INTRODUCCIÓN A UN CURSO DE FÍSICA Y QUÍMICAiesgarcialorca.net/attachments/article/261/1...

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INTRODUCCIÓN A UNCURSO DE FÍSICA Y

QUÍMICA1ª UNIDAD DIDÁCTICA DE FÍSICA Y QUÍMICA

TERCERO DE ENSEÑANZASECUNDARIA OBLIGATORIA

MATERIAL BIBLIOGRÁFICO:

LIBRO DE TEXTO: PÁG.7-9, 14-16

DICCIONARIO O ENCICLOPEDIA

Física y Química 3º E.S.O.

1ª UNIDAD DIDÁCTICA

INTRODUCCIÓN A UN CURSO DE FÍSICA YQUÍMICA

1. INTRODUCCIÓN

Empieza un nuevo curso con una asignatura que se llama Física y Química.

EJ 1. ¿Cuál o cuáles de las siguientes actitudes responde mejor a tu forma de abordar estaasignatura?

{ sientes curiosidad: ¿qué haremos?{ o interés: quiero ser físico o químico o cursar una carrera de ciencias.{ de rechazo: es una asignatura difícil y tendré que trabajar si quiero salir adelante.{ de apatía: un año más, una asignatura más que no me interesa.{ de rebeldía: me obligan a estudiar. Yo no quiero.{ de responsabilidad: mis padres, la sociedad, yo mismo vamos a invertir dinero, puestos

escolares, tiempo y trabajo; procuremos sacarle el máximo provecho.

EJ 2. Por cierto, ¿tú sabes lo que estudian la física y la química?

2. LA FÍSICA Y LA QUÍMICA SON CIENCIAS

EJ 3. A la Física, la Química, la Biología, la Geología, etc. se les llama "ciencias". Busca enel diccionario la definición de ciencia.

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La Física y la Química analizan todolo que te rodea, atendiendo a suconstitución y propiedades.

Los conocimientos científicos son importantes;sin embargo, pueden cambiar: lo que hoy es unaverdad incontestable, mañana se demuestra quees falso; por eso, lo que tiene unaimportancia suprema para clasificar comociencia una disciplina de conocimiento, es elmétodo que sigue.

EJ 4. Para construir ciencia es preciso seguir una serie de etapas, de pasos. A continuación tedoy esos pasos, de forma desordenada: Buscar información sobre el tema a estudiar ; Sentirla necesidad de investigar algo que se desconoce; Comprobar, experimentalmente, larespuesta que hemos imaginado; Emitir leyes (enunciados ya comprobados); Definir, conclaridad, el problema a tratar; Comunicar los resultados a todo el mundo; Imaginar unahipótesis (o sea, una posible solución al problema planteado. Esta suposición ha de sercreíble y verificable). Ordénalos del primero al último.

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EJ 5. ¿Qué quiere decir que una hipótesis es un enunciado que sea CREIBLE yVERIFICABLE?

EJ 6. Cuál es la diferencia entre una LEY y una HIPÓTESIS?.

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EJ 7. La existencia de fósiles se ha explicado de varias maneras:{ Son piedras que por un capricho de la naturaleza asemejan restos de animales y plantas.{ Son restos de animales y plantas en los que por procedimientos químicos se han

sustituido los materiales orgánicos por minerales.{ Son engaños que ha puesto Dios para probar a los hombres y confundir a los que creen

en la evolución

(a) ¿Cuál de dichas razones no es una hipótesis científica? ¿Por qué?

(b) ¿Cuál ha resultado, con el paso del tiempo, ser cierta?

EJ 8. En las páginas 8 y 9 se aplica el método científico a la cada libre de los cuerpos en laatmósfera, así como la ley encontrada por Galileo. Completa la siguiente tabla que trata de lasetapas del método científico:

¿Sobre qué debía investigar?

¿Cómo definir claramente el problema?

El problema había sido por Aristóteles y Galileo y se habían indicado dos hipótesis. ¿Cuáles?

Aristóteles:

Galileo:

¿Cómo realizó Galileo la experimentación?

Después de experimentar, ¿qué hipótesis resultó ser verdadera?

¿Qué ley podría haber emitido?

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EJ 9. En la experimentación anterior, Galileo dejó caer bolas de diferentes masas por unplano inclinado 30º y medía el tiempo que tardaban en recorrer 2 m. Marca la siguiente tabla,indicando que tipo de variable es cada magnitud:

Magnitud variable independiente variable controlada variable dependiente

masa de la bola

tiempo tardado

longitud del plano

ángulo inclina plano

EJ 10. Completa: En una experimentación, el investigador elige una serie de magnitudes cuyovalor mantiene constante. Esas magnitudes se denominan variables ____________________.

Otras magnitudes toman los valores que el investigador elige a su capricho. Son las variables___________________________________

Pero hay otras magnitudes cuyos valores no son conocidos de antemano por el investigador.Es más, todas la investigación se hace para saber que valores toman esas magnitudes. Son lasvariables __________________________________________ .

EJ 11. Subraya con diferentes colores (azul : variables independientes; rojo : variablesdependientes; verde: variables controladas) en las siguientes investigaciones:

a) La masa de sal que se disuelve en ½ litro de agua aumenta cuando se sube la temperatura.

b) el volumen de un gas disminuye cuando aumenta la presión, siempre que no cambie latemperatura.

c) Cuánto más tiempo usas auriculares, antes pierdes audición, si mantienes el volumen alto.

EJ 12. En la ciencia nunca se parte desde cero; la ciencia es acumulativa, es un procesocolectivo que se apoya en el trabajo de muchas personas. ¿En qué etapa o etapas del métodocientífico se pone de manifieste ese carácter acumulativo?

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La información que interviene en una investigacióncientífica debe aparecer en revistas acreditadas y deprestigio, en el que el trabajo remitido por un autores examinado por diferentes revisores. Nunca se debetomar como cierto la información que aparece enInternet (foros, blogs, chats, Wikipedia, Rincón delvago, etc.), ya que no existe ningún organismo quecertifique que lo que allí aparece es verdad.

EJ 13. En la imagen, un autor quiere publicar en una importante revista científicainternacional. Coméntala.

EJ 14. A pesar de todos los controles, el fraude en la ciencia existe. Lee el siguiente texto:

Con tal de adquirir fama y prestigio, algunos científicos dejan a un lado la ética y presentanresultados de estudios que son producto de su imaginación. los engaños más comunes quepodemos encontrar en el campo de la investigación son: la fabricación y maquillaje dedatos, la falsificación de resultados y el plagio. He aquí una lista de 10 fraudes cometidospor los hombres encargados de llevar la ciencia y la luz al resto del mundo.

El hombre de Piltdown. Tratando de imitar los pasos de Charles Darwin y su teoría de la evolución, un geólogo de nombre Charles Dawson, realizó trabajos en Piltdown, Inglaterra y según él, ahí halló el cráneo del considerado "eslabón perdido", en la cadena de evoluciónentre el mono y el hombre. A éste se le denominó el hombre de Piltdown. Después de someterlo a diversos estudios se descubrió que en realidad era el cráneo de un hombre de la era actual que había sido moldeado y pulido para que se asemejara al del animal.

La vacuna que provocaba autismo. En 1998, un grupo de científicos ingleses publicaron en la revista The Lancet un artículo en el cual, decían que la vacuna triple viral podía ser la causante de que determinado número de menores fueran autistas. Esta afirmación causó tal pánico en los padres que decidieron no aplicarla a sus hijos por el peligro que esta representaba. Tiempo después, se descubrió que a uno de esos investigadores lo había

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sobornado una asociación de niños especializada en esta enfermedad, pues querían demandar al laboratorio que la producía y necesitaban una prueba de peso para ir a juicio.

