Guia Para Quimica Maestro

Ciencias 3

QuímicaGuía para el maestro

SECUNDARIA TERCER GRADO

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Dirección editorial: Cristina Arasa • Subdirección editorial: Tania Carreño King • Subdi-rección de arte y diseño: Renato Aranda • Gerencia de secundaria: Aurora Saavedra Solá • Edición: Leonor Díaz Mora • Asistencia editorial: Andrés Mejía Pérez • Corrección de estilo: Rosa Mancilla • Supervisión y coordinación de diseño: Gabriela Rodríguez Cruz • Coor-dinación de imagen: Ma. Teresa Leyva Nava • Coordinación de diseño editorial: Gustavo Hernández Jaime • Diseño de interiores: Gustavo Hernández Jaime • Adaptación de diseño de portada: Renato Aranda • Diagramación: Itzel Ramírez • Gerencia de producción: Alma Orozco • Coordinación de producción: Ulyses Calvillo

Primera edición: diciembre de 2013

Ciencias 3. QuímicaGuía para el maestroTexto: Nahieli Greaves y Jiro Suzuri

Todos los derechos reservadosD. R. © 2013, Ediciones Castillo, S. A. de C. V.Castillo ® es una marca registrada

Insurgentes Sur 1886, Col. FloridaDel. Álvaro Obregón,C.P. 01030, México, D.F.Tel.: (55) 5128–1350Fax: (55) 5128–1350 ext. 2899

Ediciones Castillo forma parte del Grupo Macmillan

www.grupomacmillan.comwww.edicionescastillo.cominfocastillo@grupomacmillan.comLada sin costo: 01 800 536 1777

Miembro de la Cámara Nacionalde la Industria Editorial MexicanaRegistro núm. 3304

ISBN de la serie: 978-607-463-581-2ISBN: 978-607-463-955-1Prohibida la reproducción o transmisión parcial o total de esta obra en cualquier forma elec-trónica o mecánica, incluso fotocopia, o sistema para recuperar información, sin permiso escrito del editor.

Impreso en México / Printed in Mexico

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Al maestro: La práctica docente exige cada día más de diferentes recursos para enfrentarla y lograr una educación de calidad. Por eso, Ediciones Castillo ha elaborado para usted esta Guía para el maestro, una herramienta que le facilitará el trabajo diario en el aula, con-siderando los retos que plantea trabajar con el enfoque didáctico de los Programas de estudio 2011 y las siguientes competencias:

• Comprensióndefenómenosyprocesosnaturalesdesdelaperspectivacientífica• Tomadedecisionesinformadasparaelcuidadodelambienteylapromociónde

la salud orientadas a la cultura de la prevención• Comprensióndelosalcancesylimitacionesdelacienciaydeldesarrollotecno-

lógico en diversos contextos

El trabajo por secuencias didácticas y por proyectos, entendido como una estrategia de enseñanza y de aprendizaje para construir y reconstruir el propio conocimiento, representa, en cuanto a su metodología, una manera radicalmente distinta a la forma tradicional de enseñanza. Es por esto que la guía que ponemos a su alcance tiene como principal objetivo acompañarlo en cada una de las etapas que conforman el proceso de trabajo con las secuencias, señalando, en primer lugar, los conceptos, ha-bilidades y actitudes que se desarrollarán, y los antecedentes que sobre los contenidos tienen los estudiantes.

En cada una de las etapas de inicio, desarrollo y cierre, encontrará la explicación de su intención didáctica, así como sugerencias didácticas complementarias y respuestas a cada una de las actividades que conforman la secuencia.

Asimismo, en esta guía encontrará el solucionario correspondiente a las evaluaciones tipo pisa que aparecen en el libro del alumno y una evaluación recortable tipo enlace por bloque recortable, con la que usted podrá, si lo considera conveniente, realizar una evaluación diferente a sus alumnos.

Al inicio de cada bloque le sugerimos un avance programático que le ayudará a pla-nificaryorganizarbimestralmentesutrabajoenelaulayunresumendelbloqueendondeseespecificancuálessonlosaprendizajesesperadosylascompetenciasquese favorecerán.

Se incluyen recomendaciones de otros recursos, como el uso del cd Recursos digita-les para el docente, elaborado por Ediciones Castillo como otra herramienta de apoyo a su trabajo en el aula, páginas de Internet, películas, documentales, videos, libros, artículos, visitas presenciales y virtuales a muesos, entre otros.

Los que participamos en la elaboración de esta Guía sabemos que con su experiencia y creatividad logrará potenciar las intenciones didácticas aquí expuestas, y así conse-guir que sus alumnos desarrollen, de manera natural, las habilidades y actitudes para el logro de los aprendizajes esperados y las competencias para la vida.


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Estructura de la guía 5El trabajo con secuencias didácticas 7El trabajo con proyectos 8cd para el docente 9

Bloque 1 Las características de los materiales 10Avance programático 11SD 1 12SD 2 18SD 3 25SD 4 30SD 5 36Mapa conceptual 41Respuestas a las evaluaciones (Ponte a prueba) 42

Bloque 2 Las propiedades de los materialesy su clasificación química 44Avance programático 45SD 6 46SD 7 53SD 8 57SD 9 61SD 10 64 SD 11 69Mapa conceptual 73Respuestas a las evaluaciones (Ponte a prueba) 74

Bloque 3 La transformación de los materiales: la reacción química 76Avance programático 77SD 12 78SD 13 86

SD 14 92SD 15 98Mapa conceptual 103Respuestas a las evaluaciones (Ponte a prueba) 104

Bloque 4 La formación de nuevos materiales 106Avance programático 107SD 16 108SD 17 112SD 18 117SD 19 122Mapa conceptual 127Respuestas a las evaluaciones (Ponte a prueba) 128

ProyectosAhora tú explora, experimenta y actúa 134Proyecto Bloque 1. Sugerencias didácticas 134Proyecto Bloque 2. Sugerencias didácticas 135Proyecto Bloque 3. Sugerencias didácticas 136Proyecto Bloque 4. Sugerencias didácticas 137

Bloque 5 Química y tecnología 138Avance programático 138Proyecto Bloque 5. Sugerencias didácticas 137

EvaluaciónfinalBloque1 141EvaluaciónfinalBloque2 143EvaluaciónfinalBloque3 145EvaluaciónfinalBloque4 147Hoja de respuestas 149Bibliografía sugerida 150Bibliografía para la elaboración de la obra 151

Índice



c ontenidos del bloque

Al inicio de cada bloque encontrará un re-sumen de los aprendizajes esperados y las competencias que se desarrollarán a través del trabajo por secuencias didácticas.

avance programático

Es una propuesta anual para planear y or-ganizar el trabajo en el aula, atendiendo los aprendizajes esperados del libro del alumno. En él se indican los contenidos a desarrollar (por temas o secuencias didácticas), además de las semanas y horas sugeridas para abor-darlos. Asimismo, incluye sugerencias y re-cursos didácticos que pueden complemen-tar o enriquecer el trabajo en clase.

prepararse para la secuencia

Antes de iniciar la secuencia didáctica, indica-mos cuáles son los aprendizajes esperados, los conceptos, habilidades y actitudes que se desarrollarán; así como los antecedentes que tienen los alumnos sobre los contenidos. También señalamos los propósitos de cada una de las fases de la secuencia: inicio, de-sarrollo y cierre.

el trabajo con secuencias didácticas y con proyectos

Al inicio de la guía presentamos una explicación del trabajo con secuencias didácticas y con proyectos. En ella en-contrará cuál es el sentido y propósitos de esta metodología en el aula.

Estructura de la guía



evaluación adicional

Como recurso extra, le ofrecemos, con reactivos tipo enlace, evaluaciones bimestrales que pueden ser recortadas para su reproducción y aplicación a los estudiantes.

propósitos, sugerencias didácticas y solucionario

En cada una de las etapas de la secuencia hallará los propósitos de las acti-vidades, algunas sugerencias didácticas y las respuestas a las actividades del libro del alumno.

Encontrará la leyenda “Respuesta libre” cuando sea el caso o, bien, si se trata de respuesta modelo encontrará las iniciales R. M.

r ecursos adicionales

Al final de cada secuencia, se incluyen referencias de otrosrecursos, como el CD Recursos digitales para el docente o al-gunos sitios de Internet, libros, películas, artículos, entre otros.

propósitos y estrategias generales de los proyectos

Para cada una de las etapas del proyecto, encontrará los propósitos y sugerencias didácticas adicionales que podrá aplicar a todos los proyectos del curso.



El trabajo con secuencias didácticasUna secuencia didáctica es un conjunto de actividades, textos, imágenes y otros recursos, organizados –a partir de un nivel de complejidad progresivo– en tres fases: inicio, desarrollo y cierre, cuyo propósito es contribuir al logro de un aprendizaje.

Al inicio de la secuencia del libro del alumno presentamos el aprendizaje esperado y una situación problemática y articuladora, cuyo objetivo es movilizar los conoci-mientos previos y despertar el interés de los estudiantes en torno a los contenidos curriculares relacionados con dicho aprendizaje.

En esta fase es importante que el maestro comparta con los alumnos los propósitos delasecuencia;queseasegurequesusestudiantesidentificanlarealidadqueseráobjeto de estudio, las cuestiones o problemas que plantea esa realidad, y que inda-gue y revise los posibles esquemas de actuación inicial que proponen sus alumnos para dar respuesta a la situación problemática.

Posteriormente, en la fase de desarrollo, se presenta un conjunto de actividades que constituyen un reto para los alumnos y que se encuentran bien apoyadas por textos explicativos, imágenes y organizadores gráficos. La intención de presentarestos recursos es la de promover una comprensión profunda de las explicaciones que ofrecen los libros.

En esta fase los alumnos reflexionarán, resolverán y aplicarán estrategias diversas, lo que posibilita poner en marcha el aprendizaje contextualizado de distintos con-tenidos: conceptuales, procedimentales y actitudinales. Por esto, se sugiere que el docente trabaje con sus alumnos para que reconozcan con claridad el procedimien-to que hay que seguir y los conocimientos que deben aplicar para poder actuar eficientemente,pasandoprogresivamentedeconocimientosyprocedimientosem-píricos hacia procedimientos más expertos. En todo momento es conveniente que el maestroofrezcaayudasespecíficasenfuncióndelascaracterísticasdelosalumnos,y revise con ellos el esquema de actuación, la aplicación concreta que hacen de sus conocimientos y el proceso de construcción de nuevos conocimientos.

En el cierre de las secuencias se revisa la solución que ofrecieron en un inicio los alumnos a la situación problemática y se presenta, bien una actividad de transfe-rencia en la que aplicarán lo aprendido en otros contextos, bien una actividad de síntesis en la que los estudiantes tienen que presentar sus conclusiones por escrito o enalgúnorganizadorgráficoelaboradoporellos;estasactividadesatiendenellogrodel aprendizaje esperado.

De esta forma, y una vez que los alumnos comprenden y dominan el esquema de actuación que los lleva al desarrollo de la competencia, será necesario que el maestro recapitule lo trabajado en la secuencia, acompañe a sus alumnos en la aplicación de lo aprendido a situaciones diversas vinculadas con la realidad de sus estudiantes y evalúe el progreso de sus alumnos, detecte hasta dónde fueron alcanzados los aprendizajes esperados, y promueva la reflexión crítica sobre los contenidos abordados.

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El trabajo con proyectos Los proyectos plantean una forma de trabajo encaminada al desarrollo de compe-tencias pues reconocen y aprovechan el conocimiento, las experiencias y los intere-ses de los estudiantes; ofrecen oportunidades para reflexionar acerca del mundo en que viven y actuar en consecuencia; favorecen la aplicación integrada de los apren-dizajes, y exigen una gran participación de los alumnos en el planteamiento, diseño, investigación y seguimiento de todas las actividades y comunicación de resultados.

La peculiaridad que presentan los proyectos respecto a otras formas de trabajo, es que son concebidos como propuestas abiertas y flexibles en donde los alumnos son quienesdefinenquésituaciónproblemáticalesinteresaabordar,quétipodeproyec-to quieren llevar a cabo y el producto que habrán de elaborar. De acuerdo con sus intereses, los alumnos con su profesor pueden elegir proyectos de tipo:

• científico, que los lleven a investigar y profundizar en los contenidos trabajados para describir, explicar y predecir fenómenos o procesos naturales, sin ceñirse a un método rígido que inicia siempre con la observación.

• ciudadano, que les permitan analizar problemas sociales y proponer soluciones que pueden aplicarse en el salón de clases, en la escuela o en la comunidad.

• tecnológico, que ponen en juego la creatividad para el diseño y la construcción de objetos para atender una necesidad o evaluar un proceso.

Es importante tener presente que, cualquiera de los tipos de proyecto que sus estu-diantes elijan, favorece el trabajo colaborativo, la toma de decisiones fundamenta-das,laclarificacióndevalores,lasactitudesdemocráticasyparticipativasyelrespetoa las ideas de los demás.


Las características de los materiales

Bloque 1Contenidos del bloquePor su posición al inicio del libro, este bloque es el puente entre Cien-cias 2 y Ciencias 3. La exposición comienza con el tema de las propie-dades físicas de los materiales y cómo se forman las mezclas cuando éstos entran en contacto —pero sin interactuar químicamente— para concluir con la primera revolución de la química, protagonizada por el científico francés Antoine-Laurent Lavoisier. En esencia, pues, el blo-que avanza de la física a la química.

Además de algunas relaciones entre ciencia y tecnología, la primera se-cuencia esboza un panorama de la historia del conocimiento químico, enfocándose en la metalurgia, tema que desemboca en el de mezclas, donde se explica cómo se forman las mezclas y cómo se separan sus componentes de acuerdo con sus propiedades y características.

Si bien la formación de una mezcla no es un fenómeno químico, los métodos de separación de mezclas son herramientas poderosas en la fabricación de materiales y sustancias. Enseñar este tema permite introducir el de la concentración (expresada en porcentajes de masa y volumen).

A partir de la noción de “mezcla”, el alumno construirá por contraste, la de “compuesto” en el siguiente bloque.

Por su parte, los proyectos del bloque (Cómo funciona una salinera y Cómo recuperar y reutilizar el agua del ambiente), brindan la oportu-nidad de ejercitar y desarrollar sus habilidades de indagación. Además de sus aportes conceptuales y procedimentales, inculcan en el alumno valores científicos como la perseverancia, la honestidad intelectual, la curiosidad y el trabajo en equipo.

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Para personificar la planeación de sus clases, le sugerimos utilizar el planificador que encontrará en el CD Recursos digitales para el docente.

Avance programáticoSemana

Tiempo sugerido

Páginas Aprendizajes esperados Contenidos

1-2 9 horas SD1

24-31

• Identifica las aportaciones del conocimiento químico y tecnológico en la satisfacción de necesidades básicas, en la salud y el ambiente.

• Analiza la influencia de los medios de comunicación y las actitudes de las personas hacia la química y la tecnóloga.

La ciencia y la tecnología en el mundo actual

• Relación de la química y la tecnología con el ser humano, la salud y el ambiente.

2-3 9 horas SD2

32-41

• Clasifica diferentes materiales con base en su estado de agregación e identifica su relación con las condiciones físicas del medio.

• Identifica las propiedades extensivas (masa y volumen) e intensivas (temperatura de fusión y de ebullición, viscosidad, densidad, solubilidad) de algunos materiales.

• Explica la importancia de los instrumentos de medición y observación como herramientas que amplían la capacidad de percepción de nuestros sentidos.

Identificación de las propiedades físicas de los materiales

• Cualitativas.

• Extensivas.

• Intensivas.

4-5 9 horas SD3

42-49

• Identifica los componentes de las mezclas y las clasifica en homogéneas y heterogéneas.

• Identifica la relación entre la variación de la concentración de una mezcla (porcentaje en masa y volumen) y sus propiedades.

• Deduce métodos de separación de mezclas con base en las propiedades físicas de sus componentes.

Experimentación con mezclas

• Homogéneas y heterogéneas.

• Métodos de separación de mezclas con base en las propiedades físicas de sus componentes.

5-6 9 horas SD4

50-57

• Identifica que los componentes de una mezcla pueden ser contaminantes aunque no sean perceptibles a simple vista.

• Identifica la funcionalidad de expresar la concentración de una mezcla en unidades de porcentaje (%) o en partes por millón (ppm).

• Identifica que las diferentes concentraciones de un contaminante, en una mezcla, tienen distintos efectos en la salud y en el ambiente, con el fin de tomar decisiones informadas.

¿Cómo saber si la muestra de una mezcla está más contaminada que otra?

Toma de decisiones relacionada con:

• Contaminación de una mezcla.

• Concentración y efectos.

7-8 9 horas SD5

58-63

• Argumenta la importancia del trabajo de Lavoisier al mejorar los mecanismos de investigación (medición de masa en un sistema cerrado) para la comprensión de los fenómenos naturales.

• Identifica el carácter tentativo del conocimiento científico y las limitaciones producidas por el contexto cultural en el cual se desarrolla.

Primera revolución de la Química

• Aportaciones de Lavoisier: la Ley de conservación de la masa.

8-9 7 horas Proyecto

64-69

• A partir de situaciones problemáticas plantea premisas, supuestos y alternativas de solución, considerando las propiedades de los materiales o la conservación de la masa.

• Identifica, mediante la experimentación, algunos de los fundamentos básicos que se utilizan en la investigación científica escolar.

• Argumenta y comunica las implicaciones sociales que tienen los resultados de la investigación científica.

• Evalúa los aciertos y debilidades de los procesos investigativos al utilizar el conocimiento y la evidencia científica.

Proyecto: Ahora tú explora, experimenta y actúa (preguntas opcionales)* Integración y aplicación

• ¿Cómo funciona una salinera y cuál es su impacto en el ambiente?

• ¿Qué podemos hacer para recuperar y reutilizar el agua del ambiente?

9 2 horas 70-71 Evaluación

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SD 1

Desarrollo (págs. 25-31)

De vuelta a la situación inicial, los alumnos serán capaces de tomar decisiones —si consumir o utilizar un determinado producto, por ejemplo— argumentando las razones que le dan sustento, sopesando los riesgos y beneficios de su elección.

Cierre (pág. 31)

A partir de los antecedentes históricos de los usos que el ser humano le ha dado a la transformación de la materia (cerámica, metalurgia) se perfila una visión de la química y la tecnología que delinean su naturaleza —en concreto, su interés en las transfor-maciones de la materia— y sus contribuciones a la alimentación, la construcción, el transporte y el cui-dado del ambiente y de la salud, entre otras. Como resultado de esta exposición de algunos aspectos benéficos y dañinos del conocimiento producido por la química, su visión y la de la tecnología se ma-tiza: se vuelve más equilibrada y crítica, se destaca la importancia de la prudencia a la hora de tomar decisiones sobre estos temas. En última instancia, se pretende que los alumnos desarrollen una actitud responsable en su manera de conducirse, conscien-te de la importancia de la sustentabilidad.

En esta sección, los alumnos reflexionan sobre las actitudes de las personas hacia la química, en el marco de las contribuciones que esta ciencia hace a la satisfacción de necesidades de la socie-dad. En concreto, los escolares ponderan los be-neficios y los perjuicios de un insecticida, el ddt, que lo mismo afecta a la biodiversidad de los eco-sistemas donde se usa como ayuda a combatir la transmisión de una enfermedad muy grave como el paludismo, que transmiten algunos insectos.

Inicio (pág. 24)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Al final el alumno identifica las aportaciones del conocimiento químico y tecno-lógico en la satisfacción de necesidades básicas, en la salud y el ambiente. Analiza la influencia de los medios de comunicación y las actitudes de las personas hacia la química y la tecnología.

Conceptos: La química y su imagen, aportaciones de la química al cuidado de la salud y el ambiente, la tec-nología, relación entre química y tecnología.

Habilidades: Busca, selecciona y comunica informa-ción. Aplica el pensamiento crítico y el escepticismo informado al identificar el conocimiento científico del que no lo es. Toma decisiones informadas en favor de la sustentabilidad del ambiente y su salud.

Actitudes: Escepticismo informado. Consumo respon-sable. Autonomía para la toma de decisiones. Responsa-bilidad y compromiso. Capacidad de acción y partici-pación. Respeto por la biodiversidad. Prevención de enfermedades, accidentes, adicciones y situaciones de riesgo. Conciencia de la ciencia y la tecnología como actividades de construcción colectiva.

Antecedentes: En el curso de Ciencias 1 (Biología) se introducen y tratan los temas de “Biodiversidad y pro-tección del ambiente” y “Desarrollo humano y cuidado de la salud”, que ahora se ven desde la perspectiva de la química, se incluyen temas como transformaciones de materia y energía debidas a las interacciones entre los seres vivos y el ambiente en las cadenas alimentarias, y los ciclos del agua y del carbono.

Ideas erróneas: Los alumnos pueden desconocer muchas de las aportaciones a la satisfacción de nece-sidades básicas de la química y de la tecnología basada en ella. Su imagen de la química puede estar sesgada negativa o positivamente, y pueden no percatarse ade-más de la influencia de los medios de la comunicación en esta imagen.

La ciencia y la tecnología en el mundo actualRelación de la química y la tecnología con el ser humano, la salud y el ambiente

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La c

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act

ual Relación de la química y la tecnología con el ser humano,

la salud y el ambiente

Sin duda, la vida de las personas en las sociedades modernas no se concibe sin las sus-tancias y los materiales necesarios para cubrir diversas necesidades humanas como la alimentación, la salud, el transporte o la comunicación. Sin embargo, vale la pena pre-guntarnos cómo influyen los medios de comunicación en las actitudes y preferencias de las personas hacia algunos compuestos y tecnologías químicas.

Aprendizajes esperados: • Identifi ca las aportaciones del conocimiento químico y tecnológico en la satisfacción de necesidades básicas, en

la salud y el ambiente.• Analiza la infl uencia de los medios de comunicación y las actitudes de las personas hacia la química y la

tecnología.

Actividad de inicioRefl exiona: ¿Cuáles son las actitudes de las personas hacia la química?

En 1962, la bióloga estadounidense Rachel Carson

publicó un libro que tuvo un impacto global: Primavera

silenciosa. En él, Carson documentó el deterioro

ambiental por el uso indiscriminado del insecticida DDT

(Dicloro Difenil Tricloroetano) para combatir las plagas

de los cultivos. El DDT, además de matar a los insectos

que acaban con cosechas, también afecta a otras

especies de insectos y de aves que integran las redes

alimentarias de los ecosistemas aledaños, lo que

provoca la pérdida de su diversidad.

Sin embargo, resulta que el DDT es uno de los insecticidas más efectivos para combatir al

mosquito anófeles, transmisor de la malaria o paludismo, enfermedad que en la década de 1960

causó la muerte de millones de personas, el 75% de éstas niños y niñas. Son dos las medidas más

efi caces para contrarrestar la enfermedad: la fumigación del interior de las casas en áreas

afectadas con insecticidas de acción prolongada y la dotación de mosquiteros, para que las

personas duerman bajo ellos. La fumigación de interiores es efi caz durante tres a seis meses

aunque en algunos casos, el DDT resulta efi caz por más tiempo.

Comenten en equipo el uso del DDT y argumenten en pro y en contra sobre su uso:

1. ¿Permitirían su uso libre?

2. ¿Prohibirían su uso a nivel mundial para cualquier tipo de aplicación?, ¿tanto en cultivos para

controlar plagas como en las casas para abatir el paludismo?

3. ¿Permitirían su uso doméstico en regiones como África, con alta incidencia de paludismo?

Comenten con sus compañeros de grupo:

4. ¿Qué aporta la ciencia química y qué la tecnología en este caso?

5. ¿El uso de sustancias químicas sin haber investigado los efectos que pueden causar afecta las

actitudes de las personas hacia la química? ¿Por qué?

Molécula del Dicloro Difenil Tricloroetano (DDT).

Desde mediados del siglo XX se lograron incrementos notables en la cosechas, mediante la utilización de semillas mejoradas, el riego y el uso de fertilizantes e insecticidas.

Hidrógeno

Carbono

Cloro

Hidrógeno

Carbono

Cloro

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SECUENCIA 1El conocimiento químico en la AntigüedadPara los primeros seres humanos, el fuego fue probablemen-te la primera tecnología empleada para cubrir necesidades de iluminación, calefacción y alimentación, sin embargo, desconocían la naturaleza de este proceso. Hoy sabemos que consiste en la transformación de la madera, hojas y otros ma-teriales combustibles en dióxido de carbono y residuos como la ceniza, con la consiguiente producción de luz y calor.

Para conservar y almacenar los alimentos que recolec-taban, cultivaban o cazaban, los artesanos de las primeras sociedades aprendieron a fabricar vasijas de barro cocidas al fuego o en hornos rudimentarios, lo que les brindaba dure-za y resistencia al agua y a la manipulación. Posteriormente descubrieron que impregnando el barro con ciertos minera-les antes de su horneado, la superficie de la pieza obtenida adquiría más dureza y brillo, lo que mejoraba sus propieda-des para conservar y calentar los alimentos. A este material se le conoce como cerámica (figura 1.1).

Ya sea de manera accidental o como un proceso de búsqueda intencional, los seres humanos de la prehistoria descubrieron las propiedades de los metales como el oro, la plata, el cobre y el estaño. Con el martillado del cobre se elaboraron vasijas, ornamen-tos y arados, utensilio éste último que incrementó la producción agrícola de alimentos. Su uso inició alrededor de unos 6 000 años a.n.e., lo que dio origen a la época que se conoce como Edad del Cobre.

Posteriormente, empleando hornos que alcanzaban altas temperaturas, los anti-guos artesanos metalúrgicos lograron mezclar dos o más metales para obtener aleacio-nes, con características diferentes a las de sus precursores. Por ejemplo, el bronce es una aleación obtenida de la mezcla de cobre y estaño, lo que le confiere mayor resisten-cia y duración. La producción de bronce se inició hace unos 4 000 años a.n.e., lo que dio origen al período que se conoce como Edad del Bronce. En lo que hoy es Europa, Asia y el norte de África, durante esta época, con este material se fabricaron vasijas, orfebrería e instrumentos de uso cotidiano.

El descubrimiento del hierro, un metal más duro que el bronce, y su uso genera-lizado para fabricar todo tipo de utensilios para las actividades de la vida diaria estu-vieron acompañados por avances en las técnicas metalúrgicas que incluían alcanzar las temperaturas de fusión, aún siendo muy elevadas. La Edad del Hierro se inició en Europa, Asia y África entre los años 1 200 a.n.e. y 500 d.n.e. Los pueblos de América, que trabajaban el oro, la plata, el cobre e incluso el bronce, no conocieron el hierro, pues la tecnología de fundición necesaria para obtenerlo llegó a este continente con los españoles.

La constante mejora en el conocimiento de los materiales y las tecnologías para su transformación fueron conformando lo que hoy constituye la ciencia química.

1.1 Cerámica maya. A lo largo de la historia de la humanidad y hasta hoy, muchos de los utensilios para almacenar y servir los alimentos han sido fabricados de cerámica.

Aleación: Producto de la mezcla de dos o más elementos químicos, siendo uno de ellos metal.

Fusión: Cambio de estado de la materia, del estado sólido al líquido, cuando se aplica calor.

25

Bloque 1

pág. 24

pág. 25

Propósitos, sugerencias didácticas y solucionario

Situación inicial

Página 24

El propósito de esta actividad es presentarle al alumno de la manera más vívida posible que, por lo general, la aplicación del conocimiento que produce la química tiene sus pros y sus contras, y decidir si aplicarlo o no debe partir de razones lógicamente coherentes y basa-das en la evidencia disponible.

Como complemento, podría pedir a los alumnos que re-cuerden o reflexionen sobre casos similares a los del ddt (talidomida, fertilizantes, etcétera).

1. R. M. En vista de la información contenida en la nota, el uso libre, sin restricciones legales, del ddt no es acon-sejable. Pero tampoco prohibirlo tajantemente sería una buena decisión. Elegir usar o no este insecticida implica considerar el contexto en el que se pretende usar. (En el caso del paludismo, dado el problema de salud pública que representa, se justificaría utilizar-lo.) Y así como ocurre con el ddt, pasa con muchas otras tecnologías químicas: rara vez es fácil decidir aprobar o rechazar su empleo de manera tajante.

2. R. M. Ver respuesta anterior. Controlar plagas no pa-rece un uso aceptable del ddt, dados sus efectos no-civos en varias especies de animales, pero aplicarlo en contra del mosquito que transmite la malaria sí se justifica.

3. R. M. Ver la respuesta de los dos puntos anteriores. Pues a pesar de que su uso doméstico se justifica

en aquellas zonas de África azotadas por el paludis-mo, es recomendable tomar todas las precaucio-nes posibles y monitorear su uso, de manera que no se abuse de éste.

4. R. M. Para empezar, el propio ddt es una contribu-ción de la ciencia química. Otra sería la búsqueda de insecticidas alternativos (menos tóxicos para la flora y la fauna de un lugar), la propuesta de cómo (en concreto, dónde y por cuánto tiempo) aplicar el ddt en el caso del combate al paludismo y el estudio de la toxicidad del ddt y sus efectos en los ecosistemas y el ser humano.

