere decir que no se cumpla la ley de conservación de la masa (ley de Lavoisier). Si recogemos los gases que intervie-nen, entonces veremos que la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos.

2. • Ácido acético. " Vinagre.

• Ácido acetilsalicílico. " Aspirina.

• Amoniaco. " Limpiador casero.

• Ácido cítrico. " Limón.

• Cloruro de hidrogeno. " Jugos gástricos.

• Bicarbonato de sodio. " Antiácido estomacal.

• Ácido sulfúrico. " Baterías de los coches.

• Hidróxido de sodio. " Gel para desatascar las tuberías.

3.

4. a) Por ejemplo, a partir de un plano.

b) Respuesta libre.

c) Respuesta modelo:

• El tráfico de vehículos.

• Las emisiones de calefacciones.

• Las emisiones de las industrias.

d) Ejemplos:

• Dióxido de carbono. Produce un incremento del efecto invernadero.

• Óxido de azufre. Puede formar lluvia ácida.

• Monóxido de carbono. Es un gas tóxico.

• Dióxido de azufre. Puede formar lluvia ácida.

e) Porque las plantas eliminan dióxido de carbono de la atmósfera y la enriquecen con oxígeno. Es decir, son una especie de depuradoras natura-les de aire.

f) Respuesta modelo:

• Limitar el tráfico de vehículos.

• Fomentar la utilización del transporte públi-co.

• Incluir carriles bici.

• Habilitar en la calzada un carril reservado para el transporte público.

• Fomentar la utilización de filtros en tubos de escape de vehículos, en chimeneas de cale-facciones y en chimeneas de industrias.

5. La radiación procedente del Sol atraviesa la atmós-fera terrestre. Luego, una parte de esta radiación se refleja en la superficie de la Tierra y es reemitida de nuevo hacia el exterior. Pero una parte de esta radiación reflejada por la Tierra choca en la atmós-fera con ciertos gases que vuelven a hacer que se refleje hacia la Tierra, lo que produce en definitiva un calentamiento de nuestro planeta.

Los gases que producen este incremento del efecto invernadero son el dióxido de carbono (el princi-pal contribuyente), el vapor de agua o el metano.

Ácidos Bases

• Vinagre.

• Aspirina.

• Limón.

• Jugos gástricos.

• Baterías de los coches.

• Limpiador casero.

• Antiácido estomacal.

• Gel para desatascar

las tuberías.

FICHA 2

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ACTIVIDADES


FICHA 3

1. En la gráfica se representa la variación de la con-taminación por dióxido de carbono en una gran ciudad a lo largo de los días de la semana. ¿Qué conclusiones puedes sacar de ella?

a) ¿Qué días es mayor la concentración de dióxido de carbono? ¿Y menor?

b) Entonces, ¿cuál crees que puede ser la causa de esta diferencia?

c) ¿Qué medidas se te ocurren para reducir la can-tidad de dióxido de carbono en la atmósfera los días laborables?

2. Lee el texto y responde.

Los envases de tetrabrick son los más utilizados para conservar alimen-tos líquidos y, poco a poco, han ido sustituyen-do al vidrio. Están fabri-cados por varias capas de cartón, polietileno y otros materiales. El mate-rial que está en contacto con el líquido es siempre el polietileno. Es un plás-tico ligero que se puede moldear formando capas muy delgadas que impiden el paso del oxígeno del aire, la humedad y las bacterias. El cartón se añade para dar consistencia al envase.

a) ¿Qué tipo de material es el polietileno?

b) ¿Qué propiedad del polietileno le hace apto para la conservación de alimentos?

c) ¿Qué crees que ocurriría si el envase fuese úni-camente de cartón?

3. Mezcla convenientemente las letras marcadas de las siguientes definiciones y obtendrás una palabra que todos deberíamos conocer y aplicar.

1. Materiales desechados porque no son aprove-chables para el uso a que estaban destinados.

2. Medicamento usado para bajar la fiebre.

3. Reacción química que produce dióxido de car-bono y agua a partir de un combustible.

4. Se produce en la combustión.

5. Fenómeno que altera las propiedades de la at-mósfera o del agua mediante la adición de sus-tancias tóxicas.

6. El PVC, la baquelita o el teflón pertenecen a este tipo de material.

7. A este grupo de sustancias pertenece la sosa cáustica.

8. El incremento de este efecto calienta la Tierra.

4. Justifica las siguientes acciones desde el punto de vista de la protección del medio ambiente.

a) Separar los residuos y depositarlos en diferentes contenedores.

b) Echar las pilas usadas en los contenedores apropiados.

c) Utilizar fuentes de energía renovables, como la energía solar o la energía eólica.

d) Utilizar lámparas de bajo consumo en viviendas y oficinas.

e) Fomentar la utilización del transporte público.

1300

1200

1100

1000

L

Cantidad CO2 (mg/m3)

M X J V S D0

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ACTIVIDADES


1. a) Mayor: de lunes a viernes. Menor: sábado y do-mingo.

b) El aumento del tráfico durante los días labora-bles.

c) Ejemplos: • Limitar el tráfico de vehículos. Por ejemplo,

haciendo que determinadas zonas de la ciu-dad sean peatonales.

• Fomentar la utilización del transporte público. Abaratando los precios.

• Incluir carriles bici. Y dando preferencia a los ciclistas en las calzadas.

• Habilitar en la calzada un carril reservado para el transporte público. Así se evitarán atascos las personas que contribuyen a man-tener más limpio el aire de la ciudad.

2. a) El polietileno es un material sintético. Es un tipo de plástico.

b) El polietileno no reacciona con las sustancias con las que entra en contacto. Además, impide el paso del oxígeno del aire, la humedad y las bacterias.

c) La humedad, por ejemplo, penetraría con facilidad, por lo que los alimentos se deteriorarían mucho más rápidamente. Además, las bacterias también podrían estropear el alimento y contaminarlo.

3. 1. Materiales desechados porque no son aprove-chables para el uso a que estaban destinados.

2. Medicamento usado para bajar la fiebre.

3. Reacción química que produce dióxido de car-bono y agua a partir de un combustible.

4. Se produce en la combustión.

5. Fenómeno que altera las propiedades de la at-mósfera o del agua mediante la adición de sus-tancias tóxicas.

6. El PVC, la baquelita o el teflón pertenecen a este tipo de material.

7. A este grupo de sustancias pertenece la sosa cáustica.

8. El incremento de este efecto calienta la Tierra.

4. a) Se facilita la reutilización de materiales.

b) Evitamos contaminar suelos y agua.

c) Se contamina menos, pues se emiten menos gases tóxicos a la atmósfera.

d) El gasto energético es menor, por lo que se ahorran emisiones contaminantes a la atmósfera.

e) Se reduce el número de vehículos que circulan, por lo que se emite a la atmósfera una menor cantidad de dióxido de carbono, por ejemplo.

FICHA 3

R E S I D U O S

E N E R G Í A

C O M B U S T I Ó N

A N T I P I R É T I C O

P L Á S T I C O

I N V E R N A D E R O

B A S E

C O N T A M I N A C I Ó N

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ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN

1. Determina a qué grupo pertenecen las sustancias que aparecen a continuación (utiliza la bibliografía que necesites):

a) Almidón.

b) Colesterol.

c) Retinol.

d) Ácido oleico.

e) Triptófano.

f) Caseína.

g) Insulina.

h) ARN.

2. Busca información acerca de la función de los si-guientes bioelementos en el organismo:

a) Hierro.

b) Calcio.

c) Sodio.

d) Potasio.

e) Magnesio.

f) Flúor.

g) Yodo.

3. Escribe la reacción de combustión de la glucosa y explica cuál es su función en el organismo.

4. El cobre se puede obtener a partir de malaquita, que es un mineral formado por carbonato de cobre, a través de las siguientes reacciones:

a) CuCO3 + calor " CO2 + CuO

b) CuO + C " CO2 + Cu

Ajusta estas reacciones y calcula la cantidad de co-bre que podría obtenerse a partir de 100 mol de carbonato de cobre.

5. El cloro tiene un importante papel en la destrucción de la capa de ozono estratosférico, según las reac-ciones:

a) Cl + O3 " ClO + O2

b) ClO + O " Cl + O2

Se ha calculado que un solo átomo de cloro es capaz de destruir 100 000 moléculas de ozono. ¿Puedes explicar esto a partir de las reacciones anteriores?

6. Analiza la siguiente frase:

«Las lluvias ácidas son frecuentes en las zonas in-dustrializadas y en las regiones vecinas. Sus efec-tos pueden observarse en zonas muy alejadas de los lugares donde se origina la contaminación».

7. Analiza el gráfico sobre el uso de las fuentes de ener-gía y comenta la relación que tienen con la contami-nación ambiental los datos que en él aparecen.

8. Explica los peligros del uso inadecuado de antibió-ticos.

9. En la combustión de butano (C4H10) se producen dióxido de carbono y agua.

a) Escribe la reacción ajustada.

b) Calcula la cantidad de CO2 se produce al que-mar una tonelada de butano.

c) Calcula la cantidad de sustancia de CO2 (en condiciones normales de presión y temperatu-ra) que produce.

d) Entonces, ¿la combustión de butano contribuye al incremento del efecto invernadero? ¿Por qué?

10. El metano se quema con oxígeno y da lugar a dióxi-do de carbono y agua. Si reaccionan 59,5 g de me-tano, determina:

a) La ecuación química ajustada.

b) La cantidad de CO2 que se forma.

c) El número de moléculas de agua que aparecen.

d) El volumen de oxígeno necesario, medido en condiciones normales de presión y temperatura.

11. En 1997 se redacto en Kyoto (Japón) un documen-to que proponía reducir las emisiones de CO2 en un 7 % para la siguiente década. Comenta las ra-zones. ¿Por qué crees que EE.UU. se negó a firmar tal acuerdo?

Petróleo

E. renovables

Gas

Nuclear

Carbón

ACTIVIDADES


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ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN (soluciones)

1. a) Glúcido. e) Proteína (aminoácido).

b) Lípido. f) Proteína.

c) Vitamina. g) Proteína.

d) Lípido. h) Ácido nucleico.

2. a) Presente en la hemoglobina de la sangre.

b) Presente en huesos y dientes.

c) Interviene en los procesos de regulación de los impulsos nerviosos y la función celular.

d) Interviene en los procesos de transmisión de im-pulsos nerviosos.

e) Constituyente de huesos y dientes.

f) Refuerza la estructura de huesos y dientes. Pre-viene la caries dental.

g) Constituyente de las hormonas tiroideas (tirosina).

3. C6H12O6 + 6 O2 " 6 CO2 + 6 H2O + energía

Su función es la obtención de energía.

4. Las reacciones ajustadas son:

CuCO3 + calor " CO2 + CuO

2 CuO + C " CO2 + 2 Cu

Si partimos de 100 mol de CuCO3:

100 mol CuCO3 ? 1 mol CuO

1 mol CuCo3

?

? 1 mol Cu

1 mol CuO ?

63,5 g Cu

1 mol Cu = 6,350 g Cu

5. Un solo átomo de cloro puede destruir muchas mo-léculas de ozono porque, en el proceso, se vuelve a obtener cloro, que queda libre y dispuesto para reaccionar con otra molécula de ozono. Es decir, el cloro no se destruye en el proceso.

6. En las regiones industrializadas se emiten óxidos de nitrógeno y de azufre a la atmósfera. Estos óxidos, al combinarse con el agua de las nubes, forman ácidos, que pueden recorrer grandes distancias hasta que tienen lugar las precipitaciones. Por eso pueden afectar a vastas regiones alejadas del lugar donde se origina la contaminación.

7. Las energías menos contaminantes, las ener gías renovables, tienen poco peso en el gráfico. Es de-cir, las energías que más se emplean son las que más contaminan. Si se utilizasen más las ener gías limpias renovables (eólica, solar, etc.), la contami-nación del medio ambiente disminuiría.

8. Los antibióticos deben usarse con precaución, y solo bajo la prescipción del médico. Además, el trata-miento debe seguirse tal y como lo recomienda el médico, y no dejar de tomar el medicamento a los dos o tres días de haberlo comenzado porque el en-fermo «ya se encuentra bien». Tampoco es conve-niente medicarse en exceso, pues entonces, cuando el organismo necesita verdaderamente el antibiótico, este quizá no actúe con la misma eficacia.


2 C4H10 + 13 O2 " 8 CO2 + 10 H2O

b) La masa molar del butano es de 58 g/mol. La del CO2 es de 44 g/mol.

Sabemos que 2 mol de C4H10 producen 8 mol de CO2. Por tanto:

1 tonelada C4H10 ?

?

106 g C4H10

1 t C4H10

? 1 mol C4H10

58 g C4H10

? 8 mol CO2

2 mol C4H10

?

? 44 g CO2

1 mol CO2

= 3,0345 ? 106 g CO2

c) Basta con operar de la siguiente forma:

3,0345 ? 106 g CO2 ? 1 mol CO2

44 g CO2

=

= 68 965 mol CO2

d) La combustión del butano y de otros combusti-bles sí que contribuye al incremento del efecto invernadero, pues emite CO2 a la atmósfera.

10. a) CH4 + 2 O2 " CO2 + 2 H2O

b) 163,6 g CO2

c) 4,479 ? 1024 moléculas H2O

d) El volumen de oxígeno necesario será:

59,5 g CH4 ? 1 mol CH4

16 g CH4

? 2 mol O2

1 mol CH4

?

? 22,4 L O2

1 mol O2

= 166,6 L O2

11. La razón principal para limitar las emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera es la lucha con-tra el incremento del efecto invernadero y sus con-secuencias sobre el cambio climático.

Probablemente porque EE.UU. es uno de los países que más dióxido de carbono emite a la atmósfera.

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PROBLEMAS RESUELTOS



La combustión de la gasolina (octano) se produce mediante la siguiente reacción:

C8H18 + 25

2 O2 " 8 CO2 + 9 H2O

Según la cual 1 mol de C8H18 reacciona con 25

2 mol

de O2 para producir 8 mol de CO2 y 9 mol de H2O.

La cantidad de gasolina consumida en un día es, por tanto:

V = 2 dm3 ? 1 m3

103 dm3 = 2 ? 10-3 m3/coche "

" VT = 2 ? 10-3 m3/coche ? 100 000 coches/día =

= 200 m3/día "

" m = 200 m3/día ? 700 kg/m3 "

" m = 1,4 ? 105 kg/día

Tenemos, por tanto:

• Moctano = 12 ? 8 + 1 ? 18 = 114 g/mol

• m = 1,4 ? 105 kg ? 103 g/1 kg = 1,4 ? 108 g

Y calculando la cantidad de sustancia:

n = mM

= 1,4 ? 108 g

114 g/mol = 106 mol

Aplicando a la ecuación química la proporción co-rrespondiente calculamos la cantidad de CO2 en mol que se produce:

1 mol octano

8 mol CO2

= 106 mol octano

x "

" x = 8 ? 106 mol CO2

Que expresados en gramos son:

MCO2 = 12 + 16 ? 2 = 44 g/mol "

" m = n ? M = 8 ? 106 mol ? 44 g/mol =

= 3,52 ? 108 g = 3,52 ? 105 kg

El tráfico es una de las principales causas de contaminación ambiental en las ciudades.

La combustión de la gasolina produce CO2, responsable del incremento del efecto invernadero.

Considerando una ciudad en la que circulen diariamente unos 100000 coches y que cada

uno consume 2 L de gasolina, calcula la cantidad de CO2 emitida a la atmósfera. Supón

que la gasolina está formada únicamente por octano (C8H18), cuya densidad es 700 kg/m3.

1 Calcula el volumen de dióxido de carbono

(medido en condiciones normales)

que se produce en la combustión de 1 t

de butano (C4H10).

Sol.: 1,54 ? 106 L CO2

2 El monóxido de carbono es un gas tóxico

que se produce cuando hay una combustión

incompleta. Observa la ecuación

correspondiente a la reacción de combustión

incompleta del metano (CH4):

CH4 + O2 " CO + H2O

a) Ajústala.

b) Calcula la cantidad de CO que se produce

si una caldera, que funciona mal, quema

100 kg de CH4.

Sol.: 175 kg CO

3 La lluvia ácida se produce mediante

las reacciones:

a) 2 SO2 + O2 " 2 SO3

b) SO3 + H2O " H2SO4

Calcula la cantidad de ácido sulfúrico

que se desprende si se emite a la atmósfera

una cantidad de 100 kg de SO2.

Sol.: 153,125 kg H2SO4

4 El ozono se puede destruir con facilidad

mediante la reacción:

Cl + O3 " ClO + O2

¿Cuántas moléculas de ozono se destruyen

cuando se emiten a la atmósfera 100 g

de CCl2F?

Sol.: 1,18 ? 1024 moléculas O3

PROBLEMA RESUELTO 1

ACTIVIDADES

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PROBLEMAS RESUELTOS



Las reacciones se producen de forma consecu tiva; por tanto, según la primera reacción:

1 mol de Fe2O3 reacciona con 1 mol de CO y produ-ce 2 mol de FeO.

Determinamos el número de moles que hay en 1 kg de Fe2O3:

MFe2O3 = 3 ? 56 + 3 ? 16 = 160 g/mol "

m = 1 kg ? 103 g

1 kg = 1000 g

n = m

MFe2O3

= 1 000 g

160 g/mol = 6,25 mol

Según la reacción:

11 mol Fe2O3

2 mol FeO =

6,25 mol Fe2O3

x

Por tanto:

x = 12,5 mol FeO

El FeO obtenido en la primera reacción se vuelve a reducir con CO en la segunda reacción, según la cual:

1 mol de FeO reacciona con 1 mol de CO y se ob-tiene 1 mol de Fe.

Por tanto:

1 mol FeO

1 mol Fe =

12,5 mol FeO

y "

" y = 12,5 mol Fe

Que expresados en gramos son:

m = n ? MFe = 12,5 mol ? 56 g/mol =

= 700 g Fe

Las reacciones más importantes que intervienen en la obtención del hierro en un alto horno son:

Fe2O3 + CO " 2 FeO + CO2

FeO + CO " Fe + CO2

Calcula la cantidad de hierro que se puede obtener por cada kg de óxido de hierro que reacciona.

1 El ácido sulfúrico (H2SO4) se obtiene mediante

el siguiente proceso:

a) S + O2 " SO2

b) 2 SO2 + O2 " 2 SO3

c) SO3 + H2SO4 " H2S2O7

d) H2S2O7 + H2O " 2 H2SO4

Determina la cantidad de ácido en mol que

se obtiene si partimos de 0,5 mol de azufre.

Sol.: 98 g H2SO4

2 La hidracina (NH2NH2) se utiliza como

combustible de cohetes. Arde con el agua

oxigenada según:

NH2NH2 + 2 H2O2 " N2 + 4 H2O

Calcula la cantidad de hidracina en mol

necesaria para que se desprendan 2 L

de nitrógeno en condiciones normales

de presión y temperatura.

Sol.: 0,0893 mol NH2NH2

3 El acetileno es un compuesto químico

que se produce en la industria por reacción

entre el carburo de calcio (CaC2)

y el agua (H2O), según la reacción:

CaC2 + 2 H2O " C2H2 + Ca(OH)2

Determina cuál es la cantidad de carburo

de calcio necesaria para obtener 1 L

de acetileno, medido en condiciones

normales de presión y temperatura.

Sol.: 2,86 g CaC2

4 El acetileno (C2H2) se obtiene mediante

las siguientes reacciones.

a) CaO + C " CaC2 + CO

b) CaC2 + H2O " Ca(OH)2 + C2H2

Nombra todas las sustancias implicadas

y en las reacciones anteriores y, después,

ajústalas.

PROBLEMA RESUELTO 2

ACTIVIDADES

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PROBLEMAS RESUELTOS



a) Conociendo la composición en 100 g, las canti-dades existentes en 140 g serán:

• Proteínas:

100 g de producto

3,3 g de proteínas =

= 140 g de producto

x "

" x = 140 ? 3,3

100 = 4,62 g de proteínas

• Hidratos de carbono:

100 g de producto

20,8 g de hidratos de carbono =

= 140 g de producto

y "

" y = 140 ? 20,8

100 =

= 29,12 g de hidratos de carbono

• Grasas:

100 g de producto

1,9 de grasa =

140 g de producto

z "

" z = 140 ? 1,9

100 = 2,66 g de grasas

• Calcio:

100 g de producto

0,102 g de calcio =

140 g de producto

v "

" v = 140 ? 0,102

100 = 0,143 g de Ca

b) 0,102 g de calcio representa el 18 % del calcio total recomendado, por tanto, esta cantidad será:

m = 0,102 ? 100

18 = 0,56 g

El número de porciones necesarias es:

n = 0,56 g

0,143 g/porción = 4 porciones

En la etiqueta de un postre lácteo podemos leer la composición

que aparece a la derecha.

Si el envase contiene una porción de 140 g de dicho producto,

determina:

a) La cantidad de cada uno de los componentes que contiene.

b) El número de porciones que habría que consumir para tomar

la cantidad de calcio recomendada por la UE.

1 Una conocida marca de leche semidesnatada

contiene en su composición 120 ng

de vitamina A y 0,75 ng de vitamina D

por cada 100 mL. ¿Qué cantidad de cada

una de estas vitaminas contiene un vaso

de leche de medio litro?

Sol.: 600 ng vitamina A, 3,75 ng de vitamina D

2 La etiqueta de una botella de leche dice que

contiene 0,3 g de grasa por cada 100 mL

y en una caja de cereales hay 1 g de grasa por

cada 100 g. ¿Qué cantidad de grasa ingerimos

en un desayuno formado por un vaso de 0,25 L

de leche y una ración de 30 g de cereales?

Sol.: 1,05 g de grasa

3 Si las CDR (cantidades diarias recomendadas)

por la UE de las vitaminas A y D son de 800 ng

y 5 ng, respectivamente. ¿Qué porcentaje

de cada una de las vitaminas A y D representa

un vaso de la leche del primer problema?

Sol.: 75%

4 La lejía que usamos como blanqueador es

una disolución de hipoclorito de sodio (NaClO)

en agua. Según aparece en la etiqueta,

su concentración es del 10% en masa.

Calcula la cantidad de hipoclorito que conten-

drá una botella de lejía de 200 mL

(d = 1,02 g/mL).

Sol.: 20,4 g de NaClO

PROBLEMA RESUELTO 3

ACTIVIDADES

VALOR MEDIO POR 100 g

Proteínas ....................... 3,3 g

Hidratos de carbono ........ 20,8 g

Grasas ........................... 1,9 g

Calcio ............................ 102 mg

(18% de CDR por unidad)*

*Cantidad diaria media recomendada por la UE.

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1. El tratamiento de la corriente eléctrica desde un punto de vista microscópico (la corriente está formada por un flujo continuo de electrones) puede llevarse a cabo desde el momento en que los alumnos conocen la teoría atómica de la materia. Además, una vez conocido por los alumnos el hecho de que las partículas en movimiento llevan energía, será algo más fácil interpretar los fenómenos energéticos en los circuitos eléctricos. Y también ayudará a los alumnos a comprender cómo las cargas eléctricas que circulan por un circuito pueden ceder energía en los receptores.

2. Conocer cómo es la electricidad en casa, y entender el recibo de la luz son contenidos fundamentales para la educación básica ciudadana.


MAPA DE CONTENIDOS

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LA ELECTRICIDAD8

que circula por

cuyas resistencias pueden agruparse en montajes

en serie mixtosen paralelo

ejemplos

magnitudes eléctricas ley de Ohm

DV = I ? R

circuitoseléctricos

su movimiento produce

LAS CARGAS ELÉCTRICAS

corriente

eléctrica

cuyo funcionamiento se explica usando

intensidad

amperios

se expresa en

amperímetro

usando

serie

se conecta en

resistencia

ohmios

se expresa en

óhmetro

usando

energíaeléctrica

julios

se expresa en

potencia eléctrica

vatios

se expresa en

diferenciade potencial

voltios

se expresa en

voltímetro

usando

paralelo

se conecta en

que dice

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8

• Diferenciar entre materiales conductores y materiales aislantes.

• Saber qué elementos forman un circuito eléctrico sencillo.

• Saber qué es la intensidad de corriente, la tensión y la resistencia eléctrica.

• Saber realizar cálculos en circuitos eléctricos aplicando la ley de Ohm.

• Aprender a conectar varias resistencias y/o pilas en serie, en paralelo y de forma mixta.

• Conocer los factores que influyen en la resistencia eléctrica de un material.

• Conocer y saber colocar correctamente un amperímetro y un voltímetro en un circuito.

• Conocer las magnitudes de las que depende el consumo energético en un aparato eléctrico.

OBJETIVOS

La electricidad

CONTENIDOS

CONCEPTOS • Carga eléctrica. Almacenamiento.

• Conductores y aislantes.

• Corriente eléctrica y circuitos eléctricos.

• Intensidad, tensión y resistencia eléctrica. Relación entre ellas.

Ley de Ohm.

• Cálculos en circuitos eléctricos.

• Agrupaciones de resistencias en un circuito.

• Agrupaciones de pilas en un circuito.

• Aplicaciones de la corriente eléctrica. Efectos de la corriente.

• La electricidad en casa.


• Resolver problemas numéricos en los que aparezcan las distintas magnitudes tratadas en la unidad, como son intensidad de corriente, tensión, resistencia…

• Construir y montar distintos circuitos eléctricos.

• Realizar experiencias de laboratorio que pongan de manifiesto fenómenos como la galvanoplastia.

ACTITUDES • Valorar la importancia que ha tenido la electricidad en el desarrollo industrial y tecnológico de nuestra sociedad.

• Fomentar hábitos destinados al ahorro de energía eléctrica.

PRESENTACIÓN

1. En primer lugar, y para entender el estudio de la electricidad, es necesario conocer la estructura última de la materia que ya hemos estudiado en la unidad 4. Además, hay que recurrir al estudio de los materiales para diferenciar los que son buenos conductores de aquellos que no lo son.

2. Por otra parte, es necesario identificar las transformaciones energéticas que se producen en un circuito eléctrico.

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1. Educación para el consumidor.

Esta unidad es apropiada para afianzar en los alumnos el concepto de ahorro energético en relación con el uso de los distintos aparatos eléctricos. Se puede analizar qué aparatos tienen un mayor consumo y cómo podemos reducirlo nosotros.

Es interesante detenerse en el estudio de una unidad clave de energía: el kilovatio hora (kWh).


Siempre que se trabaja con circuitos eléctricos conviene recordar a los alumnos las precauciones que deben tener en cuenta. En el caso de circuitos de laboratorio montados con pilas, estas medidas pueden parecer poco necesarias, pero si se siguen las normas básicas con estos circuitos habremos dado un paso hacia adelante, y seguramente se respetarán más las normas cuando se trabaje con circuitos potencialmente más peligrosos.


1. Saber diferenciar conductores y aislantes.

2. Explicar qué es la intensidad de corriente, la tensión y la corriente eléctrica.

3. Resolver problemas numéricos que relacionen las distintas magnitudes tratadas en la unidad (intensidad, tensión, resistencia eléctrica).

4. Construir circuitos eléctricos con varias resistencias.

5. Calcular el consumo de cualquier aparato eléctrico a partir de su potencia y el tiempo que ha estado funcionando.

6. Explicar cuáles son los elementos principales que forman la instalación eléctrica típica de una vivienda, así como las normas básicas de comportamiento que debemos seguir al manipular aparatos eléctricos.

7. Analizar un recibo de la compañía eléctrica, diferenciando los costes derivados del consumo de energía eléctrica de aquellos que corresponden a la potencia contratada, alquiler de equipos de medida, etc.




A través de textos con actividades de explotación, en la sección Rincón de la lectura se trabajan de forma explícita los contenidos relacionados con la adquisición de la competencia lectora.


En esta unidad, el apoyo matemático es imprescindible. Fracciones, ecuaciones y cálculos son necesarios para resolver los problemas numéricos de cálculos de resistencias equivalentes, potencia, consumo energético, etc.



El conocimiento de los fundamentos básicos de electricidad y de las aplicaciones derivadas de esta hace que esta unidad contribuya de forma importante a la consecución de las habilidades necesarias para interactuar con el mundo físico, posibilitando la comprensión de sucesos de manera que el alumno se pueda desenvolver de forma óptima en las aplicaciones de la electricidad.


En la sección Rincón de la lectura se proponen algunas páginas web interesantes que refuerzan los contenidos trabajados en la unidad.


Saber cómo se genera la electricidad y las aplicaciones de esta hace que el alumno se forme en habilidades propias de la vida cotidiana como: conexión de bombillas, conocimiento de los peligros de la manipulación y cálculo del consumo. Esto último desarrolla una actitud responsable sobre el consumo de electricidad. Además, se incide en lo cara que es la energía que proporcionan las pilas, así como la necesidad de utilizar siempre energías renovables.


A lo largo de toda la unidad se trabajan las destrezas necesarias para que el aprendizaje sea lo más autónomo posible. Las actividades están diseñadas para ejercitar habilidades como: analizar, adquirir, procesar, evaluar, sintetizar y organizar los conocimientos nuevos.

8

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ACTIVIDADES

LA ELECTRICIDAD8ACTIVIDADES DE REFUERZO

1. La resistividad de la plata es más baja que la del cobre y esta menor aún que la del hierro. De esto podemos deducir:

a) Es más barato elaborar hilos conductores de co-bre que hilos de plata.

b) Los hilos de cobre siempre presentarán más re-sistencia que los hilos de plata, si tienen la mis-ma longitud.

c) Los hilos de cobre siempre presentarán menos resistencia que los hilos de hierro, si tienen la misma longitud.

d) Los hilos de plata siempre presentarán menos resistencia que los hilos de hierro, si tienen la misma longitud.

2. Explica cómo varía la intensidad de corriente que circula por un hilo metálico conectado a los bornes de una pila cuando:

a) La longitud del hilo se reduce a la mitad.

b) La longitud del hilo se duplica.

c) El diámetro del hilo se reduce a la mitad.

d) El diámetro del hilo se duplica.

3. En un circuito aparecen conectados en serie varios elementos: una pila de 9 V, un interruptor, una lámpara de10 X y un amperímetro.

a) Haz un esquema del circuito.

b) Calcula la intensidad que circula por el circuito.

c) ¿Cómo varía la lectura del amperímetro cuando colocamos otra lámpara idéntica a la primera y en serie con esta?

4. Se han realizado medidas con un amperímetro en un circuito en el que se ha ido variando el voltaje proporcionado por el generador obteniéndose:

a) Representa los datos en una gráfica. ¿Se cumple la ley de Ohm?

b) ¿Cuál será la resistencia del circuito?

5. Una bombilla utiliza 1000 J de energía eléctrica para producir 200 J de energía luminosa. Justifica cuál es la afirmación correcta:

a) El rendimiento es del 50 %, y el resto de la ener-gía se ha degradado.

b) El rendimiento es del 20 %, y parte de la energía se transforma en calor.

c) El rendimiento es del 2 %, y parte de la energía se transforma en calor.

6. A diario utilizamos aparatos que transforman ener-gía eléctrica en otros tipos de energía. Indica las transformaciones que se producen en estos:

a) Bombilla b) Batidora c) Plancha d) Televisor

7. Sabiendo que la carga de un electrón es de 1,6 ? 10-19 C, ¿a cuántos electrones equivale la car-ga de 4 nC?

8. Por un conductor circula una corriente de 0,2 A. ¿Cuánto tiempo tiene que transcurrir para que la carga que lo ha atravesado sea de 2 C?

9. En el circuito de la figura, indica cuál es el voltíme-tro y cuál es el amperímetro. ¿Qué magnitud mide cada uno de estos aparatos?

10. En una bombilla de bajo consumo aparece: 15 W-220 V. En una normal aparece: 40 W-220 V. Compara su consumo en 150 horas de funciona-miento.

Si el precio de la energía eléctrica es de 0,08€/kWh, ¿cuánto dinero se ahorra?

11. Un tostador tiene una potencia de funcionamiento de 1200 W. Para tostar dos rebanadas de pan está encendido durante dos minutos.

a) Calcula la energía consumida por el tostador en ese tiempo. Exprésala en kWh y en julios.

b) Si el precio de la energía eléctrica es de 0,08 €/kWh, calcula el coste mensual del tosta-dor si cuatro personas toman dos tostadas al día cada una.

1 23

Voltaje (V) Intensidad (mA)

80

3,0 158

4,5 241

3206,0

402

476

7,5

9,0

1,5

FICHA 1

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ACTIVIDADES

LA ELECTRICIDAD8ACTIVIDADES DE REFUERZO (soluciones)

1. a) Falso. No se dice nada sobre el precio.

b) Falso. Dependerá del grosor de los hilos.

c) Falso. Dependerá del grosor de los hilos.

d) Falso. Dependerá del grosor de los hilos.

2. a) Como la resistencia se reduce a la mitad, la in-tensidad de corriente se duplicará.

b) Como la resistencia se duplica, la intensidad de corriente se reducirá a la mitad.

c) Como la resistencia se multiplica por cuatro, la intensidad de corriente se reducirá a la cuarta parte.

d) Como la resistencia se divide por cuatro, la inten-sidad de corriente se hará cuatro veces mayor.

3. a)

b) Aplicamos la ley de Ohm:

∆V = I ? R " I = ∆VR

= 9

10 = 0,9 A

c) Como la resistencia total aumenta, la intensidad disminuye. En este caso, como la resistencia se duplica, la intensidad se reducirá a 0,45 A.

4.

a) Sí, se cumple la ley de Ohm.

b) Aplicando la ley de Ohm:

R = ∆VI

" R = 6

0,320 = 18,75 X

5. La respuesta correcta es la b), porque:

R = Energía obtenida

Energía consumida ? 100 =

200

1000 ? 100 = 20%

6. a) Bombilla: energía eléctrica en luminosa.

b) Batidora: energía eléctrica en mecánica.

c) Plancha: energía eléctrica en calorífica.

d) Televisor: energía eléctrica en luminosa.

7. En este caso:

n = 4 nC ? 10-6

1,6 ? 10-19 = 2,5 ? 1013 electrones

8. Despejamos el tiempo de la siguiente expresión:

I = qt

" t = qI

= 2 C

0,2 A = 10 s

9. 1 y 2 son amperímetros, que miden la intensidad de corriente y se colocan en serie; 3 es un voltíme-tro, que mide la diferencia de potencial y se coloca en paralelo.

10. Para la bombilla de bajo consumo:

E = P ? t = 15 W ? 1 kW

103 W ? 150 h = 2,25 kWh

Para la bombilla normal:

E = 40 W ? 1 kW

103 W ? 150 h = 6 kWh

El ahorro conseguido es:

Ahorro = (6 - 2,25) kWh ? 0,08 €/kWh = 0,3 €

11. a) La energía consumida será:

• E = P ? t = 1200 W ? 2 min ? 60 s

1 min =

= 144 000 J

• E = 1200 W ? 1 kW

103 W ? 2 min ?

1 h

60 min =

= 0,04 kWh

b) Si el tostador funciona 2 minutos al día durante 30 días, el consumo será:

E = 0,04 kWh ? 30 = 1,2 kWh

Y el precio será:

1,2 kWh ? 0,08 €/kWh = 0,384 €

A

FICHA 1

0 2 4 6 8 10

500

400

300

200

100

0

DV (V)

I (mA)

C

nCC

e-

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ACTIVIDADES


1. Observa el siguiente montaje:

a) Vamos colocando diferentes materiales entre las placas metálicas para cerrar el circuito, ¿en qué casos se encenderá la bombilla?

b) A continuación completa las siguientes frases:

• El ________ y el ________ cierran el ________ porque son materiales ________. Por tanto, la bombilla se ________.

• El ________ y el ________ no ________ el circuito porque son materiales ________. Por tanto, la bombilla ________.

2. ¿En cuál de los siguientes circuitos aparece correc-tamente representado el sentido de la corriente eléctrica?

3. Indica el sentido de la corriente en cada uno de los circuitos y señala las bombillas que lucirán y las que no.

4. ¿Cuál es el valor de la resistencia en el siguiente circuito?

MaterialSe encenderá

la bombilla

No se

encenderá

la bombilla

Clavo

Lápiz de madera

Papel de aluminio

Goma del pelo

FICHA 2

1

1 4

2

2

3

2

3 1

5 A

10 V

1

3

A

B

A

C

B

D

C

D

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ACTIVIDADES


1. a) La tabla queda:

b) • El clavo y el papel de aluminio cierran el cir-

cuito porque son materiales conductores. Por tanto, la bombilla se enciende.

• El lápiz de madera y la goma para el pelo no cierran el circuito porque son materiales ais-

lantes. Por tanto, la bombilla no se encenderá.

2. En el B. Los electrones salen del polo negativo de la pila y vuelven a ella por el polo positivo.

3. (El sentido representado es el convencional, no el real.)

Lucirán todas las bombillas.

No lucirá ninguna bombilla.

Lucirán las bombillas 1 y 3.

Lucirá la única bombilla.

4. En este caso basta con aplicar la ley de Ohm.

DV = I ? R " R = DVI

= 10 V

5 A = 2 X

FICHA 2

MaterialSe encenderá

la bombilla

No se

encenderá

la bombilla

Clavo ✓

Lápiz de madera ✓

Papel de aluminio ✓

Goma del pelo ✓

2

3

41

12

3

1

5 A10 V

2 X

3

1

2

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ACTIVIDADES


FICHA 3

1. Observa los circuitos y determina, para cada uno de ellos, cuáles son voltímetros y cuáles son amperíme-tros. Indícalo con la letra A o V, según corresponda.

2. En el siguiente circuito, calcula:

a) La resistencia equivalente del circuito. Dibuja el circuito equivalente con una sola resistencia.

b) La intensidad que marca el amperímetro A3 (aplicando la ley de Ohm).

c) La diferencia de potencial en los extremos de la pila (aplicando la ley de Ohm).

3. En una bombilla de bajo consumo aparece marcado 15 W-220 V. En una bombilla normal, 40 W-220 V.

a) ¿Qué dato nos proporciona información del con-sumo?

b) ¿Qué cantidad de energía consume la bombilla de bajo consumo en 150 h de funcionamiento? Expresa el resultado en kWh.

c) ¿Qué cantidad de energía consume la bombilla normal en el mismo tiempo?

d) Si el precio de la energía eléctrica es de 0,08 €/kWh, ¿cuál es el ahorro que supone uti-lizar bombillas de bajo consumo?

4. En la última columna, calcula el gasto de cada uno de los aparatos en media hora de funcionamiento.

a) Investiga el consumo de algunos de los electro-domésticos que utilizas en tu casa y completa una tabla parecida a la anterior.

b) ¿En qué estancia de la vivienda se encuentran los aparatos que consumen más energía eléc-trica?

5. Observa los circuitos y señala en qué caso se ago-tarán antes las pilas.

AparatoPotencia

(W)

Gasto energético

(media hora)

Televisor 100

Lavadora 2200

Refrigerador 400

Horno microondas 800

Secador de pelo 1600

8 bombillas 40 cada una

Plancha 1000

A

A

B

B

C

D

2 A

A2

A3

A1

R2 = 4 X

R3 = 2 X

R1 = 1 X 5 A

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ACTIVIDADES


1. Los amperímetros se colocan en serie, mientras que los voltímetros se colocan en paralelo.

2. a) Primero se calcula la resistencia equivalente a R2 y R3:

1

R2,3

= 1

R2

+ 1

R3

= 1

4 +

1

2 =

3

4 "

" R2,3 = 4

3

Luego calculamos la resistencia equivalente del circuito:

RT = R2,3 + R1 = 4

3 + 1 =

7

3 X

b) 3 A, puesto que la intensidad de corriente se reparte entre las dos ramas.

c) Como conocemos el valor de la resistencia equi-valente y la intensidad de corriente:

DV = I ? R = 5 A ? 7

3 X = 11,67 V

3. a) El de la potencia eléctrica (número de vatios).

b) La energía es igual a la potencia multiplicada por el tiempo:

E = P1 ? t = 0,015 kW ? 150 h = 2,25 kWh

c) Análogamente:

E = P2 ? t = 0,040 kW ? 150 h = 6 kWh

d) Coste 1 = 0,08 ? 2,25 = 0,18 €

Coste 2 = 0,08 ? 6 = 1,848 €

El ahorro que supone utilizar bombillas de bajo consumo será, pues:

Ahorro = Coste 2 - Coste 1 = = 1,848 € - 0,18 € = 1,668 €

4. El gasto se calcula multiplicando la potencia por el tiempo de funcionamiento. Si expresamos la poten-cia en kW y el tiempo en horas, el consumo ener-gético vendrá dado en kWh. E = P ? t.

a) Respuesta libre.

b) En la cocina: hornos, placas de vitrocerámica, lavadora…

5. Se agotarán antes las pilas en el circuito en que se han colocado en serie (A), pues el voltaje que proporcionan es mayor. Es decir, dan más energía a cada carga eléctrica que abandona la pila.

FICHA 3

AparatoPotencia

(W)

Gasto energético

(media hora)

Televisor 100 0,05 kWh

Lavadora 2200 1,1 kWh

Refrigerador 400 0,2 kWh

Horno microondas 800 0,4 kWh

Secador de pelo 1600 0,8 kWh

8 bombillas 40 cada una 0,16 kWh

Plancha 1000 0,5 kWh

A

B

C

D

A

V

V

VV AA

A

A

A

A

RT = 73

X

A

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ACTIVIDADES

LA ELECTRICIDAD8ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN

1. Explica cómo deben ser las resistencias internas de los voltímetros y de los amperímetros para que nos indiquen con precisión aquellas medidas para las que han sido diseñados:

a) Ambas resistencias internas deben ser muy pe-queñas.

b) Ambas resistencias internas deben ser muy grandes.

c) La resistencia interna del amperímetro debe ser muy pequeña y la del voltímetro, grande.

d) La resistencia interna del amperímetro debe ser grande y la del voltímetro, muy pequeña.

2. Cuando colocamos varias lámparas en paralelo en un circuito lucen más. Por tanto:

a) La pila se agotará antes.

b) No se cumple la ley de Ohm.

c) El voltaje suministrado por la pila se duplica.

d) La resistencia total se reduce.

3. Elige la respuesta correcta y justifícala. El material conductor más adecuado para construir una estufa eléctrica es:

a) El que presente poca resistencia eléctrica, ya que permite mejor el paso de las cargas.

b) El que presente mucha resistencia eléctrica, ya que aumenta el efecto Joule.

c) El que trabaje a menor potencial, ya que mejora el rendimiento.

d) Cualquiera es válido siendo un material con-ductor.

4. Expresa en culombios el valor de la carga de 15 ? 1020 electrones.

5. Un conductor de cobre tiene una sección circular de 0,3 mm2 y una longitud de 10 m. ¿Cuánto vale su resistencia eléctrica? Resistividad del cobre: r = 1,7 ? 10-8 X ? m.

6. Un hornillo eléctrico está conectado a la red a 230 V y circula a través de él una corriente de 2 A. La resis-tencia está construida mediante un hilo de cobre de 2 mm2 de sección. Contesta: ¿Cuál es la longitud del hilo? Resistividad del cobre: r = 1,7 ? 10-8 X ? m.

7. Halla la resistencia equivalente del circuito de la figura:

8. Una pila de 9 V se conecta a dos resistencias en se-rie. Entre los extremos de la primera resistencia, R1, hay una diferencia de potencial de 2 V. La segunda resistencia, R2, vale 4 X. Calcula la intensidad de corriente y la resistencia R1.

9. En el circuito de la figura, determina la diferencia de potencial y la intensidad de corriente para cada una de las resistencias.

10. Dos resistencias iguales de 10 X cada una están conectadas en paralelo. A continuación se conecta en serie otra resistencia de 20 X y todo el conjunto se conecta a una batería de 30 V. Dibuja el circuito y calcula:

a) La resistencia equivalente.

b) La potencia disipada en la resistencia, conecta-da en serie, de 20 X.

c) El calor desprendido en el circuito en 30 minu-tos.

11. En una lámpara aparecen las indicaciones:

40 W-220 V.

Si la bombilla tiene un filamento de 1 mm2 de sec-ción, calcula la longitud del filamento. Resistividad del material: r = 5 ? 10-3 X ? m.

4 X6 X

3 X

10 X

6 X

3 X

R5

R6

R1

R2

R4

R3

12 V

4 X

5 X

6 X

220805 _ 0019-0134.indd 128220805 _ 0019-0134.indd 128 25/03/10 13:0125/03/10 13:01


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S

ACTIVIDADES

LA ELECTRICIDAD8ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN (soluciones)

1. a) Falso.

b) Falso.

c) Verdadero.

d) Falso.

2. a) Verdadero.

b) Falso.

c) Falso.

d) Verdadero.

3. La b), ya que interesa producir calor: Q = R ? I2 ? t.

4. Operando obtenemos:

Q = 15 ? 1020 electrones ? 1,6 ? 10-19 C

1 electrón "

" = 240 C

5. Calculando:

R = r ? IS

= 1,7 ? 10-8 X ? m ? 10 m

3 ? 10-7 m2 "

" R = 0,57 X

6. Aplicando la ley de Ohm tenemos:

R = DVI

= 220 V

2 A = 110 X "

" R = r ? IS

" I = R ? S

r = 12 941 m

7. R2,3 = R2 + R3 = 6 X + 4 X = 10 X. Así:

1

R2,3,4

= 1

R2,3

+ 1

R4

" R2,3,4 = 5 X

R5 y R6 se pueden reducir a:

1

R5,6

= 1

R5

+ 1

R6

= R5,6 = 2 X "

" R = R1 + R2,3,4 + R5,6 = 3 + 5 + 2 = 10 X

8. El circuito formado será:

Como las resistencias están conectadas en serie:

DV = DV1 + DV2 y I1 = I2 " DV2 = 5 V

Aplicando la ley de Ohm:

I = DV2

R2

= 1,25 A; R1 = DV1

l1 = 3,2 X


La resistencia equivalente del circuito será:

1

R =

1

R1

+ 1

R2

+ 1

R3

" R = 1,62 X

En el nudo A: I = I1 + I2 + I3.

Según la ley de Ohm:

I = DVR

= 7,4 A

• I1 = 3 A; • I2 = 2,4 A; • I3 = 2 A

10. a) Las dos resistencias conectadas en paralelo equivalen a:

1

R1,2

= 1

R1

+ 1

R2

" R = 5 X

La resistencia equivalente:

R = R1,2 + R3 = 5 + 20 = 25 X

b) Según la ley de Ohm:

I = DVR

= 30 V

25 X = 1,2 A

La potencia disipada en la resistencia será:

P = I2 ? R = (1,2 A)2 ? 20 X = 28,8 W

c) Según la ley de Joule:

Q = I 2 ? R ? t = (1,2 A)2 ? 25 X ? 1800 s ? ? 0,24 = 15 552 cal

11. Calculamos la resistencia de la lámpara:

P = DV ? I = DV2

R " R = 806,6 X "

" R = r ? IS

" I = 0,16 m

R1 R2 = 4 X

I 9 V

4 X

5 X

6 X

I12 V

II2

I1

I3

I

A B

220805 _ 0019-0134.indd 129220805 _ 0019-0134.indd 129 25/03/10 13:0125/03/10 13:01


PROBLEMAS RESUELTOS

LA ELECTRICIDAD8


a) Sí, pues ambas están conectadas en serie. To-das las cargas que pasan por la resistencia R1 pasan también por la resistencia R2.

b) Sí, pues aunque estén asociadas en paralelo, ambas son iguales y no hay otras resistencias conectadas con ellas.

c) No, porque las cargas que pasan por R1 luego se dividen y unas pasan por R y otras por R4.

d) Primero calculamos la resistencia equivalente a las que están en paralelo:

1

Req 3-4

= 1

R3

+ 1

R4

= 1

60 +

1

60 =

2

60 "

" Req 3-4 = 60

2 = 30 X

Luego calculamos la resistencia total sumando las tres resistencias en serie:

RT = R1 + R2 + Req 3-4 = 25 + 25 + 30 = 80 X

e) Basta con aplicar la ley de Ohm, puesto que sa-bemos el voltaje y la resistencia total:

I = DVRT

= 12

80 = 0,15 A = 15 mA

f) Como se coloca en serie, el voltaje equivalente será de 12 + 12 = 24 V. Por tanto, si se duplica el valor del voltaje, también lo hará el valor de la intensidad total que recorre el circuito, por lo que por R1 y R2 circularán 2 ? 15 = 30 mA.

En el siguiente esquema está representado un circuito mixto, es decir, un circuito en el que aparecen

elementos agrupados en serie y en paralelo.

a) ¿Circulará la misma intensidad de corriente por las dos

resistencias R1 y R2?

b) ¿Circulará la misma intensidad de corriente

por las dos resistencias R3 y R4?

c) ¿Circulará la misma intensidad de corriente por las dos

resistencias R1 y R4?

d) Calcula la resistencia equivalente del circuito.

e) ¿Cuál es la intensidad que pasa por las resistencias R1 y R2?

f) ¿Cómo variará el valor del apartado anterior si se coloca

otra pila de 12 V en serie con la anterior?

1 Calcula la resistencia equivalente.

2 Calcula la resistencia equivalente.

3 Señala si las siguientes afirmaciones

son verdaderas o falsas y justifica

tus respuestas.

a) La intensidad que recorre todas

las resistencias de un circuito

es la misma, independientemente

del valor de las resistencias.

b) La intensidad que recorre todas

las resistencias de un circuito depende

del voltaje del generador.

c) Cuando hay dos resistencias agrupadas

en paralelo, la mitad de las cargas

eléctricas se van por una y, la otra mitad,

por la otra.

PROBLEMA RESUELTO 1

ACTIVIDADES

12 V

R3 = 60 X

R1 = 25 X R2 = 25 X

R4 = 60 X

12 V

R2

R1 = 10 X

R3 R4

12 V

R = 30 X (todas)

220805 _ 0019-0134.indd 130220805 _ 0019-0134.indd 130 25/03/10 13:0125/03/10 13:01

131

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DE

S

PROBLEMAS RESUELTOS

LA ELECTRICIDAD8


El circuito formado se representa así:

a) Las resistencias están conectadas en serie, por tanto, la resistencia equivalente valdrá:

R = R1 + R2 + R3 = 15 X + 5 X + 3 X = 23 X

b) Para calcular la intensidad que circula por el cir-cuito, aplicamos la ley de Ohm:

I = DVR

= 12 V

23 X = 0,52 A

Como las resistencias están conectadas en se-rie, la intensidad en todas ellas es la misma:

I = I1 = I2 = I3 = 0,52 A

c) La diferencia de potencial en cada una de las resistencias depende de su valor. Aplicamos la ley de Ohm a cada una de las resistencias:

• DV1 = I ? R1 = 0,52 A ? 15 X = 7,8 V

• DV2 = I ? R2 = 0,52 A ? 5 X = 2,6 V

• DV3 = I ? R3 = 0,52 A ? 3 X = 1,6 V

A una pila de 12 V se conectan en serie tres resistencias de 15, 5 y 3 X, respectivamente.

Realiza un esquema del circuito formado y calcula:


b) La intensidad que circula por el circuito y la que circula por cada una de las resistencias.

c) El voltaje en cada una de las resistencias.

1 En el circuito de la figura, calcula:

a) El valor de la resistencia R1.

b) La diferencia de potencial en R2.

c) DV entre los extremos de la pila.

Sol.: a) 40 X; b) 4,5 V; c) 16,5 V

2 Una bombilla conectada a 230 V deja pasar

por ella una intensidad de corriente de 1,5 A.

Calcula:

a) La resistencia que tiene la bombilla.

b) La carga eléctrica que ha circulado

por la misma en 1 hora.

Sol.: a) 153,3 X; b) 5400 C

3 En el circuito de la figura:

a) ¿Cuánto marca el voltímetro V?

b) ¿Cuánto marca el amperímetro A?

c) ¿Cuánto vale la resistencia R?

Sol.: a) 125 V; b) 1,25 A; c) 100 X

4 A una pila de 12 V se conectan en serie

tres resistencias de 10, 15 y 5 X,

respectivamente. Calcula la intensidad

de corriente y la diferencia de potencial

en cada una de las resistencias.

Sol.: 0,4 A; 4 V; 6 V; 2 V

PROBLEMA RESUELTO 2

ACTIVIDADES

I12 V

R1 R2 R3

84 X

A

R

V

105 V

230 V

R2

DV

R1 =15 X

12 V

V V

A 0,3 A


220805 _ 0019-0134.indd 131220805 _ 0019-0134.indd 131 25/03/10 13:0125/03/10 13:01



Las indicaciones que aparecen significan:

• La tensión máxima a la que se puede conectar:DV = 220 V.

• La potencia eléctrica: P = 40 W.

a) La intensidad de corriente que circula por la bombilla cuando se conecta a dicha tensión es:

I = P

DV =

40 W

220 V = 0,18 A

b) La resistencia de la bombilla la calculamos apli-cando la ley de Ohm:

R = DVI

= 220 V

0,18 A = 1222 X

c) La potencia eléctrica equivale a la cantidad de energía eléctrica consumida por la bombilla en la

unidad de tiempo. Si la bombilla ha estado fun-cionando durante 8 h:

E = P ? t = 40 W ? 1 kW

103 W ? 8 h = 0,32 kWh

d) El calor que desprende una resistencia se puede determinar aplicando la ley de Joule:

Q = I 2 ? R ? t = (0,18 A)2 ? 1222 X ? 60 s ?? 0,24 cal/J = 570,13 cal

e) La potencia desarrollada depende de la tensión: P = DV ? I. Por tanto, conectada a 110 V desa-rrollará menor potencia:

P = DV ? I = DV ? DVR

= DV 2

R =

1102

1222 "

" P = 9,9 W

Esto se traduce en que la bombilla luce menos.

En el casquillo de una bombilla aparece la inscripción 220 V-40 W. Con estos datos, calcula:

a) La intensidad de corriente que pasa por la bombilla cuando se conecta a la tensión indicada.

b) La resistencia de la bombilla.

c) La energía eléctrica consumida en 8 horas de funcionamiento, expresada en kWh.

d) La cantidad de calor irradiada por la bombilla en 1 minuto de funcionamiento.

e) Si la bombilla se conecta a una tensión de 110 V, ¿desarrollará la misma potencia?

1 Un calefactor de 1250 W de potencia funciona

durante 1 hora y 40 minutos. La resistencia

de la máquina es de 100 X. Calcula:

a) La intensidad de corriente que circula.

b) Si el 70% de la energía consumida

se desprende en forma de calor,

determina la cantidad de calor

que se desprende en ese tiempo.

Sol.: a) 3,53 A; b) 1,26 ? 106 cal

2 Calcula la resistencia de:

a) Una bombilla de 100 W-230 V.

b) Una plancha de 850 W-230 V.

c) ¿En cuál de los aparatos se produce

más cantidad de calor?

Sol.: a) 529 X; b) 62,2 X; c) En la plancha

3 Al salir de casa, olvidamos apagar el televisor.

Si la potencia consumida del aparato es

de 300 W y estamos fuera de casa durante

6 horas, ¿cuánto nos habrá costado

el descuido? El precio de la energía

eléctrica es de 0,08 €/kWh.

Sol.: 0,144 €

4 Un hornillo tiene las siguientes especificacio-

nes: 520 W-230 V. Si se conecta a 230 V,

resuelve y determina:

a) La intensidad que circula por el hornillo.

b) Su resistencia.

c) La energía calorífica desprendida

en el hornillo en 25 minutos.

Sol.: a) 2,26 A; b) 101,7 X; c) 186999 cal

PROBLEMA RESUELTO 3

ACTIVIDADES

PROBLEMAS RESUELTOS

LA ELECTRICIDAD8

220805 _ 0019-0134.indd 132220805 _ 0019-0134.indd 132 25/03/10 13:0125/03/10 13:01

133

Notas

220805 _ 0019-0134.indd 133220805 _ 0019-0134.indd 133 25/03/10 13:0125/03/10 13:01

Notas

134

220805 _ 0019-0134.indd 134220805 _ 0019-0134.indd 134 25/03/10 13:0125/03/10 13:01

1. La ciencia, la materia y su medida .......................... 136

2. La materia: estados físicos ..................................... 138

3. La materia: cómo se presenta ................................. 140

4. La materia: propiedades eléctricas y el átomo ........... 142

5. Elementos y compuestos químicos .......................... 144

6. Cambios químicos ................................................. 146

7. Química en acción ................................................. 148

8. La electricidad ...................................................... 150

EXPER

IEN

CIA

S

135

220805 _ 0135-0152.indd 135220805 _ 0135-0152.indd 135 25/03/10 13:0325/03/10 13:03

1 ¿Por qué es mejor tomar varias medidas?

2 Si una medida es muy diferente de las demás, ¿la incluirías para calcular el valor medio? ¿Por qué?

3 Repite los cálculos de esta experiencia utilizando una hoja de cálculo. Luego imprime las tablas que has obtenido.

CUESTIONES

1. Corta un trozo pequeño de alambre.

2. Mide la longitud del trozo de alambre y anótala.

3. Coloca el rollo de alambre en la balanza y anota su masa.

4. La longitud total del rollo puede calcularse ya mediante una sencilla proporción:

LTotal = Masa del rollo

Masa trozo ? Longitud alambre

5. Repite los pasos anteriores con otros trozos de alambre.

6. Calcula la longitud total estimada para el rollo en cada caso. Recoge los resultados en una tabla.

7. Finalmente, calcula el valor medio para la longitud total del alambre a partir de los datos anteriores.

Recuerda que el valor medio de una medida es el cociente de la suma de todos los valores que tengamos de esa medida, dividido por el número de valores.