Mentiras en varias publicaciones de ciencia. La teoría dice que antes de poder sacar a la luz un artículo, un grupo de editores, con base en ciertas fuentes, aprueban o no el que esta sea publicada. Sin embargo, las revistas Science y Nature no siguieron este paso y el físico Jan Hendrik escribió más de 80 artículos de cosas inventadas o con información falsa. Lo mismo sucedió con Alan Sokal, quien en 1996, publicó en Social Text, contenido totalmente sacado de su imaginación que carecía de sentido.

Fusión fría. Según los científicos Stanley Pons y Martin Fleischmann habían creado un sistema llamado Fusión, el cual era un aparato de bajo costo que producía energía nuclear. La revista Time, incluso, lo llevó a portada, a pesar de que sus creadores no querían que su idea fuera pirateada. Muchos intentaron reproducir este sistema, pero nadie obtuvo los resultados que tanto se dijeron.

Relación genética entre palestinos y judíos y la existencia Real de Dios. Antonio Arnaiz Villena, encargado del área de Inmunología de un hospital de Madrid, escribió para Human Immunology un texto en el cual, afirmaba que los palestinos guardan una correspondencia genética con los judíos. Otro español, Baltasar Rodríguez Salinas, aseguró que por medio deuna fórmula matemática podía comprobar la existencia de Dios. Un examen riguroso a dicho artículo comprobó que toda esa teoría era producto de una mente muy creativa.

Clonación de seres humanos. El mundo se revolucionó cuando en 2004, Hwang Woo-suk afirmó en una revista, haber clonado células humanas. Al año siguiente, se comprobó que sus reportes se basaban en datos inventados , por lo que el científico pasó dos años en la cárcel.

El eslabón entre aves y dinosaurios. National Geographic publicó en una de sus portadas el archaeoraptor liaoningensis, el eslabón perdido entre dinosaurios y animales alados. El fósilfue hallado en China y en él se podía distinguir a un ser con alas y cola de reptil. Poco después se comprobó que en realidad se trataba de un Microrraptor zhaoianus, al cual se le agregaron partes de algún otro fósil.

El fraude de Kammerer. El biólogo Paul Kammemer aseguraba que los animales heredabana sus descendientes las habilidades y conductas adquiridas. Quiso demostrarlo en un experimento con sapos, los cuales, al momento de aparearse, sacaban unas pequeñas espinas de sus patas para poder agarrar de mejor manera a las hembras. Kingsley Nobel descubrió que Kammerer había inyectado tinta a estos reptiles y por lo tanto, su descubrimiento fue un engaño.

La patente del Sida. Esta enfermedad siempre está rodeada de polémica. Robert Gallo, científico del National Cancer Institute, se autoproclamó el pionero en las investigaciones deeste mal. Por otro lado, un doctor parisino de nombre Luc Montagnier dijo ser el padre de su descubrimiento. Se desató una guerra entre ambos personajes, que culminó en el descubrimiento de pruebas falsas, contaminadas y manipuladas por ambos bandos.

El elemento 118. En algún momento, la revista New Scientist sacó un artículo en el cual se hablaba del descubrimiento del elemento 118, el átomo más pesado que se conocía hasta ese momento. Muchos científicos se basaron en el escrito para intentar su reproducción, pero todos los intentos fracasaron. Al final se descubrió que uno de los supuestos"investigadores"del tema falseó información." 20-Abril-2011. Monserrat Arqué (La Vanguardia).

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3. NORMAS Y MATERIALES DE LABORATORIO

Una etapa importante del método científico es laexperimentación. El trabajo en el laboratorio requiere laobservación de unas normas de seguridad e higiene que evitenposibles accidentes debidos a desconocimiento de lo que seestá haciendo o a la negligencia de las personas que, en unmomento dado, están trabajando en el laboratorio.

EJ 15. Completa las siguientes frases:► Las ventanas y puertas del laboratorio han de abrir y cerrar adecuadamente, ya que en elcaso de humos excesivos es necesaria la ______________ ventilación, y, en caso de incendio,la _____________.

►Los grifos y los desagües no deben tener escapes que hagan el suelo _____________ ypudran la _______________. Los desagües deben permitir bien el paso del agua.

►Cada grupo se ________________ de su zona de trabajo.

►La utilización de la bata es muy conveniente, porque _______________________________________________________________________________________________________

►Si se tiene el pelo largo, es aconsejable llevarlo _________________ o metido en la ropa.

►___________ se deben llevar colgantes, porque ______________________________

►En el laboratorio no se puede ___________ ni _______________.

►Sobre las mesas de laboratorio o sobre el suelo no pueden depositarse prendas de vestir, niapuntes, etc., porque ____________________________________________

►Los productos que sobren ___________________ echarse en los frascos de origen.

►Cuando se echen en las pilas de desagüe productos líquidos de desecho , en seguidadebemos _____________________________________________________________

►Los productos químicos ______________________ con las manos y con la boca.

►Cuando se quiere diluir un ácido con agua, debemos echar _________ sobre el _________.

►Los productos inflamables debe estar ___________ de las fuentes de calor ( mecheros, etc).

►Si se vierte sobre ti cualquier ácido o producto corrosivo, lávate inmediatamente con______________ y avisa al profesor.

►Si un tubo de vidrio tiene un borde cortante, se alisa ____________________________

►¿En qué se diferencia, a simple vista, el vidrio frio del caliente?_________________ .

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EJ 16. Las sustancias químicas son, en la mayoría de los casos, peligrosas para el hombre y elmedio ambiente. Hay sustancias carcinogénicas -como el oloroso benceno- ,teratogénicas,mutagénicas, inflamables, explosivas, corrosivas, tóxicas, nocivas. Busca en el diccionarioo en algún libro las definiciones de esas palabras y escríbelas a continuación.

Carcinogénicas:

Teratogénicas:

Mutagénicas:

Inflamables:

Explosivas:

Corrosivas:

Tóxicas :

Nocivas:

EJ 17. Une los siguientes pictogramas con las sustancias que representan (puede haber más deuna línea por pictograma).

9

4

5

6

7 8 9

(carcinogénico, mutagénico, etc.)

INFLAMABLE

CORROSIVO

EXPLOSIVO

GAS A PRESIÓN

COMBURENTE

PELIGRO MEDIOAMBIENTAL

PELIGROSO PARA LA SALUD

TÓXICO

IRRITANTE Y OTROS

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4. GRÁFICAS

En esta asignatura, muchas veces se deben representar losresultados de una investigación en forma de gráficas. Crearlase interpretarlas es tarea que exige un cierto entrenamiento.

EJ 18. Representa en la cuadrícula la gráfica correspondiente a los siguientes valores:m (kg) 2 4 8 12 20 30 40

V (m3) 0,1 0,2 0,4 0,6 1,0 1,5 2

EJ 19. La gráfica representa la posición de un cuerpo en función del tiempo.

Completa la siguiente tabla:t (s) 10 24 33

e (m) 15 4

10

4 8 12 16 20 24 28 32 36 t (s)

242220181614121086420

e (m)

m (kg)

V (m3)

Las gráficas más sencillas son las que representanlíneas rectas que pasan por el origen.

Esas gráficas responden a ecuaciones del tipo y=kx , siendok un número (k=y/x)

EJ 18. En la experimentación de Galileo -de la que se habla en las páginas 8 y 9 del libro detexto, se obtuvieron los datos que aparecen en la tabla. Complétala y representa en cadagráfica lo que se indica. Halla la constante k en la gráfica rectilínea.

distancia recorrida, d (metros) 0 2 8 18 32 50 72

tiempo tardado, t (segundos) 0 1 2 3 4 5 6

cuadrado del tiempo tardado, t2

¿En cuál de las dos representaciones ha aparecido una línea recta?