5. R. M. Sí. Aunque la sustancia demostrara ser com-pletamente inocua, usarla sin antes haber investi-gado sus posibles efectos nocivos es un compor-tamiento imprudente y, dependiendo de dichos efectos, hasta criminal. Una consecuencia de este proceder sería la satanización de la química, que adquiriría una mala imagen directamente entre las personas afectadas.

Desarrollo

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A muchos alumnos suele dificultárseles ubicar eventos en el tiempo, lo cual se traduce en confusiones acerca de cuáles ocurrieron de manera simultánea. Elaborar líneas de tiempo es un actividad que ayuda a desarrollar una noción temporal y de cómo se organizan los even-tos de forma cronológica.


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La química y la tecnología. Aportaciones a la satisfacción de necesidades básicasLa química se ha definido como la ciencia que se en-carga de estudiar las propiedades y las transforma-ciones de la materia. Dos de sus principales ramas son la química analítica, que estudia la composición química de los materiales, y la que estudia la sínte-sis química, que son los procesos por medio de los cuales se producen nuevos compuestos químicos a partir de sustancias precursoras.

La tecnología química, por su parte, es el conjunto de conocimientos relacionados con el análisis de la composición de la materia y la pro-

ducción de nuevas sustancias químicas con las que se fabrican objetos, herramientas, aparatos y procesos químicos, que son empleados para satisfacer las necesidades del ser humano en aspectos como la alimentación, la salud, el transporte, la construcción, las comunicaciones, el deporte, el entretenimiento o el cuidado del ambiente (figura 1.2).

En química, las relaciones entre ciencia y tecnología son diversas. En muchas oca-siones, la ciencia aporta los conocimientos que emplea la tecnología para el desarrollo de sustancias, objetos o procesos. En otras, en cambio, la tecnología se le adelanta a la ciencia y diseña artefactos o técnicas de las que todavía no se conocen los principios que rigen su funcionamiento. Por ejemplo, en el siglo xviii se sintetizó el cemento, a partir de la calcinación de arcilla y caliza. Sin embargo, fue hasta el siglo xx que, con base en una mayor comprensión de las transformaciones químicas involucradas, se logró mejorar la calidad del producto dando inicio al auge de la industria del cemento

ActividadDescribe: ¿Cómo infl uye la química y la tecnología en la forma de vida de las

sociedades?

Completen la línea del tiempo que incluye:

1. Época en la que se descubre el cobre, el bronce, el hierro y el acero (aleación que contiene hierro).

2. Procesos tecnológicos empleados para su obtención o para la fabricación de utensilios o herramientas.

3. Necesidades humanas que se cubrían con ellos.

Cobre Hierro

Época 1200 a.n.e.

Proceso tecnológico Aleación de cobre con estaño

Uso Varilla y vigas para edifi cios

4. Con tus compañeros de grupo comenta: ¿Cómo ha transformado la química y la tecnología la forma de vida de

las sociedades desde la prehistoria hasta la fecha?

1.2 Los convertidores catalíticos instalados en los automóviles reducen la cantidad de gases emitidos por el motor, que resultan dañinos para la salud y el ambiente.

gas limpio:dióxido de carbononitrógenoagua

gas contaminado:monóxido de

carbonohidrocarburos

óxidos nitrosos

superficie catalíticadonde reaccionan los gases

Arcilla: Mineral que presenta una estructura en capas o escamas, que contiene silicatos de aluminio.

Caliza: Roca formada principalmente de carbonato de calcio.

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SECUENCIA 1

pág. 26

(figura 1.3). La química ha ayudado al ser humano a comprender la Naturaleza, mien-tras que juntas la química y la tecnología han contribuido a la mejora de nuestras vidas. Sin embargo, para la elaboración de productos y sustancias que no dañen el ambiente es indispensable hacer un uso prudente y responsable de ambas.

Copiando a la NaturalezaAliviar los malestares y las enfermedades de niños, adultos y ancianos ha sido, desde siempre, una necesidad de cualquier sociedad humana. Los antiguos chamanes o curanderos co-nocían las propiedades curativas de muchas plantas. Pero fue hasta el siglo xix que la farmacología moderna alcanzó avances notorios en el análisis químico y la extracción de los principios activos de las plantas que se emplean para tratar una enfer-medad o aliviar sus síntomas. Por ejemplo, la morfina, que es un poderoso analgésico, se aisló de la amapola en 1805. Sin embargo, estas tecnologías resultaban lentas y laboriosas ya que se tenían que conseguir grandes cantidades de plantas medici-nales, de las que a veces se obtenían reducidas cantidades del principio activo. Hoy en día, en los laboratorios farmacéuticos e institutos de investigación se analizan muchos vegetales con propiedades curativas, se aíslan los principios activos que contienen y se sintetizan los mismos compuestos de manera artificial (figura 1.4).

Gracias al conocimiento de la química analítica y de las modernas tecnologías aplicadas al desarrollo y fabricación de medicamentos, hoy se pueden tratar y curar infinidad de padecimientos. Entre los medicamentos que más vidas salvan están los antibióticos, antialergénicos, antiparasitarios y antihipertensivos.

ActividadInfi ere: ¿Conoces algunas aportaciones del conocimiento químico y

tecnológico que ayuden a satisfacer necesidades de las personas?

1. Ya revisaste algunas características del acero y del cemento, ahora, en libros de química y en

internet investiga con tus compañeros de equipo:

a) ¿Qué son el acero y el cemento? ¿Qué propiedades tienen?

b) ¿Cómo se obtienen? ¿Cuáles son las tecnologías que se emplean para su fabricación?

c) ¿Para qué se usan?

2. Consideren las actividades que realizan en un día e identifi quen:

a) Los transportes que emplean y las estructuras por donde transitan o donde realizan sus

actividades como puentes, casas y edifi cios.

b) ¿Cuáles de ellos están fabricados con acero y cuáles con cemento?

3. Con los demás compañeros del grupo y tu profesor infi ere:

a) ¿Cómo sería su vida diaria si no existieran el acero y el cemento?

b) La participación de la química, y la tecnología asociada con ella, en la satisfacción de

necesidades humanas en las sociedades modernas.

1.3 El cemento y otros materiales son aportaciones de la química y la tecnología que permiten diversos desarrollos que satisfacen necesidades de vivienda, comunicación y transporte.

1.4 La molécula de vainillina extraída directamente de la vaina es idéntica a la sintetizada en el laboratorio.

Te invito a…

leer el libro 100 cosas que debes saber sobre la ciencia de Steve Parker, de la Biblioteca del Aula. Sabrás cómo la ciencia mejora nuestras vidas.

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pág. 27

1. 2. 3. Respuesta modelo y 4. Respuesta libre.

Cobre Bronce Hierro AceroÉpoca 6000 a.n.e. 4000 a.n.e. 1200 a.n.e. 1400 a.n.e.

Proceso tecnológico

Reducción por calen-tamiento de minerales con cobre

Aleación de cobre con estaño

Reducción por calen-tamiento e minerales con hierro

Aleación de hierro con car-bono

Uso

Cables eléctricos, circuitos electrónicos

Escultura, drenajes, herrajes, chapas

Materia prima de aleacio-nes como el acero

Varilla y vigas para edificios

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El objetivo de esta actividad es vincular la experiencia inmediata del alumno con el contenido teórico de la secuencia. De ahí que la actividad implique que los es-colares reflexionen sobre los transportes que emplean y las estructuras que forman parte de su paisaje cotidia-no, para de ahí invitarlos a reflexionar sobre dos de los materiales que caracterizan el entorno urbano de nues-tra era: el acero y el concreto.

1. a) El acero es una aleación de los elementos hie-rro y carbono, donde éste último representa en-tre 0.002 y 2.1 por ciento (p/p) de la mezcla. Su función en la mezcla es evitar que los átomos de hierro pierdan su estructura cristalina —de ahí la mayor dureza del acero con respecto al hierro—. El hierro tiene las siguientes propiedades físicas: a) brillo: se le puede dar un acabado muy atrac-tivo; b) maleabilidad: se le puede dar forma de hojas, varillas, barras, vigas, incluso engranes y herramientas; c) resistencia a las fracturas; d) sus-ceptibilidad de formar aleaciones con otros meta-les, como cromo, níquel, molibdeno, manganeso, tungsteno y cobalto, que forman en materiales

con diferentes propiedades, dependiendo de la composición de la aleación (por ejemplo, adicio-nar o añadir cromo, níquel y molibdeno al acero da acero inoxidable); e] conducción de la electri-cidad y el calor; f) ductibilidad: se puede estirar para formar alambres; y g) durable y muy resisten-te al desgaste.

El cemento es una mezcla de piedra caliza y arci-llas, calcinadas y molidas, a las cuales se les adi-ciona yeso (sulfato de calcio dihidratado), lo que le da a la mezcla la propiedad de endurecerse al contacto con el agua. Esta mezcla es la base del concreto, que se prepara adicionándole grava y arena. El cemento tiene las siguientes propie-dades físicas: a) durabilidad, resiste el ataque de agentes químicos, a altas y bajas temperaturas, y la inmersión en agua; b) porosidad, cualidad que aumenta paulatinamente con el tiempo; c) esta-bilidad de volumen, lo que lo hace resistente a la compresión; d) liberación de calor conforme se hidrata y fragua (se endurece).

b) En esencia, el acero se obtiene fundiendo carbo-no en una matriz de hierro, proceso que requiere altas temperaturas. En la Antigüedad y durante la Edad Media, este proceso se realizaba empacan-do piezas de hierro en polvo de carbón de leña y calentando ambos en un horno a temperatu-ras de aproximadamente 950 °C. Este proceso producía hierro con una corteza muy delgada de acero. El método se conoce como “cementa-ción”. En 1740, Benjamin Huntsman introdujo en Europa el método del crisol para producir acero (método que fue inventado, siglos antes, en la India). Éste consiste en cementar pequeñas pie-zas de hierro que después se funden en un crisol


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La era del plásticoEl plástico es un polímero sintético y ha sido uno de los productos químicos que más ha influido en la vida de las sociedades del siglo xx y xxi. Sustituyó a los metales y la madera en múltiples aplicaciones debido a su resistencia, durabilidad y economía. Ac-tualmente se utiliza en dispositivos e instrumentos que no podrían fabricarse con otro material, como los teléfonos celulares.

Los polimeros se elaboran a partir de derivados del petróleo, y hoy tienen infinidad de usos, muchos de ellos relacionados con el empacado, productos para la construc-ción y artículos para el hogar; algunos ejemplos son:

¿Sabes? La síntesis de plásticos se inicia

con precursores químicos deriva-dos del petróleo, del que se produ-

cen la gasolina, el diesel y el gas. Sin embargo, hoy en día es posible realizar el proceso inverso, esto es,

producir gasolina, diesel y gas a partir del reciclamiento de plásticos de de-

secho. En efecto, el proceso inicia con el lavado y triturado de los desechos

plásticos para obtener al final gasolina, diesel, así como gas propano y butano,

que son separados y almacenados para su distribución.

• Polietileno de Baja Densidad (pebd): bolsas de supermercado y para basura

• Cloruro de Polivinilo (pvc): tuberías y persianas• Tereftalato de Polietileno (pet): botellas de agua y refresco• Polietileno de Alta Densidad (pead): envases de detergentes y juguetes

Debido a su resistencia a la degradación ambiental y por microorga-nismos, los plásticos pueden tardar hasta 200 años en degradarse, por lo que se han convertido en un contaminante de ecosistemas terrestres y acuáticos. El plástico se puede reciclar casi en su totalidad, aunque en al-gunos casos el material que resulta no tiene el mismo valor que tenían los artículos originales. Asimismo es necesario que se separe la basura en sus diferentes componentes, para que puedan ser recuperados y reciclados.

Los conservadoresLa necesidad de conservar los alimentos para evitar su deterioro ha acom-pañado a la humanidad desde tiempos remotos, por ejemplo cuando se emprendían largos viajes por mar o tierra. En la actualidad, para dotar de alimentos a millones de personas en todo el mundo se requieren procesos de conservación que preserven la frescura y las propiedades nutritivas de los alimentos hasta que llegan al consumidor. Los conservadores sintéticos evitan, retardan o detienen la descomposición de los alimentos industria-lizados, que se mantienen inalterados por un período de tiempo limitado (figura 1.5). Algunos conservadores químicos son perjudiciales para la salud en altas concentraciones, por lo que las normas sanitarias regulan las concen-traciones que se pueden emplear en los alimentos. Es el caso de los nitratos y los nitritos que se adicionan a los jamones, que impiden la reproducción de bacterias como Clostridium botulinum cuya toxina, la botulínica, es uno de los venenos más poderosos que se conocen. Ambos conservadores, además, brindan el color rosado característico de los jamones y acentúan su sabor.

Por sus propiedades antioxidantes, se está investigando la acción con-servadora de productos naturales como el té verde y las semillas de uva. Lo que resulta claro es que, igual que los conservadores artificiales, los naturales empleados en altas concentraciones también pueden causar daño. Sin em-bargo, la percepción de muchos consumidores es que resulta más seguro para la salud consumir productos sin conservadores químicos (figura 1.6).

Polímero: Material formado por múltiples unidades sencillas o monómeros.

1.5 La fecha de caducidad indica el día en que un alimento deja de ser adecuado para su consumo.

1.6 Los medios de comunicación promueven la venta de todo tipo de productos, con ingredientes naturales y sin conservadores.

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SECUENCIA 1

Infl uencia de los medios de comunicación en las actitudes de las personas hacia la química y la tecnologíaYa se mencionó que las actitudes de la gente hacia la química pueden ser positivas (como en el caso de los medicamentos), ambivalentes (como en el caso de los plásticos y los conservadores) o negativas (como en el caso de los pesticidas). ¿Tú qué piensas?

ActividadAnaliza y refl exiona: ¿La química nos trae benefi cios o nos causa daño?

Examina los benefi cios y los efectos negativos que causa el uso de algunos productos.

1. Analiza la tabla sobre pros y contras del uso del DDT y luego responde las preguntas.

Efectos negativos del DDT Benefi cios del DDT

Adelgaza el cascarón de los huevos de aves de presa, lo que altera la reproducción de la especie. Afecta también a peces e insectos polinizadores.

Desde las décadas de 1940 y 1950 se ha aplicado contra plagas en huertos, jardines, zonas boscosas y campos de cultivo, obteniéndose mejoras notables en el rendimiento de las cosechas al abatir plagas.

Su uso indiscriminado genera tolerancia en los insectos, lo que reduce su efectividad.

Es útil en el combate contra los insectos que transmiten enfermedades como el paludismo, el tifo, la peste bubónica y la leishmaniasis.

Permanece en el suelo hasta por 30 años. Puede ser efi caz hasta por 12 meses.

En dosis elevadas, afecta la salud del ser humano, al provocar trastornos del metabolismo y nacimientos prematuros.

Tiene un costo de producción muy bajo y se pueden preparar soluciones, concentrados, aerosoles, velas y vaporizadores que pueden rociarse o difundirse en el interior de las casas.

a) Con lo que has revisado en la secuencia, ¿consideras que se debe permitir o no

el uso del DDT? ¿Por qué?

2. Con tus compañeros de equipo identifi ca en el texto de la página anterior los

efectos negativos y los benefi cios de los conservadores sintéticos, analízalos

y completa el cuadro.

Efectos negativos de los conservadores químicos

Benefi cios de los conservadores químicos

3. A partir del análisis que realizaron respondan las siguientes preguntas y expliquen

su respuesta:

a) ¿Consumirían alimentos con conservadores sintéticos? ¿Por qué?

b) ¿Prohibirían su uso a nivel mundial y sólo permitirían el uso de conservadores

naturales? ¿Por qué?

c) ¿Restringirían y controlarían su uso? ¿Cómo?, ¿por qué?

¿Sabes? La doctora Alejandra Bravo, del

Departamento de Microbiología Celular del Instituto de Biotecno-

logía de la UNAM, inició hace 20 años la búsqueda de un insecticida que abatie-ra insectos nocivos, respetando a otros como las abejas y sin causar daño al ser humano y otros animales. Además, buscó que fuera biodegradable, y por tanto, más amigable con el ambiente.

Obtuvo resultados muy importantes al fi nal de la década de 2010, poniendo a México a la cabeza en el conocimiento de insecticidas biológicos. Actualmente, son varias las compañías que desean obtener una licencia para su fabrica-ción. Fuente: http://www.dgcs.unam.mx/boletin/bdboletin/2009_650.html

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con lo que resulta un acero muy homogéneo. La creciente demanda de acero que supuso la Revo-lución Industrial impulsó el desarrollo de nuevos métodos de producción de acero. Al inglés Henry Bessemer y al estadounidense William Kelly se les ocurrió partir del arrabio —una aleación de hierro con carbono a 3-4 por ciento (p/p) y muchas im-purezas— como materia prima, inyectándole aire para eliminar impurezas y disminuir su contenido de carbono en un crisol cerrado. (El oxígeno del aire oxida el carbono —con lo que se forma CO

2,

que escapa y disminuye la proporción de carbono en el metal— y reacciona con las impurezas —for-mando escoria que flota y se separa del metal.)

Una mejora en la producción de acero ocurrió con la introducción de los altos hornos: crisoles gigan-tescos donde se introduce el mineral de hierro, coque (carbón mineral refinado) y piedra caliza, y se inyecta el aire caliente. En éstos se produce el arrabio fundido que, posteriormente, se refina en convertidores de arrabio en acero llamados bof (del inglés basic oxygen furnace, “horno básico de oxígeno”) cuyo funcionamiento se basa en la idea de Bessemer, con la diferencia de que en lugar de aire se inyecta oxígeno (para hacer más eficiente el proceso). Actualmente, el alto horno está cayendo en desuso, dada la enorme demanda de acero. Mé-xico ha sido pionero en desarrollar tecnología para aumentar la producción de acero: en los años cin-cuenta la empresa Hylsa innovó en la producción de acero al utilizar una mezcla de gases (rica en hidrógeno y monóxido de carbono) para quitarle el oxígeno directamente al mineral. Estos gases se inyectan en reactores reductores que contienen el mineral triturado en forma de esferas del tamaño

de canicas. Una ventaja adicional de este proceso es que se hace al mismo tiempo que la eliminación del oxígeno se introduce carbono, en una concen-tración de 2 por ciento (p/p). Por último, este hierro se convierte en acero fundido en un horno de arco (que calienta el metal haciéndole pasar una corrien-te eléctrica), ajustado el contenido de carbono.

Por su parte, el cemento es una pasta que resulta de la mezcla de arcilla, yeso y cal en diferentes pro-porciones. Existen evidencias arqueológicas de cementos naturales, por ejemplo: la roca formada por la acumulación de cenizas u otros elementos volcánicos pulverizados que los antiguos griegos extraían de la isla de Santorini y el cemento roma-no compuesto por cenizas del volcán Vesubio. La producción del cemento comienza, pues, con la extracción, con la ayuda de explosivos y tractores, de la materia prima —principalmente piedra cali-za— de canteras. Esta materia se tritura, al tiempo que se ajusta su composición, según el tipo de cemento que se desee producir.

La harina que resulta de la trituración y homoge-neización de la materia prima se introduce en hor-nos rotatorios (que funcionan de manera similar a como lo hace una secadora de ropa), donde el material se calcina y semifunde a altas tempera-turas (1 450°C). En términos químicos, estas con-diciones hacen que los óxidos de calcio, silicio, aluminio y hierro reaccionen para formar com-puestos nuevos, de los que dependerán las pro-piedades finales del cemento. Los productos de la reacción —llamados clinker— se enfrían y muelen. Durante esta etapa de molido se ajusta la com-posición final del cemento, adicionándosele mi-nerales, como yeso (para controlar el tiempo de


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4. En casa, observa varios comerciales de los que pasan en la televisión e identifica aquellos que

promueven el consumo de productos que:

a) Contienen una sustancia que mejora o enriquece sus propiedades.

b) Resalten sus características o propiedades debido a que no contienen sustancias sintéticas.

5. Responde: ¿Influyeron los anuncios en tu actitud hacia los productos sintéticos?

¿Tu actitud ahora es más o menos favorable hacia ellos? Explica.

6. En plenaria respondan y comenten: ¿Consideran que enfatizar las bondades o los

efectos negativos de un elemento o compuesto químico influye en las actitudes y

preferencias de consumo de las personas? ¿Por qué?

En buena medida, las actitudes negativas hacia la química y la tec-nología que se basa en el conocimiento químico proviene de su mal uso —la mayoría de las veces producto de la imprudencia— con el énfasis en situaciones desastrosas que se hace en algunos medios de comunicación.

A pesar de la mala imagen de la química —y las actitudes negativas que de ella se derivan—, es importante tener presente que así como el abuso de la química y la tecnología puede ocasionar grandes desastres, también su uso racional y prudente ofrece las estrategias más confiables para detectarlos y corregirlos (como ha ocurrido con el adelgazamiento de la capa de ozono, la lluvia ácida o el abuso de los insecticidas con el que abrimos la secuencia). Pensar que la química no es una opción saludable para la sociedad nos privaría de una gran herramienta para alcanzar un desarrollo sustentable.

A pesar de esto, para muchos la química parece haberse convertido en la enemiga de la Naturaleza, llegándose a preferir lo ‘natural’ (aque-llos productos que no han sido obtenidos mediante procesos químicos manipulados por el ser humano) por sobre lo ‘artificial’ (productos sali-dos de laboratorios o plantas industriales). Tras esta connotación se halla la creencia errónea de que lo ‘natural’ es más sano porque no contiene sustancias químicas, cuando en realidad cualquier sustancia, provenga de donde provenga, es una sustancia química: a nivel atómico, no existe diferencia entre uno y otro tipo.

El origen de una sustancia no es lo que la hace mala o buena, sino el uso y abuso que se haga de ella. La diabetes es un padecimiento en el que el aumento en la cantidad de una sustancia química natural —la gluco-sa— afecta al organismo. El ozono es una sustancia que, en la estratósfera, nos protege de los efectos cancerígenos de los rayos ultravioleta y, en el aire de las ciudades, nos causa problemas respiratorios.

PerspectivasEn tu curso de Biología

estudiaste que el desarrollo sustentable es aquel que satisface

las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las

futuras generaciones para satisfacer sus propias necesidades. La Comisión

para el Desarrollo Sustentable estableció en 1995 una serie de

indicadores para medir el grado de desarrollo alcanzado en este rubro,

entre los que destacan:

• Satisfacer las necesidades básicas de todas las personas como alimento,

agua, vivienda y abrigo.

• Favorecer una adecuada calidad de vida, para lo cual se debe garantizar

la equidad y salarios dignos, así como suprimir la esclavitud y la explotación

se seres humanos.

• Minimizar el uso de los recursos humanos y compartirlos con todos

los seres humanos.

• Evitar el agotamiento de los recursos naturales para que las futuras

generaciones puedan disponer de ellos.

• Considerar el impacto ambiental de los productos que consumimos.

• Minimizar la generación de residuos y la contaminación.

¿Se cumplen estos indicadores en la producción de derivados del petróleo como gasolina, diesel y gas mediante

el reciclado de plásticos; el reciclaje de materia orgánica para producir composta; y el uso de insecticidas

como el ddt?

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SECUENCIA 1

Actividad de cierreConcluye: ¿Puedes tomar decisiones en benefi cio del medio ambiente y la

salud?

1. Realicen las siguientes actividades.

a) En parejas, lean nuevamente el texto del principio y respondan: ¿Cuáles criterios emplearían

para decidir si utilizan un producto o no?

b) Ahora, en plenaria, comenten: ¿Consideran que conocer las sustancias químicas, sus

propiedades, efectos sobre el ser humano y el ambiente, así como la manera adecuada de

usarlas, les ayuda a tomar decisiones con respecto a los productos que utilizan en su vida

cotidiana? ¿Por qué?

Aprendizajes logrados Ahora conozco el desarrollo del conocimiento sobre al menos cuatro procesos o tecnologías químicas que satisfacen necesidades básicas. Puedo examinar los benefi cios y los efectos negativos que causan el uso de algunos productos químicos. Explico cómo la química y la tecnología participan en la satisfacción de necesidades humanas y soy capaz de describir cómo los medios de comunicación difunden opiniones tanto favorables como desfavorables hacia algunos productos y tecnologías químicas.

Te invito a…

conocer las siguientes páginas

Guerrero Mothelet, Verónica, UNAM, ¿cómo ves? Esperanza ambiental: bacterias contra el poliuretano. Disponible en línea:

http://edutics.com.mx/4sU Consultada: 28 de octubre de 2013.

http://edutics.com.mx/4sw Consultada: 28 de octubre de 2013.

para conocer sobre el descubrimiento de químicos investigadores de la UNAM en torno a una bacteria capaz de degradar un tipo de plástico: el poliuretano.

ActividadRefl exiona: ¿Conoces soluciones para los problemas que generan los

plásticos?

Dado el tiempo que tardan en degradarse algunos plásticos, es muy

probable que las primeras bolsas fabricadas en la década de los

cincuenta aún existan y se encuentren dispersas, contaminando

el ambiente.

La durabilidad de estos materiales estimuló la investigación y el

desarrollo de plásticos que se integraran al medio en menos tiempo.

Es así que a los plásticos convencionales se les puede añadir una

sustancia que acelera su degradación natural. Algunos supermercados

ya emplean este tipo de bolsas biodegradables; sin embargo, aunque se

degradan en un año aproximadamente en el ambiente, permanecen por

más tiempo algunos residuos tóxicos. También se producen plásticos

biodegradables (bioplásticos) a partir de maíz y caña de azúcar, los cuales son degradados

por microorganismos, al igual que materia orgánica, como residuos de frutas y vegetales.

Refl exiona en torno a los siguientes puntos:

1. ¿La vida en las sociedades modernas se podría concebir sin los plásticos?

2. ¿Consideras que se deben seguir fabricando plásticos de larga duración?

PerspectivasAl fi nal de las secuencias

encontrarás preguntas que te pueden orientar para llevar a cabo tus proyectos a lo largo del curso. Respóndelas con tu equipo y registra en tu cuaderno sus refl exiones.

¿Qué aportaciones de la química y la tecnología favorecen la recuperación y la reutilización del agua?

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fraguado y hacerlo más manejable), puzolanas o arenas volcánicas (para producir un cemento más duradero e impermeable). Esta mezcla ya está lista para usarse como cemento.

c) El acero se utiliza para la fabricación de las más diversas herramientas y utensilios. Los principales consumidores de acero son las industrias dedica-das a la fabricación de medios de transporte (de personas y de carga) y de maquinaria agrícola, de la construcción, ferroviaria y bélica (armamen-to pesado, vehículos blindados y acorazados), y los astilleros.

El cemento se utiliza para la construcción de es-tructuras de concreto armado, pavimentos, pistas de aeropuertos y puentes, canales y alcantarilla-do, y albañilería.

2. a) Respuesta libre.b) Respuesta libre. Depende de la respuesta anterior. Para evaluar las respuestas de los alumnos puede ba-

sarse en lo expuesto en las preguntas anteriores so-bre la naturaleza y los usos del acero y el cemento.

3. a) Respuesta libre.b) Respuesta libre.

Aproveche para elaborar líneas de tiempo de los alumnos pidiéndoles que presenten la información recabada en este formato.

Páginas 29-30

Esta actividad se presta para organizar un debate, si la situación lo permite. Para llevar a cabo esto, conviene que los alumnos antes lleven a cabo una investigación sobre el ddt. Alternativamente, los alumnos, o usted mismo, pueden proponer el tema del debate, siempre y cuando se centre en alguna aportación de la química que suponga beneficios y perjuicios.

(En esta página de internet encontrará algunas caracte-rísticas y reglas del debate: http://edutics.mx/oUR con-sulta: 6 de diciembre de 2013.)

1. a) Respuesta libre.2. R. M. En la tabla.

Efectos negativos de los conservadores químicos

Beneficios de los conservadores químicos

Tóxicos en altas concentraciones.Evitan el deterioro de los alimentos.

Se requieren normas sanitarias que regulen su uso.

Proveen de alimentos a millones de personas en todo el mundo.

Preservan la frescura y las propiedades nutritivas de los alimentos.

Impiden la reproducción de bacterias patógenas.

Algunos, como los nitratos y nitritos, mejoran la apariencia y el sabor de los alimentos.

3. Respuesta libre.

Página 30

4. a) R. M. Un ejemplo clásico de esta clase de produc-tos son los cereales de caja, enriquecidos con hierro, ácido fólico, minerales y vitaminas. Estos componentes mejoran sus propiedades nutritivas.

b) R. M. Un ejemplo es el champú cuyo eslogan dice: “tónico para fortalecer el cabello y conseguir una cabellera sana y tupida”, que presume de que to-dos sus ingredientes son naturales y que incluso su formulación se basa en una receta de los indios tepoztecos.


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5. Respuesta libre.6. R. M. En general, destacar las bondades o desventa-

jas de un producto en los medios sí suele influenciar la percepción de –y la actitud hacia– un determina-do producto.