PROCEDIMIENTO


EXPERIENCIA EN EL AULA

LA CIENCIA, LA MATERIA Y SU MEDIDA1¿Puede utilizarse una balanza para medir longitudes?

Objetivo

Medir la longitud de un

rollo mediante una

balanza.

Material

• Alambre enrollado. • Balanza.

• Cinta métrica, regla u otro aparato que nos permita medir longitudes.

Medida Longitud alambre (cm) Masa alambre (g) Masa rollo (g) Longitud rollo (cm)

1

2

3

4

220805 _ 0135-0152.indd 136220805 _ 0135-0152.indd 136 25/03/10 13:0325/03/10 13:03

137

1 Calcula el valor medio del tiempo de caída y la distancia recorrida por la bola.

2 Calcula la velocidad con la que sale la bola de la rampa con la siguiente ecuación (a partir del valor medio de la distancia y del tiempo):

Velocidad = distancia

tiempo

CUESTIONES

4. Suelta la bola desde lo alto de la rampa. Previamente, mánchala con lápiz para leer la medida.

5. Pon en marcha el cronómetro justo cuando la bola se separa de la mesa.

6. Para el cronómetro en el momento del impacto de la bola con el suelo. Anota la medida.

7. Repite el lanzamiento de la bola y las medidas varias veces. Recoge los resultados en una tabla.

1. Sitúa uno o varios libros (u otro objeto) a pocos centímetros del borde de una mesa formando una rampa.

2. Pon una cinta métrica en el suelo con el origen situado en el borde de la mesa.

3. Coloca varias hojas blancas en el lugar en el que caerá la bola, con el objeto de que se quede una marca que permita conocer el lugar exacto de la caída. (Haz primero una prueba para conocer dónde caerá la bola.)

PROCEDIMIENTO

EXP

ER

IEN

CIA

S

EXPERIENCIA EN EL LABORATORIO

LA CIENCIA, LA MATERIA Y SU MEDIDA1Determinación de la velocidad con la que sale despedida una bolita de una rampa

Objetivo

Estimar la velocidad

con la que se mueve

una bola que cae

desde una rampa.

Material

• Cronómetro. • Papel blanco.

• Cinta métrica. • Bola de acero (o canica).

• Libro (u otro objeto) que permita elaborar la rampa de salida.

t = tmedido

Bola de acero

Cinta métrica

t = 0

G FDistancia

Medida Tiempo (s) Distancia recorrida (m)

1

2

3


220805 _ 0135-0152.indd 137220805 _ 0135-0152.indd 137 25/03/10 13:0325/03/10 13:03


1 Explica esta experiencia utilizando la teoría cinética de la materia.

2 Imagina que realizas la misma experiencia con agua muy caliente.

a) ¿Crees que transcurrirá más o menos tiempo hasta que la mezcla adquiera un aspecto completamente homogéneo?

b) Explica por qué.

3 Repite la experiencia y toma nuevas fotografías.

a) Compara la secuencia de fotografías. ¿Se produce de la misma manera la difusión?

b) ¿Por qué son diferentes las dos secuencias de fotografías?

CUESTIONES

1. Vierte agua en una probeta o en un frasco.

2. Deposita un cristal de permanganato potásico (KMnO4) en el fondo del frasco o, con una pipeta, suelta unas gotas de tinta.

3. Observa cómo las partículas de la sustancia añadida, a pesar de ser más densa que el agua, difundenhacia arriba. Haz todas las fotos que puedas del proceso.

4. Mide el tiempo que tarda la mezcla en adquirir un aspecto completamente homogéneo.

5. Descarga las fotos que has tomado en un ordenador.

6. Visualiza las fotos en orden.

La difusión se debe al movimiento o «agitación» de las partículas que van ocupando el espacio del agua.

Los científicos, a raíz de esta y otras experiencias, elaboraron la teoría cinética, en la que sugieren que los sólidos, los líquidos y los gases están formados por partículas que están siempre en movimiento.

PROCEDIMIENTO


LA MATERIA: ESTADOS FÍSICOS2Difusión de permanganato de potasio o de tinta

Objetivo

Analizar el fenómeno

de la difusión.

Material

• Un frasco de cristal o una probeta. • Agua.

• Permanganato de potasio o tinta. • Cronómetro.

• Cámara fotográfica digital. • Ordenador.

• Pipeta.

1 2 3

220805 _ 0135-0152.indd 138220805 _ 0135-0152.indd 138 12/04/10 9:5912/04/10 9:59


EXP

ER

IEN

CIA

S

1 Escribe la relación entre la temperatura del agua y el tiempo para el primer tramo de la gráfica.

2 ¿Qué ocurre con la temperatura en el segundo tramo de la gráfica?

3 ¿A qué temperatura hierve el agua? Exprésala en °C.

4 Si llevaras a cabo la experiencia en un puerto de montaña, ¿la temperatura de ebullición del agua sería la misma? Razona la respuesta.

5 Si en lugar de agua hubieras calentado alcohol, ¿qué diferencias habrías encontrado?

CUESTIONES

5. Representa gráficamente la temperatura frente al tiempo.

1. En primer lugar, añade 20 mL de agua en un vaso de precipitados y coloca en su interior un calentador eléctrico (resistencia eléctrica) con el que elevarás la temperatura.

2. A continuación, y con la ayuda de un termómetro, mide la temperatura inicial del agua. Seguidamente mide la temperatura cada 30 s.

3. Una vez que el agua hierva, cuenta cuatro minutos y, después, apaga el calentador. Hay que señalar que debes seguir anotando la temperatura durante unos minutos más.

4. Anota los resultados en la siguiente tabla:

PROCEDIMIENTO


LA MATERIA: ESTADOS FÍSICOS2Gráfica calentamiento-enfriamiento del agua

Objetivo

Con esta práctica se pueden conseguir dos objetivos,

que serían, por un lado, tomar contacto con una

representación gráfica y ver qué información se puede

sacar; y, por otro lado, ver qué le sucede a la temperatura

de una sustancia durante un cambio de estado.

Material

• Vaso de precipitados.

• Agua.

• Calentador eléctrico.

• Termómetro.

• Cronómetro.

• Papel milimetrado.

t (s)

T (°C)

220805 _ 0135-0152.indd 139220805 _ 0135-0152.indd 139 25/03/10 13:0325/03/10 13:03


1 Compara el valor obtenido para la solubilidad de la sal y el azúcar con los datos de la tabla (tomados a 25 ºC). ¿Qué diferencias observas?

2 Contesta:

a) ¿Por qué es importante echar la sal y el azúcar poco a poco al realizar esta experiencia?

b) ¿Qué ocurrirá si echamos mucha sal o mucho azúcar a la vez?

3 ¿Podrías deducir a partir de esta experiencia cuál de las dos sustancias tiene una densidad mayor?

4 ¿Qué otros métodos se te ocurren para diferenciar la sal y el azúcar (sin comerlos)?

CUESTIONES

La diferente solubilidad en agua de algunas sustancias (en este caso la sal y el azúcar) permite su identificación sin llegar a probar su sabor. Recuerda que no se deben probar las sustancias desconocidas por su posible toxicidad.

1. Prepara dos vasos de precipitados con 100 mL de agua cada uno.

2. Colócalos en sendas balanzas. A continuación, acciona la tecla de la «tara» para poner la pantalla en el cero.

3. Añade poco a poco la sal en el primer vaso y agita con la varilla hasta que no se disuelva más cantidad. Anota el dato de la solubilidad de la sal en g/100 mL agua.

4. Repite el proceso con el azúcar. Anota el dato de la solubilidad del azúcar en g/100 mL agua.

5. Consultando la tabla de solubilidades podrás identificar y diferenciar ambas sustancias.

PROCEDIMIENTO


LA MATERIA: CÓMO SE PRESENTA3Solubilidad de sustancias. ¿Cómo diferenciar la sal y el azúcar?

Objetivo

Diferenciar el azúcar

de la sal a partir de la

solubilidad en agua de

ambas sales.

Material

• Sal. • Azúcar.

• Agua. • Dos vasos de precipitados.

• Dos balanzas. • Varilla.

0 Sal Azúcar

Solubilidad (g/100 mL agua, 25 ºC)

36 204

220805 _ 0135-0152.indd 140220805 _ 0135-0152.indd 140 25/03/10 13:0325/03/10 13:03


EXP

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1 Imagina que, en el apartado A te equivocas y, en lugar de pesar 24,3 g de sal, solo pesas 23,9 g. Además, mides 240 mL de agua, en lugar de lo 220 mL pedidos. ¿Cuál es el valor de la concentración en %?

2 ¿Qué diferencias has obtenido respecto al valor exacto que te pidió el profesor? ¿Y en qué tanto por ciento?

3 Supón que, a la disolución obtenida en el apartado B, añades 100 mL más de agua. ¿Cuál es su nueva concentración en g/L?

4 Si tuvieras que medir 250 mL justos de agua, ¿qué prefirirías utilizar, un matraz aforado de 250 mL o una probeta de 500 mL de capacidad? ¿Por qué?

CUESTIONES

A. Disolución de sal de cocina (cloruro sódico)

1. Pesa 24,3 g de sal de cocina utilizando un vidrio de reloj. Sigue las instrucciones del profesor.

2. Échalos en un vaso, con cuidado de no perder nada, y añade 220 mL de agua medidos con la probeta.

3. Agita con la varilla hasta que todo el sólido se disuelva. Vierte luego la disolución en un frasco, ayudándote con un embudo.

4. Pon la etiqueta al frasco. Debe decir «Disolución de cloruro de sodio» y, debajo, la concentración en %. Calcula dicha concentración.

B. Disolución de azúcar (sacarosa)

1. Pesa 32,5 g de azúcar utilizando un vidrio de reloj.

2. Échalos en el matraz aforado con ayuda de la cucharilla-espátula y con mucho cuidado para no perder nada.

3. Utilizando el embudo, echa agua en el matraz aforado hasta la señal de enrase. Ten cuidado de no sobrepasar la señal.

4. Agita ligeramente el matraz hasta que todo el sólido esté disuelto. Vierte luego la disolución en un frasco.

5. Pon la etiqueta al frasco. Debe decir «Disolución de sacarosa» y, debajo, la concentración en g/L. Calcula dicha concentración.

PROCEDIMIENTO


LA MATERIA: CÓMO SE PRESENTA3 Preparación de disoluciones

Objetivo

Preparar dos disoluciones con unas cantidades

dadas de soluto y de disolvente, calcular

sus concentraciones y guardarlas en frascos

debidamente etiquetados.

a) La primera disolución contendrá sal de

cocina (cloruro de sodio) y se expresará en %.

b) La segunda disolución se expresará en g/L

y contendrá azúcar (sacarosa).

Material

• Sal.

• Vidrio de reloj.

• Vaso.

• Agua

• Probeta.

• Varilla.

• Frascos.

• Embudo

• Azúcar.

• Matraz aforado.

• Espátula.

• Guantes.

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1 Haz un esquema mostrando cómo se cargan los cuerpos que intervienen en esta experiencia en cada paso.

2 ¿Por qué siempre que frotamos un cuerpo las cargas que se transfieren de un objeto a otro son electrones y no protones? Elige la respuesta correcta.

a) Porque los electrones tienen carga negativa.

b) Porque los electrones están en la corteza del átomo y los protones, en el núcleo.

c) Porque los electrones tienen una masa muy pequeña.

d) Porque los átomos son neutros.

3 Imagina ahora que colocas una tapa de plástico sobre el periódico después de frotarlo con la bolsa de plástico.

a) ¿Crees que saltarán chispas al acercar la mano a la tapa?

b) Explica por qué.

4 Clasifica los cuerpos que intervienen en esta experiencia en conductores de la electricidad y aislantes.

CUESTIONES

Se pueden obtener elevados potenciales sin peligro al realizar la siguiente experiencia.

1. Frota una bolsa de plástico con fuerza sobre una hoja de periódico para electri zar la hoja de periódico.

2. Coloca una tapa de lata de conservas en el lugar del periódico donde has frotado anteriormente con la bolsa de plástico.

3. Al levantar la hoja de periódico y tocar con el dedo, salta una chispa entre la lata y el dedo.

Los fenómenos observados en esta experiencia se deben a que hemos arrancado electrones de unos átomos y se han transferido a otros, formándose iones positivos y negativos.

La chispa se produce cuando pasan electrones de la hoja de periódico a nuestra mano. Los electrones chocan con los átomos presentes en el aire y se produce luz (la chispa).

PROCEDIMIENTO


LA MATERIA: PROPIEDADES ELÉCTRICAS Y EL ÁTOMO4 Alto voltaje

Objetivo

Comprobar

la existencia

de cargas eléctricas

en la materia.

Material

• Periódico. • Bolsas de plástico.

• Lata de conservas.

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Para comprobar cómo se comportan los cuerpos cargados eléctricamente podemos realizar la siguiente experiencia:

1. Ata un hilo a la esfera de saúco y cuélgalo de un soporte. Deja la esfera de saúco en posición vertical, sin que nada la toque. Ya has construido un péndulo.

2. Frota una varilla de vidrio con un paño de seda. Así la varilla se electriza, pues se produce un trasvase de cargas eléctricas entre la varilla y el paño.

3. Toca la esfera con la varilla. Así se carga eléctricamente la bola del péndulo.

4. Frota una varilla de plástico con un paño de lana. Así se electriza la varilla.

5. Acerca la varilla de plástico a la esfera de saúco sin llegar a tocarla.

Recuerda que las cargas eléctricas del mismo tipo se repelen y las cargas eléctricas de distinto tipo se atraen:

• + y + " repulsión.

• - y - " repulsión.

• + y - " repulsión.

PROCEDIMIENTO


LA MATERIA: PROPIEDADES ELÉCTRICAS Y EL ÁTOMO4El péndulo eléctrico

Objetivo

Experimentar la atracción

entre cargas eléctricas de distinto

signo y la repulsión entre cargas

eléctricas del mismo signo.

Material

• Esfera de saúco.

• Hilo.

• Soporte.

• Varillas de vidrio y de plástico.

• Paños de seda y de lana.

1 ¿Qué sucede al acercar la varilla de plástico a la esfera de saúco? ¿La atrae? ¿La repele?

2 ¿Por qué ocurre esto?

3 ¿Cómo puedes conseguir que una varilla repela la esfera de saúco?

4 ¿Qué ocurre si tocas la esfera de saúco antes de acercar la segunda varilla? ¿Por qué luego la varilla de plástico no atrae a la esfera de saúco?

5 ¿Se podría realizar esta misma experiencia con una esfera metálica en lugar de saúco? ¿Por qué?

CUESTIONES

+

++

++

+

++

++

+

++

++

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1 Clasifica las sustancias que se mencionan en esta experiencia en elementos y compuestos. Organiza tu respuesta en una tabla:

2 Contesta:

a) ¿Por qué las monedas pierden su brillo?

b) ¿Qué compuesto se forma?

c) ¿Por qué recuperan el brillo las monedas tras meterlas en un vaso con vinagre?

d) ¿A qué sustancia se debe el brillo?

e) ¿Qué medidas debes tomar antes de verter cualquier sustancia química por el desagüe?

3 ¿Por qué se vuelven de un tono verdoso las monedas que no limpiamos con el agua del grifo?

CUESTIONES

Las monedas de 1, 2 y 5 céntimos de euro contienen cobre. Debido al contacto con el oxígeno del aire se ennegrecen y pierden su brillo.

1. Introduce varias monedas de cobre en el interior de un vaso con una mezcla de vinagre y sal.

2. Tras unos minutos, verás cómo las monedas recuperan el brillo, debido al efecto del ácido del vinagre, que disuelve la capa de óxido de cobre.

3. Sacamos algunas monedas y las limpiamos bajo el agua del grifo para comprobar su brillo.

4. Dejamos otras monedas que se sequen encima de papel de filtro. Observamos que se recubren de un tono verdoso. Esto es debido a la acción del cloro de la sal y del oxígeno del aire con el cobre de las monedas, para formar malaquita.

PROCEDIMIENTO


ELEMENTOS Y COMPUESTOS QUÍMICOS5Química con monedas

Objetivo

Comprobar cómo influye

el oxígeno del aire

en las monedas de 1, 2

y 5 céntimos de euro.

Material

• Monedas de 1, 2 y 5 céntimos de euro. • Sal.

• Vaso. • Agua del grifo.

• Vinagre. • Papel de filtro.

Elementos Compuestos

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S1 ¿Cómo se conserva el sodio en el laboratorio? ¿Por qué? ¿Qué gas se forma cuando reacciona el sodio

con el agua?

2 Clasifica los siguientes elementos en metales y no metales:

a) Aluminio. f) Carbono. k) Flúor. o) Oxígeno.

b) Azufre. g) Cinc. l) Helio. p) Plomo.

c) Arsénico. h) Cloro. m) Hidrógeno. q) Potasio.

d) Bromo. i) Cobalto. n) Níquel. r) Sodio.

e) Calcio. j) Cromo. ñ) Nitrógeno. s) Titanio.

3 Busca información y contesta:

a) ¿Cuáles son los elementos más abundantes en la Tierra? ¿Y en el Universo?

b) ¿Cuál es la aplicación más habitual de los siguientes elementos?

• Cobre. • Plata. • Aluminio. • Cloro. • Estaño.

CUESTIONES

Con los elementos químicos disponibles, podrás ir comprobando las distintas propiedades y completando la siguiente tabla. Es necesario, sin embargo, hacer alguna observación preliminar. Se puede observar el comportamiento del sodio con el agua, pero que lo realice siempre el profesor (sería peligroso dejar manipular el sodio). En el caso del mercurio, también es recomendable una prudencia y vigilancia extremas por parte del profesor, debido a la toxicidad del elemento. Completa la tabla:

PROCEDIMIENTO


ELEMENTOS Y COMPUESTOS QUÍMICOS5Propiedades de algunos elementos

Objetivo

Conocer algunos

elementos químicos

y las propiedades

que los caracterizan.

Material

• Cristalizador. • Sodio. • Carbono.

• Agua destilada. • Mercurio. • Azufre.

• Espátula. • Hierro. • Cobre.

• Pinzas. • Plomo. • Yodo.

• Cualquier otro elemento químico disponible.

• Cápsula de porcelana.

• Montaje eléctrico para determinar la conductividad.

Sodio (Na)

Elemento

(símbolo)

Estado físico

(20 °C)Color

Densidad

(alta o baja)

Conductividad

eléctrica

Otras propiedades

y características

Mercurio (Hg)

Carbono

(grafito) (C)

Azufre (S)

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1 Escribe la ecuación química correspondiente a la reacción que acabas de estudiar y ajústala.

a) ¿Cuáles son los productos de la reacción?

b) ¿Cuáles son los reactivos?

2 Además del cambio de color, ¿qué otras señales nos indican que se está produciendo una reacción química?

3 Calcula cuánto yoduro de plomo se forma si partimos de 100 g de yoduro de potasio y 100 g de nitrato de plomo. ¿Qué reactivo está en exceso?

4 Contesta.

a) ¿Por qué las sustancias reaccionan mejor cuando están en disolución que cuando son sólidas?

b) ¿Qué conseguimos al agitar el bote con los reactivos en su interior?

CUESTIONES

Las reacciones entre sólidos difícilmente se producen si los sólidos no están en disolución. En las pastillas de vitamina C, por ejempo, el ácido cítrico no reacciona con el bicarbonato hasta que las pastillas se disuelven en agua.

1. Vierte en un pequeño bote de plástico una cucharada de yoduro de potasio (KI) y otra de nitrato de plomo (Pb(NO3)2). Ambos sólidos son de color blanco.

2. Cierra el bote y agítalo durante un par de minutos.

3. Saca la sustancia del interior y observa que se ha producido un cambio de color, ya que ha tenido lugar una reacción química; en este caso, la formación de yoduro de plomo (PbI2), un producto amarillo.

Si ponemos en contacto directamente el yoduro de potasio y el nitrato de plomo sin agitar, no reaccionan. La reacción entre ambas sustancias también se produce si preparamos sendas disoluciones y las mezclamos, con la ayuda de un embudo, tal y como aparece en la ilustración de la izquierda.


CAMBIOS QUÍMICOS6Reacciones químicas entre sólidos

Objetivo

Estudiar reacciones

químicas que tienen

lugar entre sólidos.

Material

• Bote de plástico o matraz. • Yoduro de potasio.

• Cuchara. • Embudo.

• Nitrato de plomo. • Agua.

PROCEDIMIENTO

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1 Contesta.

a) ¿Qué reacción química se produce cuando reaccionan el yoduro de potasio y el nitrato de plomo (II)?

b) Ajusta la reacción.

c) ¿Cuáles son los reactivos?

d) ¿Cuáles los productos?

e) ¿Cuántos moles de yoduro de plomo se forman cuando reacciona un mol de yoduro de potasio?

f) Dibuja una representación de la reacción utilizando la teoría de colisiones.

2 ¿Se cumple la ley de conservación de la masa?

CUESTIONES

PROCEDIMIENTO


CAMBIOS QUÍMICOS6La ley de la conservación de la masa

Objetivo

Experimentar

en el laboratorio la ley

de la conservación de

la masa.

Material

• Vaso de precipitados. • Disolución de yoduro de potasio.

• Tubos de ensayo. • Disolución de nitrato de plomo (II).

• Balanza.

En algunas reacciones químicas parece que no se conserva la masa porque en los productos se forma algún gas que «escapa».

1. Pesa un vaso con un tubo de ensayo vacío. Añade al tubo de ensayo unos mililitros de la disolución de yoduro de potasio y anota a continuación su masa.

2. Pesa otro tubo de ensayo vacío colocado en el vaso anterior. Añade a este tubo unos mililitros de la disolución de nitrato de plomo (II) y anota su masa.

3. En el tubo de ensayo que contiene el nitrato de plomo (II) añade el yoduro de potasio contenido en el primer tubo.

4. Pesa el vaso con el tubo que contiene la mezcla de las dos disoluciones y anota los resultados.

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dióxido de carbono ácido acético agua bicarbonato de sodio acetato de sodio


2 Identifica los reactivos y productos de esta reacción:

NaHCO3 + CH3COOH " CH3COONa + CO2 + H2O

3 ¿Por qué crees que el título de esta experiencia es Extintor casero?

CUESTIONES

Cuando ponemos en contacto bicarbonato de sodio y vinagre se produce una reacción química. En esa reacción se forman sustancias nuevas. Una de ellas es el dióxido de carbono. Como sabes, las reacciones de combustión necesitan oxígeno para mantenerse. Si eliminamos la fuente de oxígeno, la reacción cesa y el fuego se apaga.

1. Coloca en un vaso un poco de bicarbonato de sodio. No es necesario que llenes el vaso.

2. Añade ahora al vaso unos cuantos mililitros de vinagre o de zumo de limón.

3. Coloca una cerilla encendida justo encima del vaso. En poco tiempo, la cerilla se apaga.

Cuando el vinagre (contiene un ácido) se mezcla con el bicarbonato de sodio (una base), la reacción química que ocurre genera dióxido de carbono (CO2). Podemos decir que este dióxido de carbono «ahoga» a la cerilla, ya que evita que el oxígeno del aire alimente la reacción de combustión.

PROCEDIMIENTO


QUÍMICA EN ACCIÓN7Extintor casero

Objetivo

Comprobar el modo

de funcionamiento de algunos

extintores, que utilizan dióxido

de carbono para apagar el fuego.

Material

• Bicarbonato de sodio.

• Vaso.

• Vinagre o zumo de limón.

• Cerilla.


Reactivos Productos

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2 ¿De dónde procede el sodio de la base (hidróxido de sodio)?

3 Contesta:

a) ¿Qué propiedad tienen los indicadores ácido-base?

b) ¿Cambia de color la disolución de cloruro de sodio cuando le echamos unas gotitas de fenolftaleína?

c) ¿Qué nos indica esto?

• Que la disolución es ácida.

• Que la disolución es básica.

• Que la disolución es neutra.

CUESTIONES

Para determinar los polos de las pilas se puede emplear una disolución de cloruro de sodio y unas gotas de fenolftaleína. La fenolftaleína es un indicador ácido-base que tiñe de rojo una disolución básica.

1. Coloca un papel sobre una superficie aislante.

2. Elabora una disolución echando unas cuantas cucharadas de sal común en un vaso con agua.

3. Impregna el papel con la disolución y con fenolftaleína.

4. Pon en contacto los dos polos de la pila con el papel.

En uno de los polos de la pila aparecerá una mancha roja. Esto nos permite identificarlo, pues ese es el polo negativo. La coloración se debe a que se ha formado una base (pH > 8): el hidróxido de sodio, NaOH.

PROCEDIMIENTO


QUÍMICA EN ACCIÓN7Detector de polos

Objetivo

Identificar los polos

positivo y negativo

en una pila de petaca.

Material

• Pila de petaca de 9 V.

• Cloruro de sodio (sal común).

• Agua.

• Vaso.

• Fenolftaleína.

• Papel.


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1 ¿Cómo se genera la energía eléctrica en una pila?

2 ¿Sabes cuál fue la primera pila construida? ¿En qué consistía? ¿Quién fue su inventor?

3 ¿Cuántos tipos de pilas conoces?

4 ¿Por qué crees que se gastan las pilas? ¿Sabes en qué consisten las pilas recargables?

5 Una de las pilas más corrientes son las llamadas pilas secas, que puedes encontrar en cualquier aparato de radio o casete. Haz un corte transversal de una pila seca y dibújala, nombrando las distintas partes que la componen. Una vez terminada la actividad, recuerda que debes depositar la pila en uno de los contenedores de pilas de tu ciudad.

6 Busca información sobre la posible toxicidad de algunos componentes de las pilas. ¿Por qué en algunas de ellas pone 0 % de cadmio?

7 ¿Por qué es importante depositar las pilas agotadas en los contenedores correspondientes?

8 ¿Existe algún contenedor para recoger las pilas usadas en tu entorno? ¿Qué otros lugares (tiendas, etc.) conoces en que se recojan pilas usadas?

CUESTIONES

1. En primer lugar, recoge dos placas de cobre y cinc que actuarán como electrodos. Interesa que estén lo más limpias posible (conviene eliminar cualquier óxido que pudieran tener) y que no sean demasiado pequeñas.

2. Una vez que tengas las placas, sumérgelas parcialmente en vinagre (puede servir también un limón) que actuará como electrolito conductor. En el caso del vinagre, el electrolito será el ácido acético y, en el limón, el ácido cítrico.

3. Si ahora conectas las partes de las placas que no están sumergidas mediante un hilo de cobre lacado, habrás construido una pila casera.

4. Una vez construida la pila has de comprobar que se genera paso de corriente.

Si conectaras la pila a un polímetro, comprobarías que es posible que este aparato no sea lo suficientemente sensible para detectar la corriente generada. Por ello, es más recomendable que utilices un reloj digital (necesita una corriente de intensidad muy baja para su funcionamiento).

PROCEDIMIENTO


LA ELECTRICIDAD8Construcción de una pila casera

Objetivo

Construir una pila

con materiales caseros

y sencillos.

Material

• Placas de cobre y cinc.

• Vinagre o limón.

• Hilo de cobre lacado.

• Detector de corriente (reloj digital, polímetro…).

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1 Para cada uno de los circuitos montados en esta experiencia, calcula la potencia para cada receptor. En este caso se puede emplear la expresión:

P = DV ? I

2 Cuando conectamos una lámpara en paralelo con otra, la intensidad de corriente por ellas aumenta, lo que se deja notar por el aumento de la intensidad luminosa emitida. En este caso, ¿crees que la energía consumida por las lámparas aumentará también?

3 Contesta:

a) Entonces, ¿qué ocurrirá con el generador?

b) Si es una pila, ¿tardará más o menos tiempo en agotarse?

CUESTIONES

Monta un circuito eléctrico con varias lámparas, amperímetros y voltímetros.

1. Primero monta un circuito sencillo con un generador (una pila o una fuente de alimentación), una sola lámpara, un amperímetro conectado en serie y un voltímetro conectado en paralelo. Anota la lectura que ofrecen el amperímetro y el voltímetro.

2. A continuación añade una segunda lámpara en serie con la primera. De nuevo, anota la lectura del voltímetro y del amperímetro.

• ¿Ha variado la lectura ofrecida por el amperímetro?

• ¿Y la ofrecida por el voltímetro?

• ¿Ha variado la intensidad luminosa emitida por las lámparas respecto al primer circuito?

3. Ahora añade una tercera lámpara en paralelo con una de las lámparas anteriores. Vuelve a observar las lámparas y anota nuevamente la lectura del amperímetro y del voltímetro.

4. Recoge todos los resultados del experimento en una tabla.

PROCEDIMIENTO


LA ELECTRICIDAD8Potencia de un receptor

Objetivo

Utilizar el voltímetro

y el amperímetro para llegar

a deducir cuál es la potencia

eléctrica de un receptor.

Material

• Un generador (pila o fuente de alimentación).

• Varias lámparas (del mismo valor, a ser posible).

• Hilos conductores.

• Amperímetro.

• Voltímetro (o polímetros en su defecto).

• Interruptores para controlar el paso de la corriente.

RESISTENCIA 1 RESISTENCIA 2 RESISTENCIA 3

I (A) DV (V) I (A) DV (V) I (A) DV (V)

Circuito 1

Circuito 2

Circuito 3

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Notas

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153








8. La electricidad ...................................................... 161

APLIC

ACIO

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A

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1 El sistema GPS es un sistema militar controlado por el Gobierno de EE UU, mientras que el sistema galileo es un sistema civil. ¿Qué ventajas tiene el sistema Galileo sobre el otro?

2 Explica la utilidad de un sistema de posicionamiento automático:

• En los aeropuertos. • Para los senderistas.

• En los barcos. • En los automóviles.

CUESTIONES


APLICACIONES

LA CIENCIA, LA MATERIA Y SU MEDIDA1En pocos años, los receptores GPS de bolsillo han invadido el mercado.

Junto con un software para calcular las rutas y para visualizar los mapas de ca-rreteras, estos aparatos se han converti-do en los «copilotos» de millones de conductores.

La ruta deseada se puede programar de antemano y el aparato dicta en tiempo real las órdenes necesarias para llegar al destino.

Para evitar distracciones, el conductor recibe las órdenes mediante comenta-rios del tipo: Gire a la derecha en el próximo cruce. Permanezca en el carril de la izquierda.

Navegadores GPS

CIENCIA Y TECNOLOGÍASistemas de posicionamiento: el GPS

Al utilizar los medios de transporte, uno de los objetivos principales ha sido conocer la posición exacta (del coche, del barco, del avión) sobre el planeta. En los antiguos barcos los marineros empleaban brújulas e instrumentos astronómicos para determinar la longitud y la latitud del barco y fijar el rumbo.

Hoy existe un sistema más preciso: el Sistema de Posicionamiento Global o GPS (del inglés Global Positioning System), que utiliza una red de 24 satélites artificiales. En cada punto del planeta es posible recibir señales de al menos 4 satélites. Esto permite fijar la latitud, la longitud y la altitud con un margen de error de unos pocos metros.

El sistema GPS es norteamericano, pero en Europa se ha desarrollado el sistema Galileo, formado por 30 satélites, que estará operativo en el 2014. Junto con señalizadores situados en los aeropuertos, este siste-ma permitirá, entre otras cosas, las maniobras de aviones en condi-ciones de visibilidad prácticamente nulas.

Los receptores GPS pueden ser portátiles y formar parte de agendas electrónicas, teléfonos móviles, cámaras fotográficas...

Estación

de

referencia

Internet

Receptores

Satélites

Señal GPS bloqueada

por los edificios

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al GPS ueada r los ficios

155

1 Fíjate en los dibujos y explica cómo funciona la válvula de seguridad de una olla a presión.

2 ¿Por qué las ollas a presión nos ahorran tiempo y energía a la hora de cocinar los alimentos? ¿No conseguimos el mismo efecto si cocinamos con una cacerola con la tapa puesta?

3 Los fabricantes de ollas a presión prestan especial atención en su publicidad a la garantía de que la tapa cierra bien, evitando pérdidas. ¿Por qué crees que esta medida afecta al consumo energético a la hora de cocinar los alimentos?

4 Explica la relación existente entre el uso de ollas a presión y la conservación del medio ambiente.

CUESTIONES


APLICACIONES

LA MATERIA: ESTADOS FÍSICOS2El ahorro de tiempo y de energía que permiten las ollas ha incentivado la in-vestigación. Así se han conseguido ollas ultrarrápidas que, si bien son más caras que las ollas convencionales, permiten ahorrar hasta un 70 % en el tiempo de cocción y un 50 % de energía.

Otra ventaja de estas ollas es que el aire se evacúa durante la precocción de los alimentos, no durante la cocción como en las convencionales. Además, como el tiempo de cocción disminuye, las verdu-ras conservan más vitaminas y más aro-ma tras la cocción.

La clave está en aumentar la temperatu-ra interior para que los alimentos se cuezan más rápidamente. Esto se consi-gue tapando las ollas con precisión.

Ollas ultrarrápidas

CIENCIA Y TECNOLOGÍALa olla a presión

Los alimentos se cuecen mucho más rápido en una olla a presión. ¿Por qué? Pues porque en el interior de la olla se consigue una tem-peratura de cocción más elevada, por encima de los 100 ºC. Por eso los alimentos tardan mucho menos tiempo en reblandecerse.

Cuando cocemos los alimentos en una cacerola normal, aunque sea con tapa, la presión existente es la presión atmosférica (1 atm), y la temperatura máxima que se alcanza es la temperatura de ebullición del agua: 100 ºC. Pero en una olla a presión, la presión en el interior es mayor de una atmósfera, ya que a la presión atmosférica se suma la presión ejercida por el vapor de agua que se va acumulando.

Según se va acumulando vapor, al mismo tiempo va aumentando la temperatura de ebullición del agua, alcanzándose una temperatura de unos 120 ºC, por lo que los alimentos se cuecen mucho más rápido.

Al cabo de cierto tiempo la presión se mantiene constante (unas dos atmósferas) gracias a la válvula de seguridad que deja salir vapor cuando la presión sobrepasa cierto valor.

La utilización de la olla permite ahorrar energía, pues con ella conse-guimos cocinar los alimentos en menos tiempo.

AP

LIC

AC

ION

ES

Tapa

Válvula

de seguridad

Tapón

Asas aislantes

Acero

Válvula cerradaVálvula abierta

Vapor

Aire

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1 ¿Los materiales más densos son también los más resistentes? Pon varios ejemplos.

2 Busca aplicaciones de metales y aleaciones ligeras a tu alrededor (aluminio, titanio, etc.) y escribe una lista con las aplicaciones que hayas encontrado, como, por ejemplo, un reproductor de MP3.

3 Elabora un listado con las ventajas del titanio frente a otros materiales.

4 ¿Por qué se usan tornillos de titanio en ciertas intervenciones quirúrgicas de la columna vertebral?

5 ¿Qué ventajas tienen los materiales ligeros empleados en los trenes de alta velocidad frente a otros metales?

CUESTIONES

APLICACIONES

LA MATERIA: CÓMO SE PRESENTA3¿Cuál es la ventaja de los relojes de tita-nio respecto a los relojes elaborados con otros metales? La ligereza. Como el tita-nio (4,5 g/cm3) es mucho menos denso que el acero (casi 8 g/cm3), los objetos de titanio pesan menos.

Además, el titanio presenta otras venta-jas: no se oxida, no provoca alergias, es resistente...

La única pega: el precio, pues el titanio es notablemente más caro que el acero, por ejemplo.

Relojes de titanio

CIENCIA Y TECNOLOGÍADensidad y resistencia

Una densidad menor no implica necesariamente una menor resisten-cia. Por ejemplo, el aluminio o el titanio son materiales bastante lige-ros (menos densos que otros metales) y, sin embargo, son muy resis-tentes. Junto con los metales puros, se emplean aleaciones que permiten mejorar la resistencia, la dureza, el brillo...

La fachada del Museo Guggemheim de Bilbao está elaborada con titanio.

Por ello, los metales y aleaciones metálicas ligeros tienen múltiples aplicaciones:

• Estructuras empleadas en arquitectura: fachadas, ventanas, etc.

• Vehículos de alta velocidad: aviones y cohetes. Sobre todo el alumi-nio, un metal muy ligero, cuya densidad es de solo 2,7 g/cm3.

• Tornillos, placas y otros elementos empleados en cirugía. Sobre todo el titanio, que no provoca reacciones de rechazo en el organismo.

• Implantes dentales.

• Carcasas de objetos portátiles: cámaras, reproductores MP3, etc.

• Joyería: relojes, piedras preciosas artificiales, etc.Las bicicletas modernas pesan poco; están

hechas de una aleación de aluminio.

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1 Describe diferentes aplicaciones de los isótopos radiactivos en medicina, en biología o en la industria.

2 ¿Cómo podemos conocer la edad del hueso de un animal encontrado en una excavación arqueológica?

CUESTIONES

APLICACIONES

LA MATERIA: PROPIEDADES ELÉCTRICAS Y EL ÁTOMO4Consiste en una bola esférica de vidrio que, al tocarla con los dedos, produce rayos brillantes, debido a que el elevado voltaje del interior arranca los electrones de los átomos del gas que se encuentra en el interior, a baja presión.

Bola de plasma

CIENCIA Y TECNOLOGÍAIsótopos radiactivos

Las aplicaciones de los isótopos radiactivos son muy variadas. En me-dicina se usan para realizar diagnósticos (captación del yodo por la glándula tiroides) y con fines terapéuticos (bomba de cobalto para destruir células cancerosas).

En biología se usan para seguir la trayectoria de sustancias en seres vivos y para realizar la datación de fósiles.

En la industria, para detectar defectos y grietas en estructuras metá-licas, para esterilizar organismos patógenos en los alimentos y para erradicar plagas agrícolas.

Se han utilizado para conservar alimentos vegetales (destruyendo los microorganismos que pudieran contener). De esta forma, se ha logra-do conservar patatas durante más de un año, manteniendo intactas todas sus propiedades.

También se utilizan para descubrir falsificaciones artísticas o históricas.

Datación por el método del carbono-14

El carbono-14 se forma en nuestra atmósfera al interactuar los áto-mos de nitrógeno con los neutrones de los rayos cósmicos. La ecua-ción nuclear que representa dicho proceso es:

147N + 01n " 14

6C + 11H

El carbono-14 formado reacciona a su vez con el oxígeno del aire, formando dióxido de carbono (CO2). El dióxido de carbono atmosférico alcan-za una concentración estacionaria, que ascien-de aproximadamente a un átomo de carbono-14 por cada 1012 átomos de carbono-12. Tanto los animales que se alimentan de plantas como una planta viva que absorbe dióxido de carbono de la atmósfera mantienen esta proporción de 14C/12C = 1/1012.

Cuando un organismo vegetal o animal muere, comienza a producirse la desintegración radiac-tiva del carbono-14 que contiene, por lo que la relación 14C/12C que contienen sus restos dismi-nuye según pasa el tiempo.

146C " 14

7N + –10e

Determinando la relación 14C/12C, y comparándo-la con la edad de los organismos vivos, se puede saber el tiempo que hace que murió ese orga-nismo, aplicando una fórmula matemática.

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1 Busca en un diccionario el origen de la palabra «salario».

2 ¿Cuál es el fundamento de los salazones?

3 Contesta:

a) ¿Qué elementos químicos forman el cloruro de sodio?

b) ¿Qué posición ocupan en el sistema periódico?

c) ¿Qué ion puede formar un átomo de cloro?

d) ¿Y un átomo de sodio?

CUESTIONES

APLICACIONES

ELEMENTOS Y COMPUESTOS QUÍMICOS5Son sustancias, como el silicio o el ger-manio, que no son buenos conductores de la electricidad, pero que, al «dopar-se» con pequeñas impurezas (galio, va-nadio, fósforo, aluminio), se convierten en buenos conductores. Se utilizan en la fabricación de «chips» en miniatura utilizados en ordenadores.

Semiconductores

CIENCIA Y TECNOLOGÍASal en la dieta

El cloruro de sodio (NaCl), conocido popularmente como sal, es un compuesto químico que, desde el origen del hombre, se utilizaba para conservar los alimentos. Este proceso es conocido como salazón.

El fundamento de este proceso está en que la sal impide que se desa-rrollen los microorganismos que descomponen los alimentos, pudien-do conservarse estos durante mucho tiempo inalterados. En los países escandinavos, los pescados en salazón son una base muy importante de la dieta.

La sal es vital para el organismo, aunque un exceso es perjudicial para quienes padecen alguna enfermedad renal, al elevar la presión san-guínea. Este es un factor que interviene en los ataques cardiacos y las hemorragias cerebrales.

En el mundo desarrollado, la preocupación por este tema ha llevado a muchos fabricantes a producir alimentos «bajos en sal» y, aunque es muy mala la prensa que tiene la sal, en otros países es de una ayuda inestimable para salvar vidas.

La diarrea y la deshidratación causan en algunos países millones de muertes cada año. Tomando simplemente ocho cucharadas peque-ñas de azúcar y una de sal disueltas en medio litro de agua podría salvarse la vida de un niño enfermo.

Pescado conservado en salazón.

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1 Anota los reactivos y los productos de las reacciones que tienen lugar en un catalizador.

2 ¿Cuáles son las ventajas de emplear catalizadores?

a) En el ámbito local (ciudad).

b) En el ámbito global (planeta).

3 Contesta:

a) ¿Se evita la contaminación por completo gracias al uso de los catalizadores?

b) ¿Qué otras medidas crees que se pueden adoptar para complementar el uso de catalizadores y mejorar así la calidad del aire en ciudades con mucho tráfico?

CUESTIONES

APLICACIONES

CAMBIOS QUÍMICOS6La lanzadera espacial va acoplada a los cohetes de propulsión, cuya misión es proporcionar la energía suficiente para escapar de la atmósfera terrestre.

Contiene un gran tanque de oxígeno e hidrógeno líquidos en depósitos separa-dos que, al combinarse, reaccionan for-mando vapor de agua y suministran la potencia impulsora necesaria.

Combustible espacial

CIENCIA Y TECNOLOGÍACatalizadores y contaminación

Los catalizadores son sustancias que se utilizan con el objetivo de que una reacción química se produzca. Pero ahora el término catali-zador (convertidor catalítico) también se emplea para identificar una parte del automóvil que se acopla en el tubo de escape.

Estos catalizadores están constituidos por unas rejillas que contienen metales nobles, como platino y óxidos metálicos (NiO), dentro de una carcasa de acero inoxidable. Dentro hay miles de celdas que ofrecen una gran superficie de contacto a los gases expelidos por el motor.

La función química del catalizador es transformar los óxidos de nitró-geno y los hidrocarburos no quemados en gases menos contaminan-tes: nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono y agua. No es la solución ideal pero, al menos, se «purifican» un poco los gases producidos durante la combustión en el motor.

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Carcasa

metálica

Salida de gases

purificados

Reacciones

químicas

2 CO + O2 & 2 CO2

2 NO + 2 CO & N2 + 2 CO2

Emisiones

procedentes

del motorSoporte

cerámico

NOX

CO

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1 Contesta:

a) ¿Qué elemento químico forma la estructura básica (el esqueleto) del kevlar?

b) ¿Qué otros plásticos conoces? ¿Para qué se usan?

c) ¿Qué elemento químico tienen en común todos los plásticos?

d) ¿Por qué se dice que el kevlar está formado por macromoléculas?

2 Repasa los usos del kevlar y justifica la utilización de este material en cada caso.

a) Cañas de pesca.

b) Chalecos antibalas.

b) Raquetas de tenis.

b) Zapatillas deportivas.

CUESTIONES

APLICACIONES

QUÍMICA EN ACCIÓN7Las lesiones leves que sufren los depor-tistas (golpes, contracturas, esguinces, etc.) pueden aliviarse con ayuda de unas «bolsas de frío». Al golpear la bolsa, el nitrato de amonio que contiene se di-suelve en el agua, produciendo un en-friamiento brusco de la disolución, al ser un proceso endotérmico.

En otros casos se necesita calor para aliviar los dolores musculares. Las «bol-sas de calor» contienen cloruro de cal-cio, que, al disolverse en agua, despren-de calor.

Un dispositivo se-mejante se utiliza para obtener café caliente sin calen-tar al fuego.

Química y deporte

CIENCIA Y TECNOLOGÍA¿De qué material están hechos los chalecos

antibalas?

Probablemente alguna vez te hayas hecho la pregunta anterior. Pues bien, el componente fundamental es un polímero llamado kevlar.

Este plástico fue descubierto en 1965 y debe sus propiedades a la regularidad de su estructura. Es más fuerte que el acero y más elástico que la fibra de carbono, resiste las llamas y se apaga por sí mismo.

Con propiedades tan excelentes no es raro que, aparte de servir para fabricar chalecos antibalas, se utilice para blindajes mili tares, cañas de pesca, raquetas de tenis o zapatillas deportivas. También se em-pleó kevlar para construir las cuerdas y bolsas de aterrizaje de la son-da Mars Pathfinder que llegó a Marte en 1997 y que utilizó un siste-ma de airbags para aterrizar tras sucesivos rebotes.

Un chaleco corriente de kevlar puede absorber la energía de una bala que viaje a 370 m/s (1332 km/h) procedente de una pistola. En este caso, la piel se hundiría unos 4 cm, presión que no causaría lesiones graves. Si se fabrica un chaleco con más capas de kevlar, se pueden detener balas más potentes.

En la actualidad la nanotecnología está investigando fibras con una resistencia mucho mayor incluso que el kevlar.

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APLICACIONES

LA ELECTRICIDAD8Distintos tipos de baterías recargables

En el mercado hay baterías de distinto tipo. Unas se utilizan en aparatos portátiles, otras son más duraderas, algunas son muy tóxicas, etc. En la siguiente tabla recogemos algunos datos de interés sobre disitntos tipos de baterías.

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ESNíquel cadmio

y níquel-metalIon-litio Plomo-ácido

Usadas en...

• Radios, cámaras fotográficas digitales, reproductores de MP3.

• Teléfonos móviles, cámaras fotográficas digitales, videocámaras.

• Coches, motocicletas, sillas de ruedas.

Carga

• No dejar las baterías en el cargador más de dos días.

• Evitar el calentamiento excesivo durante la carga.

• Cargar las baterías a menudo, incluso aunque no se descarguen completamente.

• Evitar el calentamiento excesivo durante la carga.

• Cargar inmediatamente tras el uso.

Descarga

• Descargar completamente una vez al mes.

• Evitar demasiados ciclos de carga y descarga.

• Las baterías duran más evitando descargas totales. Recargar a menudo, sin dejar que las baterías se agoten.

• La batería dura más evitando descargas totales. Recargar a menudo.

Mantenimiento

• No descargar antes de cada carga.

• No necesita. La pérdida de capacidad se debe a la edad de las baterías, se usen o no.

• Aplicar una carga total cada seis meses.

Almacenamiento

• Ideal: al 40 % de la capacidad en un lugar fresco.

• Ideal: al 40 % de la capacidad en un lugar fresco.

• No almacenar las baterías completamente cargadas ni en lugares cálidos.

• Almacenar con la carga completa.

Ciclo de vida 500-1500 recargas 300-500 recargas 200-300 recargas

Tiempo para carga rápida

1 hora 2-4 horas 2-3 horas

Temperatura de operación

-20 a 60 ºC -20 a 60 ºC -20 a 60 ºC

Coste 40-50 € 30-60 € 20 €

Toxicidad• Muy tóxicas. • Poco tóxicas. • Bastante tóxicas, contienen plomo

y ácidos.

Depósito• Deben ser recicladas. • Es mejor que sean recicladas. • Deben ser recicladas.

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Notas

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8. La electricidad ...................................................... 171

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1 Contesta:

a) ¿Por qué fracasó la medida de la velocidad de la luz llevada a cabo por Galileo?

b) ¿Por qué el método de Galileo ofrece unos resultados mucho más fiables cuando medimos la velocidad del sonido en el aire, por ejemplo?

2 Si los eclipses de los satélites de Júpiter se retrasan cuando Júpiter está más alejado de la Tierra (conjunción), ¿qué ocurrirá cuando ambos planetas están más próximos (oposición)? ¿Por qué?

CUESTIONES


CURIOSIDADES Y ANÉCDOTAS

LA CIENCIA, LA MATERIA Y SU MEDIDA1El valor obtenido por Roemer fue el pri-mero que se aproximó (en orden de magnitud) al valor verdadero de la velo-cidad de la luz.

En los siglos sucesivos diversos científi-cos fueron refinando la medida y obtu-vieron valores próximos al adoptado ac-tualmente como constante fundamental de la naturaleza.

La velocidad de la luz

HISTORIA DE LA CIENCIALa medida de la velocidad de la luz

Durante muchos siglos se pensó que la velocidad de la luz era infinita. Eso parecen indicar nuestros sentidos, puesto que no percibimos que la luz realice ningún recorrido. Para nosotros, viaja «instantáneamen-te» desde la fuente luminosa hasta nuestros ojos.

• El primer científico que intentó medir la velocidad de la luz fue Ga-lileo, quien colocó a un ayudante con una linterna a una gran dis-tancia. Esta experiencia no era adecuada porque la velocidad de la luz es muy elevada.

• En 1675, el astrónomo danés Roemer dio una estimación de la veloci-dad de la luz, empleando para ello la observación de los eclipses de las lunas de Júpiter. Utilizó el hecho de que, cuando Júpiter se en-cuentra más alejado de la Tierra (conjunción), los eclipses se retrasa-ban con respecto a la hora predicha por la mecánica celeste. Roemer dedujo de sus observaciones una velocidad de 225000 km/s.

• Más adelante, a mediados del siglo XIX, se realizó el primer experi-mento confinado en la superficie terrestre. Se debió al físico francés Fizeau, que diseñó un dispositivo mediante ruedas dentadas coloca-das en los extremos de un eje giratorio.

• El valor que obtuvo fue de unos 300 000 km/s. Después, Foucault mejoró este dispositivo.

• Por otros métodos más sutiles, se ha obtenido un valor más preciso. Resultando un valor para la velocidad de la luz de 299 792 km/s.

Fecha Autor Método Resultado

1676 O. Roemer Satélites de Júpiter 214 000

1726 J. Bradley Aberración estelar 301 000

1849 A. Fizeau Ruedas dentadas 315 000

1862 L. Foucault Espejos rotantes 298 000

1879 A. Michelson Espejos rotantes 299 910

1907 R. DorsayConstantes electromagnéticas

299 788

1926 A. Michelson Espejos rotantes 299 796

1947 E. Gorden-Smith Cavidad resonante 299 792

1958 K. Froome Interferometría 299 792,5

1973 Evanson y colab. Láseres 299 788,4574

1983 Valor adoptado 299 788,458

Sol

Conjunción Oposición

TierraJúpiter

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1 Explica por qué es importante para la vida acuática que la densidad del hielo sea mayor que la densidad del agua. Fíjate en el dibujo de esta misma página.

2 ¿Qué ocurrirá si introduces una botella de agua completamente llena en el congelador hasta que el agua se congele?

3 Explica la expresión: «La capa de hielo actúa como aislante térmico».

4 ¿Qué pesará más, un litro de agua o un litro de hielo?

5 ¿Te imaginas lo que te pasaría si fueras un pez que habita un lago que se hiela en invierno, si la temperatura del agua no disminuyera por debajo de 4 °C?

CUESTIONES


LA MATERIA: ESTADOS FÍSICOS2Uno de los aspectos más controvertidos y atractivos de la física es la «búsqueda del cero absoluto», o lo que sería la bús-queda de las temperaturas más frías al-canzadas por los seres humanos.

La obtención de bajas temperaturas está íntimamente relacionada con el problema de la licuefacción de los gases y solidificación de los líquidos.

A finales del siglo XIX se alcanzaron los 73 K (-200 ºC), todavía muy lejos del cero absoluto. En 1908, el físico holan-dés Kammerlingh-Onnes licuó el gas helio, alcanzando la temperatura de 5,2 K (-267,8 ºC).

Hoy día, la temperatura más baja que se ha alcanzado en un laboratorio es de 0,00005 K (5 ? 10-5 K), pero durante periodos de tiempo muy cortos, insufi-cientes para llevar a cabo experimentos. La temperatura más baja estable duran-te un período de horas se ha obtenido en la Universidad de Leyden (Holanda) por el equipo del profesor G. Fosatti, y es de 0,019 K (1,9 ? 10-3). La búsque-da del cero absoluto continúa…

En busca del cero absoluto

HISTORIA DE LA CIENCIA ¿Por qué es posible la vida bajo los hielos?

Normalmente, cualquier sustancia en su estado sólido es más densa que en el estado líquido. Aunque esto no ocurre con todas las sustancias.

En el agua ocurre lo contrario: por debajo de 4 °C, la densidad co-mienza a disminuir y la densidad del hielo es menor que la del agua líquida. Al bajar la temperatura, el agua de la superficie de lagos o ríos empieza a congelarse, y la capa de hielo formada permanece cercana a la superficie y así protege la masa de líquido que está por debajo, pues actúa como «aislante térmico» frente al aire frío.

Si el agua helada tuviera mayor densidad que el agua líquida, no sería posible la vida en ella para muchos animales, como los peces que, para respirar, necesitan tomar el oxígeno que hay disuelto en el agua líquida.

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1 Contesta:

a) ¿Cuántos gramos de materia grasa contendrá 1 L de leche de la marca A, cuya densidad es de 1,025 g/mL?

b) ¿Cuántos contendrá 1 L de leche de la marca B cuya densidad es de 1,03 g/mL, si la concentración en % de ambas marcas es la misma, del 3,2 %?

2 Sabiendo que la densidad de la leche de vaca debe estar entre estos dos valores: 1,023 g/mL y 1,034 g/mL, de manera que si la leche está aguada su densidad es inferior a 1,023 g/mL, describe cómo investigarías si una leche está o no aguada.

3 Observa la tabla y justifica la utilización de leche de vaca en sustitución de la leche materna.

4 Realiza una tabla como la de arriba para leches de distintas marcas.

a) ¿Existen grandes diferencias entre la composición de unas marcas y otras?

b) ¿A qué crees que se deben estas diferencias?

CUESTIONES


LA MATERIA: CÓMO SE PRESENTA3Para los antiguos griegos la materia es-taba formada por cuatro elementos: aire, tierra, fuego y agua.

Los filósofos griegos ya desarrolaron la idea de que la materia estaba formada por partículas muy pequeñas e indivisi-bles, pero el conocimiento de la cons-titución de la materia tuvo que esperar hasta el siglo XIX en que se sentaron las bases de la química moderna.

Los cuatro elementos

HISTORIA DE LA CIENCIAComponentes de la leche

La leche es una mezcla homogénea compleja que posee más de cien sustancias que se encuentran disueltas en agua, sea en suspensión o en emulsión. Por ejemplo:

• La lactosa (azúcar de la leche), al-gunas proteínas (proteínas séricas), sales minerales y otras substancias son solubles; esto significa que se encuentran totalmente disueltas en el agua de la leche.

• La grasa y las vitaminas solubles en grasa, en la leche, se encuentran en forma de emulsión; esto es una sus-pensión de pequeños glóbulos líqui-dos que no se mezclan con el agua de la leche.

• La caseína, principal proteína de la leche, se encuentra dispersa como un gran número de partículas sólidas tan pequeñas que no sedimentan, y permanecen en suspensión. Estas partículas se lla-man micelas, y la dispersión de las mismas en la leche se llama suspensión coloidal.

Comparación entre la composición de la leche de vaca y la leche

materna humana (valores aproximados de los porcentajes en masa).

Nutriente Leche de vaca Leche materna

Agua 88 % 87,5 %

Materia grasa 3,2 % 4,4 %

Proteínas 3,4 % 1 %

Lactosa 4,7 % 6,9 %

Sales minerales 0,72 % 0,20 %

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1 Busca en Internet o en alguna enciclopedia la biografía de Marie Curie y haz una breve redacción sobre ella.

2 Describe cómo descubrió Becquerel la radiactividad.

3 ¿Qué elementos radiactivos se nombran en el texto?

4 ¿Conoces otros elementos radiactivos? Busca información en alguna tabla periódica o en las páginas finales de tu libro.

5 ¿Con qué símbolo se indica la presencia de sustancias radiactivas?

CUESTIONES


LA MATERIA: PROPIEDADES ELÉCTRICAS Y EL ÁTOMO4«La misma lentitud (que Bohr manifes-taba en otras ocasiones) de reacción mostraba en sus reuniones científicas. Muchas veces, un joven físico visitante hablaba brillantemente de sus recientes cálculos sobre algún intrincado proble-ma [...]. Todo el mundo, en el público, comprendía claramente el razonamiento menos Bohr. Así, todo el mundo empe-zaba a explicarle el sencillo punto en que se había equivocado, y en la bara-húnda que se producía todo el mundo terminaba sin comprender nada. Por úl-timo, después de mucho tiempo, Bohr comenzaba a comprender y resultaba que lo que él había comprendido [...] era absolutamente distinto de lo que el visitante pensaba, y eso era lo correcto, mientras que la interpretación del visi-tante estaba equivocada.»