¿Cuál es la variable independiente en esa gráfica?

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d

tt2

d

y

x

y = k . x

¿Y la variable dependiente?

¿Qué ecuación matemática relaciona, en general, ambas variables?

Para hallar la constante que aparece en la ecuación, divide uno de los valores del eje verticalentre el correspondiente valor del eje horizontal.

------- =

Para este caso en concreto, la ecuación matemática queda, entonces, como

5. RESUMEN DE LA UNIDAD DIDÁCTICAEJ 17. Haz un esquema resumen de esta unidad didáctica.

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Trabajo de la primera unidad didáctica

Para completar la visión de la Ciencia de la 1ª UD ahondaremos en la vida de algunoscientíficos que han conseguido que su nombre y su obra se conozcan hoy en día, muchos añosdespués de su fallecimiento.

De entre todos los científicos, vamos a conocer cosas de Newton, Kekulé, los Curie,Meitner, Nobel y Berzelius.

Debes responder verdadero o falso (rodeando V o F con un círculo, respectivamente). Recuerda que cada fallo que se comete resta una respuesta acertada, de modo que si en 46 preguntas se responden 23 correctamente y otras 23 están equivocadas, el resultado es cero. Las preguntas que no se contestan ni suman ni restan. .

Newton era inglés V / F

Newton vivió más de noventa años V / F

Su nombre de pila era Isaac V / F

Newton recibió el título de duque V / F

Newton destacó en el campo de la óptica V / F

Newton consiguió explicar por qué los cuerpos que no están sujetos caen al suelo V / F

De entre los seis científicos, Newton es el que nació antes V / F

Kekulé fue un famoso químico V / F

Se llamaba Alfredo Kekulé V / F

En 1685, Kekulé fue nombrado director del Instituto de Química de Bonn V / F

Kekulé era alemán V / F

Según cuentan, buscando la estructura del benceno, Kekulé soñó con seis serpientes que se mordían la cola, formando un hexágono V / F

Kekulé murió el mismo año que otro de los científicos con los que estamos trabajando V / F

El apellido Curie es de origen polaco V / F

De soltera, el apellido de María Curie era Sklodowska V / F

María Curie obtuvo el premio Nobel de Medicina V / F

Su marido, Pedro Curie, murió de muerte natural V / F

María Curie murió también de muerte natural V / F

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Cuando falleció, María Curie tenía 104 años V / F

Los esposos Curie descubrieron varios elementos químicos radiactivos V / F

En honor de los Curie, un elemento químico lleva su nombre V / F

María Curie fue catedrática en la Sorbona (Universidad de París) V / F

Lisa Meitner había nacido en Dinamarca V / F

De los seis científicos, Meitner es la que ha muerto más recientemente V / F

Lisa Meitner fue una entusiasta del régimen nazi V / F

Meitner trabajó junto a Otto Hahn, famoso físico alemán V / F

Lisa Meitner destacó, fundamentalmente, en el campo de la química V / F

El nombre de un elemento químico honra a Lisa Meitner V / F

También Berzelius ha dado su apellido a un elemento químico V / F

El nombre de Berzelius era Lorenzus V / F

A Berzelius se le conoce como el padre de la química orgánica V / F

Berzelius es el más longevo de los seis científicos que estamos considerando V / F

Al seleniuro natural de cobre se le llama, en su honor, berzelianita V / F

Tanto Berzelius como Nobel eran suecos V / F

Cuando nació Nobel, Berzelius vivía todavía V / F

El nombre de pila de Nobel era Alfredo V / F

Alfredo Nobel hizo su fortuna con el tabaco V / F

Nobel descubrió la dinamita V / F

Nobel descubrió la balistita V / F

Nobel fue un químico famoso V / F

Nobel dispuso en su testamento conceder, con su fortuna, unos premios anuales V / F

Los primeros premios Nobel se concedieron en 1910 V / F

Los premios Nobel se conceden en cinco categorías V / F

Existe el premio Nobel de Psicología V / F

El primer español que recibió un premio Nobel fue Juan Ramón Jiménez V / F

Existe un elemento químico cuyo nombre honra a Alfredo Nobel V / F

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LA MEDIDA, LOCOMÚN A TODAS LAS

CIENCIAS2ª UNIDAD DIDÁCTICA DE FÍSICA Y QUÍMICA



LIBRO DE TEXTO: PÁG.10-15




LA MEDIDA: LO COMÚN A TODAS LAS CIENCIAS

1. MAGNITUDES Y UNIDADES

EJ 1. En la siguiente tabla se recogen algunas expresiones de la vida cotidiana. Todas serefieren a alguna característica de las personas o cosas. Completala:

Expresión Característica

¡Qué grande es tu casa!

¡Cuánto te quiero!

¡Dios mio, qué maleta!¡Si no puedo con ella!

Yo estoy más agobiado que tú

¿Cuánto dura la película?

¡Cielos, hoy si que aprieta el sol!

EJ 2. ¿Cuáles de las expresiones siguientes pueden comprobarse?(a) Tu casa tiene una superficie dos veces mayor que la mía(b) Yo te quiero tres veces más que Juan.(c) Entre estas dos maletas hay una diferencia de tres kilogramos.(d) Mi angustia ha disminuido en cinco puntos.(e) Desde el veintiuno de Marzo al veintiuno de Junio el sol luce dos horas más.(f) ¡Ya lo decía yo! Treinta y cinco grados centígrados a la sombra.

EJ 3. ¿Qué es medir?

EJ 4. De las características del EJ 1., ¿cuáles son magnitudes?.

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MAGNITUD es todo aquello que se puedemedir.

MEDIR es comparar: Comparar una magnitud conotra conocida de su misma naturaleza para hallarsu valor.

Una porción limitada de una magnitud sellama CANTIDAD. Dicho de otro modo, la cantidades el valor de la magnitud.

Para impedir que una misma magnitud tengacantidades (valores) diferentes, se elige poracuerdo común, una magnitud cuya cantidad es UNO ya la que se le llama UNIDAD de esa magnitud.

Desde 1967 en España se utiliza el SistemaInternacional, S.I.

2. EL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (S.I.)

EJ 5. Una UNIDAD de medida debe ser universal, reproducible e inalterable ¿Quesignifica cada uno de esos términos?

EJ 6. Ayudándote de tu libro completa la siguiente tabla: Magnitud Unidad Símbolo

metro

Masa

Tiempo

K

Intensidad de la corriente eléctrica

Cantidad químicacd

EJ 7. ¿Cuáles de las siguientes cantidades están expresadas en las unidades correctas del S.I.?13g 1,3h 6t 150m 2,14ºC 3 días 7min 120 s 0,002 A 6 mol

Si la cantidad a medir es muy grande o muy pequeña,el Sistema Internacional establece unos múltiplos ounos submúltiplos. Destacamos:

MÚLTIPLOS SUBMÚLTIPLOS

G (giga) 1 G....... =109 unidades d (deci) 1 unidad = 10 deci........

M (mega) 1 M...... = 106 unidades c (centi) 1 unidad = 100 centi.......

k (kilo) 1 k..... = 1000 (=103) unidades m (mili) 1 unidad = 1000 mili,,,,,,,

h (hecto) 1 h... = 100 (=102) unidades m (micro) 1 unidad = 106 micro.........

da (deca) 1 da.... = 10 (=101) unidades n (nano) 1 unidad = 109 nano.........

UNIDAD = 1 = 100 unidades

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CAMBIO DE UNIDADES:

(a) Un método sencillo, aunque muy engorroso, es el de las“casillas”.