Página 31

Aunque el alumno tiene la libertad de responder como su criterio dicte, conviene invitarlo a que repare en cómo vivían las personas antes de que el plástico se convirtiera en un material tan ubicuo como lo es hoy. De hecho, se podría pedir a los alumnos que pla-tiquen con sus abuelos o bisabuelos y les pregunten de qué material consideran que estaban hechos algu-nos de los objetos o utensilios que hoy son de plásti-co o qué soluciones daban a problemas que hoy aún enfrentamos. Por ejemplo, ¿cómo transportaban los abarrotes de la tienda a la casa? ¿De qué material esta-ban hechas las jeringas?, ¿se tiraban o se reutilizaban? ¿En qué se envasaban los productos de limpieza? ¿Qué tipo de basura se veía en las ciudades, las carreteras, los bosques, los ríos o los lagos? ¿En qué guardaban los alimentos que sobraban en las comidas?

También vale la pena que los alumnos investiguen qué objetos actuales no podrían fabricarse con materiales que no fueran plásticos (las computadoras, por ejemplo).

1. y 2. Respuestas libres.

Cierre

Página 31

Para concluir con esta secuencia, puede pedir a los alumnos que cada uno, o por equipos, presente su lista de criterios para decidir si se debe consumir un pro-ducto o no.

Hecho esto, en plenaria, los estudiantes pueden cues-tionar o aclarar estos criterios, de manera que al final lleguen a la lista más exhaustiva posible. Así, los alum-nos habrán construido el conocimiento comunitaria-mente, el cual estará mejor justificado.

Para concluir con la secuencia, evalúe las respuestas de los alumnos a las preguntas de cierre y, de manera gru-pal, compárelas con las ideas iniciales. ¿Cuánto y cómo cambiaron las nociones de los alumnos?

Pida que preparen una tabla donde comparen sus res-puestas antes y después de trabajar la secuencia. Fo-mente la autoevaluación en los alumnos.

Recursos adicionales

- Para profundizar en el tema del acero —vía la producción

de acero, aceros especiales y su relación con los sismos—

puede consultar el libro Acero, del Dr. Lorenzo Martínez Gó-

mez, profesor de la Facultad de Química de la unam, de la

colección La ciencia para todos del Fondo de Cultura Eco-

nómica: http://edutics.mx/oUD

- En estas direcciones: http://edutics.mx/oUz y http://edu-

tics.mx/oUK encontrará sugerencias para practicar el con-

sumo responsable (consulta: 6 de diciembre de 2013).

1. a) R. M. Algunos criterios podrían ser: a] consecuen-cias para la salud de las personas; b] efectos en el ambiente; c] costo-beneficio; d] magnitud del problema a resolver; e] alternativas disponibles a la resolución del problema; f] sustentabilidad de la solución; g] soberanía de la región o el país; h] le-yes internacionales; i] principio de precaución.

b) Respuesta libre.

Indíqueles que elaboren una tabla de algunas aporta-ciones de la química y los efectos en el ambiente. Así como las medidas para evitar su daño o consecuencias dañinas. Mencione en clase algunos antecedentes pre-vios al surgimiento de la química como Ciencia como: el dominio del fuego, el modelado en arcilla, la utiliza-ción del cobre, la fabricación del bronce (aleación de cobre y estaño), la obtención del hierro, la preparación de tintes, pigmentos, pinturas, cosméticos y perfumes, la producción del papel, entre otros.

Invite al grupo a que respondan las siguientes preguntas: ¿qué hacen con la basura que genera su comunidad?, ¿qué hace su comunidad para reducir la cantidad de basura?, ¿se promueven los centros de reciclaje?, ¿qué haces para reducir la basura en tu casa y en la escuela?

Pida a sus alumnos que lleven a clase algún modelo para ejemplificarlos como una maqueta que hayan ela-borado en sus cursos anteriores o talleres y lo muestren a sus compañeros.

Es importante que explique que algunas características de la química es su lenguaje y como es pertinente para que todas las personas en diferentes lugares del mun-do lo entiendan. Mencione el caso de la fórmula del agua la cual reconocen muchas personas de su edad en cualquier país.


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SD 2


Para cerrar la secuencia se invita al alumno a apli-car lo que ha aprendido acerca de las propieda-des de los materiales al problema de apertura. Para esto, se le guía a que piense en términos no del efecto de la temperatura en el hielo (que podría ser la primera intención del alumno, dada la evidente relación entre el calentamiento global y el derreti-miento del hielo) sino del impacto del cambio de densidad cuando el agua pasa del estado sólido al líquido, y cómo de esto se derivan algunos de los perjuicios del derretimiento del hielo polar.

Cierre (pág. 41)

Las primeras secciones aclaran las diferencias entre propiedades cualitativas, y entre las propiedades ex-tensivas e intensivas, con énfasis en la importancia de las segundas como criterios de identificación de las sustancias y fundamentos de los procesos de se-paración de mezclas. En el cuerpo de la secuencia se ilustra cada propiedad física contemplada en el programa de estudios, relacionándolas con situacio-nes o contextos cercanos a los alumnos (la cocina, el consumo de agua). Como un aspecto informativo y lúdico de la secuencia, se ofrece una mirada a la actual tendencia de aplicar el conocimiento quími-co en la confección de platillos que buscan sorpren-der todos los sentidos, no sólo el del gusto.

Para iniciar la secuencia, se ofrece un resumen de un problema de alcance global: el derretimiento de los casquetes polares y sus posibles consecuencias negativas para el ambiente. Analizar las propiedades del hielo ayuda a entender el daño ocasionado al hielo polar.

Inicio (pág. 32)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Al término de la secuencia, el alumno puede clasificar diferentes materiales con base en su estado de agregación e identifica su relación con las condiciones físicas del medio. Identifica las propiedades extensivas (masa y volumen) e intensivas (temperatura de fusión y de ebullición, viscosidad, densidad, solubilidad) de algunos materiales. Además, explica la importancia de los instrumentos de medición y observación como herramientas que amplían la capacidad de percepción de nuestros sentidos.

Conceptos: Estado de agregación de la materia, pro-piedades extensivas (masa y volumen) de los materiales, propiedades intensivas (temperatura de fusión y de ebu-llición, viscosidad, densidad, solubilidad) de los materia-les, instrumentos de medición y observación.

Habilidades: Utilizar instrumentos tecnológicos para ampliar la capacidad de los sentidos y obtener informa-ción de los fenómenos naturales con mayor detalle y precisión. Comparar, contrastar y clasificar las propie-dades de los materiales.

Actitudes: Curiosidad e interés por conocer y explicar el mundo. Valorar las aportaciones a la satisfacción de necesidades, así como de sus riesgos.

Antecedentes: En Ciencias 2 (Física) se introduce el tema de la estructura de la materia, centrado en el análisis del modelo cinético de partículas. Con la ayuda de este modelo, en dicho curso se interpretan propiedades como masa, volumen, densidad, estados físicos y temperatura. También se adquirieron la habilidad de abordar la materia y sus pro-piedades desde una perspectiva microscópica, corpuscular.

Ideas erróneas: Para algunos alumnos es difícil com-prender la diferencia entre propiedades intensivas y extensivas de la materia. En cuanto a los estados de agregación, enfrentan dificultades para explicarlos en términos del modelo cinético de partículas. Asimismo, existe la creencia de que sólo hasta el momento en que se alcanza una temperatura específica (la de ebullición, por ejemplo) ocurre el cambio de fase (de líquido a gas).

Identificación de las propiedades físicas de los materialesPropiedades cualitativas, extensivas e intensivas


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s Propiedades cualitativas, extensivas e intensivas

Uno de los primeros pasos para entender el mundo es saber de qué está hecho. Los seres humanos contamos con nuestros cinco sentidos para conocer el mundo, pero muchas veces no bastan. ¿Cómo conocerías la temperatura a la que hierve el agua? Es por ello que los científicos usan una serie de instrumentos —termómetros y otros— que les permiten contestarse preguntas para identificar y clasificar a los materiales: ¿Es sólido, líquido o gaseoso? ¿Cuánto pesa, qué volumen ocupa? ¿A qué temperatura hierve o se derrite? ¿Qué tan viscoso y denso es? ¿Se disuelve en agua? Esto veremos en esta secuencia.

Aprendizajes esperados: • Clasifi ca diferentes materiales con base en su estado de agregación e identifi ca su relación con las condiciones

físicas del medio.• Identifi ca las propiedades extensivas (masa y volumen) e intensivas (temperatura de fusión y de ebullición,

viscosidad, densidad, solubilidad) de algunos materiales.• Explica la importancia de los instrumentos de medición y observación como herramientas que amplían la

capacidad de percepción de nuestros sentidos.

Actividad de inicioRefl exiona: ¿Conoces las propiedades del hielo?

Actualmente existe una gran preocupación por el derretimiento del hielo en los polos. Desde 1979,

el tamaño del casquete de hielo polar ártico de verano se ha reducido en más de 20%. Además, la

temperatura promedio en el Ártico se ha elevado dos veces más rápido que en el resto del mundo,

por lo que el hielo ártico se está adelgazando, derritiendo y rompiendo (ver fi gura).

Este derretimiento de los polos afecta a las personas y la vida silvestre. Los osos

polares, ballenas, morsas y focas están cambiando sus hábitos alimentarios y

migratorios, haciendo que los nativos tengan más difi cultades para cazarlos. La

disminución de la masa de hielo del ártico aumentará el volumen de líquido en los

océanos, lo que puede causar inundaciones en las poblaciones costeras y contaminación

de cuerpos de agua dulce con agua salada. Grandes ciudades como Nueva York, Hong

Kong, Tokio y Mumbai y, en nuestro país, Cancún, corren riesgo, ya que se encuentran a

menos de dos metros sobre el nivel del mar. El derretimiento del hielo del Ártico también afectará

los patrones climáticos y por tanto, la agricultura y la ganadería a nivel mundial.

Es posible cambiar esta tendencia quemando menos combustibles fósiles, generando

tecnologías limpias para la obtención de energía y adoptando formas que permitan el ahorro

energético, pero se necesita un esfuerzo global para salvar los polos y al planeta.

Adaptado de: http://www.nrdc.org/gl obalwarming/qthinice.asp

Reúnanse en grupos y discutan con sus compañeros:

1. ¿Qué propiedades conocen del hielo?

2. ¿Cuáles son las propiedades que los científi cos necesitan conocer acerca del hielo polar para

estudiarlo?

3. ¿Cuál será el impacto del derretimiento de hielo polar para ustedes en el futuro?

Con base en este ejemplo, entre todo el grupo discutan por qué es importante conocer y medir

las propiedades de los materiales.

Imagen de un satélite de la NASA que muestra que el área de hielo permanente se contrae a un ritmo de 9% cada década. Si la tendencia continúa, el Ártico podría descongelarse completamente hacia el fi nal del siglo.

Te invito a…

leer el libro nuestra elección: un plan para resolver la crisis climatica de Al Gore, de la Biblioteca Escolar. En él encontrarás ideas para combatir la crisis climática.

temperatura promedio en el Ártico se ha elevado dos veces más rápido que en el resto del mundo,

por lo que el hielo ártico se está adelgazando, derritiendo y rompiendo (ver fi gura).

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SECUENCIA 2

ActividadInvestiga y analiza: ¿Por qué cambia de estado el agua?

En equipo, lean el texto y resuelvan las preguntas.

En muchos sentidos, la cocina es como un laboratorio de química: los materiales se someten deliberadamente a tratamientos

que cambian sus propiedades, generalmente para beneplácito de nuestro paladar. Por eso es muy útil fi jarse con atención en lo

que ocurre cuando cocinamos. Con tu equipo responde:

1. ¿Qué hace que el agua hierva (por ejemplo, cuando preparamos un café o te) o se congele (como cuando preparamos cubos de

hielo o helado), es decir, que cambie de estado?

2. Regresando a la lectura inicial, ¿qué parece estar causando el derretimiento del hielo polar?

3. Con base en sus respuestas a las preguntas 1 y 2, ¿qué criterio podríamos establecer como el responsable de los cambios de

estado del agua en particular y de los materiales en general?

Las propiedades cualitativas de los materialesTodo el tiempo estamos rodeados de materiales. Estos tienen propiedades diversas que utilizamos para entenderlos y clasifi carlos. Cuando estudiamos la materia, lo primero que hacemos es, pues, describir sus propiedades. Esto nos ayuda a clasificarla y a saber cómo se comportará en ciertas situaciones (figura 1.7), como en el caso que leíste sobre el derretimiento del hielo en los casquetes polares.

Las propiedades de los objetos se clasifican en dos categorías principales: cualitativas y cuantitativas. Las primeras son aquellas que pueden ser percibidas pero no medidas. Las segundas son, en cambio, aquellas que percibimos a través de los sentidos o instrumentos que los amplían y que se pueden medir. Un ejemplo de propiedad cualitativa es el color.

Los estados de agregación de la materiaUna propiedad cualitativa muy útil para clasificar y estudiar a la materia es el estado de agregación, es decir, si ésta se encuentra en estado sólido, líquido o gaseoso, y bajo qué condiciones puede pasar de un estado a otro. Se considera que es una propiedad cualitativa porque no se puede medir asignándole un valor numérico (como si se puede hacer con la distancia, que se mide en metros, o el volumen, en mililitros). Los estados de agregación se describen aplicando una de tres categorías, que a su vez dependen de información percibida por nuestros sentidos.

Los gases, al colocarse dentro de un recipiente, ocuparán todo su volumen, no tienen una forma definida y se pueden comprimir. Un ejemplo de gas es el oxígeno que respiramos y que está presente en el aire (que es una mezcla de gases) o el dióxido de carbono que forma las burbujas de las bebidas gaseosas. Los líquidos tampoco tienen una forma específica, pero sí un volumen definido y no pueden comprimirse. Ejemplos de líquidos son el alcohol y el agua. Por otro lado, los sólidos sí tienen una forma y volumen definidos y no son compresibles. Los plásticos —como el chicle— y la madera son ejemplos de materiales sólidos.

Cuando un material pasa de un estado de agregación a otro se denomina cambio de estado (figura 1.8). Pero, ¿qué hace que un material cambie de un estado a otro?

1.7 Los seres humanos aprovechamos las propiedades de los materiales. En los globos aerostáticos utilizamos la capacidad de los gases de cambiar de volumen y, por tanto, volverse más ligeros que el aire.

1.8 Actualmente, en algunos restaurantes de lujo se enfrían helados y cocteles utilizando nitrógeno líquido, que tiene una temperatura de –196 °C, por lo que congela

instantáneamente los alimentos. El nitrógeno usado hierve y cambia a fase gaseosa.

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Situación inicial

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Esta actividad toca un tema acuciante de nuestro tiempo y, posiblemente, del de las generaciones por venir: el calentamiento global. Además de su relevancia, una de sus características interesantes desde el punto de vista pedagógico radica en enmarcar el problema del derreti-miento del hielo ártico desde la perspectiva de un tema básico de la enseñanza de la química: las propiedades de los materiales. De esta manera, el cambio de una propie-dad —la densidad— en apariencia trivial, dada la magni-tud del problema, resulta clave para entender una de las consecuencias de este cambio climático: el derretimiento del hielo polar aumentará el volumen de los océanos, volumen que se ha mantenido en sus niveles actuales gracias a que el hielo es menos denso que el agua líquida y por tanto flota. Este fenómeno pone en peligro a varias ciudades costeras (en particular de zonas subdesarrolla-das del mundo), además de que prefigura la extinción de especies animales emblemáticas, como el oso polar, al desaparecer un ecosistema basado en el hielo.

1. R. M. Algunas propiedades del hielo que los alumnos podrían mencionar son a) sólido a tem-peratura ambiente; b) temperatura de alrededor de 0 °C; c) transparente, aunque con vetas opa-cas de color blanco azulado; d) forma superficies resbalosas; e) flota sobre el agua; f) forma cristales, copos, granizo; g) se expande cuando se forma.

2. R. M. Algunas propiedades del hielo ártico que los científicos necesitan conocer para estudiarlo podrían

ser a) su extensión geográfica y cómo cambia a lo largo del tiempo; b) la temperatura cerca de su su-perficie a lo largo del tiempo; c) cuánto a lo largo del tiempo se derrite y a dónde va a parar este líquido; d) el grosor de los casquetes de hielo; e) cómo y cuánto se desplaza.

3. R. M. Uno de los principales impactos del derreti-miento del hielo polar es el aumento del volumen oceánico, con la consecuente inundación de regio-nes a —o por debajo— del nivel del mar. A esto habría que añadir la desaparición de ecosistemas polares, el cambio de la salinidad, la temperatura y la concen-tración del agua marina y la alteración de las corrien-tes interoceánicas.

Desarrollo

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1. R. M. El cambio de estado de una sustancia es el re-sultado de cambios en su temperatura (o la presión ejercida sobre ella, pero esto es menos común). En el caso de la ebullición, al aumentar la temperatura las moléculas que componen las sustancias ganan energía y por eso aumentan su movimiento (tanto su desplazamiento como sus vibraciones) hasta el punto de que se separan unas de otras (macroscópi-camente, pasan del estado líquido al gaseoso). En el caso del congelamiento, al disminuir la temperatura las moléculas pierden energía, disminuye su movi-miento y tienden a permanecer juntas más tiempo (es decir, pasan del estado líquido al sólido).



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4. Busquen una receta de cocina. Puede ser de un platillo favorito o de algún platillo que tengan curiosidad por conocer. Escriban

tanto la lista de ingredientes como los pasos para prepararlo.

5. Clasifi quen los ingredientes de acuerdo con el criterio de si son sólidos o líquidos en condiciones normales de temperatura y

presión (25 °C y 1 atm). ¿Hay alguno que sea gaseoso?

6. ¿Ocurre algún cambio de estado durante el proceso de elaboración del platillo? ¿Cuál? ¿Por qué cambia de estado?

7. Quizá nunca lo hayan pensado, pero hay recetas que también involucran gases, aunque generalmente éstos no se ponen en la

lista de ingredientes, sino que se generan en el proceso de preparación. Algunos ejemplos son la elaboración del dulce de

merengue y el capeado del chile relleno, en los que se incorpora aire a las claras de huevo para hacerlas más ligeras.

Investiguen otros usos de gases en la preparación de alimentos.

Compartan sus respuestas con otros equipos.

ActividadRefl exiona: ¿Qué propiedades de la materia puedes medir?

1. Elabora con un compañero una lista que incluya todas aquellas propiedades físicas que hayas

estudiado en tus cursos anteriores de ciencias.

2. ¿Cuáles tienen un efecto notorio en tu vida cotidiana? ¿Cuáles no?

3. ¿Cuáles son cuantitativas y cuáles cualitativas?

4. ¿Cómo mides las cuantitativas que afectan tu vida cotidiana?, ¿con qué las mides?

Elabora una conclusión con un compañero acerca de la importancia cotidiana de medir las

propiedades físicas

Propiedades cuantitativas de la materiaEl inconveniente que tiene tratar de comprender a la Naturaleza a partir de las propie-dades cualitativas de objetos o fenómenos es la dificultad de llegar a acuerdos acerca de la información que sobre ella se obtenga. Esto se debe a que la percepción “medida” únicamente por nuestros sentidos depende de los prejuicios y capacidades de cada persona, es decir, es subjetiva; y lo que se desea del conocimiento científico es que sea lo más objetivo posible, es decir, válido para cualquier observador.

Con el fin de asegurar lo más posible la objetividad del conocimiento —de la que dependen su certeza y su confiabilidad—, los científicos eligen cuidadosamente las propiedades a observar y utilizan escalas de medida que les permitan cuantifi car su magnitud. Las propiedades cuantitativas son entonces aquellas que se pueden medir y expresar mediante cantidades. Las propiedades cuantitativas de la materia pueden dividirse en intensivas y extensivas.

Ahora bien, a menudo es útil clasificar las propiedades cuantitativas teniendo en cuenta si, una vez hecha la medición, su valor depende o no de la cantidad de sustancia que se tenga.

Te invito a…

leer el capítulo II de La química en la cocina, libro de la Biblioteca del Aula escrito por el químico mexicano —de la UAM— José Luis Córdoba Frunz. Encontrarás una introducción a los procesos químicos que ocurren en la preparación de los alimentos. Disponible también el línea en: http://edutics.com.mx/49g Consulta: 04 de noviembre de 2013.

Propiedades extensivas de la materia: masa y volumen Las propiedades extensivas de la materia son aquellas que dependen de —o tienen una relación directa con— la cantidad de material del objeto que queremos estu-diar. “Masa” y “volumen” son palabras que utilizamos o a las que hacemos referencia cotidianamente, ya sea al comprar o preparar algún alimento o bebida, al llenar el tan-que de gasolina del automóvil o cuando vamos a un examen médico.

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SECUENCIA 2

ActividadInvestiga: ¿Cuánta masa hay?

1. ¿Cuáles otras unidades, además de las del Sistema Internacional de Unidades, son comunes

para expresar la masa?

2. ¿Cuál es la equivalencia entre estas unidades y el kilogramo?

3. Supón que cuentas con los siguientes patrones para determinar la masa: monedas, frijoles,

manzanas, hojuelas de maíz y bolas de plastilina.

4. Si tuvieras que elegir uno para que todos en el país lo utilizáramos, ¿cuál elegirías? ¿Por qué?

¿Cuál no elegirías? ¿Por qué? Si las hubiera, ¿cuáles serían las ventajas del patrón de monedas con

respecto al de esferas de plastilina?

Comparte tus respuestas con otros compañeros.

1.9 En México, el cilindro patrón nacional se encuentra en el Centro Nacional de Metrología (Cenam), ubicado en el estado de Querétaro. La defi nición original del kilogramo era la masa de un litro de agua destilada a 1 atmósfera de presión y a 3.98 °C. Actualmente se está buscando defi nir el kilogramo en términos de leyes físicas.

1.10 Medimos volúmenes de manera cotidiana, por ejemplo, en la cocina utilizamos cucharadas, cucharaditas y tazas como medidas de volumen.

VolumenEl volumen es la cantidad de espacio tridimensional que ocupa un líquido, sólido o gas. Al igual que la masa, el volumen guarda una relación direc-ta con la cantidad de materia, es decir, a más materia, más volumen. Las unidades del SI para el volumen son los metros cúbicos (m3). Sin embargo, de manera cotidiana utilizamos el litro (l) como unidad de volumen (figura 1.10). La equivalencia entre ambas unidades se muestra a continuación:

1 litro = 1 000 centímetros cúbicos = 0.001 metros cúbicos = 1 000 ml.

Esto quiere decir que en 1 metro cúbico hay 1 000 litros.

MasaEn tu curso de Ciencias 2 definiste la masa de una sustancia como la cantidad de materia que la compone. Como tal, la masa tiene una relación directa con la can-tidad de materia, es decir, mientras más masa, más materia. Como recordarás, la unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades (SI) para la masa es el kilogramo (kg).

Si intentaras medir la masa de dos objetos con tus manos, lo harías en proporción a su peso y podrías decir, por ejemplo, que uno es más pesado que otro, pero no podrías decir cuánto pesa cada uno, ni cuál es la diferencia de pesos entre ambos. Esto es porque nuestros sentidos nos permiten reconocer ciertas características del medio que nos rodea, pero para obtener datos numéricos precisos necesitamos equipo especial.

La medición de una propiedad extensiva como la masa se efectúa con instrumentos de medición llamados balanzas, que comparan la masa desconocida de una muestra con un estándar conocido como patrón de medida (figura 1.9). Un patrón de medida es el fundamento a partir del cual se crea y se revisa una unidad de medida. Así, para conocer la exactitud de la medición experimental o comercial de una magnitud, basta comparar las mediciones del aparato de medida con respecto al patrón.

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2. El aumento de la temperatura promedio en los polos.3. R. M. La temperatura, que es una medida de la ener-

gía promedio de las moléculas de una sustancia.4. Respuesta libre.5. Respuesta libre.6. R. M. Si bien ninguna receta de cocina tradicional enlista

ingredientes en estado gaseoso tal cual (aunque como se verá en la pregunta 7, los gases son un ingrediente importante que contribuye a definir las propiedades organolépticas de algunos alimentos y platillos), duran-te el proceso de elaboración de un platillo sí ocurren cambios de estado. El caso más común es el del agua: conforme la temperatura aumenta, se evapora más y más. Por ejemplo, en la elaboración de salsas, la pre-paración se hierve para espesarla, eliminándosele el agua. Por el contrario, cuando se elabora un helado o una nieve, el agua se congela para darle consistencia.

7. R. M. En la preparación del pan, al fermentar la leva-dura se produce dióxido de carbono, que aumenta el volumen de la masa y le da su sabor y textura ca-racterísticos, una vez horneado. Algo similar ocurre en la preparación de cerveza y vinos espumosos, cuya espuma (una mezcla de un líquido con un gas) resulta de combinar la bebida con el dióxido de car-bono producido por la levadura. En el caso de las bebidas carbonatadas, como los refrescos, se inyec-ta dióxido de carbono a la bebida. Otro ejemplo es la crema pastelera, crema con azúcar que se le bate para incorporarle aire y darle volumen.

Para la segunda actividad de la página 34, el alumno debe hacer memoria de lo que ha aprendido en sus

dos cursos anteriores. Conviene tener a la mano alg-nos libros de texto correspondientes a estos cursos o, en su defecto, el plan de estudios. Con esto usted puede sugerir ideas a los alumnos y facilitarles com-pletar esta actividad. Uno de sus propósitos es llamar la atención del alumno sobre la importancia de la cuantificación de magnitudes.

1. R. M. Masa, presión, concentración, densidad, tem-peratura, velocidad, rapidez, aceleración, distancia, longitud y frecuencia de onda, intensidad de sonido, fuerza, cantidad de movimiento, energía cinética, energía potencial, energía calorífica, estado de agre-gación, intensidad de corriente y resistencia eléctri-ca, tiempo de vida media, color, etcétera.

2. Respuesta libre.3. Cuantitativas: masa, presión, concentración, densi-

dad, temperatura, velocidad, rapidez, aceleración, distancia, longitud y frecuencia de onda, intensidad de sonido, fuerza, cantidad de movimiento, energía cinética, potencial y calorífica, intensidad de co-rriente y resistencia eléctrica, tiempo de vida media. Cualitativas: estado de agregación, color.

4. R. M. La distancia, con una regla, una cinta métrica o el odómetro de un automóvil; la temperatura con un termómetro; la velocidad con un velocímetro; la intensidad de corriente y la resistencia eléctrica, con un potenciómetro.

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1. R. M. La libra y la onza inglesa, la onza troy, la tonela-da, el quintal y el quilate.


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ActividadInvestiga y analiza: ¿Cuánta agua consumes?

1. Realiza una predicción: ¿Cuántos litros de agua piensas que consumes en dos meses?

2. Consigue el recibo de agua de tu casa. Encontrarás que el consumo de agua se

reporta allí en metros cúbicos. ¿A cuántos litros equivale el consumo de agua de

tu familia?

3. Si lo divides entre el número de

integrantes que habitan en tu casa,

¿cuántos litros de agua consumes en

promedio en un bimestre?

4. ¿Te acercaste a este valor con tu

predicción?

Haz una lista de todas las actividades

que consumen agua en tu casa y propón

cómo puedes hacer para disminuir su

consumo.

1.11 Para medir adecuadamente el volumen de un líquido utilizando instrumentos volumétricos de laboratorio (como una probeta o una pipeta) es importante que tomes en cuenta la formación del menisco (superfi cie cóncava o convexa).

1.12 El tungsteno es un elemento químico con una temperatura de fusión muy elevada (3 410 °C). Es por esto que se utiliza para elaborar los fi lamentos de los focos.

Revisa cuidadosamente todos los datos que se incluyen en el recibo del agua, incluido el costo por litro.

Para determinar el volumen de objetos regulares, como un cubo o un cilindro, existen fórmulas que has estudiado en tus cursos de matemáticas. Además, como ya viste en tu curso de Física, para determinar el volumen de cuerpos de forma irregular se su-mergen en un líquido, generalmente agua, y se determina cuánto volumen se despla-za. La diferencia entre el volumen inicial del líquido y el volumen final del líquido más el cuerpo es igual al volumen del cuerpo. En los laboratorios químicos el volumen de los líquidos se mide con lecturas de nivel en tubos de vidrio angostos como las pipetas, pues un pequeño cambio de volumen es más evidente; esto hace que la medición sea más precisa (figura 1.11).

Propiedades intensivas de la materiaLa característica de las propiedades intensivas es que no dependen de la cantidad de materia. A diferencia de las propiedades extensivas, las intensivas son características de cada sustancia y por eso pueden emplearse para identificarla. A continuación, verás con detalle algunas de ellas.

Temperatura de fusión La temperatura de fusión es aquélla en la cual un sólido pasa a estado líquido. Esta propiedad no tiene relación con la cantidad de materia. Por ejemplo, un gramo de sal y un kilo de sal de mesa funden a la misma temperatura. Esta temperatura es específica para cada sustancia y es por ello que algunos métodos de identificación de sustancias se basan en este parámetro. La temperatura de fusión de un material determina el estado de agregación en el que se encuentra a temperatura ambiente. Por ejemplo, si la temperatura de fusión es más baja que la temperatura ambiente, el material estará en estado líquido, como ocurre con el agua (temperatura de fusión: 0 °C) y con el mercurio (temperatura de fusión: –38.83 °C). Por el contrario, si la temperatura de fusión es más alta que la temperatura ambiente, el material estará en estado sólido, como es el caso del resto de los metales (figura 1.12).

PerspectivasEn tu curso de Matemáticas 2

viste que la unidad de medida de volumen en el SI es el m3, la cual es

una unidad derivada de combinar tres veces la unidad de longitud.