G. GAMOW. Biografía de la Física.

La «lentitud» de Niels Bohr

HISTORIA DE LA CIENCIAEl descubrimiento de la radiactividad

Henri A. Becquerel sabía que la fluorescencia producida en un tubo de vacío por el impacto de los electrones, o rayos catódicos, estaba relacionada con los rayos X.

Por ello, se dedicó a comprobar si otras sustancias fluorescentes po-dían originar también la misma radiación. En su época se sabía ya que las sales de uranio emitían luz en la oscuridad cuando se las ex-ponía previamente a la misma.

Colocó uno de esos minerales fosforescentes sobre una placa fotográ-fica envuelta en un papel oscuro y la expuso a la luz. Cuando reveló la placa se veía el contorno de los cristales del mineral sobre la película. Intentó repetir el ensayo pero alguien le llamó cuando iba a hacerlo y dejó el mineral sobre otra placa en un sitio oscuro. A pesar de no ha-ber luz, al revelar la placa encontró el mismo contorno que en el ex-perimento anterior.

Este hecho accidental le permitió demostrar que el mineral de uranio emitía rayos semejantes a los rayos X, además de la luz fosforescente.

Cliché que permitió el descubrimiento de la radiactividad.

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1 ¿Por qué fue tan difícil de aislar el flúor si es un elemento bastante conocido y que interviene en muchos compuestos químicos?

2 ¿Cómo evitó Moissan que el flúor reaccionara para aislarlo?

3 Los médicos recomiendan ofrecer agua del grifo a los bebés que han cumplido un año para prevenir la caries dental. Justifica este hecho.

4 Un compuesto vitamínico empleado para prevenir la caries contiene fluoruro sódico. ¿Qué cantidad de flúor habrá en un comprimido que tiene una masa de 0,55 mg de fluoruro sódico?

5 ¿Recuerdas quién fue Dimitri Mendeleiev?

CUESTIONES


ELEMENTOS Y COMPUESTOS QUÍMICOS5Si comparas una tabla periódica actual con una de finales del siglo XIX o princi-pios del XX observarás algunas diferen-cias. Parece lógico pensar que en las tablas antiguas no apareciesen elemen-tos químicos que no habían sido descu-biertos, pero no parece tan lógico que apareciesen algunos elementos que hoy no están.

¿A qué se debe? La respuesta es que muchas veces se consideró un nuevo elemento a lo que realmente era una mezcla de dos.

Así, por ejemplo, a principios del siglo XIX se observó que, junto con el cerio, apa-recían dos nuevos elementos a los que se llamó lantano y didimio. No fue sino hasta finales de siglo cuando se descu-brió que el elemento didimio era en rea-lidad una mezcla de dos elementos: el praseodimio y el neodimio.

Ha habido en la historia más de cien elementos como el didimio que dejaron de serlo.

Elementos que dejaron de serlo

HISTORIA DE LA CIENCIAUn elemento escurridizo y peligroso

El flúor, sin duda, ha sido uno de los elementos más escurridizos y peligrosos del sistema periódico. Veamos a continuación por qué.

Fue descubierto en 1771 por el químico sueco K. W. Scheele, y pasa-ron más de cien años hasta que el francés F. F. H. Moissan lo aisló en 1886. En estos más de cien años hubo muchos intentos fallidos por conseguirlo, e incluso muchos de los científicos que trabajaron en ello murieron o sufrieron graves envenenamientos.

¿Por qué sucede esto? El flúor es un gas de color verde amarillento, corrosivo y venenoso. En cuanto a su reactividad química, es el ele-mento más reactivo del sistema periódico; nada más formarse se combina con aquello que encuentre a su alrededor.

Lo que hizo Moissan fue utilizar un metal bastante inerte: el platino, y trabajar a bajas temperaturas. De esta manera evitaba que el flúor reaccionara. En 1906 Moissan recibió el premio Nobel de Química por este descubrimiento. Curiosamente, en la votación triunfó sobre D. Mendeleiev, un científico que, sin duda, merecía también dicho premio y que murió al año siguiente.

Los compuestos con flúor se usan en numerosos ámbitos, aunque quizá su papel más conocido es la prevención de caries (uso en pas-tas de dientes). También se usa en la potabilización del agua.

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1 Observa el esquema y resume en unas cuantas líneas cómo funciona un airbag.

a) ¿Qué reacción química se produce cuando se infla el airbag? Escribe la ecuación química correspondiente ajustada.

b) ¿Cuáles son los reactivos de la reacción? ¿Cuáles son los productos?

2 Calcula el volumen de nitrógeno (medido en condiciones normales) que se obtiene a partir de un mol de azida de sodio.

3 ¿Por qué no tiene lugar la reacción química hasta que se produce una colisión?

CUESTIONES


CAMBIOS QUÍMICOS6El vidrio tiene propiedades que lo hacen de mucha utilidad: se limpia con facili-dad, puede esterilizarse con agua hir-viendo, es fuerte y resistente a los gol-pes… Pero el vidrio empleado en la antigüedad no tenía estas propiedades y era bastante frágil.

Cuenta la leyenda que en época de Cris-to un vidriero consiguió fabricar un vidrio muy resistente. Durante el reinado del emperador Tiberio, el vidrio romano, como todo el que se conocía, se rompía con facilidad. A la corte de Tiberio llega-ron noticias del vidriero y pidió una de-mostración. Nuestro vidriero llevó un ja-rrón transparente que dejó caer al suelo delante del emperador, quien vio, como los demás espectadores presentes, que el jarrón no se rompió. El emperador qui-so saber de qué estaba hecho el jarrón, mas el vidriero le contestó que solo él co-nocía la fórmula. Nada más escuchar esto, el emperador ordenó que se le eje-cutase y que se destruyese su taller. El secreto se fue con el vidriero a la tumba.

La explicación más razonable es que nues-tro vidriero descubrió algo parecido a nues-tro vidrio Pyrex, en cuya composiciónestá presente el borato de sodio, una sustancia capaz de dar al vidrio la resis-tencia que tiene a los golpes y al calor. El vidrio Pirex fue descubierto (¿por primera vez?) en 1880 en Alemania.

Vidrio muy resistente

HISTORIA DE LA CIENCIAUna sustancia tóxica que puede salvarte la vida

Los accidentes de automóvil aumentan año tras año. Una manera de salvar algunas de esas vidas es mediante los airbags, dispositivos que en caso de impacto se inflan e impiden que la cabeza del conductor o de alguno de los acompañantes se estrelle contra el volante o el para-brisas.

El responsable de que se inflen algunos airbags es la azida de sodio (NaN3), una sustancia química tóxica y perjudicial para los seres hu-manos (más peligrosa incluso que el cianuro) y que, curiosamente, puede salvar muchas vidas. Si se produce una colisión, se cierra un circuito eléctrico que provoca un aumento de la temperatura. Cuando la temperatura alcanza los 275 ºC, la azida de sodio se descompone en sodio y nitrógeno. La reacción es rapidísima: en 40 ms se obtiene el nitrógeno necesario para inflar el airbag.

El análisis del impacto realizado por un sensor colocado en el automó-vil se produce en veinticinco milésimas de segundo. Unos milisegun-dos después el conductor o su acompañante se encontrarán con el airbag inflado. Inmediatamente, este empezará a deshincharse al es-capar el nitrógeno de forma controlada. En cualquier caso, hay que señalar que siempre hay que utilizar el cinturón de seguridad. El air-bag es un complemento de seguridad, no es un sustituto del cinturón.

Sensor de choque

Azida de sodio

Airbag

Airbaginflado

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1 Contesta:

a) ¿Cómo se forma la lluvia ácida?

b) ¿De dónde proceden las sustancias contaminantes que dan lugar a la lluvia ácida?

c) ¿Qué medidas se te ocurren para evitar la lluvia ácida?

2 Calcula:

a) La cantidad de carbonato de calcio que reaccionará con 100 g de ácido sulfúrico.

b) La cantidad de CO2 que se formará en la reacción anterior.

c) La cantidad de sustancia de agua (en moles) que se formará.

3 ¿Qué carga eléctrica tienen los iones de flúor?

4 ¿Por qué se añade una pequeña cantidad de flúor al agua del grifo?

CUESTIONES


QUÍMICA EN ACCIÓN7En 1998 se concedió el premio Nobel de Fisiología y Medicina a tres investiga-dores estadounidenses (Robert F. Fur-chgott, Ferid Murad y Luis J. Ignarro) por sus descubrimientos acerca de las funciones del óxido nítrico en el cuerpo humano.

El óxido nítrico es un gas contaminante en la atmósfera, pero desempeña un papel clave en procesos en nuestro or-ganismo como el intercambio de men-sajes entre neuronas, la destrucción de microorganismos y el control de la pre-sión arterial.

Actualmente, entre las numerosas apli-caciones que tiene el óxido nítrico está el desarrollo de nuevos medicamentos contra la arterioesclerosis o reducir la elevada presión arterial en niños con al-guna enfermedad pulmonar.

El óxido nítrico

HISTORIA DE LA CIENCIAContaminación de monumentos

En los monumentos antiguos construidos de mármol y caliza (Acrópo-lis de Atenas, por ejemplo) se observa un deterioro de las fachadas denominado el «mal de piedra». Está originado por el ácido sulfúrico de la lluvia ácida que reacciona con el carbonato de calcio originando sulfato de calcio, sustancia que el agua de lluvia disuelve y arrastra.

CaCO3 (s) + H2SO4 (aq) & & CaSO4 (s) + CO2 (g) + H2O (l)

Protección de dientes

El esmalte dental es un compuesto de características básicas (hidroxia-patito), y es atacado y destruido por los ácidos. En cantidades adecua-das, el elemento flúor protege los dientes de los ácidos formados por las bacterias bucales al descomponer los alimentos, evitando la caries. Este efecto se combate añadiendo flúor al agua corriente o a los dentí-fricos. Los iones flúor se incorpo-ran al esmalte y forman un com-puesto que, al no ser básico, es más resistente a los ácidos.

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CU

RIO

SID

AD

ES

Y A

NÉ

CD

OTA

S

1 ¿Para qué utilizan la electricidad las rayas? ¿Y los tiburones?

2 ¿Qué es la bioluminiscencia? ¿Cómo se genera la luz en las luciérnagas?

3 ¿Cuál es la relación que existe entre la electricidad y el cuerpo humano?

4 ¿Cómo crees que controla la luciérnaga la luz emitida? Elige la respuesta correcta:

a) Emitiendo sonidos.

b) Saltando.

c) Regulando la cantidad de oxígeno que penetra en su sistema respiratorio.

d) Apretándose el abdomen, como si fuera un interruptor.

CUESTIONES


LA ELECTRICIDAD8Durante muchísimos años, en todo el mundo se ha considerado a Alexander Graham Bell (1847-1922) como el in-ventor del teléfono. Pero recientemente se ha demostrado que, antes de la pa-tente de Bell, el italiano afincado en Es-tados Unidos Antonio Meucci (1808-1896), ya desarrolló un aparato eléctrico destinado a la conversación hablada; es decir, un teléfono.

Meucci no patentó su invento debido, entre otras cosas, a sus carencias eco-nómicas y a que no hablaba inglés (se encontraba en Estados Unidos). Sin em-bargo, demandó a la compañía de Bell, aunque murió antes de que el caso fue-ra resuelto. Así, se ha considerado a Bell el inventor.

No obstante, en junio de 2002 el Con-greso de Estados Unidos aprobó una resolución reconociendo la invención de Meucci.

El inventor del teléfono

HISTORIA DE LA CIENCIAElectricidad en los animales

La utilización de los fenómenos eléctricos no es algo exclusivo de las personas (transmisión de impulsos nerviosos, latidos del corazón, etc.). Hay animales que utilizan la electricidad de diversas maneras.

• Las rayas, por ejemplo, son capaces de generar corrientes eléctricas que consiguen aturdir e inclu-so matar a sus víctimas. Algunas especies son ca-paces de generar un vol-taje de más de 200 V. Luego pasan unos días hasta que la raya adquie-re de nuevo la capacidad para otra descarga eléctrica intensa.

• Los tiburones, por otra parte, disponen de sensores eléctricos que pueden detectar los

pulsos eléctricos genera-dos por la actividad

muscular de peces que ha-ya a su alrededor. De esta ma-

nera pueden cazar incluso en completa oscuridad.

• Las luciérnagas generan luz y brillan en la oscuridad. Parece como si llevaran una pequeña linterna en el abdomen.

• ¿Cómo lo consiguen? Pues me-diante una reacción química en la que intervienen el oxígeno que to-man del aire y una sustancia exis-tente en las luciérnagas llamada luciferina.

A este fenómeno se le llama biolu-miniscencia, y se da también en otros animales (medusas, peces, calamares y otros insectos).

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Notas

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173








8. La electricidad ...................................................... 188

BAN

CO

DE D

ATO

S

173

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Tiempos (s)

Dar un electrón una vuelta al núcleo de H 10-15

Atravesar la luz una habitación 10-8

Batir las alas un colibrí 10-3

Récord de los 100 m lisos 10

Luz del Sol en llegar a la Tierra 103

Un mes 106

La vida de una persona 109

Tiempo desde los «dinosaurios» 1015

Edad del Universo 1017

Al expresar una medida muy pequeña o muy grande,

el lenguaje científico utiliza la forma de potencia de

diez con un exponente negativo o positivo, es decir, el

orden de magnitud, para facilitar la estimación, la

comparación entre magnitudes semejantes y las ope-

raciones aritméticas.

Orden de magnitud

Órdenes de magnitudes fundamentales


LA CIENCIA, LA MATERIA Y SU MEDIDA1Órdenes de magnitud y factores de conversión

BANCO DE DATOS

• 106 = 1000000 • 102 = 100 • 10-1 = 0,1 • 10-4 = 0,0001

• 105 = 100000 • 101 = 10 • 10-2 = 0,01 • 10-5 = 0,00001

• 104 = 10000 • 100 = 1 • 10-3 = 0,001 • 10-6 = 0,000001

• 103 = 1000

Longitudes (m)

Diámetro del núcleo atómico 10-14

Espesor de una pompa de jabón 10-7

Diámetro de una célula 10-5

Espesor de una hoja 10-4

Anchura de una mano 10-1

Altura de un árbol 10

Longitud de un campo de fútbol 102

Un kilómetro 103

Radio de la Tierra 107

Distancia Tierra-Sol 1011

Distancia a una estrella próxima 1017

Masas (kg)

Unidad de masa atómica 10-27

Átomo de plutonio 10-25

Célula 10-17

Virus 10-10

Grano de café 10-3

Luchador de sumo 102

Automóvil 103

Masa de toda la humanidad 1011

La Luna 1022

La Tierra 1024

El Sol 1030

• 1 pie = 0,3048 m

• 1 milla = 1609 m

• 1 año luz = 9,461 ? 1015 m

• 1 milla/hora = 0,4470 m/s

• 1 km/h = 0,278 m/s

• 1 litro = 10-3 m3 = 1 dm3 = 1000 cm3

• 1 m3 = 103 litros = 103 dm3

• 1 t = 103 kg = 106 g

• 1 A° = 10-10 m

• 1 año (no bisiesto) = 3,1536 ? 107 s

• 1 u = 1,66 ? 10-27 kg

Factores de conversión

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Notas

SISTEMA INTERNACIONALDE UNIDADES

http://redquimica.pquim.unam.mx/fqt/cyd/

glinda/Sistema1.htm

Repaso de las definiciones de las unidades del Sistema Internacional, así como una referencia de las unidades del Sistema Internacional correspondientes a distintas magnitudes físicas y químicas.

BALANZA Y DENSIDAD

http://sc.ehu.es/sbweb/fisica/

unidades/balanza/balanza.htm

Interesante recurso para calcular la densidad de un material a partir de la masa y el volumen de un trozo de materia compuesto por dicho material. El conjunto de la página correspondería a niveles más elevados, pero el recurso de la medida de la densidad puede aplicarse sin problemas en segundo ciclo de secundaria.

FILOSOFÍA Y MÉTODO CIENTÍFICO

http://dieumsnh.qfb.umich.mx/

MCIENTIFICO/capitulo2.htm

Información detallada sobre el desarrollo del método científico a lo largo de la historia, con abundante información sobre las contribuciones de numerosos científicos y filósofos al avance de la ciencia.

MAGNITUDES Y UNIDADES

http://personal.ideo.es/romeroa/materia

Página de la Consejería de Educación y Ciencia de la Junta de Andalucía en la que se pueden encontrar apuntes, ejercicios y problemas sobre medida de magnitudes, cambio de unidades…

MUJERES CIENTÍFICAS

http://astr.ua.edu/4000WS/

4000WS.html

Selección de biografías de mujeres que, a lo largo de la historia, han contribuido al desarrollo de la ciencia. Incluye datos sobre los descubrimientos y fotografías de algunas de ellas. En inglés.

CONVERSIÓN DE UNIDADES

http://eng.sdsu.edu/testcenter/Test/solve/

basics/units/unitdaemon/index.html

Es un conversor de unidades completísimo. Se selecciona la unidad, se anota el valor y la página muestra el resultado. Está en inglés.

175

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Páginas web relacionadas

BANCO DE DATOS


LA CIENCIA, LA MATERIA Y SU MEDIDA


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LA MATERIA: ESTADOS FÍSICOS2 BANCO DE DATOS

Cambios de estado

Un gas es una sustancia que está en estado gaseoso

a temperatura de 25 °C y presión de 1 atmósfera. El

vapor es la forma gaseosa de cualquier sustancia que

es sólida o líquida a temperatura y presión normales;

por ello, a 25 °C y 1 atm hablamos de vapor de agua

y de gas oxígeno.

Sustancias que existen en estado gaseoso a 1 atm y 25 °C

Fórmula Nombre Fórmula Nombre

H2 Hidrógeno molecular HCl Ácido clorhídrico

N2 Nitrógeno molecular HBr Ácido bromhídrico

O2 Oxígeno molecular HI Ácido yodhídrico

O3 Ozono CO Monóxido de carbono

F2 Flúor molecular CO2 Dióxido de carbono

Cl2 Cloro molecular NH3 Amoniaco

He Helio NO Óxido nítrico

Ne Neón N2O Óxido nitroso

Ar Argón NO2 Dióxido de nitrógeno

Xe Xenón SO2 Dióxido de azufre

Rn Radón H2S Ácido sulfhídrico

HF Ácido fluorhídrico HCN* Cianuro de hidrógeno

* Aunque el punto de ebullición es de 26 °C, puede considerarse como gas en las condiciones

atmosféricas ordinarias.

En los laboratorios y en

la industria se utilizan

recipientes en los que

se modifica la presión

en su interior, desde va-

lores próximos a cero

hasta presiones del or-

den de cien veces la at-

mosférica, obteniéndose

en estas condiciones

puntos de ebullición di-

ferentes a los conocidos

para una atmósfera. La temperatura crítica es la temperatura límite para licuar

un gas. Por encima de ella el gas no se licuará, aunque se

aumente la presión. La presión crítica es la presión más

elevada a la que un gas permanece en equilibrio con su lí-

quido, a la temperatura crítica.

P (atm) P.E. (°C)

80,02 300

10,02 200

1,02 100

0,56 82

0,02 10

0,01 0

Punto de ebullición del agua y presión Temperaturas y presiones críticas

GasTemperatura

crítica (°C)

Presión

crítica (atm)

Helio -278 2

Nitrógeno -147 33

Oxígeno -120 50

Dióxido de carbono 31 73

Amoniaco 132 111

Vapor de agua 374 220

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BANCO DE DATOS

Notas

SIMULACIONES

http://www.design-simulation.com/

IP/spanish/simulationlibrary/

kinetictheoryofgas.php

Es una página sencilla con varias simulaciones basadas en el comportamiento de los gases según la teoría cinética. Es particularmente interesante la que muestra la mezcla entre un gas caliente y uno frío.

TEORÍA CINÉTICA DE LOS GASES

http://ww2.unime.it/weblab/ita/

kineticTheory/kinetictheory_ita.htm

Enlace a una interesante página desde donde puede visualizarse un applet que simula la teoría cinética de los gases. En italiano.

THE KINETIC THEORYhttp://comp.uark.edu/~jgeabana/mol_dyn

Incluye otro applet interesante que muestra el movimiento de un número variable de partículas en el interior de un recipiente. En inglés.

LEYES DE LA QUÍMICA

http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/

ed99-0280-01/ejem3-parte2.html

Las leyes fundamentales de la química en la web. Es una referencia muy sencilla.No obstante, puede servir como refuerzo para los alumnos y alumnas con dificultades en el aprendizaje.

LA PRESIÓN DE LOS GASES

http://www.edu.aytolacoruna.es/aula/

fisica/teoria/A_Franco/estadistica/

gasIdeal/gasIdeal.html

Esta página contiene un applet muy interesante que simula la presión ejercida por las partículas de un gas. Se pueden variar la temperatura, el volumen del recipiente o el número de partículas.

QUÍMICA PRÁCTICA

http://www.grupocerpa.com/

gcficheros/quimica/Q000Pres.htm

Sugerencia de actividades relacionadas con diversos aspectos de la química. Incluye una página dedicada a las leyes de los gases.


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LA MATERIA: CÓMO SE PRESENTA3 BANCO DE DATOS

Solubilidad

La solubilidad (s) es una propiedad característica de

la materia. Se expresa en gramos de soluto disueltos

en 100 g de agua, y sirve para la identificación de

sustancias puras.

La solubilidad de las sustancias varía con la tempe-

ratura. Los sólidos y los líquidos, en general, son

más solubles en caliente. En los gases ocurre al

contrario: la solubilidad disminuye al aumentar la

temperatura. Además, en la solubilidad de los gases

influye también la presión de estos sobre el líquido:

un aumento de presión favorece siempre la solubili-

dad.

La importancia de la solubilidad

0 °C 20 °C 40 °C 60 °C 80 °C 100 °C

Cloruro de sodio

Sólidos

Cloruro de potasio

Nitrato de plata

Nitrato de potasio

Nitrato de sodio

Hidróxido de calcio

35,7 36,0 36,6 37,3 38,4 39,8

27,6 34,0 40,0 45,5 51,1 56,7

122 222 376 525 669 952

13,3 31,6 63,9 110,0 169,0 246

73 88 104 124 148 180

0,185 0,165 0,141 0,116 0,094 0,077

0 °C 20 °C 40 °C 60 °C 80 °C

Oxígeno

Gases (1 atm)

Dióxido de carbono

Hidrógeno

Cloro

Nitrógeno

0,007 0,004 0,003 0,002 0,001

0,33 0,17 0,10 0,06 0,003

0,00019 0,00016 0,00014 0,00012 0,00008

0,96 0,73 0,46 0,33 0,22

0,0029 0,0019 0,0014 0,0010 0,0007

Tabla de solubilidades (g soluto/100 g agua)

Tabla de solubilidades (20 °C)

Los valores de la so-

lubilidad varían mu-

cho de unas sustan-

cias a otras. Las hay

prácticamente inso-

lubles en agua (are-

na, aceite); otras, en

cambio, son muy so-

lubles, como el azú-

car.

Nitrato de plata

Nitrato de calcio

Hidróxido de sodio

Nitrato de sodio

Cloruro de calcio

Sal común

Sustancia

222

126

108

88

73

36

s (g soluto/

100 g agua)

Cloruro de bario

Cloruro de potasio

Carbonato de sodio

Sulfato de calcio

Hidróxido de calcio

Carbonato de calcio

Sustancia

35,0013

34,0013

19,0013

0,2013

0,1713

0,0013

s (g soluto/

100 g agua)

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Notas

WEBQUEST SOBRE LA CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA

http://www.juntadeandalucia.es/averroes/

centros-tic/41702138/archivos/repositorio/

html/47/index.htm

Se trata de una interesante webquest sobre los contenidos de esta unidad, creada por José Jiménez Jiménez, profesor del IES Profesor Juan Bautista, contenida en el servidor de la Junta de Andalucía.

TÉCNICAS DE LABORATORIO: FILTRACIÓN

http://www.santillana.cl/qui1/

quimica1u1e1-01filtracion.htm

Esta página contiene valiosas animaciones con fotografías de los materiales más comunes usados en el laboratorio de Química, así como de las técnicas más sencillas, entre ellas las de filtración, destilación, decantación, etc.

DISOLUCIONES

http://usuarios.lycos.es/ifob

Completa página con abundantes recursos sobre disoluciones: definiciones, concentración, preparación de disoluciones, variación de la solubilidad con la temperatura, etc.

LA MATERIA

http://personal.redestb.es/romeroa/materia/

Propiedadesmateria.htm

Repaso de las propiedades generales y características de la materia, con indicaciones sobre la forma de medir, las unidades más habituales, etc. Recopilación sencilla de muchos de los contenidos estudiados a lo largo de la unidad.

CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA

http://www.juntadeandalucia.es/averroes/

recursos_informaticos/concurso2005/06/

terceroESO/presentaciones3/clasificacion.

ppt#256,1,CLASIFICACIÓN DE LA

MATERIA

Presentación sobre esta Unidad contenida en una página de la Junta de Andalucía. Es interesante y exhaustiva.

CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/

93_iniciacion_interactiva_materia/curso/

materiales/clasif/clasifica1.htm

Contiene una interactividad sobre cómo se clasifica la materia. Muy interesante y práctica.


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LA MATERIA: PROPIEDADES ELÉCTRICAS Y EL ÁTOMO4 BANCO DE DATOS

Isótopos

(Del griego «isos», igual, y «topos», lugar, ya que ocu-

pan el mismo número de orden en la tabla del siste-

ma periódico.) Son átomos de un mismo elemento

con diferente número másico, pero las propiedades

químicas son las mismas esencialmente, al venir de-

terminadas por el número atómico. Todos los elemen-

tos conocidos tienen dos o más isótopos. Algunos,

como el aluminio, tienen un solo isótopo natural; los

otros son inestables. El estaño presenta, con diez, el

mayor número de isótopos estables.

Abundancia relativa de los isótopos naturales de algunos elementos

Hidrógeno

Elemento Isótopo Masa (u) Abundancia (%) Masa atómica (u)

Boro

Carbono

Nitrógeno

Oxígeno

Neón

Cloro

Estaño

1H 1,007825 99,985 1,00798

2H 2,0140 0,015

10B 10,0129 19,78 10,812

11B 11,00931 80,22

12C 12,0000 98,89 12,01114

13C 13,00335 1,11

14N 14,00307 99,63 14,0067

16O 15,99491 99,759

17O 16,99884 0,037 15,9994

18O 17,9972 0,204

20Ne 19,99244 89,97

21Ne 20,99385 0,30 20,190

22Ne 21,99138 9,73

35Cl 34,96885 75,53 35,457

37Cl 36,96600 24,47

112Sn 111,904826 0,97

114Sn 113,902784 0,66

115Sn 114,903348 0,34

116Sn 115,901747 14,54

117Sn 116,902956 7,68 118,710

118Sn 117,901609 24,22

119Sn 118,903311 8,59

120Sn 119,902199 32,58

122Sn 121,903440 4,63

124Sn 123,905274 5,79

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Notas

HISTORIA DE LOS MODELOS ATÓMICOS

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/

93_iniciacion_interactiva_materia/curso/

materiales/atomo/modelos.htm

En esta página podemos revisar cómo fueron apareciendo los diferentes modelos atómicos a lo largo de la historia, quiénes fueron los científicos que los plantearon y una descripción de cada uno ellos.

EL GRAN ESCÁNDALO DEL RADIO


ed99-0504-01/radio.html

Curiosa historia sobre un medicamento, supuestamente milagroso, que lo curaba todo, hasta la impotencia masculina, y que resultó ser letal para la persona que lo inventó y a la vez experimentó.

RESIDUOS RADIACTIVOS Y TRANSPORTE

http://www.csn.es/plantillas/frame_nivelult.js

p?id_nodo=1642&&&keyword=&auditoria=F

En esta página del Consejo de Seguridad Nacional se describe el origen de los residuos radiactivos, cómo se clasifican en residuos de baja, media y alta actividad, y cómo se gestionan, desde que se generan hasta que se almacenan de forma definitiva.

ECOLOGISTAS EN ACCIÓN

http://www.ecologistasenaccion.org/article.

php3?id_article=5609

En esta página perteneciente a la asociación Ecologistas en acción de Extremadura se cuenta las acciones emprendidas contra la prevista instalación de un almacén de residuos de baja actividad en la central nuclear de Almaraz, ubicada en la provincia de Cáceres.

EL NÚCLEO ATÓMICO

http://w3.cnice.mec.es/recursos/

bachillerato/fisica/nucleo1.htm

Dentro del servidor del CNICE (Centro Nacional de Información y Comunicación Educativa) dependiente del Ministerio de Educación y Ciencia, encontramos desarrollada esta unidad didáctica.

ISÓTOPOS USADOS EN MEDICINA


ed99-0504-01/isotopos.html

Se trata de una breve descripción de para qué se usa en medicina cada uno de los isótopos que se exponen en una tabla.


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ELEMENTOS Y COMPUESTOS QUÍMICOS5 BANCO DE DATOS

Clasificación de los elementos químicos

A principios del siglo XIX, a medida que se descubrían

nuevos elementos, los investigadores fueron dispo-

niendo de abundantes datos, observando que las pro-

piedades de algunos (metales) eran muy semejantes.

Esto dio lugar a la primitiva clasificación de los ele-

mentos en metales y no metales. A lo largo de la histo-

ria se han sucedido diferentes intentos hasta llegar al

sistema periódico actual. Los más interesantes se reco-

gen en la siguiente tabla:

Investigador, fecha Avance

1789, Antoine Laurent Lavoisier (francés) Agrupación de 33 elementos según sus propiedades

químicas.

1829, Johann Dobëreiner (alemán) Grupos de 3 elementos (tríadas).

1830-1860, Jean Baptiste Dumas (francés) Clasificación de los elementos en metales y metaloi-

des (5 familias: H, F, O, N y C).

1862, Alexander B. De Chancourtois (francés) «Anillo telúrico»: ordenación en forma de hélice en

orden creciente de masas atómicas.

1865, John Newlands (británico) Grupos de 8 elementos (octavas).

1869, Lothar Meyer (alemán)

y Dimitri I. Mendeleiev (ruso)

Períodos largos (63 elementos ordenados por su masa

atómica).

1888, William Crookes (británico) Modelo de agrupación de los elementos en espiral tri-

dimensional.

1900 Se incorporan los gases nobles.

1915, Henry G. Moseley (británico) Ordenación de los elementos químicos por el número

atómico.

1939

1940

2006

El sistema periódico termina en el elemento

uranio.

Se van incorporando a la tabla los elementos transu-

ránidos.

Se conocen 114 elementos. 90 aparecen en la natu-

raleza y el resto se han creado artificialmente en el

laboratorio. Sin embargo, los átomos de estos elemen-

tos creados artificialmente se desintegran en un tiem-

po muy pequeño.

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BANCO DE DATOS

Notas

TABLA DE LOS ISÓTOPOS

http://es.wikipedia.org/wiki/

Tabla_de_los_isótopos_(completa)

Una web esencial para consultar datos sobre cualquier isótopo: abundancia, método de desintegración, etc. El nivel es algo elevado para secundaria, pero puede servir como herramienta de consulta.

TABLA PERIÓDICA

http://fresno.cnice.mecd.es/2fqutie6/

quimica2/ArchivosHTML/Teo_7.htm

Una buena referencia para conocer la historia de la tabla y distintas propiedades periódicas.

LA AVENTURA DE LAS PARTÍCULAS

http://particleadventure.org/

spanish/index.html

La web original está en inglés, pero existe también una versión traducida al español. Información sobre los distintos modelos atómicos, experiencias, el modelo estándar actual, etc.

WEBELEMENTShttp://www.webelements.com/index.html

Una estupenda tabla periódica on-line. Con abundantes datos sobre cada elemento. En inglés.

PERIODIC TABLEShttp://www.chemistrycoach.com/

periodic_tables.htm

Una página con enlaces a diferentes tablas periódicas disponibles en Internet. Dispone de enlaces a tablas en distintos idiomas. Es una excelente referencia. En inglés.

LA TABLA

http://personal1.iddeo.es/romeroa/latabla/

index.htm

Un excelente recurso en español con referencias a la historia del átomo, una tabla periódica, las propiedades periódicas de los elementos…


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CAMBIOS QUÍMICOS6 BANCO DE DATOS

Masas molares de algunos elementos y compuestos químicos

Elemento Masa molar (en gramos)

Hidrógeno (H2) 2 ? 1 = 2 g

Oxígeno (O2) 2 ? 16 = 32 g

Nitrógeno (N2) 2 ? 14 = 28 g

Cloro (Cl2) 2 ? 35,5 = 71 g

Carbono (C) 12 g

Azufre (S) 32 g

Hierro (Fe) 55,8 g

Plata (Ag) 107,9 g

Magnesio (Mg) 24,3 g

Calcio (Ca) 40,1 g

Cobre (Cu) 63,5 g

Cinc (Zn) 65,4 g

Sodio (Na) 22,9 g

Potasio (K) 39,1 g

Elemento Masa molar (en gramos)

Flúor (F2) 2 ? 19 = 38

Yodo (I2) 2 ? 126,9 = 253,8

Helio (He) 4

Kriptón (Kr) 83,8

Radio (Ra) 226

Cromo (Cr) 52

Titanio (Ti) 47,9

Cobalto (Co) 58,9

Níquel (Ni) 58,7

Oro (Au) 197

Cadmio (Cd) 112,4

Estaño (Sn) 118,7

Bario (Ba) 137,3

Manganeso (Mn) 54,9

Compuesto Masa molar (en gramos)

CO2 12 + 2 ? 16 = 12 + 32 = 44 g

H2O 2 ? 1 + 16 = 18 g

CaCl2 40,1 + 2 ? 35,5 = 40 + 71 = 111,1 g

SO2 32 + 2 ? 16 = 32 + 32 = 64 g

SO3 32 + 3 ? 16 = 32 + 48 = 80 g

MgO 24,3 + 16 = 40,3 g

NH3 14 + 3 ? 1 = 14 + 3 = 17 g

Ca(OH)2 40,1 + 2 ? (16 + 1) = 74,1 g

AlCl3 27 + 3 ? 35,5 = 133,5 g

CCl4 12 + 4 ? 35,5 = 154 g

H2SO4 2 ? 1 + 32 + 4 ? 16 = 98 g

H2S 2 ? 1 + 32 = 34 g

H2CO3 2 ? 1 + 12 + 3 ? 16 = 62 g

PH3 31 + 3 ? 1 = 34 g

NaOH 23 + 16 +1 = 40 g

HNO3 1 + 14 + 3 ? 16 = 63 g

CuO 63,5 + 16 = 79,5 g

HCl 1 + 35,5 = 36,5 g

ZnCl2 65,4 + 2 ? 35,5 = 136,4 g

NaCl 22,9 + 35,5 = 58,4 g

Na2SO4 2 ? 22,9 + 32 + 4 ? 16 = 141,8 g

CaO 40,1 + 16 = 56,1 g

CH4 12 + 4 ? 1 = 16 g

KClO3 39,1 + 35,5 + 3 ? 16 = 122,6 g

KCl 39,1 + 35,5 = 74,6 g

MgCl2 24,3 + 2 ? 35,5 = 95,3 g

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CAMBIOS QUÍMICOS6

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BANCO DE DATOS

Notas

ESTEQUIOMETRÍA

http://personal5.iddeo.es/pefeco/

calcons.html

Una referencia a varios programas que facilitan los cálculos estequiométricos en las reacciones químicas. Existen algunos enlaces a programas gratuitos.

SOFTWARE DE QUÍMICA

http://www.uned.es/pfp_internet_quimica/

portal/contenido/software/quimica.htm

Software para realizar diversas tareas de química.

CLASSIFIYING REACTIONS http://www.chemmybear.com/

preactions.html

Clasificación de reacciones químicas en los grupos típicos: ácido-base, doble desplazamiento, redox… En inglés.

CÁLCULOS MOLARES

http://www.edu.aytolacoruna.es/EQUIMICA/

document/calcmol/calcmolares.htm

Diferentes cálculos interactivos relacionados con el concepto de mol: número de partículas, concentración molar de una disolución, etc.

CHEMLABhttp://modelscience.com/products_sp.html

Un laboratorio en el ordenador. Las posibilidades son enormes, pero no resulta demasiado sencillo de manejar. Es un recurso innovador, al menos.

EXPERIENCIAS

http://mitareanet.com/quimica1.htm

La web completa es un curso de química.


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QUÍMICA EN ACCIÓN7 BANCO DE DATOS

Los principios activos de los medicamentos

Existen miles de medicamentos en el mercado. Muchos

de ellos, sin embargo, tienen una composición similar;

es decir, utilizan el mismo principio activo para comba-

tir la enfermedad del paciente.

Uno de los principios activos más empleados es el

paracetamol, que tiene efectos analgésicos (combate

el dolor). A continuación te presentamos algunos de

los principios activos más utilizados.

Medicamento (principio activo)

¿Para qué se utiliza? Precauciones Posibles efectos adversos¿Es

necesaria receta?

Acecilcisteína

Aclara las secrecciones mucosas. Tomar mucha agua durante el tratamiento.

Náuseas, dolor abdominal, vómitos, somnolencia, urticaria y dolor de ca-beza.

Sí

Ácido sacetilsalicídico

Dolor leve o moderado, fiebre e inflamación no reumática.

Respetar los horarios a la hora de tomar la medicación.

Indigestión. Altera los resultados de análisis de sangre y de orina.

No

Almagato

Neutraliza el ácido del estómago. Separar las tomas 2 horas de otros medicamentos.

Estreñimiento, diarrea. Alteración de los resultdos de análisis de sangre y de orina.

No

Amoxicilina

Es un antibiótico que combate infecciones de garganta, nariz, oídos, bronquios y otras.

Respetar el horario indicado. No abandonar el tratamiento aunque haya mejoría.

Dolor de cabeza, náuseas, dolor de estómago, diarrea.

Sí

BromazepamCombate la ansiedad, la angustia. Puede crear dependencia. Abando-

nar el tratamiento gradualmente.Somnolencia, confusión, mareos, se-quedad de boca, dolor de cabeza.

Sí

Diclofenaco

Reduce la inflamación y el dolor. En tratamientos prolongados, visi-tar al médico para comprobar la eficacia.

Náuseas, vómitos, indigestión, aci-dez, dolor abdominal, dolor de ca-beza, mareos.

Sí

Eritromicina

Es un antibiótico que combate in-fecciones en las vías respiratorias, en la piel y en tejidos blandos.

Extender el tratamiento al menos 10 días, aunque el paciente note mejoría.

Dolor abdominal, náuseas, vómitos, diarrea, hepatitis, ictericia, erupcio-nes cutáneas.

Sí

Fluoxetina

Combate la depresión y la an-siedad.

No combinar con alcohol. No conducir ni manejar máquinas peligrosas.

Dolor de cabeza, náuseas, pérdida de apetito, insomnio, pérdida de peso, debilidad muscular, diarrea.

Sí

Ibuprofeno

Combate el dolor leve o modera-do, el dolor menstrual y la fiebre.

Procurar no olvidar tomar una do-sis. No duplicar dosis en caso de olvido.

Náuseas, dolor abdominal, mareos, acidez de estómago y dolor de ca-beza. Altera resultados de análisis.

No

Lorazepam

Tratamiento de ansiedad, insom-nio, alcoholemia o las náuseas provocadas por la quimioterapia.

No conducir ni manejar máqui-nas peligrosas. Abandonar el tra-tamiento gradualmente.

Somnolencia, confusión, mareos, sequedad de boca, diarrea, estreñi-miento, temblor, desorientación.

Sí

Omeprazol

Tratamiento de úlceras de estó-mago y duodeno, reflujo gas-troesofágico.

Respetar el horario sin duplicar dosis.

Dolor abdominal, vértigos, náuseas, diarrea, estreñimiento, mareos, do-lor muscular, erupciones en la piel.

Sí

ParacetamolCombate el dolor leve o modera-do y la fiebre.

No beber alcohol. Dosis elevadas pueden dañar el hígado o el riñón.

Malestar, hipotensión, alteraciones sanguíneas.

No

ParoxetinaCombate la depresión, las crisis de angustia y la ansiedad.

Respetar el horario sin duplicar dosis. No usar en niños.

Náuseas, sequedad de boca, estre-ñimiento, mareos, dolor de cabeza.

Sí

RanitidinaÚlceras de estómago y duodeno, reflujo gastroesofágico, acidez.

No fumar ni beber alcohol. Respe-tar el horario sin duplicar dosis.

Alteración del ritmo intestinal, ma-reos, cansancio, dolor de cabeza.

Sí

Salbutamol

Combate el asma bronquial y la bronquitis.

Respetar el horario sin duplicar dosis. Puede dar positivo en con-trol antidopaje

Palpitaciones, taquicardia, hipoten-sión, nerviosismo, debilidad, dolor de cabeza.

Sí

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Notas

VADEMECUM

http://vademecum.medicom.es

Excelente base de datos de medicamentos con información sobre composición, posología, interacción en alérgicos, mujeres embarazadas… Para llevar a cabo las consultas es necesario registrarse primero (gratuitamente).

CAMBIO CLIMÁTICO

http://www.cambioclimaticoglobal.com

Información sobre la alteración medioambiental a escala global, con gráficas y dibujos que ayudarán a comprender los procesos involucrados.

PETRÓLEO: ORO NEGRO

http://www.coiim.es/enla/

Historia%20Industria_CD%20Original/

petroleo_oro_negro.htm

Recursos variados sobre el petróleo: composición, obtención, transporte, destilación, aplicaciones…

POLÍMEROS

http://pslc.ws/spanish/sports.htm

Fuente de referencia para obtener información sobre los plásticos: composición, clasificación, aplicaciones…

CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

http://www.puc.cl/sw_educ/contam

Información sobre los problemas de contaminación que sufre nuestro planeta.

LA CIENCIA EN LA COCINA

http://w3.cnice.mec.es/eos/MaterialesEdu

cativos/mem2001/ciencia/enlacocina.html

La Ciencia es divertida es un lugar en el que podrás sorprenderte, divertirte, y encontrar información sobre aspectos curiosos y extraños de la ciencia. Entre sus diferentes apartados, hay uno titulado «En la cocina» con experiencias cotidianas y curiosas.


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LA ELECTRICIDAD8 BANCO DE DATOS

La electricidad y el cuerpo humano

Los daños causados por una descarga eléctrica de-

penden de la intensidad de corriente que circula por

el cuerpo. Según la ley de Ohm (I = (VA – VB)/R), para

una diferencia de potencial fija, la intensidad que

circula es inversamente proporcional a la resistencia

del camino. Se suele tomar la cantidad de 50 voltios

como máxima tensión permisible de contacto, y es la

diferencia de potencial que puede soportar el ser hu-

mano sin sufrir lesiones. Como la instalación de

nuestras casas tiene una tensión de 230 V, habrá

que tomar precauciones y no tocar los aparatos co-

nectados a la red (secadores, televisor, neveras, lám-

paras, etc.) con las manos húmedas, lo que facilitaría

el paso de la corriente.

Existen varias clases de peces que pueden producir

descargas eléctricas, como la anguila. Estas descargas

les sirven de protección y para conseguir alimento.

Los órganos eléctricos están situados en el caso de la

anguila en la cola, compuesta de más de mil placas

dispuestas en forma de columna, que originan una

serie de descargas eléctricas controladas por el siste-

ma nervioso central. El origen de esta energía eléctri-

ca está en unas reacciones químicas que se producen

en los tejidos.

En la tabla de la derecha aparecen voltajes típicos.

Intensidades de corriente y sus efectos

La electricidad en la naturaleza

RangoIntensidad

de corriente (mA)Efectos Consecuencias

2Ligero cosquilleo. Susto con movimientos

incontrolados.

Primero 10Entumecimiento. Paralización

de la respiración.

Segundo

Hasta 25

25 hasta 80

Aumento de la presión

sanguínea.

Fuertes calambres

musculares, convulsiones.

Pérdida

del conocimiento.

Náuseas, rotura de huesos,

falta de oxígeno.

Tercero 80 hasta 5000Fibrilación ventricular. Paro cardiaco

y muerte.

Cuarto Más de 5000Quemaduras graves,

paro cardiaco.

Muerte por quemaduras.

Aplicación Voltaje (V)

Relámpago 15000000 V

Transporte de corriente 300000 V

Radiografías 100000 V

Bujías de automóvil 15000 V

Tubos de neón 5000 V

Tren eléctrico 3000 V

Usos domésticos 230 V

Batería de automóvil 12 V

Radiotransistor 6 V

Linterna 4,5 V

Corriente muscular 0,05 V

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LA ELECTRICIDAD8

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BANCO DE DATOS

Notas

DESCUBRIMIENTOS

http://www.mupe.org/elect/histo.html

Página en la que aparece una revisión histórica de los descubrimientos sobre electricidad.

CARGAS ELÉCTRICAS

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/

elecmagnet/campo_electrico/fuerza/

fuerza.htm

Información con un nivel más elevado sobre electromagnetismo. Animaciones interesantes.

ELECTRICIDAD

http://www.irabia.org/web/ciencias/

electricidad/electricidad/

indexelectricidad.htm

Página del colegio Irabia. Con un nivel adecuado a los conocimientos de los alumnos de secundaria.

REE

http://www.ree.es

Página de Red Eléctrica de España. Información completa sobre el suministro y el consumo energético en nuestro país. Información actualizada.

CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE CIRCUITOS ELÉCTRICOS

http://roble.pntic.mec.es/csoto/circuito.htm

Contiene las definiciones de los conceptos básicos de electricidad, como intensidad de corriente, resistencia eléctrica, etc., así como de los dos aparatos de medida básicos: amperímetro y voltímetro.

A. MEUCCI

http://www.garibaldimeuccimuseum.org/

antoniomeucci.html

En esta página se encuentran datos relevantes sobre la contribución de A. Meucci a la invención del teléfono.


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Notas

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191

Unidades. Cambios de unidades ................................. 192

Ecuaciones ............................................................... 194

Representaciones gráficas .......................................... 196

Proporcionalidad ....................................................... 198

DESTR

EZAS M

ATEM

ÁTIC

AS

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UNIDADES. CAMBIOS DE UNIDADES1 DESTREZAS MATEMÁTICAS

1 Ordena de mayor a menor las siguientes

longitudes:

1,2 ? 105 mm; 0,25 km; 3 hm, 3 ? 10-3 m

2 Determina el número de segundos que tiene:

a) Un día.

b) Un mes.

c) Un año.

3 Expresa en el Sistema Internacional

las siguientes longitudes:

a) 39 mm

b) 12 nm

c) 120 cm

d) 890 km


de unidades:

a) 350 g a kg

b) 540 kg a mg

c) 3,1 ? 103 dm a km

d) 125 cL a L

5 Realiza las siguientes operaciones expresando

el resultado en el SI:

a) 2 km + 30 dm + 42 cm + 7 mm =

b) 3 h +25 min + 30 s =

c) 150 dL + 38 mL =

d) 0,1 kg + 20 g + 49 mg =

6 Expresa las siguientes medidas en la unidad

que corresponda en el Sistema Internacional:

a) -20 °C

b) 2,1 ? 106 nm

c) 320 t

d) 230 ms


las siguientes medidas:

a) 32,4 cm2

b) 1,2 cm3

c) 1,5 g/cm3

d) 439,7 cm2

8 Calcula el volumen de un cubo de 0,5 cm

de arista y expresa el resultado en el SI.

9 Las dimensiones de un terreno son: 5,4 km

de largo y 2,3 km de ancho. Calcula la superficie

del terreno y exprésala en m2, en cm2 y en ha.

10 Sabiendo que la masa de un protón es

1,6 ? 10-23 kg, calcula la masa de un millón

de protones y exprésala en unidades del SI.

11 Sabiendo que un pie equivale a 0,3048 m,

determina, en pies, la distancia desde el Sol

a la Tierra que es de 1,5 ? 1011 m.

12 La densidad del hielo es de 0,92 kg/L. Expresa

dicho valor en kg/m3 y en g/cm3 y calcula

la masa de 20 cm3 de hielo.

13 Realiza los siguientes cambios de unidades

y expresa el resultado en notación científica:

a) 7 m/s a km/h

b) 0,03 km/min a cm/s

c) 120 km/h a m/s

14 Si la capacidad total de un embalse es

de 8000 hm3. ¿Qué cantidad de agua contiene

cuando está al 45% de su capacidad? Expresa

el resultado en m3 y en cm3 utilizando

la notación científica.

15 Ordena de mayor a menor las siguientes

velocidades:

60 km/h ; 20 m/s; 1400 cm/min

16 Expresa en días la edad de un bebé

de 18 meses y la de su padre de 38 años.

17 La estrella polar está situada a 40 años luz

de la Tierra. Sabiendo que la luz se propaga

a una velocidad de 3 ? 108 m/s, expresa dicha

distancia en km y en cm.

18 En un recipiente cúbico de 0,5 m de arista

colocamos bolitas de 2 mm de diámetro.

a) ¿Cuantas bolitas podemos introducir como máximo?

b) ¿Cuál es la capacidad del recipiente medida en litros?

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DESTREZAS MATEMÁTICAS

19 A partir de los datos de densidad de tres

sustancias deduce, ¿cuál de ellas flotará

en agua? ¿Por qué?

20 Un gas ocupa un volumen de 1,5 L a 1,2 atm

de presión y 20 °C de temperatura. Expresa

el estado del gas midiendo:

a) El volumen en cm3.

b) La presión en mm de Hg.

c) La temperatura en K.

21 Al medir la presión atmosférica

en un determinado lugar obtenemos un valor

de 700 mm de Hg.

Expresa este valor en:

a) Atmósfera.

b) Pascales.

22 La solubilidad del cloruro de sodio en agua

a 20 °C es de 36 g/L. Expresa este valor en:

a) kg/L

b) g/cm3

c) mg/mL

d) kg/m3

e) g/mL

f) mg/L

23 El radio de un núcleo atómico es del orden

de 1014 m. Exprésalo en las siguientes

unidades:

24 Calcula el número de núcleos atómicos

que deberíamos de colocar en fila para ocupar

un centímetro de longitud.

25 La carga de un protón es de +1,6 ? 10-19 C,

exprésala en:

a) mC.

b) nC.

c) nC.

26 Expresa en kW la potencia de una máquina

que consume 6000 J en 1 min.

27 El consumo que aparece en la última factura

de la luz es de 225 kWh:

a) ¿A cuántos julios equivale?

28 Convierte al Sistema Internacional todas

las medidas que aparecen en la tabla:


las siguientes medidas:

a) 74,7 cm2

b) 5102,9 mm2

c) 62,3 dm2

30 El volumen de una piscina es 300 m3.

Expresa este valor en:

a) hm3

b) L

DE

STR

EZA

SMedida SI

200 mV

0,1 nA

3 ? 105 g

17,3 cm2

13,6 g/mm3

5 ? 1010 nm

3,6 ? 108 nC

125 g

3 atm

12,5 X ? cm

1,2 g/cm2

3,8 cm/s

0,87 t

Angström (Å)

Nanómetros (nm)

Micrómetros (nm)

Milímetros (mm)

Decímetros (dm)

Centímetros (cm)

Metros (m)

Kilómetros (km)

Sustancia Densidad

Agua 1 g/cm3

A 960 kg/m3

B 13 dg/mL

C 2,0 kg/dm3

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ECUACIONES2 DESTREZAS MATEMÁTICAS

1 Resuelve las siguientes ecuaciones:

a) 2 - 4x = 14

b) 2t - 10 + 3t = 4 + 3t - 6

c) 5 ? (2v - 2) - 3v = 14v - 3 ? (4v + 6)

d) 1 + m - 1

2 = 3m

e) r – r - 1

2 = 6

f) F - 1 - F6

= F - 1

4

g) 3 ? (4a - 2) -2 ? (5a - 1) = 2 ? (6 - a)

h) 10

x -

2

x = 1

i) 8

t +

2

3 =

1

t + 3

j) 3

1 - k = 4

2 Despeja la incógnita en las siguientes

ecuaciones:

a) 30 = 10 + 5a

b) 100 = 20 + 5t

c) 100 = 40 + 2V0

d) 625 = V 02 – 225

e) 100 = 1

2 a ? 400

3 Observa la ecuación:

m = d ? V

Despeja el volumen (V ) y sustituye los datos

para calcular el volumen que ocupan 100 g

de hielo de densidad 0,92 g/cm3.

4 La ley de Boyle-Mariotte determina

las trasformaciones que experimenta un gas

a temperatura constante. Su ecuación

matemática es:

P1 ? V1 = P2 ? V2

Una determinada masa de gas, que se

encuentra a una presión de 2 atm, se comprime

hasta una presión de 2,5 atm y disminuye

su volumen hasta 10 L.

a) Identifica la incógnita en la ecuación.

b) Despéjala.

c) Sustituye los datos y calcula su valor.

5 Observa la expresión matemática

para la ecuación general de los gases, en la que

aparece una relación entre P, V y T:

2

x

Despeja en esta ecuación:

a) P1

b) V2

c) T2

6 En la ecuación:

V = 10 ? (1 + 5t)

donde:

• V representa el volumen que ocupa un gas.

• t representa la temperatura a la que se

encuentra.

Despeja la incógnita t.

7 Un gas experimenta un trasformación a presión

constante según la ley de Gay-Lussac, cuya

ecuación matemática es:

TV

TV

1

1

2

2=

Inicialmente, el gas ocupa un volumen de 5 L

a 20 °C. Si aumentamos la temperatura hasta

30 °C:

a) Identifica la incógnita.

b) Despéjala.

c) Sustituye los datos y calcula su valor.

8 La ley general de los gases se puede expresar

mediante la ecuación:

P ? V = nRT

Donde:

• P: presión del gas.

• V: volumen que ocupa el gas.

• n: cantidad de sustancia del gas (número de moles).

• R: constante de los gases.

• T: temperatura del gas.

a) ¿Cuál de los términos de esta ecuación no puede ser una incógnita?

b) Despeja de la ecuación la incógnita P.

c) Despeja de la ecuación la incógnita T.

220805 _ 0191-0200.indd 194220805 _ 0191-0200.indd 194 30/03/10 16:3830/03/10 16:38

DE

STR

EZA

S



9 En la ecuación del ejercicio 7, despeja

la incógnita T2 y calcula su valor para

las siguientes condiciones:

• V1 = 5 L

• T1 = 20 °C

• V2 = 20 L

10 En la ecuación:

P ? V = nRT,

sabiendo que:

nM

m=

• m: masa del gas.

• M: masa molecular del gas.

• Sustituye el valor de n y despeja la incógnita m (masa del gas).

11 La densidad de un gas a una determinada

temperatura viene dada por la ecuación

dV

m=

Escribe a continuación la ecuación general

de los gases:

pV = nRT

en función de la densidad.

12 La fuerza de repulsión «F» entre dos cargas

iguales «q» que se encuentran separadas

por una distancia «d» viene dada por

la siguiente ecuación matemática:

y

x

Siendo k una constante.

a) Despeja la incógnita q (la carga eléctrica) en la ecuación anterior.

b) Despeja la incógnita d.

13 La masa de un determinado elemento,

que aparece en forma de dos isótopos,

viene dada por la siguiente ecuación

matemática:

? ?m mx

mx

100 100

1001 2= +

-

Dónde m1 y m2 son las masas de cada uno

de los isótopos y x representa el porcentaje

del isótopo 1.

a) Compara esta ecuación con la siguiente:

? ?107100

109100

100x x107,8 = +

-

e identifica cada uno de los datos.

b) Despeja el valor de la incógnita x.

14 En la ecuación:

?RS

Lt=

• R: resistencia de un conductor.

• t: resistividad.

• L: longitud del conductor.

• S: sección del conductor.

a) Despeja la incógnita t.

b) Deduce las unidades en que se mide esta magnitud en el SI.

15 La resistencia equivalente de dos resistencias

montadas en serie viene dada por la expresión:

R = R1 + R2

y, en paralelo por la ecuación:

R R R

1 1 1

1 2

= +

Despeja en ambos casos la incógnita R1.

16 Observa la siguiente ecuación:

E = q ? DV

Sabiendo que:

• q = I ? t

• DV = I ? R

a) Escribe la ecuación de la energía eléctrica expresada en función de la intensidad y de la resistencia.

b) Despeja la incógnita R en la ecuación que obtienes.

c) Despeja la incógnita I en la misma ecuación.

17 La potencia eléctrica viene determinada

por la ecuación:

Pt

E=

a) Escribe la ecuación en función de las variables I y R.

b) Despeja el valor de I.c) Despeja el valor de R.

220805 _ 0191-0200.indd 195220805 _ 0191-0200.indd 195 30/03/10 16:3830/03/10 16:38

1 Representa gráficamente la función:

x

y = 0,25

a) Despeja la variable y.

b) ¿Qué tipo de función es?

c) Completa la tabla de valores.

d) Realiza la representación gráfica de los datos obtenidos.

e) ¿Cómo es la gráfica que aparece?

f) ¿Cuál es el valor de la pendiente?

2 A presión constante, el volumen que ocupa

un gas viene dado por la ecuación:

V

T = 0,02

a) Despeja la variable V.

b) ¿Qué tipo de función es?


d) Coloca las variables V y T en los ejes correspondientes y realiza la representación gráfica.

e) ¿El volumen y la temperatura de un gas son magnitudes directamente proporcionales?

f) ¿Cuál es la constante de proporcionalidad? ¿Qué representa en la gráfica?