Por ejemplo, la cantidad 34,67 Mg se coloca de modo que el 4(la cifra que está inmediatamente a la izquierda de la coma)caiga en la casilla correspondiente. Para cambiar de unidades,basta con llegar a la nueva casilla. Así, por ejemplo, siqueremos expresar en mg, tendríamos:

3 4 6 7 0 0 0 0 0 0 0

34,67 Mg = 34670000000 mg (= 3,467.1010 mg)

0 0 3 4 6 7 0

34,67 Mg =0,03467 Gg = 34670 kg

Si la magnitud está elevado al cuadrado, se necesitan doscasillas por cada múltiplo o submúltiplo. Si es cúbica, tres.

1 5 6

G3 M3 k3 h3 da3 d3 c3 m3 μ3 n3

El número representado es 15,6 hm3 y se procede comoantes.

(b) Otro método más rápido y elegante consiste en utilizarFACTORES DE CONVERSIÓN (también llamado de las fichas dedominó).

En este método se usa un cociente en el que numerador ydenominador -cada uno con un múltiplo o submúltiplo diferente-valen lo mismo; por ejemplo,

Utilizándolos, se van transformando los múltiplos ysubmúltiplos en otros. Por ejemplo, si me piden pasar 0,25 Mma metros, la fichica a usar será:

0,25 Mm .

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G M k h da d c m μ n



1 km1000 m

1000 m1 km

ò100 cm

1 mò

1.000.000 m1 Mm

= 0,25.106 m∕ ∕

UNIDAD

Se pueden utilizar varias fichas, pasando siempre por launidad. Así, para pasar 13,4 km a cm

13,4 km

EJ 8. Expresa en metros las siguientes longitudes:

a) 56,56 km

b) 0,0052 Mm

c) 5678000 cm

d) 150050,5 mm

e) 65000 mm

EJ 9. Cambia de unidades. Expresa el resultado final utilizando la notación científica:

5,7 cm = ........................................... Mm

19,97 ks = ......................................... ds

3 g= .................................................. kg

3,21 A = .............................................hA

3. EL METRO, UNIDAD S.I. DE LONGITUD

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La definición de metro se basa en que la luz recorre300 millones de metro cada segundo.

Por otro lado, también se puede afirmar que ladistancia que hay en la Tierra entre uno de los polos y elEcuador, siguiendo un meridiano, es de unos 10 millones demetros.

A 90º le corresponden 10.000.000 de metros = 10.000 km

1000 m1 km

100 cm1 m

= 13,4 . 1000 . 100 cm = 13,4.105 cm∕∕ ∕

∕

Polo Norte

Ecuador

10 millones de metros

90º

EJ 10. Halla la distancia que separa dos pueblos situados en el mismo meridiano si suslatitudes se diferencian en a) 1º ; b) 30º

EJ 11. Entre Murcia y San Sebastián hay 588 km en línea recta. Halla la diferencia de latitudentre ambas ciudades.

EJ 12. Si en este mismo momento el Sol desapareciese, no nos enteraríamos hasta quehubiesen pasado 8 minutos. ¿Qué distancia separa el Sol de la Tierra?

4. MEDIDA DIRECTA DE LA LONGITUD.

Una medida es directa cuando existe un instrumento queal aplicarlo nos da directamente la cantidad de la magnituddeseada. Para longitudes normales disponemos de reglas,cintas graduadas, calibres ( o nonius), palmer, etc.

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EJ 13. ¿Cuánto mide el clavo de la figura? ¿Cuál es la precisión del calibre, o sea, hasta quedivisión es capaz de apreciar?.

4.1. CARÁCTER APROXIMADO DE LA MEDIDA.

En los trabajos científicos se manejan dos tipos denúmeros: números exactos y números inexactos (cuyos valoresson aproximados).

Casi todos los números exactos tienen valores definidos.Por ejemplo,hay exactamente 12 huevos en una docena de huevos,exactamente 1000 g en un kilogramo, y exactamente 2,54 cm enuna pulgada. El número 1 en cualquier factor de conversiónentre unidades, como 1 m=100 cm, también es un número exacto.Los números exactos también pueden ser resultado de contarnúmeros de objetos. Por ejemplo, podemos contar el númeroexacto de canicas en un frasco o el número exacto de personasen un salón.

Los números que se obtienen midiendo son, siempre,inexactos: cada vez que se realiza una medida se comete unerror: no estamos seguros de que el valor dado sea correcto.

EJ 14. El error puede deberse al instrumento de medida -por ejemplo, una regla malconstruida que indica la mitad de la longitud real-, ¿qué hay que hacer con el instrumento?

EJ 15. El error puede deberse, por otro lado, a la falta de pericia de la persona que efectúa lamedida- a veces mide de más, a veces de menos- ¿cómo se puede minimizar ese error?

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cm

Al repetir varias veces una misma medida podemos obtenervalores distintos. Tomaremos como VALOR EXACTO o valoraceptado la media aritmética de las medidas realizadas,tomando tantos decimales como tienen las medidas realizadas.

Las cifras significativas son aquéllas que se conocen conexactitud. En una cantidad dada, son cifras significativastodas las que se escriben excepto los ceros a la izquierda ylos ceros situados al final de un número sin coma decimal,salvo que se indiquen con un punto. Por ejemplo: 0,0023 cmtiene dos cifras significativas; 0,203 mm tiene tres cifrassignificativas; 2030,00 s tiene seis cifras significativas;200 tiene una cifra significativa (el 2); 200. tiene 3

EJ 16. Al medir cinco veces una longitud se obtiene los siguientes valores: 13,51 m; 13,56 m;13,61 m; 13,49 m; 13,52 m. Halla el valor exacto de la longitud y el número de cifrassignificativas.

EJ 17. Un alumno mide varias veces la longitud de su mesa con una regla que apreciamilímetros, halla la media y anota en su cuadernillo: 2,1574269 m. ¿Por qué está malexpresado? ¿Cuál es el valor correcto ? ¿Cuántas cifras significativas tiene el valor correcto?

Lee en la pág. 12 de tu libro de texto las normas paraREDONDEAR cantidades, según sean sumas, restas,multiplicaciones o divisiones.

EJ 18. Completa la tabla, medidas resultado en bruto resultado correcto Norma aplicada (pág, 12 )

12,03 + 9 + 17,1 38,13

3,104 x 2,0 6,208

123,9 - 24,224 99,676

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EJ 19. Halla el perímetro y el área de un campo de fútbol cuyos lados miden 145,76 m y36,71m . Indica cuántas cifras significativas tienen.

5. EL TIEMPO, ESA MAGNITUD TAN COMPLICADA

EJ 20. Tiempo es una palabra con muchas acepciones o sentidos. Si la buscamos en undiccionario, encontramos muchos significados distintos. ¿Cuál de las siguientes definicioneste parece más adecuada para nuestra asignatura?

(a) edad de una persona o animal(b) estación del año(c) sucesión de los fenómenos y duración de las cosas mutables, que va del pasado al

futuro en un sentido irreversible.(d) época en que vive o vivió alguna persona o sucese o sucedió alguna cosa.(e) cualquiera de los actos en que se divide la ejecución de alguna cosa.

EJ 21. Ordena estas viñetas:

EJ 22. ¿En qué te has basado para ordenarlas?

6. EL SEGUNDO, UNIDAD DE TIEMPO EN EL S.I.

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Es posible definir el segundo con bastante aproximacióndiciendo que un día dura, aproximadamente, 86400segundos; dicho de otra manera, el segundo es lafracción 1/86400 de la duración del día solar medio.

a d

f g h i je

b c

EJ 23. Los instrumentos que se utilizan para medir el tiempo se denominan cronómetros.Antiguamente se utilizaban relojes de sol, de arena, de agua y de fuego. Dibújalos y explicacómo funcionan.

7. RESUMEN DE LA UNIDAD DIDÁCTICA

EJ 24. Haz un esquema-resumen de la unidad didáctica.