¿En qué casos utilizas el m3? ¿En cuáles el litro? ¿Qué criterio

utilizas para decidirlo?

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SECUENCIA 2

Experimenta: ¿El agua hierve a la misma temperatura si su cantidad es diferente?

Introducción

Hagan una predicción. ¿Consideran que la temperatura de ebullición varía de acuerdo con la cantidad

de masa de agua?, ¿a qué temperatura esperarían que hirvieran los 10, 100 y 1 000 ml de agua?

Experimenta: ¿Se derrite el hielo a diferentes temperaturas si la cantidad de agua es distinta?

Introducción

Hagan una predicción en equipo acerca de cuál consideran que es la respuesta: ¿Creen que la masa del hielo infl uya en su

temperatura de fusión? ¿Cómo? ¿Por qué?

Material

• Cuatro vasos de vidrio • Agua de la llave • Congelador

• Termómetro, de preferencia que no sea de mercurio, puede

ser de alcohol

Si no cuentan con congelador en su escuela, pueden adquirir

hielo en una tienda de conveniencia y guardarlo en una hielera.

Utilicen entonces diferentes cantidades de hielo.

Método

1. El día anterior a la clase, coloquen diferentes cantidades de agua en los vasos de plástico y métanlos en el congelador.

2. Cuando estén totalmente congelados retírenlos del congelador y dejen que se derritan parcialmente.

3. Una vez que cada hielo se derrita lo sufi ciente como para sumergir la punta del termómetro, midan y registren en su cuaderno

la temperatura en cada vaso.

Análisis de resultados y conclusiones

1. ¿Cuál fue la temperatura de fusión de cada muestra de hielo?

2. ¿Cómo mediste la temperatura?, ¿podrían medirla sólo con sus sentidos?

3. ¿La temperatura de fusión dependió de la masa de hielo?

4. ¿Se cumplió tu predicción?, ¿por qué?

5. Compartan sus respuestas con otros equipos y escriban una breve conclusión en su cuaderno.

1.13 A medida que aumenta la altura, la presión atmosférica disminuye. Si quisieras hervir agua en la cima de Monte Everest, ésta herviría a una temperatura de 71 °C.

6 000 m, 0.46 atm

1 200 m, 0.86 atm

Nivel del mar, 1 atm

Temperatura de ebullición La temperatura a la cual un líquido se convierte en vapor se conoce como temperatura de ebullición y depende de la presión. Sin embargo, esta propiedad no tiene relación con la cantidad de materia. Si estás a nivel el mar, la temperatura de ebullición del agua es de 100 °C, pero a mayor altura la temperatura de ebullición disminuye, porque la presión atmosférica es menor (figura 1.13). La temperatura a la que hierve el agua a diferentes alturas impacta, por ejemplo, nuestra forma de cocinar. Como el agua hierve a mayor temperatura a nivel del mar, los alimentos se cuecen más rápido.

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2. R. M. En la tabla.

Unidad de masa Equivalencia en kilogramos

libra 0.4536

onza 0.0284

tonelada (EUA) 907.1847

tonelada (Reino Unido) 1016.0469

onza troy 0.0311

quintal 50.8023

quilate 0.0002

3. R. M. Como patrón de masa para todo el país ele-giría las monedas, ya que circulan en todo el terri-torio nacional y están fabricadas con la misma canti-dad y tipo de materiales, de manera que no cambia su peso. No elegiría como patrón de masa ninguno de los otros. Por ejemplo, las manzanas varían mu-cho de peso y las hay de distintos tamaños (de-pendiendo de la variedad).

4. R. M. Que las monedas tienen el mismo tamaño y peso, porque están fabricadas de manera sistemáti-ca. En cambio, la masa y el tamaño de una esfera de plastilina depende enteramente de quien la moldee. Incluso si muchas personas se pusieran de acuerdo para hacer esferas del mismo tamaño habría varia-ciones importantes. Otra diferencia es que las es-feras de plastilina se deshacen –pierden trozos– fá-cilmente, cosa que no ocurre con las monedas de metal, que resisten la manipulación.

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Esta actividad es importante porque concientiza al alumno sobre su consumo de recursos y destaca el papel que la medición juega en nuestras vidas. Para enriquecer la actividad puede pedir a los jóvenes que preparen gráficas donde se aprecie su consumo anual

de agua, luz y gas; además de que calculen el gasto monetario que representa. ¿Cuánto se ahorrarían si dis-minuyeran su consumo en apenas 5 o 10 por ciento? Con esta información, los alumnos pueden relacionar eventos cotidianos con aumentos o disminuciones en el consumo, y tomar acciones para corregirlos o amor-tiguar su impacto. Retóricamente, los datos numéricos son bastante persuasivos: le dan solidez a lo abstracto.

1. a 7. Respuestas libres.

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Suele creerse que mientras más hielo haya, más se puede enfriar algo. De ahí el motivo de llevar a cabo la siguiente actividad, que desafía esta creencia. Para aprovecharla más, puede preguntar a sus alumnos cuál es la ventaja de tener mucho hielo para enfriar, por ejemplo, una bebida. También puede invitarlos a inves-tigar qué ocurre si se agrega sal al hielo.

Introducción. Respuesta libre.


1. R. M. Alrededor de los 0 °C, sin importar la cantidad de agua.

2. R. M. La temperatura se mide con un termómetro porque los sentidos son poco precisos y engañosos. Sintiendo un objeto sólo es posible decir si está más frío o más caliente que otro (medida relativa de la temperatura). Además, si tocamos un objeto caliente antes de uno frío, el segundo nos parecerá más frío que si tocamos dos objetos fríos, uno tras otro.

3. R. M. No dependió de la masa de hielo. Lo que sí de-pendió de la masa de hielo fue el tiempo que tomó la fusión.

4. Respuesta libre.


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Material

• Dos ollas de peltre o aluminio con capacidad de 1 l de agua, aproximadamente

• Agua de la llave • Dos vasos de vidrio • Estufa

• El termómetro que usaron en la actividad anterior

Método

1. Pongan a calentar un vaso con agua en una de las ollas y dos vasos en la otra.

2. Cuando el agua de cada olla empiece a hervir, tomen la temperatura y regístrenla

en su cuaderno. El termómetro no debe tocar el fondo ni las paredes de la olla.


1. ¿Cuál fue la temperatura de ebullición del agua en cada olla?

2. ¿La temperatura de ebullición depende de la masa de agua?

3. ¿Se cumplió su predicción?, ¿por qué?

4. Compartan sus respuestas con otros equipos y escriban una breve conclusión en

su cuaderno.

1.14 Diferentes líquidos tienen diferentes viscosidades, pero la viscosidad de cada líquido no depende ni de su volumen ni de su masa.

PerspectivasFísica. Ya conoces que la

presión se defi ne como la fuerza ejercida sobre un área determinada:

P = F/A. Puedes pensar la presión atmosférica como el peso (que es una

fuerza) del aire atmosférico ejercido sobre un área determinada, por

ejemplo un metro cuadrado. Hay más aire por encima de esa área al nivel

del mar que aire por encima de la cima del Everest, y disminuye de forma paulatina hasta llegar al espacio.

Viscosidad La viscosidad es otra propiedad intensiva, es decir, no tiene relación con la cantidad de materia, y es una medida de la resistencia a f luir que tiene un líquido. Mientras más viscoso sea éste, menos f luirá (figura 1.14). Tam-bién se puede observar la viscosidad si dejamos caer un objeto para que se hunda en diferentes líquidos, éste se hundirá más rápido mientras menos viscoso sea el líquido.

A partir de la experiencia cotidiana, tal vez has notado que la viscosidad varía con la temperatura. Por ejemplo, la miel y otros jarabes fluyen fácil-mente si se calientan y los aceites de motor se espesan notablemente en los días fríos, lo que afecta el rendimiento de los automóviles. En general, la viscosidad de los líquidos disminuye a medida que la temperatura aumenta.

ActividadPredice: ¿Cómo se maneja la viscosidad en la cocina?

Un chef quiere preparar tres litros de miel con aroma a naranja, para lo cual adicionará

esencia de azahar a la miel. En su experiencia, no es fácil mezclar ingredientes con la

miel, dada su alta viscosidad (y la poca potencia de su vieja batidora).

Decide entonces separar los tres litros en porciones de un litro cada una y

mezclarlas con la esencia de azahar por separado, a fi n de que su batidora no se

sobrecaliente. En ambos casos (tres litros o 1 litro), las aspas de su batidora se

sumergen por completo.

Contesta con un compañero las siguientes preguntas:

1. ¿Qué clase de propiedad es la viscosidad?

2. ¿Cuál volumen de miel consideran que le cueste menos trabajo a la batidora: un litro o tres? ¿Por qué?

¿Qué le recomendarían al chef, si les preguntara cómo facilitar la mezcla de la miel con la esencia?

38

SECUENCIA 2

1.15 Para preparar salmuera, agua con mucha sal que se usa como conservador, se aprovecha que esta sustancia es soluble en agua.

SolubilidadSeguramente has visto que cuando añades aceite al agua, éstos no se mez-clan entre sí, y que cuando añades azúcar al agua, el azúcar se disuelve. A la sustancia que disuelve se le conoce como disolvente y a la sustancia disuelta se le llama soluto. A la capacidad de una sustancia para disolverse en otra sele llama solubilidad, y es también una propiedad intensiva, es decir, no depen-de de la cantidad de materia. Esto quiere decir que, en un cierto volumen de disolvente a una temperatura dada, siempre se disolverá la misma cantidad de un soluto. El grado en el que una sustancia puede disolverse en otra es una característica propia de ésta, que la identifica.

Generalmente, los disolventes son líquidos y las sustancias que se disuelven pue-den ser sólidos (como la sal, figura 1.15), líquidos (como el alcohol) o gases (como el dióxido de carbono disuelto en las bebidas gaseosas). Cuando decimos que algo es insoluble, significa que no puede mezclarse con el disolvente.

Al igual que en el caso de la viscosidad, la temperatura afecta la solubilidad de las sustancias. Al aumentar la temperatura se incrementa la solubilidad de la mayoría de los sólidos. A una disolución que tiene la máxima cantidad de soluto posible se le llama disolución saturada. Lo contrario ocurre con los gases que se di-suelven en líquidos, al incrementar la temperatura disminuye su solubilidad.

Experimenta: ¿Cómo cambia la solubilidad en función de la cantidad de materia?

Introducción

Plantea una hipótesis que relacione la cantidad de aceite con su solubilidad.

Material

• Un vaso de precipitados de 500 ml • Un gotero

• Un juego de cucharas medidoras • Agua destilada

• Aceite de cocina (de cualquier tipo) • Sal

Método

1. Viertan 400 ml de agua en el vaso de precipitados.

2. Con ayuda del gotero, depositen una gota de aceite en el agua. Observen qué ocurre y regístrenlo.

3. Llenen al ras la cuchara medidora de menor volumen con aceite. Viertan el aceite de un solo movimiento en el agua. Observen qué

ocurre y regístrenlo.

4. Repitan el paso tres con cada una de las cucharas medidoras restantes.


Reúnanse en parejas y discutan las siguientes preguntas:

1. ¿Cuál fue el efecto del volumen de aceite sobre su solubilidad en agua? ¿Alguno de los volúmenes de aceite se disolvió?

2. ¿Concuerda esto con lo que hemos visto sobre la solubilidad como propiedad intensiva?

3. ¿Qué ocurriría si en lugar de aceite usáramos diferentes cantidades de sal? Investíguenlo.

4. ¿Qué ocurriría si aumentáramos la temperatura del agua, por ejemplo, a 50 °C?

5. Compartan sus respuestas con otros equipos.

En una vinagreta puedes observar los diferentes componentes: el aceite hasta arriba porque es menos denso que el agua. Luego la parte líquida en el medio y al fondo los sólidos.

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Páginas 37-38

En la segunda actividad, que comienza en la página 37, aplica una idea previa similar a la de la actividad ante-rior: mucha agua en ebullición quema más que poca. (Lo cual es cierto, pero no porque mucha agua esté más caliente que poca agua, sino porque la primera tiene más calor que transmitir, no más temperatura.)


1. R. M. Aproximadamente 100 °C (varía con la altura con respecto al nivel del mar; mientras más altitud, menor es el punto de ebullición).

2. R. M. No depende de la masa de agua. (Lo que sí depende de ella es el tiempo y la cantidad de energía calorífica que se necesita para alcanzar el punto de ebullición.)


Página 38

Al igual que con las propiedades anteriores, no es extraño que se piense que mientras más materia, mayor viscosi-dad, lo cual no es el caso. Sin embargo, hay que tomar en cuenta que sí es más fácil batir 300 mL de miel que 1 L, pero no porque la viscosidad sea diferente. Lo que ocurre es que cuando las aspas de una batidora giran en un volu-men de líquido que no las cubre por completo, la fricción que ejerce el líquido es menor, por lo que la energía que se requiere para batir es menor. Cuando las aspas están cubiertas por completo, la fricción se ejerce sobre toda su superficie, por eso es más difícil que giren.

1. R. M. La viscosidad es una propiedad intensiva que no depende de la cantidad de materia: es igual de viscoso 1 L de miel que 3 L.

2. R. M. Dado que las aspas se sumergieron completa-mente tanto con 1 L como con 3 L, al chef le costará el mismo esfuerzo batir ambas cantidades de miel.

3. R. M. El chef podría calentar la miel, ya que aumentar la temperatura disminuye la viscosidad de las sustancias.

Página 39

Si bien la solubilidad es una propiedad intensiva y, por tanto, no depende de la cantidad de sustancia, es cier-to que para disolver 100 g de sal se requiere 10 veces más agua que para disolver 10 g. Pero esto no quiere decir que la solubilidad de la sal haya cambiado. (Para los alumnos, esto puede ser motivo de confusión.) El hecho de que se registre esa proporcionalidad apoya la idea de que la solubilidad es una propiedad intensiva.


1. R. M. No pareció haber ningún efecto en la solubilidad del aceite en función del volumen: ni la gota ni las cucharadas de aceite se disolvieron en el agua; todo el tiempo estuvieron visibles.

2. R. M. Sí concuerda, porque la solubilidad, al ser pro-piedad intensiva, no depende de la cantidad de sus-tancia: i es gual de insoluble 1 mL que 1 L de aceite en agua.

3. R. M. Si se sustituyera el aceite por sal, lo que se ob-servaría es que conforme aumenta la cantidad de sal, tarda más el proceso de disolución, hasta que se adi-ciona una cantidad de sal que ya no se disuelve, por más que se agite la mezcla.

4. R. M. Si se aumentara la temperatura del agua se ob-servaría que la sal que no se disolvió cuando el agua estaba fría se disuelve, e incluso de puede adicionar y disolver más sal.

5. Respuesta libre.


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Experimenta: ¿Cómo cambia la densidad en función de la cantidad de materia?

Introducción

Hasta ahora vimos que la densidad no depende de la cantidad de materia, ¿cómo consideran que dependa la densidad de la

cantidad de materia? Planteen una hipótesis que prediga qué le ocurre a la densidad conforme la cantidad de materia aumenta

o disminuye.

Material

• Esferas de unicel de tres diferentes tamaños

• Plastilina

• Una palangana de plástico o aluminio

• Agua de la llave

Método

Registren sus observaciones y resultados en su cuaderno.

1. Determinen con la balanza la masa individual de las

esferas de unicel.

2. Midan el diámetro de las esferas como se muestra

en la fi gura, y calculen su volumen utilizando la fórmula

siguiente donde V es el volumen de la esfera y d su

diámetro.

V = 16

� d 3

3. Con la fórmula de la densidad, calculen esta propiedad para cada una de las esferas. Exprésenla en g/ml.

4. Coloquen cada una de las esferas en el agua dentro de la palangana. Observen cuál o cuáles fl otan.

5. Ahora preparen esferas de plastilina con el mismo volumen que las de unicel. Midan su peso y calculen su densidad (exprésenla

en g/ml).

6. Coloquen las esferas de plastilina en el agua y observen qué ocurre.


1. ¿Cuál es la relación entre la densidad y el que las esferas se hundan o fl oten?

2. ¿Cuál es la relación entre la densidad y la cantidad de materia?

3. ¿Se confi rma o se refuta lo que hemos dicho sobre las propiedades intensivas, específi camente sobre la densidad?

DensidadLa densidad es una propiedad física de la materia que también es intensiva. Como las anteriores, esta propiedad no tiene relación con la cantidad de materia. Se refiere a qué tanta masa tiene cierto volumen de un objeto. Por ejemplo, un vaso de unicel es menos denso que un vaso de vidrio del mismo volumen porque tiene menos masa.

La definición matemática de la densidad es:

densidad = masavolumen

¿Puedes determinar la densidad de algunos objetos?

Escuadras

Diámetro dela esfera

Esferade

unicel

Regla

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SECUENCIA 2

En química, la densidad de las sustancias suele compa-rarse con la densidad del agua, que es 0.997 g/ml a 25 °C. Esto quiere decir que 1 ml de agua tiene una masa de 0.997 gramos, y para propósitos prácticos, podemos decir que 1 g de agua ocupa un volumen de 1 ml ¿Cómo se aprovecha la densidad en la pesca o el transporte marítimo? (figura 1.16).

ActividadRefl exiona: ¿Tiene relación la química con la cocina?

Lee el texto y responde.

Una de las tendencias culinarias más modernas es la gastronomía molecular, que consiste en introducir, en las cocinas de los

restaurantes, sustancias, aparatos y técnicas de uso cotidiano en los laboratorios de investigación científi ca. Entre los “ingredientes” más

populares se cuenta el nitrógeno líquido, que se usa para enfriar alimentos y platillos a temperaturas imposibles de conseguir con medios

culinarios convencionales. El propósito último de los chefs es presentar los alimentos de manera inusitada, sorprendiendo al comensal

con sabores y texturas asombrosos. El ejemplo de una receta —original del chef Pablo Salinas, en

Toluca— se incluye a continuación. Léela y contesta las preguntas que la acompañan. Requiere los

siguientes ingredientes: esfera helada de nata, polvo de concha, galleta blanca y chocolate de mesa.

“Es una interpretación del ‘sopear’ una concha en chocolate caliente mientas se acompaña

con nata. La nata se introduce a un globo de látex y se cierra; éste, a su vez, se sumerge en

nitrógeno líquido —a –197.79 °C— y se va girando en él, formando en el interior una esfera. Al

llegar a la mesa, se sirve encima una salsa de nube, consecuencia de la tremenda y rápida

condensación de vapor que se produce sobre el alimento por las temperaturas tan bajas.”

(Fuente de la receta: http://algarabia.com/del-mes/cocina-y-gastronomia-molecular/)

¿Qué opinas de la gastronomía molecular? ¿Se te antoja probar un platillo como éste? Dado lo que aprendiste, ¿qué

recomendaciones de seguridad harías a un comensal intrépido?

1.16 El hecho de que algunos materiales fl oten en agua se aprovecha para construir balsas y otros objetos.

Esfera helada de nata, polvo de concha, galleta blanca y chocolate de mesa.

Actividad de cierreConcluye: ¿Por qué fl ota el hielo?

Es momento de que refl exiones sobre las preguntas del inicio de esta secuencia.

1. ¿Cuáles de las propiedades que estudiaste en esta secuencia consideras

relevantes para estudiar el derretimiento del hielo de los casquetes polares?

2. ¿Cuál es la importancia de realizar mediciones precisas y exactas de lo que

ocurre en el Ártico y en la Antártida con el hielo?

3. Con lo que has aprendido sobre densidad, explica por qué el hielo fl ota en el

agua. Esta característica del hielo es muy importante, ya que permite la vida

en el fondo del océano, aunque la superfi cie esté congelada.

Aprendizajes logrados Durante esta secuencia pudiste clasifi car a los materiales de acuerdo con su estado de agregación; identifi caste a) la relación del estado de agregación con las condiciones físicas del medio (presión y temperatura), b) las propiedades extensivas de la materia (masa y volumen); y, c) las propiedades intensivas de la materia (temperatura de fusión y ebullición, densidad, viscosidad, solubilidad). Así mismo, fuiste capaz de explicar por qué es importante la medición y observación de las propiedades de los materiales.

PerspectivasRecuerda que al fi nal del

bloque realizarás un proyecto de integración y aplicación de lo que hayas aprendido.

Las siguientes preguntas te pueden orientar para elegir el tema que más te interese.

¿Cuáles son las propiedades físicas de la sal?

¿Cuáles son las propiedades físicas del agua?

¿Cómo se pueden aprovechar las propiedades físicas de la sal para su extracción del agua salada?

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Dado que la densidad es una propiedad que se define a partir de otras dos —la masa y el volumen— conviene ofrecer a los alumnos la oportunidad de identificar qué ocurre cuando una aumenta o disminuye y la otra se mantiene constante, o cuando las dos aumentan o dis-minuyen simultáneamente, o cuando una aumenta y la otra disminuye y viceversa. Con esto, se familiarizarán con el significado matemático de la densidad. Para que lo relacionen con la realidad física, se les puede invitar a reflexionar sobre cómo un tornillo se hunde en el agua mientras que un barco transatlántico flota. Si un cruce-ro pesa 100 000 toneladas, ¿cuál debe ser su volumen para que flote?


1. R. M. Las esferas de plastilina, que tenían mayor densi-dad que las de unicel, se hundieron. Si la densidad de la sustancia es mayor que la del agua, el objeto hecho de esa sustancia se hundirá. De lo contrario, flotará.

2. R. M. Mientras más materia (y considerando que el volumen no cambia), más densidad. Por el contrario, si el volumen se incrementa de manera proporcio-nal a la cantidad de materia, la densidad se mantiene constante.

3. Respuesta libre.

Página 41

1. Respuesta libre. (Se le podría recomendar al comensal que tuviera cuidado al ingerir el alimento preparado con nitrógeno líquido, ya que su baja temperatura puede herir los tejidos de la boca, de la faringe y del estómago.)

Para informarse un poco más sobre los posibles riesgos de la comida y las bebidas que involucran nitrógeno líquido puede leer la siguiente nota periodística: http://edutics.mx/oUr (consulta: 7 de diciembre de 2013).

Cierre

Página 41

Esta actividad es importante porque, dada la gran canti-dad de información presentada en esta secuencia, con-viene que al alumno se le dé la oportunidad de recordar cuál fue el punto de partida. Asimismo, es recomenda-ble que los alumnos discutan en equipos o en conferen-cia plenaria cuál es la relación entre lo que aprendieron en esta secuencia y el problema planteado inicialmente.

1. R. M. Cuando menos, masa, temperatura de fusión, densidad y solubilidad. La masa porque es importan-te conocer cuánto hielo está presente en determina-dos momentos del año y a lo largo de las décadas; la temperatura de fusión porque, si la temperatura am-biental supera a la de fusión del hielo, éste se derrite; la densidad porque gracias a que el hielo es menos denso que el agua líquida (como el unicel) puede flotar y no contribuir al volumen total de los océa-nos; la solubilidad porque al aumentar el volumen de agua por el deshielo, aumenta la cantidad de sal y otras sustancias que se pueden disolver en el agua marina con posibles efectos indeseables.

2. R. M. La importancia de tomar mediciones precisas y exactas radica en que con esta información los cien-tíficos pueden monitorear pequeños cambios –en la temperatura y en la concentración de dióxido de


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- En el sitio de internet del Centro Nacional de Metrología,

http://www.cenam.mx/, encontrará información relevante

para esta secuencia como, por ejemplo, la Ley Federal so-

bre Metrología y Normalización, guías técnicas para calibrar

diversos instrumentos de medición, el Sistema Internacio-

nal y el Sistema Inglés de Unidades, y animaciones sobre

metrología.

- En el portal del Consejo Nacional de Educación para la

Vida y el Trabajo (conevyt) de la sep, http://edutics.mx/oUH,

encontrará ejercicios sobre el tema de las propiedades in-

tensivas y extensivas de la materia que puede ofrecer a sus

alumnos (consulta: 6 de diciembre de 2013).

- Para ponerse al corriente en el tema del cambio climático

le recomendamos los siguientes títulos: a] Jancovici, J.-M.,

El cambio climático explicado a m i hija, fce, Buenos Aires,

2010; b] Rivera Ávila, M. A. El cambio climático, Conaculta,

México, 1999; c] Grupo interGubernamental de expertos

sobre el cambio climático (2012), Gestión de los riesgos de

fenómenos meteorológicos extremos y desastres para me-

jorar la adaptación al cambio climático / Resumen para res-

ponsables d e p olíticas, Ginebra/Kenia: omm/pnuma (http://

edutics.mx/oUV); d] martínez, J. y fernández bremauntz, A.

(comps.) (2004), Cambio c limático: u na v isión d esde M é-

xico, México: Secretaría del Medio Ambiente y Recursos

Naturales/Instituto Nacional de Ecología (http://edutics.mx/

oUj (consulta: 7 de diciembre de 2013); e] ruddiman, W. F.

(2008), Los tres j inetes del cambio climático / Una historia

milenaria del hombre y el clima, Barcelona/México: Turner/

Fondo de Cultura Económica; f] Gore, A. Una verdad incó-

moda: la crisis planetaria del calentamiento global y cómo

afrontarla, Gedisa, Barcelona, 2007.

carbono– que se traducen en grandes consecuen-cias –desaparición de kilómetros de hielo polar, rup-tura de glaciares– de importancia planetaria. De lo contrario, estos cambios permanecerían desconoci-dos o, alternativamente, las conclusiones derivadas de ellos serían confusas y equívocas.

3. R. M. El hielo flota porque es menos denso que el agua, es decir, porque para un mismo volumen el hie-lo tiene menos masa que el agua en estado líquido. Este comportamiento se debe a que cuando el agua alcanza los 0 °C y se congela, sus moléculas adop-tan una estructura hexagonal rígida donde los puen-tes de hidrógeno mantienen separadas a las molé-culas en posiciones fijas, mientras que cuando están en estado líquido éstas pueden formar y deshacer puentes de hidrógeno con relativa facilidad y, por tanto, acercarse más unas con otras, fenómeno que aumenta la densidad del agua líquida con respecto a la del agua en forma de hielo.

Mencione la Ley de Gravitación Universal que estudia-ron en su curso pasado de Ciencias 2 y pregunte qué características en el trabajo de Newton permitieron que la postulara.

Organice a su grupo en equipos, pida que clasifiquen algunos objetos del salón por colores, tamaños o for-mas y recopilen la información en una tabla. Invite a que todos los equipos expongan qué entienden por “clasificar”.

Al terminar, pida que escriban por qué consideran im-portante la clasificación y la experimentación en la construcción de la ciencia.

A modo de repaso de la secuencia, reúna a sus alum-nos en plenaria y coménteles que medir forma parte de la vida cotidiana del ser humano y es fundamental para describir y comprender la química. Para ello, debe contarse con un método e instrumentos adecuados, además de las respectivas unidades. Cite como ejem-plo que cuando se prepara una receta de cocina, to-dos saben el significado de la frase “una pizca de sal” o “tazas de azúcar” utilizadas comúnmente para pre-paración de alimento, pero en un listado más preciso para experimentos los tamaños y medidas deben ser perfectamente definidos.

En conclusión, y continuando con la analogía: de la misma manera que empleamos en la cocina utensilios para medir al preparar un guiso, en el laboratorio deben utilizarse instrumentos que nos permitan obtener me-diciones exactas. Para ello se recurre a pipetas, matra-ces, probetas, balanzas, entre otros.

- En el cd Recursos digitales para el docente encontrará un

banco de reactivos con el que puede generar exámenes

para evaluar los contenidos de la secuencia.


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SD 3


El cierre recupera el conocimiento tradicional de la herbolaria para destacar su importancia cultural y su valor económico. Además, contribuye a la adopción de valores relacionadas con la propia cultura, permite darle un contexto significativo a la separación de mez-clas con base en sus componentes. El tema de la tec-nología se destaca al incluir en la discusión el tema de la industria farmacéutica y su relación con la herbo-laria, a fin de someter al escrutinio de los alumnos las ventajas de una y otra como remedios.

Cierre (pág. 49)

Después la secuencia se concentra en tema de las mezclas, partiendo de la diferencia entre las homo-géneas y las heterogéneas, y las maneras de expre-sar la concentración de sus componentes (porcen-taje en masa y porcentaje en volumen). Luego, se detallan las características de algunos métodos de separación de mezclas: destilación, extracción, cris-talización, cromatografía, decantación, filtración, se-paración por magnetismo y centrifugación.

La secuencia abre con el Códice De la Cruz-Badiano, gran obra de la cultura mexicana, herencia de nues-tros antepasados del mundo náhuatl. A partir de este testimonio del saber precolombino, se pone de re-lieve la importancia actual del conocimiento codifi-cado en este texto, conocimiento valioso para dirigir los esfuerzos de conservación de especies vegetales y de descubrimiento de remedios para preservar la salud. Además, con este tema, se presenta el de las mezclas de una manera amena e interesante.

Inicio (pág. 42)Prepararse para la secuenciaAprendizajes esperados: Los alumnos deben iden-tificar los componentes de las mezclas y clasificarlas en homogéneas y heterogéneas. Pueden identificar la relación entre la variación de la concentración de una mezcla (porcentaje en masa y volumen) y sus propieda-des. Sabrán deducir métodos de separación de mezclas con base en las propiedades físicas de sus componentes.