3 Representa gráficamente la función:

yx

2=

a) ¿Es una función lineal?

b) Completa la tabla de valores.

c) ¿Qué nombre recibe la gráfica que has obtenido?

d) ¿Qué relación existe entre las dos variables que comparas?

4 A temperatura constante, el volumen que ocupa

un gas depende de la presión según

la ecuación:

P ? V = 20

a) Despeja la variable V.

b) ¿Qué tipo de gráfica vas a obtener?


d) Coloca las dos variables en los ejes correspondientes y realiza la representación gráfica.

e) ¿Qué relación matemática existe entre la presión y el volumen que ocupa un gas a temperatura constante?


REPRESENTACIONES GRÁFICAS3 DESTREZAS MATEMÁTICAS

T (K) V (L)

300

325

360

400

410

x 0 1 2 3 4

y

x 0 1 2 4 8

y

P (atm) V (L)

0,25

0,50

1,00

1,25

2,00

220805 _ 0191-0200.indd 196220805 _ 0191-0200.indd 196 25/03/10 13:2725/03/10 13:27



5 En el ejercicio anterior representa gráficamente

V frente a 1/P.

a) Completa la tabla de valores.

b) Dibuja la gráfica.

c) ¿Qué tipo de gráfica obtienes?

6 Calentamos un gas en un recipiente cerrado,

de manera que no se modifique su volumen,

medimos la presión y obtenemos los siguientes

datos.

a) ¿Cuál es la variable independiente y cuál la función?

b) Representa gráficamente los datos obtenidos.

c) Escribe la ecuación correspondiente a este proceso.

7 La diferencia de potencial y la intensidad

que circulan por una resistencia están

relacionadas mediante la ecuación:

DV = 40I

(donde DV está medido en Voltios e I está

medido en Amperios).

a) ¿Cuál es el valor de la resistencia?

b) Representa gráficamente la diferencia de potencial frente a la intensidad.

8 Hemos realizado varias medidas

de la resistencia de un conductor

en función de su longitud y hemos obtenido

los resultados que aparecen en la tabla:

a) Representa gráficamente los datos de la tabla.

b) ¿Qué relación encuentras entre la resistencia y la longitud del conductor?

c) ¿Qué ecuación matemática siguen los datos de la tabla?

d) Determina la resistencia que tendría 1 m de dicho conductor.

Asocia cada gráfica a la opción

correspondiente.

a) La variación de la solubilidad de un sólido con la temperatura.

b) La variación del volumen de un gas cuando disminuye la presión a temperatura ambiente.

c) El enfriamiento de un vaso de agua que se saca de la nevera.

d) La variación del volumen de un gas cuando aumenta la temperatura a presión constante.

DE

STR

EZA

S

V (L)

1/P (1/atm)

I

III

II

IV

1/P (1/atm) 4

V (L)

T (K) P (atm)

280 1,4

320 1,6

340 1,7

380 1,9

400 2,0

L (m) R (X)

0,25 7,6

0,30 9,2

0,40 12,2

0,50 15,2

0,65 19,8

220805 _ 0191-0200.indd 197220805 _ 0191-0200.indd 197 25/03/10 13:2725/03/10 13:27


PROPORCIONALIDAD4 DESTREZAS MATEMÁTICAS

1 Observa los datos que aparecen en la tabla

correspondientes a diferentes cantidades de

oxígeno (O2) medidas utilizando las magnitudes

masa (en g) y cantidad de sustancia (en mol):

a) ¿Son magnitudes directamente proporcionales? ¿Por qué?

b) ¿Cuál es la razón de proporcionalidad? ¿En qué unidades está expresada?

c) Utiliza la razón de proporcionalidad y calcula los datos que faltan para completar la tabla.

d) ¿Qué propiedad del oxígeno es la razón de proporcionalidad que has calculado?

2 Observa los datos que aparecen en la tabla

correspondiente a la solubilidad del dióxido

de carbono en agua.

a) ¿Son magnitudes proporcionales?

b) ¿Existe una razón de proporcionalidad entre ellas?

c) ¿Qué método podrías utilizar para determinar el valor de la solubilidad a 25 °C?

3 Sabiendo que 0,2 mol de agua tienen una masa

de 3,6 g.

a) Calcula la masa que corresponde a 3,5 mol utilizando la razón de proporcionalidad.

m = 3,5 mol ? ______ g/mol = _____ g

b) Calcula la cantidad de sustancia que hay en 9 g de agua.

n = 9 g ? ____ mol/g = ____mol

4 Calcula.

a) 35 % de 220.

b) 5 % de 460.

c) 20 % de 1500.

d) 75 % de 5000.

e) 10 % de 7500.

f) 25 % de 10 000.

g) 1 % de 100.

5 En un interior de una bombona a presión hay

3,4 ? 1024 moléculas de nitrógeno.

a) ¿Cuántos moles de nitrógeno hay en la bombona?

b) ¿Cuántas moléculas quedarían si eliminamos las tres cuartas partes?

c) ¿Cuántos moles quedarán?

6 En un recipiente hay mezclados tres gases:

1/8 es oxígeno.

• El 25 % es nitrógeno

• El otro gas es helio.

a) ¿En qué porcentaje se encuentra este último?

b) ¿Cuántos litros de helio hay si partimos de un recipiente con 100 L de capacidad.

c) ¿Cuántos litros de nitrógeno hay?

d) ¿Y de oxígeno?

7 En un recipiente a presión hay 2500 L

de nitrógeno gaseoso, dejamos salir 200 L.

a) ¿Qué porcentaje del total de nitrógeno gaseoso ha salido?

b) ¿Qué porcentaje del total de nitrógeno gaseoso queda en el interior?

8 El aire es una mezcla de gases con la siguiente

composición: 78 % de nitrógeno; 21 %

de oxígeno; 0,03 % de dióxido de carbono

y el resto de otros gases.

a) Calcula la cantidad de cada uno de los componentes que hay en 3450 L de aire.

b) ¿Qué cantidad de sustancia representan, medidos en condiciones normales de presión y temperatura?

s (mg/L) t (°C)

11 10

9,5 20

8 30

7,5 40

m (g) n (mol)

4 0,125

8 0,250

0,300

12 0,375

0,500

20 0,625

0,750

220805 _ 0191-0200.indd 198220805 _ 0191-0200.indd 198 25/03/10 13:2725/03/10 13:27



9 Un recipiente contiene 20 L de agua, sabiendo

que se evapora el 2% cada hora:

a) ¿Cuánto tiempo tardará en vaciarse el recipiente?

b) ¿Qué porcentaje del agua quedará después de 3 horas?

10 Completa la tabla:

Masas atómicas: MCa = 40; MO = 16; MH = 1;

MCl = 35,5.

11 El hidrógeno y el oxígeno reaccionan,

para producir agua, en la proporción

de masas 1:8.

a) ¿Que cantidad de oxígeno reacciona con 250 g de hidrógeno?

b) ¿Qué cantidad de hidrógeno reaccionará con 1 kg de oxígeno?

c) ¿Qué cantidad de agua se obtiene en el apartado a?

d) ¿Y en el apartado b?

12 En la ecuación química:

4 Na + O2 " 2 Na2O

La proporción en que reaccionan es:

4 mol de Na + 1 mol de O2 " 2 mol de Na2O

a) Escribe todas estas relaciones en forma de razones.

b) Si partimos de 0,2 moles de sodio, plantea una proporción que te permita calcular el número de moles de O2 que reaccionan.

c) Transforma la regla de tres anterior en una proporción y, a continuación, realiza el cálculo.

d) Sigue el mismo procedimiento que en el apartado anterior para calcular la cantidad de Na2O que se obtiene.

13 El hierro (Fe) reacciona con el oxígeno según

la ecuación:

4 Fe + 3 O2 " 2 Fe2O3

Si partimos de 0,06 mol de hierro:

La reacción se produce en la siguiente relación:

4 mol de Fe " 3 mol de O2

0,06 mol de Fe " n mol de O2

Transfórmalo en una proporción y calcula

la cantidad de oxígeno que reacciona.

a) Siguiendo el mismo procedimiento, escribe la proporción entre la cantidad de hierro que reacciona y la cantidad de óxido que se obtiene y calcula la cantidad de óxido de hierro que se obtiene.

b) ¿Qué papel desempeñan los coeficientes de ajuste en una reacción?

Masas atómicas: MFe = 56; MO = 16.

14 En la ecuación química:

2 C2H6 + 7 O2 " 4 CO2 + 6 H2O

Si partimos de 30 g de etano, calcula:

a) La cantidad de oxigeno que reacciona completando:

30 g C2H6 ? 1 mol C2 H6

____ g C2 H6

? ____ mol O2

2 mol de ____ ?

? ____ g O2

1 mol de O2

= ____ g de O2

b) La cantidad de CO2 que se obtiene:

30 g C2H6 ? ____

____ ?

____

2 mol C2 H6

?

? 44 g de CO2

____ = ____ g de CO2

15 En una cierta cantidad de mineral de uranio hay

1040 kg de uranio-235 y se enriquece

en un 4 %.

a) ¿Qué cantidad hay ahora?

b) Si se enriquece con un 7%, ¿qué cantidad de uranio tenemos ahora?

16 En un matraz introducimos 20 g de cobre

de los cuales el 65 % reaccionan con azufre

para producir sulfuro de azufre.

a) ¿Qué cantidad de azufre ha reaccionado?

b) ¿Qué cantidad ha sobrado?

DE

STR

EZA

S

CaO + 2 HCl CaCl2 + H2O

1mol + " 1 mol +

56 g + " 18 g

1mol de _______ / _______

mol de HCl

_____________ /

_____________

56 g de ________ / g de

HCl

______ g de _____ /

18 g de H2O

220805 _ 0191-0200.indd 199220805 _ 0191-0200.indd 199 25/03/10 13:2725/03/10 13:27

Notas

200

220805 _ 0191-0200.indd 200220805 _ 0191-0200.indd 200 25/03/10 13:2725/03/10 13:27

201

Instalaciones eléctricas .............................................. 202

Los agujeros negros ................................................... 205

Los dos sistemas del mundo ....................................... 208

Nueva guía de la ciencia ............................................ 211

CO

MPR

EN

SIÓ

N D

E T

EXTO

S

220805 _ 0201-0214.indd 201220805 _ 0201-0214.indd 201 25/03/10 13:1025/03/10 13:10


LEER DOCUMENTOS CIENTÍFICOS

INSTALACIONES ELÉCTRICAS

NOMBRE: CURSO: FECHA:

Cómo se realiza la instalación eléctrica de una vivienda

La instalación eléctrica de una vivienda es muy compleja y requiere seguir una serie de pasos.

1. Primero, se diseña la instalación. Se realizan los planos y los esquemas necesariosde las conexiones, los interruptores, las tomas de corriente, etc.

2. Después, se colocan en las paredes y los techos de la vivienda los componentes básicos: la caja general de mando y protección, las cajas de derivación y de mecanismos y los tubos de conexión.

3. A continuación, se realiza el cableado de los circuitos. Se introducen por los tubos de conexión los conductores necesarios para cada parte de la instalación, de manera que queden conectadas la caja de mando y protección y las cajas de derivación, y también estas últimas con las cajas de mecanismos. La unión entre los conductores se realiza mediante clemas.

4. Más tarde, se colocan los mecanismos, es decir, los interruptores, los conmutadores y las tomas de corriente. Se conecta cada mecanismo con los conductores correspondientes y se introduce el componente en su caja de mecanismos.

5. Después, se comprueba la correcta realización de la instalación. Esta comprobación se puede realizar con un óhmetro, que permite determinar la existencia de un cortocircuito en la instalación.

6. Por último, se comprueba el funcionamiento de la instalación, verificando que todos los elementos realizan su función adecuadamente.

1 Lee las dos primeras líneas y contesta. ¿De qué trata el texto?

2 Escribe una oración que sintetice la idea principal del texto.

3 Lee atentamente los puntos numerados del 1 al 6 y marca la afirmación más adecuada.

En los puntos numerados del 1 al 6 se explican las fases para la realización de la instalación eléctrica de una vivienda.

En los puntos numerados del 1 al 6 se analizan los distintos problemas que pueden surgiral realizar la instalación eléctrica de una vivienda.

IDEA PRINCIPAL E IDEAS SECUNDARIAS

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CO

MP

RE

NS

IÓN

DE

TE

XTO

S

4 Escribe el significado de las siguientes palabras y expresiones. Consulta, si es preciso,un diccionario o enciclopedia.

• Cajas de derivación:

• Cableado:

• Clemas:

• Conmutadores:

• Óhmetro:

5 Pon un título a cada una de las fases que se siguen en la realización de la instalación eléctricade una vivienda.

1. Diseño de la instalación.

2.

3.

4.

5.

6.

6 Completa.

Componentes básicos de una instalación eléctrica

1.

2.

3.

Mecanismos de una instalación eléctrica

1.

2.

3.

ANÁLISIS DEL CONTENIDO

220805 _ 0201-0214.indd 203220805 _ 0201-0214.indd 203 25/03/10 13:1025/03/10 13:10





7 Copia las palabras o expresiones con las que comienzan los puntos numerados del 1 al 6.

Punto 1 Primero.

Punto 4

Punto 2

Punto 5

Punto 3

Punto 6

F ¿Qué función crees que desempeñan en el texto esas palabras o expresiones? Marca la afirmaciónque te parezca más acertada.

Sirven para que el lector pueda localizar fácilmente la parte que le interese.

Sirven para facilitar la lectura del texto.

Sirven para marcar el orden en que se suceden los hechos.

Sirven para que el texto pueda redactarse con más claridad.

8 Reflexiona sobre la estructura del texto teniendo en cuenta la actividad anterior y responde. ¿Cuál de estos dos esquemas crees que corresponde al texto Cómo se realiza la instalación eléctrica de una vivienda?

F ¿A qué tipo de estructura expositiva corresponde el esquema que has elegido?

9 Dibuja en un folio aparte un esquema que corresponda al texto e incluye en él la información procedente de este.

10 Escribe un resumen del texto.

ORGANIZACIÓN

Fase 1 Fase 2

Fase 1

Fase 2

Fase…

Fase 3

Fase…Fases

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LOS AGUJEROS NEGROS


CO

MP

RE

NS

IÓN

DE

TE

XTO

S

Formación de los agujeros negros

Describiré brevemente cómo puede surgir un agujero negro. Imaginemos una estrella con una masa diez veces mayor que la del Sol. Durante la mayor parte de su existencia, unos mil millo-nes de años, la estrella generará calor en su núcleo, transformando hidrógeno en helio. La energía liberada creará presión suficiente para que la estrella soporte su propia gravedad, dando lugar a un objeto de radio cinco veces mayor que el del Sol. La velocidad de escape de una estrella semejante sería de unos mil kilómetros por segundo. Es decir, un objeto disparado verticalmente desde la superficie del astro sería retenido por su gravedad y retornaría a la su-perficie si su velocidad fuese inferior a los mil kilómetros por segundo, mientras que un objeto a velocidad superior escaparía hacia el infinito.

Cuando la estrella haya consumido su combustible nuclear, nada quedará para mantener la presión exterior y el astro comenzará a contraerse por obra de su propia gravedad. Al enco-gerse la estrella, el campo gravitatorio de su superficie será más fuerte y la velocidad de esca-pe ascenderá a los trescientos mil kilómetros por segundo, la velocidad de la luz. A partir de ese momento, la luz emitida por esa estrella no podrá escapar al infinito porque será retenida por el campo gravitatorio. De acuerdo con la teoría especial de la relatividad, nada puede desplazarse a una velocidad superior a la de la luz, así que nada escapará si la luz no consi-gue salir.

El resultado será un agujero negro: una región del espacio-tiempo de la que no es posible es-capar hacia el infinito. La frontera del agujero negro recibe el nombre de horizonte de sucesos. Corresponde a una onda luminosa de choque procedente de la estrella que no consigue partir al infinito y permanece detenida en el radio de Schwarzschild: 2GM/c, donde G es la constan-te de gravedad de Newton, M la masa de la estrella y c, la velocidad de la luz. Para una estrella de unas diez masas solares, el radio de Schwarzschild es de unos treinta kilómetros.

Existen ahora suficientes datos de observaciones indicadores de que hay agujeros negros de este tamaño aproximado en sistemas estelares dobles, como la fuente de rayos X a la que se conoce con el nombre de Cygnus X-1. Además, puede que haya dispersos por el Universo cierto número de agujeros negros mucho más pequeños [...]. Un agujero negro que pese mil millones de toneladas (aproximadamente la masa de una montaña) tendría un radio de 10 -13 centímetros (el tamaño de un neutrón o de un protón). Podría girar en órbita alrededor del Sol o del centro de la galaxia.

STEPHEN HAWKING

«La mecánica cuántica de los agujeros negros»Scientific American (enero de 1977)

Stephen Hawking, nacido en 1942.

Stephen Hawking es uno de los físicos teóricos más importantes de las últimas décadas. Su trabajo se ha centrado en encontrar las leyes físicas que rigen la formación, evolución y desaparición de los aguje-ros negros, y la relación de estos con el comportamiento del Universo a gran escala. En los años setenta descubrió que los agujeros negros pueden emitir radiación, conocida como radiación de Hawking.

220805 _ 0201-0214.indd 205220805 _ 0201-0214.indd 205 25/03/10 13:1025/03/10 13:10



LOS AGUJEROS NEGROS


1 Explica qué es la velocidad de escape.

2 ¿En qué astro es mayor la velocidad de escape: en la Tierra o en el Sol? ¿Por qué?

3 Según las ideas del autor, ¿por qué una estrella comienza a contraerse para formar un agujero negro cuando se acaba su combustible?

4 Explica qué es un agujero negro.

5 Resume la teoría de los agujeros negros.

COMPRENDER EL TEXTO

220805 _ 0201-0214.indd 206220805 _ 0201-0214.indd 206 25/03/10 13:1025/03/10 13:10



LOS AGUJEROS NEGROS


CO

MP

RE

NS

IÓN

DE

TE

XTO

S

6 En el texto están presentes las cuatro fases del método científico. Completa el cuadro con la información que aporta el texto.

IDENTIFICAR LAS FASES DEL MÉTODO CIENTÍFICO

7 Haz un esquema de las fases de la evolución de una estrella. Indica en el esquema las fases que corresponden a la formación del agujero negro tal y como las describe Stephen Hawking.

8 No toda estrella finaliza su evolución convirtiéndose en un agujero negro. Busca información y responde.

• ¿En qué otros astros se puede convertir una estrella?

• ¿De qué depende la evolución final de las estrellas?

RELACIONAR CONOCIMIENTOS

Fases Información del texto

Observación

Hipótesis

Experimentación

Teoría

La evolución de una estrella

220805 _ 0201-0214.indd 207220805 _ 0201-0214.indd 207 25/03/10 13:1025/03/10 13:10



LOS DOS SISTEMAS DEL MUNDO


La teoría heliocéntrica

SALVIATI. [...] Retomemos, pues, nuestro razonamiento desde el principio y supuesto, por res-peto a Aristóteles, que el mundo [...] tiene necesariamente, respecto a la forma y respecto al movimiento, un centro. Y estando nosotros seguros de que dentro de la esfera estrellada hay muchos orbes, uno dentro de otro, con sus estrellas, que también se mueven en un círculo, se quiere saber qué es más razonable creer y decir: que estos orbes contenidos se mueven en torno al mismo centro del mundo, o bien en torno a otro bastante lejano de aquel. Decid aho-ra, Sr. Simplicio, vuestro parecer acerca de este particular.

SIMPLICIO. [...] Yo diría que es mucho más razonable decir que el continente y las partes conte-nidas se mueven todas alrededor de un centro común, que alrededor de dichos centros.

SALVIATI. Ahora bien, si es cierto que el centro del mundo es el mismo que aquel en torno al cual se mueven los orbes y cuerpos mundanos, es decir, los planetas, certísima cosa es que no ya la Tierra, sino más bien el Sol, se encuentra colocado en el centro del mundo. [...]

SIMPLICIO. ¿Pero, en base a qué argumentáis vos que el centro de las revoluciones de los plane-tas no es la Tierra sino el Sol?

SALVIATI. Se deduce de evidentísimas y, por ello, necesariamente concluyentes observaciones. La más palpable de estas, para excluir a la Tierra de dicho centro y colocar allí el Sol, consiste en que todos los planetas se encuentran ora más próximos y ora más lejanos de la Tierra, con diferencias tan grandes que, por ejemplo Venus, cuando está más lejos, se encuentra seis veces más lejano de nosotros que cuando está en la posición más cercana. Y Marte se eleva casi ocho veces más en una de estas situaciones que en la otra. Ved por tanto hasta qué punto se engañó Aristóteles al creer que siempre estaban igualmente alejados de nosotros.

SIMPLICIO. ¿Cuáles, pues, son los indicios de que sus movimientos sean alrededor del Sol?

SALVIATI. En el caso de los tres planetas superiores se argumenta a partir del hecho de que siempre están muy próximos a la Tierra cuando están en oposición al Sol, y lejanísimos cuan-do están en la conjunción. Esta aproximación y alejamiento es tan grande que Marte cuando está cercano se ve sesenta veces mayor que cuando está lejísimos. Por lo que respecta a Ve-nus y Mercurio se tiene la certeza de que giran alrededor del Sol, porque nunca se alejan mucho de este y porque ora se ven debajo, ora encima, como el cambio de forma de Venus concluye necesariamente. De la Luna es cierto que no puede separarse de ningún modo de la Tierra [...]. Pero, volviendo a las primeras conjeturas generales, repito que el centro de las re-voluciones celestes de los cinco planetas, Saturno, Júpiter, Marte, Venus y Mercurio, es el Sol. Y también lo será de la Tierra si se nos ocurre ponerla en el cielo. En cuanto a la Luna, tiene un movimiento circular alrededor de la Tierra, de la que (como ya he dicho) no puede separar-se de ningún modo. Pero no por ello deja esta de girar alrededor del Sol junto con la Tierra con el movimiento anual.

GALILEO GALILEI

Diálogo sobre los dos máximos sistemas del mundo ptolemaico y copernicano (1630)

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1 Fíjate en el recurso que utiliza el autor para exponer el contenido. ¿Crees que este texto de Galileo se podría considerar un texto científico «normal»? Explica por qué.

2 ¿De qué trata de convencer Salviati a Simplicio? Resúmelo con tus propias palabras.

3 Haz una lista de los principales argumentos que utiliza Salviati para demostrar que el sistema heliocéntrico es el correcto.

COMPRENDER EL TEXTO

4 En el texto, Galileo utiliza datos experimentales en los que basa su descripción del modeloheliocéntrico. Escribe al menos tres de estos datos.

5 Piensa sobre el dato del movimiento de Venus y de su distancia variable a la Tierra. ¿Por qué sirve este dato para demostrar que el Sol está en el centro del Sistema Solar?


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F ¿Sería variable la distancia Venus-Tierra si nuestro planeta estuviera en el centro del Sistema? ¿Por qué?

6 Explica cómo describe Galileo el movimiento de la Luna.

F El dato del movimiento de la Luna, por sí solo, ¿permite deducir si el Sol es el centro del Sistema Solar o, por el contrario, no es un dato válido tomado aisladamente? Explica por qué.

7 Explica por qué en el texto Galileo no menciona todos los planetas del Sistema Solar.

8 A quién se debe el modelo heliocéntrico? ¿Quién lo desarrolló?

9 Haz un dibujo del Sistema Solar según el modelo geocéntrico y otro según el modelo heliocéntrico.

F Relaciona ambos dibujos con los datos experimentales que maneja Galileo y aporta pruebas para desecharel modelo geocéntrico.


Modelo geocéntrico Modelo heliocéntrico

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NUEVA GUÍA DE LA CIENCIA


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La estructura del átomo

Entre 1906 y 1908 [Rutherford] realizó constantes experimentos lanzando partículas alfa con-tra una lámina sutil de metal (como oro o platino), para analizar sus átomos. La mayor parte de los proyectiles atravesaron la barrera sin desviarse, como balas a través de las hojas de un ár-bol. Pero no todos. En la placa fotográfica que sirvió de blanco tras el metal, Rutherford descu-brió varios impactos dispersos e insospechados alrededor de un punto central. Y comprobó que algunas partículas habían rebotado. Era como si en vez de atravesar las hojas, algunos proyectiles hubiesen chocado contra algo más sólido.

Rutherford supuso que aquellas «balas» habían chocado contra una especie de núcleo denso, que ocupaba solo una parte mínima del volumen atómico. Cuando las partículas alfa se proyec-taban contra la lámina metálica, solían encontrar electrones y, por decirlo así, apartaban las burbujas de partículas luminosas sin sufrir desviaciones. Pero, a veces, la partícula alfa tropeza-ba con un núcleo atómico más denso, y entonces se desviaba. Ello ocurría en muy raras ocasio-nes, lo cual demostraba que los núcleos atómicos debían ser realmente ínfimos, porque un pro-yectil había de encontrar por fuerza muchos millones de átomos al atravesar la lámina metálica.

Era lógico suponer, pues, que los protones constituían este núcleo duro. Rutherford represen-tó los protones atómicos como elementos apiñados alrededor de un minúsculo «núcleo atómi-co» que servía de centro. [...]

He aquí, pues, el modelo básico del átomo: un núcleo de carga positiva que ocupa muy poco espacio, pero que representa casi toda la masa atómica; está rodeado por electrones cortica-les, que abarcan casi todo el volumen del átomo, aunque prácticamente no tienen apenas re-lación con su masa. En 1908 se concedió el premio Nobel de Química a Rutherford por su extraordinaria labor investigadora sobre la naturaleza de la materia.

ISAAC ASIMOV

Nueva guía de la Ciencia (1984)

1 Indica cuál es la idea principal del texto.

COMPRENDER EL TEXTO

Dado que el átomo es tan pequeño que no es observable directamente, su estruc-tura se describe mediante modelos basados en la experimentación. Uno de los experimentos más importantes lo realizó Rutherford. En aquel momento se cono-cía la existencia de protones y electrones, y que los primeros tenían carga positiva y los segundos, negativa. Pero no se sabía cómo se disponían estas partículas en el átomo. Para averiguarlo, Rutherford bombardeó con partículas alfa (de carga positiva) una lámina de metal, y obtuvo interesantes resultados.

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2 Resume el experimento de Rutherford contestando a estas preguntas:

• ¿Qué quería demostrar Rutherford?

• ¿Qué hizo?

• ¿Qué conclusión obtuvo?

• ¿Cuál fue el proceso argumentativo seguido por Rutherford para alcanzar esa conclusión?

3 Explica por qué utiliza Asimov la analogía con los disparos de un proyectil para aclarar el experimento de Rutherford.

4 El texto presenta una estructura de problema-solución. Especifica de qué problema se tratay cuál es la solución.

Problema

Solución

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5 Señala en el esquema la fase o las fases del método científico que puedes descubrir en el texto.

F De las fases que has marcado, ¿cuál crees que es más importante en el texto? Explica por qué.

6 Explica, con tus palabras, la teoría de Rutherford.


Observación Emisión dehipótesis

Experimentación Formulaciónde una teoría

7 ¿Qué importante partícula nuclear quedaba por descubrir en la época de Rutherford?

8 ¿Se habían propuesto otros modelos atómicos antes del modelo de Rutherford? ¿Cuáles?

F Con posterioridad al modelo de Rutherford, ¿se postularon otros modelos atómicos? ¿Cuáles?

9 Representa por medio de un dibujo el modelo básico del átomo propuesto por Rutherford.


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Notas

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8. La electricidad ...................................................... 277

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AMPLIACIÓN

LA CIENCIA, LA MATERIA Y SU MEDIDA1 FICHA 1

Recuerda que…

• Magnitud se denomina a cualquier propiedad que presentan los cuerpos y que es posible cuantificar, es decir, medir.

• Unidad de una magnitud es una cantidad de dicha mag-nitud a la que arbitrariamente se le asigna el valor 1.

• Medir es comparar una cantidad cualquiera de una magnitud con su unidad correspondiente. El valor de una magnitud se debe expresar siempre con la unidad utilizada. Ejemplo: El aula tiene 10 metros de longitud (10 m). Queremos decir que la longitud (magnitud ) de la clase es 10 veces (cantidad) mayor que un metro (unidad).

• Errores de medida. Cualquier medida que se haga conlleva un error.

• Error absoluto (Ea). de una medida es la diferencia,en valor absoluto, entre el valor aproximado obtenido en la medición (a) y el valor verdadero o exacto de la medida (x).

Ea = ;a - x; • Error relativo de una medida es el cociente

entre el error absoluto y el valor verdadero o exacto de la medida.

Conceptos básicos

1 Dadas las siguientes medidas:

a) 125 m2 b) 145 cm3 c) 40 °C d) 150 g

¿Qué magnitud, cantidad y unidad corresponden a cada una de ellas? Completa la tabla.

2 Utilizando las potencias de 10, realiza las siguientes operaciones:

a) 10-4 ? 10-3

10-6 = ____________ d) 23,1 ? 103 ? 10-8

102 ? 1014 = ____________ g) 0,005 ? 0,06 = ____________

b) 15 ? 102

10-7 = ____________ e) 900 ? 10 000 = ____________ h) 1,5 ? 0,0001 = ____________

c) 1,3 ? 10-11

10-2 ? 10-3 = ____________ f) 0,003 ? 0,1 = ____________ i) 7

10-4 = ____________

Medida Magnitud Cantidad Unidad

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AMPLIACIÓN


3 Calcula el error absoluto y el error relativo si al pesar 12,2375 g de una sustancia obtenemos un valor de 12,21 g.

4 Halla el error absoluto y el porcentaje de error relativo al obtener un tiempo de 1,3 s en la medición, si el valor exacto era de 1,287 s.

5 Indica qué medida es mayor en cada caso.

a) 2,38 dam o 238 dm

b) 53,86 g o 5,386 ? 10-3 kg

c) 275 dm2 o 2,75 ? 10-3 m2

d) 3,582 m3 o 3582 cm3

6 Calcula el error absoluto y el error relativo de las medidas realizadas con cuatro cronómetros cuyos resultados para un tiempo exacto de 0,4675 s han sido:

a) 0,46 s

b) 0,48 s

c) 0,44 s

d) 0,45 s

¿A cuál de los cronómetros le corresponde un menor error?

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AMPLIACIÓN


1 Contesta:

a) ¿Qué instrumentos conoces para medir las magnitudes masa y volumen? Descríbelos.

b) ¿Cómo calcularías el volumen y la masa de una gota de agua?

2 Expresa en unidades del SI las siguientes densidades:

a) d (H2O) = 1 g/cm3 b) d (Hg) = 13,6 kg/L


4 Indica si son verdaderas (V) o falsas (F) las siguientes afirmaciones:

Si dos cuerpos con la misma densidad ocupan el mismo volumen, entonces tienen la misma masa.

Los cuerpos más densos pesan más que los cuerpos menos densos, independientemente de la cantidad de masa que tengan.

Si la temperatura de un cuerpo aumenta en 20 °C, también puede decirse que ha aumentado en 20 K.

Recuerda que…

• Magnitud es cualquier propiedad de un cuerpo que se puede medir (masa, volumen, etc.).• Masa es la cantidad de materia que tiene un cuerpo.• Volumen es el espacio que ocupa un cuerpo.• Densidad de un cuerpo es la masa que corresponde a un volumen unidad, y matemáticamente

se expresa: d = m/v.• Temperatura es una magnitud relacionada con la cantidad de calor que puede dar o recibir un cuerpo.

Magnitudes y unidades

Magnitudes

Masa Kilogramo (kg)

Volumen Metro cúbico (m3)

Densidad kg/m3

Temperatura Kelvin (K)

Tiempo Segundo (s)

Unidad SI Equivalencias entre unidades utilizadas

Gramo (g)

Litro (L)

Metro cúbico (m3)

Grado centígrado (°C)

Kelvin (K)

1 kg = 1000 g

1 L = 1 dm3

1 m3 = 1000 L

1 mL = 1 cm3

1 °C = 1 K

T (K) = t (°C) + 273

Sistema material Masa

Aire

Vidrio

Agua de mar

60 kg

510 kg

Volumen

50 cm3

Densidad

129,3 cg/L

2,60 g/cm3

1,02 g/cm3


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219


AMPLIACIÓN


1 Redondea hasta las centésimas las siguientes cantidades:

a) 23,124

b) 26,899

c) 521,4376

d) 32,9558

2 Calcula y escribe el resultado con las cifras significativas.

a) 1,438 cm + 19,83 cm + 3,7582 cm

b) 3,45 m ? 2,5 m

c) 62,3 m

2,733 s

Recuerda que…

• Cifras significativas: toda medida experimental presenta cierto error. Por ello, expresamos las medidas con sus cifras significativas. Son cifras significativas de una medida las que se conocen con certeza más una dudosa. Los ceros a la izquierda no se consideran significativos. Ejemplos:

– 3,530 g tiene cuatro cifras significativas. – 0,045 m tiene dos cifras significativas.

• Redondeo: consiste en despreciar las cifras a la derecha de una determinada y se siguen las reglas: – Si la primera cifra que se desprecia es menor que 5, las cifras no despreciadas quedan igual

(7,84 puede redondearse a 7,8). – Si la primera cifra a despreciar es mayor o igual a 5, la última cifra no despreciada

se aumenta en una unidad (7,85 y 7,87 se pueden redondear a 7,9).

• Cifras significativas de sumas y restas: – Se suman o restan los números tal como aparecen. – Redondeamos el resultado de forma que tenga el mismo número de cifras después

de la coma decimal que el sumando que tiene el menor número de cifras decimales. Ejemplos:

1,2 + 2,28 + 3,43 = 6,91 " 6,9 65,38 - 3,314 = 62,066 " 62,07

• Cifras significativas de productos y cocientes:

– Multiplicamos o dividimos los números tal como aparecen. – Redondeamos el resultado de forma que tenga el mismo número de cifras significativas

que el factor de menor número de cifras significativas. Ejemplos:

1,7 ? 4,53 = 7,701 " 7,7 Cifras significativas: 2 3 2

19,87 : 2,51 = 7,9163 " 7,92 Cifras significativas: 4 3 3 A

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Expresión de una medida


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AMPLIACIÓN


3 Efectúa las siguientes operaciones y expresa el resultado con sus cifras significativas:

a) 27,16 L + 8,632 L

b) 18,007 s - 3,15 s

c) 43,205 m ? 0,548 m

d) 3,15 dm ? 4,12 dm ? 7,30 dm

e) 34,85 m

3,25 s

f) 738,09 km

3,02 h

4 Redondea las cantidades a la cifra señalada:

a) 25,687 "

-

b) 234,108 "

-

c) 0,0023 "

-

d) 5824,008 23 "

-

e) 0,020 907 "

-

f) 1,101 08 "

-

g) 10,119 887 "

-

5 Redondea las siguientes cantidades teniendo en cuenta la precisión de los aparatos de medida empleados:

Cantidad Aparato Cifra redondeada

23,2874 m Regla graduada en mm.

3,005 s Cronómetro capaz de medir

centésimas de segundo.

26,182 °C Termómetro con 10 divisiones

entre grado y grado.

1,8888 A Amperímetro que aprecia

los miliamperios.

25,348 267 kg Balanza que aprecia las décimas

de gramo.


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AMPLIACIÓN


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N1 Contesta:

a) Si disponemos de una regla milimetrada y al medir un lápiz leemos 17,3 cm, ¿cómo debemos expresar la medida?

b) Si una probeta aprecia mL, ¿cómo expresaremos el resultado si al medir un volumen leemos 25 mL.

2 Calcula cuál de los siguientes periodos de tiempo es mayor:

a) 2 400 750 s

b) 0,5 años

c) 7,5 ? 104 min

d) 3350 h

e) 10-2 siglos

f) 3,04 ? 105 s

Recuerda que…

Siempre que se realiza una medición de cualquier magnitud se cometen errores. Los instrumentos de medida no dan unos resultados matemáticamente exactos.• Error accidental: se comete casualmente y no puede ser controlado.• Error sistemático: es debido a defectos del aparato, al propio proceso de medida por parte del operario

o a la sensibilidad del aparato (los dos primeros se pueden corregir, pero la sensibilidad impone límites a lo que podemos medir con cada aparato). Se producen errores por exceso o bien por defecto.

• Sensibilidad de un aparato es la mínima cantidad que podemos apreciar con él (por ejemplo, con una regla milimetrada podremos medir 15,3 cm, pero nunca 15,35 cm). Tendremos que optar por 15,3 cm o por 15,4y aceptar que la medida exacta, aunque no podamos conocerla, debe estar comprendida entre 15,3 y 15,4 cm.

• Media aritmética. Al hacer una medida, el valor que demos no debe tener más decimales que los que marca la sensibilidad. Es conveniente medir varias veces para estar más seguros de que el valor medido sea el correcto. En estos casos, se toma como valor de la medida la media aritmética de las medidas realizadas, poniendo únicamente los decimales que pueda apreciar el aparato.

• Notación científica: consiste en escribir cada número mediante una parte entera de una sola cifra no nula, una parte decimal y una potencia de diez de exponente entero. Ejemplos:

– La velocidad de la luz es 300 000 km/s = 3 ? 108 m/s. – La distancia máxima de la Tierra al Sol es 152 100 000 000 m = 1,521 ? 1011 m. Si se utiliza un método de medida exacto y preciso (grado de aproximación entre el resultado de una medida

y una serie de medidas obtenidas de la misma forma, respectivamente), se toma como valor más probable el obtenido y como error absoluto la sensibilidad del aparato. Ejemplo: Si obtenemos un valor de 3,5 g en una balanza cuya sensibilidad es de 0,1 g, expresaremos la medida de la siguiente forma: (3,5 ! 0,1) g.

Esta expresión significa que el valor exacto está situado dentro del intervalo de incertidumbre que va desde 3,4 g a 3,6 g.

Expresión de una medida experimental


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AMPLIACIÓN


3 Los dibujos de la figura representan diferentes instrumentos de medida.Si las escalas que aparecen en los dibujos se supone que son las de los instrumentos:

a) ¿Cuál es la sensibilidad de cada uno?

b) Indica el valor de la medida en cada caso.

4 Es posible que en tu casa tengas diversos aparatos de medida: diferentes termómetros (clínico, el del frigorífico, el del horno, alguno de pared, etc.), cronómetro, alguna balanza, etc.

a) Indica la sensibilidad de cada uno.

b) ¿Crees que interesa utilizar siempre el aparato más sensible? Razona la respuesta.

s

Cronómetro

5

10

15

20

2530

6055

50

35

40

45

100ml

20 °C100

90

80

ProbetaPipeta

10ml

20 °C

0123456

Regla

cm 0

1

2 3

4 5

6 7

8 9

Al medir una mesa con una cinta métrica de 1 mm de resolución obtenemos 114,5 cm. Calcular el error absoluto y el error relativo cometidos.

Datos: x = 114,5 cm

El error absoluto será:Ea = resolución del aparato = 0,1 cm

Para determinar el error relativo:

Er = Ea

x =

0,1

114,5 = 8,7 ? 10–4 " 8,7 ? 10-2%

PROBLEMA RESUELTO

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AMPLIACIÓN


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5 Al pesar dos sustancias de 3,3557 kg y 70,08 kg, obtenemos los valores de 3,34 kgy 70,04 kg, respectivamente. Calcula los errores y di qué medida es mejor.

6 Justifica cuál de las tres medidas siguientes es mejor.

a) Una masa de 3 kg con un error absoluto de 1g.

b) Una masa de 4 g con un error absoluto de 1 mg.

c) Una masa de 95 kg con un error absoluto de 1 kg.

7 La medida de la masa de una persona y la de un automóvil vienen dadas por los siguientes valores:

• Masa de la persona (62,2 ! 0,1) kg.

• Masa del automóvil (1,25 ? 103 ! 10) kg.

Determina qué medida es la más precisa.

8 Indica qué instrumentos de medida serían necesarios para obtener las medidas siguientes.

a) 1500 kg

b) 1,00 m

c) 15 s

d) 5 kg

e) 190 cm

f) 15,0 s

g) 1,000 m

h) 5,0 kg

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AMPLIACIÓN


1 Define cada una de las unidades fundamentales del SI con la ayuda del libro de texto.

2 Escribe las siguientes medidas, con múltiplos o submúltiplos de sus unidades, utilizando notación científica.

a) 0,5 Mg = mg

b) 0,2 km = Mm

c) 1 Tg = kg = g

Sistema Internacional de unidadesRecuerda que…

En la XI conferencia general de pesos y medidas, celebrada en París en 1960, se adoptó el Sistema Internacional de unidades (SI), propuesto a principios del siglo XX por el italiano Giorgi. En 1967 fue declarado legal en España y ratificado en la ley de Metrología de 1985. Este sistema está siendo aceptado por todos los países. Las magnitudes y unidades fundamentales del SI son:

Múltiplos y submúltiplos de las unidades del SI

Múltiplos

Prefijo

exa

peta

tera

giga

mega

kilo

hecto

deca

E

P

T

G

M

k

h

da

1018

1015

1012

109

106

103

102

101

SímboloFactor

multiplicador

Submúltiplos

Prefijo

deci

centi

mili

micro

nano

pico

femto

atto

d

c

m

n

n

p

f

a

10-1

10-2

10-3

10-6

10-9

10-12

10-15

10-18

SímboloFactor

multiplicador

Magnitud Longitud

Metro

m

Masa

Kilogramo

kg

Tiempo

Segundo

s

Temperatura

Kelvin

K

Intensidad

de corriente

Amperio

A

Cantidad

de sustancia

Mol

mol

Intensidad

luminosa

Candela

cd

Unidad

Símbolo

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AMPLIACIÓN


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3 Utiliza el lenguaje científico.

a) La distancia entre la Tierra y el Sol es de 150 Gm. Expresa esta distancia, utilizando la notación científica, en metros.

b) La memoria RAM de un ordenador dadoes de 1024 Mb (megabytes). Expresa con notación científica su capacidad aproximada en bytes.

c) El tamaño de un átomo de hidrógeno es de 10 nm. Expresa con notación científica su tamaño en metros.

d) El tamaño del núcleo de un átomo es de 2 fm. Expresa con notación científica su tamaño en metros.

4 Expresa en unidades del SI y con notación científica.

a) 150 dam = i) 19 km =

b) 15 hm = j) 190 mm =

c) 700 cm2 = k) 90 cm =

d) 70 m2 = l) 730 mg =

e) 250 km2 = m) 13 dam2 =

f) 23 cL = n) 13 hm2 =

g) 60 mm3 = ñ) 20 hL =

h) 60 dm3 = o) 3000 cm3 =

5 Expresa las siguientes medidas en la unidad básica correspondiente.

a) 770 hm = c) 4057 mm =

b) 39 μK = d) 9,11 kmol =

Magnitudes físicas

Magnitudes derivadas son aquellas que pueden

relacionarse con las fundamentales mediante

alguna ecuación.

Ejemplos: la magnitud superficie está relaciona-

da con la magnitud fundamental longitud. Así,

la unidad de superficie en el SI es la unidad

derivada que recibe el nombre de metro cua-

drado, que es la superficie que tiene un cuadra-

do de 1 m de lado y cuyo símbolo es m2.

El volumen es una magnitud derivada que está

relacionada también con la magnitud funda-

mental longitud. La unidad de volumen en el

SI es una unidad derivada que recibe el nombre

de metro cúbico cuyo símbolo es m3 y es el vo-

lumen de un cubo que tiene 1 m de arista.

Otras magnitudes derivadas son la velocidad, la

aceleración, la fuerza, etc.

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1 Repasa el proceso de medida.

a) Describe con ayuda del libro de texto la balanza o balanzas que conozcas.

b) Elige diferentes objetos y describe el procedimiento para pesarlos. Si es posible, anota los resultados.

2 Describe los siguientes instrumentos de vidrio para medir volúmenes:

a) Vaso de precipitados:

b) Matraz aforado:

c) Matraz erlenmeyer:

d) Probeta:

e) Bureta:

f) Pipeta:

Determinación de la masa, el volumen y la densidad

Incorrecto Correcto

Recuerda que…

La masa, el volumen y la densidad son conceptos básicos en la ciencia.• La masa es una medida de la cantidad de materia que tiene un cuerpo;

esta no varía cuando el cuerpo cambia de posición.• El volumen de un cuerpo es el espacio o lugar que ocupa. • La densidad de un cuerpo es el cociente entre la masa y el volumen

de un cuerpo.

densidad = masa

volumen " d =

mv

Para medir la masa de sustancias y objetos existe una gran variedad de balanzas en los laboratorios: granatarios, digitales, etc.En el laboratorio se utilizan instrumentos de vidrio para medir volúmenes. Algunos indican su capacidad, unos con mucha precisión y otros de forma aproximada: vaso de precipitados, matraz aforado, matraz erlenmeyer, probeta, bureta, pipeta.

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AM

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CIÓ

N

3 Observa los siguientes dibujos de tres probetas graduadas en cm3.

a) Escribe el volumen de líquido almacenado en cada probeta.

A: B: C:

b) Indica el error absoluto de la medida para cada probeta.

A: B: C:

c) Expresa el volumen del líquido contenido en las probetas en litros y en m3.

A:

B:

C:

d) A partir de los resultados anteriores, ¿qué probetas son las más indicadas para medir volúmenes pequeños, las estrechas o las anchas? Razona la respuesta.

4 Se introducen dos cubitos de hielo iguales en una probeta graduada en cm3 que contiene 30 cm3 de agua.

a) ¿Hasta dónde sube el nivel del agua en la probeta?

b) ¿Cuál es el volumen de cada cubito de hielo?

A B C80

70

60

50

40

30

600

500

400

300

200

100

1200

1000

800

600

400

50

40

30

20

10

50

40

30

20

10

1 2

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5 Calcula el volumen de los siguientes sólidos regulares:

a) Volumen =

b) Volumen =

c) Volumen =

d) Volumen =

e) Volumen =

f) Volumen =

6 Calcula el volumen aproximado de:

a) Tu habitación. c) Un armario de tu vivienda.

Medidas: Medidas:

Volumen = Volumen =

b) Un lápiz. d) Una canica.

Medidas: Medidas:

Volumen = Volumen =

7 Observa los siguientes sólidos regulares:

a) Calcula el volumen de cada sólido.

Cilindro:

Esfera:

Cubo:

b) Calcula el volumen de agua necesario para llenar el espacio existente cuandose introduce la esfera en el cilindro hueco.

8 ¿Cómo es la masa después de inflar un balón de fútbol: mayor, igual o menor que antesde efectuar la operación? Justifica la respuesta.

6 cm

6 cm

4 cm

4 cm

4 cm

3 cm

2 cm

5 cm

5 cm

4 cm

3 cm

2 cm 2 cm2 cm

1 cm

1 cm

1 cm1 cm

a b

c d

e f

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9 Calcula la densidad media de la Tierra (suponiendo que es una esfera) sabiendo que su masa es 5,98 ? 1024 kg y el radio terrestre es 6,38 ? 106 m.


11 El aluminio tiene una densidad de 2,7 g/cm3. Calcula:

a) La masa que tendrán 0,8 m3 de aluminio.

b) El volumen que ocuparán 1,2 dg y 1,2 kg de aluminio.

12 Sabiendo que la densidad del agua es 1 kg/L, calcula:

a) El volumen ocupado por 550 g de agua.

b) La masa de 7,5 L de agua.

c) La masa y el volumen si mezclamos 5 L, 300 mL, 1 kg y 450 g de agua.

Sistema material

Madera

Aire

Gasolina

69 kg

1500 kg

0,125 m3

2210 L

0,5 g/cm3

129,3 cg/L

Masa Volumen Densidad

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1 Describe las etapas del método científico y pon un ejemplo de cómo se aplica.

2 ¿Qué procedimiento emplearías para hallar el volumen de una gota de agua utilizando un cuentagotas y una probeta, suponiendo que las gotas de agua son esféricas?

3 ¿Cómo determinarías la densidad de la madera disponiendo de un paralelepípedo de madera, una balanza y un metro? Explica el procedimiento.

Cómo trabaja un científico

En el diseño de experiencias se deben seguir las siguientes etapas: 1. Analizar la propuesta y buscar el significado de palabras y conceptos desconocidos. 2. Basándonos en nuestros conocimientos, emitir una hipótesis en los casos en que sea posible,

sobre los resultados que se esperan.3. Diseñar las experiencias que se van a realizar, en el laboratorio o fuera de él, indicando los materiales

y especificando las etapas que se van a seguir.4. Exponer el proyecto al profesor.

Recuerda que…

• El método científico no es una sucesión invariable de una serie de etapas: observación, hipótesis, diseño… A veces, el trabajo de un investigador puede tener origen en una teoría y, por deducción, proyectar determinadas experiencias para comprobar una hipótesis; también puede partir de un estudio bibliográfico sobre trabajos científicos y de esta forma conseguir ideas que ayuden en la labor de investigación.

• El trabajo del científico se ve facilitado en la actualidad por calculadoras, ordenadores, cámaras fotográficas, microscopios…

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4 Si se dispone de dos barras de tiza, una cilíndrica y otra prismática, de una balanza y de un calibrador, ¿cómo determinarías si las barras de tiza tienen la misma densidad? En caso negativo, ¿a qué crees que puede deberse?

5 Redacta un breve informe sobre las ventajas y los inconvenientes de los avances científicos.

6 Busca información sobre:

a) Medida del tiempo.

¿Cómo medían el tiempo cuando no existían los relojes actuales?

b) Producción de papel.

En nuestra sociedad, el consumo de papel es muy grande y la mayor parte procede de la madera de millones de árboles. Para conseguir 200 kg de papel se necesita una tonelada de madera verde.

– Describe brevemente el proceso de producción de papel. – Explica en qué consiste el reciclado de papel.

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[...] Galileo aceptó la repulsión que la naturaleza presentaba al vacío (a pesar de todos sus revolucionalismos, era conserva-dor en muchos sentidos) y la consideró solo como relativa, pero nunca como absoluta. Sugirió que Torricelli estudiase tal suposición.

Se le ocurrió a Torricelli que esto no era cuestión de repulsión al vacío, sino simplemente un efecto mecánico. Si el aire pe-saba [...], su peso tendería a sacar el agua de la bomba. Cuando se sacaba, este empujón haría subir al agua con el pistón. Sin embargo, el peso total del aire no contrarrestaría más que el peso de treinta y tres pies de agua, y en este caso, por más que se bombeara, no se obtendría ningún resultado, pues el peso del aire no subiría más el agua.

En 1643, para comprobar esta teoría, Torricelli se valió del mercurio, cuya densidad es casi trece veces y media la del agua; llenó un tubo de vidrio de más de un metro de altura y, obturándole una punta, le tapó la otra con el dedo, introdu-ciéndole boca abajo en un gran recipiente lleno de mercurio. El mercurio se empezó a vaciar del tubo, como era de esperar, pero no se vació entero. Quedaron dentro del mismo unos 75 centímetros de mercurio, sujetos por la presión que el aire ejercía sobre la superficie libre del mercurio en el recipiente.

El peso del aire pudo muy bien soportar el peso de la columna de mercurio desafiando la gravedad.

Sobre el mercurio que había en el tubo sumergido quedaba un vacío dentro del mismo (con pequeñas cantidades de va-por de mercurio). Fue el primer vacío hecho por el hombre y aún se le llama el vacío de Torricelli. [...].

Torricelli notó que la altura del vacío dentro del tubo variaba ligeramente de día a día, atribuyéndolo correctamente a que la atmósfera poseía pesos diferentes en distintos momentos. Con ello había descubierto el primer barómetro.

(El peso de la atmósfera es equivalente al de una columna de mercurio de 760 milímetros de altura. La presión ejercida por un milímetro de mercurio a veces se llama un torricelli, en honor a este físico.)

El hecho de que el aire tuviera un peso finito significaba que también tenía una altura finita, siendo confirmada esta idea unos años más tarde por Pascal. Esta fue la primera indica-ción definitiva [...] de la finitud de la atmósfera, considerando el resto del espacio como un gran vacío.

ISAAC ASIMOV, Enciclopedia biográfica de ciencia y tecnología.

a) ¿Qué científicos se mencionan en el texto?

b) Identifica en el texto algunas cantidades. ¿Con qué precisión se expresan?

¿A qué magnitudes corresponden?

c) ¿Qué etapas del método científico puedes identificar en el texto?

1 Lee atentamente el siguiente texto y contesta:

Síntesis

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LA MATERIA: ESTADOS FÍSICOS2 FICHA 1

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Recuerda que…

• Cuerpo es todo lo que ocupa un lugar en el espacio y está formado de materia. La materia es distinta de unos cuerpos a otros, llamándose sustancia a toda clase de materia.

• Sustancias naturales son aquellas que existen en la naturaleza y sustancias artificiales son aquellas creadas por las personas.

• La materia puede presentarse en tres estados

de agregación: sólido, líquido y gaseoso.– Sólidos: tienen forma propia. Su volumen es constante,

no se comprimen. Su densidad es próxima a la de los líquidos. No fluyen.

– Líquidos: adoptan la forma del recipiente que los contiene. Su volumen prácticamente es constante. Son más densos que los gases. Pueden fluir.

– Gases: no tienen forma propia. Se comprimen con facilidad y se expanden llenando el recipiente que los contiene. Su densidad es muy baja comparada con la de los líquidos y los sólidos. Pueden fluir. Ejercen fuerzas sobre las paredes del recipiente.

Estados de la materia

1 Identificar las sustancias presentes en los siguientes objetos:

Ejemplo: En una mesa puede haber: madera, hierro (clavos), pintura…

a) En un coche

b) En un libro

c) En una cartera

2 ¿Qué diferencias encuentras entre un vaso lleno de agua y un vaso lleno de cubitos de hielo?

3 Cita ejemplos de sustancias que a temperatura ambiente sean sólidas, líquidas o gaseosas.

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1 Justifica a partir de la teoría cinética las siguientes afirmaciones:

a) Los sólidos y los líquidos son prácticamente incompresibles.

b) Los líquidos y los gases adoptan la forma del recipiente que los contiene.

c) Cuando se destapa un recipiente que contiene un gas, este se expande con rapidez.

2 Expresa cómo se comporta cada estado de agregación respecto a las propiedades señaladas en el siguiente cuadro.

Recuerda que…

Con el modelo cinético-corpuscular de la materia podemos explicar el comportamiento de los sólidos, los líquidos y los gases. Según la teoría cinética:• La materia está formada por partículas que se hallan más o menos unidas dependiendo del estado

de agregación en que se encuentre.• Las partículas se mueven más o menos libremente dependiendo del estado. Cuanto más rápido se mueven,

mayor es la temperatura de la sustancia.

Estados de la materia y cambios de estado

Sólido

Líquido

Gaseoso

Estado

de agregaciónVolumen Compresibilidad Expansibilidad

Movimiento

de las partículas

La materia puede cambiar su estado de agregación y pasar de uno a otro

comunicando energía a sus moléculas.

Si calentamos una determinada masa de hielo, este

se licua o funde a 0 °C, y hasta que no se agote

toda la masa de hielo, el termómetro permanece a

dicha temperatura. Lo mismo ocurrirá cuando ca-

lentemos agua y queramos pasarla al estado de

vapor. Llegará un momento en que el termómetro

permanecerá inalterable aunque sigamos aportan-

do energía, y continuará así hasta que no se agote

toda la masa líquida. Estos hechos quedan repre-

sentados en la gráfica.

t (°C)

100

50

0

-50

Vaporización

539 cal/g

Fusión

80 cal/gQ (cal/g)

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Sustancia Punto de fusión (ºC) Punto de ebullición (ºC)

Yodo -113,7 183,4

Cloro -101 -35,4

Alcohol -114,4 78,4

3 Observa la siguiente gráfica. En ella se indica el estado físico en que se encuentran algunas sustancias en determinados rangos de temperatura.

• ¿A qué temperatura funde el estaño?

• ¿Cuál es el punto de ebullición del butano?

• ¿En qué estado se encuentra el hierro cuando la temperatura es de 1000 °C?

• ¿En qué estado se encuentra el butano cuando la temperatura es de -100 °C?

• ¿Qué proceso tiene lugar cuando el hierro alcanza una temperatura de 1536 °C?¿Y cuando el butano se enfría hasta los -138,3 °C?

• Completa la gráfica con los siguientes datos:

Temperatura (°C)

1800

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

-200


Hierro Estaño Agua Mercurio Butano Helio Yodo Cloro Alcohol

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En la década de los 1860, […] el matemático escocés James Clerk Maxwell (1831-1879) intentó explicar el comportamien-to de los gases sobre la base de que los átomos y las molécu-las que los forman se hallaban en constante movimiento. Ese movimiento constante de los átomos había sido sospechado por los primeros atomistas, pero Maxwell fue el primero en conseguir elaborar matemáticamente la teoría. La forma en que los átomos y moléculas que se movían se alejaban unos de otros, y de las paredes de un contenedor, tal como fue modelada matemáticamente por Maxwell, explicaba de una forma completa el comportamiento de los gases. Explicaba la ley de Boyle, por ejemplo.

Del trabajo de Maxwell se deducía también una nueva com-prensión de la temperatura, porque resultó que la temperatu-ra era la medida de la velocidad media del movimiento de los átomos y moléculas que formaban no solo los gases, sino también los líquidos y los sólidos. Incluso en los sólidos, don-de los átomos o las moléculas se hallan congelados en un lu-gar y no pueden moverse […] de uno a otro punto, estos áto-mos o moléculas vibran en su posición media, y la velocidad media de esa vibración representa la temperatura.