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Física y Química 3º E.S.O.Trabajo de la segunda unidad didáctica

CORRIGIENDO ERRORES SISTEMÁTICOS: CALIBRANDO UNABALANZA

En el tema hemos estudiado que SIEMPRE QUE SE HACE UNA MEDIDA nunca setiene la seguridad absoluta de que el valor que damos sea el valor correcto. Se dice quesiempre se comete un error, que puede ser debido al instrumento utilizado -que no sea exacto-o ser debido a la persona que mide (que interpreta mal lo que marca el instrumento).

Con este trabajo vamos a calibrar un reloj despertador muy antiguo, a cuerda, quealguien encontró olvidado en un granero.

Disponemos de un cronómetro muy bueno. Lo que vamos a hacer es medir, con eldespertador y el cronómetro, al mismo tiempo, el número de gotas que caen de un grifo queno está bien cerrado. Hemos obtenido los siguientes datos:

Número de gotas Tiempo medidocon el despertados

Tiempo medidocon el cronómetro

10 5 s 14 s

25 28 s 35 s

40 1 min 20 s 56 s

65 2 min 1 s 1 min 31 s

107 3 min 2 min 30 s

Aquí empieza tu trabajo.

1º. En el papel cuadriculado de la hoja siguiente debes representar, en el eje vertical (el eje deordenadas) los segundos medidos por el cronómetro; en el eje horizontal (eje de abcisas)representarás el tiempo medido por el despertador oxidado (escala: diez cuadros equivalen aveinte segundos -o lo que es lo mismo, cada cuadrito pequeño representa dos segundos-.Uniendo esos puntos por líneas rectas obtenemos la GRÁFICA PARA EL CALIBRADODEL DESPERTADOR.

2º. Utilizando esa gráfica ya puedes utilizar el despertador para hacer medidas exactas. Indica,entonces:a) la duración real de un anuncio de televisión que según el despertador duraba 58 s.

b) ¿Cuánto tiempo debe marcar el despertador si lo utilizamos para preparar para la cena unhuevo pasado por agua que tiene que estar en agua hirviendo exactamente dos minutos?

29

31

UNIVERSO YMATERIA

3ª UNIDAD DIDÁCTICA DE FÍSICA Y QUÍMICA



LIBRO DE TEXTO: PÁG. 23,24




UNIVERSO Y MATERIA

1. EL UNIVERSO

EJ 1. ¿Qué es el Universo?

EJ 2. En su opinión, ¿el Universo tuvo un origen o existe desde siempre?

El debate acerca de cuál fue el principio y cómo comenzóel Universo se ha desarrollado a lo largo de toda la historiahumana conocida. Básicamente han existido dos posiciones:algunos pensadores, como ARISTÓTELES y HUTTON, han consideradoque el Universo no había tenido un comienzo sino que es algoeterno:"ningún signo de un comienzo-ninguna señal de un fin".Por otro lado muchas de las tradiciones primitivas y lasreligiones judía, cristiana y mahometana sostienen que eluniverso fue creado en un pasado más o menos reciente (en elsiglo XVII el obispo anglicano Ussher fijó en el año 4004 a.de C. la creación del universo, fecha a la que llegó sumandoedades de personajes del Antiguo Testamento).

Así, por ejemplo, la Biblia recoge cómo se produjo laCreación en seis días: La luz, el primero; el firmamento ocielo, el segundo; la tierra y los mares, el tercero; el Sol,la Luna y las estrellas, el cuarto día; los animales acuáticosy las aves, el día quinto y, finalmente, los animalesterrestres y el hombre en el sexto día, descansando elséptimo.

En 1929, el astrónomo estadounidense Edwin HUBBLEdescubrió que el Universo se está expandiendo, como un globoque se hincha. Esto llevó a los científicos a considerar queretrocediendo en el tiempo hubo un momento en el que todo loque llena el universo debió estar concentrado en un espaciomuy pequeño y que, por alguna razón, se produjo un enormecataclismo, denominado BIG BANG (gran estallido) que hizo quese separaran, aceptando ese momento como el origen deluniverso. Los cálculos actuales indican que el Big Bangocurrió hace .......

32

EJ 3. ¿Cuánto tiempo cree que ha transcurrido desde el Big Bang hasta nuestros días?

Con el Big Bang el universo se llenó de MATERIA y deRADIACIONES. Estrellas de todas las clases y tamaño(amarillas, blancas, enanas, gigantes rojas, de neutrones,pulsares), planetas, luz, ondas de diferente longitud,cometas, satélites, etc. Todo convive en el universo.

La explosión del Big Bang fue tan grande que hoy día esposible escuchar su eco con unos aparatos de radioespeciales, que son capaces de recibir ondas de radio muylargas.

EJ 4. Clasifique como MATERIA o como RADIACIÓN:(a) Agua (b) Hierro(c) Luz (d) Marte(e) Sonido (f) Calor(g) Aire (h) Ondas de radio(i) Globo (j) Rayos X(k) Rayos ultravioleta (l) Uva

Lo primero que observamos es que existen muchas clases demateria: la materia madera, la materia hierro, etc.

EJ 5. ¿Qué características son COMUNES, generales, a toda la MATERIA? O sea, ¿qué le hapermitido diferenciar lo que es materia de lo que es radiación?

MATERIA es todo aquéllo que tiene MASA y ocupa unlugar en el espacio (tiene VOLUMEN)

Un CUERPO es un trozo de materia con una formadeterminada.

2. LA MASA DE LOS CUERPOS

EJ 6. ¿Qué tiene más masa, el cuerpo ÁRBOL o el cuerpo LÁPIZ?

EJ 7. ¿Cuántas veces es mayor la masa contenida en dos libros iguales que la masa de uno deellos?

EJ 8. ¿Cómo definiría la masa de un cuerpo?

33

EJ 9. ¿Qué tiene más masa: un montón grande de paja de 10 kg o un trozo pequeño de plomode 10 kg?

EJ 10. Internacionalmente, la unidad de masa es el kilogramo (kg). Busque la definición máscompleta del kilogramo-patrón y haz un dibujo con sus medidas.

EJ 11. Clasifique, de mayor a menor masa, los siguientes cuerpos:(a) una moneda de 15 mg (b) una gota de agua de 2 cg(c) un moscardón de 3 g (d) una cinta de 17 dg

EJ 12. Haga lo mismo con:(a) un cuerpo de 18 q (quintales) (b) un coche de 2 t (toneladas)(c) un camión de 23000 kg (d) un árbol de 5000 hg(e) un objeto de 150 dag (e) un cuerpo de 100000 g

34

EJ 13. De las siguientes propiedades, ¿cuáles están influidas directamente por la masa delcuerpo?

(a) su color (b) su inercia (c) su brillo(d) su forma (e) su sabor (f) su peso

EJ 14. Muchas veces se confunde la masa de un cuerpo con su peso, aunque son conceptosmuy diferentes. ¿Cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas?

(a) la masa de un objeto es la misma en la Tierra que en cualquier otro planeta.(b) el peso de un objeto es distinto en la Tierra que en cualquier otro planeta.(c) la masa de un cuerpo varía según esté en un planeta o en otro(d) el peso de un cuerpo es siempre el mismo, aunque nos cambiemos de planeta.

EJ 15. Busca la definición de PESO y la relación matemática que existe entre masa y peso.Escríbalas aquí.

EJ 16. Rigoberto Ruiz está llevando a cabo una dieta de reducción de peso, bajo estrictocontrol médico. Llega a una farmacia y se sube en la balanza. Echa la monedita y ...."Sr: sumasa es de 75 kg y su peso es.......... ¿Cuánto pesa el Sr. Ruiz, en newton y en kg-f?

35

El PESO es la fuerza con la que la Tierra (uotro planeta) atrae a los cuerpos.