Conceptos: Mezclas homogéneas y heterogéneas, concentración (porcentaje en masa y volumen), rela-ción entre concentración y propiedades, métodos de separación de mezclas.

Habilidades: Realizar interpretaciones, deducciones, conclusiones, predicciones y representaciones de fe-nómenos y procesos naturales, a partir del análisis de datos y evidencias. Comunicar los resultados de sus observaciones e investigaciones usando diversos re-cursos. Comparar, contrastar y clasificar. Establecer re-laciones entre datos, causas, efectos y variables.

Actitudes: Responsabilidad al tomar decisiones infor-madas para cuidar su salud. Valoración de las aporta-ciones en la comprensión del mundo y la satisfacción de necesidades, así como de sus riesgos.

Antecedentes: La biodiversidad es un tema central de Ciencias 1 (Biología), así como la importancia del am-biente para la salud y la calidad de vida. De Ciencias 2 (Física) se retoma el tema de los niveles macroscópico y microscópico.

Ideas erróneas: Los conceptos de “mezcla homogé-nea” y “mezcla heterogénea” son difíciles de entender, pues sus definiciones son relativas, además de la difi-cultad para definir si ocurrió un cambio en las propie-dades de los componentes. Por ejemplo, cuando se prepara agua de limón, se dice que las propiedades de los ingredientes (agua, limón y azúcar) no cambiaron. Empero, algunos alumnos pueden argumentar que an-tes era transparente e insípida, después es verde y dul-ce. (Y no es en modo alguno evidente que el jugo del limón pueda separarse del agua).

Experimentación con mezclasMezclas homogéneas y heterogéneas


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as Mezclas homogéneas y heterogéneas

Si pudieras ver a simple vista de qué están hechas las cosas que te rodean, te percata-rías de que la gran mayoría son mezclas de dos o más sustancias. El conocimiento que la humanidad ha ido adquiriendo acerca de las mezclas ha sido de gran importancia para la tecnología y la civilización. Uno de los grandes descubrimientos del ser huma-no neolítico fue el cobre, material que obtuvo calentando minerales para separar uno de sus componentes. Otro descubrimiento, como viste en la secuencia 1, fue el bronce, una mezcla de cobre y estaño, más dura y resistente que el cobre. Determinar la pro-porción exacta de ambos metales era crucial para obtener bronce de alta calidad, con el que se fabricaron utensilios y armas que sirvieron para construir imperios.

Aprendizajes esperados: • Identifi ca los componentes de las mezclas y las clasifi ca en homogéneas y heterogéneas.• Identifi ca la relación entre la variación de la concentración de una mezcla (porcentaje en masa y volumen) y sus

propiedades.• Deduce métodos de separación de mezclas con base en las propiedades físicas de sus componentes.

Actividad de inicioRefl exiona: ¿Cómo sabes que algo es una mezcla?

Lee el texto.

En la Antigüedad las sustancias se podían clasifi car de acuerdo con sus propiedades curativas o

medicinales. Las plantas, como todos los seres vivos, están formadas por una mezcla de miles de

sustancias, algunas de las cuales resultan tener efectos medicinales. Como recordarás de tu

curso de Ciencias 1, de esta clasifi cación se encargaba la herbolaria, una práctica ancestral.

En Mesoamérica, la tradición de la herbolaria tiene por lo menos 3 500 años de antigüedad.

Buena parte de este saber está registrado e ilustrado en el Códice de la Cruz-Badiano (1552), del

médico náhuatl Juan de la Cruz y traducido al latín por Juan Badiano, aunque el conocimiento

herbolario también sobrevive en la tradición oral transmitida de generación en generación. En la

actualidad, el conocimiento herbolario es utilizado por las compañías farmacéuticas que cuentan

con equipos multidisciplinarios de botánicos, taxónomos (especialistas en clasifi car organismos

vivos), antropólogos, químicos y médicos dedicados a descubrir, desarrollar y recetar nuevas

sustancias, basadas en la herbolaria, con efectos terapéuticos, motivados por el resurgimiento de

enfermedades que se creían controladas (como la tuberculosis) o la aparición de nuevas

enfermedades (como la gripe aviar, etcétera).

Reúnanse en grupos y discutan:

• ¿Cómo saben que un material es una mezcla?

• ¿Cuáles de los objetos que utilizan diariamente son mezclas? Den tres ejemplos.

• Investiguen en sus hogares cuántos y cuáles remedios de herbolaria conocen. ¿Cuántos utilizan

en su familia?

• ¿Cuál es la diferencia entre utilizar una hierba medicinal para curar una enfermedad y utilizar un

medicamento cuyo principio activo (la sustancia que cura) se extrajo y se vende como cápsulas

por una compañía farmacéutica?

En el Códice de la Cruz-Badiano se describen e ilustran algunas plantas medicinales que utilizaban los mexicas.

Te invito a…

leer el libro Química imaginada: refl exiones sobre la química de Roald Hoffman —premio Nobel de Química en 1981— Es un ensayo de la Biblioteca del Aula sobre los fundamentos químicos de la medicina tradicional China, también basada en el conocimiento de la herbolaria, entre otras cosas.

42

SECUENCIA 3

ActividadRefl exiona: ¿Puedes identifi car los componentes de las mezclas?

Refl exiona sobre las características de las mezclas que acabas de leer.

1. Elige un ejemplo de mezcla y describe en tu cuaderno cómo cumple con cada una de las tres

características acerca de las mezclas que leíste en el texto anterior.

2. Identifi ca los componentes de la mezcla, distinguiendo la fase dispersa y el medio continuo.

Comparte con algunos compañeros tus refl exiones.

Las mezclas y sus componentes¿Alguna vez has leído una receta de cocina? Una de las instrucciones más comunes en las recetas dice “mezcla estos ingredientes…” Noso-tros preparamos mezclas frecuentemente: cuando te lavas las manos y mezclas el jabón con el agua, cuando preparas agua de limón y cuando preparas una ensalada, por ejemplo.

Casi todos los materiales que nos rodean son mezclas; incluso la mayoría de los ingredientes que utilizas en las recetas son mezclas, como el huevo, el chocolate, la harina, la carne y las salsas (figura 1.17).

Las mezclas tienen varias características que las distinguen:• Los componentes de la mezcla retienen su identidad. Por ejemplo, si mezclas agua

con sal, la sal seguirá siendo sal y el agua, agua.• Su composición puede ser variable. Un ejemplo es el agua de limón, hay quienes

la prefi eren más ácida, es decir, con más limón, y hay quienes la prefi eren más dulce, con más azúcar. Tú puedes variar la cantidad de limón y de azúcar para pre-pararla como te guste, y de todas maneras sigue siendo agua de limón.

• Se pueden separar por métodos físicos, dependiendo de las propiedades y el esta-do de agregación de la mezcla y de sus componentes, como verás más adelante, por ejemplo, calentando, fi ltrando, por medio de imanes (si algunos componentes tienen propiedades magnéticas), destilando, entre otros. Al preparar café, separas el grano molido del líquido utilizando un fi ltro.Dependiendo de sus componentes, las mezclas pueden tener diferentes estados de

agregación, como se muestra en la siguiente tabla:

Tabla 1.1 Algunos ejemplos de mezclas

Fase dispersa

Medio continuo

Mezcla

Gas Gas Aire (oxígeno y otros gases disueltos en nitrógeno)

Líquido Gas Aerosoles de partículas líquidas: neblina, niebla, vapor, spray para el cabello

Sólido Gas Aerosoles de partículas sólidas: humo, nubes, partículas suspendidas, polvo

Gas Líquido Espuma líquida: crema batida, crema de rasurar

Líquido Líquido Leche, mayonesa, crema de manos

Sólido Líquido Azúcar en agua, tinta, sangre, lodo

Gas Sólido Poliestireno, piedra pómez, esponjas secas

Líquido Sólido Amalgamas (mercurio en oro), agar, gelatina, gel de sílice, ópalo, esponjas mojadas

Sólido Sólido Aleaciones, vidrio de color rojo, grava, granito

1.17 Cuando compres un producto, fíjate en la etiqueta. Verás que contiene varios ingredientes. Esto implica que dicho producto es una mezcla.

Fase dispersa: El(los) componente(s) de una mezcla que se encuentra(n) en menor cantidad.

Medio continuo: Componente de la mezcla que se encuentra en mayor cantidad.

43

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pág. 42

pág. 43

Situación inicial

Página 42

La pregunta con la que abrimos —“¿cómo sabes que algo es una mezcla?”— es la cuestión medular de la se-cuencia, porque identificar una mezcla implica primero, determinar la identidad —es decir, las propiedades— de sus componentes y, segundo, basarse en esas propie-dades para efectuar la separación de los componentes. Ésta es la prueba definitiva de que estábamos ante una mezcla. La capacidad de identificar una mezcla es cru-cial también para los aprendizajes de secuencias poste-riores: a partir de saber qué es una mezcla se construye el concepto de compuesto, que a su vez apuntala el de reacción química.

La apertura de la secuencia también ofrece la oportu-nidad de introducir un tema —la herbolaria— de gran importancia para nuestro país, dada la enorme biodi-versidad de México .

1. R. M. Para saber a ciencia cierta si un material es una mezcla es necesario someterla a un proceso de se-paración basado en propiedades físicas de las sus-tancias. Si, aplicando un proceso de este tipo, se lo-gra separar el material en dos o más componentes, se trata de una mezcla.

2. Respuesta libre. (La gran mayoría de los objetos que nos rodean son mezclas.)

3. Respuesta libre.4. R. M. Las propiedades del medicamento están es-

tandarizadas, es decir, se produjo siguiendo un pro-tocolo preciso. Por esta razón, sus efectos terapéu-ticos son reproducibles y definidos. Además de lo


anterior, antes de aprobarse para el consumo huma-no, el medicamento atraviesa una serie de pruebas para determinar sus efectos –tanto benéficos como nocivos– en el ser humano. Por otra parte, la con-centración del principio activo suele ser mayor en un medicamento que en un remedio, ya que como parte de la preparación se extrae (o se sintetiza) en las cantidades deseadas y se agrega la prescrita en la formulación. En el caso de los remedios, si bien la concentración del principio activo suele ser más baja (al estar diluido en los componentes de la mezcla) y su efecto puede ser menor, también es cierto que la presencia de sustancias desconocidas por la in-dustria farmacéutica pueda potenciar o diversificar el efecto terapéutico. Una desventaja de los remedios con respecto a los medicamentos es que los prime-ros no han sido puestos a prueba en ensayos clínicos controlados. En cambio, su bajo costo es una gran ventaja con respecto a los segundos.

Desarrollo

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Las propiedades descritas en la sección previa a la ac-tividad son esenciales no sólo para identificar las mez-clas, sino para, eventualmente, construir el concepto de compuesto.

1. R. M. En la secuencia anterior vimos la producción del acero, que es una mezcla de los elementos hie-rro y carbono. Una manera de observar a los compo-nentes es mediante estudios por micrografía: gracias a esta técnica se puede observar cómo aumenta la


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ActividadCalcula: ¿Cómo sabes la concentración en porcentaje en masa y qué

importancia tiene?

1. Resuelve con un compañero los siguientes puntos.

a) Si quieren preparar 100 g de una disolución con un 8% en masa de azúcar, ¿cuántos gramos

de azúcar y cuantos gramos de agua necesitas?

b) Si les piden preparar 25 g de una disolución con una salinidad igual a la del agua de mar

para trabajos de investigación en un acuario, ¿cuánta sal tendrían que agregar?

2. En plenaria, refl exionen sobre lo siguiente.

El cuidado en el cálculo de la concentración de las disoluciones es muy importante. ¿Te

imaginas qué le podría pasar a la salud de un paciente si un medicamento tuviera tres veces más o

menos de la sustancia activa? ¿Qué crees que pasaría? O, sobre algo más cotidiano, ¿qué opinarías

si te vendieran un kilo de carne molida con almidón de maíz al 50% m/m sin que te avisaran?

Para preparar la disolución del ejercicio anterior, tendrías que pesar la cantidad de sal que determinaste y agregar agua hasta alcanzar una masa total de 25 g.

Porcentaje en volumen, % V/VDe algunos componentes, especialmente de los líquidos, puede medirse su volu-men fácilmente en lugar de pesarlos. Entonces, otra forma de expresar la concen-tración es el porcentaje en volumen (% V/V).

El porcentaje en volumen se calcula dividiendo el volumen del componente (Vsoluto) entre el volumen total de la disolución (Vdisolución) y multiplicando por cien:

% V/V = Vsoluto

Vdisolución

× 100

Fíjate que tienes que dividir entre el volumen total de disolución y no entre el volu-men de disolvente.

Un ejemplo muy común de concentración en porcentaje en volumen es el alcohol que compras en la farmacia para desinfectar. Éste tiene una concentración de 70% en volumen. Esto quiere decir que, por cada litro, 700 ml son de alcohol y a éstos se les añade suficiente agua para completar 1 000 ml totales. Cuando preparas una disolución de este tipo, se mide el volumen del soluto (en este caso el alcohol) y se completa el volumen total en un matraz aforado (figura 1.19), que, como viste en el curso de Física, es un material de laboratorio especialmente diseñado para medir el volumen final de las disoluciones.

Las propiedades de las mezclas cambian de acuerdo con la concentración de los solutos que contienen. Tomemos por ejemplo las bebidas azucaradas. Como has estu-diado en tus cursos anteriores, en el Plato del bien comer se indica que debes consumir sólo pequeñas cantidades de azúcar. Sin embargo estas bebidas contienen una gran cantidad de ésta. Consumir jugos de frutas es saludable, pero algunos contienen tam-bién mucha azúcar y no contienen la fibra que sí tiene la fruta entera.

45

BLOQUE 1

1.19 Existen matraces aforados de distintos volúmenes. La línea en el cuello del matraz indica el volumen total de la disolución.

ActividadAnaliza y calcula: ¿Cuál es la concentración de azúcar de tu bebida favorita expresada como

porcentaje en volumen?

Con tu compañero resuelve.

1. Comparen las temperaturas de ebullición del agua (100 °C), agua de mar (100.7 °C) y salmuera, es decir, agua con sal con una

concentración mayor que la del agua de mar (108 °C).

a) ¿Por qué las tres tienen diferentes temperaturas de ebullición si todas tienen como ingrediente principal el agua?

b) ¿Cómo varían las propiedades de la mezcla conforme cambia la concentración de sal? Tengan presente que el agua potable

tiene una concentración de sal (cloruro de sodio) no mayor a 1 g/l, el agua de mar de 35 g/l y la salmuera de hasta 260 g/l.

2. Grafi quen el cambio en el punto de ebullición contra la concentración de sal.

3. En la siguiente tabla se presenta la cantidad de azúcar que tiene una lata de 355 ml de diferentes bebidas. Para mayor facilidad

supondremos que todas tienen una densidad igual a la del agua y por lo tanto 355 ml equivalen a 355 g.

Cantidad de azúcar por lata de algunas bebidas

Refresco de cola Jugo de naranja Jugo de manzana Jugo de arándano Jugo de uva

Azúcar 40 g 33 g 39 g 37.5 g 58.5 g

a) ¿Cuál bebida es más dulce?

b) ¿Cuál es el porcentaje en masa de azúcar de cada una de ellas?

Entre todo el grupo respondan. ¿Cuáles de estas bebidas consumen habitualmente? ¿Consideran la cantidad de carbohidratos que

aportan a su dieta?

Te invito a…

visitar la páginahttp://edutics.com.mx/4VK para conocer más sobre las mezclas y la forma de separarlas. Consulta: 29 de octubre 2013.

Tabla 1.2 Métodos de separación de mezclas

Destilación

Es la separación de dos o más sustancias aprovechando sus diferentes puntos de ebullición (fi gura 1.20). Por ejemplo, si tienes una mezcla de alcohol etílico (punto de ebullición, 78.4 °C) y acetona (punto de ebullición, 56.3 °C), ésta será homogénea. Debido a la diferencia en la temperatura de ebullición de ambos componentes, la separación se hace calentando la mezcla para evaporar primero la acetona —una sustancia que se usa para despintar las uñas— y después el alcohol. Este procedimiento es muy común en la industria y se usa en la refi nación del petróleo.

1.20 La mezcla se calienta y evapora la sustancia de menor punto de ebullición, se condensa en el refrigerante para depositarse en el matraz de la derecha.

Mezcla delíquidos

Agua deenfriamiento

Mechero

Destilado

Métodos de separación de mezclas con base en las propiedades físicas de sus componentesLas mezclas pueden separarse en sus componentes utilizando métodos físicos, es de-cir, aquellos en los que no ocurre una transformación de la materia. Esto es posible debido a que, cuando se mezclan, dichos componentes no reaccionan químicamente y, por ende, conservan sus propiedades físicas, que además son diferentes de un compo-nente a otro. Por ejemplo, si mezclamos agua y sal veremos que la sal parece desapare-cer. En realidad no desaparece. Si evaporáramos el agua calentándola, recuperaríamos la sal que mezclamos.

El método de separación apropiado para cada caso dependerá de las propiedades físicas de cada componente mezclado, algunas de las cuales ya se mencionaron y describimos a continuación.

46

SECUENCIA 3

pág. 45

pág. 46

cantidad de carbono conforme el hierro se carburiza –es decir, cuando se le difunde carbono– más:

http://edutics.mx/oU9 (consulta: 6 de diciembre de 2013).

Así pues, en este material ninguno de los compo-nentes pierde su identidad: el hierro sigue siendo hierro y el carbono, carbono. Cuando se prepara la mezcla, no aparecen propiedades ajenas al carbono ni al hierro. Como también vimos, la concentración de carbono en el acero es variable, y no por eso el acero deja de ser acero: de hecho, el porcentaje de carbono en el acero se manipula para conseguir acero con diferente dureza y resistencia, así como se puede endulzar más o menos el agua de limón. Por último, el carbono del acero puede separarse calen-tando la mezcla en condiciones de vacío hasta que se funda, lo que hace, primero, que el carbono pue-da liberarse físicamente de la estructura cristalina del acero, para después reaccionar con el oxígeno para formar monóxido de carbono. Aquí es importante apuntar que, si bien muchas mezclas pueden se-pararse exclusivamente por medios físicos, esto no constituye una regla absoluta: la aplicación de méto-dos fisicoquímicos también es común, en particular con fines industriales.

2. R. M. En el acero, la fase dispersa es el carbono y el medio continuo es el hierro.

Página 45

1. a) R. M. 8 de azúcar y 92 de agua (o 92 mL). La ecuación para calcular el porcentaje en masa es

% mm

= m1

mt × 100

Si despejamos m1:

m1 = % m

m100

× mt = 8100 × 100 g = 8 g de azúcar.

b) R. M. 0.875 g de sal. La salinidad del mar es de 3.5%. Si aplicamos la

ecuación del porcentaje en masa, asumiendo que 1 mL de agua tiene una masa de 1 g:

m1 = % m

m100

× mt = 3.5100 × 25 g = 0.875 g de sal.

2. R. M. Si el medicamento tuviera tres veces más de la sustancia activa, el paciente se intoxicaría, con riesgo de su vida. Por el contrario, si el medicamento tuvie-ra tres veces menos sustancia activa, el paciente no experimentaría alivio de su padecimiento y proba-blemente también correría peligro su vida. En el se-gundo caso, si alguien comprara carne con almidón a 50% m

m sin previo aviso sería víctima de una estafa.

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1. a) R. M. Como lo único que difiere entre los tres tipos de agua es la cantidad de sal, podemos asumir con bastante seguridad que es ésta la responsable de las diferencias.

b) R. M. La relación entre el punto de ebullición y la concentración de sal sugiere la hipótesis de que a


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Centrifugación

Esta técnica separa a dos o más sustancias, de acuerdo con sus respectivas densidades, por efecto de una fuerza centrífuga intensa aplicada a la mezcla (la fuerza centrífuga es una fuerza de inercia que aleja del eje de rotación a los cuerpos que giran respecto de este eje, es decir, los impulsa hacia afuera). Al hacer girar la mezcla a altas velocidades, la diferencia de fuerzas centrífugas de los distintos componentes de la mezcla —que son de diferente densidad— serán más notorias ocasionando su separación. Como la mezcla gira como un todo en torno a un eje, llevará una misma aceleración centrífuga y la fuerza centrífuga será mayor para una masa mayor (densidad mayor), de acuerdo a la Segunda Ley de Newton, depositándose el componente más denso en el fondo del recipiente (fi gura 1.27).

1.28 Según cifras ofi ciales, hasta el año 2008 existían 1833 plantas municipales de tratamiento de aguas residuales distribuidas en toda la República Mexicana.

1.27 Al girar, la fuerza centrífuga hace más pronunciadas las diferencias de densidad de las sustancias que conforman la mezcla. Las más densas se desplazan al fondo del recipiente, dejando a las menos densas en la superfi cie.

Giro de más de 5000 revoluciones

por minuto

Recipiente para colocarun tubo de ensayo

con la muestra

ActividadAnaliza y deduce: ¿Qué método utilizarías para separar mezclas homogéneas o heterogéneas?

En equipo, completen el esquema. Incluyan también cuáles métodos de separación de mezclas son comunes a las mezclas

homogéneas y heterogéneas y cuáles son exclusivos de alguno de los dos tipos de mezcla.

Hagan su esquema en una cartulina y preséntenlo al resto del grupo. Comparen sus esquemas con los de sus compañeros.

Antes de terminar, es importante mencionar que la aplicación de las técnicas que hemos descrito no sólo ayuda a separar los componentes de una mezcla (como cuando se busca eliminar algún contaminante): tam-bién son útiles para aumentar la concentración de una sustancia que nos interese (figura 1.28). Por ejemplo, la extracción y purificación de la cafeína (sustancia del café y el té que nos mantiene despiertos) a partir de granos de café u hojas secas de té, involucra varios pasos: 1) extracción sólido-líquido con agua caliente; 2) centrifugación para separar los restos vegetales de la solución; 3) filtración de residuos sólidos más finos; 4) extracción con un solvente orgánico, y 5) evaporación de este solvente. Al final del proceso, la concentración de cafeína en el extracto de volumen reducido es mucho mayor que la existente en las hojas originales, que ocupaban un mayor volumen.

Mezcla homogénea Mezcla heterogénea

¿En qué se parecen?

¿En qué se diferencian?

48

SECUENCIA 3

pág. 48

mayor concentración de sal, más alto es el pun-to de ebullición. A nivel microscópico podríamos especular que la sal disuelta hace que el agua ad-quiera una estructura de la cual es más difícil que las moléculas de agua escapen; por eso se nece-sita más energía para que haya evaporación.

2. Respuesta modelo.

Efecto de la concentración de sal sobre el punto de ebullición del agua

99

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

0 50 100 150 200 250 300

Concentración de sal (g/L)

Pun

to d

e eb

ullic

ión

(°C

)

De la información graficada se puede concluir que la relación entre las dos variables es una de proporcio-nalidad directa.

3. a) R. M. El jugo de uva, porque tiene mayor cantidad de azúcar.

b) R. M. En la tabla.

Porcentaje en masa de azúcarRefresco de cola

Jugo de naranja

Jugo de manzana

Jugo de arándano

Jugo de uva

Azúcar 11.3 9.3 11.0 10.6 16.5

Para calcular el porcentaje en masa de las bebidas, apli-camos la ecuación del porcentaje en masa.

Para el refresco de cola:

% mm

= m1

mt × 100 = 40 g

355 g × 100 = 11.3% m

m

Para el jugo de naranja:

% mm

= m1

mt × 100 = 33

355 g g × 100 = 9.3% m

m

Para el jugo de manzana:

% mm

= m1

mt × 100 = 39

355 g g × 100 = 11.0% m

m

Para el jugo de arándano:

% mm

= m1

mt × 100 = 37.5

355 g g × 100 = 10.6% m

m

Para el jugo de uva:

% mm

= m1

mt × 100 = 58.5

355 g g × 100 = 16.5% m

m

4. Respuesta libre.

Página 48

1. y 2. Respuesta modelo.

¿en qué se parecen?

¿en qué se diferencían?

Mezcla homogénea

Mezcla heterogénea

Tienen más de un componente en concentraciones variables y que no interactúan químicamente; pueden se-pararse por métodos físicos; tienen una fase dispersa y un medio continuo, que pueden ser sólidas, líquidas o gases.

Sus componentes no se aprecian a simple vista; el tamaño de las partículas de la fase dispersa son más pequeñas que en el caso de las mezclas heterogéneas.

Sus componentes se apre-cian a simple vista; el ta-maño de las partículas de la fase dispersa son más grandes que en el caso de las mezclas homogéneas.

Los métodos comunes para mezclas homogéneas y he-terogéneas son la extracción, la centrifugación y la sepa-ración por magnetismo.

La destilación, la cristalización, la cromatografía se se aplican primordialmente con mezclas homogéneas.

La decantación y la filtración se aplican sobre todo con mezclas heterogéneas.

Página 49

1. R. M. El responsable de la construcción de la planta debería ser el Distrito Federal, dado que son sus ha-bitantes quienes contaminan el agua y la vierten en Atotonilco de Tula. Se podría argumentar que lo jus-to es la responsabilidad compartida, dado que con la operación de la planta los agricultores de Atotonilco de Tula contarán con ella. Sin embargo, si el Distri-to Federal no ensuciara el agua, estos agricultores contarían de todas formas con agua de riego. En esencia, con la construcción y operación de la plan-


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ActividadRefl exiona: ¿Cómo puedes aprovechar el agua de tratamiento?

Lee y responde.

La planta de tratamiento de aguas residuales más grande del país se construye en el municipio de

Atotonilco de Tula, Hidalgo. Esta planta busca atender la insufi ciente infraestructura para el

tratamiento de aguas residuales.

La planta en Atotonilco mejorará las condiciones sanitarias de la población y permitirá utilizar

agua tratada en la agricultura. La localización de esta planta obedece a que las aguas negras del

Valle de México descargan en el municipio de Atotonilco de Tula, donde también comienzan los

distritos de riego de la región, por lo que será posible el aprovechamiento de las aguas tratadas

en la agricultura.

Adaptado de: http://www.conagua.gob.mx/sustentabilidadhidricadelvalledemexico/ptaratotonilco.aspx

¿De quién es la responsabilidad de construir la planta de tratamiento: Atotonilco o el Distrito

Federal y sus zonas conurbanas?

¿Qué opinas de usar el agua tratada para la agricultura? ¿Comerías alimentos regados con

aguas tratadas si lo supieras?, ¿por qué?

Actividad de cierreAplica: ¿Para qué sirve lo que aprendiste en esta secuencia?


1. ¿Cómo se aplican los métodos de separación de mezclas para la obtención de medicamentos a

partir de hierbas medicinales?

2. ¿Cuáles son las ventajas de consumir medicamentos obtenidos a partir de los principios

activos de las hierbas medicinales en lugar de consumir estas plantas? Para tu respuesta

considera que los principios activos han pasado por un proceso de separación de mezclas.

3. Y al contrario, ¿qué ventaja(s) puede haber en consumir un extracto obtenido directamente de

una planta? Argumenta tu respuesta.

4. Anualmente, las compañías farmacéuticas más grandes recaudan enormes ganancias. Muchas

de las actividades industriales de estas empresas involucran la separación de mezclas, ya sea

que extraigan sustancias de fuentes naturales o purifi quen sustancias que ellos mismos

produjeron. ¿Cómo relacionarías estos datos con la nota con la que abrimos esta secuencia,

acerca de la herbolaria tradicional mesoamericana? Explica tu respuesta.

5. Entre todo el grupo lleguen a una conclusión y escríbanla en el pizarrón.

Aprendizajes logrados Ahora puedo identifi car los componentes de las mezclas y las clasifi co en homogéneas y heterogéneas; identifi co también la relación entre la variación de la concentración de una mezcla (porcentaje en masa y volumen) y sus propiedades. Puedo deducir métodos de separación de mezclas con base en las propiedades físicas de sus componentes y elegir el o los métodos más convenientes para separar una determinada mezcla.Puedo calcular la concentración del componente de una mezcla en porcentaje en masa y en volumen. Puedo aplicar lo que aprendí al calcular la concentración del componente de una bebida en porcentaje en masa para determinar si es conveniente consumirla.

Te invito a…

visitar la dirección http://edutics.com.mx/4VH donde puedes encontrar un artículo publicado en la revista científi ca Quivera vol. 12, núm. 2 (2010) acerca de la infraestructura sustentable para el tratamiento de aguas residuales en México, escrito por la investigadora Virginia Lahera Ramón. Consulta: 29 de octubre de 2013.

PerspectivasResponde en tu cuaderno

las siguientes preguntas, te pueden orientar para elegir tema de proyecto de investigación al fi nal del bloque.

¿Cuáles métodos de separación de mezclas pueden emplearse para separar la sal del agua?

¿El agua de mar es una mezcla homogénea o heterogénea?

49

BLOQUE 1

pág. 49

ta Atotonilco de Tula no se gana agua limpia: simple-mentes se recupera.

2. Respuesta libre.

Cierre

Página 49

El tema de la herbolaria mexicana es importante porque, además de ayudar a la adquisición de conocimientos y al desarrollo de habilidades, ofrece la oportunidad de fo-mentar en los alumnos actitudes positivas en torno a un patrimonio material y simbólico de gran valor para los mexicanos y el mundo en general. Desafortunadamente, en el pasado ha sido muy común desestimar el saber tradicional de los usos y las cualidades de las plantas del territorio nacional, en parte porque están asociados con las culturas indígenas del país, discriminadas por largo tiempo.