En 1902, el químico sueco Theodor Svedberg (1884-1971) señaló que el movimiento browniano [el movimiento errático de granos de polen en agua] podía explicarse suponiendo que un objeto en el agua es bombardeado desde todos lados por las moléculas en movimiento del agua. En circunstancias nor-

males, el bombardeo es igual desde todos lados, así que el objeto permanece estacionario. Evidentemente, por puro azar, algunas moléculas más pueden golpear de una dirección u otra, pero son tantas las moléculas que golpean a la vez que una pequeña desviación de la igualdad exacta (dos o tres so-bre billones) no produce ningún movimiento mensurable.

Sin embargo, si un objeto suspendido en el agua es muy pe-queño, el número de moléculas que lo golpean desde todos lados es comparativamente pequeño también, y se produce una pequeña desviación, que puede dar como resultado un efecto comparativamente amplio. La partícula responde al em-puje de unas cuantas moléculas extra desde una dirección en particular sacudiéndose ligeramente en la dirección del empu-je. Al momento siguiente se producen colisiones extra en otra dirección, y la partícula es empujada en esa nueva dirección. La partícula se mueve al azar y erráticamente en respuesta al movimiento al azar de las moléculas que la rodean.

Svedberg estaba solamente especulando, pero en 1905, el ma-temático germano-suizo Albert Einstein (1879-1955) aplicó la teoría de Maxwell al bombardeo de pequeñas partículas y mos-tró de una forma concluyente que esas partículas se agitaban exactamente de la misma forma que se había observado que lo hacían los granos de polen. En otras palabras, presentó ecua-ciones matemáticas que describían el movimiento browniano.

ISAAC ASIMOV, ÁTOMO

RBA EDITORES

Síntesis

1 ¿Qué ley ya conocida explicaba la teoría cinética de Maxwell?

2 ¿Cómo explicaba la teoría cinética el movimiento browniano?

3 ¿Qué relación existe, según la teoría de Maxwell, entre el movimiento de las partículas que forman

los sólidos, los líquidos y los gases y la temperatura?

4 Explica por qué no se observa un movimiento errático cuando introducimos una palomita de maíz en agua.

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LA MATERIA: CÓMO SE PRESENTA3 FICHA 1

1 Clasifica las siguientes mezclas en homogéneas y heterogéneas:

a) Agua y alcohol d) Aceite y vinagre

b) Sal y azúcar e) Leche con azúcar

c) Agua y limaduras de hierro f) Café con leche

2 ¿En qué consiste la técnica de destilación? ¿Cuándo se aplica?

Recuerda que…

• Sustancia pura: materia formada por un solo componente.• Los sistemas materiales heterogéneos están formados por dos

o más sustancias distintas que pueden diferenciarse a simple vista o con la ayuda de algún instrumento óptico (lupa, microscopio…). Las propiedades difieren de un punto a otro del sistema.

• Los sistemas materiales homogéneos son uniformes en su aspecto y composición. Las sustancias puras son sistemas materiales homogéneos formadas por un solo tipo de sustancia.

• Técnicas de separación. Los componentes de una mezcla se pueden separar por medio de procesos físicos, debido a que los componentes de la misma mantienen sus propiedades características.

Composición de la materia

Técnicas de separación

Sólido

Sólido

Líquido

Sólido

Líquido

Líquido

Separación manual. Criba.

Decantación. Filtración. Evaporación.

Destilación. Decantación. Cromatografía.

Homogéneos Heterogéneos


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3 Indica si los siguientes sistemas materiales son homogéneos o heterogéneos. Indica también si los sistemas homogéneos son sustancias puras (simples o compuestas) o mezclas.

a) Agua y aceite g) Aire

b) Diamante h) Mercurio

c) Agua oxigenada i) Escombros

d) Papel j) Agua potable

e) Hierro k) Hormigón

f) Bicarbonato sódico l) Mina de lapicero

4 Menciona dos componentes como mínimo de las siguientes mezclas. (Para saber que una sustancia es una mezcla basta con verificar que en ella existen, al menos, dos sustancias puras diferentes.)

a) Vinagre

b) Aire

c) Agua de mar

d) Hormigón

e) Acero

f) Colonia

5 En las mezclas heterogéneas, las técnicas que se emplean para separar las sustanciasson principalmente la decantación y la filtración.

a) Explica en qué consisten.

b) Cita algún ejemplo de mezclas a las que podrían aplicarse estas técnicas de separación.


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6 ¿Qué técnicas emplearías para separar las sustancias que componen las siguientes mezclas? Haz la separación práctica correspondiente.

a) Aceite y agua.

b) Sal disuelta en agua.

c) Alcohol y agua.

d) Cristales de sal y yodo, sabiendo que la sal se disuelve en agua y no en alcohol; y que el yodo no se disuelve en agua y sí en alcohol.

7 Busca en el diccionario la palabra cromatografía. Explica en qué consiste esta técnica y para qué se utiliza.

¿Cómo diferenciar

entre una sustancia pura

y una disolución?

Para distinguir si un sistema ho-

mogéneo es una disolución (mez-

cla de sustancias) o una sustan-

cia pura, hay que aplicar alguna

de las técnicas de separación de

sustancias, tales como la destila-

ción, evaporación/cristalización.

Si se trata de un sistema líquido,

nos fijamos en la temperatura de

ebullición. En el caso de una di-

solución, la temperatura de ebu-

llición cambia, y en el caso de un

líquido puro, la temperatura de

ebullición permanece constante.

Destilación

Se recoge sólo una sustancia en el colector y no queda nada en el matraz de destilación.Hierve a temperatura constante.

Sustancia pura

Disolución

(líquido-líquido)

Disolución

(sólido-líquido)

Se obtienen dos o más sustancias en el colector y no queda nada en el matriz de destilación.

Se obtienen una o más sustancias en el colector y queda un residuo sólido en el matriz de destilación.

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1 La concentración de una disolución de hidróxido sódico (NaOH) en agua es del 2% en masa. ¿Qué cantidad de hidróxido de sodio hay en medio kilogramo de disolución?

2 ¿Cuál es el porcentaje en volumen de una disolución que se ha preparado disolviendo50 mL de alcohol en 250 mL de agua?

3 Expresa en g/L la concentración de una disolución que tiene 500 mL de agua y 10 g de sal (NaCl).

Recuerda que…

• Las disoluciones son sistemas materiales homogéneos formados por dos o más sustancias diferentes (aire, agua de mar, etc.).

• La concentración de una disolución indica la cantidad de soluto que hay en una determinada cantidad de disolución.Esta magnitud se puede expresar en:

% en peso o en masa = masa de soluto

masa de disolución ? 100

% en volumen = volumen de soluto

masa de disolución ? 100

Concentración = gramos de soluto

volumen de disolución

• La solubilidad de una disolución indica la cantidad máxima de soluto que admite una cierta cantidad de disolvente a una temperatura determinada.

Disoluciones: concentración y solubilidad

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4 En el agua del mar hay unos 300 g de diferentes sales en cada 10 kg de disolución(10 L, aproximadamente). Entre estas sales se encuentran las cantidades en gramosque muestra el gráfico.

Calcula la concentración en g/L de cada sal:

a) Cloruro de sodio.

b) Cloruro de magnesio.

c) Sulfato de magnesio.

d) Sulfato de calcio.

e) Cloruro de potasio.

5 La solubilidad del fluoruro de bario (BaF2) es de 1,3 g/L a una temperatura de 26 ºC.

a) Calcula la cantidad de soluto que podemos añadir a 5 L de disolución cuya concentración es de 0,8 g/L.

b) Calcula la cantidad de agua que habrá que añadir a 20 g de BaF2 para lograr una disolución saturada.

32,84

14,210,8 7,2 1,68

233,28

Cloruro de sodioCloruro de magnesio

Sulfato de magnesioSulfato de calcio

Cloruro de potasio

Otros

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AMPLIACIÓN


6 La gráfica adjunta representa la solubilidad del nitrato y sulfato de potasio en agua a distintas temperaturas. Determina:

a) La solubilidad de las sales a 30 ºC.

b) La solubilidad de las sales a 60 ºC.

c) La masa de nitrato que se disuelve en 1 L de agua a 30 ºC.

d) La masa de nitrato que precipita al enfriar la solución anterior a 10 ºC.

e) Describe cómo varía la solubilidad de las sales en agua con la temperatura.

f) ¿Qué quiere decir que la solubilidad del nitrato de potasio es de 60 g en 100 g de agua a 40 °C?

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

160

140

120

100

80

60

40

20

0

Nitrato de potasio

Masa (g) en 100 g agua

Sulfato de potasio

Temperatura (°C)

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1 La formación del agua y del amoniaco puede expresarse de la siguiente forma:

a) 2 H2 + O2 & 2 H2O b) N2 + 3 H2 & 2 NH3

Hidrógeno Oxígeno Agua Nitrógeno Hidrógeno Amoníaco

Interpreta estas ecuaciones químicas según la teoría atómica de Dalton.

Recuerda que…

• La naturaleza está formada por sustancias puras y mezclas.

• Recuerda que materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. Así, son materia los seres vivos y todos los cuerpos inanimados: una planta, un animal, una prenda de vestir, el agua de una botella o el aire que respiramos son materia.

• La materia está formada por sustancias o mezclas

de sustancias: las rocas están formadas por diferentes sustancias; el aire es una mezcla de varias sustancias, así como nuestro cuerpo y el de cualquier ser vivo están constituidos por numerosas sustancias.

• Las sustancias se identifican por sus propiedades características (densidad, temperaturas de fusión y ebullición propias, etc.).

• La teoría atómica de Dalton intenta explicar la gran variedad de sustancias que existen en la naturaleza.

La composición de la materia

Sustancias puras y mezclas

La mayoría de los sistemas materiales que nos rodean son mezclas de sustan-

cias y los clasificamos como mezclas heterogéneas, disoluciones y sustancias

puras.

• Una mezcla heterogénea está formada por dos o más sustancias, y sus pro-

piedades varían de un punto a otro. Ejemplo: una mezcla de aceite y agua.

• Una disolución está formada por dos o más sustancias y tiene las mismas

propiedades en todos los puntos. Ejemplo: el aire o el agua potable.

• Una sustancia pura tiene unas propiedades características definidas y no

se puede separar en dos o más sustancias mediante procedimientos físi-

cos. Ejemplo: el agua destilada.

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2 Conoce la composición y clasifica los siguientes sistemas materiales, muy frecuentes en la vida cotidiana, como mezcla heterogénea, disolución o sustancia pura.

• Jugo de limón: agua y ácido cítrico (H2O y C6H10O8)...

• Azúcar: sacarosa (C12H22O11)

• Leche: agua (H2O), grasas, proteína (lactoalbúmina), azúcares (lactosa C12H22O11)...

• Cable eléctrico: cobre (Cu)

• Marco de ventanas: aluminio (Al)

• Mercurio del termómetro: mercurio (Hg)

• Sal de cocina: cloruro de sodio (NaCl)

• Alcohol medicinal: agua (H2O) y etanol (C2H6O)

• Aspirina: ácido acetilsalicílico (C9H8O4)

• Bebida refrescante: agua (H2O), dióxido de carbono (CO2), cafeína (C8N4O2H10)…

• Lejía: agua (H2O), hipoclorito de sodio (NaClO)

• Amoniaco para limpieza: agua (H2O) y amoniaco (NH3)

• Sangre: agua (H2O), glucosa (C6H12O6), hemoglobina (C2952H4664O832N812S8Fe4), cloruro de sodio (NaCl)…

• Completa la tabla anterior con otras sustancias que se te ocurran.

• ¿Cuál es la diferencia existente entre una sustancia pura y una disolución?Pon algún ejemplo para aclarar tu respuesta.

Disoluciones para limpieza.

Disolución Sustancia puraMezcla heterogénea

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1 Copia y completa el siguiente mapa de conceptos:

Síntesis

LA

MA

TE

RIA

está

form

ada

por

que p

ueden

form

ar

que p

ueden

ser

eje

mplo

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dic

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satu

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para

rse

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istinta

s técnic

as

cro

mato

gra

fía

sólid

os

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LA MATERIA: PROPIEDADES ELÉCTRICAS Y EL ÁTOMO4 FICHA 1

1 El péndulo eléctrico consiste en una pequeña bola de médula de saúco, papel o corcho, colgada de un hilo de seda muy fino. Observa las experiencias y explica lo que sucede.

a) Frotamos la varilla de vidrio con un pañuelo de seda. La varilla atrae a la bola del péndulo.

b) Hacemos que la bola del péndulo entre en contacto con la varilla de vidrio. A continuación, la bola es repelida por la varilla.

c) Frotamos la varilla de plástico con un paño de lana y la acercamos a la bola del péndulo. La varilla de plástico atrae a la bola.

Recuerda que…

• La electrización es el fenómeno por el cual los cuerpos adquieren carga eléctrica.

Se debe a la transferencia de electrones de un cuerpo a otro. • La carga eléctrica es la propiedad que adquieren algunos cuerpos por frotamiento, por contacto

o por inducción. Existen dos clases de carga eléctrica que, por convenio, reciben el nombre de positiva, la que adquiere una varilla de vidrio frotada con seda, y negativa, la que adquiere una varilla de plástico frotada con lana. Las cargas de distinto signo se atraen y las del mismo signo se repelen.

• Un cuerpo es neutro si sus átomos tienen tantas cargas positivas como negativas, es decir, el mismo número de protones que de electrones. Un cuerpo está cargado positivamente si sus átomos tienen un exceso de protones por haber cedido electrones; un cuerpo está cargado negativamente si sus átomos tienen un exceso de electrones por haber recibido electrones.

La unidad de carga en el SI es el culombio (C) y equivale a la cantidad de carga eléctrica que poseen 6,24 ? 1018 electrones. En electrostática se utilizan en los cálculos cantidades de carga pequeñas y se emplean mucho el microculombio (nC) y el nanoculombio (nC).

1 nC = 10-6 C ; 1 nC = 10-9 C• Para que el fenómeno de la electrización se produzca, los electrones han de tener movilidad.

Aquellas sustancias que permiten el movimiento de las cargas eléctricas reciben el nombre de conductores eléctricos, y las que no lo permiten se denominan aislantes.

Electrostática. Electrización

Varilla de vidrio Varilla de vidrio Varilla de plástico

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2 Señala verdadero (V) o falso (F) en los siguientes enunciados:

Un átomo neutro no contiene cargas eléctricas.

Un cuerpo cargado positivamente no tiene electrones.

Un átomo queda cargado positivamente cuando gana protones.

Los átomos con carga negativa tienen más electrones que protones.

En un fenómeno de electrización no se crea carga neta.

3 Considera la figura:

a) ¿Qué signo tienen las cargas a, b, c?

b) Representa las fuerzas a que están sometidas las cargas b y c.

4 Para determinar la existencia de cargas en un cuerpo y el tipo de carga que posee podemos utilizar un electroscopio. Un electroscopio es un recipiente de vidrio cuyo tapón está atravesado por una varilla metálica que tiene en uno de sus extremos dos finas láminas de oro o de aluminio, y en el otro, una esfera metálica.

a) Si tocas la esfera del electroscopio con una varilla de vidrio previamente frotada con seda, ¿qué les sucederá a las laminillas metálicas? ¿Por qué?

b) Si tocas la esfera con otro cuerpo y las laminillas metálicas se separan más, ¿qué carga tiene este cuerpo? ¿Por qué?

c) Si las laminillas se acercan, ¿qué clase de carga tiene el cuerpo? ¿Por qué?

a b

c q+

Esfera metálica

Varilla metálica

Hojas metálicas

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5 Representa mediante esquemas los hechos observados en la actividad anterior e interprétalos.

6 En el dibujo se indica el sentido de las fuerzas eléctricasa las que están sometidas las cargas a, b, c, d.Señala el signo de dichas cargas.

a)

b)

c)

d)

7 Expresa en culombios el valor las siguientes cargas eléctricas:

• 103 nC:

• 10-5 kC:

• 104 mC:

8 ¿Qué variación experimenta la masa de un cuerpo cuando se carga con -1 C sabiendo que la carga de un electrón es -1,6 ? 10-19 C y su masa es 9 ? 10-31 kg?

a

b

c

d

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1 Expresa en culombios las siguientes cargas eléctricas:

• 20 nC • 7,3 nC • 2,7 ? 104 nC

• 0,065 nC • 3 ? 10-2 nC • 2500 nC

2 Dos cargas, q1 = +2 ? 10-5 C y q2 = -5 ? 10-6 C, están situadas en el aire a una distancia de 45 cm una de la otra.

a) Calcula el valor de la intensidad de las fuerzas con que interaccionan.

b) Representa en un esquema su dirección y sentido.

3 Cuánto crees que se debe modificar la distancia entre dos cargas eléctricas para que la fuerza de interacción entre ellas:

a) Se triplique. b) Se reduzca a la mitad.

c) Aumente cinco veces.

Recuerda que…

• Ley de Coulomb. La intensidad de la fuerza de atracción o de repulsión entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Su expresión matemática es:

F = K q1 ? q2

r2

– F: intensidad de la fuerza electrostática – d: distancia entre las cargas – q1 y q2: cantidad de carga – K: constante de proporcionalidad

En el vacío o en el aire, K = 9 ? 109 N ? m2/C2.

• Llamamos campo eléctrico a la región del espacio que rodea a un cuerpo cargado en la que se manifiestan fuerzas electrostáticas sobre otro cuerpo cargado colocado en ella.

• Recibe el nombre de intensidad del campo eléctrico en un punto la fuerza que ejerce dicho campo sobre una unidad de carga positiva (q) colocada en dicho punto: E = F/q . Se mide en N/C.

Ley de Coulomb. Intensidad del campo eléctrico

F21 F12

F12 = F21

Con la misma intensidad atrae la carga 1a la carga 2, que la carga 2 a la carga 1.

+q1 -q2

F21 F12+q1 +q2

F21 F12-q1 -q2

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4 Una carga de -3 nC está colocada en el vacío y atrae a otra carga situada a 0,5 m de distancia con una fuerza de 0,45 N. ¿Cuál es el valor de la otra carga? ¿Cuál es su signo?

5 Dos cargas puntuales de -2 nC y +3 nC están situadas en el vacío y se atraen con una fuerza de 1,3 ? 10-4 N. Calcula la distancia a la que están colocadas.

6 Calcula el valor de dos cargas iguales que en el vacío se repelen con una fuerza de 0,09 N cuando están colocadas a una distancia de 0,9 m.

7 Una carga q1 crea a su alrededor un campo eléctrico. Si a 10 cm de ella se coloca otra carga q2 de +3 nC, esta es repelida con una fuerza de 7,9 N. Calcula la intensidad del campo en el punto en que se encuentra q2.

8 Calcula el valor de una carga q que produce un campo eléctrico de 2,5 ? 104 N/C en un punto que está situado a 12 cm.

9 Una carga de 4 ? 10-3 nC se sitúa en un punto de un campo eléctrico. Calcula el valor de la fuerza que se ejercerá sobre dicha carga, sabiendo que la intensidad del campo eléctrico en ese punto es de 1125 N/C.

10 Si el valor de la intensidad del campo eléctrico en un punto coincide con el valor de la constante K de Coulomb, ¿qué condiciones se deben cumplir?

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Recuerda que…

El átomo consta de dos partes bien diferenciadas: el núcleo y la corteza. Los protones y neutrones se encuentran en el núcleo del átomo, y los electrones se mueven alrededor del núcleo del átomo.

• Los protones son partículas con carga eléctrica positiva, y cuya masa aproximada es de 1,67 ? 10-27 kg.

• Los electrones tienen carga eléctrica negativa de igual valor absoluto que la de los protones y cuya masa es aproximadamente 2000 veces menor que la de los protones.

• Los neutrones son partículas sin carga y de masa aproximadamente igual a la de los protones.

La masa de un átomo se concentra en el núcleo. La masa de los electrones es despreciable en comparación con la de los protones y neutrones.

El átomo es eléctricamente neutro, es decir, no tiene carga.

1 Los descubrimientos realizados con posterioridad a la teoría atómica de Dalton demostraron que los átomos no eran tan simples como este había supuesto. Completa el cuadro:

El átomo

Modelos atómicos y partículas fundamentales

Año Científico Descubrimiento

J. J. Thomson

(1856-1940)Físico británico

E. Rutherford

(1871-1937)Físico neozelandés

N. Bohr

(1885-1962)Físico danés

J. Chadwick

(1891-1974)Físico británico

1897

1911

1913

1932

Electrón

Órbitas circulares

Electrón

Electrones

Protones

Neutrones

Núcleo

Nivel fundamental

Ener

gía

crec

ient

e de

los

nive

les

elec

trón

icos

Materia cargada

positivamente

Electronesen órbita

Protones en el núcleo

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2 ¿Qué diferencias fundamentales mantiene el modelo atómico de Rutherford con el modelo atómico de Thomson?

3 Suponiendo que la materia estuviera formada de átomos según el modelo de Thomson, ¿los cuerpos serían más densos, igual de densos o menos densos? Justifica la respuesta.

4 Dibuja un átomo según el modelo de nube electrónica.

5 Compara la relación de dimensiones del átomo y del Sistema Solar, sabiendo:

• Diámetro del átomo: 1 ? 10-10 m; diámetro del núcleo: 1 ? 10-14 m.

• Tamaño del Sistema Solar: 5 ? 1012 m; diámetro del Sol: 1 ? 109 m.

Modelo atómico de la nube

de carga

Según este modelo, los electrones se

mueven constantemente en torno al

núcleo, sin describir ningún tipo de ór-

bita concreta. No es posible conocer

con precisión la posición de un elec-

trón en un instante dado; únicamente

se puede determinar la probabilidad de

que en dicho instante se halle el elec-

trón en una región concreta del espacio

orbital. De esta forma, las órbitas de

Bohr se sustituyen por los llamados or-

bitales que especifican la zona donde

es probable que se encuentre cada elec-

trón dentro del átomo.

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1 Indica el número de protones, neutrones y electrones de un elemento cuyo número atómico es 26 y su número másico es 56.

2 Indica qué diferencias hay entre:

a) O y O2-.

b) N2 y 2 N.

c) H- y H+.

3 El número atómico de un átomo de nitrógeno es 7 y el de un átomo de estaño es 50, expresa el proceso:

a) El átomo de nitrógeno se convierte en el anión N3-.

b) El átomo de estaño se convierte en el catión Sn4+.

Recuerda que…

Un átomo se define mediante dos números:• El n.o atómico (Z ), que es el número de protones que tiene un átomo y coincide con el número

de electrones del mismo, por ser el átomo eléctricamente neutro.• El n.o másico (A), que es el número de partículas que tiene un átomo en su núcleo. Se cumple: A = Z + N, siendo Z = N.o de protones = N.o de electrones; N = N.o de neutrones y A = N.o de protones + N.o de neutrones, y también se cumple: N = A - Z. Elementos químicos son las sustancias simples formadas por átomos que tienen todos el mismo N.o atómico. Los elementos químicos se representan mediante símbolos. Por ejemplo: litio (Li); azufre (S); flúor (F); etc. Iones son partículas de tamaño atómico con carga eléctrica y se forman cuando un átomo pierde o gana electrones. En la naturaleza hay iones positivos o cationes, y también iones negativos o aniones. Isótopos son átomos de un elemento químico que tienen igual número atómico y distinto número másico. La notación de los isótopos es:

Átomos, elementos, iones e isótopos

Número másico 5 A

Número atómico 5 ZSímbolo del elemento6X

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4 Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F):

Los electrones tienen una masa mucho mayor que los protones.

La carga del protón es la misma que la del electrón, pero de signo contrario.

Un elemento químico es una sustancia formada por átomos con igual número de protones.

Un ion se forma cuando un átomo pierde o gana protones.

Los isótopos son átomos de un mismo elemento que tienen el mismo número de protonespero distinto número de electrones.


6 Un isótopo del yodo tiene de número atómico 53 y de número másico 127. Determina el número de protones, neutrones y electrones.

7 Si el cobalto-60 tiene 33 neutrones, indica el número atómico y el número másico.

La radiactividad

• La radiactividad natural es el proceso de emisión espontánea de radiacio-nes por parte de núcleos naturales inestables que se transforman en otros núcleos.

• Los isótopos radiactivos se comportan igual que los no radiactivos del mismo elemento, aunque la emisión de radiactividad de los primeros nos permite utilizarlos como marcadores o indicadores al seguir la posición que ocupan.

• Los isótopos radiactivos se utilizan especialmente en la industria y en la me-

dicina. Podemos detectar el desgaste de piezas de una máquina, localizar obstrucciones de tuberías subterráneas. En medicina, los trazadores radiac-tivos permiten seguir el funcionamiento de órganos como la captación de yodo por la glándula tiroides, estudios metabólicos con carbono-14; el uso del cobalto-60 en el tratamiento del cáncer, etc.

Isótopos

21

31Na

31H

21

62Mg

136C

1

6

23

26

12

1

12

6

Z A N = A - Z Electrones

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Durante un siglo, los científicos habían estado completamente seguros de que los átomos eran las cosas más pequeñas que podían existir, y que el átomo más pequeño sería, en conse-cuencia, lo más pequeño que tuviera masa. Ahora ese pensa-miento se vio hecho pedazos; o, al menos, tuvo que ser modifi-cado, pero la modificación tal vez no tuviera que ser muy grande. Era posible argumentar, después de los experimentos de Thomson, que los átomos seguían siendo las más pequeñas partículas de materia que podían existir. La electricidad, podía decirse, no era materia, sino una forma de energía que era mu-cho más sutil que la materia. No debería de ser sorprendente, desde ese punto de vista, que esas partículas de rayos catódi-cos, que podían ser consideradas como «átomos de electrici-dad», eran mucho más pequeñas que los átomos de materia.

Era la pequeñez de las partículas de rayos catódicos lo que podía explicar el hecho de que una corriente eléctrica pudiera fluir a través de la materia, o que las partículas de rayos cató-

dicos pudieran atravesar finas láminas metálicas. El paso de esas partículas a través del metal había sido considerado como una fuerte evidencia de que no podían ser partículas, pero en el momento del primer descubrimiento de ese paso no se te-nía la menor idea de lo pequeñas que eran esas partículas. (Los experimentos pueden confundir incluso a los mejores científicos si falta algún dato clave de conocimiento.)

Debido a que la partícula de rayos catódicos es mucho más pequeña que cualquier átomo, es denominada partícula suba-tómica. Fue la primera partícula subatómica en ser descubier-ta, e iba a ser la primera de todo un aluvión de ellas que cam-biarían completamente nuestra mentalidad acerca de la estructura de la materia. Su descubrimiento incrementó nues-tro conocimiento, revolucionó nuestra tecnología, y cambió por completo nuestra forma de vida.

ISAAC ASIMOV, ÁTOMO

RBA EDITORES

Síntesis

1 Señala qué afirmaciones pueden deducirse del texto anterior:

Los átomos son indivisibles.

Los electrones forman parte de los átomos.

Los electrones son partículas diminutas muy ligeras.

El electrón es la única partícula subatómica conocida.

El electrón fue la primera partícula subatómica en ser descubierta.

2 ¿Por qué dice el texto que los electrones podían considerarse «los átomos de la electricidad»?

3 ¿Qué propiedad de los electrones les permite atravesar finísimas láminas metálicas? Justifica este hecho a partir del modelo atómico de Rutherford.

4 Explica la última frase: «Su descubrimiento incrementó nuestro conocimiento, revolucionó nuestra tecnología, y cambió por completo nuestra forma de vida.»

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ELEMENTOS Y COMPUESTOS QUÍMICOS5 FICHA 1

1 Resume con ayuda del libro de texto cómo se ha llegado al sistema periódico actual.

2 Ordena de mayor a menor, según el número atómico, los siguientes elementos químicos e indica el símbolo correspondiente: oxígeno, selenio, litio, flúor, hidrógeno, plata, calcio, bario, oro.

3 Clasifica los siguientes elementos en metales, no metales y gases nobles:

• Litio • Carbono • Helio

• Mercurio • Oro • Boro

• Neón • Silicio • Argón

• Cloro • Nitrógeno • Yodo

• Arsénico • Xenón • Magnesio

Recuerda que…

• En la actualidad se conocen más de cien elementos que se han ordenado en una tabla por su número atómico, colocando en los mismos grupos o columnas los elementos que tienen propiedades semejantes. El sistema periódico actual presenta 18 grupos o columnas y 7 periodos o filas. Hay también otros periodos: los elementos químicos cuyos números atómicos van del 58 al 71 constituyen el periodo de los lantánidos; y los que van del 90 al 103, el periodo de los actínidos.

• Masa atómica de un átomo de un elemento químico es un número relativo que nos indica cuántas veces la masa del átomo contiene a la unidad de masa atómica.

• La unidad de masa atómica es, por convenio, la doceava parte de la masa de un átomo de carbono-12. Se representa por u (1 u = 1,66 ? 10-24 g).

1 u = masa del átomo 12

6 C

10-6

• Normalmente, la masa atómica de un elemento suele tener un valor muy cercano al número másico, aunque decimal. Esto es debido a la existencia de isótopos, ya que cada uno de ellos tiene su número másico y están presentes en la naturaleza en una determinada proporción. En general:

Masa atómica = A1 %1 + A2 %2 + …

100

Donde A1… son los números másicos de cada isótopo y %1…, sus porcentajes respectivos.

El sistema periódico

Platino

Papel de aluminio

Metales No metales Gases nobles

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4 Indica los grupos y periodos de los elementos siguientes en el sistema periódico:

• Mg • Al

• Mn • As

• Cl • Na

• C • Xe

• Cr • Fe

• Hg • Au

5 Completa el siguiente cuadro consultando la tabla periódica:

6 Define las propiedades periódicas siguientes:

a) Volumen atómico:

b) Potencial o energía de ionización:

c) Carácter metálico:

7 Dados los elementos siguientes, agrupa las parejas que deberán tener propiedades similares por pertenecer al mismo grupo.

• Sodio • Silicio • Germanio • Calcio • Argón

• Magnesio • Teluro • Potasio • Selenio • Helio

PeriodoComienza con

el elemento…

Con número

atómico…

Termina con

el elemento…

Con número

atómico…

Número de elementos

que tiene el periodo

1

2

3

4

5

6

7

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1 Calcula la masa molecular de la hemoglobina, C2952H4664O832N812S8Fe4, e indica cuántas moléculas de agua son necesarias para que su masa sea igual.

2 Calcula la masa molecular de la celulosa, sabiendo que está formada por unas 10000 unidades de C6H12O5, y compárala con la de las moléculas de agua, H2O, de dióxido de carbono, CO2, y de sulfato de amonio, (NH4)2SO4.

3 Casi todas las sustancias orgánicas arden en presencia de oxígeno, dando como resultado dióxido de carbono, CO2, y agua, H2O.

a) ¿Qué elementos son comunes a todas las sustancias orgánicas?

b) Cita sustancias y objetos de tu entorno que sean compuestos orgánicos.

Recuerda que…

• La bioquímica es la parte de la química que se ocupa del estudio de las reacciones y procesos que tienen lugar en los seres vivos.Hay que mencionar dos aspectos básicos relacionados con la bioquímica: los elementos químicos que forman la materia viva y las reacciones químicas necesarias para que la vida se desarrolle.

• Bioelementos primarios: los elementos básicos que forman los seres vivos son: el carbono (C), el hidrógeno (H), el oxígeno (O), el nitrógeno (N), el fósforo (P) y el azufre (S).

• Bioelementos secundarios: en menor cantidad, existen otros elementos muy importantes para el desarrollo de los seres vivos. Algunos de estos elementos son: el calcio (Ca), el magnesio (Mg), el sodio (Na), el potasio (K), el hierro (Fe), el flúor (F), el yodo (I) y el cinc (Zn).

• Para que la vida se desarrolle son necesarias reacciones químicas; por ejemplo, todas las plantas y animales necesitan respirar, así, en este proceso, se toma oxígeno del aire y se emite dióxido de carbono; y las plantas, a su vez, absorben dióxido de carbono y desprenden oxígeno, contribuyendo así al equilibrio de gases en la atmósfera.

• Aunque los seres vivos obtienen los elementos químicos del medio en el que se encuentran, su composición química no es parecida a la de dicho medio, en el que abundan el nitrógeno (aire) o el silicio (suelo).

• Las células que forman los organismos vivos están constituidas por una serie de compuestos químicos básicos: glúcidos o hidratos de carbono, lípidos y proteínas. También tienen un papel importante los ácidos nucleicos. Todas estas sustancias, con la excepción de los lípidos, están constituidas por moléculas gigantes o biopolímeros.

La química de la vida

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4 ¿Qué diferencias existen entre los compuestos orgánicos y los inorgánicos?

Cita compuestos de uso frecuente en casa e indica para qué se utilizan.

a) Ácidos orgánicos.

b) Ácidos inorgánicos.

c) Bases.

5 Calcula la composición porcentual de la glucosa (C6H12O6) y de la sacarosa (C12H22O11), y compáralas.

Propiedades características de los ácidos y de las bases

Ácidos Bases

Tienen sabor agrio. Tienen sabor amargo.

Son corrosivos para la piel.Son suaves al tacto y corrosivas

para la piel.

Sus disoluciones cambian el color

de muchos colorantes orgánicos

y vegetales.

Sus disoluciones modifican el color

de los colorantes en sentido opuesto

al realizado por los ácidos.

Atacan a numerosos metales

desprendiendo gas hidrógeno.Disuelven muchas grasas.

Conducen en disolución

la corriente eléctrica.

Conducen en disolución

la corriente eléctrica.

Pierden sus propiedades

al reaccionar con las bases.

Pierden sus propiedades

al reaccionar con los ácidos.

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• ¿Cuántos protones tienen los átomos de los elementos con los que has completado el sistema periódico?

• ¿Podrán formar iones? Explica tu respuesta con ejemplos:

Síntesis

1 Completa la siguiente tabla periódica con los elementos que faltan.

SISTEMA PERIÓDICO DE LOS ELEMENTOS

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

21

ScEscandio

PERI

ODO

GRUPO1

1

No metalesMetalesGases nobles

2 13 14 15 16 17

18

2

3

LiLitio

3

4

19

KPotasio

5

6

7

37

RbRubidio

55

CsCesio

87

FrFrancio

4

BeBerilio

12

MgMagnesio

38

SrEstromcio

56

BaBario

88

RaRadio

39

YItrio

57

LaLantano

22

TiTitanio

40

ZrCirconio

72

HfHafnio

23

VVanadio

41

NbNiobio

73

TaTantalio

24

CrCromo

42

MoMolibdeno

74

WVolframio

25

MnManganeso

43

TcTecnecio

75

ReRenio

44

RuRutenio

76

OsOsmio

27

CoCobalto

45

RhRodio

77

IrIridio

28

NiNíquel

46

PdPaladio

78

PtPlatino

47

AgPlata

30

ZnCinc

48

CdCadmio

31

GaGalio

49

InIndio

81

TlTalio

32

GeGermanio

33

AsArsénico

51

SbAntimonio

83

BiBismuto

34

SeSelenio

52

TeTeluro

84

PoPolonio

35

BrBromo

53

IYodo

85

AtAstato

36

KrCriptón

14

SiSilicio

15

PFósforo

16

SAzufre

5

BBoro

6

CCarbono

7

NNitrógeno

9

FFlúor

10

NeNeón

2

HeHelio

54

XeXenón

86

RnRadón

89

AcActinio

104

RfRutherfordio

105

DbDubnio

106

SgSeaborgio

107

BhBohrio

108

HsHassio

109

MtMeitnerio

110

DsDarmstadtio

111

RgRoentgenio

112

CnCopernicio

113

UutUnuntrio

114

UuqUnunquadio

115

UupUnunpetio

116

UuhUnunhexio

118

UuoUnunoctio

6Número atómico

6Nombre

20

CaCalcio

6 Símbolo

6

7

58

CeCerio

90

ThTorio

59

PrPraseodimio

91

PaProtactinio

60

NdNeodimio

61

PmPrometio

93

NpNeptunio

62

SmSamario

94

PuPlutonio

63

EuEuropio

95

AmAmericio

64

GdGadolinio

96

CmCurio

65

TbTerbio

97

BkBerkelio

66

DyDisprosio

98

CfCalifornio

67

HoHolmio

99

EsEinstenio

68

ErErbio

100

FmFermio

69

TmTulio

101

MdMendelevio

70

YbIterbio

102

NoNobelio

71

LuLutecio

103

LrLaurencio

LANTÁNIDOS 5

ACTÍNIDOS 5

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CAMBIOS QUÍMICOS6 FICHA 1

AM

PLIA

CIÓ

N1 Clasifica los siguientes procesos en fenómeno químico o fenómeno físico:

❏ Disolución de sal en agua. ❏ Oxidación del hierro.

❏ Combustión de madera. ❏ Reflexión de la luz en un espejo.

❏ Putrefacción de un trozo de carne. ❏ Respiración humana.

❏ Evaporación del agua. ❏ Circulación de la corriente eléctrica por un hilo conductor.

❏ Mezcla de azufre con limaduras de hierro. ❏ Fermentación del zumo de uva.

Recuerda que…

• En una transformación física no se produce variación de la naturaleza química de las sustancias que intervienen.

• En las transformaciones o reacciones químicas, una o más sustancias se transforman en otras sustancias totalmente diferentes, es decir, con nuevas propiedades. Una reacción química es una reorganización de los átomos que forman las sustancias reaccionantes para obtener otras nuevas o productos de reacción.

• Una ecuación química es una representación, mediante fórmulas químicas, de una reacción química. Las sustancias químicas iniciales se llaman reactivos y las que se producen en la reacción se denominan productos. El número de átomos de cada elemento debe ser el mismo en los reactivos y en los productos; es decir, en ambos miembros de la ecuación. Cuando esto ocurre, se dice que la ecuación está ajustada.

• Para ajustar una ecuación química se escriben números delante de las fórmulas que representan a cada sustancia que reciben el nombre de coeficientes estequiométricos; y representan la proporción en que reaccionan las moléculas de los reactivos y las moléculas que se obtienen.

• En una reacción química, la masa se conserva; es decir, la masa de las sustancias reaccionantes es igual a la masa de los productos de la reacción (ley de Lavoisier de conservación de la masa).

Los cambios químicos a nivel microscópico

Físico Químico

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2 Cuando echamos café sobre leche observamos un cambio de color. ¿Ha habido alguna reacción química? Razona la respuesta.

3 Una vela se consume lentamente cuando está encendida. ¿En la combustión se cumple la ley de Lavoisier?¿Cómo se demuestra?

4 En un recipiente se quema una pequeña cantidad de alcohol y se observa que al final no hay líquido. Razona la/las respuesta/as que creas correcta/as:

a) Los gases producidos seguirán siendo alcohol.

b) El alcohol ha desaparecido y no se ha convertido en ninguna otra sustancia.

c) Los gases producidos en la combustión son sustancias distintas del alcohol.

5 Escribe las fórmulas de las sustancias y ajusta las ecuaciones que corresponden a las reacciones siguientes:

a) Hidrógeno + oxígeno " agua

b) Cloruro de hidrógeno + cinc " cloruro de cinc + hidrógeno

c) Nitrógeno + hidrógeno " amoniaco

d) Dióxido de azufre + oxígeno " trióxido de azufre

6 Indica si son correctas o no las siguientes ecuaciones químicas, razonando la respuesta:

a) S8 + O2 " SO2 + H2O

b) N2 + O2 " N2O5

c) HCl + Ca(OH)2 " CaCl2 + H2O

d) HCl2 + CaOH " CaCl2 + H2O

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AMPLIACIÓN


AM

PLIA

CIÓ

N

1 Contesta:

a) ¿Por qué conservamos los alimentos en el frigorífico?

b) Busca información y di qué diferencia hay entre energía de activación y energía de reacción.

c) El carbón se quema mejor cuando está pulverizado que cuando se presenta en trozos grandes. ¿Por qué?

2 Los gases nitrógeno (N2) y oxígeno (O2) reaccionan para formar, monóxido de nitrógeno (NO), calentando los reactivos hasta 2000 °C. ¿Por qué la reacción no tiene lugar a temperatura ambiente? Razona la respuesta.

3 Ordena de mayor a menor velocidad de reacción los siguientes cambios químicos:

a) Combustión del alcohol 1.

b) Oxidación del hierro 2.

c) Explosión de la dinamita 3.

d) Descomposición de una fruta 4.

Recuerda que…

• La teoría de colisiones, propuesta hacia 1920 por Gilbert Lewis y otros químicos, afirma que, para que ocurra un cambio químico entre dos sustancias se necesita, en primer lugar, que las partículas entren en contacto mediante una colisión.

• Ahora bien, no todas las colisiones producen el cambio químico. Para que este se realice, es necesario que la colisión libere una cantidad de energía suficiente como para romper los enlaces químicos en las sustancias iniciales (energía de activación). Además, para que los choques sean eficaces, las partículas de los reactivos deben poseer la velocidad suficiente para romper sus enlaces y chocar con la orientación adecuada.

• La velocidad de una reacción química es la cantidad de sustancia formada o transformada por unidad de tiempo. Los factores que afectan a la velocidad de una reacción son:– La naturaleza de los reactivos.– La concentración de los reactivos.– La temperatura. – La presencia o ausencia de catalizadores.– La superficie de contacto entre los reactivos.

Cómo suceden las reacciones químicas

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AMPLIACIÓN


1 Las masas atómicas del carbono (C), del oxígeno (O) y del sodio (Na) son, respectivamente,12, 16 y 23. Calcula:

a) La masa molecular del carbonato de sodio.

b) La masa de un mol de ese compuesto.

2 Determina la masa molar de las siguientes sustancias:

a) Oxígeno, O2:

b) Agua, H2O:

c) Cloruro de hierro (III), FeCl3:

d) Hidróxido de magnesio, Mg(OH)2:

e) Ácido nítrico, HNO3:

f) Sulfato de aluminio, Al2(SO4 )3:

3 Calcula la composición centesimal de las siguientes sustancias:

a) Bromuro de plata, AgBr.

b) Sulfato de sodio, Na2SO4.

Recuerda que…

• La estequiometría es la parte de la química que estudia las relaciones cuantitativas entre las sustancias que intervienen en una reacción.

• A partir de la cantidad de un compuesto que interviene en una reacción, puede conocerse la cantidad de los restantes compuestos que intervienen.

• Un mol es la cantidad de sustancia cuya masa en gramos es numéricamente igual a la masa molecular y contiene la constante de Avogadro de partículas (átomos o moléculas), NA = 6,022 ? 1023. Ejemplo: Un mol de átomos de Na es igual a 6,022 ? 1023 átomos de sodio; un mol de moléculas de H2O es igual a 6,022 ? 1023 moléculas de agua.

Cantidad de sustancia = masa (g)

Masa de un mol (g); n =

mM

; N.o de moléculas = n ? NA

• Volumen molar de sólidos y líquidos: la relación que existe entre la masa molar y el volumen molar de un sólido o de un líquido es su densidad. La unidad de densidad en el SI es el kg/m3; no obstante, en los cálculos químicos suele utilizarse otra unidad, el g/cm3.

• Volumen molar de gases: el volumen molar de cualquier gas en condiciones normales de presión y de temperatura (P = 1 atm y t = 0 °C) es 22,4 L, y contiene el número de Avogadro de moléculas, 6,022 ? 1023.

Estequiometría

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AM

PLIA

CIÓ

N

4 La composición centesimal de un óxido de hierro es 69,92% Fe y 30,08% O.Sabiendo que su masa molecular es 159,6 u, determina su fórmula.

5 Contesta:

a) ¿Cuántas moléculas de ácido sulfúrico, H2SO4, hay en cinco moles de dicho compuesto?

b) ¿Cuántos moles de SO2 hay en 100 g de dicho gas?

c) ¿Cuántas moléculas de amoniaco, NH3, hay en 100 g de dicho gas?

d) Calcula la masa en gramos de una molécula de N2.

6 Determina el volumen molar de las siguientes sustancias:

a) Bromo líquido, Br2, sabiendo que su densidad es 3,2 g/cm3.

b) Mercurio, Hg, sabiendo que su densidad es 13,6 g/cm3.

7 Calcula:

a) El volumen que ocupan 187,6 g de gas nitrógeno, N2, en condiciones normales.

b) Cuántas moléculas de vapor de agua están contenidas en 1 m3 de vapor.

c) La masa en gramos de 28 L de gas dióxido de azufre, SO2, en condiciones normales.

d) El volumen que ocuparán 2,5 ? 1022 moléculas de gas hidrógeno, H2, en condiciones normales.

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AMPLIACIÓN


8 Ajusta las siguientes reacciones químicas y nombra las sustancias que intervienen:

a) Fe2O3 + C " Fe + CO2

b) N2 + H2 " NH3

c) Sn + HCl " SnCl2 + H2

d) C3H8 + O2 " CO2 + H2O

e) CaCO3 + HCl " CaCl2 + CO2 + H2O

9 El mármol es una roca formada por carbonato cálcico y se descompone por la acción del ácido clorhídrico en cloruro de calcio, agua y dióxido de carbono.

a) Expresa la ecuación química de la reacción y ajústala.

b) Calcula la cantidad de cloruro de calcio que se obtiene al reaccionar 300 g de carbonato cálcico.

10 El amoniaco se forma a partir de hidrógeno molecular y nitrógeno molecular.

a) Escribe la ecuación de la reacción ajustada.

b) Calcula la cantidad de nitrógeno necesaria para obtener una tonelada de amoniaco.

c) Calcula el volumen de hidrógeno necesario, sabiendo que un mol de hidrógeno gaseoso (c.n.) ocupa un volumen de 22,4 L.

d) ¿Cuántos moles de amoniaco se forman si reaccionan 280 g de nitrógeno?

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AMPLIACIÓN


AM

PLIA

CIÓ

N

1 ¿Por qué las reacciones de combustión hay que realizarlas con buena ventilación?Enumera algunos combustibles de uso frecuente.

2 Al quemar una piedra de roca azufrada, con el 90% de riqueza en azufre, se obtienen 100 g de dióxido de azufre. Calcula la cantidad de piedra que es necesario quemar.

3 En la descomposición del carbonato cálcico, CaCO3, mediante calor, se obtienen dióxido de carbono y óxido de calcio.

a) Escribe la ecuación química e indica si es endotérmica o exotérmica.

b) ¿Se pueden obtener a partir de 100 g de carbonato cálcico, 60 g de óxido de calcio?

4 En los cilindros de los motores de explosión se quema la gasolina:

a) ¿Qué reacción se produce?

b) ¿Es una reacción endotérmica o exotérmica?

c) ¿Qué gases se expulsan por el tubo de escape de los automóviles?

Recuerda que…

• En todas las reacciones químicas se absorbe o se desprende energía en forma de calor generalmente. • Las reacciones químicas pueden ser endotérmicas o exotérmicas. Las reacciones endotérmicas absorben energía: Reactivos + Energía " Productos. Las reacciones exotérmicas desprenden energía: Reactivos " Productos + Energía.• En las reacciones hay que indicar el estado de agregación de cada sustancia porque influye en el calor

de reacción. • Se llama calor de reacción a la cantidad de calor que se desprende o se absorbe en una reacción química.

Se mide en kJ/mol (kilojulios por mol): su valor es positivo si la reacción es endotérmica y negativo si la reacción es exotérmica.

• Utilizamos sustancias como la madera, el carbón, el gas natural, etc., para aprovechar el calor producido cuando las quemamos. La combustión es la reacción de una sustancia, llamada combustible, con el oxígeno, al que llamamos comburente, en la que se desprende una gran cantidad de energía en forma de luz y calor.

Combustible + O2 (g) " CO2 (g) + H2O (g) + Energía

Energía y reacción química

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5 Mediante la combustión del alcohol etílico, C2H5OH, se obtiene dióxido de carbono y vapor de agua. Calcula la cantidad de dióxido de carbono que se obtiene con 10 kg de alcohol, sabiendo que el rendimiento de la reacción es del 90%.

6 La reacción de la combustión del butano, C4H10, es una reacción exotérmica:

C4H10 + O2 " CO2 + H2O - 2877,7 kJ/mol

a) Ajusta la ecuación química.

b) Calcula el volumen de oxígeno (medido en condiciones normales) necesario para quemar13,6 kg de butano.

7 La reacción de formación del agua es la siguiente:

H2 (g) + O2 (g) " H2O (l) + 570 kJ

Se pide:

a) Ajustar la reacción.

b) ¿La reacción es endotérmica o exotérmica? ¿Por qué?

c) Calcular la cantidad de energía que se desprende al obtener 18 g de agua.

(Datos: masas atómicas: H = 1 u; O = 16 u.)

8 Cuando el agua se descompone en hidrógeno y oxígeno, se cumple la reacción:

H2O (l ) + 570 kJ " H2 (g) + O2 (g)

Se pide:

a) Ajustar la reacción.

b) ¿La reacción es exotérmica o endotérmica? ¿Por qué?

c) Calcular la cantidad de energía necesaria para producir 40 g de oxígeno.

(Datos: masas atómicas: H = 1 u; O = 16 u.)

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AMPLIACIÓN

CAMBIOS QUÍMICOS6

AM

PLIA

CIÓ

N

1 Copia y completa el siguiente mapa de conceptos:

Síntesis

LO

S C

AM

BIO

S

EN

LA

MA

TE

RIA

pueden

ser

pueden

ser

si

cuya

velo

cid

ad

depende d

e

el g

rado d

e

pulve

rizació

n

se e

xplic

an

media

nte

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s

oxid

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media

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s

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cre

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stan-

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s nueva

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cam

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s

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stado

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AMPLIACIÓN

QUÍMICA EN ACCIÓN7 FICHA 1

1 Explica:

a) ¿Cuáles son las causas del aumento de la concentración de los «gases invernadero»?

b) ¿Qué consecuencias tiene el incremento del efecto invernadero?

c) ¿Qué actividades cotidianas puedentener influencia sobre el aumentodel efecto invernadero?

Recuerda que…

• En muchas reacciones químicas se producen gases. Existen procesos

naturales como erupciones volcánicas, algunos incendios forestales… que pueden provocar graves alteraciones en la atmósfera.

• Mediante algunos procesos industriales, las actividades humanas son responsables de provocar la emisión de compuestos, como el dióxido de carbono y óxidos de azufre que pueden contaminar la atmósfera.

• Contaminante es todo agente que produce consecuencias negativas sobre el medio ambiente y cuya cantidad, densidad o concentración en un lugar y un tiempo definido es superior a la que se puede esperar por causas naturales.

• Algunas consecuencias de la actividad humana en la atmósfera son: – El incremento del efecto invernadero. – La lluvia ácida. – La disminución del grosor de la capa de ozono.• Efecto invernadero: una parte de la energía solar recibida por la Tierra

es reflejada otra vez al espacio, pero una mayor concentración del dióxido de carbono y del vapor de agua en la atmósfera absorben parte de esa energía (radiación infrarroja). De esta forma se impide su emisión al espacio y, por tanto, se produce un aumento de la temperatura media terrestre. (El vapor de agua y el CO2 actúan como el techo de vidrio de un invernadero, que deja entrar la energía solar, pero impide la salida de una gran parte de esta energía.)

Química y medio ambiente

Una parte

de la radiación

es reflejada

por la atmósfera

Una parte de la radiación infrarroja

reflejada atraviesa la atmósfera

y se pierde en el espacio

Una parte de la radiación infrarroja

se refleja en la atmósfera y vuelve

hacia la superficie

Otra parte es absorbida

por la superficie y luego

es remitida a la atmósfera en

forma de radiación infrarroja

La radiación solar

pasa a través

de la atmósfera

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PLIA

CIÓ

N



AMPLIACIÓN


2 Explica cuáles son las consecuencias de la lluvia ácida.

3 ¿Qué ácidos son los que convierten el agua de lluvia y la nieve en lluvia ácida? ¿Cómo se forman?

4 Contesta:

a) ¿Qué elementos químicos aportan a las tierras de cultivo los fertilizantes?

b) ¿Sabes qué son los cultivos ecológicos?

c) ¿Encuentras algún inconveniente en el empleo abusivo de fertilizantes químicos?

Recuerda que…

• Se llama lluvia ácida a la que contiene ácidos en una concentración importante como consecuencia de una acción contaminante. Gases como el dióxido de azufre, SO2, el trióxido de azufre, SO3, el sulfuro de hidrógeno, H2S, y los óxidos de nitrógeno que se lanzan a la atmósfera, debido a procesos industriales, vehículos, etc., cuando se combinan con el agua en la atmósfera, producen ácido sulfuroso, H2SO3, ácido sulfúrico, H2SO4, y ácido nítrico, HNO3, y disueltos en la lluvia caen al suelo, lo que se conoce con el nombre de lluvia ácida.

• La capa de ozono (O3) es muy importante para la vida en la Tierra porque actúa de filtro frente a los rayos ultravioleta del Sol, que perjudican la salud.

El ozono se forma por la acción de los rayos ultravioleta sobre el oxígeno, pero estos rayos también producen la reacción contraria: la descomposición del ozono en oxígeno. Se alcanza así un equilibrio que forma la capa del gas ozono en la estratosfera.

Los compuestos denominados clorofluorocarbonos (CFCl3, CF2Cl2, C2F3Cl3, etc.), que se utilizan en mezclas frigoríficas y aerosoles, y los óxidos de nitrógeno y el bromometano (CH3Br), que se utilizan en los cultivos agrícolas como pesticida, son los responsables de la destrucción progresiva de la capa de ozono. También los aviones y los volcanes contribuyen a su destrucción.

SO3 y NO2 " H2SO4 y HNO3 H2SO4 y HNO3

Acidificaciónde los lagos

Acidificaciónde los suelos

Muerte de los bosques

Viento

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AMPLIACIÓN


5 La urea, CONH2, y el nitrato amónico, NH4NO3, se utilizan como abonos nitrogenados. ¿Cuál de los dos contiene mayor porcentaje en masa de nitrógeno?

6 Contesta:

a) ¿Sabrías explicar en qué consiste «el agujero de la capa de ozono»?

b) ¿Qué sustancias utilizadas cotidianamente son las causantes de ese problema?

c) ¿Por qué es aconsejable que, en las horas centrales del día, no nos expongamos excesivamente al Sol?

7 Comenta la siguiente afirmación: «Las sociedades de alto desarrollo tecnológico producen elevados índices de contaminación».

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PLIA

CIÓ

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AMPLIACIÓN


1 Contesta:

a) ¿Qué es un analgésico?Cita algunos.

b) ¿Qué son los antibióticos?¿Cuáles son los más utilizados?

c) Busca información sobre las indicaciones, contraindicaciones, efectos secundarios y caducidad de los analgésicos y antibióticos.

d) Haz un breve resumen sobre el uso adecuadode los medicamentos.

2 ¿Cuántos gramos de alcohol se ingieren cuando se bebe una botella de cerveza de 33 cL que indica 5% en volumen de alcohol?

3 Contesta:

a) ¿Cuántos gramos de alcohol pueden ingerirse con una copa de 20 mL de un licor de 40°?

b) Calcula la concentración de ese licor en % en masa.

Recuerda que…

• La esperanza de vida de la población es mayor en los países desarrollados. Este hecho se atribuye a factores sociales como la mejor alimentación y las mejores condiciones de trabajo, que son la consecuencia del desarrollo tecnológico y de los avances de la medicina.

• La química ha contribuido a aliviar y evitar muchas enfermedades mediante la obtención de numerosos medicamentos.

• Un medicamento es una sustancia que sirve para prevenir, curar o aliviar una enfermedad.

Química y medicina

El alcohol etílico

El zumo de todos los frutos es una fuente de principios alimenti-

cios, sobre todo azúcares y vitaminas; los zumos de naranja y de

uva son dos ejemplos de bebidas muy nutritivas.

• La disolución azucarada que es el mosto de uva, mediante un

proceso llamado fermentación alcohólica, en el que intervienen

determinados microorganismos que se encuentran en el propio

zumo de uva, se transforma en etanol o alcohol etílico y en dióxi-

do de carbono según la siguiente ecuación:

C6H12O6 " 2 (CH3-CH2OH) + 2 CO2

glucosa etanol dióxido de carbono

• Los vinos contienen alcohol etílico. La alcoholemia es la presencia

de alcohol etílico en la sangre, y es la consecuencia directa de la

ingestión de bebidas alcohólicas. Hasta una cantidad de 0,50 g en

cada litro de sangre no suele alterar el comportamiento. El alcohol

ingerido en dosis elevadas produce una intoxicación y actúa sobre

el sistema nervioso central, lo que ocasiona una alteración del

comportamiento y puede llegar a ser extremadamente perjudicial.

• La concentración de las bebidas alcohólicas se expresa en grados

alcohólicos. Un grado alcohólico se refiere al porcentaje en volu-

men que hay de alcohol en ese líquido. Un vino de 13° indica que

en 100 cm3 hay 13 cm3 de alcohol puro y 87 cm3 de agua y otras

sustancias.

• Para calcular la concentración en % en peso debe tenerse en cuen-

ta que la densidad del alcohol es aproximadamente 0,80 g/cm3.

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1 En las refinerías de petróleo se obtiene: propano, butano, gasolina, fuel-oil, asfalto, etc. Observa la siguiente tabla:

a) ¿El petróleo es una sustancia pura o un tipo de mezcla?

b) ¿Los procesos a los que se somete el petróleo en una refinería son físicos o químicos?

c) ¿En qué consiste el craqueo del petróleo?