P = m.g (En la Tierra,g =9'8 m/s2)

Con esta expresión, el peso se mide en newton (N).

Directamente, sin usar esa fórmula, se puedecalcular el peso en kilogramos-fuerza (kg-f): elmismo número que indica la masa en kg proporciona elpeso en kg-f.

La masa es una magnitud importante porque muchaspropiedades de los cuerpos dependen de su masa.

EJ 17. ¿Cuántos newton equivalen a 1 kg-f?

EJ 18. Indique, para cada pareja, qué peso es mayor:(a) 255 N y 20 kg-f. (c) 34 kg-f y 43 kg-f(b) 95 kg-f y 900 N (d) 1000 N y 455 N

Además del peso, la inercia es la otra propiedad quedepende directamente de la masa del cuerpo. Se definecomo la oposición de un cuerpo a variar su velocidad.

EJ 19. ¿Por qué los frenos de los camiones son mucho mejores que los de las bicicletas?

EJ 20. Al astronauta Pedro Duque le han encomendado una misión "imposible". Cuando estáen su nave espacial, en ausencia de gravedad, y, por lo tanto, de peso, le han pedido que elijaentre cinco objetos que hay en su nave el de mayor masa. ¿Cómo lo puede hacer?

3. MEDIDA DE MASAS CON LA BALANZA

La masa de los cuerpos se mide con la balanza.

36

EJ 21. En la figura se muestra una balanza de laboratorio. Señale en ella:

- el soporte- el disparador- las cuchillas o aristas vivas- la cruz- un brazo- un platillo- el fiel- el arco graduado

EJ 22. Las balanzas electrónicas también se utilizan mucho en los laboratorios. El preciodepende mucho del número de decimales que puede apreciar. Al hallar la masa de un objetose han utilizado tres balanzas, que han marcado los siguientes valores:

Es más PRECISA la segunda balanza. ¿Por qué?

EJ 23. ¿Qué es la sensibilidad de un instrumento de medida? ¿Cuál es la sensibilidad de las balanzas anteriores?

4. MEDIDA DEL VOLUMEN

La materia ocupa un lugar en el espacio. Se dice quetiene volumen. El método que se utiliza para medir losvolúmenes dependerá de que el material sea sólido, líquido ogaseoso.

37

, ,g g g

4.1. MEDIDA DE VOLÚMENES DE LÍQUIDOS

Medir volúmenes de líquidos es de enorme interés en los laboratorios, ya que muchos trabajos experimentales pasan por la determinación de éstos volúmenes.

EJ 24. En la figura se muestran cuatro utensilios que miden volúmenes de líquidos. ¿Cómose llaman?

EJ 25. En la figura se ve un detalle ampliado de una pipeta, en la que se ha cargado unlíquido. ¿Cuánto volumen se ha tomado?. Exprésalo en mL, L, cm3 y m3.

4.2. VOLÚMENES DE SÓLIDOS

Cuando el sólido tiene forma de una figura geométricaconocida, se aplican las fórmulas de la Geometría una vez quese hayan medido las dimensiones lineales de las cuales dependael volumen. Los volúmenes geométricos más importantes son lossiguientes:

Cilindro p R2 h Esfera (4 p R3 )/3

Cono (p R2 h)/3 Cubo L3

Tronco de cono [p h (R2+r2+Rr)]/3 Paralelepípedo l.a.h

38

23

24

25

26

27

28

29

ml

EJ 26. El kilogramo-patrón es la masa de un cilindro de 39 mm de diámetro y 39 mm dealtura. Halla su volumen en mm3 y en dm3.

Si el sólido no tiene formageométrica, su volumen se puedehallar por el método de inmersión,utilizando para ello una probeta yun líquido en el que el sólido nosea soluble.

EJ 27. Mire la figura e indique el volumen del sólido.

4.3. VOLUMEN DE UN GAS

Medir el volumen de un gas es cosacorriente en el laboratorio y en la industria.

EJ 28. Para medir el volumen de un gas en el laboratorio se utiliza el método de la probetainvertida. Explícalo.



39

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

mL

Física y Química 3º E.S.O.Trabajo de la tercera unidad didáctica.

Una balanza de platillos es exacta cuando al dispararla el fiel marca 0. Sin embargo,aunque no sea exacta se puede medir con ella utilizando el MÉTODO DE LA DOBLEPESADA. La siguiente historia explica este método.

Abel, rebuscando entre los objetos antiguos que había en el desván de su casa,encontró una balanza de platillos con su correspondiente caja de pesas. Rápidamente se lodijo a su madre y ésta le dijo: "¡Estupendo!. Como voy a hacer un pastel y debo utilizarcantidades exactas, toma el frasco de la harina y tráeme exactamente cincuenta gramos".Abel tomó la balanza, colocó en el platillo de la derecha una masa de 20g, dos de 10g, unade 5g, dos de 2g y una de 1g y fue echando harina en el otro platillo harina hasta que el fielmarcó el cero de la escala graduada. Recogió con mucho cuidado toda la harina que habíapuesto y se la dió a su madre. La madre hizo el pastel pero ¡horror, algo había salido mal!."¡No hay duda!", murmuró su madre. “Esto ha pasado porque no he echado exactamentecincuenta gramos de harina” .

Abel no se lo podía explicar y lo comentó con su amiga Fuensanta. En cuanto se locontó ella le dijo. ¿Has comprobado si la balanza es exacta?. No, respondió Abel. Es más, nisiquiera sé como hacerlo. Fuensanta dejó la balanza encima de una mesa y le dijo: "¿Te dascuenta? La balanza es inexacta, el fiel no marca el cero".

Pero Abel no se desanimó y se dijo "voy a utilizarla. Creo que he encontrado lamanera de hallar masas exactas aunque la balanza no lo sea, aunque una pesada no basta.Debo hacer dos pesadas." En el platillo derecho de la balanza colocó un objeto cuya masadeseaba conocer. En el otro platillo fue echando arena hasta que el fiel marcó el cero.Después sustituyó el objeto problema por pesas hasta que el fiel marcó nuevamente el cero.Contó las masas y así halló lo que deseaba.

El trabajo de la unidad consiste en hacer una tira de cómic con esta historia. Comomínimo debe haber las siguientes viñetas:

(a) Abel encuentra la balanza de platos con sus pesas.(b) Midiendo 50 g de harina para hacer el pastel de su madre.(c) El pastel sale mal: la pesada está mal hecha.(d) Fuensanta demuestra que la balanza es inexacta(e) Abel pone un objeto en una balanza y arena en la otra hasta que el fiel marca cero.(f) Se quita el objeto y se colocan pesas en su lugar.

Según las ganas que tengas de trabajar, puedes intercalar otras viñetas. Se valorará que seaprecie bien el método de la doble pesada.

41

43

PROPIEDADESESPECÍFICAS DE LA

MATERIA4ª UNIDAD DIDÁCTICA DE FÍSICA Y QUÍMICA



LIBRO DE TEXTO: PÁG.23, 25-32, 47




PROPIEDADES ESPECÍFICAS DE LA MATERIA

1. INTRODUCCIÓN

En la unidad didáctica anterior, al hablar de la materia,se estudiaron las características de toda materia: masa yvolumen. En esta unidad didáctica nos vamos a referir a unaserie de propiedades que unas clases de materia tienen y otrasno. Estas propiedades específicas nos van a permitirdistinguir una clase de materia de otras.