1. R. M. Los métodos de separación de mezclas se aplican con la intención de aislar y concentrar los principios activos presentes en la materia vegetal que tengan propiedades terapéuticas. Para este fin, los métodos de separación de mezclas son esenciales, pues se busca preservar la identidad y las propiedades de estos principios activos. Para aplicar estos métodos se consideran la(s) parte(s) de la planta donde pre-viamente se ha determinado que está(n) presente(s) la(s) sustancia(s) de interés. Los tejidos vegetales se muelen para facilitar el acceso a su contenido y se someten a un proceso de varias etapas para separar el(los) principio(s) activo(s). El proceso se diseña con base en las propiedades de la(s) sustancia(s) por aislar, de manera que se pueden seleccionar las técnicas de separación más apropiadas.

2. R. M. Los medicamentos contienen dos o tres sustan-cias puras (a diferencia de los remedios de la herbola-

ria, que son mezclas de miles de sustancias) y tienen como ventajas una mayor efectividad terapéutica, menores efectos secundarios adversos, ninguna con-taminación por sustancias indeseadas y dosificación exacta y precisa del principio activo.

3. R. M. Las ventajas de los extractos vegetales son su bajo costo (en comparación con la mayoría de los medicamentos); la gran variedad de sustancias que contienen, varias de las cuales pueden tener efectos terapéuticos; y la versatilidad de sus efectos (pueden aliviar más de un malestar o padecimiento).

4. R. M. Una de las posibles implicaciones de la nota con la que abrió la secuencia y las enormes ganancias de las empresas farmacéuticas es que el conocimien-to tradicional de la herbolaria —y la biodiversidad en que se sustenta— representa un cúmulo de riqueza enorme, tanto económica como ambiental y cultural. A pesar de esto, la depredación y la contaminación de los diferentes ecosistemas, así como el menos-precio hacia los saberes tradicionales, resultantes de las acciones irreflexivas y de los abusos de nosotros mismos, representan el principal peligro de este patri-monio. En consecuencia, el cuidado y la explotación juiciosa de nuestros recursos es una de las tareas más acuciantes, especialmente para asegurarles a las ge-neraciones futuras una calidad de vida digna.

5. Respuesta libre.


- El Códice de la Cruz-Badiano ha sido digitalizado por el

inah http://edutics.mx/oUC

- El 15 de octubre de 1951, en un pequeño laboratorio en la Ciu-

dad de México, se fraguó uno de los eventos clave de la historia

cultural del siglo xx: la síntesis del primer esteroide anticoncepti-

vo de administración oral a partir de compuestos de las plantas

mexicanas “cabeza de negro” (Dioscorea mexicana) y “barbasco”

(Dioscorea composita), principio activo de la mundialmente

famosa “píldora”. Este descubrimiento cambió el curso de la

historia, pues le dio a las mujeres la capacidad de decidir sobre

su vida reproductiva. Carl Djerassi, uno de los responsables del

proyecto, dejó testimonio de esta historia en el libro La píldora

de este hombre. Reflexiones en torno al 50 aniversario de la

Píldora, editado en México por el Fondo de Cultura Económica.

- La Facultad de Medicina de la unam posee una biblioteca digi-

tal de la medicina tradicional mexicana: http://edutics.mx/oUy

- La farmacognosia es la disciplina científica que se encarga

de identificar, estudiar propiedades y aislar sustancias pre-

sentes en las plantas con efectos terapéuticos. En la página

de la Facultad de Química Farmacéutica de la Universidad de

Antioquia, en Colombia, encontrará un documento con los

aspectos generales de la farmacognosia: http://edutics.mx/

oUF (consulta: 6 de diciembre de 2013).


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Para el cierre se retoma la figura del alquimista re-nacentista Paracelso con el fin de invitar al alum-no a reflexionar sobre la relación que existe entre la concentración de una sustancia y su efecto en el organismo: una misma sustancia puede actuar como un medicamento o como un veneno, de-pendiendo de su concentración.

SD 4


Cierre (pág. 57)

La secuencia retoma los conceptos sobre mez-clas construidos en las secuencias anteriores para desarrollar el tema de la contaminación. En par-ticular, se hace hincapié en la relación entre la concentración de un contaminante y sus efectos en la salud y el ambiente, se detalla el cálculo de concentraciones y su representación gráfica. En la exposición del tema se tocan aspectos relacio-nados con la contaminación en el país, como y el monitoreo de contaminantes en las grandes ciudades (paradigmáticamente, la Ciudad de Mé-xico), eutrofización de cuerpos de agua (los lagos de Chapala y Pátzcuaro; los ríos Balsas, Colorado, Lerma, Grijalva y Pánuco), criterios de calidad del agua para diferentes usos y esfuerzos internacio-nales por regular la exposición de las personas a ciertos contaminantes, en concreto, el mercurio.

La secuencia abre con un problema que aqueja a las grandes ciudades: la contaminación ambiental, tema que permite aplicar conocimientos sobre mezclas en un contexto diferente, además de aprender a usar la unidad de concentración “partes por millón”.

Inicio (págs. 50-51)Prepararse para la secuenciaAprendizajes e sperados: Al final, los alumnos son capaces de identificar que los componentes de una mezcla pueden ser contaminantes, aunque no sean perceptibles a simple vista. Identifican la funcionalidad de expresar la concentración de una mezcla en uni-dades de porcentaje (%) o en partes por millón (ppm). Asimismo, que las diferentes concentraciones de un contaminante, en una mezcla, tienen distintos efectos en la salud y en el ambiente, con el fin de tomar deci-siones informadas.

Conceptos: Contaminación y contaminantes, concen-tración, partes por millón, toxicidad.

Habilidades: Analizar e interpretar información. Esta-blecer una relación entre datos, causas, efectos y varia-bles. Identificar problemas y distintas alternativas para su solución.

Actitudes: Compromiso y toma de decisiones infor-madas. Responsabilidad al tomar decisiones informa-das para cuidar su salud.

Antecedentes: En el bloque 3 de Ciencias 1 (Biología) se mencionan los riesgos del consumo del tabaco, y se estimula el desarrollo de proyectos ciudadanos relacio-nados con la cultura de la prevención, y de cuidado am-biental, en general, y de la biodiversidad, en particular.

Ideas erróneas: La dificultad de muchos alumnos para entender y aplicar el concepto de “partes por millón” merece atención. Conviene aclarar que esta unidad se emplea: porque la cantidad de una sustancia conta-minante suele ser muy pequeña en comparación con el medio continuo en el que se halla dispersa; de ahí que una unidad como las ppm exprese de manera más conveniente estas concentraciones.

¿Cómo saber si la muestra de una mezcla está más contaminada que otra?Toma de decisiones relacionada con: Contaminación de una mezcla


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Componentes de las mezclas como contaminantesUn material contaminado es una mezcla que, entre sus componentes, contiene una o más sustancias, llamadas impurezas o contaminantes, que originalmente le son ajenas. La contaminación con impurezas puede ser debida a causas naturales (cuando un volcán hace erupción y arroja ceni-zas y gases al aire) o artificiales (cuando un automóvil emite humo). Las impurezas pueden ser inofensivas, aunque en muchos casos suponen un riesgo para nuestra salud y bienestar.

Algo que conviene mencionar aquí es que, prácticamente, no existen las sustancias totalmente puras: todas contienen proporciones muy pequeñas de otras sustancias. Ob-serva el aire a tu alrededor, ya sea en tu salón de clases o en tu recámara; seguramente has escuchado que el aire que se respira en las grandes ciudades de la República —como el Distrito Federal, Guadalajara, Monterrey y Tijuana— está muy contaminado; pero, ¿puedes ver alguna impureza en el aire que te rodea? Generalmente las impure-zas se encuentran distribuidas (en el aire, en el agua o en el suelo) en pequeñísimas cantidades, tan pequeñas que resultan imperceptibles para nuestros sentidos; sin em-bargo, sus efectos no lo son, y es común que los habitantes de las grandes ciudades pa-dezcan ataques de asma, bronquitis o enfisema, como sabes de tu curso de Ciencias 1.

Con el fin de evaluar la calidad del aire, es decir, conocer la identidad y cantidad de los diferentes contaminantes, se llevan a cabo muestreos periódicos. Con este fin se han equipado redes de monitoreo de la calidad del aire en varias ciudades del país, inte-gradas por estaciones automatizadas que miden minuto a minuto, los 365 días del año,

Reúnanse en grupos y discutan:

1. ¿Qué es la contaminación?

2. ¿Por qué es importante el concepto de “mezcla” para estudiar y entender la contaminación?

3. ¿Por qué es importante conocer la identidad de los contaminantes en el aire, así como la

proporción en la que están presentes?

Te invito a…

visitar las páginas http://edutics.com.mx/4Vj, si te interesa obtener información actualizada sobre la calidad del aire en la ciudad de México y otras ciudades mexicanas, o constatar cómo funciona un sistema de monitoreo en tiempo real. Consulta: 28 de octubre de 2013.

revisar el capítulo (o galería, como las llama el autor) 6 de la obra Moléculas en una exposición, del químico y divulgador inglés John Emsley, publicado por la Biblioteca del Aula. Encontrarás entretenidos ensayos sobre sustancias que harán acto de presencia en esta sección: oxígeno, nitrógeno, ozono, dióxido de azufre y hasta el DDT, sustancia con la que iniciamos el libro.

PerspectivasDe tu curso de Biología,

recuerda, ¿cuáles son las principales afecciones respiratorias a que estamos expuestos?, ¿qué cuidados hay que tener para proteger nuestro sistema respiratorio?

”Entre las razones que explican este aumen-to en la contaminación del aire se encuentran: 1) el uso masivo de automóviles (nada más en India se prevé que se vendan 18 millones de vehículos en el 2013); 2) la inversión térmica, que no deja escapar el aire contaminado de las ciudades durante los meses de invierno; 3) el consumo de combustibles fósiles para genera-ción de energía eléctrica; 4) aumento en el nú-mero de incendios forestales, y 5) consumo de combustible adulterado con queroseno y otros

solventes industriales.”

(Fuente: The Guardian, http://www.guardian.

co.uk/environment/blog/2013/jan/17/lethal-air-

pollution-asia-cities.)

Vista panorámica del centro de Shangai, China. De acuerdo con la reconocida revista médica The Lancet, en el 2010 murieron 3.2 millones de personas en el mundo a causa de la contaminación del aire. En el 2000, murieron apenas 800 000 por la misma causa.

51

BLOQUE 1

ActividadAnaliza y compara: ¿Está contaminado el aire en tu casa?

1. Enlista los espacios de tu casa (cocina, baño o letrina, recámaras, sala-comedor, etcétera) y,

para cada uno, piensa qué contaminantes se producen como resultado de las actividades

normales de quienes viven contigo.

2. Compara la lista con algunos de tus compañeros y completa la tuya si es necesario.

3. Durante una semana, observa las actividades que se llevan a cabo en tu casa. Cotéjalas con tu

lista y decide cuáles contaminantes podrían representar un riesgo para los habitantes de tu

casa (aunque actualmente no lo sean). ¿Por qué crees que representan un riesgo potencial?

Investiga en la biblioteca o en Internet las características de estos contaminantes y sus efectos

sobre el organismo.

4. Elige uno de los contaminantes. Con lo que has aprendido sobre las características de las

mezclas y cómo separarlas, diseña una secuencia de pasos, eligiendo las técnicas de

separación adecuadas, que podrían ayudarte a separar el contaminante que elegiste de las

mezclas sólidas, líquidas o gaseosas que se producen, o existen en tu casa.

5. Con tu equipo, refl exiona sobre lo que dice el texto y escriban una conclusión:

Estamos acostumbrados a que sean otros —el gobierno, los científi cos— quienes monitoreen

la contaminación en nuestras comunidades. Rara vez, si no es que nunca, nos preguntamos qué

pasa con la contaminación al interior de nuestros hogares.

la concentración de los gases, entre ellos el ozono, los óxidos de nitrógeno, el dióxido de azufre y el ácido sulfhídrico, así como las partículas sólidas suspendidas.

Los datos recabados se envían a una base central donde se almacenan para su posterior análisis y registro histórico y, en caso de ser necesario, adoptar las medidas adecuadas para proteger la salud de la población (figura 1.29).

Aunque dentro del aula o en tu casa no percibas la pre-sencia de impurezas, seguramente las hay. La calidad del aire en espacios interiores es un tema que preocupa porque, aunque se reconocen los efectos negativos de la contamina-ción atmosférica, suele ignorarse que la contaminación de interiores también puede causar serios problemas de salud e incluso la muerte.

Según estudios científicos, los niveles de algunos conta-minantes (como los usados como ingredientes de pinturas, barnices, ceras, líquidos de limpieza y desinfectantes, cosmé-ticos y desengrasantes) pueden llegar a ser de dos a cinco veces —y en raras ocasiones hasta 100 veces— más altos en interiores que en exteriores. Además, la gente suele pasar hasta 90 por ciento de su tiempo dentro de algún inmueble, lo que potencia el efecto nocivo.

1.29 El efecto de la contaminación sobre el ser humano depende en gran medida de la cantidad de impurezas o contaminantes presentes, por lo que es indispensable contar con instrumentos muy sensibles para monitorearlos. En la imagen, registro de contaminantes atmosféricos en unidades IMECA (Índice Metropolitano de la Calidad del Aire).

IMECA (Índice Metropolitano de la Calidad del Aire): Escala de niveles de contaminación creada con la fi nalidad de que la población en general conozca y comprenda los niveles de contaminación existentes en el aire, de acuerdo con su capacidad para ocasionar malestar o enfermedad en el ser humano.

Hora 03 S02 N02 CO PM10

1 4 2 15 11 312 2 2 14 10 333 4 2 12 10 324 2 2 11 9 335 3 2 9 8 346 1 2 10 8 357 1 2 11 8 378 2 2 12 10 389 3 3 14 12 4010 3 3 21 14 4111 9 4 21 15 4312 22 4 23 15 4613 45 5 23 16 4814 69 5 21 17 5115 80 5 23 16 5316 77 5 18 14 5417 57 5 15 13 5418 41 6 12 11 53

Máximos 80 6 23 17 54

Interpretación del IMECAIMECA Condición

0 - 50 Buena51 - 100 Regular101 - 150 Mala151 - 200 Muy mala

>201 Extremadamente Mala-99 Mantenimiento o falla de equipo

52

SECUENCIA 4

pág. 51

pág. 52

Situación inicial

Página 51

Esta actividad de inicio es relevante, dentro de la lógica del bloque, porque permite aplicar el conocimiento teó-rico sobre mezclas y su separación en un contexto de suma importancia como la contaminación ambiental. El caso de la contaminación en la Ciudad de México es interesante porque durante las décadas de los ochenta y los noventa alcanzó niveles altísimos que obligaban a las autoridades a tomar medidas extremas, sobre todo en épocas invernales. Ante la gravedad de los hechos se instauró un sistema de monitoreo –que aún opera– y programas de reducción de la emisión de contami-nantes que, si bien no han solucionado el problema de manera definitiva, sí han evitado que sucedan situacio-nes como las presentadas en la nota.

1. R. M. En esencia, la contaminación es la introducción de una sustancia, un material o una forma de energía –proveniente de una fuente natural o artificial– en un medio que le es ajeno en una cierta concentración, que puede ser un ecosistema, un medio físico o un ser vivo. Si bien los contaminantes más pertinentes para este libro son de naturaleza química, el ruido, el calor, la luz y la radiactividad también pueden ser contaminantes.

2. R. M. El concepto de mezcla es importante porque el fenómeno de la contaminación surge, precisamen-te, de la mezcla de sustancias, en concreto, de una sustancia originalmente ajena, o en menor concen-tración, con las propias de un determinado medio.


Además, el concepto de mezcla es importante por-que los métodos de separación representan unas de las mejores opciones –aunada a la prevención– para combatir la contaminación. El conocimiento que la química ha acumulado sobre esta clase de materia-les resulta, pues, invaluable para la protección de la salud y el ambiente.

3. R. M. Conocer tanto la identidad como la proporción de los contaminantes en un medio es importante, porque el diseño de una estrategia de limpieza o pu-rificación basado en los métodos de separación de mezclas parte de esta información, como se vio en la secuencia donde se trató el tema.

Desarrollo

Página 52

Esta actividad busca que el alumno reflexione en torno a las fuentes de contaminación en su hogar, un espa-cio hasta cierto punto aislado del exterior sobre el que poco se reflexiona en términos de los contaminantes a los que sus habitantes están expuestos.

1. R. M. Cocina: monóxido de carbono (de la combus-tión incompleta de un anafre o calentador de gas); gas natural o LP, residuos orgánicos; restos de limpia-dores, detergentes y desengrasantes; sobrantes de aceite; desechos inorgánicos (empaques). Baño: resi-duos sanitarios, restos de limpiadores, jabón y desin-fectantes. Recámaras: polvo, restos de aromatizantes.

2. Respuesta libre.


SEXQU3TG_B1.indd 31 12/13/13 7:36 PM

También se pueden calcular las ppm a partir del porcentaje: se asume que el 100% corresponde a un millón de partes; en el ejemplo del CO2, se tiene:

100% aire 1 000 000 partes

0.04% CO2 ¿Cuántas partes?

O, en forma de ecuación:

ppm CO2 = 0.04% CO2 × 1 000 000 partes

100% aire = 400 ppm CO2

ActividadCalcula e identifi ca: ¿Sabes expresar

concentraciones pequeñas en diferentes

unidades para compararlas?

A partir de la información del siguiente texto, calcula

con tu equipo la concentración de ortofosfatos en ppm y

elabora una gráfi ca de barras que ilustre los resultados.

Consideren que para realizar la actividad, necesitan

saber que 1 �g (un microgramo) es igual que 0.001 mg

(miligramo), y que es igual a 0.000 001 g (gramo).

Los ortofosfatos son sustancias que contienen el

elemento fósforo (P) y que se emplean como

fertilizantes para que las plantas de interés agrícola

como el maíz cuenten con los minerales necesarios para

su germinación, crecimiento y desarrollo. Sin embargo,

una vez diseminados sobre los campos de cultivo, la

lluvia los arrastra hasta depositarlos en los mantos

freáticos, ríos, lagunas, esteros, mares y océanos. En estos cuerpos de agua, los ortofosfatos

envenenan la fauna y la fl ora, llegando en muchas ocasiones a eliminarlas por completo.

La siguiente tabla contiene información acerca de la cantidad de ortofosfatos en diferentes

cuerpos de agua de la República Mexicana.

Concentración de ortofosfatos en ríos y lagos de México en los años 1990 y 2004

Cuerpo de agua1990 1990 2004 2004

Concentración Partes por millón Concentración Partes por millón

Lago de Chapala 0.24 mg/l 0.64 mg/l

Lago de Pátzcuaro 0.000 00 mg/ml 0.000 01 mg/ml

Río Balsas 0.000 06 g/l 0.000 30 g/l

Río Colorado 0.000 000 62 kg/l 0.000 000 04 kg/l

Río Lerma 0 �g/l 920 �g/l

Río Grijalva 0.28 mg/l 0.00 mg/l

Río Pánuco 0.000 05 mg/ml 0.000 00 mg/ml

Los fertilizantes que contienen ortofosfato pueden llegar a cuerpos de agua y a pozos de agua potable al ser arrastrados por la infi ltración del agua de lluvia y las corrientes subterráneas, en el sentido que indican las fl echas.

Precipitaciónpluvial (lluvia)

Evaporación

Infiltración

Capa freáticaAgua

contaminada

Unidad de confinamiento

Sistema de extracción ybombeo de agua potable

Zona ribereña

Río o arroyo

Flujo de aguasubterránea Flujo de agua

subterránea

Precipitaciónpluvial (lluvia)

Evaporación

Infiltración

Capa freáticaAgua

contaminada

Sistema de extracción ybombeo de agua potable

Zona ribereña

Río o arroyo

Flujo de aguasubterránea Flujo de agua

subterránea

Unidad de confinamiento

÷

×

Tomado del Compendio de estadísticas ambientales 2010 de la Secretaría del Medio Ambiente

y Recursos Naturales, Semarnat (http://aplicaciones.semarnat.

gob.mx/estadisticas/compendio 2010/10.100.13.5_8080/ibi_apps/

WFServletad33.html)

54

SECUENCIA 4

Como habrás notado, una vez que has expresado todas las concentra-ciones en las mismas unidades, partes por millón en este caso, puedes comparar los datos. Viste también que graficando los datos puedes obser-varlos con mayor facilidad. En varias ocasiones, graficar los datos resulta casi la única manera de analizarlos, sobre todo si la cantidad de ellos es enorme. Por eso resulta tan importante saber qué y cómo graficar. Ade-más, elegir las unidades adecuadas –en este caso ppm– facilita el análisis porque las cantidades resultan más manejables. Nota que no siempre los datos que tenemos a nuestra disposición nos informan de todo, y podría-mos obtener conclusiones erróneas a partir de ellos. Por ejemplo, se puede afirmar que la concentración de ortofosfatos en el Lago de Chapala va en constante aumento basándonos solamente en los datos que tenemos de 1990 y 2004.

Como puedes ver en la figura 1.31, al tener un dato adicional como el del 2006 (aun-que quizás requeriríamos datos de los años intermedios para estar seguros), puedes observar que la tendencia a la alza de concentración de ortofosfatos conforme pasan los años continúa en ese sentido en el caso del Río Lerma, mientras que se invierte en el caso del Lago de Chapala. Algunas veces, es necesario contar con otros datos para hacer un análisis más completo. En este caso, es importante considerar que el Río Lerma nace en la zona de Lerma y San Mateo Atenco en el Valle de Toluca, recorre la frontera entre Guanajuato y Michoacán y, finalmente, descarga sus aguas en el Lago de Chapala localizado al sur de Guadalajara en el estado de Jalisco. ¿Qué te dicen las tendencias de los datos y las condiciones geográficas de los dos cuerpos de agua? ¿Cómo podríamos explicar que en el río aumenta la contaminación mientras que en el lago disminuye?

Tanto la expresión de los datos en unas mismas unidades elegidas de manera ade-cuada como su representación en tablas o gráficas son un primer paso para su análisis. Por otro lado, una vez organizados los datos de concentración, lo que sigue es compa-rarlos con los valores o niveles aceptables para no afectar la salud y el ambiente. La de-terminación de estos valores es resultado de investigaciones experimentales y acuerdos entre los especialistas para establecerlos como normas a nivel nacional o internacional.

Analicen su gráfica y respondan.

1. ¿Cuáles cuerpos de agua eran los más contaminados en 1990? ¿Y en el 2004? ¿A

cuánto asciende en ellos la concentración de ortofosfatos en ppm?

2. ¿Cuáles eran los menos contaminados en 1990? ¿Y en el 2004? ¿Cuál es su

concentración en ppm?

3. ¿Cuáles cuerpos de agua son más probable que se ubiquen cerca de terrenos de

cultivo? ¿Por qué? ¿Cuáles no? ¿Por qué?

4. ¿Cuáles cuerpos de agua mostraron la mayor mejoría en el periodo de 14 años?

5. ¿Por qué es importante contar con unidades de medida estandarizadas y que

sean comparables entre sí?

6. ¿Qué ventajas tiene presentar la información en forma de gráficas en lugar de

tablas?

Comparen y verifiquen sus resultados con otros equipos.

1.31 Concentración de ortofosfatos en el Lago de Chapala y en el Río Lerma en 1990, 2004 y 2006.

Te invito a…

leer La contaminación ambiental en México de Blanca Elena Jiménez. Presenta un panorama amplio sobre la contaminación en nuestro país. El estudio conjunto del Instituto Nacional de Ecología y la Semarnat sobre la problemática situación de la contaminación por mercurio en México, http://edutics.com.mx/4sc Consulta: 28 de octubre de 2013.

Concentración de ortofosfatos

Conc

entr

ació

n, m

g/L

1.00

0.50

0.00

1990 1995Año

2000 2005

Lago de Chapala

Río

Ler

ma

55

Bloque 1

pág. 54

pág. 55

3. Respuesta libre.4. R. M. Para separar contaminantes del agua destinada

a la preparación de alimentos y para beber se puede preparar un filtro casero que aproveche el tamaño de los contaminantes para separarlos de la mezcla, es decir, del agua con sus minerales. Para preparar un filtro casero se necesitan los siguientes materiales: dos recipientes de plástico (uno para retener el agua filtrada y otro para verter el agua sin filtrar); peque-ñas rocas o grava, carbón activado, arena, algodón; tijeras, martillo y un pañuelo grande. Para preparar el filtro hay que hacer los siguiente: a) con las tijeras, perforar con mucho cuidado el fondo de uno de los recipientes: los orificios deben tener el tamaño sufi-ciente para que el agua fluya a través de ellos sin dejar pasar los materiales que constituirán el filtro; b) tritu-rar los materiales para el filtro colocándolos entre los pliegues del pañuelo y golpeándolos con el martillo; c) colocar los materiales en el recipiente perforado, comenzando por los más finos: el algodón, la arena, el carbón activado, las rocas o la grava.

5. Respuesta libre.

Páginas 54-55

Para sacarle más provecho a esta actividad conviene recuperar el ciclo del agua de cursos pasados, ya que la eutrofización de los cuerpos de agua es un proceso ligado a este ciclo.

A continuación se muestra la tabla y la gráfica que re-sulta de transformar las concentraciones de ortofosfa-tos en partes por millón:

Concentraciones de ortofosfatos en ríos y lagos de México en los años 1990 y 2004

Cuerpo de agua1990 2004

Partes por millónPartes por

millónLago de Chapala 0.24 0.64

Lago de Pátzcuaro 0.00 0.01

Río Balsas 0.06 0.30

Río Colorado 0.62 0.04

Río Lerma 0.00 0.92

Río Grijalva 0.28 0.00

Río Pánuco 0.05 0.00

Lago de Chapala, 1990 y 2004:

0.24 mgl

= (0.24 mg × 1 000 000 partes1 000 000 mg

= 0.24 ppm.

0.64 mgl

= (0.64 mg × 1 000 000 partes1 000 000 mg

= 0.64 ppm.

Lago de Pátzcuaro, 1990 y 2004:

0.000 00 mgml

= (0.00000 mg × 1 000 000 partes1 000 mg

= 0.00 ppm.

0.000 01 mgml

= (0.00001 mg × 1 000 000 partes1 000 mg

= 0.01 ppm.

Río Balsas, 1990 y 2004:

0.000 06 gml

= (0.000 06 mg × 1 000 000 partes1 000 mg

= 0.06 ppm.

0.000 03 gl

= (0.000 30 g × 1 000 000 partes1 000 mg

= 0.30 ppm.


SEXQU3TG_B1.indd 32 12/13/13 7:36 PM

Río Colorado, 1990 y 2004:

0.000 000 62 kgL

= (0.000 000 62 kg × 1 000 000 partes1 kg

= 0.62 ppm.

0.000 000 04 kgL

= (0.000 000 04 kg × 1 000 000 partes1 kg

= 0.04 ppm.

Río Lerma, 1990 y 2004:

0 mgL

= (0 mg × 1 000 000 partes1 000 000 000 mg

= 0.00 ppm.

920 mgL

= (920 mg × 1 000 000 partes1 000 000 000 mg

= 0.92 ppm.

Río Grijalva, 1990 y 2004:

0.28 mgL

= (0.28 mg × 1 000 000 partes1 000 000 mg

= 0.28 ppm.

0.00 mgL

= (0.00 mg × 1 000 000 partes1 000 000 mg

= 0.00 ppm.

Río Pánuco, 1990 y 2004:

0.000 05 mgml

= (0.000 05 mg × 1 000 000 partes1 000 mg

= 0.05 ppm.

0.000 00 mgml

= (0.000 00 mg × 1 000 000 partes1 000 mg

= 0.00 ppm.

Concentración de ortofosfatos en ríos y lagos de México en los años 1990 y 2004

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Chapala Pátzcuaro Balsas Colorado Lerma Grijalva Pánuco

Par

tes

por m

illón

19902004

Concentración de orofosfatos en ríos y lagos de México en los años 1990 y 2004

1

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0

Chapala Pátzcuaro Balsas Colorado Lerma Grijalva Pánuco

1. En 1990, los cuerpos de agua más contaminados eran los ríos Colorado y Grijalva, con el lago de Cha-pala en tercer lugar. En 2004, los cuerpos de agua más contaminados eran el río Lerma y el Lago de Cha-pala, con concentraciones de ortofosfatos de 0.92 y 0.64 ppm, respectivamente.

2. En 1990, los cuerpos de agua menos contamina-dos eran el lago de Pátzcuaro y el río Pánuco, con el río Balsas en tercer lugar. En 2004, los cuerpos de agua menos contaminados eran el río Pánuco, el río Grijalva y, en tercer lugar, el lago de Pátzcuaro, con concentraciones de ortofosfatos de 0.00, 0.00 y 0.01 ppm, respectivamente.