2 ¿Cuáles son los países productores de petróleo? ¿Son los más desarrollados?

Recuerda que…

• El petróleo es, probablemente, el recurso energético más importante que se ha empleado a lo largo de la historia. El precio del petróleo influye notablemente en la economía a nivel mundial.

El petróleo es un líquido de aspecto oleoso y de color oscuro, menos denso que el agua que está formado por una mezcla de hidrocarburos líquidos, sólidos y gaseosos en disolución; también tiene, en cantidades pequeñas, compuestos que contienen oxígeno, nitrógeno y azufre.

• Se denominan procesos nucleares a los que producen la transformación de unos núcleos atómicos en otros, liberando una gran cantidad de energía. Hay dos tipos de procesos nucleares, fusión y fisión.

– Se llama fusión nuclear al proceso de unión de dos núcleos ligeros para formar uno más pesado. – Se llama fisión nuclear al proceso de división de un núcleo pesado en dos más ligeros.• Residuos nucleares. Los residuos nucleares, cuya vida media puede alcanzar

millones de años, proceden principalmente de la utilización de combustibles nucleares en las centrales; también existe un pequeño porcentaje derivado del uso de sustancias radiactivas en medicina, en la industria y en investigación.

Química y recursos energéticos

Fracción Intervalo de destilación Usos

Gases

Gasolina

Nafta

Queroseno

Gasóleo

Lubricantes

Residuo

30 °C

30 a 180 °C

110 a 195 °C

170 a 290 °C

260 a 350 °C

300 a 370 °C

370 °C

Combustible, gas doméstico, petroquímica.

Combustible para motores.

Disolventes, petroquímica.

Combustible para aviación, alumbrado.

Combustible Diesel, calefacción, craqueo para gasolina.

Lubricantes para automóviles y maquinaria, pomadas.

Asfalto, impermeabilizantes, parafina.

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3 Sabiendo que un tep es la energía que proporciona una tonelada de petróleo bruto, analiza los datos de la tabla siguiente sobre el uso de la energía procedente de distintas fuentes y las correspondientes emisiones de carbono a escala mundial, con datos del año 1990.

4 Contesta:

a) Describe los dos tipos de procesos que permiten la obtención de energía nuclear.

b) ¿Qué es una reacción nuclear en cadena?

5 ¿Qué ventajas e inconvenientes presenta el uso de la energía nuclear?

6 En una central nuclear, el recorrido del combustible quemado es el siguiente:

• ¿Qué opinas sobre los residuos?

Energía

(millones

de tep)

Carbono

(millones

de toneladas)

Petróleo Carbón Gas naturalEnergías

renovables

Energía

nuclearTotal

3098

2393

2231

2396

1707

975

1813

—

451

—

9300

5764

Combustible

quemado

Almacenamiento

en el propio reactor

Almacenamiento

en forma líquida

Almacenamiento

vitrificado

Almacenamiento

definitivo" " " "

Años Años-decenios Decenios Milenios

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a) ¿De qué habla el texto?

b) ¿Cuáles son los principales causantes del incremento en el efecto invernadero?

c) Explica la frase: «El efecto invernadero natural hace habitable nuestro planeta».

d) ¿De qué medidas habla el texto para solucionar el problema del incremento del efecto invernadero?

1 Lee el siguiente texto y contesta:

Síntesis

¿Cuál es la causa del efecto invernadero?

El efecto invernadero natural hace habitable nuestro planeta: gases como el dióxido de carbono de la atmósfera actúan como una manta e impiden que parte del calor solar vuelva al espacio. Pero, desde el comienzo de la revolución industrial, son cada vez más los gases de invernadero qe se arrojan a la atmósfera. La cantidad actual es del orden de miles de millo-nes de toneladas anuales. Si las emisiones continúan crecien-do al ritmo actual la temperatura media de la superficie terres-tre puede haberse elevado un grado centígrado en el año 2030 y tres grados al terminar el siglo próximo [XXI]. Nunca hasta ahora habrá sufrido la temperatura de la Tierra un cam-bio de tal magnitud en un tiempo tan reducido. En los 10000 años transcurridos desde el final de la última glaciación la temperatura solo se ha elevado 4 o 5 grados. Los gases que causan el efecto invernadero son:

Dióxido de carbono (CO2). El dióxido de carbono es el gas más abundante, y es el responsable de la mitad del calenta-miento actual del planeta. Su concentración en la atmósfera se ha elevado en un 25 por 100 desde finales del siglo XVIII, y en la actualidad crece un 0,4 por 100 anual. Las mediciones detalladas que se han efectuado desde 1958 muestran una elevación que oscila entre 315 y 350 millonésimas. Las prin-cipales fuentes del dióxido de carbono son la quema de com-bustibles fósiles –carbón, petróleo y gas– y la deforestación, especialmente la tala y quema de bosques pluviales.

Metano (CH4). El metano es el causante del 18 por 100 del calentamiento del planeta. Las concentraciones crecen rápi-damente, a un ritmo del 1 por 100 anual. Cada molécula de metano repercute unas veinte veces más en el calentamiento que una molécula de dióxido de carbono.

El metano es producido por bacterias en suelos ricos en vege-tación y agua –marismas, ciénagas y arrozales– y en los siste-

mas digestivos de rumiantes como el ganado vacuno. Los es-capes de las conducciones de gas natural y las emisiones procedentes de los vertederos también contribuyen a producir la cantidad de metano presente en la atmósfera. Se sabe poco a ciencia cierta sobre cuáles son las fuentes que emiten más metano, pero el rápido aumento de los niveles también puede ser consecuencia de los cambios registrados en la composi-ción química de las capas inferiores de la atmósfera –también en este caso como consecuencia de las actividades humanas– que permiten que el metano permanezca en la atmósfera du-rante un período de tiempo más prolongado. […]

Óxido nitroso (N2O). La concentración de óxido nitroso ha au-mentado entre el 5 y el 10 por 100 desde el comienzo de la revolución industrial, y crece un 0,8 por 100 anual. La causa de esta elevación no se conoce con seguridad, aunque los fertilizantes a base de nitrógeno son un factor importante. Como gas invernadero, el óxido nitroso es doscientas veces más potente por molécula que el dióxido de carbono.

Clorofluocarburos (CFC). Además de destruir la capa de ozo-no, los CFC son unos potentes gases de invernadero. Las esti-maciones de su contribución al calentamiento del planeta os-cilan entre el 17 y el 24 por 100. La repercusión de los CFC en el calentamiento es veinte mil veces mayor por molécula que la del dióxido de carbono, y su concentración crece acelerada-mente, más de un 4 por 100 anual desde 1974. Los CFC se utilizan en una amplia gama de productos, como aparatos de aire acondicionado y frigoríficos, plásticos alveolares, aeroso-les y disolventes. Aunque la producción de CFC está desapa-reciendo lentamente –tras las pruebas obtenidas en 1986 de los perjuicios que causan a la capa de ozono–, los productos químicos que los sustituyen también contribuyen al efecto in-vernadero.

XAVIER PASTOR, El Mediterráneo.

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LA ELECTRICIDAD8 FICHA 1

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Recuerda que…

• Corriente eléctrica es un desplazamiento de cargas eléctricas a través de un material conductor cuando existe en él un campo eléctrico o una diferencia de potencial.

• Recibe el nombre de diferencia de potencial entre dos puntos, A y B (ddp o DV = VA - VB) la energía necesaria para trasladar una unidad de carga positiva de un punto a otro. La diferencia de potencial también recibe el nombre de tensión, y se mide en voltios (V ).

• Para conseguir un desplazamiento permanente de cargas eléctricas a través de un conductor es necesario disponer de una ddp; para ello necesitamos una fuente productora de electricidad, es decir, un generador eléctrico que es encargado de crear y mantener una diferencia de potencial.

Llamamos generador eléctrico a todo dispositivo capaz de transformar alguna forma de energía en energía eléctrica.

• Llamamos intensidad de corriente eléctrica, I, a la carga eléctrica que atraviesa la sección recta de un conductor en la unidad de tiempo: I = q /t. Su unidad en el SI es el amperio (A).

• La resistencia eléctrica, R, de un conductor es una magnitud física que indica la mayor o menor dificultad que ofrece para permitir el paso de la corriente eléctrica. Se mide en ohmios (X).

La resistencia de un conductor depende de su naturaleza, de su longitud (l ) y de su sección (S ).

R = t IS

Magnitudes asociadas a la corriente eléctrica

1 La diferencia de potencial entre una nube y la copa de un árbol es de 103 MV. Si la descarga de un rayo es de 1,2 ? 105 mC, calcula la energía que se ha transmitido.

2 Calcula la intensidad de una corriente sabiendo que por una sección de un conductor ha circulado la carga de 6 ? 10-2 C en 3 segundos.

3 Calcula el valor de la carga eléctrica que atraviesa una sección de un conductor cuando circula por él una corriente de 2 mA durante 25 min.

4 Calcula el número de electrones que tienen que pasar por una sección transversal de un conductor en 1 s para que la intensidad de la corriente sea de 1 A. (Carga del electrón: e- = -1,6 ? 10-19 C.)

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5 Por un conductor circula una corriente de 3 mA. ¿Cuántos culombios han circulado por el conductor en media hora?

6 Calcula la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor, sabiendo que por él pasa una carga de 7 C cada minuto.

7 Calcula la resistencia de un conductor de 50 m de longitud y 4 mm2 de sección:

a) Si es de cobre. b) Si es de aluminio.

(Resistividad del cobre: 1,7 ? 10-8 X ? m; resistividad del aluminio: 2,8 ? 10 -8 X ? m.)

8 ¿Qué longitud de alambre de nicrom (aleación de níquel, cromo y hierro) de 1,2 mm de diámetro se necesita para obtener una resistencia de 4 X (tnicrom = 100 ? 10-8 X ? m)?

9 Dos hilos del mismo material tienen igual longitud y distinta sección, ¿cuál tendrá menos resistencia?

10 Calcula la resistencia de un conductor de constantán (aleación de cobre y níquel)(t = 50 ? 10-8 X ? m) en los siguientes casos:

a) Longitud: 29,2 m; diámetro de la sección: 2 mm.

b) Longitud: 58,4 m; diámetro de la sección: 2 mm.

c) Longitud: 29,2 m; diámetro de la sección: 2 mm.

d) Longitud: 58,4 m; diámetro de la sección: 2 mm.

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1 Teniendo en cuenta la ley de Ohm, indica cuál de las siguientes afirmaciones es cierta. Explícalo con tus palabras.

a) Si aumenta la resistencia, aumenta la tensión.

b) Si aumenta la intensidad, aumenta la tensión.

c) Si aumenta la intensidad, la resistencia es mayor.

d) Si disminuye la intensidad, disminuye la resistencia.

2 Representa en tu cuaderno un circuito eléctrico que contenga una pila, un interruptor y una resistencia. Sobre el esquema, indica el sentido de la corriente.

Recuerda que…

• Un circuito eléctrico es un sistema en el que la corriente eléctrica procedente de un generador es utilizada en un recorrido cerrado, volviendo al generador.

Los componentes de un circuito eléctrico elemental son los siguientes: – Generador: transforma alguna forma de energía en energía eléctrica. – Receptores: utilizan la energía eléctrica transformándola en otras formas de energía. – Interruptor: dispositivo que impide o permite el paso de la corriente, abriendo o cerrando el circuito. – Conductores: cables de conexión entre los distintos elementos del circuito; permiten la circulación

de la corriente.• En un circuito eléctrico, el sentido real de la corriente es el del movimiento de los electrones.

Estos circulan desde el polo negativo del generador al polo positivo a través de los conductores, y desde el polo positivo al polo negativo por el interior del generador.

El sentido convencional de la corriente es el que tendrían las cargas positivas si fueran estas las que se movieran por el interior del conductor. Circularían desde el polo positivo del generador al polo negativo, a través de los conductores, y desde el polo negativo al polo positivo por el interior del generador. El sentido convencional es el que se atribuye normalmente a la corriente eléctrica.

• Ley de Ohm. La corriente I en un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial, DV, que existe en los extremos del conductor.

La constante de proporcionalidad entre I e DV recibe el nombre de resistencia R.DVI

= R

Se cumple, por tanto: DV = I ? R.

A partir de la ley de Ohm podemos definir la unidad de resistencia, el ohmio: 1 X = 1 V

1 A

Un ohmio es la resistencia de un conductor por el que circula la corriente de un amperio cuando entre sus extremos hay una diferencia de potencial de un voltio.

Circuito eléctrico. Ley de Ohm

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3 Describe el procedimiento que seguirías para medir la resistencia de una lámpara si para ello dispones de un voltímetro y de un amperímetro.

4 Calcula el valor de la diferencia de potencial entre los extremos de una resistencia de 5 X, si circula por ella una corriente de 0,3 A.

5 Una lámpara de 200 X de resistencia admite una intensidad máxima de corriente de 2,5 A. Calcula el voltaje máximo a que puede conectarse.

6 Un circuito consta de dos pilas iguales unidas en paralelo y conectadas a una lámpara que tiene una resistencia de 30 X. El amperímetro conectado para medir la intensidad de la corriente señala 50 mA. Se pide:

a) Representar el circuito con el amperímetro y un voltímetro que mida la diferencia de potencial entre los bornes de la lámpara.

b) ¿Cuál será la lectura del voltímetro?

c) ¿Cuál es la diferencia de potencial entre los bornes de cada una de las pilas?

7 Completa la tabla siguiente, sabiendo que V, I, R cumplen la ley de Ohm en cada caso.

V (V) I (mA) R (X)

50 0,5

2,5 500

2000 400

12 030

30 100

100 1,0

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8 Dibuja el esquema de un circuito que tenga: una pila de 5 V, una resistencia de 50 X, un amperímetro y un voltímetro.

Calcula:

a) La intensidad que circulará por el circuito.

b) La resistividad de la resistencia de 50 X si tiene una longitud de 0,5 m y una sección de 1 mm2.

c) Los culombios que atraviesan el circuito en 20 s.

d) El valor de la intensidad de la corriente, sabiendo que en una milésima de segundo han circulado por el circuito 1018 electrones.

9 Calcula la tensión a la que está conectado un calentador sabiendo que la resistencia eléctrica es de 110 X y que circula una intensidad de corriente de 2 A.

10 Por una lámpara conectada a 230 V de tensión circula una corriente de 1,5 A. Calcula:

a) La resistencia de la lámpara.

b) La carga eléctrica que ha circulado por la lámpara en un minuto.

c) La tensión a la que se debe conectar la lámpara si la intensidad de la corriente aumenta un 15 %.

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Recuerda que…

• Dos o más resistencias están conectadas en serie cuando por todas ellas circula la misma intensidad de corriente.

– La diferencia de potencial entre los extremos de una asociación de resistencias en serie es igual a la suma de las diferencias de potencial entre los extremos de cada una de ellas.

– La resistencia equivalente de un conjunto de resistencias en serie es la suma de todas ellas.

I = I1 = I2; DVtotal = DV ? R1 + DV ? R2; Requivalente = R1 + R2

• Dos o más resistencias están colocadas en paralelo o derivación cuando en los extremos de todas ellas existe la misma ddp.

– La intensidad de la corriente eléctrica que circula por la rama principal es igual a la suma de las intensidades que circulan por cada una de las ramas secundarias.

– La inversa de la resistencia equivalente de dos o más resistencias conectadas en paralelo es la suma de las inversas de cada una de ellas.

DV ? R1 = DV ? R2 ; I = I1 + I2 ; 1

Requivalente

= 1

R1

+ 1

R2

Ley de Ohm. Asociación de resistencias

Serie

R1 b R2

a

I

c

Req

a

I

c

ParaleloR1

R2

ba I1

I2

I1

I2I

Req

a

I

I b

1 Calcula el valor de la resistencia equivalente en los casos siguientes:

a) Tres resistencias en serie de 2 X, 4 X y 6 X.

b) Dos resistencias en paralelo de 5 X y 20 X.

2 Si tres lámparas iguales se conectan a un mismo generador:

a) En serie b) En paralelo

¿En qué caso lucen más las lámparas? ¿Qué sucede, en cada caso, si se funde una lámpara?

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12 V

R3 = 4 X

R1 = 10 X R2 = 2 X

- +

3 Dos resistencias, R1 = 200 X y R2 = 300 X, están conectadas en serie a los bornes de una pila. Calcula la diferencia de potencial entre los bornes de la pila, sabiendo que la caída de potencial en la resistencia R1 es de 4 V.

4 Un circuito está formado por cuatro resistencias de 1, 3, 5 y 7 X conectadas en serie con un generador que produce una diferencia de potencial entre sus bornes de 120 V. Calcula:


b) La intensidad de la corriente que circula por cada resistencia.

c) La caída de potencial en cada resistencia.

5 Si dos resistencias están conectadas en paralelo y R1 es mayor que R2. ¿En qué resistencia será mayor la intensidad? Razona la respuesta.

6 Un circuito está formado por un generador y dos resistencias en paralelo: R1

= 40 X y R2 = 60 X.

a) Dibuja el correspondiente circuito y determina su resistencia equivalente.

b) Calcula la diferencia de potencial entre los extremos de cada resistencia, sabiendo que por la resistencia R1 circulan 0,3 A.

c) Calcula la intensidad total del circuito.

7 En el circuito de la figura, determina:


b) La intensidad que circula por cada resistencia.

c) La ddp entre los extremos de cada resistencia.

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1 Una lámpara se conecta a una diferencia de potencial de 125 V. Si durante media hora circula por ella una corriente de 2,5 A, ¿qué cantidad de energía consume?

2 Un radiador de 1250 W de potencia ha estado encendido durante tres horas y media a una tensión de 220 V. Calcula:

a) La corriente que ha pasado por él.

b) La cantidad de calor desprendida.

3 Calcula la potencia de un secador eléctrico conectado a una tensión de 220 V, sabiendo que la intensidad de la corriente que circula por él es de 2,5 A.

4 Calcula la energía que consumen los siguientes aparatos:

a) Una aspiradora de 600 W que funciona durante 25 min.

b) Un horno de 3000 W funcionando durante dos horas.

Recuerda que…

• La energía, E, que suministra el generador de un circuito se emplea para producir el trabajo de transportar las cargas eléctricas de un punto A a otro B del circuito. Es igual a la carga q que transporta del punto A al B por la diferencia de potencial que existe entre ellos.

E = (VA - VB) ? q = V ? q – E: energía suministrada en julios (J). – V: diferencia de potencial en voltios (V).

– q: carga transportada en culombios (C).

• La energía eléctrica consumida en una resistencia la obtenemos teniendo en cuenta la definición de intensidad de corriente y la ley de Ohm:

I = q/t ; V = R ? I ; E = V ? I ? t ; E = R ? I2 ? t E, en el SI, se mide en julios (J), pero también se emplea el kilovatio hora (kWh)

1 kWh = 3,6 ? 106 J• La potencia eléctrica es la energía producida, consumida o transferida en la unidad de tiempo: P = E/t.

La unidad de potencia es el vatio (W); 1 W = 1 J/1 s. Por tanto, la potencia eléctrica que consume una resistencia la obtendremos

con las siguientes ecuaciones: P = V ? I; P = R ? I2..• Ley de Joule. La cantidad de calor, Q (energía calorífica), que se produce en una resistencia, R,

por el paso de una corriente, I, es proporcional al cuadrado de la intensidad, a la resistencia y al tiempo. 1 J = 0,24 cal ; Q = 0,24 ? P ? t = 0,24 ? V ? I ? t = 0,24 ? R ? I2 ? t

Transformaciones energéticas en un circuito eléctrico

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5 Un horno microondas de 750 W está conectado a una tensión de 230 V. Calcula:

a) La intensidad de corriente.

b) La energía consumida en una hora y media.

c) El coste de la energía consumida si el precio del kWh es de 0,09 €.

6 ¿Cómo varía la energía producida en una resistencia si la corriente que circula por ella se hace el doble?

7 Una lámpara de incandescencia lleva la inscripción 60 W-230 V. Calcula:

a) La intensidad de la corriente que circula por ella.

b) Su resistencia.

c) La energía consumida en una hora y media, expresada en kWh.

d) El coste de funcionamiento durante dicho tiempo, si el kWh vale 0,09 €.

8 ¿Cuánto cuesta la energía consumida en un mes por tres lámparas de 100 W cada una, si están encendidas durante cuatro horas? (El precio del kWh es de 0,09 €.)

9 ¿Cómo variará la resistencia de un conductor para que la corriente permanezca constante si la tensión se triplica?

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AMPLIACIÓN


10 Indica si son verdaderos (V) o falsos (F) los siguientes enunciados:

La potencia eléctrica es proporcional a la intensidad de la corriente y a la diferencia de potencial.

La energía eléctrica se disipa en forma de calor en las resistencias.

El calor desarrollado por el efecto Joule es solamente proporcional al cuadrado de la intensidad y a la resistencia del conductor.

El kilovatio hora (kWh) es una unidad de potencia.

La potencia consumida por una resistencia es directamente proporcional al cuadrado de la tensión.

Un julio equivale, en el SI, a un vatio ? segundo (W ? s).

La energía disipada por el efecto Joule disminuye con el tiempo.

11 Una plancha tiene una potencia de 1500 W. Calcula:

a) La resistencia que ofrece al paso de la corrientesi la plancha está conectada a una tensión de 230 V.

b) La energía, en kWh, que consume en una hora.

c) El coste de dicha energía si el precio del kWh es 0,09 €.

d) La cantidad de calor que ha desprendido la plancha, suponiendo que el 90 % de la energía eléctrica se transforma en calor.

12 En una vivienda funcionan diariamente los aparatos siguientes durante el tiempo que se señala:

• Lámparas: 5 de 100 W y 10 de 60 W, conectadas 4 horas. • Frigorífico de 500 W funcionando su motor 5 horas. • Lavadora de 2 kW durante 1 hora. • Televisor de 200 W durante 3 horas. • Otros electrodomésticos: 200 W durante 2 horas.

Calcula:

a) El consumo en kWh de energía eléctrica durante un mes de 30 días.

b) La potencia contratada con la compañía eléctrica suministradora. ¿Qué ocurre si se contrata menos potencia de la necesaria?

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LA ELECTRICIDAD8

1 Completa el siguiente mapa de conceptos:

Síntesis

LA

ELE

CTR

ICID

AD

que c

ircula

n

por

form

ado

por

que

pro

duce

la c

orrie

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que

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rencia

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Notas

288

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8. La electricidad ...................................................... 332

PR

UEB

AS D

E E

VALU

ACIÓ

N

289

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PRUEBA DE EVALUACIÓN 1

1 Queremos conocer la densidad de una determinada sustancia sólida. Para ello, hemos medido

la masa y el volumen de varias muestras de dicho material, y hemos obtenido los siguientes

resultados:

a) Representa gráficamente la masa frente al volumen.

b) ¿Qué tipo de gráfica obtienes?

c) Calcula el valor de la densidad, expresando el resultado en unidades del Sistema Internacional. Explica el método que has seguido para realizar el cálculo.

d) ¿Podrías utilizar el valor de la densidad que has calculado en el apartado anterior para identificar de qué sustancia se trata?

e) Nombra los aparatos de laboratorio empleados para realizar estas medidas.

2 Sabiendo que la masa de un protón es 1,6 ? 10-27 kg, calcula:

a) La masa de un protón en gramos.

b) La masa de 6,022 . 1023 protones en miligramos.

Utiliza la notación científica para expresar todos los resultados.

3 Realiza las siguientes operaciones, y expresa el resultado en unidades del Sistema Internacional:

a) 2 km + 20 dm + 120 cm.

b) 2 h + 20 min + 32 s.

c) 200 mL + 104 cL.

d) 0,3 kg + 6,500 g + 16 000 mg.

4 Deseamos comprobar la siguiente hipótesis:

«La sal se disuelve más rápidamente en agua caliente que en agua fría».

¿Qué experiencia te parece más adecuada?

a) Añadir una cantidad de sal a un vaso con agua y calentar. Observar lo que sucede.

b) Añadir una cantidad de sal a un vaso con agua caliente y dejar enfriar. Observar lo que sucede.

c) Añadir la misma cantidad de sal en cuatro vasos con agua a distinta temperatura. Observar lo que sucede.

d) Añadir cantidades diferentes de sal en cuatro vasos con agua a diferente temperatura. Observar lo que sucede.

Elige la respuesta correcta y justifícala.

5 Expresa las siguientes medidas en unidades del Sistema Internacional y utiliza la notación científica

para escribir el resultado.

a) 19, 6 cm3.

b) 125 km/h.

c) 2,0 g/cm2.

d) 240 nm.

Masa (g) 1000 1500 2000 2500

Volumen (cm3) 360 540 710 890

220805 _ 0289-0338.indd 290220805 _ 0289-0338.indd 290 25/03/10 13:2825/03/10 13:28


PRUEBA DE EVALUACIÓN 1: SOLUCIONES

1 a) La gráfica tendrá este aspecto:

b) Obtenemos una línea recta. La masa y el volumen son magnitudes directamente proporcionales. Cuando la masa se duplica, el volumen también se duplica.

c) A partir de la recta obtenemos la densidad:

x2 - x1

y2 - y1 "

2500 - 1000

890 - 360 = 2,83 g/cm3

En unidades del SI:

2,83 g/cm3 ? 10-3 kg

1 g ?

106 cm3

1 m3 = 2830 kg/m3

d) Sí, porque la densidad es una propiedad característica de las sustancias.

e) La masa la medimos con una balanza, y el volumen, mediante una probeta.

2 a) La masa de un protón será:

m = 1,6 ? 10227 kg ? 103 g

1 kg = 1,6 ? 10-24 g

b) La masa de 6,022 ? 1023 protones será:

m = 1,6 ? 10224 g ? 103 mg

1 g ? 6,022 ? 1023 = 9,6 ? 102 mg

3 a) 2000 m + 2 m + 1,2 m = 2003,2 m c) 0,2 L + 1,04 L = 1,24 L

b) 7200 s + 1200 s + 32 s = 8432 s d) 0,3 kg + 0,0065 kg + 0,016 kg = 0,3 kg

4 La respuesta correcta es la c), porque en el experimento la única variable es la temperaturay, por tanto, podemos comparar.

5 a) 19,6 cm3 ? 10-6 m3

1 cm3 = 1,96 ? 1025 m3 c) 2,0 g/cm2 ? 10-3 kg

1 g ?

104 cm2

1 m2 = 20 kg/m2

b) 125 km/h ? 103 m

1 km ?

1 h

3600 s = 34,7 m/s c) 240 nm ?

1 m

109 nm = 2,4 ? 10-7 m

PR

UE

BA

S D

E E

VA

LU

AC

IÓN

V (cm3)

m (g)

1000

600

400

200

0

800

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

220805 _ 0289-0338.indd 291220805 _ 0289-0338.indd 291 25/03/10 13:2825/03/10 13:28




1 María quiere conocer el consumo de gasolina de su coche. Para ello, ha recogido los datos

que se muestran en la siguiente tabla:

a) Representa estos datos en una gráfica.

b) ¿Qué relación existe entre las dos magnitudes?

c) Calcula, a partir de la gráfica, el consumo de gasolina por cada kilómetro.

d) Escribe una ecuación que relacione la distancia con el consumo.

e) Si el precio de la gasolina es 0,98 €/L, ¿cuánto le costará a María un viaje desde Madrid hasta Zaragoza si la distancia entre ellas es de 325 km? Dedúcelo, utilizando la gráfica, mediante cálculo matemático.

2 La masa de la Tierra es 5,98 ? 1027 g, y la masa de Júpiter

es 317,94 veces mayor.

a) ¿Cuánto vale la masa de Júpiter en unidades del Sistema Internacional?

b) Si la densidad de la Tierra es 5,52 g/cm3, calcula el volumen de nuestro planeta.

3 Explica:

a) Indica qué procedimiento podrías utilizar para medir el volumen de aire que hay en una habitación cerrada si solo dispones de una cinta métrica. ¿En qué unidades expresarías dicho volumen?

b) ¿Qué procedimiento utilizarías para medir el volumen de una piedra de río si dispones de una probeta?

4 Convierte las siguientes magnitudes en unidades del Sistema Internacional y expresa el resultado

utilizando la notación científica.

a) 10 kg/dm3.

b) 70 km2.

c) 3,5 ? 10-2 cg/mL.

d) 2300 ms.

Ten en cuenta que, en general, cuando el número es menor que 100 no se suelen emplear potencias de 10.

5 En un depósito de 6 m3 de volumen se pueden colocar 2,4 ? 106 bolitas de acero.

a) ¿Cuál es el volumen de cada bolita?

b) ¿Cuántas podremos introducir en un depósito de 1 dm3?

Distancia (km) Gasto (L)

100 6

250 15

300 18

350 21

220805 _ 0289-0338.indd 292220805 _ 0289-0338.indd 292 25/03/10 13:2825/03/10 13:28



SOLUCIONES

1 a) La gráfica es:

b) El gasto en gasolina es directamente proporcional a la distancia recorrida; existe una relación lineal.

c) La pendiente de la recta representa el consumo en cada kilómetro:

Pendiente = y2 - y1

x2 - x1

" c = 21 - 6

350 - 100 = 0,06 L/km

d) Gasto = c ? d

e) Gasto = 0,06 L/km ? 325 km ? 0,98 €/L = 19,11 €

2 a) La masa es:

m = 5,98 ? 1027 g ? 10-3 kg

1 g ? 317,94 = 1,90 ? 1027 kg

b) El volumen es:

V = md

= 5,98 ? 1027 g

5,52 g/cm3 ? 106 cm3

1 m3

= 1,08 ? 1021 m3

3 a) Calcular el volumen de la habitación midiendo las tres dimensiones: largo, ancho y alto. En m3.

V = l # a # h

b) Añadir agua y medir su volumen. A continuación, introducir la piedra. La diferencia entre el volumen inicial y final del agua es el volumen de la piedra.

4 a) 10 g/dm3 ? 10-3 kg

1 g ?

103 dm3

1 m3 = 10 kg/m3 d) 2300 ms ? 10-3 s

1 ms = 2,3 s

b) 70 km2 ? 106 m2

1 km2 = 7 ? 107 m2 c) 3,5 ? 10-2 hg/mL ? 10-1 kg

1 hg ?

103 mL

1 L = 3,5 kg/L

5 a) V = 6 m3

2,4 ? 106 bolitas = 2,5 ? 10-6 m3/bolita b) N =

10-3 m3

2,5 ? 10-6 m3/bolita = 400 bolitas

PR

UE

BA

S D

E E

VA

LU

AC

IÓN

Gasto (L)

d (km)

25

15

10

5

0

20

0 100 200 300 400

220805 _ 0289-0338.indd 293220805 _ 0289-0338.indd 293 25/03/10 13:2825/03/10 13:28



Un estudio científico, recientemente realizado, ha determinado que la altura del monte Everest, el más alto de la Tierra, es de 8844,43 m. En 1975 su altura había sido fijada en 8848,13 m. Es decir, que ha disminuido en 3,7 m.

Según los científicos, esta disminución de altura puede deberse a tres causas:

• El espesor de la capa de hielo y nieve de su cumbre se ha medido más exactamente y ha resultado ser de 3,5 m en vez de los 0,9 m determinados en 1975.

• El cálculo del nivel de partida ha sido más perfecto, situándolo 0,7 m por encima del anterior.

• La tecnología empleada en la actualidad, basada en ondas de radio, es más exacta, con un margen de error de 0,21 m.

Además, se ha sugerido que, desde 1975, el grosor de la capa de hielo puede haber disminuido debido al calentamiento global de la atmósfera.

1 En la medida de la altura del monte,

¿dónde se sitúan las cotas mínima y máxima?

Haz un esquema.

2 Explica cómo influyen las tres causas nombradas en la disminución de altura atribuida

al monte Everest.

a) ¿Por qué disminuye la altura de la montaña al aumentar el espesor de la capa de hielo y nieve de la cumbre?

b) ¿Cómo influye el cambio en el nivel de partida?

c) ¿Qué influencia tiene el uso de tecnologías nuevas al realizar la medida?

3 ¿Qué efectos tiene el calentamiento global sobre la altura del monte Everest?

4 ¿Se puede deducir a partir del texto que la altura del monte Everest ha disminuido

en los últimos años?

5 Una de las dificultades con que cuentan las expediciones al monte Everest es la falta de oxígeno,

debida a la disminución de la presión atmosférica con la altura.

a) Representa gráficamente los datos de la tabla, colocando la presión en el eje de ordenadas y la altura en el de abscisas. ¿La presión varía de forma lineal a medida que aumenta la altura?

b) Sabiendo que: 1 mbar = 100 Pa y 1 atm = 101 325 Pa, estima, a partir de la gráfica, y haciendo los cambios de unidades necesarios la presión atmosférica en la cima del monte.

Presión (mbar) Altura (km)

1000 0

900 2

600 4

390 8

200 12

150 16

PRUEBA DE EVALUACIÓN 3 TIPO PISA

220805 _ 0289-0338.indd 294220805 _ 0289-0338.indd 294 25/03/10 13:2825/03/10 13:28


1 Respuesta gráfica.

2 a) Si el espesor de la capa de hielo y nieve es mayor, la altura la a que llega la roca debe de ser menor.

b) Si el nivel de partida de la medida no está bien determinado con relación al nivel del mar, la medida es errónea. En este caso, se estaba situando 0,7 m por debajo de su posición.

c) Las nuevas tecnologías permiten realizar medidas con menor error; por tanto, más aproximadas a la realidad.

3 El calentamiento global hace que la capa de hielo en la cima del monte haya disminuido. Por tanto, al realizar la medida anterior debía de ser mayor de 3,5 m. Sin embargo, solo se estimó en 0,9 m.

4 No, solo se puede deducir que el resultado de la medida es diferente.

5 La gráfica es:

La variación no es lineal. A 8000 m la presión es de 390 mb.

390 mbar ? 100 Pa

1 mbar ?

1 atm

101 325 Pa = 0,38 atm

PR

UE

BA

S D

E E

VA

LU

AC

IÓN


Capa de hielo y nieve

Base del monte

Altura

Nivel del mar

P (mbar)

Altura (km)

1200

800

600

400

200

0

1000

0 5 10 15 20

220805 _ 0289-0338.indd 295220805 _ 0289-0338.indd 295 25/03/10 13:2825/03/10 13:28




1 Aplica la teoría cinética y explica las siguientes propiedades:

a) Los gases ocupan todo el volumen del recipiente en que se encuentran.

b) La presión que ejerce el gas.

c) La temperatura del gas.

d) Si aumenta la temperatura, sin variar el volumen, la presión aumenta.

2 Los datos recogidos en la siguiente tabla corresponden a dos sustancias diferentes A y B. Se muestran las

temperaturas de fusión y de ebullición.

a) ¿Cuál de ellas se encontrará en estado líquido a 20 °C?

b) ¿Cuál de ellas es un gas a temperatura ambiente?

c) A una temperatura de 0 °C, ¿en qué estado físico se encontrarán ambas sustancias?

Justifica todas las respuestas.

3 El volumen del aire dentro de un balón es de 400 cm3 a una temperatura de 20 °C.

Se introduce en una nevera y su volumen se reduce a 0,38 L. Suponiendo que la presión del aire

no cambia, calcula la temperatura que hay en el interior de la nevera.

4 Una cierta cantidad de gas ocupa un volumen de 4 L a una presión de 780 mm de Hg

y 20 °C de temperatura. Si disminuimos la presión hasta un tercio, manteniendo constante

la temperatura:

a) Calcula el volumen que ocupa el gas.

b) Enuncia la ley que corresponde a esta transformación.

5 Una masa de aire está contenida en un recipiente provisto de un émbolo, a temperatura constante.

Empujamos el émbolo obteniendo los siguientes resultados:

a) Completa la tabla, aplicando la ley correspondiente.

b) Dibuja la gráfica P-V.

c) Determina, a partir de la gráfica, el volumen que ocupará el gas cuando se encuentre sometido a una presión de 2,5 atm.

d) ¿Qué ocurrirá si disminuimos la presión por debajo de la presión atmosférica? Justifica tu respuesta.

Temperatura

de fusión (°C)

Temperatura

de ebullición (°C)

A 10 150

B -20 -3

P (atm) V (L)

1 20

2

4 5

4

220805 _ 0289-0338.indd 296220805 _ 0289-0338.indd 296 25/03/10 13:2825/03/10 13:28



PR

UE

BA

S D

E E

VA

LU

AC

IÓN

P (atm)

V (L)

5

4

3

2

1

0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

1 a) Los gases están formados por pequeñas partículas en continuo movimiento, separadas unas de otras, y que se distribuyen ocupando todo el volumen disponible.

b) Las partículas, en su movimiento, chocan unas con otras y con las paredes del recipiente. Estos choques son la causa de la presión del gas.

c) La temperatura mide la rapidez con que se mueven las moléculas. A mayor temperatura, mayor velocidad y mayor energía.

d) Al aumentar la temperatura, las moléculas se mueven con mayor velocidad y el número de choques aumenta; por tanto, aumenta la presión.

2 a) A 20 °C la sustancia A se encuentra en estado líquido, porque Tf < 20 °C < Te.

b) La sustancia B es un gas a temperatura ambiente, porque Tf < 20 °C y Te < 20 °C.

c) A 0 °C la sustancia A se encontrará en estado sólido, porque 0 °C < Tf. La sustancia B se encontrará en estado gaseoso, porque 0 °C > Te.

3 Cambiamos las unidades: V1 = 400 cm3 = 0,4 L; T1 = 20 °C + 273 = 293 K; V2 = 0,38 L.

Aplicando la Ley de Charles y Gay-Lussac:

V1

T1

= V2

T2

"

T2 = V2 ? T1

V1

= 0,38 L ? 293 K

0,4 L = 278,35 K " t2 = 5,35 °C

4 a) Aplicando la ley de Boyle-Mariotte: P1 ? V1 = P2 ? V2:

Si P2 = P1

3 "

P1 ? V1 = P1

3V2

"

V2 = 3V1 = 3 ? 4 L = 12 L

b) La Ley de Boyle-Mariotte dice: «Si un gas experimenta una transformación a temperatura constante, el pro-ducto de l presión por el volumen es una constante».

5 a)

b)

P (atm) 1 2 4 5

V (L) 20 10 5 4

c) Si P = 2,5 atm; V = 8 L.

d) Si P disminuye, el volumen aumenta.

220805 _ 0289-0338.indd 297220805 _ 0289-0338.indd 297 25/03/10 13:2825/03/10 13:28




1 La gráfica muestra el calentamiento de una sustancia. Representamos la temperatura que alcanza

en función del tiempo que transcurre:

2 Explica los siguientes hechos aplicando la teoría cinético-corpuscular:

a) Los sólidos tienen forma propia, mientras que los líquidos adoptan la forma del recipiente que los contiene.

b) Cuando la temperatura a la que está un sólido aumenta, el sólido funde. Su masa permanece constante, pero el volumen sí se modifica.

c) Los líquidos evaporan a cualquier temperatura.

3 En la rueda de una bicicleta hay aire a una presión de 1,20 atm y a 20 °C de temperatura.

Después de rodar durante un rato, la rueda se calienta, por efecto de la fricción con el suelo,

hasta 30 °C. Si suponemos que el volumen no varía:

a) ¿Qué presión ejerce ahora el aire?

b) ¿Qué ocurre con la cantidad de aire que hay en el interior de la cámara?

4 Un volumen de 10 L de gas se encuentra en condiciones normales de presión y temperatura.

a) Escribe los valores de las condiciones iniciales.

b) Si aumentamos la presión al doble sin variar la temperatura, ¿qué volumen ocupa el gas? ¿Ha aumentado el volumen o ha disminuido?

5 Aplicando la ley de Gay-Lussac, completa la siguiente tabla y luego dibuja la gráfica P-T a partir de los

datos recogidos en ella.

a) ¿Qué sucede en cada uno de los tramos?

b) ¿Cuál es la temperatura de fusión de la sustancia?

c) ¿Y la temperatura de ebullición?

t (min)

T (°C)

0

200

150

100

50

0

-505 10 15 20 25

P (atm) T (K)

1,5 300

350

3

650

220805 _ 0289-0338.indd 298220805 _ 0289-0338.indd 298 25/03/10 13:2825/03/10 13:28



1 a) La sustancia se encuentra a -50 °C y se calienta hasta 0 °C.

En el segundo tramo se está produciendo un cambio de estado porque la temperatura no cambia, se mantiene constante a 0 °C.

En el tercer tramo, la temperatura vuelve a aumentar desde 0 °C hasta 100 °C.

En cuarto tramo se produce otro cambio de estado y la temperatura se mantiene constante a 100 °C y, a continuación, vuelve a aumentar.

b) La temperatura de fusión es 0 °C.

c) La temperatura de ebullición es 100 °C.

2 a) Las partículas que forman los sólidos están fuertemente unidas y ocupan posiciones fijas mientras que en los líquidos las partículas se pueden desplazar unas de otras produciendo el cambio de forma.

b) Cuando el sólido cambia de estado, las fuerzas que mantienen unidas a las partículas se debilitan y estas ocupan mayor espacio, pero el número de partículas no cambia; es decir, la masa es la misma.

c) Las partículas de la superficie del líquido pueden adquirir la energía suficiente para escapar del mismo a cualquier temperatura.

3 a) P1 = 1,20 atm; T1 = 20 °C + 273 = 293 K; T2 = 30 °C + 273 = 303 K

Si V = constante, la transformación sigue la ley de Gay-Lussac:

P1

T1

= P2

T2

"

P2 = P1 ? T2

T1

= 1,20 atm ? 303 K

293 K = 1,24 atm

b) La cantidad de aire en el interior de la cámara es la misma.

4 a) V1 = 10 L; P1 = 1 atm; T1 = 0 °C + 273 = 273 K.

b) Si la temperatura no varía, la transformación sigue la ley de Boyle-Mariotte: P1? V1 = P2 ? V2.

Si P2 = 2P1:

V1 = 2V2 "

V2 = V1

2 =

10 L

2 = 5 L

5 La tabla queda así: La gráfica es:

PR

UE

BA

S D

E E

VA

LU

AC

IÓN

P (atm)

T (K)0

3,5

3,0

2,5

2.0

1,5

1,0

0,5

0,0200 400 600 800

P (atm) T (K)

1,5 300

1,75 350

3 600

3,25 650

220805 _ 0289-0338.indd 299220805 _ 0289-0338.indd 299 25/03/10 13:2825/03/10 13:28




Lee atentamente y observa la gráfica:

El gas contenido en el interior de un globo está formado por innumerables moléculas que se mueven caóticamente con una gran velocidad del orden de 400 m/s.

En este movimiento chocan entre ellas y con las paredes del globo, de forma que, a la presión atmosférica y a una temperatura de unos 25 °C, las moléculas chocan unas 2000 millones de veces por segundo.

El globo se hincha debido a la fuerza que hacen las moléculas contra las paredes. Una vez inflado, atamos la boca con un cordel y el gas queda encerrado en su interior.

Si el gas contenido en el globo es, por ejemplo, helio, el globo ascenderá al dejarlo en libertad y terminará estallando en lo alto. Sin embargo, si lo llenamos de aire, el globo terminará por caer al suelo.

¿Todo esto es casual? No, los globos siempre obedecen las leyes de la física.

1 Observa la gráfica y contesta:

a) ¿Qué representa la gráfica?

b) ¿Se mueven todas las partículas siempre a la misma velocidad?

c) ¿Qué partículas se mueven más deprisa en los ejemplos de la gráfica, las de hidrógeno o las de oxígeno, cuando la temperatura de ambos gases es de 0 °C?

2 Identifica en el texto la teoría cinética de los gases.

3 ¿Qué es la presión del gas? ¿En qué parte del texto se describe?

4 Si los gases no tienen volumen propio, sino que se adaptan al volumen del recipiente que los contiene,

¿por qué estallan los globos si metemos demasiado aire?

5 Explica por qué el globo lleno de helio asciende y el globo lleno de aire no lo hace.

6 Suponiendo que al ascender el globo, la temperatura no varía, ¿por qué estalla el globo?

¿Qué ley se cumple?

7 Imagina que introducimos el globo en un frigorífico:

a) ¿Qué ocurriría?

b) ¿Qué ley obedece?

8 El aire y el helio son gases. Explica cómo tienen que ser los valores de sus puntos de fusión

y de ebullición para que se encuentren en estado gaseoso en cualquier punto de la Tierra.

9 Si un globo contiene 1 L de aire a la presión atmosférica y a la temperatura ambiente (25 °C), calcula

cuál será su volumen al introducirlo en un frigorífico que se encuentra a -3 °C (la presión no varía).

10 En el globo de la cuestión anterior, calcula el volumen si disminuimos la presión hasta 0,6 atm

sin modificar la temperatura.

1000 2000

O2 a 273 K

O2 a 1000 K

H2 a 273 K

3000 4000 v (m/s)

N.º relativo de moléculas

220805 _ 0289-0338.indd 300220805 _ 0289-0338.indd 300 25/03/10 13:2825/03/10 13:28



1 a) La gráfica representa el número de moléculas de un gas que se mueven a una temperatura determinada. A una mayor temperatura hay más moléculas moviéndose con una velocidad elevada.

b) No todas las partículas se mueven a la misma velocidad. Como se ve en la gráfica, unas pocas se mueven muy deprisa o muy despacio. Además, las partículas no conservan su velocidad, porque continuamente se producen choques entre ellas.

c) Se mueven más deprisa (en general) las de hidrógeno, como se aprecia en la curva, que está más desplazada hacia la derecha.

2 «El gas contenido en el interior de un globo está formado por innumerables moléculas que se mueven caóticamente con una gran velocidad del orden de 400 m/s. En este movimiento chocan entre ellas y con las paredes del globo».

3 La presión del gas se debe a la fuerza que ejercen las moléculas al chocar entre ellas y con las paredes del recipiente. En el texto aparece en el párrafo: «En este movimiento chocan entre ellas y con las paredes del globo, de forma que, a la presión atmosférica y a una temperatura de unos 25 °C, las moléculas chocan unas 2000 millones de veces por segundo». El globo se hincha debido a la fuerza que hacen las moléculas contra las paredes.

4 Al hincharse el globo, se estira hasta que alcanza la elasticidad máxima; en ese momento se rompe.

5 El helio es un gas de menor densidad que el aire, y por eso el globo asciende.

6 Al subir el globo, la presión disminuye con la altura. Si suponemos que la temperatura no cambia, de acuerdo con la ley de Boyle-Mariotte, el volumen aumenta.

7 a) y b) La temperatura disminuye, sin variar la presión, según la ley de Gay-Lussac. El volumen disminuye y el globo se encoge.

8 Sus puntos de fusión y de ebullición deben de ser muy bajos, por debajo de 0 °C.

9 V1 = 1 L; P1 = 1 atm; T1 = 25 + 273 = 298 K; T2 = -3 + 273 = 270 K.

Según la ley de Gay-Lussac:

V1

T1

= V2

T2

Despejamos V2:

V2 = V1 ? T2

T1

= 1 L ? 270 K

298 K = 0,9 L

10 V1 = 1 L; P1 = 1 atm; T1 = 25 + 273 = 298 K; P2 = 0,6 atm.

Según la ley de Boyle-Mariotte:

P1 ? V1 = P2 ? V2

Despejamos V2:

V2 = P1

P2

V1 = 1 L ? 1 atm

0,6 atm = 1,6 L

PR

UE

BA

S D

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/s)

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1 Tenemos una mezcla de dos sustancias, A y B, con las siguientes propiedades deducidas a partir

de su comportamiento cuando se intentan disolver en agua y benceno:

a) Realiza un esquema que explique la forma de recuperar el componente A separándolo de la mezcla. Ten en cuenta que el agua y el benceno no son miscibles.

2 La solubilidad del cloruro de sodio en agua es: 36,0 g de soluto

100 g de agua.

Si tenemos tres disoluciones de cloruro de sodio:

Realiza los cálculos necesarios y clasifícalas como:

• Diluida.

• Concentrada.

• Saturada.

3 En un vaso con 200 cm3 de agua añadimos 15 g de azúcar y a continuación removemos hasta

que se disuelven completamente. Determina la concentración de la disolución formada y exprésala en:

a) g/L.

b) Porcentaje de masa.

(dagua = 1 g/cm3)

4 Explica cómo prepararías las siguientes disoluciones:

a) 250 mL de disolución de hidróxido de potasio (KOH) con una concentración de 15 g/L.

b) Medio litro de disolución de cloruro de sodio (NaCl) en agua con una concentración del 10 % en masa.

5 Queremos comprobar cómo cambia la solubilidad del nitrato de potasio cuando varía la temperatura.

Para ello hemos medido la cantidad de nitrato de potasio que se disuelve en 100 g de agua a diferentes

temperaturas y hemos obtenido los siguientes datos:

a) Haz una representación gráfica de los datos de la tabla.

b) Explica cómo varía la solubilidad del nitrato de potasio con la temperatura.

c) ¿Qué cantidad de nitrato de potasio quedará sin disolver si se añaden 80 g y se disuelven en 100 mL de agua a 35 °C?

Temperatura (°C) 0 10 30 45

Solubilidad (g/100 mL de agua) 12 20 40 70

Disolución Contenido Tipo

1 Hemos disuelto 10,0 g de cloruro de sodio en 1 L de agua.

2 Hemos disuelto 200,0 g de cloruro de sodio en 1 L de agua.

3 Hemos disuelto 40,0 g de cloruro de sodio en 100 mL de agua.

Soluble en agua Soluble en benceno Estado físico

Sustancia A Sí No Sólido

Sustancia B No Sí Sólido

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1 Agua + benceno

A + B A se disuelve en el agua y B en el benceno.

Como el agua y el benceno no son miscibles, aparecen dos fases que se separan mediante una decantación. Evaporando el agua se recupera la sustancia A.

2

3 a) El volumen es V = 200 cm3 = 200 mL = 0,2 L. La concentración es:

c = ms (g)

V (L) =

15 g

0,2 L = 75 g/L

b) mdisolución = 215 g. Por tanto:

c% = 15 g de soluto

215 g de disolución ? 100 g de disolución = 6,97%

4 a) La masa de soluto es:

ms = 15 g/L ? 0,25 L = 3,75 g

Medimos 3,75 g de KOH utilizando una balanza y los disolvemos en agua hasta que el volumen sea de 250 mL utilizando un matraz aforado.

b) Tenemos:

ms = 10 g de soluto

100 g de disolución ? 500 g de disolución = 50 g de soluto

Medimos 50 g de NaCl utilizando una balanza y los disolvemos en agua hasta que el volumen sea de 0,5 L utilizando un matraz aforado.

5 a) La gráfica es:

b) La solubilidad del nitrato de potasio aumenta con la temperatura.

c) La solubilidad a 35 °C es de 50 g/100 mL de agua. Quedan sin disolver: 80 g - 50 g = 30 g de soluto.

Disolución Contenido Tipo

1Hemos disuelto 10,0 g de cloruro de sodio

en 1 L de agua.c = 1 g/100 g de agua: diluida.


en 1 L de agua.c = 20 g/100 g de agua: concentrada.


en 100 mL de agua.

c = 40 g/100 g de agua > que la solubilidad:

saturada.

Solubilidad (g/100 mL agua)

T (°C)

7060

3020100

5040

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

220805 _ 0289-0338.indd 303220805 _ 0289-0338.indd 303 25/03/10 13:2825/03/10 13:28




1 Dadas las siguientes mezclas:

• Arena + hierro. • Agua + sal. • Aceite + agua.

a) ¿Serán homogéneas o heterogéneas?

b) ¿Qué método utilizarías para separar sus componentes?

c) ¿En qué propiedad de las sustancias se basa el método de separación que has elegido?

2 La densidad de un líquido es 0,8 g/cm3 si se añaden 20 g de soluto a 2 L de dicho líquido.

Calcula la concentración de la disolución obtenida:

a) Expresada en g/L.

b) Expresada en porcentaje de masa. (Suponemos que la adición de soluto no modifica el volumen de la disolución.)

3 En un matraz tenemos un líquido incoloro que, por su aspecto, podríamos pensar que es agua.

Hacemos los siguientes experimentos:

• Lo ponemos a calentar y, cuando el termómetro llega a 105 °C, comienza a hervir.

• El líquido se evapora y deja un residuo sólido de color blanco.

¿Qué conclusión puedes sacar de estos datos?

4 Queremos preparar 2,5 L de una disolución de azúcar en agua con una concentración del 5%

en masa:

a) ¿Qué cantidad de soluto necesitamos utilizar?

b) Explica el procedimiento para preparar la disolución.

c) ¿Cuál es la concentración expresada en g/L.

(La densidad de la disolución es 1200 kg/m3.)

5 La siguiente gráfica representa la solubilidad de una sustancia en agua a diferentes temperaturas.

a) Si dispones de un 1 L de disolución de dicha sustancia a 20 °C, ¿qué cantidad de soluto contiene?

b) Si deseas aumentar la concentración añadiendo más soluto, ¿qué debes hacer, calentar o enfriar la disolución?

c) Si enfriamos hasta 0 °C, ¿qué ocurrirá?

Solubilidad (g/100 g agua)

T (°C)

50

40

20

10

0

30

0 20 40 60 80

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1 • Arena + hierro. Es una mezcla heterogénea. Como el hierro tiene propiedades magnéticas y la arena no, podemos separar los componentes utilizando un imán.

• Agua + sal. Es una mezcla homogénea, porque la sal es soluble en agua. El punto de ebullición del agua es menor que el de la sal. Por tanto, si calentamos, el agua se evapora, y la sal, no.

• Aceite + agua. Es una mezcla heterogénea, porque el agua y el aceite son inmiscibles. Por ello se pueden separar mediante una decantación.

2 a) La concentración es:

c = Masa soluto

Volumen disolución =

20 g

2 L = 10 g/L

b) La masa de líquido es:

mlíquido = 800 g/L ? 2 L = 1600 g

La masa de disolución es:

mdisolución = 1600 g + 20 g = 1620 g

Entonces:

c % = 20 g de soluto

1620 g de disolución ? 100 = 1,25 %

3 El punto de ebullición no coincide con el del agua (100 °C). Por tanto, no se trata de agua.

Si al evaporar el líquido queda un residuo sólido, no se trata de una sustancia pura, sino de una disolución. Uno de los componentes probablemente será agua.

4 a) d = 1200 kg/m3 ?

103 g

1 kg ?

1 m3

103 L = 1200 g/L

md = 2,5 L ? 1200 g/L = 3000 g de disolución

Y la masa de soluto es:

ms = 5 g soluto

100 g disolución ? 3000 g disolución = 150 g de soluto

b) Pesamos 150 g de azúcar y la disolvemos en agua. En un matraz aforado de 2,5 L de capacidad añadimos agua hasta completar el volumen.

c) c = mV

= 15 g

2,5 L = 60 g/L

5 a) s20 °C = 32 g

100 g agua " s ? 1000 g agua = 320 g

b) Calentar, ya que según la gráfica la solubilidad aumenta con la temperatura.

c) s0 °C = 26 g

100 g agua " s ? 1000 g agua = 260 g

La solubilidad disminuye. Por tanto, se depositan en el fondo:

320 g - 260 g = 60 g de azúcar

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Desde los tiempos prehistóricos, los problemas derivados del agua han sido decisivos para la existencia de agrupaciones humanas. Cuando el agua escaseaba, se producía el éxodo de los pueblos, el abandono de los terrenos que una vez fueron fértiles y aun la desaparición de culturas milenarias.

Estudios científicos prevén para el año 2015 el agotamiento de los recursos de agua consumible en las regiones habitadas del planeta. Sin embargo, en la Tierra estamos rodeados de agua salada. Si fuera posible quitar las sales del agua del océano mediante un proceso barato, podrían resolverse algunos de los problemas más urgentes de la humanidad. La conversión del agua de mar en agua dulce no es una idea nueva. La destilación, el método básico para hacerlo, se practica desde hace 2000 años, particularmente por los marinos.

Otro método, objeto de estudios en la actualidad, es el que consiste en desalar el agua de mar por congelación. Cuando el agua salada se congela, el hielo prácticamente no contiene nada de sal. Puede entonces obtenerse agua dulce a partir del congelamiento parcial del agua de mar, separando el hielo y luego derritiéndolo.

1 Haz un breve comentario del texto y explica cómo influye

el conocimiento científico y el desarrollo tecnológico en la sociedad.

2 El agua es un recurso renovable. Explica este concepto e intenta justificar la razón de que se pueda

agotar según aparece en el texto.

3 La composición química media de 1 L de agua de mar es la siguiente:

a) ¿Qué tipo de mezcla es el agua de mar?

b) Completa la tabla escribiendo la fórmula de cada una de las sustancias y la concentración expresada en % en masa.

c) Determina la cantidad de agua de mar que necesitaríamos para obtener una tonelada de cloruro de sodio y de cloruro de potasio. (Densidad del agua del mar: 1027 kg/m3.)

4 Nombra los métodos de separación que aparecen en el texto y explica en qué consisten.

5 El agua de mar se utiliza tradicionalmente para obtener sal. ¿Qué método se utiliza para este fin?

Explica las semejanzas y diferencias que existen entre este método y la destilación.

6 ¿Dónde se encuentra la mayor parte de agua dulce? ¿Y la mayor parte de agua dulce superficial?