EJ 1. Indique alguna propiedad que sirva para diferenciar

(a) el agua del aceite:

(b) la sal del azúcar:

(c) el hierro del plomo:

2. PROPIEDADES ESPECÍFICAS QUE SE PERCIBEN POR LOS SENTIDOS

EJ 2.Completa la tabla, indicando qué sentido se utiliza para percibir estas propiedades específicas:

Color Olfato

Sabor

Frialdad Vista

Brillo

Transparencia Gusto

Olor

Untuosidad Tacto

Adherencia a la lengua

44

Se llama PROPIEDAD ESPECÍFICA oCARACTERÍSTICA de una clase de materia a unacualidad, independiente de la masa y del volumencuyo valor sea distinto de una clase de materia aotra

3. ESTADO FÍSICO

En condiciones ordinarias, la materia puede presentarse enestado sólido, líquido o gaseoso.

EJ 3. Complete la siguiente tabla, fijándose en la pág 26 de tu libro de texto:

Estado físico Forma Volumen ¿fluyen?

EJ 4. El estado físico de una materia depende de la temperatura que tenga, de modo queenfriándola o calentándola podemos conseguir que cambie de estado. Complete el siguienteesquema, indicando cómo se llaman los cambios de estado.

EJ 5. Defina PUNTO DE FUSIÓN de una sustancia.

EJ 6. Defina PUNTO DE EBULLICIÓN de una sustancia.

EJ 7. Complete la tabla (pág 29 del libro de texto), indicando el estado físico en el que se encontrarán las sustancias las temperaturas indicadas.

Sustancia p.de fusión p.de ebullición -200ºC 100ºC 2500ºC

Oxígeno

Amoniaco

wolframio

mercurio

45

SÓLIDO LÍQUIDO GAS

cambios progresivos

cambios regresivos

EJ 8. En la gráfica se representa la temperatura de un material sólido que se está calentandofrente al tiempo que dura el calentamiento.(a) El punto de fusión del material es ____________

(b) Tarda en fundir __________________________

(c) Usando la tabla de la pág.29 del libro, identifiquequé sustancia se está calentando: _______________

(d) Escriba sobre cada trozo de la gráfica elESTADO FÍSICO en el que se encuentra esematerial.

(e) Indique el estado físico (e1)después de calentar dos minutos:_______ (e2) después de calentar seis minutos: _________ f) Durante el cambio de estado, la temperatura permanece constante. Sin embargo lasustancia se está calentando. ¿En qué se invierte esa energía? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

La mayor parte de los cuerpos sólidos, al calentarlos,pasan directamente de sólido a líquido. Pero hay cuerposque al fundir empiezan a resblandecerse, pasando por unestado intermedio entre sólido y líquido llamado pastoso.Es la fusión vítrea,por tener lugar en el vidrio.

Otros cuerpos son infusibles, o sea, antes de fundirsearden o se descomponen.

Por último se llaman cuerpos refractarios aquéllos quefunden a temperaturas elevadísimas.

EJ 9. ¿Puede citar dos sustancias que presenten "fusión vítrea" además del vidrio?

EJ 10. Cite dos clases de materia infusibles.

EJ 11. ¿En qué se emplean, principalmente, los materiales refractarios?

El paso de líquido a gas se denomina VAPORIZACIÓN.Puede ser: por EVAPORACIÓN o por EBULLICIÓN.

46

0 3 8 10 min

2000ºC 1535

30

EJ 12. Una con flechas las dos columnas.- Paso de líquido a gas

EVAPORACIÓN - Ocurre a cualquier temperatura - Es superficial

- Es tumultuosaEBULLICIÓN - Se produce en toda la masa

- Sólo a la temperatura de ebullición- Acontece de forma tranquila

Para que se produzca la VAPORIZACIÓN, el líquido tiene quetomar calor.

EJ 13. Los legionarios, en el desierto, para comer sandía fresca la parten por la mitad y ladejan a la intemperie. Al cabo de un rato quitan la parte exterior -que está seca- y el resto estáfresquito. Explíquelo.

EJ 14. ¿Por qué nos refresca abanicarnos?

4.1.ESTUDIO MÁS DETALLADO DE LOS GASES

De los gases se sabe que su volumen cambia con la presióny con la temperatura.

EJ 15. Dibuja en cada caso el tamaño del globo cuando sufre las transformaciones indicadas:

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se calienta

se enfría

se quieta aire del recipiente

menos presión más presiónentra aire al recipiente

La LEY DE BOYLE-MARIOTTE relaciona el volumen de un gascon la presión que soporta. Viene a decir que, si no cambia latemperatura, al aumentar la presión sobre un gas, su volumendisminuye.

El producto presión.volumen es constante.

P1.V1 = P2.V2 = P3.V3 = .....

EJ 16. De un gas a 30ºC se sabe que ocupa un volumen de 2 litros cuando está sometido a unapresión de 5 atmósferas. Completa la siguiente tabla para el gas cuya temperatura no cambia:

Presión, P (at) 5

Volumen, V (L) 1 2 3 4 5 6 7

P.V

EJ 17. Completa, para un gas cuya temperatura no cambia durante el proceso:(a) si la presión se duplica, el volumen del gas se reduce a ___________________________(b) si el volumen se triplica, la presión ___________________________________________

La LEY DE CHARLES relaciona el volumen de un gas con latemperatura a la que se encuentra (siempre y cuando la presiónno cambie).

Esta ley dice que el cociente volumen/temperatura otemperatura/volumen para un gas es constante.

La temperatura T es “temperatura absoluta”, se mide en kelvin,K, y se calcula sumándole 273 a la temperatura en ºC.

K = ºC + 273

EJ 18. Ordena, de mayor a menor, las temperaturas: -20ºC, 100 K, 0ºC, 200K, 52ºC

48

V 1

T1=

V 2

T2=

V 3

T 3= ....

T1

V 1=

T2

V 2=

T 3

V 3= ....ò

EJ 19. Completa la siguiente tabla para un gas que se encuentra a presión constante:

Temperatura (ºC)

Temperatura, T (K) 300 600 273 2000

Volumen, V (L) 40 15 5 30

T/V (K/L)= cte.

EJ 20. A 25ºC, un gas tiene un volumen de 8 L. ¿A qué temperatura su volumen será 4 L?

La TEORÍA CINÉTICO-MOLECULAR explica las propiedades dela materia gaseosa, aunque con pequeñas modificaciones, seaplica a toda la materia (sólida, líquida y gaseosa).

EJ 21. En la pág. 27 de su libro se exponen los postulados de esta teoría .Complete:

1. La materia está formada por___________________________________________

2. El tamaño (volumen) de las partículas es _________________________________

3. Las partículas están en continuo ________________________________________

4. Entre las partículas hay dos tipos de fuerzas: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

EJ 22. Imagínese que dispusiera de un superultrahipermicroscopio y fuese capaz de observarlas partículas de la materia. ¿Cómo distinguiría un sólido, un líquido y un gas?

49

EJ 23. Lee las pág. 30 y 31 y contesta qué efecto tiene la temperatura sobre las partículas queforman la materia.

EJ 25. ¿A qué se debe la presión de un gas?

EJ 26. ¿Cómo explica la teoría cinética los cambios de estado?

5. DENSIDAD

Una de las propiedades más específicas de la materia, yasea sólida, líquida o gaseosa, es su densidad.

EJ 27. Disponemos de varios trozos de aluminio.Mirando la tabla de densidades, nos dicen que ladensidad del aluminio es 2700 kg/m3 (o de 2,7g/cm3 , si lo expresamos con esas unidades).¿Cómo se podría definir la densidad de un cuerpo?

50

m=192,8 kg ; V=0,0714 m3 m=2,7 g; V=1 cm3

m= 2700 kgV= 1 m3

m=540 gV=200 cm3

EJ 28. La gráfica masa frente a volumen corresponde a dos sustancias diferentes, A y B.¿Cuál de las dos sustancias tiene mayordensidad?.

¿Cuánto valen ambas densidades? densidad de A =

densidad de B =

Matemáticamente, se define la densidad como elcociente entre la masa de un cuerpo y su volumen. m d = ----- VSu unidad, en el S.I.,es el kg/m3.