3. R. M. Los cuerpos de agua que probablemente se en-cuentren cerca de terrenos de cultivo son el lago de Chapala y el río Lerma (y en menor medida el río Bal-sas). La razón es el aumento en la concentración de ortofosfatos que experimentaron durante los 14 años monitoreados. La agricultura intensiva, necesaria para llevarle el paso al crecimiento demográfico, necesita el uso masivo de fertilizantes, sustancias ricas en ortofos-fatos que, por el arrastre de las lluvias, suelen terminar en los cuerpos de agua aledaños.

4. Los cuerpos de agua que registraron mayor porcenta-je de mejoría en el periodo de 14 años comprendido entre 1990 y 2004 fueron los ríos Colorado y Grijalva.

5. R. M. Las unidades estandarizadas permiten el aná-lisis rápido y certero de situaciones que requieren la comparación de múltiples eventos o procesos (como los cuerpos de agua a lo largo del tiempo). Gracias a las unidades estandarizadas, personas de todos los países del mundo pueden comunicarse entre sí de manera clara y con un mínimo de errores o confusiones.

6. R. M. Presentar la información en gráficas permite la rápida visualización y comprensión de una serie de datos. Gracias a la representación en gráficas, es posible buscar patrones entre los datos que, acomo-dados en una tabla, difícilmente son evidentes.

Página 56

1. R. M. Esos valores nos indican que la fauna y la flo-ra marina son muy sensibles a la concentración de ortofosfatos, es decir, una concentración muy baja resulta perjudicial e incluso letal.

2. R. M. En 2004, los cuerpos de agua que cumplían con los valores permitidos de ortofosfatos fueron:

Cuerpo de agua

2004 Agua potable

(0.1 ppm)

Fines re-creativos (6 ppm)

Riego agrícola (6 ppm)

Pecuario ganadero (6 ppm)

Agua dulce

(5 ppm)

Agua marina

(0.02 ppm)

ppm

L. de Chapala 0.64 ü ü ü ü û

L. de Pátz-cuaro

0.01 ü ü ü ü ü ü

Río Balsas 0.30 û ü ü ü ü û

Río Co-lorado 0.04 ü ü ü ü ü û

Río Lerma 0.92 û ü ü ü ü û

Río Grijalva 0.00 ü ü ü ü ü ü

Río Pánuco 0.00 ü ü ü ü ü ü


SEXQU3TG_B1.indd 33 12/13/13 7:36 PM

ActividadRefl exiona: ¿Qué se debe saber para tomar decisiones?

Lee la siguiente nota y refl exiona.

1. Explica, a partir de lo que dice la nota, cómo interactúa la contaminación natural con la

artifi cial. ¿Cuál es el papel de cada una en el caso del Hg? ¿Consideras que la contaminación

natural recibe la misma atención que la artifi cial en los medios y la escuela? ¿Por qué?

2. Dada la importancia del tratado (lo fi rmaron 140 países, incluido México, representado por el

embajador Ulises Canchola), ¿qué tan grave crees que sea la contaminación por Hg? ¿Qué

evidencias —directas o indirectas— hay en la nota acerca de su gravedad? ¿Cuál es la

concentración de mercurio que se considera problemática para la salud y los ecosistemas?

Investiga sus efectos sobre el organismo.

3. ¿Consideras que fue una buena decisión fi rmar este tratado, a pesar de que afecta a varias

industrias sumamente necesarias o redituables? Argumenta tu respuesta.

Tras haber leído esta secuencia, ¿es posible una civilización completamente no contaminante?

Actividad de cierreAplica: ¿Sabes si es posible una civilización que no contamine?


1. ¿Por qué es importante el concepto de mezcla para identifi car los

contaminantes en el medio y separarlos de éste?

2. ¿Cuál es la importancia del principio enunciado por Paracelso para evaluar los

efectos de los contaminantes sobre la salud? ¿Cuál sería su importancia en

casos como los del mercurio o los ortofosfatos?

Aprendizajes logrados Identifi co que un contaminante es uno de los componentes de una mezcla y reconozco que los métodos de separación pueden aplicarse con fi nes de eliminar o reducir la concentración de contaminantes. Puedo aplicar lo que sé sobre separación de mezclas a la eliminación o reducción de la concentración de contaminantes.Puedo calcular una concentración en ppm o convertir una medida expresada en otras unidades de concentración a ppm y entiendo por qué es útil y funcional expresar concentraciones en ppm y %.Identifi co que la concentración de una sustancia determina en buena medida su efecto sobre la salud y el ambiente.

Amalgama: Aleación o mezcla de dos metales, en este caso, mercurio (Hg) y oro (Au).

PerspectivasEstas preguntas te pueden

orientar en la elección de tu proyecto de fi n de bloque. Refl exiona con tu equipo en torno a ellas.

La contaminación del agua, el aire o la tierra, ¿son ejemplos de la formación de mezclas?

¿Por qué resolver la contaminación no es sólo un problema técnico o científi co, sino social, económico y político?

En enero del 2013, los delegados de 140 países ante la ONU acordaron reducir la contaminación debida al mercurio (Hg). La principal fuente de este contaminante son las plantas que queman carbón para generar electricidad, ya que el carbón está naturalmente contaminado con este ele-mento. El Hg emitido a la atmósfera se de-posita en los océanos y es, en última ins-tancia, ingerido por los peces, entre ellos el atún. Por eso es motivo de atención.

Aunque el principal objetivo de la le-

gislación será reducir las emisiones de-bidas a plantas termoeléctricas basadas en la quema de carbón, instalando sis-temas de purificación, otras actividades también se verán afectadas, a saber, la fabricación de termómetros clínicos, la producción de algunos focos ahorrado-res de energía, la extracción de oro por amalgama con Hg y la producción de cemento (el Hg también contamina na-turalmente la piedra caliza, uno de los ingredientes del cemento).

Regulación de la contaminación por mercurio

El uso de mercurio para extraer oro es un gran riesgo a la salud de los mineros artesanales de África y Asia (fuente: ONU).

57

BLOQUE 1

pág. 57

ActividadCompara y decide: ¿Cómo analizas los datos para entenderlos y decidir?

A continuación te presentamos una tabla que muestra los niveles aceptables de ortofosfatos en

agua que se usa con diferentes fi nes:

ParámetroFuente de

abastecimiento de agua potable

Recreativo con contacto

primario como agua de mar y

albercas

Riego agrícola

Pecuario o

ganadero

Protección de la vida acuática

en su medio

Agua dulce

Agua marina

Ortofosfatos 0.1 mg/l 6 mg/l 6 mg/l 6 mg/l 5 mg/l 0.02 mg/l

Adaptado del Compendio de estadísticas ambientales 2010 de la Secretaría del Medio Ambiente

y Recursos Naturales, Semarnat (http://aplicaciones.semarnat.gob.mx/estadisticas/

compendio2010/10.100.13.5_8080/ibi_apps/WFServleta0c5.html)

1. ¿Qué nos dice acerca de la fauna y fl ora marina el que el valor permitido para

la concentración de ortofosfatos sea de 0.02 mg/l, comparada con las demás

concentraciones permitidas?

2. ¿Cuáles de los cuerpos de agua incluidos en la tabla de la actividad anterior

cumplen con los valores de ortofosfatos permitidos?

3. Elaboren un mapa en un pliego de papel de rotafolio donde marquen los cuerpos

de agua estudiados en esta sección. Dibújenlos y anoten sus concentraciones de

ortofosfatos, en ppm, en 1990 y el 2004.

4. Revisen la página de la Semarnat y busquen un cuerpo de agua más y añádanlo a

su mapa. Anoten también el cambio en su concentración de ortofosfatos.

Discutan de manera grupal, y con su profesor, cómo explicar que algunas fuentes

están más contaminadas que otras, y por qué algunas disminuyeron su nivel de

contaminación mientras que otras no.

Analizar y comparar los datos con las normas tiene como finalidad contar con elementos confiables para la toma de decisiones informa-das en aras de proteger la salud y el medio ambiente.

La función que cumplen las distintas formas de expresar concen-traciones bajas —como las estudiadas en esta secuencia— no se res-tringe al estudio de la contaminación del aire y del agua: también se aplican a muchos procesos, como los llevados a cabo en la industria farmacéutica. ¿Te imaginas qué podría pasar si se elaboraran medica-mentos sin una medición precisa de los principios activos que permita controlar su dosificación?

56

SECUENCIA 4

¿Sabes? En el siglo XVI, el alquimista y

médico suizo Paracelso (1493-1541) enunció lo que hasta hoy es uno de

los principios fundamentales del estu-dio de la toxicidad de las sustancias:

“Todas las cosas son venenosas y nada está libre de veneno, pero es la dosis

la que hace que sean o no venenosas”. Así, en dosis adecuadas el ácido acetil-salicílico —comúnmente conocido como aspirina—, además de disipar el dolor y la fi ebre, evita la formación de coágu-

los en la sangre que pudieran bloquear arterias o venas. Con esto previene las embolias que ponen en peligro la vida.

Por el contrario, cuando se excede la dosis máxima recomendada por un

médico, se pueden producir hemorra-gias en pacientes sometidos a cirugías.

Este es uno de muchos ejemplos de cómo el mismo medicamento puede,

dependiendo de la cantidad, salvar una vida o provocar una muerte. A Paracel-so se le suele considerar el padre de la toxicología. Entre muchas otras apor-

taciones, puso a prueba la toxicidad de las sustancias en animales. Esta idea ha dado fruto en la época moderna,

salvando incontables vidas.

pág. 56

LLL ... PPP ‡‡ ‡ ttt zzz ccc uuu aaa rrr ooo

RRR ’’ ’ ooo CCC ooo lll ooo rrr aaa ddd ooo

1990: 0.24 ppm 2004: 0.64 ppm

1990: 0.00 ppm 2004: 0.01 ppm

1990: 0.06 ppm 2004: 0.30 ppm

1990: 0.62 ppm 2004: 0.04 ppm

1990: 0.00 ppm 2004: 0.92 ppm

1990: 0.28 ppm 2004: 0.00 ppm

1990: 0.05 ppm 2004: 0.00 ppm

Fuente: http://edutics.mx/oUt (consulta: 6 de diciembre de 2013).



Página 57

1. R. M. El carbón y la piedra caliza naturalmente están contaminados con mercurio (es una de sus impure-

zas). Éste es un ejemplo de contaminación natural, ya que el ser humano no tuvo injerencia. Sin embar-go, cuando el carbón se quema para generar elec-tricidad o la piedra caliza se emplea como materia prima del cemento, el mercurio como contaminan-


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te natural se convierte en uno artifi cial, es decir, su presencia en la atmósfera y el atún ya es responsa-bilidad del ser humano. En general, la contamina-ción natural recibe menos atención que la artifi cial (aunque puede ser igual de dañina que esta última) debido a que es menos dramática (excepto cuando un volcán hace erupción) y, quizá, porque existe un prejuicio contra lo artifi cial, que lo hace más alar-mante para las personas, en contraste con lo natural.

2. R. M. La contaminación por mercurio parece ser un problema grave —quizá atendido de forma tardía, en vista de que el tratado se fi rmó recientemente y la producción de electricidad por la operación de plan-tas que queman carbón lleva ya bastante tiempo— dado que la quema de carbón es un proceso que implica cantidades enormes de este material (y por tanto, la liberación de cantidades considerables de mercurio) que termina por incorporarse a la carne de un pez de importancia estratégica para la alimen-tación de millones de personas.

La exposición crónica a concentraciones de mercu-rio de 0.7-42 mg/m3 puede desembocar en temblo-res, afectación de las habilidades cognitivas y pro-blemas para conciliar el sueño. La exposición aguda a concentraciones de 1.1-44 mg/m3 puede desem-bocar en dolores de pecho, disnea, tos, hemoptisis, afectaciones de la función pulmonar y neumonitis intersticial. Algunos otros efectos que se han regis-trado como resultado de la exposición crónica al mercurio son afectaciones graves del sistema nervio-so central (reacciones sicóticas como delirio, alucina-ciones y propensión al suicidio), irritabilidad, excitabi-lidad, timidez excesiva, espasmos musculares, fatiga y pérdida de la memoria.

3. y 4. Respuesta libre.

Cierre

Página 57

1. R. M. Dado que la separación de una mezcla se basa en las propiedades de sus componentes, identifi car


La Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales

(Semarnat) cuenta con una sección dedicada a la educa-

ción ambiental: http://edutics.mx/oUv

En esta página encontrará un convertidor automático de

unidades en partes por millón que puede ayudarle a revisar

sus cálculos y los de sus alumnos: http://edutics.mx/owk

(consulta: 7 de diciembre de 2013).

los contaminantes es crucial para que, a partir de sus propiedades conocidas, se diseñe un protocolo que permita extraerlos del medio en que se encuentran.

2. R. M. La importancia de la idea de Paracelso radica en el interés que pone en la concentración de una sustancia para explicar sus efectos benéfi cos o per-judiciales. En el caso del mercurio y los ortofosfatos, el principio paracelsiano permite juzgar cuál es la concentración de estas sustancias a las que es segu-ro exponerse sin sufrir daños graves o irremediables.

C+13 En el foro incluya la pregunta: ¿cómo sabían

los seres humanos que una planta o sustancia era

venenosa? E invite a sus alumnos que participen con

su opinión a responderla.

C+14 Indique a los alumnos que coloquen la noticia de

periódico en el blog de la Plataforma C+ y otros compañe-

ros puedan comentarla.

® C+ es una marca registrada. © Ediciones Castillo y Digital Text

Recuerde que en el CD de Química puede encontrar pre-

guntas para elaborar sus evaluaciones relacionadas con

una secuencia o con el bloque.


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SD 5


El cierre se centra en la reflexión sobre tres conclu-siones clave: la importancia de la medición preci-sa y exacta en la construcción del conocimiento científico, el papel de los gases en las reacciones químicas (muy relevante, junto con la Ley de la conservación de la masa, para la comprensión ul-terior del balanceo de ecuaciones químicas) y la tentatividad del conocimiento científico, incluso de aquel que ha dado muestras de durabilidad.

Cierre (pág. 63)

Para comenzar con el desarrollo de la secuen-cia, se recupera un poco de la historia sobre los ensayos de calcinación llevados a cabo por los alquimistas, las dificultades para estudiar sistemá-ticamente el comportamiento de los gases y la construcción de los primeros sistemas cerrados y, como culminación de este proceso, las aporta-ciones metodológicas de Lavoisier al estudio de la combustión y los gases.

El inicio de la secuencia atiende a una de las ideas erróneas ya citadas: que los gases no tienen masa o no pesan. Para empezar se le invita a reflexionar al alumno sobre la necesidad de usar la balanza adecua-da para pesar diferentes objetos o materiales. Si bien es imposible pesar un gas con una balanza destinada a pesar personas, eso no implica que estas sustancias no cuenten con una masa propia. Para introducir esta idea y acercarla a la cotidianidad del alumno, se le ofrecen ejemplos de balanzas que probablemente conoce, ya que se usan en los hogares (por ejemplo en la cocina), en los consultorios médicos y en los mercados, y se le pide que elija los objetos que se suelen pesar con cada una de las balanzas.

Inicio (pág. 58-59)Prepararse para la secuenciaAprendizajes e sperados: Los estudiantes pueden argumentar la importancia del trabajo de Lavoisier al mejorar los mecanismos de investigación para la com-prensión de los fenómenos naturales. Identifican el ca-rácter tentativo del conocimiento científico y las limita-ciones producidas por el contexto cultural.

Conceptos: Sistema cerrado, combustión y calcina-ción, ley de la conservación de la materia, precisión y exactitud, carácter tentativo del conocimiento científico.

Habilidades: Aplicar habilidades necesarias para la in-vestigación científica. Planear y realizar experimentos que requieran de análisis, control y cuantificación de variables. Instrumentos tecnológicos para ampliar la capacidad de los sentidos y obtener información. Realizar interpreta-ciones, deducciones, conclusiones, predicciones y re-presentaciones de fenómenos y procesos naturales. Ac-titudes: curiosidad e interés por conocer y explicar el mundo. Apertura a nuevas ideas. Reconocimiento de la búsqueda constante de mejores explicaciones y so-luciones, así como de sus alcances y limitaciones. Va-loración de la ciencia como un proceso social en cons-trucción permanente en el que contribuyen hombres y mujeres de distintas culturas.

Actitudes: Curiosidad e interés por conocer y explicar el mundo. Apertura a nuevas ideas.

Antecedentes: En el curso de Ciencias 1 (Biología) se introduce la noción de los intercambios de materia y energía.

Ideas erróneas: Una de las ideas erróneas que dificul-tan la construcción del conocimiento de la oxidación (en específico de la combustión) con participación del oxígeno es la idea de que los gases no tienen masa o, alternativamente, “no pesan nada”.

Primera revolución de la químicaAportaciones de Lavoisier: la Ley de conservación de la masa


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ica Aportaciones de Lavoisier: la Ley de conservación de la masa

Aunque a veces parece que el conocimiento científico no cambia, la realidad es que se revoluciona cuando es rebasado por la realidad, es decir, cuando deja de ser reprodu-cible o falla en explicar fenómenos que debería explicar. Cuando este evento ocurre, los científicos, por necesidad, cambian de teoría. Aunque esto pueda parecer un mal desenlace para la investigación científica, en realidad representa una de las principales fortalezas de la ciencia. La capacidad de reconocer sus errores y corregirlos es la fuente de la certidumbre que concedemos al conocimiento científico. Y la química no es ajena a estos procesos de revolución, como podrás ver en esta secuencia a partir de las apor-taciones de el químico francés Antoine-Laurent Lavoisier.

Aprendizajes esperados: • Argumenta la importancia del trabajo de Lavoisier al mejorar los mecanismos de investigación (medición de

masa en un sistema cerrado) para la comprensión de los fenómenos naturales.• Identifi ca el carácter tentativo del conocimiento científi co y las limitaciones producidas por el contexto cultural

en el cual se desarrolla.

Actividad de inicioRefl exiona: ¿Cómo puedes medir un gas?

Medir las cosas es parte esencial del funcionamiento de la sociedad. Es algo que practicamos

cotidianamente. A continuación te presentamos dos listas: una de balanzas o básculas y otra de

materiales de uso cotidiano. Lo que tienes que hacer es relacionar las columnas, de manera tal

que juntes el material con la balanza o báscula que se usa para pesarlo.

1. ¿Por qué se utilizan diferentes balanzas o básculas para determinar la masa de diferentes

materiales? ¿Podríamos medir la masa de todo lo que está representado en las imágenes

usando el instrumento en la primera casilla? ¿Por qué?, ¿qué son la exactitud y la precisión?

2. ¿De tus cursos anteriores, recuerdas instrumentos de medición usados por físicos o biólogos?

¿Cuáles?

58

SECUENCIA 5

Las aportaciones de LavoisierDurante la Edad Media y el Renacimiento, en su esfuerzo por conseguir la piedra fi losofal que les concedería riqueza e inmortalidad, los alquimistas llevaron a cabo un sinfín de ensayos: mezclaron, destilaron y quemaron diversos materiales. Cuando pe-saban los residuos de una calcinación, en la mayoría de los casos su masa era menor que la de la materia prima. En esa época se creía que los gases no tenían masa, ya que de acuerdo con la información obtenida a través de los sentidos, eran percibidos como incorpóreos y carentes de masa (y por eso tendían a f lotar y ascender).

En esa época no había modo de medir la masa de un gas porque era imposible tra-bajar bajo condiciones de sistema cerrado, es decir, aquel que puede intercambiar calor y energía mecánica con el entorno, pero no materia. Ejemplos de sistemas cerrados son la bombilla eléctrica, el sistema de enfriamiento de un refrigerador y los alimentos empacados al vacío. Incluso la Tierra se considera un sistema cerrado, ya que la canti-dad de materia que se incorpora (en forma de meteoritos) es despreciable con respecto al resto de la materia que la conforma. De hecho, el que la Tierra sea prácticamente un sistema cerrado permite que se lleven a cabo los ciclos del carbono, el nitrógeno y el agua, ya que no hay escape de estas sustancias al espacio exterior, con excepciones, como la ínfima cantidad de xenón y nitrógeno atmosféricos que escapan a la atracción de la gravedad.

Con el paso del tiempo, aumentó y mejoró el instru-mental con el que contaban los químicos. A mediados del siglo xvii se inventó un aparato que fue fundamental para el avance de la química moderna, pues sirvió para demostrar la falsedad de la idea aristotélica que aseguraba que el va-cío no se podía conseguir. En 1650, el científico alemán Otto von Guericke (1602-1686) inventó una bomba de vacío (figu-ra 1.32); con ella logró el primer vacío parcial de la historia de la humanidad. Gracias a este nuevo aparato, los químicos pudieron pesar un recipiente que contuviera un gas, extraer-lo casi todo utilizando la bomba de vacío y volver a pesar el recipiente casi vacío. Así, por diferencia de peso entre el reci-piente casi vacío y el lleno, podían conocer aproximadamente la masa del gas que había ocupado el recipiente. Además de demostrar que era posible lograr un vacío por medios artifi-ciales, el experimento de von Guericke es importante por ser uno de los primeros ejemplos de un sistema cerrado creado en un laboratorio.

3. ¿Cuál es el papel de la medición —de masa, por ejemplo— en la investigación científi ca? ¿Por

qué es importante para estudiar los fenómenos naturales?

4. ¿Por qué es importante llevar a cabo mediciones precisas y exactas en el caso específi co de la

investigación química?

5. ¿Pesan los gases? ¿Cómo se te ocurre que podrías hacer para pesar un gas? ¿Pesa el aire que

respiras?

Calcinación: Acción y efecto de someter al calor cuerpos de cualquier clase para eliminar las sustancias volátiles, es decir, aquellas que tienen puntos de ebullición muy bajos.

1.32 Al accionar la palanca, se extraía el aire del recipiente a través de la conexión.

59

BLOQUE 1

pág. 58

pág. 59

Situación inicial

Páginas 58-59

1. R. M. Se usan diferentes tipos de balanzas porque la variedad de objetos y materiales que se pueden pesar es enorme, lo que implica que su rango de masas también lo sea. Tecnológicamente es difícil que una misma balanza pueda medir con precisión y exactitud unos granos de maíz para un esquite en un momento y en otro momento diez toneladas de maíz en sacos para exportarlos a otro país. (Basta con pensar el tamaño del plato de la balanza que se necesitaría en uno y otro caso.)

No sería posible pesar los cuatro ejemplos de mate-riales u objetos con la primera de las balanzas mos-tradas (la báscula de baño). Por ejemplo, sería muy tardado pesar todos los sacos de cemento en la fo-tografía, ya que habría que pesar de uno en uno o de dos en dos. Pesar cucharadas de semillas sería prác-ticamente imposible, ya que la balanza difícilmente puede pesar una masa tan pequeña. Por último, pe-sar cantidades de frutas y verduras equiparables a las que se adquieren en el mercado para consumo per-


sonal o familiar significaría cierta imprecisión e ine- xactitud, ya que las mediciones de peso caerían en la parta baja de la escala de la báscula.

2. R. M. Los biólogos utilizan el vernier, escalas graba-das en portaobjetos para uso en microscopía, pH-metro, respirómetro, balanzas, cristalería volumétrica, termómetros. Los físicos emplean cronómetros, ter-mómetros, balanzas, reglas, el vernier, transformador, sensores ópticos y eléctricos.

3. R. M. El papel de la medición es la descripción preci-sa y exacta de las propiedades de un fenómeno na-tural o social, ya sea con fines de sistematizar el co-nocimiento o poner a prueba una hipótesis. Para la ciencia, una de las grandes ventajas de la medición es la posibilidad de aplicar las técnicas desarrolladas por las matemáticas (de manera muy importante la probabilidad y la estadística) a los datos empíricos.

4. R. M. En el caso de la química, la medición es impor-tante porque permite describir con mucho detalle las transformaciones de la materia y la energía. Gra-cias a la medición de las cantidades de sustancias que inician una reacción química es que se puede predecir el comportamiento de la reacción.

5. R. M. Los gases, al estar hechos de materia, tienen masa y pesan. Una manera muy sencilla de compro-bar que pesan es inflar dos globos con aire, uno de ellos con la mitad del volumen que el otro. Cada glo-bo se amarra a uno de los extremos opuestos de un gancho para ropa y el gancho —que actúa como una balanza— se cuelga. El gancho se inclinará un poco hacia el extremo del gancho con el globo con más volumen.


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Con el avance en lo tocante al vacío y el concepto de sis-tema cerrado, Antoine-Laurent Lavoisier, abogado de forma-ción, pero fascinado por las ciencias, pudo llevar a cabo reac-ciones químicas dentro de sistemas cerrados (de los cuales los gases no podían escapar, como le ocurrió a los alquimis-tas) y determinar con precisión la masa de los reactivos y pro-ductos en una reacción química, aunque en ella participaran gases (figura 1.33).

Una de las reacciones químicas que Lavoisier contribuyó a esclarecer fue la combustión. Gracias al meticuloso uso de la balanza y de recipientes cerrados, Lavoisier pudo concluir que un gas (al que llamó oxígeno) se combinaba con un ma-terial que se quemaba al tiempo que se producía un gas de naturaleza diferente. Además de identificar las propiedades de los gases que participaban en la combustión y determinar

la proporción en la que lo hacían, Lavoisier se dio cuenta de que la masa de la retorta antes y después de la combustión siempre era la misma. Esto lo llevó a enunciar la Ley de conservación de la masa, que establece que la masa de las sustancias dentro de un sistema cerrado se mantiene constante, sin importar cuáles o cuántas reacciones ocurran dentro de este sistema.

1.33 En un aparato como éste, Lavoisier realizó sus estudios sobre la combustión. Su éxito radicó en su habilidad para trabajar con un sistema cerrado que le permitía determinar la masa de los gases consumidos o producidos.

Retorta: Vasija cerrada con cuello encorvado, cuyo peso no cambia antes y después de una reacción química.

Experimenta: ¿Puedes utilizar la Ley de conservación de la masa para explicar tus observaciones experimentales?

Introducción

La Ley de conservación de la masa es una de las grandes aportaciones de la química a la

comprensión del comportamiento —químico, en específi co— de la materia. Sin ella como pieza

central del entramado de la química, sería imposible estudiar y entender las reacciones químicas,

y mucho menos manipularlas.

Antes de realizar el experimento, revisen en equipo lo que harán y planteen una hipótesis ¿qué

creen que ocurra con la masa total del sistema cerrado?, y ¿con la masa de vinagre y de fi bra

metálica?

Material

• Un globo

• Una balanza

• Un vaso de precipitados de 250 ml

• Un matraz Erlenmeyer de 250 ml

• Tijeras

• Vinagre blanco

• Fibra metálica (se consigue en una tlapalería)

• Cinta adhesiva

Te invito a…

consultar el libro Experimentos sencillos con sólidos y líquidos, del escritor e ilustrador alemán Hans Jürgen Press, donde encontrarás ideas para experimentos que te permitirán seguir explorando la naturaleza de las sustancias cuando se encuentran en estado líquido.

60

SECUENCIA 5

Otras aportaciones de LavoisierLavoisier no sólo contribuyó a la química con el enunciado de la Ley de conservación de la masa, entre muchas otras cosas, aportó ideas que re-volucionaron el quehacer de esta ciencia y dieron paso a la química mo-derna. Gracias al rigor con el que Lavoisier llevó a cabo sus mediciones, la química dejó de ser exclusivamente cualitativa para volverse una ciencia cuantitativa, como ya lo era la física en ese entonces. La capacidad para medir la cantidad de reactivos necesarios para que una reacción química se llevara a cabo, junto con las evidencias que apoyaban la Ley de conser-vación de la masa, son contribuciones fundamentales de Lavoisier a la química.

También estudió la composición del agua y del aire, identificó 33 sus-tancias como sustancias elementales, a partir de cuya combinación se for-maban sustancias más complejas.

Lavoisier dio nombre a varios elementos (que él definió como aque-llos que no pueden separarse en otros más simples por medios químicos), tales como el oxígeno (del griego “formador de ácidos”) y el hidrógeno (del griego “formador de agua”).

Junto con químicos como Claude-Louis Berthollet (1748-1822), An-toine Fourcroy (1755-1809) y Guyton de Morveau (1737-1816), Lavoisier

Método

1. Corten un pedazo de la fibra metálica, más o menos de 3 cm

de diámetro.

2. Coloquen la fibra en el vaso de precipitados y agreguen

vinagre blanco hasta cubrirla por completo. Déjenla remojar

durante seis minutos.

3. Extraigan la fibra y exprímanla. Introdúzcanla en el matraz y

rápidamente cubran la boca con el globo; sujeten el globo

con cinta adhesiva.

4. Determinen la masa del matraz con la fibra dentro. Déjenlo reposar durante

50 minutos. Obsérvenlo periódicamente y registra tus observaciones.

5. Quiten el globo y vuelvan a pesar el matraz.


1. ¿Qué ocurrió con el globo después de los 50 minutos?

2. ¿Cuál fue el valor de la masa antes y después de los 50 minutos?

3. El matraz, la fibra y el globo, ¿son un sistema cerrado? ¿Por qué?

4. ¿Cómo explicarían lo que le ocurrió al globo?

5. ¿Cómo explicarían lo que le ocurrió a la masa total del sistema?

6. ¿Cómo harían para calcular la masa del gas producido? ¿Cuánto gas se produjo?

Entre todo el equipo respondan, ¿se cumplió la hipótesis que plantearon?,

¿por qué?