Componente Fórmula Masa (g) Concentración en %

Cloruro de sodio 24,0

Cloruro de magnesio 5,0

Cloruro de calcio 1,1

Cloruro de potasio 0,7

Bromuro de sodio 0,096

Cloruro de estroncio 0,024

Fluoruro de sodio 0,003


Distribución del agua en la Tierra

Total de agua

en el planeta

Agua marina: 97%

Agua dulce: 3%

Total de agua dulce

Hielo: 79%

Aguas subterráneas: 20%

Agua dulce superficial: 1%

Total de agua dulce superficial

En los lagos: 50%

En el suelo: 38%

En la atmósfera: 10%

En los ríos: 1%

En los seres vivos: 1%

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1 Respuesta libre. Buscando la capacidad para relacionar la ciencia, la tecnología y la sociedad, buscando el grado de comprensión acerca del papel que puede tener la ciencia en la resolución de problemas actuales y de la forma de vida en general.

2 Respuesta modelo. El agua existe en la Tierra en tres estados: sólido (hielo, nieve), líquido y gas (vapor de agua). El agua de la superficie se evapora y forma las nubes, mediante la lluvia precipita y se filtra en la Tierra. Esto hace que la cantidad total de agua en el planeta no cambie. La circulación y conservación de agua en la Tierra se llama ciclo del agua y, por tanto, el agua es un recurso renovable. La actividad del hombre puede influir en el ciclo del agua debido a que realiza vertidos de aguas contaminadas, produce alteraciones de la vegetación y del suelo o provoca cambios climáticos que influyen en el nivel de precipitaciones.

3 La tabla queda así:

a) El agua del mar es una disolución de sales en agua.

b) Ver tabla.

c) 1 t = 106 g; c = mV

. La concentración de cloruro de sodio es 24 g/L.

La concentración de cloruro de potasio es 0,7 g/L.

V = 106 g

0,7 g/L = 1,4 ? 106 L

4 Destilación: método de separación de los componentes de una mezcla basado en la diferencia de sus puntos de ebullición. Congelación: método de separación de los componentes de una mezcla que tienen una gran diferencia en sus puntos de fusión.

5 Para obtener sal se utiliza la evaporación. La evaporación y la destilación hacen que el agua pase a estado de vapor, pero en la destilación lo hace en el punto de ebullición, y en la evaporación, no.

La evaporación se realiza, generalmente, usando el calor del Sol.

6 En forma de hielo. En los lagos.


cial

%

Componente Fórmula Masa (g) Concentración en %

Cloruro de sodio NaCl 24,024

1027 ? 100 = 2,33%

Cloruro de magnesio MgCl2 5,05,0

1027 ? 100 = 0,48%

Cloruro de calcio CaCl2 1,11,1

1027 ? 100 = 0,10%

Cloruro de potasio KCl 0,70,7

1027 ? 100 = 0,07%

Bromuro de sodio NaBr 0,0960,096

1027 ? 100 = 0,009%

Cloruro de estroncio SrCl2 0,0240,024

1027 ? 100 = 0,002%

Fluoruro de sodio NaF 0,0030,003

1027 ? 100 = 0,003%

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308



1 En las figuras que aparecen a continuación indica el signo de la carga q:

a) b)

2 Responde a las siguientes frases con verdadero o falso. En el caso de que sea falso, modifica la frase

para que resulte verdadera:

a) Cuando un cuerpo tiene carga positiva, es que ha ganado protones.

b) Un cuerpo cargado negativamente tiene más electrones que protones.

c) Todos los cuerpos tienen electrones y protones.

d) Un cuerpo neutro no tiene electrones ni protones.

e) Los electrones se ganan o se pierden con más facilidad que los protones porque están en la parte externa de los átomos.

3 Sabiendo que la carga de un electrón es: e = 1,6 ? 10-19 C.

a) ¿A cuántos electrones equivale la carga de 1 C?

b) Imagina que un cuerpo gana un millón de electrones, ¿qué carga eléctrica adquiere, expresada en culombios?

4 Completa el siguiente cuadro:

Comprueba la relación entre Z y A y el número de neutrones:

A = Z - N.º de neutrones

5 En la naturaleza existen dos isótopos de litio.

a) Haz un esquema de los isótopos del litio: 63Li y 73Li, y explica en qué se diferencian y qué tienen en común los isótopos de un elemento.

b) Sabiendo que la masa del litio que se encuentra en la naturaleza, formado por la mezcla de los dos isótopos, es 6,94 u, determina el porcentaje en que aparecen cada uno de los isótopos.


++

Especie

atómicaSímbolo Z A

N.º de

protones

N.º de

electrones

N.º de

neutrones

Oxígeno 168O

Sodio 23 11

Helio 2 2

147N

Ion fluoruro 9 19

20 40 18

220805 _ 0289-0338.indd 308220805 _ 0289-0338.indd 308 30/03/10 16:4930/03/10 16:49



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1 a) q es una carga positiva, porque entre las dos cargas de la figura aparece una fuerza de repulsión.

b) q es una carga negativa, porque la fuerza que aparece entre dicha carga y la barra cargada negativamente es de repulsión.

2 a) Falso: cuando un cuerpo se carga positivamente, es que ha perdido electrones.

b) Verdadero.

c) Verdadero.

d) Falso: un cuerpo neutro tiene el mismo número de electrones que de protones.

e) Verdadero.

3 a) Como e = 1,6 ? 10-19 C:

N.° electrones = 1 C

1,6 ? 10-19 C/e = 6,25 ? 1018 electrones

b) q = 106 electrones ? 1,6 ? 10-19 C

1 electrón ? 1,6 ? 10-13 C " q = 1,6 ? 10-13 C ?

1 nC

10-6 C = 1,6 ? 10-13 nC

4

5 a) 63Li: 7

3Li:

Los isótopos son átomos de un mismo elemento que tienen el mismo número atómico y diferente número másico; es decir, se diferencian en el número de neutrones que tienen en el núcleo.

b) 6,94 = 6 ? P1 + 7 ? P2 " 6,94 = 6 ? P1 + 7 ? (1 - P1)

Resolviendo la ecuación:

• P1 = 6 % (isótopo de litio con A = 6).

• P2 = 94 % (isótopo de litio con A = 7).

Especie


N.º de

protones

N.º de

electrones

N.º de

neutrones

Oxígeno 168O 8 16 8 8 8

Sodio 21

31Na 11 23 11 11 12

Helio 42He 2 4 2 2 2

Nitrógeno 147N 7 14 7 7 7

Ion fluoruro F- 9 19 9 10 10

Ion calcio Ca2+ 20 40 20 18 9

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310



1 La bolita de un péndulo eléctrico se toca con una varilla de plástico que previamente hemos frotado

con un paño de lana. Con la misma varilla tocamos la bolita de otro péndulo. Explica lo que

ocurrirá si:

a) Acercamos los dos péndulos.

b) Ponemos los dos péndulos en contacto.

c) Tocamos el segundo péndulo con una varilla de vidrio electrizada y lo acercamos al primero.

2 A partir de los siguientes datos.

• mprotón = 1,6 ? 10-27 kg

• melectrón = 9,11 ? 10-31 kg

• mneutrón = 1,6 ? 10-27 kg

• qprotón = +1,6 ? 10-19 C

• qelectrón = -1,6 ? 10-19 C

a) Calcula la masa, en gramos, y la carga, en culombios, del ion Li+ (Z = 3; A = 6).

b) ¿Por qué se dice en todos los libros que la masa de un átomo coincide casi exactamente con la masa de su núcleo?

3 Dado el átomo 136C:

a) Escribe el valor de su número atómico y de su número másico. Luego, explica el significado de estos dos valores.

b) Explica su estructura según el modelo atómico de Rutherford.

c) Escribe los valores del número atómico y número másico de un posible isótopo suyo. ¿En qué se diferencian los isótopos?


5 Se conocen tres isótopos del elemento uranio: 239

42U, 23

952U y 23

982U, que existen en la naturaleza

en los porcentajes:

• 239

42U " 0,0057 %

• 239

52U " 0,72 %

• 239

82U " 99,27 %

a) ¿Cuál es la masa atómica del uranio?

b) ¿Cuál de ellos tiene propiedades radiactivas?

c) ¿En qué consisten esas propiedades?

Especie


N.º de

protones

N.º de

electrones

N.º de

neutrones

S2- 32 16

Si 14 15

Argón 18 22

Calcio 40 20

Cl 17 36


220805 _ 0289-0338.indd 310220805 _ 0289-0338.indd 310 25/03/10 13:2825/03/10 13:28

1 a) Se repelen porque ambos han adquirido la misma carga eléctrica.

b) Se repelen porque, mediante el contacto, adquieren la misma carga eléctrica.

c) Se atraen. La varilla de vidrio induce cargas eléctricas de signo contrario.

2 a) El Li+ está formado por 3 protones, 3 neutrones y 2 electrones:

La masa será:

m = 3 ? (1,6 ? 10-27 kg) + 3 ? (1,6 ? 10-27 kg) + 2 ? (9,11 ? 10-31 kg) = 9,6 ? 10-27 kg "

" m = 9,6 ? 10-27 kg ? 103 g

1 kg = 9,6 ? 10-24 g

q = +1,6 ? 10-19 C, puesto que tiene una carga unidad positiva.

b) Porque la masa del protón y del neutrón es mucho mayor que la masa de los electrones. Por tanto, la masa del núcleo es mucho mayor.

3 a) Z = 6 " número de protones que un átomo tiene en el núcleo.

A = 13 " número de protones + número de neutrones que un átomo tienen en el núcleo.

b) El átomo está formado por un núcleo muy pequeño donde está concentrada toda la carga positiva y casi toda la masa. En la corteza o parte externa se encuentran los electrones girando alrededor del núcleo.

c) Ejemplo: Z = 6 y A = 14.

Los isótopos se diferencian en el número de neutrones del núcleo.

4

5 a) La masa atómica es:

m = 234 ? 0,0057

100 + 235 ?

0,72

100 + 238 ?

99,27

100 = 237,96 u

b) 239

52U tiene propiedades radiactivas.

c) Esto quiere decir puede romperse espontáneamente produciendo dos núcleos de menor tamaño mediante una reacción de fisión nuclear. En este proceso se libera una gran cantidad de energía.

311


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Especie


N.º de

protones

N.º de

electrones

N.º de

neutrones

Ion sulfuro S2- 16 32 16 18 16

Silicio Si 14 29 14 14 15

Argón Ar 18 38 18 18 22

Calcio Ca 20 40 20 20 20

Cloro Cl 17 36 17 17 19

220805 _ 0289-0338.indd 311220805 _ 0289-0338.indd 311 25/03/10 13:2825/03/10 13:28



¿Qué hay en una estrella? Nosotros mismos,Todos los elementos de nuestro cuerpo y del planetaEstuvieron en las entrañas de una estrella.Somos polvo de estrellas.

E. CARDENAL

La energía de las estrellas y, por tanto, del Sol, procede de las reacciones de fusión nuclear que se producen en su interior.

Los componentes predominantes de una estrella son 11H y 42 He, pero en su interior encierran una verdadera factoría de átomos.

El núcleo de un átomo de hidrógeno está formado por una sola partícula, el protón. De la fusión de dos núcleos de hidrógeno resulta un núcleo de deuterio, 21H, que es un isótopo del hidrógeno. Al unirse el deuterio a otro núcleo de hidrógeno, forma un isótopo del helio de número másico 3. En este proceso se libera energía. A continuación, dos núcleos de 3He chocan y forman un núcleo de helio ordinario: 42He.

Después de la formación de helio, el proceso de las transformaciones nucleares continúa con la creación sucesiva de otros elementos más pesados que el helio: el 74Be, 73Li, para continuar hasta el carbono, el nitrógeno, el oxígeno, etc.

1 Lee el texto y explica el significado del poema de E. Cardenal que aparecen al principio. ¿Crees que

los versos contienen una explicación científica o se trata simplemente de una metáfora poética?

2 En la representación 11H y 42He:

a) ¿Qué significa cada uno de los números?

b) Explica cómo están formados los átomos que representan.

c) Describe las partículas que los forman.

3 Cuando dos núcleos de hidrógeno se encuentren a muy corta distancia, ¿cómo será la fuerza

que aparece entre sus protones?

4 Contesta:

a) ¿Por qué el hidrógeno, 11H, y el deuterio, 21H, son isótopos? ¿Qué tienen en común y en qué se diferencian?

b) Escribe la representación del isótopo del helio de número másico 3.

c) ¿Son isótopos los átomos 74Be, 73Li? ¿Por qué?

5 El hidrógeno se presenta en forma de tres isótopos: el hidrógeno ordinario (1H), que tiene una abundancia

del 99,98 %; el deuterio (2H), con el 0,012 %, y el tritio (3H), con solo el 0,003 %. Determina la masa

atómica del hidrógeno.

6 Observa el dibujo de arriba y contesta:

a) Explica en qué consiste la fusión nuclear. ¿Qué especies atómicas intervienen?

b) Explica la posibilidad de emplear dicha reacción en la obtención de energía, y las ventajas que puede presentar respecto a las reaciones de fisión nuclear.


Protón

Energía Neutrón

1H

1H

1H

1H

1H

1H

1H

1H

2H

2H

3He

3He

4He

Neutrino

Ciclo protón-protón

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1 Si todos los elementos químicos se han producido mediante reacciones químicas de fusión en el interior de las estrellas, los elementos que forman los seres vivos también tienen el mismo origen.

Podemos decir que el poema encierra una explicación científica.

2 a) AZX " Z: número atómico = N.º de protones que tiene en el núcleo.

A: número másico = N.º de protones + N.º de neutrones que tiene en el núcleo

• 11H " A = 1; Z = 1. Formado por un protón.

• 42He " A = 4; Z = 2. Formado por dos protones y dos neutrones.

b)

c) Protón: partícula con carga positiva.

Neutrón: partícula sin carga eléctrica y de masa semejante al protón.

Electrón: partícula con carga eléctrica negativa y de masa despreciable frente a las anteriores.

3 Será una fuerza de repulsión eléctrica porque aparece entre dos partículas con el mismo tipo de carga eléctrica.

4 a) Son dos átomos diferentes del mismo elemento con igual número atómico y distinto número másico. Por tanto, tienen el mismo número de protones y se diferencian en el número de neutrones.

b) 32He.

c) No son isótopos, porque tienen diferente número atómico.

5 Escribimos el porcentaje de cada isótopo multiplicado por su masa:

mH = 1 ? 99,98

100 + 2 ?

0,012

100 + 3 ?

0,003

100 = 1,00013 u

6 a) Dos átomos de hidrógeno pueden unir sus núcleos y convertirse en un átomo de helio desprendiendo una gran cantidad de energía.

b) Se podría utilizar como fuente de energía con la ventaja de que no produce residuos radiactivos. Aunque presenta el inconveniente de que, para que se produzca, la temperatura debe ser extraordinariamente alta.

N.º de protones N.º de neutrones N.º de electrones

11H 1 0 1

42He 2 2 2

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1 Dados los siguientes elementos químicos:

• Sodio. • Argón. • Cobalto. • Aluminio.

• Azufre. • Hierro. • Calcio. • Carbono.

• Nitrógeno. • Oxígeno. • Helio.

a) Escribe su símbolo.

b) Clasifícalos en metales, no metales y gases nobles.

c) A temperatura ambiente, ¿en qué estado físico se encuentran?

2 Dadas las siguientes sustancias:

• Cloruro de magnesio. • Cobre. • Cloruro de sodio.

• Hidrógeno. • Dióxido de carbono. • Monóxido de nitrógeno.

• Yoduro de potasio. • Sodio.

a) Identifícalas como elementos o compuestos químicos.

b) Escribe su fórmula.

c) ¿Cuáles se encontrarán en forma de moléculas y cuáles en forma de cristales?

3 Para determinar el tipo de enlace que une a los átomos en tres compuestos desconocidos: A, B y C,

se han tomado los siguientes datos:

a) ¿Cual de ellos es un metal?

b) ¿Cuál de ellos es un cristal iónico?

c) ¿Cuál de ellos está formando moléculas?

4 Clasifica los siguientes compuestos como orgánicos o inorgánicos:

• Propano. • Amoniaco. • Etanol.

• Dióxido de carbono. • Metano. • Ácido ascórbico.

• Glucosa. • Nitrato de potasio. • Agua.

5 En la siguiente tabla aparece la abundancia de los elementos en la corteza terrestre.

Haz un diagrama de barras con estos datos y explica su significado.

Sustancia Estado ¿Conduce la corriente?

A Sólido No

B Sólido Sí

C Gas No

Elemento Abundancia (%)

Oxígeno 46

Silicio 27

Aluminio 8

Hierro 6

Calcio 5

Magnesio 3

Sodio 2

Potasio 2

Otros 1

◼ FÍSICA Y QUÍMICA 3.° ESO ◼ MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. ◼314

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1 a) Na, S, N, Ar, Fe, O, Co, Ca, He, Al y C.

b) Metales: sodio, hierro, cobalto, calcio y aluminio.

No metales: azufre, nitrógeno, oxígeno y carbono.

Gases nobles: argón y helio.

c) Sólidos: sodio, azufre, hierro, cobalto, calcio, aluminio y carbono.

Gases: nitrógeno, argón, oxígeno y helio.

2 a) Elementos: hidrógeno, cobre, sodio.

Compuestos: cloruro de magnesio, yoduro de potasio; dióxido de carbono; cloruro de sodio y monóxido de nitrógeno.

b) Fórmulas: MgCl2, H2, KI, Cu, CO2, Na, NaCl y NO.

c) Moléculas: H2, CO2 y NO.

Cristales: MgCl2, KI, Cu, Na y NaCl.

3 a) B.

b) A.

c) C.

4 • Compuestos inorgánicos: dióxido de carbono, nitrato de potasio, amoniaco, agua, cloruro de sodio.

• Compuestos orgánicos: propano, glucosa, metano, etanol y ácido ascórbico.

5 La gráfica queda así:

Los elementos más abundantes en la corteza terrestre son el silicio y el oxígeno, que forman parte de la mayoría de las rocas.

315

50

40

30

20

10

0

Oxígen

o

Abundancia (%)

Silici

o

Hierro

Calcio

Mag

nesio

Sodio

Potasio

Otros

Alumini

o

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1 Completa las siguientes frases:

a) Un elemento está formado por _________ del mismo tipo.

b) Un compuesto está formado por dos o más _________ _________.

c) Mediante calor, el óxido de mercurio se puede descomponer en _________ y _________, que son _________.

2 Completa la tabla:

a) ¿Qué elementos pertenecen al mismo grupo?

b) ¿Qué tienen en común?

3 Responde a las siguientes cuestiones:

a) ¿Qué es una molécula?

b) ¿Cuáles son las sustancias que están en forma de átomos aislados?

c) ¿Qué es un cristal?

d) ¿En qué estado físico se encuentran las sustancias que forman cristales?

Pon un ejemplo de una sustancia que se encuentre en cada una de las formas.

4 Responde a las siguientes cuestiones:

a) ¿Cuál es la fórmula del hidrógeno? ¿Por qué?

b) El cloruro de calcio, de fórmula CaCl2, se encuentra en forma de cristales iónicos. ¿Qué información nos proporciona la fórmula?

c) El elemento carbono puede aparecer en la naturaleza en forma de diamante. ¿Qué tipo de cristal es? ¿Cómo está formado?

d) El helio es un gas noble. ¿Cuál es su fórmula? ¿Por qué?

5 La información nutricional de una caja de cereales dice que estos contienen 3,5 mg de hierro/100 g

de cereales. La CDR es de 14 mg/día, pero el organismo solo es capaz de absorber el 10% de

lo que se ingiere.

a) El hierro es un bioelemento o un oligoelemento. ¿Por qué?

b) ¿Qué función tiene el hierro en el organismo?

c) ¿Qué problemas provoca su falta?

d) Si una persona toma una ración de 30 g de cereales en el desayuno, ¿qué cantidad de hierro está ingiriendo? ¿Qué cantidad absorbe?

e) ¿Qué cantidad de cereales habría que tomar al día para absorber la CDR en hierro?

Elemento Símbolo Z Grupo Periodo Metal o no metal Iones (+/-)

Litio 3

Oxígeno 8

Sodio 11

Cloro 17

Potasio 19


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1 a) Un elemento está formado por átomos del mismo tipo.

b) Un compuesto está formado por dos o más átomos distintos.

c) Mediante calor, el óxido de mercurio se puede descomponer en oxígeno y mercurio, que son elementos.

2

a) El litio, el sodio y el potasio pertenecen al mismo grupo.

b) Ambos tienen un solo electrón en el último nivel y tienen tendencia a perderlo para formar un ion positivo. Los elementos de un mismo grupo presentan propiedades físicas y químicas semejantes.

3 a) Es un agrupación de átomos que pueden pertenecer al mismo elemento; por ejemplo, O2, o a elementos diferentes formando compuestos; por ejemplo, CO2.

b) Los gases nobles; por ejemplo, el helio (He).

c) Es una forma de materia cuyas partículas tienen una estructura interna perfectamente ordenada.

d) Aparecen en estado sólido. Por ejemplo, el cloruro de sodio (NaCl).

4 a) H2, debido a que el hidrógeno está formado por moléculas en las cuales hay dos átomos unidos.

b) En el cristal hay el mismo número de átomos de sodio que átomos de cloro, en proporción 1:1.

c) Es un cristal covalente. Está formado por un gran número de átomos de carbono unidos entre sí.

d) He, porque se encuentra en forma de átomos aislados.

5 a) El hierro es un oligoelemento. Se encuentra en el organismo en pequeña proporción, pero es indispensable para todos los seres vivos.

b) Interviene en la producción de la hemoglobina.

c) Anemia.

d) Operando:

m = 30 g de cereales ? 3,5 ? 10-3 g de hierro

100 g de cereales = 1,05 mg de hierro

Absorbe el 10%:

ml = 1,05 ? 10

100 = 0,105 mg

e) Operando:

m = 0,014 g de hierro ? 100 g de cereales

3,5 ? 10-3 g de hierro = 400 g



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Elemento Símbolo Z Grupo Periodo Metal o no metal Iones + o -

Litio Li 3 1 2 Metal +

Oxígeno O 8 16 2 No metal -

Sodio Na 11 1 3 Metal +

Cloro Cl 17 17 3 No metal -

Potasio K 19 1 4 Metal +

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Hacia 1830 se conocían cincuenta y cinco elementos diferentes, un buen paso desde los cuatro elementos de la antigua teoría. De hecho, el número era demasiado grande para no inquietar a los químicos. Los elementos variaban extensamente en sus propiedades, y parecía existir poco orden entre ellos. ¿Por qué había tantos? Y ¿cuántos más quedaban por descubrir? ¿Diez? ¿Cien? ¿Mil? ¿Un número infinito?

Era tentador buscar un orden en el conjunto de los elementos ya conocidos. Quizá de esta manera podría encontrarse una razón que explicase su número, y alguna manera de justificar la variación de las propiedades que poseían.

Breve historia de la Química,ISAAC ASIMOV

1 ¿Por qué surgió la necesidad entre los científicos

de clasificar los elementos químicos?

2 La clasificación es uno de los métodos de trabajo usuales en la ciencia: clasificación de plantas, animales, etc.

a) ¿Cómo se realiza una clasificación?

b) ¿Qué utilidad tiene la clasificación de los elementos químicos?

3 ¿Cuál es el criterio de clasificación de los elementos en la tabla periódica actual? ¿Hubo otros criterios

anteriores? ¿En qué grandes grupos se clasifican los elementos?

4 La tabla periódica actual se debe a D. I. Mendeleiev.

a) ¿Sirvió para calmar las inquietudes de los químicos?

b) ¿Cuál es el criterio empleado por Mendeleiev para ordenar los elementos? ¿Cuál es el criterio actual?

c) ¿Por qué dejó huecos Mendeleiev cuando elaboró su tabla?

5 La posición que ocupa un elemento en el sistema periódico puede explicar sus propiedades, como

el estado físico en que se va a encontrar el elemento y los compuestos que formen. Utiliza la posición

de los siguientes elementos para completar la tabla:

6 Observa la tabla periódica en espiral.

a) ¿Qué elementos se sitúan en el centro de la espiral?

b) ¿Dónde se sitúan los elementos de transición?

c) ¿Están agrupados los elementos que tienen propiedades químicas parecidas? Pon ejemplos.


Elemento/

CompuestoFórmula Tipo de elemento

Átomos aislados,

molécula o cristalesEstado físico

Oxígeno

Sodio

Cobalto

Dióxido de carbono

Cloruro de sodio

Monóxido de nitrógeno

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1 Debido a que el número de elementos conocidos aumentaba y era necesario buscar alguna relación entre sus propiedades. Cuando aparecen muchos elementos de una categoría, es probable que existan subcategorías en las que poder clasificarlos.

2 a) Es necesario establecer un criterio de clasificación que agrupe a aquellos elementos que tienen las mismas características.

b) Porque así podemos comprender mejor sus propiedades, buscar regularidades, etc.

3 El orden creciente de número atómico (Z ). Sí, la primera clasificación se realizó utilizando la masa atómicay no el número atómico.

Metales, no metales y gases nobles. Todos los elementos del sistema periódico pertenecen a uno de estos tres grandes grupos.

4 a) Sí. La tabla elaborada por Mendeleiev mostró que la posición en el sistema periódico sirve para predecir las propiedades de un elemento, ya que todos los elementos de un mismo grupo presentan propiedades semejantes.

b) La masa atómica. El número atómico.

c) Porque predijo que se descubrirían nuevos elementos químicos que estarían situados donde él dejó los huecos. La posición de los huecos indicaba las propiedades que deberían tener los elementos que aún no se habían descubierto.

5 La tabla queda así:

6 a) Los que tienen un número atómico más bajo.

b) En la derecha de la tabla.

c) Sí, se agrupan con el mismo color partiendo del centro de la espiral. Ejemplos: berilio, magnesio, calcio…; litio, sodio, potasio…; oxígeno, azufre, selenio…

Elemento

CompuestoFórmula Tipo de elemento

Átomos aislados,

molécula o cristalesEstado físico

Oxígeno O2 No metal Molécula Gas

Sodio Na Metal Cristal metálico Sólido

Cobalto Co Metal Cristal metálico Sólido

Dióxido de carbono CO2 No metal + no metal Molécula Gas

Cloruro de sodio NaCl No metal + metal Cristal iónico Sólido

Monóxido de nitrógeno NO No metal + no metal Molécula Gas

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1 Clasifica los siguientes procesos como cambios físicos o químicos. Justifica la respuesta.

a) Añadir sal al hielo para facilitar que se funda.

b) Fermentación de la cebada para obtener cerveza.

c) Imantar una barra de hierro.

d) Encender una cerilla.

e) Freír un filete.

2 Un vaso de agua tiene una capacidad de 125 mL. Calcula:

a) La cantidad de sustancia de agua que hay en el vaso.

b) El número de moléculas de agua que hay en el vaso.

c) El número de átomos de oxígeno e hidrógeno que hay en el vaso.

DATOS:

• dagua = 1 g/cm3

• M (H) = 1

• M (O) = 16

• NA = 6,022 ? 1023 partículas/mol.

3 El metano es un gas que se utiliza como combustible, se quema con oxígeno y da lugar

a dióxido de carbono y agua.

a) Escribe y ajusta la reacción que tiene lugar.

b) Si reaccionan 3 mol de metano, ¿qué cantidad de sustancia de dióxido de carbono se obtienen?

c) ¿Cuántas moléculas de agua se forman?

d) ¿Qué cantidad de metano será necesaria para obtener 20 g de dióxido de carbono?

DATOS:

• M (C) = 14

• M (H) = 1

• M (O) = 16

• NA = 6,022 . 1023 partículas/mol.

4 Los alimentos congelados se conservan durante meses. Cuando se sacan del congelador es necesario

consumirlos pronto porque a temperatura ambiente se estropean con rapidez.

a) La descomposición de los alimentos: ¿es un proceso físico o químico?

b) Explica a qué se debe que los alimentos se conserven más tiempo al congelarlos.


H2 + N2 " NH3

a) Ajusta la reacción.

b) Explica el significado de la reacción ajustada.

c) Justifica, desde el punto de vista atómico, que se cumple la ley de conservación de la masa. Realiza un esquema en el que aparezcan los enlaces que se rompen y los que se forman en la reacción.


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1 a) Cambio físico. Se forma una disolución, pero no cambia la composición de los componentes.

b) Cambio químico. En la fermentación aparecen nuevas sustancias; por tanto, es una reacción química.

c) Cambio físico. La barra tiene la misma composición: hierro.

d) Cambio químico. Se produce una reacción de combustión.

e) Cambio químico. Se producen reacciones químicas que cambian la textura y el sabor de la carne.

2 a) La masa es m = 125 g. Por tanto:

M (H2O) = 18 g/mol " n = nM

= 125 g

18 g/mol = 6,94 mol

b) El número de moléculas es:

N.º moléculas = n ? NA = 6,94 mol ? 6,022 ? 1023 moléculas/mol = 4,17 ? 1024 moléculas

c) El número de átomos de cada elemento es:

• N.º de átomos de H = 2 ? 4,17 ? 1024 = 8,35 ? 1024 átomos.

• N.º de átomos de O = 4,17 ? 1024 átomos.

3 a) CH4 + 2 O2 " CO2 + 2 H2O

b) Según la estequiometría de la reacción:

1 mol de CH4 " 1 mol de CO2

n = 3 moles de CO2

c) 1 mol de CH4 " 2 mol de agua

nH2O = 2 ? 3 = 6 mol

N.º de moléculas = n ? NA = 6 mol ? 6,023 ? 1023 moléculas/mol = 3,6 ? 1024 moléculas

d) 1 mol de CH4 " 1 mol de CO2. Por tanto:

16 g de CH4 " 44 g de CO2 " M = 20 g de CO2 ? 16 g de CH4

44 g de CO2

= 7,27 g

4 a) Es un proceso químico, los alimentos se estropean debido a las reacciones químicas que se producen.

b) Al disminuir la temperatura, también lo hace la velocidad de las reacciones.

5 a) 3 H2 + N2 " 2 NH3

b) 3 moléculas de H2 + 1 molécula de N2 " 2 moléculas de NH3

3 mol de H2 + 1 mol de N2 " 2 mol de NH3

c)

Los átomos se reorganizan, pero el número total de átomos de cada elemento no se modifica.

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& +

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1 El carbonato de calcio es un sólido de color blanco. Cuando lo calentamos, se aprecian los siguientes cam-

bios:

• Se observa que se produce un gas incoloro y queda un residuo sólido de color blanco.

• Al pesar el recipiente antes y después de calentarlo se observa una pérdida de masa.

a) ¿Qué tipo de transformación tiene lugar? Justifica la respuesta.

b) ¿Por qué se aprecia una pérdida de masa?

c) ¿Cuál es el gas que se produce?

2 En el conversor catalítico de un automóvil se produce la reacción:

Monóxido de carbono (gas) + oxígeno (gas) " dióxido de carbono (gas)

a) Escribe la ecuación química ajustada.

b) Si reaccionan 56 g de monóxido de carbono con 32 g de oxígeno, ¿cuánto dióxido de carbono aparece? Enuncia la ley en la que te has basado para contestar esta pregunta.


Óxido de hierro (II) + hidrógeno (gas) " hierro (metal) + agua

a) Escribe y ajusta la reacción.

b) Calcula la masa de hierro que podría obtenerse al reaccionar 40 g de óxido de hierro (II).

c) Calcula la cantidad de sustancia de hidrógeno que será necesaria para que la reacción anteriorsea completa.

DATOS: M (Fe) = 56 ; M (O) = 16 ; M (H) = 1

4 ¿En cuál de las siguientes cantidades de sustancia hay mayor número de moléculas?:

a) 3 mol de N2.

b) 128 g de SO2.

c) 17 g de NH3.

d) 6,022 ? 1024 moléculas de H2.

DATOS: M (N) = 14; M (S) = 32; M (O) = 16: M (H) = 1.

5 La ecuación química ajustada para la combustión del monóxido de carbono es:

2 CO (g) + O2 (g) " 2 CO2 (g)

¿Cuáles de las siguientes afirmaciones son ciertas?

Justifica las respuestas.

a) Una molécula de monóxido de carbono reacciona con una molécula de oxígeno para producir una molécula de dióxido de carbono.

b) 2 moléculas de monóxido de carbono reaccionan con 1 molécula de oxígeno para producir 2 moléculas de dióxido de carbono.

c) 2 g de monóxido de carbono reaccionan con 1 g de oxígeno y como resultado se forman 2 g de dióxido de carbono.

d) 2 mol de monóxido de carbono reaccionan con 1 mol de oxígeno y se forman 2 mol de dióxido de carbono.


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1 a) Se produce una reacción química, ya que se observa la aparición de un gas como muestra de la formación de una sustancia diferente.

b) En las reacciones químicas se conserva la masa, pero, en este caso, si el recipiente está abierto, el gas se escapa.

c) Dióxido de carbono.

2 a) La reacción ajustada es:

2 CO (g) + O2 (g) " 2 CO2 (g)

b) m = 56 g + 32 g = 88 g. La ley de Lavoisier, que dice: en una reacción química la materia ni se crea ni se destruye, solo se transforma. Es decir, que la masa total de los reactivos es igual a la masa de los productos.


FeO + H2 " Fe + H2O

b) La masa de hiero será:

m = 40 g de FeO ? 56 g de Fe

72 g de FeO = 31,1 g de Fe

c) La cantidad de sustancia será:

nFeO = mM

= 40 g

72 g/mol = 0,55 mol

1 mol de FeO reacciona con 1 mol de H2. Por tanto:

nH2 = nFeO = 0,55 mol

4 a) N.º de moléculas = 3 mol ? 6,023 ? 1023 moléculas/mol = 1,8 ? 1024 moléculas

b) N.º de moléculas = 128 g

64 g/mol ? 6,022 ? 1023 moléculas/mol = 1,2 ? 1024 moléculas

c) N.º de moléculas = 17 g

17 g/mol ? 6,022 ? 1023 moléculas/mol = 6,022 ? 1023 moléculas

d) N.º de moléculas = 6,022 ? 1024 moléculas

Hay mayor número de moléculas en d).

5 a) Falsa.

b) Verdadera.

c) Falsa.

d) Verdadera.

Son ciertas las afirmaciones b) y d). Los coeficientes estequiométricos nos muestran la relación mínima entre el número de moléculas o la cantidad de sustancia de cada una de las sustancias que participan.

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Muchas de las obras artísticas que el ser humano ha creado a lo largo de las civilizaciones están hechas de mármol. El mármol está compuesto del mineral calcita, que es la forma cristalina del carbonato de calcio (CaCO3). Este mineral sufre un deterioro natural cuando está expuesto en la intemperie a la humedad y el aire, pero este efecto aumenta considerablemente debido a la lluvia ácida. En la combustión de los derivados del petróleo se emiten a la atmósfera sustancias como el SO3, que se combina con el agua según la reacción:

SO3 + H2O " H2SO4

produciendo ácido sulfúrico.

El ácido ataca a la piedra caliza provocando la disolución de la roca:

H2SO4 + CaCO3 " CO2 + CaSO4 + H2O

Se forma sulfato de calcio, que es soluble en agua. Este problema de la disolución es particularmente grave cuando la piedra dispone de finos detalles tallados.

Además, el CaSO4 formado se incrusta en los poros de la piedra cuando esta se seca, cristalizando en su interior y provocando su rotura.

1 Lee detenidamente el texto y justifica por qué el deterioro de las edificaciones antiguas construidas

en mármol se ha acelerado en el último siglo, sobre todo en las grandes ciudades.

2 Contesta:

a) La disolución del carbonato de calcio (mármol) por efecto de la lluvia ácida, ¿es un proceso físico o químico?

b) La rotura de la piedra por efecto del sulfato de calcio, ¿es un proceso físico o químico?

3 Explica brevemente en qué consiste la lluvia ácida y cómo ataca al mármol. ¿A qué crees que se debe

su disolución?

4 Elige algún otro efecto que tenga la lluvia ácida sobre el medio ambiente.

a) Acelera las combustiones.

b) Separa los componentes del aire.

c) Contamina el suelo.

d) Destruye el ozono.

5 Un trozo de mármol de 2 kg reacciona con ácido sulfúrico hasta que se disuelve totalmente, según

la reacción:


a) Determina la masa molecular de todas las sustancias implicadas.

b) Calcula la cantidad de sustancia que hay en los 2 kg.

c) Calcula la cantidad de sustancia de CO2 que se formará.

d) Calcula la masa de CaSO4 que aparece en la reacción.

DATOS: Masas atómicas " H = 1; S = 32; O = 16; Ca = 40; C = 12.

6 El vinagre es el nombre con que normalmente conocemos a una mezcla que contiene ácido acético.

a) ¿Qué ocurrirá si cae vinagre sobre un suelo o una encimera de mármol?

b) ¿Por qué?


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1 En el último siglo ha aumentado el uso de combustibles derivados del petróleo, los cuales, en la combustión, producen los gases que provocan la lluvia ácida.

Las grandes ciudades presentan mayor grado de contaminación debido al tráfico y a la existencia de zonas industriales en sus proximidades.

2 a) Es un proceso químico, porque se produce una sustancia diferente con diferentes propiedades a las sustancias de partida.

b) Es un proceso físico, la formación de cristales al secarse el agua.

3 El SO3 presente en la atmósfera, como consecuencia de la combustión de derivados del petróleo, reacciona con el vapor de agua produciendo ácido sulfúrico que cae junto con la lluvia:

SO3 + H2O " H2SO4

El ácido sulfúrico reacciona con el CaCO3.


El CaSO4 no es soluble en agua, pero el sulfato de calcio (CaSO4) sí lo es.

4 c) La lluvia ácida cae en el suelo cambiando su acidez y modifica las condiciones de los ecosistemas afectando a las plantas y los animales.

5 a) M (H2SO4) = 98 g/mol ; M (CaCO3) = 100 g/mol; M (CO2) = 44 g/mol; M (CaSO4) = 136 g/mol; M (H2O) = 18 g/mol

b) nCaCO3 =

mM (CaCO3)

= 2000 g

100 g/mol = 20 mol

c) Según la reacción: 1 mol de CaCO3 " 1 mol de CO2. Por tanto:

nCO2 = nCaCO3

= 20 mol

d) Según la reacción: 1 mol de CaCO3 " 1 mol de CaSO4. Es decir:

100 g de CaCO3 " 136 g de CaSO4

Por tanto:

mCaSO4 = 2000 g de CaCO3 ? 136 g de CaSO4

100 g de CaCO3

= 2720 g

6 a) Atacará al mármol.

b) Esto ocurre porque el ácido acético es un ácido.

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1 El butano (C4H10) es un gas, derivado del petróleo, que se utiliza como combustible. La energía liberada

en la combustión de 1 mol de butano es de 2880 kJ/mol.

a) Escribe y ajusta la reacción de combustión del butano.

b) Calcula la energía que se desprende al quemar 20 kg de butano.

c) Explica qué problema medioambiental se deriva del uso de butano como combustible.

Masas atómicas: C = 12, O = 16; H = 1.

2 Completa y ajusta las siguientes reacciones:

a) CH4 + _______ " CO2 + _______

b) H2SO4 + NaOH " ______ + ______

c) H2 + O2 " _______

d) C6H12O6 + O2 " _______ + _______

¿A qué tipo corresponde cada una de ellas?

3 En la siguiente gráfica se representa la variación de la contaminación atmosférica debida al SO2

en una gran ciudad a lo largo de los meses del año:

a) Señala alguna razón de la actividad humana que esté relacionada con esta variación y comenta la gráfica.

b) ¿Qué efectos contaminantes tiene el SO2 cuando se emite a la atmósfera?

4 Señala cuál es el efecto de los siguientes medicamentos sobre el organismo humano y pon algún ejemplo

de cada uno de ellos:

a) Antipiréticos. d) Antiinflamatorios.

b) Analgésicos. e) Vacunas.

c) Antibióticos.

5 Indica qué método se utiliza en una depuradora de aguas para:

a) Separar los sólidos que arrastra el agua.

b) Eliminar los microorganismos.


100

80

60

40

20

01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Meses del año

Cantidad de SO2 (ppm)

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2 C4H10 + 13 O2 " 8 CO2 + 10 H2O

b) M (butano) = 12 ? 4 + 1 ? 10 = 58 g/mol.

Por tanto:

n = m

M (butano) =

20 000 g

58 g/mol = 344,8 mol

La energía desprendida será:

E = 344,8 mol ? 2880 kJ/mol = 993 024 kJ

c) La combustión produce CO2, que contribuye al incremento del efecto invernadero.

2 a) CH4 + 2 O2 " CO2 + 2 H2O

Reacción de combustión.

b) H2SO4 + 2 NaOH " Na2SO4 + 2 H2O

Reacción de neutralización.

c) 2 H2 + O2 " 2 H2O


d) C6H12O6 + 9 O2 " 6 CO2 + 6 H2O


3 a) La combustión de combustibles fósiles que contienen azufre es responsable de la contaminación atmosférica por SO2. Es utilizada, fundamentalmente, en el transporte en las grandes ciudades.

La cantidad depende de la época del año. Aumenta en los meses de invierno debido al aumento del tráfico y al uso de calefacciones, y disminuye en los meses de verano, en los que se produce una disminución del tráfico y de la combustión en las calderas.

b) El SO2 es el principal responsable de la lluvia ácida.

4 a) Antipiréticos: bajar la fiebre (aspirina, paracetamol o ibuprofeno).

b) Analgésicos: reducir el dolor (aspirina, paracetamol o ibuprofeno).

c) Antibióticos: combatir infecciones bacterianas (penicilina, amoxicilina).

d) Antiinflamatorios: reducir la inflamación de tejidos u órganos (corticoides).

e) Vacunas: prevenir enfermedades creando anticuerpos (antitetánica).

5 a) Decantación: se deja el agua en reposo para que los sólidos se depositen en el fondo.

b) Potabilización: se añade cloro para eliminar los microorganismos.

327

220805 _ 0289-0338.indd 327220805 _ 0289-0338.indd 327 25/03/10 13:2825/03/10 13:28

1 El hidrógeno se utiliza como combustible en los cohetes espaciales porque reacciona con el oxígeno

produciendo agua:

a) Escribe y ajusta la reacción de formación del agua.

b) Si la energía liberada al formarse un mol de agua es 285 kJ, ¿cuánta energía se libera entonces al producirse 100 g?

c) ¿Qué ventajas podría tener el uso de hidrógeno como fuente de energía?

DATOS: MH = 1; MO = 16.

2 Escribe y ajusta las siguientes reacciones:

a) Combustión del gas propano: C3H6.

b) Combustión del dióxido de azufre.

c) Neutralización del ácido nítrico con hidróxido de sodio.

d) Formación de cloruro de calcio.

3 Observa la siguiente gráfica:

a) Señala alguna actividad humana que esté relacionada con esta variación de dióxido de carbono en la atmósfera.

b) ¿Qué proceso natural emite CO2 a la atmósfera?

c) Explica la relación entre los datos que aparecen en la gráfica y el fenómeno del calentamiento global del planeta.

4 Señala la utilidad práctica de las siguientes sustancias producidas habitualmente

por la industria química.

a) Fertilizantes.

b) Conservantes.

c) Poliéster.

d) Antibióticos.

e) Analgésicos.

5 Explica la diferencia existente entre un material reutilizable, reciclable o biodegradable.

Pon un ejemplo.




360

350

340

330

320

310

19601950 1970 1980 1990 2000

Concentración de CO2 atmosférico (ppm)

220805 _ 0289-0338.indd 328220805 _ 0289-0338.indd 328 25/03/10 13:2825/03/10 13:28



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1 a) 2 H2 + O2 " 2 H2O

b) M (agua) = 2 ? 1 + 16 = 18 g/mol. Por tanto:

n = m

M (agua) " n =

100 g

18 g/mol = 5,5 mol

Y la energía es:

E = 5,5 mol ? 285 kJ/mol = 1576,5 kJ

c) La ventaja es que en la reacción con el oxígeno para formar agua no se producen sustancias contaminantes.

2 a) C3H6 + 6 O2 " 3 CO2 + 3 H2

b) 2 SO2 + O2 " 2 SO3

c) HNO3 + NaOH " NaNO3 + H2O

d) Ca + Cl2 " CaCl2

3 a) La combustión de combustibles fósiles es el principal responsable de la contaminación atmosférica por CO2.

b) Las plantas en la fotosíntesis.

c) La emisión de CO2 ha aumentado a lo largo de los últimos años como consecuencia del aumento de actividad humana, siendo la principal fuente de energía la combustión de derivados del petróleo. El CO2 provoca el incremento del efecto invernadero, lo que impide la salida de la energía solar que llega a la superficie de la Tierra. Este efecto está relacionado con el aumento progresivo de temperatura que se ha detectado, produciendo un calentamiento global que puede provocar efectos como el deshielo de los casquetes polares.

4 a) Fertilizantes: aportan al suelo los nutrientes necesarios para el desarrollo de las plantas.

b) Conservantes: alargan la conservación de los alimentos impidiendo (o retrasando) el crecimiento de microorganismos.

c) Poliéster: es un polímero que se usa como fibra textil artificial.

d) Antibióticos: combaten las infecciones bacterianas actuando sobre las bacterias.

e) Analgésicos: combaten el dolor.

5 • Reutilizable: se vuelve a utilizar para el mismo fin aumentando el tiempo de vida útil. Por ejemplo, un mueble que se repara.

• Reciclable: reciclar es el proceso mediante el cual productos de desecho son nuevamente utilizados después de algún tratamiento. Por ejemplo, los plásticos o el vidrio.

• Biodegradable: que se descompone por un proceso natural biológico. Por ejemplo, los detergentes.

329

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Un informe oficial de Naciones Unidas en el que participan 2500 científicos prevé nuevas olas de calor, deshielos y subidas preocupantes del nivel del mar. Los expertos consultados aseguran además que parte del calentamiento de la Tierra ya no puede ser evitado. El informe, el cuarto que emitirá este organismo, aumenta el grado de precisión sobre el conocimiento del cambio climático y su grado de atribución al hombre respecto al último informe, de 2001.

Y la principal causa son los gases de efecto invernadero: sobre todo dióxido de carbono, pero también metano y óxidos de nitrógeno, que se producen al quemar carbón, petróleo o gas. Es decir, al arrancar un coche o encender la luz. Estos gases se acumulan durante siglos en la atmósfera. Estos gases de efecto invernadero son los que hacen habitables la Tierra, ya que si no sería demasiado fría, pero a los niveles actuales sus efectos son nocivos para el clima. «Los niveles alcanzados en la concentración de dióxido de carbono y metano exceden los valores de los últimos 650 000 años», señala el texto.

Extraído de EL PAIS (26-12-2006)

1 Realiza un resumen sobre el texto y ponle un título.

2 Explica por qué argumenta el informe que el cambio climático es atribuido fundamentalmente

a la actividad humana.

3 Explica en qué consiste el efecto invernadero. ¿Se produce efecto invernadero en ausencia de sustancias

contaminantes?

4 Señala los gases causantes de efecto invernadero según el informe y escribe sus fórmulas.

a) ¿De dónde proceden?

b) ¿Qué relación existe entre la presencia de estos gases en la atmósfera y el hecho de arrancar el coche o encender la luz?

5 Considera una ciudad en la que circulen diariamente 150 000 coches y cada uno consuma 2 L

de gasolina. Si suponemos que la gasolina está formada únicamente por octano (C8H18):

a) Escribe y ajusta la reacción de combustión que tiene lugar en el motor de cada coche.

b) Calcula la cantidad de gasolina consumida por cada coche, expresa el resultado en gramos (dgasolina = 700 kg/m3).

c) Calcula la cantidad en moles.

d) Calcula la cantidad de CO2 que se emite a la atmósfera cada día.

DATOS: Masas atómicas: C = 12; H = 1; O = 16.

6 Propón alguna medida que tú pudieras poner en práctica para contribuir a reducir el cambio climático.

7 Indica qué consecuencias se deducen del texto:

a) Se prevén nuevas olas de calor.

b) Las montañas se erosionarán más.

c) El nivel del mar aumentará.

d) La causa del calentamiento global es el aumento de gases de efecto invernadero en la atmósfera.

e) El metano provoca la aparición de lluvia ácida.

f) Los gases de efecto invernadero hacen que la Tierra sea habitable.


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1 Respuesta libre.

2 Explica que la principal causa del cambio climático son la emisión a la atmósfera de los gases de efecto invernadero: dióxido de carbono, metano y óxidos de nitrógeno, que se producen al quemar combustibles fósiles: carbón o petróleo.

3 Se llama «efecto invernadero» al fenómeno por el que determinados gases componentes de la atmósfera retienen parte de la energía que refleja el suelo procedente de la radiación solar. De acuerdo con el informe científico, el efecto invernadero se está viendo acentuado en la Tierra por la emisión, debida a la actividad humana, de ciertos gases, como el dióxido de carbono y el metano o los óxidos de nitrógeno.

El efecto invernadero es, pues, la forma natural de mantener la temperatura en la Tierra. Los gases de efecto invernadero forman parte de la composición natural de la atmósfera en pequeña proporción.

4 Dióxido de carbono, metano y óxidos de nitrógeno:

• CO2 • NO • N2O3

• CH4 • NO2 • N2O5

a) Son producto de la combustión de los combustibles fósiles.

b) La gasolina que se quema en el motor de los coches y la combustión de derivados del petróleo para la obtención de electricidad son los principales responsables.

5 a) C8H18 + 25

2 O2 " 8 CO2 + 9 H2O

b) d = 700 kg/m3 = 0,7 kg/L. Por tanto:

m = d ? V = 0,7 kg/L ? 2 L = 1,4 kg = 1400 g

c) La masa molecular del C8H18 es M = 114 g/mol.

n = mM

= 1400 g

114 g/mol = 12,28 mol

d) Según la reacción: 1 mol de C8H18 produce 8 mol de CO2.

n = 12,28 ? 8 = 98,24 mol

Como M (CO2) = 44 g/mol:

mCO2 = 98,24 mol ? 44 g/mol = 4322,5 g = 4,3 kg

Que en un día suponen:

4,3 kg ? 150 000 = 645 000 kg

6 Cualquiera que suponga un ahorro de energía. Por ejemplo, utilizar el transporte público, emplear lámparas de bajo consumo, aislar bien las viviendas…

7 a), b), d) y f).

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1 Dibuja el esquema de un circuito eléctrico que contenga:

• Una pila.

• Un interruptor.

• Una bombilla.

a) Marca con una flecha, sobre el dibujo, el sentido de la corriente eléctrica.

b) Coloca un amperímetro y un voltímetro que midan el voltaje en los extremos de la bombilla y la intensidad de corriente que la atraviesa.

2 En el circuito de la figura, calcula:

a) La resistencia equivalente del circuito.

b) La intensidad de corriente que marca el amperímetro 2.

c) La diferencia de potencial en los extremos de la pila.

d) La intensidad de corriente que marca el amperímetro 3.

3 Un tostador tiene una potencia de funcionamiento de 1200 W a 230 V. Si para tostar dos rebanadas

de pan está encendido durante dos minutos, calcula:

a) La intensidad de corriente que circula por el tostador cuando está encendido.

b) La energía consumida por el tostador en ese tiempo, expresándola en kilovatios hora y en julios.

c) Si el precio de la energía eléctrica es de 0,08 €/kWh, calcula el coste mensual del tostador si cuatro personas toman al día dos tostadas cada una.

4 Determina cuál de los siguientes materiales presenta mayor resistencia eléctrica:

a) Un hilo de cobre de 20 cm de longitud y 2 mm de diámetro.

b) Una barra de cobre de 20 cm de longitud y 2 cm de diámetro.

c) Un hilo de cobre de 20 m de longitud y 2 mm de diámetro.

d) Un hilo de algodón de 20 m de longitud y 2 mm de sección.

Justifica tu respuesta.

5 ¿Cuáles de los siguientes electrodomésticos basan su funcionamiento en el efecto Joule?

• El televisor • La plancha

• El calefactor • La nevera

Justifica tu respuesta.


R1 = 1 X

R3 = 3 X

R2 = 2 X

5 A

V

A2

A3

R4 = 6 X

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1 Respuesta gráfica:

2 a) Calculamos la resistencia equivalente del montaje en paralelo:

Rl = R3 ? R4

R3 + R4

= 2 X

Calculamos la resistencia equivalente de las resistencias en serie en el circuito:

Req = R1 + R2 + Rl = 1 + 2 + 2 = 5 X

b) I = 5 A.

c) Según la ley de Ohm:

DV = I ? R = 5 A ? 5 X = 25 V

d) Para las resistencias en paralelo tenemos:

DVl = 5 ? 2 = 10 V

El voltaje es el mismo en las dos resistencias:

I3 = DV lR3

= 10

3 X = 3,3 A

3 a) P = DV ? I. Por tanto:

I = PDV

= 1200 W

230 V = 5,22 A

b) E = P ? t = 1200 W ? 120 s = 144 000 J. Por tanto:

E = 1,2 kW ? 2

60 h = 0,04 kWh

c) E = 0,04 kWh ? 4 ? 30 = 4,8 kWh. Así:

Coste = 4,8 kWh ? 0,08 €/kWh = 0,384 €

4 La respuesta correcta es la c, ya que R = tLS

.

La resistencia depende del material del que esté hecho el conductor.

Para un determinado material, la resistencia es mayor cuanto mayor es la longitud y menor el diámetro.

5 Se llama efecto Joule a la transformación de la energía eléctrica en calor. Se produce en todos los aparatos eléctricos, pero se aprovecha en la plancha y el calefactor.

A

V

I = 5 ARl = 2 X

DV l

I

I3R3

I4R4

220805 _ 0289-0338.indd 333220805 _ 0289-0338.indd 333 25/03/10 13:2825/03/10 13:28

1 En el siguiente circuito:

a) Marca el recorrido de la corriente eléctrica y señala cuáles de las bombillas se encienden.

b) ¿Cambia la situación si cerramos el interruptor B?

2 A una pila de 12 V se conectan en serie dos resistencias de 15 y 5 X y dos resistencias en paralelo

de 3 X cada una.

a) Realiza un esquema del montaje.

b) Calcula la resistencia equivalente.

c) Calcula la intensidad que circula por el circuito.

d) Calcula el voltaje en cada una de las resistencias.

3 Una bombilla de 50 W está funcionando durante 1 hora y 40 minutos. La resistencia del filamento

es de de 300 X.

a) Calcula la intensidad de la corriente que circula por el filamento.

b) Si el 90 % de la energía consumida se desprende en forma de calor, calcula la cantidad de calor que se desprende en ese tiempo.

c) ¿En qué se basa el funcionamiento de la bombilla?

4 Nombra algunos aparatos que incluyan un motor eléctrico en su funcionamiento y explica cómo funciona

un motor eléctrico.

5 En la factura de la luz podemos leer que la potencia contratada es de 5,5 kW.

Si tenemos funcionando a la vez:

• Un calefactor de 1250 W.

• 6 bombillas de 60 W.

• Un televisor de 180 W.

• Un lavavajillas de 2000 W.

• Una lavadora de 1900 W.

a) ¿Que ocurrirá?

b) ¿Qué tenemos que hacer para solucionarlo?

c) Calcula la cantidad de energía que consume el lavavajillas si está funcionando tres cuartos de hora y exprésala en kWh.




A B

C

2 3 5

4 61

220805 _ 0289-0338.indd 334220805 _ 0289-0338.indd 334 25/03/10 13:2825/03/10 13:28

◼ FÍSICA Y QUÍMICA 3.° ESO ◼ MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. ◼ 335

1 a) Se encienden las bombillas 1, 2, 3 y 4.

b) Al cerrar el interruptor B, no cambia la situación porque el paso de corriente sigue interrumpido.

2 a) Dibujo:

b) En este caso: 1

Rl =

1

3 +

1

3 " Rl = 1,5 X.

Calculamos la resistencia equivalente:

Req = 15 + 5 + 1,5 = 21,5 X

c) Aplicando la ley do Ohm DV = I ? R:

I = DVR

= 12 V

21,5 X = 0,56 A

d) Aplicando la ley de Ohm en cada una de las resistencias, tenemos:

• DV1 = 0,56 A ? 15 X = 8,4 V • DV2 = 0,56 A ? 5 X = 2,8 V • DV3 = 0,56 A ? 1,5 X = 0,8 V

3 a) A partir de la expresión P = I 2 ? R:

50

0,4IRP

300W

AX

= = =

b) E = P ? t = 50 W ? 6000 s = 300 000 J " Q = 300 000 ? 0,90 = 270 000 J

c) Su funcionamiento está basado en el efecto Joule: un metal se calienta por efecto de la corriente eléctrica, se pone incandescente y emite luz.

4 Lavadora, batidora, ventilador, frigorífico. Un motor eléctrico funciona haciendo pasar una corriente eléctrica por una bobina cerca de dos imanes; estos se mueven provocando el giro del motor.

5 a) PT = 1250 + 360 + 180 + 2000 + 1900 = 5690 W

Supera la potencia contratada y salta el interruptor automático.

b) Controlar la potencia de los aparatos eléctricos que conectamos, de forma que no estén conectados a la vez los de mayor potencia.

c) E = 2 kW ? 0,75 h = 1,5 kWh


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A B

C

2 3 5

4 61

12 V R1 = 15 X

R2 = 5 XR3 = 3 X

R4 = 3 X

Req

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La seguridad en la instalación eléctrica de nuestra casa es importante para prevenir los riesgos de incendio. Para que los aparatos eléctricos funcionen debe existir un circuito cerrado de electricidad, de la fuente de energía al aparato y de vuelta a la fuente. Los interruptores lo cierran o lo abren.