¿Sabes? Lavoisier vivió en los últimos

tiempos de la monarquía antes de la Revolución francesa. Nacido

en el seno de una familia rica, asistió a las mejores escuelas, donde nació su interés por la ciencia: química, botá-nica, matemáticas y astronomía. Una herencia recibida a la muerte de su madre y su salario como recaudador de impuestos fueron la fuente de finan-ciamiento de sus experimentos quími-cos. Gracias a su posición acomodada y a sus tempranos descubrimientos en el campo de la química, Lavoisier pudo incorporarse a la Academia Francesa de Ciencias, y eventualmente llegar a presidirla.

La precisión que exigía el trabajo de Lavoisier como recaudador de impues-tos de la Corona Francesa influyó en una química cuantitativa, más próxima a las matemáticas y a la física de su tiempo, como se observa en su plan-teamiento de la Ley de conservación de la masa, derivada de rigurosas me-diciones experimentales.

A pesar de que había prestado nota-bles servicios a Francia, además de que comulgaba con los principios liberales de libertad, igualdad y fraternidad enarbolados por los revolucionarios franceses, por su cargo como recauda-dor al servicio del rey y a raíz de una antigua rivalidad con Jean-Paul Marat (uno de los líderes revolucionarios), Lavoisier fue acusado de traidor y de-capitado en la guillotina. ¿Consideras que un científico puede vivir ajeno a su contexto histórico, social y cultural?

61

Bloque 1

pág. 60

pág. 61

Desarrollo

Páginas 60-61

1. R. M. El globo se infla.2. Respuesta libre.3. R. M. El matraz, la fibra y el globo sí son un sistema

cerrado químico, ya que no permite el intercambio de materia pero sí de energía.

4. R. M. Alguno de los metales de la fibra reaccionó con el ácido acético del vinagre para liberar algún gas, responsable de inflar el globo. En concreto, la reacción que tiene lugar es: Fe + 2 CH3COOH → Fe(CH3COO)2 + H2. El hidrógeno molecular es el responsable de inflar el globo.

5. R. M. La masa total del sistema no cambia: el peso de los reactivos es igual al peso de los productos de la reacción química.

6. R. M. Para calcular la masa del gas producido se po-dría pesar el sistema una vez que el globo deje de inflarse y después quitar el globo, dejar escapar el gas, y entonces volver a pesar el matraz, la fibra y el globo. La diferencia de peso nos daría un estimado de la cantidad de gas producido.

Páginas 62-63

1. R. M. Al mencionar la palabra “probabilidades”, la cita de Lavoisier sugiere que el conocimiento científico es tentativo más que definitivo. La principal razón de que el conocimiento científico sea tentativo es que está basado en la recolección de datos empíricos. De manera que, cuando estos datos contradicen las le-yes o teorías que componen parte del conocimiento científico, los estudiosos se ven obligados a tratar de reconciliar esta discrepancia o, en su defecto, a mo-

dificar las leyes o teorías. En casos extremos, cuan-do las discrepancias no sólo son irreconciliables sino que se acumulan una tras otra, la sustitución de la ley o teoría es la única opción que queda. Por todo esto se considera que el conocimiento científico es tentativo, no obstante qué tan sólido creamos o sin-tamos que es: puede cambiar para mejor explicar los fenómenos de la Naturaleza.

2. R. M. Han sido reemplazados, por citar tres ejemplos, el modelo geocéntrico del movimiento de los planetas de Ptolomeo, la teoría lamarckiana de la evolución de las especies y la teoría de la generación espontánea.

3. R. M. Si bien podría pensarse que el hecho de que a lo largo de la historia se haya demostrado que teorías que se tenían por ciertas en realidad estaban comple-tamente equivocadas es una razón de peso para des-confiar de la ciencia y el conocimiento que produce; una mirada más atenta revela que esta propiedad es una de sus fortalezas epistemológicas más nota-bles. La capacidad de autocorregirse implica, por un lado, que la ciencia está abierta a que se realicen descubrimientos empíricos que motiven una revi-sión a fondo de las creencias, es decir, el juez último de la validez de una teoría científica es la realidad misma. De manera que, con el tiempo, y conforme más evidencias se recopilen, las teorías falsas se de- sechan y las que más se apegan a los fenómenos que explican permanecen. Por otro lado, el abando-no de unas teorías por otras indica que los científi-cos, como comunidad, están dispuestos a reconocer sus errores y a enmendarlos. De ahí que el conoci-miento científico sea de un tipo depurado, es decir, que con el tiempo ha ido eliminando errores para ganar certeza.


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diseñó una nomenclatura para nombrar a los compuestos que se formaban a partir de la combinación de dos o más sustancias elementales, facilitando así la comunicación entre los químicos de cualquier país (figura 1.34)

Lo tentativo del conocimiento científi coUno de los mitos acerca del conocimiento científico es que está hecho de verdades inmutables. Nada más falso. A lo largo de la historia de la ciencia, la revisión, modificación y abandono de teorías, leyes y hechos científicos ha ocurrido de manera regular. La cualidad tentativa del conocimiento científico es consecuencia natural —e inevitable— del tra-bajo de los científicos: constantemente hacen inesperados descubrimientos o se les ocurren ideas nuevas que llevan a reevaluar, reinterpretar o rechazar el conocimiento que ya se tenía hasta el momento.

Como ha dicho uno de los expertos en la enseñanza de la naturaleza de la ciencia, el educador Norman Lederman, el “conocimiento científico nunca está completo ni es segu-ro. Este conocimiento, incluyendo ‘hechos’, teorías y leyes es tentativo y está sujeto a cambios. Las aseveraciones científi-cas cambian conforme nuevas evidencias, conseguidas gra-cias a avances en la teoría y en la tecnología, ponen a prueba teorías o leyes existentes, o conforme viejas evidencias se re-

1.34 Lavoisier fue autor de lo que se considera el primer libro de texto de química, el Traité Élémentaire de Chimie (“Tratado elemental de química”). El estricto método experimental que Lavoisier practicó fue adoptado por los químicos de la época, y actualmente es el estándar bajo el cual se llevan a cabo las investigaciones químicas más modernas.

1.35 El problema de la teoría del fl ogisto fue que no explicaba por qué los metales aumentan su masa cuando se exponen al fuego, a lo que Lavoisier contestó diciendo que se formaban óxidos a partir de la unión del metal y el oxígeno.

Madera con mucho flogisto Cenizas sin flogisto

Liberación de flogistodurante la combustión

Flogisto en el aire

ActividadConcluye: ¿Qué aportó Lavoisier en cuanto a mecanismos de investigación?

Analiza y responde.

Lavoisier escribió alguna vez que “El arte de concluir a partir de la experiencia y la observación

consiste en evaluar las probabilidades, en estimar si son lo sufi cientemente

altas o numerosas como para constituir una prueba”.

1. ¿Qué sugiere esta idea acerca del conocimiento científi co: que es tentativo o defi nitivo?

¿Por qué?

interpretan a la luz de nuevos avances teóricos o cambios en la dirección de programas de investigación establecidos.”

Hay varios ejemplos de cómo el conocimiento científico cambia o se abandona. Uno de ellos está relacionado con el propio Lavoisier, quien fue responsable en buena medida de sepultar la llamada teoría del fl ogisto. Antes de que él propu-siera que el oxígeno, durante la combustión o la calcinación, se unía al carbón o al metal para formar nuevas sustancias, los químicos sostenían que, al contrario, el carbón y el metal liberaban —o perdían— una sustancia llamada por ellos flo-gisto (que significa “principio del fuego” (figura 1.35).

62

SECUENCIA 5

ActividadRefl exiona: ¿El conocimiento es defi nitivo?

Lee el texto.

La homeopatía es una práctica terapéutica que se basa en la administración de preparados de

plantas altamente diluidos, con lo que nos referimos a que en estos preparados la concentración

de sustancias vegetales es indetectable por cualquier método actualmente disponible. Los

homeópatas argumentan que el disolvente —agua o etanol— usado para diluir los preparados

“recuerda” que alguna vez estuvo en contacto con sustancias extraídas de plantas, y es esta

memoria la responsable de curar enfermedades. A la luz de los aportes de Lavoisier a la química,

¿qué opinas?

2. Menciona tres ejemplos de teorías, leyes o hechos científi cos que hayan sido reemplazados por

otros diferentes. No tienen que ser de química, pueden ser de física o biología.

3. ¿Aumenta tu confi anza en el conocimiento científi co el saber que lo que hoy creemos saber

puede estar equivocado? Argumenta tu respuesta.

Escriban de manera grupal, en el pizarrón, de un lado los aportes de Lavoisier en mecanismos de

investigación y del otro, en nuevas ideas y conceptos que revolucionaron a la química.

Actividad de cierreRefl exiona: ¿Puedes aplicar lo que aprendiste?


1. ¿Por qué fue importante medir con precisión y exactitud las masas de las sustancias para

Lavoisier?

2. ¿Cómo se puede determinar el peso de un gas producido o consumido en una

reacción química?

3. ¿Consideras que la Ley de conservación de la masa es un ejemplo de

conocimiento científi co tentativo? ¿Por qué?

Aprendizajes logrados Puedo mencionar cuando menos tres contribuciones de Lavoisier a la química.Entiendo qué es un sistema cerrado, y por qué fue importante para Lavoisier.Entiendo que el conocimiento científi co es susceptible de cambiar, y puedo dar cuando menos un ejemplo de ideas científi cas que han sido mejoradas o abandonadas y entiendo que el conocimiento científi co está limitado por el contexto cultural en el cual se desarrolla, y cómo infl uyó el contexto en las ideas de Lavoisier.

PerspectivasResponde las preguntas con

tu equipo y registren en su cuaderno sus refl exiones. Les puede servir para plantear su proyecto de fi n de bloque.

¿Por qué es importante la Ley de conservación de la masa para estudiar las reacciones químicas?

¿Por qué es importante llevar a cabo mediciones cuidadosas cuando se hace un experimento?

63

BLOQUE 1

Gracias a que el conocimiento científico se puede criticar y cambiar es que podemos te-ner teorías cada vez mejores, más confiables y útiles. De lo contrario, hoy seguiríamos creyendo que la Tierra es el centro del Universo o que el f logisto existe. Lo tentativo del conocimiento científi co es, pues, una de sus más grandes fortalezas, comparado con otros tipos de conocimiento.

pág. 62

pág. 63


Aportaciones de Lavoisier a…

Mecanismos de investigación Nuevas ideas y conceptos

Utilizó sistemas cerrados para determinar con precisión la masa de los reactivos y productos en una reacción química.

Esclareció la combustión, proponiendo que un gas (el oxígeno) se combinaba con un material que se quemaba al tiempo que se producía un gas de naturaleza diferente.

Midió rigurosa y meticulosamente las masas o reactivos y productos involucrados en las reacciones químicas que estudió, transformando la química en una ciencia cuantitativa como la física.

Se percató de que la masa de la retorta antes y después de la combustión siempre era la misma, a partir de lo cual enunció la Ley de la conservación de la masa: la masa de las sustancias dentro de un sistema cerrado se mantiene constante, sin importar cuáles o cuántas reacciones ocurran dentro de este sistema.

Dio nombre a varios elementos (que definió como aquellos que no pueden separarse en otros más simples por medios químicos), tales como el oxígeno y el hidrógeno.

Identificó 33 sustancias como sustancias elementales, a partir de cuya combinación se forman sustancias más complejas.

Diseñó una nomenclatura para nombrar a los compuestos que se forman a partir de la combinación de dos o más sustancias elementales, lo que facilitó la comunicación entre los químicos de todo el mundo.

Estudió la composición del agua y del aire.

Publicó el primer libro de texto de química, el Traité Élémentaire de Chimie.

Con sus investigaciones, proporcionó evidencias en contra de la teoría del flogisto, evidencias que llevaron al eventual abandono de esta teoría.

Página 63

1. Respuesta libre.

Cierre

Página 63

1. R. M. Gracias a que Lavoisier midió con precisión y exactitud las sustancias involucradas en la combus-tión fue que se percató de que en realidad aquello que se quemaba no perdía una sustancia del fuego (el flogisto) con la consecuente disminución en su

masa, sino que, por el contrario, una nueva sustan-cia se incorporaba a las sustancias iniciales y la masa antes y después de la reacción se mantenía cons-tante. Este hallazgo condujo directamente al descu-brimiento del oxígeno y al enunciado de la Ley de la conservación de la masa.

2. R. M. La masa de un gas se puede determinar lle-vando a cabo las reacciones en un sistema cerrado como los que utilizó Lavoisier, es decir, en recipien-tes donde la materia no puede entrar ni salir.

3. Respuesta libre.


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- En la página de internet de la Escuela Nacional de Medicina

y Homeopatía del Instituto Politécnico Nacional podrá en-

contrar información sobre esta práctica, http://edutics.mx/

owZ (consulta: 6 de diciembre de 2013).

- El médico y divulgador británico Ben Goldacre se ha apo-

yado en evidencia médica para argumentar en contra de la

homeopatía. En http://edutics.mx/ow4 y en http://edutics.

mx/owo puede leer un par de entrevistas con él sobre este

tema, en http://edutics.mx/owJ En su libro Mala ci encia

(Planeta, 2012) puede profundizar en sus argumentos.

- En la página del proyecto Panopticon Lavoisier, http://edutics.

mx/ow3, encontrará valiosos recursos e información sobre la

carrera científica y los hallazgos de Lavoisier.

- Para comprender y poder explicar el trabajo de Lavoisier

conviene familiarizarse con sus postulados —y las evidencias

que lo apoyaban — la teoría del flogisto. Podrá encontrar

una buena introducción a este tema en el libro Del flogisto

al oxígeno / Estudio de un caso práctico en la revolución de

la química, de John Cartwright. Puede leerlo gratuitamente

en http://edutics.mx/owU (consulta: 6 de diciembre de 2013).

A manera de repaso de la secuencia, reúna a sus alum-nos en plenaria y pregunte : ¿cómo distinguen un cam-bio químico?, ¿cuál es un ejemplo de este tipo de cam-bio? Si pesas todos los ingredientes de un pastel y luego el pastel que preparaste ¿pesarán lo mismo en ambos casos?, ¿por qué?, ¿qué sucedió?

Después de la explicación de Lavoisier invite a sus es-tudiantes para que propongan algún experimento que cumpla con el principio de conservación de la materia. Es importante que observen los videos para que los to-men como ejemplo de cómo presentar los que solicita.

Elija los que considere adecuados e indique a los res-ponsables que lo lleven a cabo.

Resalte que la importancia del trabajo de Lavoisier es que demostró que la materia no desaparece o se des-truye en algunos de los cambios que sufre como en el ejemplo de la combustión de un trozo de madera.

Invite a sus alumnos para que averigüen otras aportacio-nes a la Química realizó Lavoisier, ¿cómo era su relación con la monarquía? ¿cómo permitió el avance en los me-canismos de la ciencia? Indíqueles que presenten la infor-mación en el formato de una nota de periódico. Pueden consultar su libro de Historia I o entrevistar al maestro de dicha asignatura para recabar algunos datos de la época.

Algunos historiadores especializados en la ciencia se-ñalan a Lavoisier como el iniciador del uso de la balanza en química. Sin embargo, es conveniente recordar que Johann Baptista Von Helmont (1579-1644) ya utilizaba frecuentemente uno, en un período de pleno tránsito de la alquimia o la química. Por lo anterior, sería más adecuado comentar a sus alumnos que Lavoisier -a di-ferencia de Van Helmont - utiliza la balanza en química, ciñéndose rigurosamente al método científico.

Asimismo, para que los estudiantes tengan presente y claro el tema de la separación de mezclas, sugiérales repasar las siguientes figuras y que a simple vista deter-minen la diferencia entre cada una:

Mezcla delíquidos

Agua deenfriamiento

Mechero

Destilado

Papel filtro

Embudo


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pueden ser

se separan por

que se basan en

Las características de los materiales:

tienen

se clasifican en

que comprenden

decantación, cromatografía, precipitación, magnetismo y

temperatura de fusión, temperatura

de ebullición, solubilidad, densidad y

masa y

homogéneas

Los materiales

color, olor, forma y

propiedades cualitativas

propiedades cuantitativas

mezclas sustancias puras

heterogéneas

filtración

volumen

viscosidad

estado de agregación

propiedades extensivas

propiedades intensivas

70

1. Completa el mapa con las opciones: heterogéneas, propiedades extensivas,

propiedades intensivas, filtración, volumen, viscosidad y estado de agregación.

2. ¿Cuál de los diferentes tipos de propiedades se pueden medir usando un instrumento

de medición? Enciérrala en un círculo.

3. Incluye en el mapa el concepto “concentración”.

MAPA CONCEPTUAL

Mapa conceptual

Bl o q u e 1 / ma Pa c on c ePt ua l 41

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Ponte a prueba

Analiza y responde.El ciclo del agua visto desde la química

En tu curso de Ciencias 1, dedicado al estudio de la biología, viste el ciclo del agua. ¿Te acuerdas? Observa la

imagen.

1. ¿Cuál inciso incluye procesos (señalados con números en el esquema) en los que ocurre un cambio de fase, es

decir, en cuáles cambia el estado de agregación (sólido, líquido o gaseoso) del agua?

a) 1, 2, 3

b) 4, 5, 8

c) 1, 6, 9

d) 7, 9, 10

2. ¿Cuál de los siguientes cuerpos de agua consideras que representa la mejor opción como una fuente de agua

potable?

a) Del mar, porque el calor mata a los microorganismos dañinos.

b) Del río, porque el movimiento del agua la oxigena, haciéndola más sana.

c) De un manantial que brote del subsuelo, porque la roca filtra el agua y elimina contaminantes.

d) De la nieve, porque el frío hace al agua más refrescante.

4

1

3

2

9

6

8

7

10

5

68

PONTE A PRUEBA

pág 68

Respuestas modelo.

El ciclo del agua visto desde la química

1. a) 1, 2, 3

2. c) De un manantial que brote del subsuelo, porque la roca filtra el agua y elimina contaminantes.

Bl o q u e 1 / e va l ua c ió n 42

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Analiza y responde.La contaminación del aire en México

Fuente: Semarnat. Inventario Nacional de Emisiones de México 2005. 2012.

En la figura se muestra la emisión del contaminante del aire monóxido de carbono (CO). La cantidad emitida está

expresada en toneladas por municipio.

1. ¿Cuál de las siguientes explicaciones es congruente con los datos mostrados en el mapa?

a) Los estados con los climas más cálidos son los responsables de la mayor emisión de CO (60 000-1 600 000 t).

b) La emisión de CO se correlaciona con la actividad volcánica típica del centro del territorio que ocupa

nuestro país.

c) La emisión de CO es un fenómeno aleatorio, es decir, no tiene un patrón definido.

d) Dado que la mayor emisión de CO (60 000-1 600 000 t) se ubica en puntos geográficos bien delimitados, es

probable que sea producto de zonas urbanas.

2. De acuerdo con los datos del esquema, ¿en cuáles estados de la República Mexicana sería más conveniente

para una persona que sufre de asma —una enfermedad respiratoria que se agrava con la contaminación—

establecer su residencia?

a) Monterrey, Zacatecas o Morelos

b) Jalisco, Tamaulipas o Chiapas

c) Sonora, Oaxaca o Yucatán

d) Chihuahua, Quintana Roo o Sinaloa

30°

25°

20°

15°

115° 110° 105° 100° 95° 90°

Golfo deMéxico

Trópico de Cáncer

Golfo de California

Escala 1:20 000 000

0 200 400 600 km

Proyección cónica conforme de Lambert

E S T A D O S U N I D O S D E A M É R I C A

G U A T E M A L A

B E L I C E

O C É A N OP A C Í F I C O

Emisiones de monóxido de carbono, 2005

Simbología

Emisión de CO (toneladas por municipio)16 a 1 600Más de 1 600 a 15 000Más de 15 000 a 60 000Más de 60 000 a 350 000Más de 350 000 a 1 600 000

69

Bloque 1

pág 69

Respuestas modelo.

La contaminación del aire en México

1. d) Dado que la mayor emisión de CO (60 000-1 600 000 t) se ubica en puntos geográficos bien delimitados, es probable que sea producto de zonas urbanas.

2. c) Sonora, Oaxaca o Yucatán

Bl o q u e 1 / eva l ua c ió n 43

SEXQU3TG_B1.indd 43 12/13/13 7:37 PM

141Bloque 1 / evaluación

Evaluación • B1 Las características

de los materialesNombre del alumno

Grupo Fecha

1. En una fábrica de jabones de tocador se llevó a cabo el análisis quími-co de las materias primas con las que se producen esos productos.

De un lote de materia prima se tomó una muestra de un líquido tras-lúcido, espeso y sin olor, de la que luego se concluyó que estaba contaminada; en seguida, y con ayuda de un método de separación, se aislaron tres sustancias, se midió la temperatura de ebullición de cada una y se registraron en una gráfica como la de la derecha.

En la siguiente tabla se muestran las temperaturas de ebullición de algunos líquidos; usa esta información para identificar las sustancias que se separaron de la muestra problema..

Líquido Temperatura de ebullición

Aceite de ricino 313 °C

Agua 100 °C

Hidróxido de sodio 1 390 °C

Glicerina 290 °C

Metanol 64 °C

A A: Glicerina; B: Metanol; C: Aceite de ricino. B A: Etanol; B: Hidróxido de sodio; C: Metanol. C A: Agua; B: Metanol; C: Glicerina. D A: Hidróxido de sodio; B: Aceite de ricino; C: Agua.

2. En la siguiente tabla se muestran los datos de la masa y del volumen de los componentes que se separaron de la muestra problema de la pregunta 1, que ya identificaste previamente. Determina la densidad de cada líquido.

Componente Masa (g) Volumen (ml)

A 0.5 0.5

B 0.4 0.506

C 0.12 0.1

A Agua: 1 g/ml; metanol: 0.79 g/ml; glicerina: 1.2 g/ml. B Agua: 1 g/ml; mercurio: 0.79 g/ml; hidróxido de sodio: 5 g/ml. C Aceite de ricino: 1 g/ml; glicerina: 0.79 g/ml; agua: 3 g/ml. D Glicerina: 1 g/ml; quitaesmalte: 0.79 g/ml; metanol: 1.2 g/ml.

3. Clasifica en intensivas y extensivas las propiedades de los componentes de la mezcla problema de la pregunta 1. A Intensivas: masa y volumen. Extensivas: densidad y temperatura de ebullición. B Intensivas: densidad y temperatura de ebullición. Extensivas: masa y volumen. C En el problema no se mencionan ejemplos de este tipo de propiedades. D Todas las propiedades mencionadas son extensivas.

Lee y elige la opción correcta.

Temperaturas de ebullición de lassustancias halladas en la muestra

350

300

250

200

150

100

50

0A B C

Tem

pera

tura

(°C

)

Sustancia

SEXQU3TG_EV_FIN.indd 141 12/13/13 7:22 PM

142 Bloque 2 / secuencia 15142 Bloque 1 / evaluación

4. Identifica la frase del párrafo de introducción (pregunta 1) que hace alusión a las propiedades cualitativas. A En una fábrica de jabones de tocador se realiza el análisis químico de las materias primas con las cuales se

elaboran dichos productos cosméticos. B De un lote de materia prima se tomó una muestra de un líquido traslúcido, espeso y sin olor. C Que luego de pruebas se concluyó que estaba contaminada; en seguida, y con ayuda de un método de

separación, se aislaron tres sustancias. D No se mencionan propiedades cualitativas en el texto.

5. Identifica los instrumentos de medición que se emplearon para la determinación de la masa, del volumen, de la densidad y la temperatura de ebullición, respectivamente, de una sustancia líquida.

A Viscosímetro, probeta, densímetro y barómetro. B Balanza, probeta, viscosímetro y termómetro. C Balanza, probeta, densímetro y termómetro. D Balanza, cúbica, densímetro y termómetro.

6. ¿Qué tipo de mezcla es la muestra problema que se analizó y cuál es la razón de dicha clasificación? A Heterogénea, debido a que está formada por tres sustancias que pueden distinguirse a simple vista. B Homogénea, porque está formada por tres sustancias que no pueden distinguirse a simple vista. C Mixta, debido a que está formada por tres sustancias distintas. D Cualitativas, porque se les asocian valores numéricos.

7. Considerando que la muestra problema (pregunta 1) es una mezcla de tres líquidos que tienen diferentes tem-peraturas de ebullición, ¿qué método se usó para separar los componentes de dicha mezcla?

A Decantación. B Cristalización. C Filtración. D Destilación.

8. En un recipiente abierto se colocaron 2.72 g de cinc metálico, al que lentamente se le adicionaron 5 g de ácido acético. La masa inicial del sistema formado por el recipiente y las sustancias agregadas fue de 67.72 g. También se observó la formación de burbujas que ascendían a la superficie del líquido al poner en contacto las dos sus-tancias. Al finalizar el experimento se pesó el recipiente y su contenido, registrándose el siguiente dato: 67.64 g.

Determina la cantidad de gas que se desprende al poner en contacto las sustancias mencionadas en el experimento.

A 60 g. B 0.08 g. C 0.8 g. D 6 g.

9. ¿Qué modificación harías al experimento (de la pregunta 8) para corroborar que la masa se conserva; es decir, que la masa al inicio y al final del experimento es la misma?

A Usar un recipiente más pequeño y que tenga menor masa. B Calibrar la balanza usada para medir el sistema. C Calentar el recipiente que contiene los materiales. D Llevar a cabo el experimento en un recipiente cerrado.


149

BLOQUE 1

1 A B C D

2 A B C D

3 A B C D

4 A B C D

5 A B C D

6 A B C D

7 A B C D

8 A B C D

9 A B C D

BLOQUE 4

1 A B C D

2 A B C D

3 A B C D

4 A B C D

5 A B C D

6 A B C D

7 A B C D

8 A B C D

9 A B C D

10 A B C D

11 A B C D

12 A B C D

13 A B C D

14 A B C D

15 A B C D

16 A B C D

BLOQUE 2

1 A B C D

2 A B C D

3 A B C D

4 A B C D

5 A B C D

6 A B C D

7 A B C D

8 A B C D

9 A B C D

10 A B C D

BLOQUE 3

1 A B C D

2 A B C D

3 A B C D

4 A B C D

5 A B C D

6 A B C D

7 A B C D

8 A B C D

9 A B C D

10 A B C D

11 A B C D

12 A B C D

13 A B C D

Respuestas a las evaluaciones

Respuestas a las evaluaciones


Bibliografía sugeridaAmerican Chemical Society, QuimCom: Química en la comunidad, 2a. ed., México,

Addison Wesley Iberoamericana, 1998.

Garritz Ruiz, Andoni, Laura Gasque y Ana Martínez Vázquez, Química Universitaria, México, Pearson-Prentice Hall, 2005.

Gutiérrez Rodríguez, Alba, Olivia Rodríguez Zavala y Catalina Carmona Téllez, La Quí-mica en tus manos, México, unam, 2004.

Sánchez, Griselda et al., Química y entorno, México, Universidad Autónoma del Estado de México, 2005.

Asimov, I., Breve historia de la química: introducción a las ideas y conceptos de la quí-mica, Madrid, Alianza, 1999.

Bascuñán, Aníbal B. “Antoine Laurent Lavoisier. El revolucionario”, en Educación quí-mica, vol. 19, núm. 3, 2008, disponible en: http://www.edutics.mx/o3Z (consulta: 29 de noviembre de 2013).

Castro, José y Díaz, María L. “La contaminación por pilas y baterías en México”, en Gaceta ecológica, núm. 72, julio-septiembre 2004, disponible en: http://www.edutics.mx/o34 (consulta: 29 de noviembre de 2013).

Bascuñán, Aníbal B. “Mendeleiev, el que pudo haber sido y no fue”, en Educación quí-mica, vol. 19, núm. 2, 2008, disponible en: http://www.edutics.mx/o33 (consulta: 29 de noviembre de 2013).

Cid, Ramón, “El Congreso de Karlsruhe: paso definitivo hacia la química moderna”, en Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, vol. 6, núm. 3, 2009, disponible en: http://www.edutics.mx/o3o (consulta: 29 de noviembre de 2013).

150


151

Para la elaboración de la obraAmerican Chemical Society, ChemMatters Magazine, publicación periódica. Burton,

George et al., Salters’ advanced chemistry chemical storylines, 2a. ed., Oxford, Hei-nemann, 2000.

American Chemical Society, Middle School Chemistry. Big ideas about the very small, http://www.edutics.mx/o3J (consulta: 29 de noviembre de 2013).

Chang, Raymond y Kenneth Goldsby, Química, 11. ed., México, McGraw-Hill, 2013.

Philips, John, Víctor Strozak y Cheryl Wistrom, Chemistry: concepts and applications, New York, Glencoe-McGraw-Hill, 1997.

Sitios webhttp://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/html/quimica.html

http://www.comoves.unam.mx/tema

http://www.conacyt.gob.mx/comunicacion/Revista/Paginas/default.aspx

http://www.descargacultura.unam.mx/app1?sharedItem=1456

http://www.objetos.unam.mx/

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http://www.educacionquimica.info/index.php

http://www.revistaciencia.amc.edu.mx/

http://www.oei.org.co/fpciencia/

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Guia Para Quimica Maestro

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