Las conducciones se hacen mediante cables de hilos de cobre recubiertos de plástico. El grosor (la sección en mm) indica cuál es la máxima intensidad de corriente que pueden soportar. Un cable de 2,5 mm2 es adecuado para una intensidad máxima de 15 A. Para una tensión de 230 V, los cables pueden conectarse a varios elementos sin sobrepasar la potencia total máxima.

Por ejemplo: el televisor tiene un consumo de 50 W; la lavadora consume 800 W; el microondas, 1200 W; una secadora, 1800 W; más 10 bombillas de 100 W cada una que equivalen a 1000 W. La suma anterior indica un consumo total de 4850 W, lo que, dividido por el voltaje de la casa (230 V) nos da un consumo de 22 A, aproximadamente.

Los incendios de tipo eléctrico se producen por sobrecalentamiento. Si en el caso anterior tenemos un cable que está capacitado para un consumo de 16 A y lo sometemos a un sobreconsumo de 22 A, esto generará un recalentamiento del cable que, al estar expuesto a una superficie combustible, puede producir un incendio.

La mejor solución es independizar los circuitos eléctricos del hogar. Por ejemplo: un circuito especialmente dedicado a la cocina, un segundo circuito para enchufes, un tercer circuito solo para alumbrado. Usando los cables adecuados en cada caso.

1 Los hilos conductores en una instalación eléctrica son de cobre y están recubiertos de plástico.

¿Por qué se utilizan estos dos materiales?

2 Contesta:

a) ¿Cuál sería la potencia máxima de los aparatos que podríamos conectar a un cable de 2,5 mm2 de sección sin que sufra una sobrecarga?

b) De los que se describen en el texto, ¿qué aparato tendríamos que desconectar?

3 En el circuito eléctrico de nuestra casa, ¿dónde está la fuente de energía o generador?

4 Contesta:

a) Al aumentar el grosor de los cables, ¿qué ocurre con la resistencia eléctrica: aumenta o disminuye?

b) Utilizando la ley de Ohm, explica por qué, sin cambiar el voltaje, un cable de mayor grosor puede soportar una intensidad mayor.

5 Explica el efecto Joule y en qué parte del texto aparece reflejado.

6 Haz un resumen del texto y explica de dónde procede el riesgo de incendio en una instalación eléctrica

mal diseñada.

¿Por qué supone una solución independizar los circuitos eléctricos?


Conductor

Aislante

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1 El cobre es un material conductor que permite que circulen las cargas, mientras que el plástico es un material aislante que evita que salgan al exterior.

2 Según la ecuación P = DV ? I.

a) Un cable de 2,5 mm2 de grosor soporta una intensidad máxima de 15 A.

Por tanto:

P = 230 V ? 15 A = 3450 W

La potencia necesaria para todos los aparatos eléctricos conectados es de 4850 W. Por tanto, es necesario reducirla en:

4850 - 3450 = 1400 W

b) Sería necesario eliminar la secadora o cambiar la instalación.

3 La compañía eléctrica con la que tenemos el contrato nos suministra la energía eléctrica, que llega desde las centrales de distribución procedente de las centrales de producción.

4 a) Según la expresión: R = tLS

, cuando aumenta la sección del conductor, la resistencia disminuye.

b) Según la ley de Ohm:

DV = I ? R

Por tanto, si la resistencia es menor, la intensidad de corriente será mayor.

5 Cuando circula una corriente eléctrica por un hilo, este se calienta. Esta transformación de energía eléctrica en calor se conoce como efecto Joule.

El calor que se produce depende de:

E = I2 ? R ? t

En el texto alude al efecto Joule en:

«Los incendios de tipo eléctrico se producen por sobrecalentamiento. Si en el caso anterior tenemos un cable que está capacitado para un consumo de 16 A y lo sometemos a un sobreconsumo de 22 A, esto genera un recalentamiento del cable que, al estar expuesto a una superficie combustible, puede producir un incendio».

6 Una instalación eléctrica segura puede prevenir los riesgos de incendio. Los cables de conducción empleados deben tener el grosor adecuado para prevenir un sobrecalentamiento en el caso de que la potencia de los aparatos conectados sobrepase su capacidad.

Como todos los aparatos eléctricos no tienen la misma potencia, es conveniente independizar los circuitos adaptando cada uno a sus necesidades, ya que los aparatos eléctricos que se usan en la cocina no consumen lo mismo que el alumbrado, por ejemplo.

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Notas

338

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Algunos nombres de científicas internacionales ............ 341

El caso de España ..................................................... 345

Algunos nombres de científicas españolas .................... 347

Información adicional en Internet ................................ 348

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Si fuera costumbre mandar a las niñas a las escuelas e hiciéranles luego aprender las ciencias, cual se hace con los niños, ellas aprenderían a la perfección y entenderían las sutilezas de todas las artes y ciencias por igual que ellos…

La ciudad de las damas,CHRISTINE DE PISAN (1405).

Editorial Siruela

Esta frase nos muestra lo normal que fue, durante muchísimo tiempo, mantener a las mujeres alejadas de una formación que nunca se negó a los hijos varones; pero también nos muestra la determinación de algunas de ellas por conseguir una igualdad de oportunidades incluso desde la misma formación básica.

Esta secular diferencia de oportunidades ha hecho que la historia de la Ciencia esté llena de hombres célebres que han aportado muchos descubrimientos y han dado lugar a grandes avances en nuestro mundo, pero que la presencia de las mujeres sea bastante más baja, aunque no menos importante.

Se le atribuye a Newton, en una carta dirigida a Robert Hooke en 1676, una famosa frase, que decía: «si he visto más lejos, es porque estoy sentado sobre los hombros de gigantes», y mencionaba a cuatro «gigantes»: Copérnico, Kepler, Galileo y Tycho Brahe. Pero, sin duda, la lista de «gigantes» es muchísimo más amplia y algunos de ellos son mujeres. Se conocen bastantes mujeres científicas, grandes personalidades que, superando los obstáculos y prejuicios de su tiempo, fueron capaces de seguir adelante y luchar por lo que creían.

Su condición femenina fue, sin duda, la que motivó el principal prejuicio contra ellas. Pero su tesón y trabajo han demostrado que nacer con un sexo u otro no confiere mayor ni menor capacidad a nadie, y que los prejuicios derivados de condiciones humanas tales como el sexo, la nacionalidad, el credo, etc., no tienen ningún fundamento y no son otra cosa que el reflejo de la más absoluta incultura e ignorancia de los que los sostienen.

A lo largo de la historia de la humanidad, han existido grandes mujeres que han favorecido el avance de muchos campos del saber; científicas, tecnólogas, historiadoras… han contribuido de forma notable al conocimiento. La aportación de las mujeres a la ciencia se remonta a hace 3200 años. Sus trabajos y sus logros han sido, indudablemente, decisivos para el conocimiento de la Ciencia y para hacer de este un

mundo mejor. Pero en ocasiones, condicionantes ajenos a su capacidad han hecho que la repercusión y el conocimiento que tenemos sobre su trabajo y sobre ellas mismas sea escaso, e incluso haya pasado inadvertido.

Puede parecernos que esta circunstancia y la discriminación que sufre la mitad de la población, por el simple hecho de ser mujer, están actualmente superadas, y más si se trata del ámbito científico y de las altas esferas de la sabiduría. Podemos pensar que «esto es algo del pasado», pero la realidad es otra muy distinta.

Si bien es cierto que, aunque en el pasado resultaba extraño ver una mujer investigando en un laboratorio o haciendo trabajo de campo, actualmente no nos resulta insólito que las mujeres se encarguen de llevar a cabo proyectos de investigación. Pero, también es cierto que es lamentablemente frecuente ver mujeres ocupando puestos de menor responsabilidad que hombres de igual o menor capacitación.

Hoy día, en que prácticamente todos los países occidentales niegan la existencia de discriminación por razón de sexo en sus instituciones, cada vez son más las mujeres que van a la universidad, incluso el número de mujeres que se matriculan en muchas carreras científicas es superior al de hombres. Así mismo, el número de mujeres que terminan sus estudios universitarios supera, en muchas licenciaturas, al de hombres. Por tanto, cabría esperar un incremento progresivo de la presencia femenina en el ámbito académico, pero no es así.

En un informe de la Unión Europea se revela que, a pesar de haber más licenciadas que licenciados, son los hombres los que ocupan en mayor número los puestos de profesor titular. En el año 1999, tan solo el 27 % de los investigadores europeos eran mujeres, porcentaje que subió al 29 % en 2003.

Pero esta diferencia no es igual en todos los países. En Finlandia, Francia y España, las mujeres representan un 18 % de los profesores titulares, mientras que en Holanda, Alemania y Dinamarca baja hasta un 6,5 %.

Así, los datos y las estadísticas se convierten en una valiosa herramienta para poner de manifiesto la existencia de desigualdades de género en la carrera investigadora de la mujer. Aunque debemos tener en cuenta que existen determinados sectores que han mostrado un interés especial por promover la paridad de género en el ámbito científico.

Mujeres científicas

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En el año 1971, en EE UU, se fundó la Association for Women in Science, y en la década de 1980 comenzaron diversas iniciativas en la Comunidad Europea, principalmente en los países nórdicos y Gran Bretaña, para trabajar sobre este tema. Estas iniciativas culminaron con la formación del Grupo de Helsinki, cuya función principal era examinar la situación de las mujeres científicas en 30 países europeos y cuyos resultados se publicaron, en el año 2000, en el informe ETAN* (European Technology Assessment Network on Women and Science).

Los datos de este informe demuestran que las mujeres investigadoras y docentes están «sub-representadas en los puestos clave en los 30 países» (según las propias palabras del comisario europeo de Investigación Philippe Busquin).

Entre los resultados del informe se hizo patente lo que se ha llamado «efecto tijera» en la evolución de las escalas científicas y que se presenta claramente en todos los países analizados. Según este efecto, aunque el número de mujeres que comienzan y terminan estudios superiores es mayor al de hombres, la relación se invierte al llegar a los puestos de investigadores y profesores, de forma que se va acentuando esa diferencia según se asciende en la escala investigadora.

Esperemos que esta realidad vaya cambiando y lleguemos a una equiparación de oportunidades en la que la condición sexual de una persona no sea

un impedimento para desarrollar toda su capacidad, científica, técnica, o de cualquier otro tipo, además de no afectar de manera positiva ni negativa en su evolución personal ni profesional.

Un ejemplo llamativo de los pequeños pasos que se están dando en este sentido puede ser el caso de la famosísima revista Time, que elegía al hombre del año (Man of the year) hasta que, en 2003, cambió para elegir a la persona del año (Person of the year). Desde esa fecha hasta 2006 ya había elegido a tres mujeres como «personas del año».

Algunos nombres de científicas

internacionales

A pesar de que hay una mayoría de hombres, no son pocas las mujeres que han dejado su huella en el saber y tan solo podemos mencionar a algunas. Esto hace que no estén todas las que son, o han sido, alguien en Ciencia, ya que intentar recoger toda esa información ocuparía una gran extensión y no es el objetivo de este material. Además, tal empeño resultaría imposible, ya que la historia y el nombre de muchas de ellas ha quedado oculto, intencionadamente o no.

También habría que dejar constancia de que no es su condición femenina la que les otorga su fama, sino su trabajo. Su condición de mujer, no es más que otra de las características que definen a cualquier ser humano. Tan solo, que ésta, en ocasiones, ha resultado un gran

* El informe completo se puede consultar, y descargar en formato PDF, en las siguientes direcciones: «http://www.amit-es.org/etan.htm» y «http://www.cordis.lu/rtd2002/science-society/women.htm»

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Estado de hombres y mujeres en Ciencia, en seis países europeos (1997)

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hándicap para su desarrollo personal, y, por tanto, un obstáculo más que se añade en la carrera de cualquier científico, y que en el caso de las mujeres también hay que superar, lamentablemente.

• Hipatia (370-415). Hija de Teón, uno de los sabios de Alejandría, destacó como astrónoma y matemática. Trabajó en la famosa biblioteca de Alejandría, donde desentrañó complejos conceptos de geometría, filosofía, astronomía..., y calculó con precisión los movimientos de los astros. Su muerte estuvo motivada por asuntos políticos y por la enemistad del obispo Cirilo.

• Trótula de Salerno (muerta 1097). Pertenecía a la famosa Escuela Médica de Salerno. Escribió muchas obras, de las que se conservan dos: De passionibus mulierum curandorum y Ornatum mulierum, esta última sobre cosmética y enfermedades epiteliales. Defensora de una medicina preventiva y poco agresiva, de la limpieza, de las dietas equilibradas y del ejercicio físico. Recomendaba cuidados especiales para la mujer y el recién nacido, después del parto.

• Margaret Cavendish (1623-1674), Duquesa de Newcastle. Participó en discusiones sobre la materia y el movimiento, la existencia del vacío, la percepción y el conocimiento. Participó en la formulación de las primeras teorías moleculares. Llegó a escribir diez libros de filosofía natural.

• Mary Wortley Montagu (1689-1762). Se educó de forma autodidacta en la biblioteca paterna donde conoció la práctica de la vacunación. Mary hizo inocular a sus propios hijos contra la viruela y trató de introducir las vacunas en Europa, pero los prejuicios de médicos y científicos no lo permitieron, lo que retrasó sesenta años la utilización de la vacuna en Europa.

• Gabrielle du Chatelet (1706-1746). Nació en Francia y vivió muchos años junto a Voltaire, con el que trabajó sobre la naturaleza del fuego. Tradujo Principia Mathematica de Newton al francés y anticipó el hecho de que el calor y la luz tienen la misma causa.

• María Gaetana Agnesi (1718-1779). Desde los cinco años hablaba francés e italiano correctamente, y a los nueve, también latín, griego y hebreo. Con esta edad pronunció un discurso en latín defendiendo la educación superior de la mujer. En 1748 publicó una obra en la que reunía, traducidos, muchos trabajos de grandes científicos, como Newton y Leibniz.

• Carolina Herschel (1750-1848). Hija de un músico que ofreció una esmerada educación a todos sus hijos, excepto a ella, fue destinada al servicio

doméstico. Su curiosidad por la astronomía la llevó a estudiar matemáticas y geometría. Trabajó con su hermano William, junto al que descubrió ocho cometas, 560 estrellas, 2 500 nebulosas y varias galaxias. Ambos construyeron un telescopio con el que además descubrieron el planeta Urano.

• Sophie Germaine (1776-1831). Desde su nacimiento, sus padres la mantuvieron en casa, para evitarle los peligros de las calles de París durante la Revolución, por lo que dedicó mucho tiempo a la lectura en la biblioteca familiar. Por ser mujer, no le permitieron matricularse en la Ecole Polytechnic de París, aunque consiguió el material que se impartía en sus aulas. Sus primeros escritos los realizó con el seudónimo de «Señor Le Blanc», y obtuvo el premio de la Academie por proporcionar una teoría matemática para las vibraciones de las superficies elásticas.

• Ada Byron Lovelace (1815-1852). Hija del poeta lord Byron, fue educada por su madre, Annabella Milbanke, «la princesa del paralelogramo», con una esmerada formación cultural, musical y científica, también estudió con los mejores matemáticos, entre los que se encontraba Babbage. Junto a él, trabajó en un «ingenio analítico», una auténtica máquina inteligente: el primer ordenador de la historia. Escribió unas notas en las que se encuentra lo que se puede considerar como el primer programa informático. En 1979, el Departamento de Defensa de EE UU le puso el nombre de ADA a un lenguaje de programación, en honor de esta científica.

• Florence Nightingale (1820-1910). Desde pequeña, sus padres le enseñaron los conocimientos de Euclides, Aristóteles, etc., pero se negaron a que estudiase matemáticas por «no ser adecuado para mujeres». Al final, estudió Matemáticas y enfermería. Durante la guerra de Crimea se hizo cargo de la enfermería en los hospitales británicos y utilizó sus conocimientos matemáticos para realizar estudios estadísticos y mejorar la sanidad. Fundó la escuela de enfermería de Londres. En 1907 se convirtió en la primera mujer en recibir la Orden del Mérito.

• Alice Eastwood (1859-1953). Nació en Canadá y de joven ingresó en un convento, donde aprendió mucho sobre plantas. Trabajó de criada en una casa que disponía de una gran biblioteca, donde leyó temas relacionados con muchas áreas y amplió sus conocimientos sobre plantas. Llegó a convertirse en una de las especialistas botánicas más importantes de su época y efectuó grandes aportaciones a la taxonomía. Fue profesora de Botánica y directora de la revista Zoe y del herbario de la Academia de Ciencias de California.

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• Agnes Pockels (1862-1935). Nació en Alemania y estudió Ciencias Químicas, especializándose en superficies moleculares. Realizó la mayor parte de su trabajo experimental en la cocina de su casa, debido a la discriminación que existía en Alemania contra la mujer en ese momento. Sus trabajos se publicaron en 1891 en la revista Nature.

• Marie Curie (1867-1934). Su nombre de soltera era Marie Sklodowska. Nació en Polonia en una familia de profesores. Estudió Ciencias Físicas en la Sorbona, gracias al dinero que había ahorrado trabajando durante su juventud y a malcomer y malvivir en una buhardilla. Se licenció con el número uno de su promoción y se casó con Pierre Curie, junto al que trabajó toda su vida en condiciones realmente adversas. El matrimonio Curie descubrió la radiactividad y aisló dos nuevos elementos radiactivos: el polonio y el radio. Recibió el premio Nobel de Física, junto a su marido, en 1903. Fue catedrática en la Sorbona y en 1911 obtuvo el premio Nobel de Química, esta vez en solitario. Marie Curie no hubiera recibido su primer premio Nobel si su marido no hubiese presionado al jurado con no aceptar el suyo si no le era concedido también a su mujer. Aunque el jurado aceptó y Marie recibió el galardón, nunca le permitieron votar en las siguientes decisiones.

• Helen Bradford Thompson Wooley (1874-1947). Estudió filosofía y neurología en la Universidad de Chicago. Doctora cum laude en 1900, con una tesis sobre las diferencias psicológicas entre hombres y mujeres. En 1903 publicó dos libros con los resultados de su tesis, en los que muestra que las diferencias de habilidades y capacidades entre mujeres y hombres no son biológicas, sino socioeducativas. Junto con Helen Cleveland, desarrolló la «Escala Merrill-Palmer», serie de test mentales para niños basados en el aparato de María Montessori.

• Lise Meitner (1878-1968). Nació en Viena, hija de un abogado judío, protegido por el emperador Francisco José y la emperatriz Sissi. Se licenció en física y trabajó con Max Planck y Albert Einstein. A ella se debe el descubrimiento de la fisión nuclear, aunque los resultados fueron publicados por Otto Hahn, que ganó el premio Nobel en solitario, ya que negó la participación de Lise en el descubrimiento. Su hallazgo sirvió para elaborar la bomba atómica en el proyecto Manhattan, en el que Lise no quiso intervenir.

• Irène Joliot-Curie (1897-1956). Hija mayor de Marie y Pierre Curie. Su formación estuvo dirigida por su abuelo paterno, un médico que le proporcionó una esmerada y completa educación científica. A los

18 años dirigía un equipo de rayos X y fue la primera persona capaz de producir radiactividad artificial. Con 48 años fue nombrada directora del Instituto del Radio. Junto con su marido, Jean-Frédéric Joliot, fue la primera en fotografiar un neutrón, por lo que ambos compartieron el premio Nobel de Química en 1935.

• Barbara McClintock (1902-1992). Nació en EE UU y se licenció en Agricultura. Trabajo con genetistas de la talla de Rollins Emerson y Marcus Rhoades. Estudió los cromosomas del maíz con un método inventado por ella misma. Descubrió la trasposición genética; es decir, la existencia de elementos genéticos móviles que cambiaban de posición entre cromosomas. A mediados del siglo XX publicó un importante trabajo, que en un principio fue desechado por «increíble», y por el que más tarde le fue otorgado el premio Nobel de Fisiología y Medicina de 1983.

• Kathleen Lonsdale (1903-1971). Era la más joven de diez hermanos. Sus padres se separaron cuando ella tenía cinco años y tuvo una infancia difícil en Londres durante la Segunda Guerra Mundial. Estudió cristalografía con William Bragg (premio Nobel de Física) y fue una de las primeras integrantes de la Royal Society. Demostró que el anillo de benceno es plano y hexagonal.

• Grace M. Hopper (1906-1992). Militar de profesión, se licenció en matemáticas y se doctoró en 1934. Trabajó en el Instituto de Matemáticas de Nueva York, renunciando a su puesto para alistarse en el Cuerpo Naval del Servicio de Emergencia de Mujeres Voluntarias, donde se unió al equipo de investigación de ordenadores de la Universidad de Harvard. Inventó un nuevo compilador, y desarrollo el primer lenguaje de programación, el COBOL (Common Business-Oriented Language).

• Virginia Apgar (1909-1974). Profesora de anestesiología en el Centro Médico de Columbia, fue la creadora de una prueba muy sencilla, que, practicada a los recién nacidos, permite detectar fácil y rápidamente alteraciones del ritmo cardíaco, la respiración, el tono muscular, la percepción del color, etc. Este test se aplica actualmente a todos los bebés, y se conoce como el «test Apgar».

• Dorothy Crowfoot Hodgkin (1910-1994). Hija de un arqueólogo y de una botánica, nació en El Cairo, donde sus padres estaban trabajando. Se educó en Inglaterra y se licenció en Ciencias Químicas. Estudió la estructura atómica de los cristales, centrándose en compuestos orgánicos de tipo proteico, como la insulina, la penicilina y la vitamina B12. Sus descubrimientos han tenido muchas aplicaciones en Biología y Medicina. Obtuvo el premio Nobel de Química de 1964.

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• Mary Leaky (1913-1996). Hija de un pintor, creció sin ir al colegio, por lo que no pudo entrar en la universidad, aunque trabajó como arqueóloga gracias a sus dotes de dibujante. Se casó con Louis Leaky, el famoso antropólogo, con el que trabajó en África, donde realizó importantísimos hallazgos de fósiles de la evolución humana. Uno de sus descubrimientos más importantes fue el de las huellas de pisadas de Laetoli (Tanzania), que demostraron el andar bípedo de los australopitecus.

• Rosalind Franklin (1920-1958). En su infancia destacó como una niña prodigio por su gran inteligencia. Con 18 años se matriculó en la Universidad de Cambridge en Ciencias Químicas, Físicas y Matemáticas. Después se especializó en cristalografía y en difracción de rayos X, técnica con la que estudió la estructura del ADN, consiguiendo unos excelentes resultados, que no había logrado Maurice Wilkins. Rosalind obtuvo la famosa foto 51, en la que se observa una cruz reveladora de la estructura helicoidal del ADN. Wilkins, a espaldas de Rosalind, proporcionó esta foto a James Watson, quien la utilizó, junto a Francis Crick, para reconstruir un modelo de la estructura del ADN. Watson, Crick y Wilkins recibieron el premio Nobel por este descubrimiento, en el que no mencionaron los méritos de Rosalind. Murió de cáncer en 1958 sin conocer las repercusiones de sus descubrimientos.

• Jocelyn Bell-Burnell (1943). Aunque no fue una buena estudiante, con tan solo 17 años se empeñó en ser astrónoma. Se licenció en Ciencias Físicas e hizo su tesis en Cambridge, donde descubrió los púlsares, un tipo de estrellas de neutrones que emiten señales de radio. Por este descubrimiento obtuvo el premio Nobel de Física en 1974.

• Ellen Ochoa (1958). Doctora en ingeniería eléctrica por la Universidad de Stanford. Directora de la rama de Tecnología de Sistemas Inteligentes de la NASA. Astronauta de la NASA desde 1990, ha efectuado cuatro misiones espaciales en 1993, 1994, 1999 y 2002.

Esta no es más que una pequeña muestra de una lista muchísimo más larga, que confirma el trascendental papel de la mujer en la investigación científica. En el tintero se han quedado muchas grandes personalidades:

• Agnódice (300 a. C.). Médica ateniense.

• Hildegarda de Bingen (1098-1179). Especialista en cosmología, zoología, botánica y mineralogía.

• María Cunitz (1610-1664). Astrónoma que ordenó las tablas de movimientos planetarios de Kepler.

• Anne Finch (1631-1678). Excelente estudiante de lenguas clásicas, que se inclinó por las matemáticas y la ciencia.

• Laura Bassi (1711-1778). Una de las mejores profesoras de anatomía de la Universidad de Bolonia.

• Anna Morando (1716-1774). Famosa por sus modelos anatómicos en cera.

• Marie Anne Poulze Lavoisier (1758-1836). Esposa del célebre Lavoisier, dominaba las matemáticas, la física y la química. Sentó las bases del sistema de nomenclatura química.

• Mary Anning (1799-1847). Descubrió el primer esqueleto casi completo de un plesiosaurio.

• María Mitchell (1818-1889). Fue la primera mujer astrónoma en EE UU y la primera admitida en la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia.

• Eleanor Ormerod (1830-1901). Especialista en entomología, escribió muchos artículos sobre plagas de insectos y su control.

• Ellen Swallow Richards (1842-1911). Licenciada en Química, trabajó en aplicaciones químicas en la vida cotidiana, como purificación de agua, nutrición, sanidad, etc.

• Sofía Kovalevski (1850-1891). Se la considera una de las matemáticas rusas con más renombre. Famosa por su tesis sobre ecuaciones diferenciales. Fue profesora de matemáticas avanzadas en la Universidad de Estocolmo y tras su muerte fue elegida miembro de la Academia de Ciencias de San Petersburgo.

• Hertha Ayron (1854-1923). Estudió el arco eléctrico e inventó un ventilador con el que se eliminaban los gases venenosos de las trincheras durante la Primera Guerra Mundial.

• Florence Rena Sabin (1871-1953). Estudió las células sanguíneas ofreciendo multitud de datos para la compresión de los mecanismos de defensa del cuerpo humano. Mejoró la sanidad pública en EE UU, consiguiendo una disminución en un 50 % de los fallecimientos por tuberculosis.

• Mileva Maric (1875-1948). Matemática esposa de Einstein, con quien trabajó en la elaboración de la teoría de la relatividad.

• Maude Slye (1879-1954). Zoóloga investigó la relación de la herencia con el cáncer.

• Muriel Robertson (1883-1973). Estudió el ciclo vital del Tripanosoma, lo que llevó al control de la enfermedad del sueño. También identificó la gangrena como una de las principales causas de muerte durante la Primera Guerra Mundial.

• Emmy Noether (1882-1935). Está considerada como la creadora del álgebra moderna.

• Emma Amalie Noether (1882-1935). Muy apreciada por Einstein gracias a sus trabajos sobre la teoría de la relatividad.

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• Lee Hazen (1885-1975) y Rachel Fuller Brown (1898 – 1980). Fisiología y descubrieron la nistalina, una sustancia fungicida muy usada en medicina.

• Gerty Theresa Cori (1896-1957). Recibió el premio Nobel de Medicina 1947, por sus estudios sobre fisiología celular.

• Margaret Mead (1901-1978). Famosa por sus investigaciones en el área de la antropología cultural.

• María Göppter-Mayer (1906-1972). Premio Nobel de Física de 1963, por sus trabajos sobre el núcleo atómico.

• Rachel Carson (1907-1964). Especialista en biología marina, fue una de las primeras personas en detectar los efectos de los pesticidas en el medio ambiente.

• Marguerite Perey (1909-1975). Fue miembro del equipo de Marie Curie, y en 1939 descubrió el francio. Llegó a ser directora del Nuclear Research Centre de Estrasburgo.

• Rita Levi-Montalcini (1909). Premio Nobel de Fisiología y Medicina de 1986, por sus hallazgos sobre el crecimiento.

• Gertrud B. Elion (1918-1999). Premio Nobel de Fisiología y Medicina, por sus trabajos sobre drogas.

• Margaret Burbidge (1918). Astrónoma, directora del Centro de Astrofísica y Ciencias del Espacio de la Universidad de San Diego. Integrante del equipo de la NASA.

• Rosalind Yalow (1921). Premio Nobel de Fisiología y Medicina de 1977, por la invención de la técnica de radioinmunoensayo.

• Stephanie Kwolek (1923). Creadora de la fibra Kevlar, un material sintético más fuerte que el acero, mucho más ligero y resistente al calor, que se usa en infinidad de aplicaciones, desde planchas hasta naves espaciales.

• Patricia Billings (1926). Inventora del Geobond, un material indestructible e incombustible usado en construcción.

• Edith Flamigen (1929). Famosa por sus estudios sobre el refinado de petróleo y la obtención de gasolinas más limpias y seguras.

• Christiane Nüsslein-Volhard (1942). Premio Nobel de Fisiología y Medicina de 1995, por sus descubrimientos genéticos sobre el desarrollo embrionario.

• Dian Fossey (1932-1985). Estudiosa de los gorilas de montaña, por cuya defensa murió asesinada.

• Jane Goodall (1934). Famosa especialista en chimpancés.

Y una interminable lista que va creciendo según indagamos en la historia y en el presente.

El caso de España

Un estudio realizado por el INE/IM, en el periodo 2000-2001, sobre el porcentaje de estudiantes

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Hombres (%) Mujeres (%)

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Estado de hombres y mujeres en Ciencia en España (2001)

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y profesorado en las universidades publicas españolas, también demostró la existencia en el ámbito científico español del «efecto tijera», ya mostrado en el informe ETAN.

En el año 2002, el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) creó la Comisión «Mujeres y Ciencia en el CSIC». En su propuesta de constitución* podemos leer:

El análisis del personal científico de la Institución ha puesto de manifiesto que solamente un 31,4 % del personal científico del CSIC son mujeres, aunque de acuerdo con los datos procedentes del Instituto Nacional de Estadística, el 53 % de los estudiantes universitarios y el 42 % de los alumnos de doctorado son mujeres (datos del curso 1998-99 y 1997-98, respectivamente). Esta diferencia indica que el CSIC no es capaz de incorporar en la proporción adecuada un segmento de la sociedad española de alta cualificación y con la formación precisa, con el consiguiente perjuicio que esta situación puede causar al desarrollo de la actividad investigadora que le ha sido encomendada.El problema de la baja presencia de la mujer en las tareas científicas de la institución es más grave si se contempla la carrera de las mujeres científicas dentro del CSIC. La presencia de las mujeres disminuye al ir subiendo en las escalas científicas del CSIC.

DISTRIBUCIÓN DEL PERSONAL CIENTÍFICO

POR ESCALAS (datos de 2002)

Escalas Hombres Mujeres Total % mujeres

Profesores de

investigación299 47 346 13,6

Investigadores

científicos385 143 528 27,0

Científicos

titulares834 506 1340 37,8

Total1 1518 696 2214 31,4

1 No se incluye el personal científico de otros cuerpos o escalas que no son propias del CSIC.

Vistos estos resultados, en la creación de la Comisión «Mujeres y Ciencia en el CSIC» se plantearon los siguientes cuatro objetivos:

• Asesorar a la Presidencia del CSIC en los temas relacionados con la promoción del ingreso y posterior carrera de las mujeres científicas en la institución.

• Estudiar las posibles causas que dificultan tanto el ingreso como la carrera de las mujeres en el CSIC.

• Proponer a la Presidencia posibles acciones destinadas a promover el ingreso y la promoción de las mujeres en el CSIC.

• Analizar los posibles sesgos y carencias introducidos históricamente en el desarrollo de la ciencia por la escasa presencia de las mujeres en las instituciones científicas y en sus estamentos directivos y proponer medidas para su corrección.

Según otros datos ofrecidos por esta comisión, en el año 2003, las diferencias se hicieron ligeramente menores, aunque se mantenían en valores muy llamativos:

Escalas Hombres Mujeres Total % mujeres

Profesores de

investigación373 68 441 15,4

Investigadores

científicos411 166 577 28,8

Científicos

titulares819 515 1334 38,6

Total* 1603 749 2352 31,8

Además de esta Comisión, en diciembre de 2001, un grupo de mujeres de variadas disciplinas, de la Universidad, el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la industria, fundaron la Asociación de Mujeres Investigadoras y Tecnólogas (AMIT). Se trata de una asociación que pretende ser voz, foro de discusión y red de apoyo para todas las investigadoras y universitarias. Sus fines son:

• Promover la igualdad de mujeres y hombres en el acceso a la actividad investigadora, sea en las Ciencias Naturales o Sociales, las Ciencias de la Materia y las Humanidades.

• Sensibilizar a nuestro entorno sobre situacionesde discriminación y los mecanismos que llevana ella.

• Conseguir la igualdad de oportunidadesa lo largo de la carrera para las mujeres investigadoras y tecnólogas en los ámbitos públicoy privado.

• Elaborar recomendaciones y colaborarcon otras organizaciones europease internacionales para facilitar el avancede las mujeres en Ciencia.

* Se puede consultar, y descargar en formato PDF, en la dirección: http://www.csic.es/mujer_ciencia.do#

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En el año 2003, y en vista de la situación de la mujer en la investigación española, la AMIT hizo las siguientes recomendaciones:

• Toda institución pública en la que se realice investigación y docencia debe generar y hacer accesibles los datos de personal, a todos los niveles, desagregados por sexos.

• Los centros de investigación y la industriadeben poner en marcha un plan de acciónpara detectar sesgos de género en los procedimientos de admisión y promoción.Este plan debe incluir la monitorización periódica comparativa de la productividad y de la distribución de los recursos entre ambos sexos.

• Cada institución debe establecer objetivos realistas y estrategias para aumentar la proporción de mujeres en los niveles más altos: investigadoras principales, profesoras de investigación, catedráticas y cargos de gestión.

• Cada institución cumplirá, salvo justificación excepcional, la recomendación europea de que los tribunales de selección y comités de asesoramiento cuenten al menos con un 30 % de mujeres ahora, y llegar a un 40 % para el año 2005.

Algunos nombres de científicas españolas

A pesar de todo lo anterior, si indagamos en nuestra historia y en la actualidad, veremos que, en España, también han destacado, y destacan, muchas mujeres científicas.

De una también interminable lista podríamos mencionar a las siguientes:

• Oliva Sabuco (1562-?). Escribió la obra Nueva Filosofía de la Naturaleza del Hombre, en la que trabaja de forma científica sobre la salud humana. Lope de Vega la calificó como «la décima musa».

• María Andrea Casamayor y de la Coma (¿?-1780). Famosa matemática española del Siglo de las Luces.

• Isabel Torres (1905-1998). Doctora en Farmacia. Son famosos sus trabajos sobre nutrición y vitaminas.

• Dolores García Pineda (1916). Doctora en Farmacia y Bioquímica, realizó diversos estudios de enzimología con Severo Ochoa y trabajó en la Junta de Energía Nuclear.

• Sara Borrell (1917-1999). Doctora en Farmacia, experta en estudios bioquímicos y clínicos de hormonas esteroides.

• Olga García Riquelme (1920). Doctora en Ciencias. Especialista en análisis de espectros atómicos de interés astrofísico y en cálculos teóricos de configuraciones atómicas.

• Gertrudis de la Fuente (1921). Doctora en Farmacia, especialista en bioquímica. Fue la principal colaboradora del bioquímico Alberto Sols en enzimología.

• Josefa Molera (1921). Doctora en Química, especialista en cinética química, introdujo la cromatografía gas-líquido en los análisis químicos.

• Concepción Llaguno (1925). Doctora en Ciencias, experta en fermentaciones. Introdujo la técnica de cromatografía de gases para estudiar el aroma de los vinos.

• Laura Iglesias (1926). Doctora en Ciencias, famosa por sus trabajos sobre espectroscopia de metales pesados, muy valiosos para la identificación de los espectros estelares.

• Griselda Pascual (1926). Doctora en Matemáticas, experta en geometría diferencial y teoría de grupos y retículos.

• Carmina Virgili (1927). Catedrática de Geología y una de las mayores expertas en materiales del Triásico.

• Ana María Pascual-Leone (1930). Doctora en Farmacia. Es experta en desequilibrios hormonales y malnutrición durante la gestación.

• María Cáscales (1934). Doctora en Farmacia. Académica de la Real Academia de Farmacia, primera mujer que ha ocupado este cargo. Especialista en bioquímica metabólica de aminoácidos.

• Josefina Castellví (1935). Doctora en Ciencias Biológicas. Trabajó en la organización de la investigación científica de la Antártida, que culminó con la instalación de la base antártica española «Juan Carlos I» en la isla Livingston.

• Margarita Salas (1938). Doctora en Ciencias, profesora de investigación del CSIC en el Centro de Biología Molecular Severo Ochoa, presidenta del Instituto de España, organismo que gestiona y coordina las ocho Reales Academias Nacionales de España. Experta bioquímica, trabajó con Severo Ochoa. Junto al profesor Eladio Viñuela, ha organizado la primera escuela española de biología molecular.

• Teresa Mendizábal (1940). Doctora en Física, ha trabajado sobre la erosión, la degradación de las tierras y la desertificación del suelo. Miembro del Panel Internacional de Expertos en desertificación, en el que se encuentran dieciséis especialistas de todo el mundo. En 1994 fue asesora de la Convención de Lucha contra la Desertificación, de las Naciones Unidas.

• María del Carmen Andrade (1947). Ha sido directora del Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (CSIC), presidenta de diversos organismos internacionales. Dirige un equipo pionero en la investigación de la corrosión del hormigón y de las causas que provocan su deterioro.

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Información adicional en Internet

http://www.csic.es/mujer_ciencia.do#

http://www.amit-es.org/

http://www.ifs.csic.es/mujeres/mujeres.htm

http://www.bioeticayderecho.ub.es/

http://www.ub.es/fildt/docsybiblio/Mujeres_y_Ciencia.pdf

http://www.mtas.es/mujer/principal.htm

http://www.fmujeresprogresistas.org/

http://mujeres.universia.es/

http://www.goodfood-project.org/www/Gender/

http://www.cordis.lu/improving/women/reports.htm

http://www.cordis.lu/improving/women/documents.htm

http://www.cordis.lu/etan/home.html

http://www.cordis.lu/science-society/women.htm

http://europa.eu.int/comm/research/science-society/documents_en.html#pub

http://europa.eu.int/comm/research/science-society/women-science/helsinki_en.html

http://europa.eu.int/comm/research/science-society/pdf/she_figures_2003.pdf

http://europa.eu.int/comm/research/science-society/women/wir/index_en.html

http://nextwave.universia.net/mujeres-cientificas/index.htm

http://www.astr.ua.edu/4000WS/4000WS.html

http://www.webmujeractual.com/biografias/premios_nobel.htm

http://www.cientec.or.cr/equidad.html

http://www.awis.org

• Evangelina Nogales (1965). Doctora en Física, es responsable del descubrimiento de la estructura tridimensional de la tubulina, una proteína muy importante en la célula.

• María Blasco (1965). Directora del programa de Oncología Molecular del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas de Madrid. Ha recibido infinidad de premios por sus investigaciones sobre el cáncer. Es la primera persona en haber recibido la medalla de oro de la Organización Europea de Biología Molecular (EMBO).

• Karmele Llano (1979). Bióloga que trabaja en Indonesia, estudiando y protegiendo a los orangutanes de Borneo.

Y terminamos igual que empezamos, con una cita, pero esta vez de uno de los científicos más grandes que ha habido, Albert Einstein, quien decía:

El ejemplo no es la principal manera de influir en los demás, es la única.

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Bibliografía

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Diversidad cultural, género y tecnología: un abordaje interdisciplinario.Marilia G. de Carvalho y Marlene Tamanini (organizadoras).Editora UTFPR.Curitiba, 2006

Feminismo y conocimiento.Carme Adán.Spiralia.

«Mujeres en Física».Revista Española de Física, volumen 20, número 2, 2006.

Escritos sobre ciencia, género y educación.Margarita Comas, José Mariano Bernal Martínez y Francesca Comas Rubí.Biblioteca Nueva, 2001.

¿Tiene sexo la mente? Las mujeres en los orígenes de la ciencia moderna.Londa Schiebinger.Cátedra, 2004

Mujeres científicas en España (1940-1970): profesionalización y modernización social.María Jesús Santesmases.Instituto de la Mujer, Madrid, 2000.

La mujer ante el desafío tecnológico.Laura Tremosa.Icaria, 1986

Enseñar ciencia: autoridad femenina y relaciones en la educación.Varias autoras.Icaria, 1997

El saber científico de las mujeres.Nuria Solsona i Pairó (Talasa Ediciones, S. L.)

Mujeres matemáticas en la historia de la ciencia, en matemáticas y coeducación.Eulalia Pérez Sedeño. OECM Ada Byron, 1994.

El legado de Hipatia. Historia de las mujeres en la ciencia desde la Antigüedad hasta fines del siglo XIX.Alic, Margaret.Siglo XXI, Madrid, 1991.

Mujeres de ciencias. Mujer, feminismo y ciencias naturales, experimentales y tecnológicas.T. Ortiz Gómez, y G. Becerra Conde (eds.).Universidad de Granada/Instituto de Estudios de la Mujer, Granada, 1996.

Reflexiones sobre género y ciencia.Evelyn Fox Keller (1983).Alfons el Magnànim, Valencia, 1989.

Ciencia y género.Eulalia Pérez Sedeño y Paloma Alcalá Cortijo (coords.).Philosophica Complutensia.

Mujeres astrónomas y matemáticas en la Antigüedad.C. Margarita Santana, Zenaida Yanes, Lourdes Hernández, Inmaculada Perdomo, Ángeles Camarrón, Emma García y M.ª Olga Expósito.Fundación Canaria Orotava de Historia de la Ciencia, 2004.

«Mujeres, manzanas y matemáticas. Entretejidas».Xaro Nomdedeu Moreno.La Matemática en sus personajes, 7, Nivola, 2000.

Matemáticas es nombre de mujer.Susana Mataix.Rubes Editorial, S. L.

Perspectivas históricas e interculturales sobrelas mujeres en las Matemáticas. Mujer y Ciencia: investigación y currículo.Ann Hibner Koblitz, Yamila Azize Vargas (ed.) y Evelyn Otero Figueroa (ed.). Centro de Recursos para Ciencia e Ingeniería. Proyecto de Estudios de la Mujer, PROMUJER, 1995.

Las mujeres ante la ciencia del siglo XXI.Viky Frías Ruiz.Instituto de Investigaciones Feministas, 2001.

Mujer y ciencia.Marina Cruz Rodríguez y Luisa Ruiz Higueras (eds,).Universidad de Jaén. Servicio de Publicacionese Intercambio Científico, 09/1999.

Interacciones ciencia y género: discursos y prácticas científicas de mujer.M. J. Barral, C. Magallón, C. Miqueo y M. D. Sánchez (eds.). Icaria, 01/1999.

Género y matemáticas.L. Figueiras, M. Molero, A. Salvador y N. Zuasti.Síntesis, S. A., 05/1998.

Las mujeres en el sistema de ciencia y tecnología. Estudios de casos.Eulalia Pérez Sedeño (ed.).Madrid: Organizacón de Estados Iberoamericanos para la Educación, la Ciencia y la Cultura, 10, 2001.

La formación científica de las mujeres ¿por qué hay tan pocas científicas?Renée Clair (ed.). Asociación Los Libros de la Catarata.

Mujeres científicas en todos los tiempos.Nuria Solsona i Pairó, Talasa Ediciones, S.L., 1997.

Las científicas y su historia en el aula.Mari Álvarez Lires, Núria Solsona Pairó y Teresa Muño Angós Síntesis, 2003.

Interacciones ciencia y género.M. J. Barral, C. Miqueo, C. Magallón, M. D. Sánchez (eds.) Icaria Editorial, 1999.

De la educación de las damas.Poulain de la Barre.Cátedra Feminismos, Madrid, 1993.

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◼ FÍSICA Y QUÍMICA 3.° ESO ◼ MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. ◼ 351

El Libromedia Santillana

El Libromedia Santillana es un producto pensado para introducir las TIC en el aula de una forma sencilla y eficaz. Su principal objetivo es acompañar al profesor paso a paso hacia la integración de los recursos digitales en la práctica docente, convirtiéndolos en una parte natural de la transmisión de conocimientos, la ejercitación y la evaluación. Este material se ha desarrollado teniendo en cuenta una premisa básica: que su manejo sea extraordinariamente sencillo, para que el profesor no tenga que concentrarse en el funcionamiento de los programas informáticos, sino que pueda centrar toda su atención en la marcha de la clase y en el trabajo de los alumnos.

En el Libromedia encontrará una gran cantidad de recursos para utilizar en el aula: vídeos, presentaciones, esquemas interactivos, actividades… Todos ellos están íntimamente relacionados con los contenidos del libro del alumno y se pueden utilizar en las clases, sea cual sea su equipamiento informático:

ordenadores aislados, cañón de proyección, pizarras digitales, etc.

El Libromedia está publicado en DVD y contiene una reproducción del libro del alumno, en la que podrá «navegar» por cada una de sus páginas.

Dispone de:

• Una barra de navegación que permite desplazarse por las páginas de las unidades y visualizar el producto de diferentes formas. Además, ofrece un sistema de ayuda.

• Una barra de recursos mediante la que podrá seleccionar la unidad con la que desea trabajar, acceder a los diferentes recursos, tener acceso a páginas web, ampliar la cantidad de recursos digitales disponibles, etc.

• Una barra de herramientas que permite adjuntar notas, subrayar textos, incluir archivos…, todo ello para personalizar el libro. Ofrece, además, unas herramientas específicas de cada área.

Tipos de recursos digitalesEl Libromedia Santillana pone a su disposición una gran variedad de elementos digitales entre los que destacan los siguientes tipos de recursos:

• Esquemas de la unidad. Este recurso muestra, de un modo muy sintético, los principales contenidos de la unidad a partir de un esquema. Puede ser útil, antes de comenzar la unidad, para adelantar los contenidos que se van a estudiar.

• Vídeos. Se emplean, por ejemplo, para dramatizar la lectura inicial de cada unidad. En general, su intención es motivadora o expositiva.

• Presentaciones. En ellas se expone información de modo visual. Se pueden emplear para apoyar las explicaciones del libro o, en ocasiones, para reemplazarlas. Algunas de ellas son ampliaciones de los contenidos del libro del alumno, mientras que otras tienen un carácter motivador. A veces, contienen animaciones, muy útiles para explicar algunos procesos.

• Fotogalerías. Son colecciones de imágenes, con sus pies explicativos, que ilustran o amplían algún aspecto de los contenidos.

• Mapas y esquemas por capas. Se presentan de manera que puede seleccionarse la aparición o no de determinados elementos, como la inclusión o no de la rotulación.

• Actividades interactivas. Hay diversos tipos que se pueden emplear para repasar los contenidos o para realizar una evaluación. Cada actividad incluye su solución, lo que permite la autoevaluación y una retroalimentación inmediata. Algunas se presentan agrupadas a fin de repasar de un modo más sistemático.

• Vínculos en la web. Abren páginas web útiles para el trabajo en el aula o fuera de ella. En ocasiones están en inglés, lo que supone un apoyo para que los alumnos se familiaricen con el empleo de este idioma.

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TEMA 1

Tipo de recurso Título Página asociada

del libro del alumno

Presentación Medición de volumen en probeta Página 7

Animación El motor de explosión Página 8

Presentación Del interior del átomo a las galaxias Página 11

Presentación Ejercicio resuelto 1 Página 12

Actividad interactiva Las unidades de medida Página 14

Animación Tomar datos en un experimento Página 16

Presentación Normas de seguridad en el laboratorio Página 20

Actividad interactiva Tablas Página 22

Presentación Las etapas del método científico Página 26

Audio Resumen de la unidad Página 30

TEMA 2



Presentación Cambios de estado en la vida cotidiana Página 31

Animación La velocidad de las partículas y la temperatura Página 33

Animación La ley de Gay-Lussac Página 35

Actividad interactiva Cambio de temperatura a volumen constante Página 35

Actividad interactiva Teoría cinética y las leyes de los gases Página 36

Animación Los cambios de estado Página 40

Actividad interactiva Los cambios de estado Página 40

Animación La fusión de los metales Página 41

Relación de recursos digitales disponibles

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TEMA 2



Actividad interactiva El origen de la vida Página 45

Actividad interactiva Materia y partículas Página 48

Presentación Experiencia: Curva de calentamiento del agua Página 50

Vídeo Experiencia: Curva de calentamiento del agua Página 51

Actividad interactiva Test de autoevaluación Página 52

Presentación Repaso de la unidad Página 52


TEMA 3



Presentación ¿Cómo sacarías el aceite sin tocarlo? Página 53

Presentación Fusión del chocolate Página 54

Presentación Electrólisis del agua Página 55

Actividad interactiva ¿Qué es una sustancia pura? Página 56

Presentación Dispersión del aceite en agua Página 57

Presentación Destilación Página 60

Presentación Preparación de suero Página 62



Actividad interactiva Sustancia simple, compuesto o mezcla Página 70

Actividad interactiva La vida en el interior de una estrella Página 71

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TEMA 3



Actividad interactiva Modelo estándar Página 71

Actividad interactiva Sustancias puras y mezclas Página 72

Presentación Experiencia: Separación de los componentes de una mezcla

Página 76

Vídeo Experiencia: Separación de los componentes de una mezcla

Página 77



TEMA 4



Vídeo El átomo Página 79

Actividad interactiva Historia de la electricidad Página 80

Actividad interactiva ¿Por qué se eriza el pelo? Página 81

Actividad interactiva Globos que se repelen Página 82

Actividad interactiva El versorio Página 83

Animación La experiencia de Millikan Página 84


Actividad interactiva Los átomos Página 85

Actividad interactiva Modelos atómicos Página 86

Animación La experiencia de Rutherford Página 86

Actividad interactiva Átomos Página 90

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TEMA 4




Actividad interactiva Iones Página 92

Presentación Riesgos de la energía nuclear Página 99

Actividad interactiva A favor y en contra de la energía nuclear Página 98

Presentación Experiencia: Propiedades eléctricas de la materia Página 100

Vídeo Péndulos electrostáticos Página 100

Vídeo Atracción y repulsión Página 101

Vídeo Electroscopio y electrómetro Página 101



TEMA 5



Fotogalería Nebulosas planetarias Página 103

Actividad interactiva Metales y no metales Página 105

Actividad interactiva Símbolos de los elementos Página 106

Actividad interactiva Moléculas Página 110

Actividad interactiva Tipos de cristales Página 111

Actividad interactiva Compuestos orgánicos e inorgánicos Página 112

Actividad interactiva Compuestos orgánicos Página 115

Animación Tabla periódica Página 116

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TEMA 5



Actividad interactiva El sistema periódico de los elementos Página 118

Vídeo Reacción del magnesio con el oxígeno del aire Página 120

Vídeo Reacción del hierro con el oxígeno del aire Página 120

Vídeo Reacción de los metales con el agua Página 120



TEMA 6



Actividad interactiva Cambios químicos Página 123

Presentación La materia: estados físicos Página 124

Actividad interactiva ¿Qué se observa en una reacción química? Página 125

Actividad interactiva Teoría de colisiones y cambios químicos Página 126

Actividad interactiva Mol de átomos y número de Avogadro Página 127



Actividad interactiva Ecuaciones químicas Página 131

Actividad interactiva Lo que cambia y lo que se conserva en una reacción Página 132


Actividad interactiva Reacciones químicas Página 138

Actividad interactiva Cantidad de sustancia (mol) Página 140

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TEMA 6



Actividad interactiva Cálculos en las reacciones químicas Página 142

Actividad interactiva Experiencia: El material de la experiencia Página 144

Vídeo Experiencia: Reacción del mármol con HCl Página 144



TEMA 7



Actividad interactiva El interior de las pilas Página 147

Presentación La reacción de combustión Página 148


Presentación Efecto invernadero Página 151

Actividad interactiva El cambio climático Página 151

Actividad interactiva El deterioro de la capa de ozono Página 152

Presentación Química de los medicamentos Página 155

Actividad interactiva Extracción de sustancias químicas de vegetales Página 155

Actividad interactiva Funciones de los aditivos Página 156

Actividad interactiva Causas y consecuencias del efecto invernadero Página 158

Actividad interactiva Controlar los gases del efecto invernadero Página 158

Actividad interactiva Efectos de la lluvia ácida Página 159

Actividad interactiva Causas de la lluvia ácida Página 159

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TEMA 7



Actividad interactiva Tipos de medicamentos Página 160

Vídeo Experiencia: Comprobación del efecto invernadero Página 161



TEMA 8



Actividad interactiva El mejor conductor Página 164

Actividad interactiva Elementos de un circuito Página 165

Actividad interactiva Resistencias de los materiales Página 167

Actividad interactiva Aplica la ley de Ohm Página 168

Actividad interactiva Circuitos eléctricos Página 169

Actividad interactiva Resistencias agrupadas de forma mixta Página 171

Actividad interactiva Energía y potencia Página 173

Fotogalería Tipos de lámparas Página 174

Actividad interactiva LCD y LED Página 175

Actividad interactiva Efecto mecánico de la corriente eléctrica Página 176

Actividad interactiva Distribución de electricidad Página 178


Actividad interactiva Bombillas en un circuito Página 182

Actividad interactiva Resistencias en serie y en paralelo Página 183

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TEMA 8



Actividad interactiva Ventajas de los diodos LED Página 185

Actividad interactiva Magnitudes eléctricas y electrodomésticos Página 186

Vídeo Experiencia: Efecto químico de la corriente eléctrica

Página 187



ANEXOS



Actividad interactiva Señales de prevención de riesgos Página 190

Actividad interactiva La materia y los cambios Página 192

Actividad interactiva Orden de magnitud. Longitud Página 194

Actividad interactiva Elementos y sistema periódico Página 196

Actividad interactiva Elementos y propiedades Página 199




Actividad interactiva Configuración electrónica Página 206

Actividad interactiva Electronegatividad Página 208

Actividad interactiva Compuestos binarios Página 209

Actividad interactiva Óxidos Página 211

Actividad interactiva Fórmulas de hidróxidos Página 212

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ANEXOS



Actividad interactiva Nomenclatura de ácidos Página 214

Actividad interactiva Formulación de sales Página 216

Actividad interactiva La magnitud medida por Millikan y Fletcher Página 218

Actividad interactiva Los alcoholímetros Página 220

Actividad interactiva Descubrimientos sobre la radiactividad interactiva Página 222

Actividad interactiva Desarrollo y expansión de los coches eléctricos Página 224

Actividad interactiva Estudio de la energía Página 227

Actividad interactiva Estudio de las reacciones químicas Página 229

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Cualquier forma de reproducción, distribución, comunicación pública o transformación de esta obra solo puede ser realizada con la autorización de sus titulares, salvo excepción prevista por la ley. Diríjase a CEDRO (Centro Español de Derechos Reprográficos, www.cedro.org) si necesita fotocopiar o escanear algún fragmento de esta obra.

© 2011 by Santillana Educación, S. L.Torrelaguna, 60. 28043 MadridPRINTED IN SPAINImpreso en España por

ISBN: 978-84-294-6863-2CP: 220805Depósito legal:

Dirección de arte: José Crespo

Proyecto gráfico: Portada: Pep Carrió Interiores: Manuel GarcíaIlustración: Enrique Cordero, David Cabacas

Jefa de proyecto: Rosa MarínCoordinación de ilustración: Carlos AguileraJefe de desarrollo de proyecto: Javier TejedaDesarrollo gráfico: Rosa María Barriga, José Luis García, Raúl de Andrés

Dirección técnica: Ángel García Encinar

Coordinación técnica: Alejandro RetanaConfección y montaje: Hilario SimónCapturas informáticas: David Sánchez, Jorge López, César VallejoCorrección: Ángeles San Román, Gerardo Z. GarcíaDocumentación y selección fotográfica: Nieves Marinas

Fotografías: A. Toril; A. Viñas; Algar; C. Jiménez; C. Roca; C. Suárez; D. López; F. Orte; GARCÍA-PELAYO/Juancho; I. Codina; J. C. Muñoz; J. de Dios; J. Jaime; J. Lucas; KAIBIDE DE CARLOS FOTÓGRAFOS; Krauel; Michele di Piccione; P. Esgueva; A. G. E. FOTOSTOCK; COMSTOCK; COVER/SYGMA/Daniel Giry, P. Vauthey, Philippe Giraud, Tatiana Markow; COVER/VISA REPORTAGE/Hervé Hughes; DIGITALVISION; EFE/L. Gene; EFE/SIPA-PRESS/A. Boulat, D. Frazier, Dickinson; HIGHRES PRESS STOCK/AbleStock.com; I. Preysler; JOHN FOXX IMAGES; NASA/Credit Image created by Reto Stockli with the help of Alan Nelson, under the leadership of Fritz Hasler; PHOTODISC; IES Julio Verne; BIBLIOTECA NACIONAL, MADRID; HOSPITAL DE LA BEATA, MADRID; INSTITUTO GEOLÓGICO Y MINERO DE ESPAÑA; MATTON-BILD; PALAIS DE LA DÉCOUVERTE, PARIS; RENAULT; SERIDEC PHOTOIMAGENES CD; ARCHIVO SANTILLANA

Fotografía de la cubierta: Antonio Fernández

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FYQ 3º ESO

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