EJ 29. Halla el volumen de un objeto de hierro (densidad del hierro= 7,8 g/cm3) de 2 kg demasa.

EJ 30. Comprueba que 1000 kg/m3 = 1 g/cm3

1000kg

m3= 1000

gkg

mcm

3

=g

cm3

EJ 31. Ordene de mayor a menor las densidades (recuerda que 1 dm3 = 1 L; 1 cm3=1mL) :3700 kg/m3 0,43 g/cm3 15,6 g/mL 760 g/l

51

A

1

m (g)

2

4

V3 (cm )

B

3

EJ 32. En la figura se muestra un picnómetro que tiene una capacidad de 10 cm 3 y vacío tieneuna masa de 57 g. Cuando se llena con alcohol hasta el enrase, su masa es de 64,9 g. Calculela densidad del alcohol, en kg/m3 y en g/cm3

EJ 33. Halla, en g/cm3 y kg/m3, la densidad del platino iridiado con el que se construye elkilogramo-patrón. Recuerde que el volumen de un cilindro es V= pR2h y que el diámetro y laaltura del kilogramo patrón es de 39 mm.

EJ 33. Halle la densidad del objeto del problema. ¿Será de aluminio(daluminio = 2700 kg/m3)?

52

6. SOLUBILIDAD EN AGUA U OTROS LÍQUIDOS

Un material es soluble en un líquido cuando se disuelveen él. Casi todas las sales se disuelven en agua. Algunoscompuestos orgánicos también se disuelven en agua; perootros sólo lo hacen en disolventes orgánicos, como el éter.

EJ 34. Escribe aquí la definición de SOLUBILIDAD DE UNA SUSTANCIA que aparece entu libro (página 47), y las unidades que suelen emplearse para medirla.

EJ 35. A 80ºC, la solubilidad del nitrato de potasio es 176 g por cada 100 mL de agua.Completa:

volumen de agua masa de nitrato de potasio que se disuelve como máximo

100 cm3 (=100 mL)

0,5 L (= ______ mL)

EJ 36. La solubilidad de la sustancia A en agua, a 30ºC, es 15 g/100 mL de agua. En un vasohay 200 mL de agua y echamos 12 g de A. ¿Cuántos gramos más de A podrán disolverse?

EJ 37. Al aumentar la temperatura del agua, ¿la solubilidad de un sólido aumenta odisminuye?

53

EJ 38. A 30ºC, en 100 mL de agua se disuelven 40g de una sal, mientras que a 10ºC sólo sedisuelven 18g de la sal. Si echamos 40 g de sal en 100 mL de agua a 30ºC y enfriamos a10ºC, ¿qué se observará?.

EJ 39. ¿Cómo influye la temperatura del líquido en la solubilidad de un gas? Ver anexo.

EJ 40. ¿Metería un pez en una pecera llena de agua hervida que se ha dejado enfriar en unrecipiente cerrado?.¿Por qué?

EJ 41. ¿Cómo influye la presión en la solubilidad de un gas en un líquido? Ver anexo.

EJ 42. ¿Por qué salen burbujas cuando se abre una botella de gaseosa?. ¿De qué son esasburbujas?

54

EJ 43. ¿Por qué un buzo que ha realizado una inmersión duradera a gran profundidad debe irhaciendo, en la subida, varias paradas de descompresión a diferentes profundidades?. ¿Qué leocurre si no las hace?.

7. OTRAS PROPIEDADES ESPECÍFICAS INTERESANTES

EJ 44. Completa la siguiente tabla:Propiedad específica ¿Qué es? Ejemplo de material

Conductividad eléctrica

Conductividad térmica

Tenacidad

Fragilidad

Elasticidad

Dureza

Ductilidad

Maleabilidad

EJ 45. Se quiere transportar corriente eléctrica entre dos puntos alejados. ¿Con qué tipo demateriales se debería realizar esa instalación? ¿Qué propiedades hay que tener en cuenta?

EJ 46. Para fabricar una taza de café, ¿qué propiedades específicas se deberían tener encuenta?. ¿Qué material podría utilizarse?

8. RESUMEN DE LA UNIDAD DIDÁCTICAEJ 47. Haga un esquema resumen de la unidad didáctica.

55

ANEXO a la 4ª Unidad Didáctica

56

Fabricando mezclas usuales: bebidas carbónicas.

Las bebidas carbónicas son una disolución en estado líquidoque lleva disuelto un gas: el dióxido de carbono, CO2. Cuando ungas se disuelve en un líquido, la solubilidad aumenta al aumentar lapresión. Si la botella está cerrada, el líquido está sometido a unadeterminada presión, y la disolución tiene disuelta una cantidadgrande de dióxido de carbono. Al abrir la botella, disminuyen lapresión y la solubilidad del gas. El exceso de gas disuelto sale de labotella arrastrando con él algo de líquido. Ésa es la espuma que salede la botella. Éste es también el fundamento de los pulverizadores(mal llamados sprays), donde al abrir la válvula, el exceso de gasdisuelto se escapa y arrastra con él al líquido (espumas para el pelo,pulverizadores de nata montada, etc.)

Alterando mezclas naturales: la contaminación térmica

Cuando un gas se disuelve en un líquido, la solubilidad disminuye alaumentar la temperatura, ya que entonces las partículas de gas, según la teoríacinética, se mueven más deprisa y pueden dejar más fácilmente el líquido parapasar al aire. Eso quiere decir que, por ejemplo, en agua fría se disuelve unamayor cantidad de oxígeno que en agua caliente. La cuestión es de granimportancia para la vida acuática, ya que los peces respiran el oxígeno disuelto enel agua. Cuando se vierte agua caliente de un río, procedente de una industria , deuna central térmica eléctrica o por cualquier otro motivo, el aumento de latemperatura hace que disminuya la cantidad de oxígeno disuelto, lo que hacepeligrar la vida de las especies que allí habitan.

57

Pro

pied

ades

esp

ecíf

icas

de

la m

ater

iaso

n

Per

cibi

das

por

los

SE

NT

IDO

S

VIS

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TA

CT

O

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OO

LFA

TO

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mentese explica por

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de

infl

uye

infl

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SÓ

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D 4

: P

RO

PIE

DA

DE

S E

SP

EC

ÍFIC

AS

DE

LA

MA

TE

RIA

S

L

G

Física y Química 3º E.S.O.Trabajo de la cuarta unidad didáctica.

Una de las propiedades características de la materia es la DUREZA. Se define como laresistencia que opone ese material a ser rayado por otro; de tal manera que si un mineral A raya a otroB, decimos que A es más duro que B. Una escala que se acepta internacionalmente para medir ladureza es la ESCALA DE MOHS, formada por diez minerales cuya dureza va desde 1 (talco) hasta10 (diamante). Partiendo de la palabra que figura en la parte superior de la probeta, CALCITA, que es elmineral que ocupa el tercer lugar en la escala de MOHS, hay que llegar a encontrar otro mineral deesta misma escala para lo cual habrá de ir vertiendo una a una las moléculas (letras) de la probetapara que pasen a través de los tubos, válvulas y aparatos y lleguen al tubo de ensayo (parte inferior).Hasta que una molécula no llegue al tubo no se debe verter la siguiente.

Al pasar una molécula por una válvula, hace cambiar a ésta de posición, o sea, que si estabala válvula hacia la izquierda la dirige hacia la derecha, o al revés. En los aparatos las moléculassufren las transformaciones siguientes:

.

ESQUEMA DE VÁLVULAS1º 2º 3º 4º 5º 6º 7º

ABCDEF

59

A B C DE

FG

H

IJ

KLMNÑOP

QR

S

T

UV

WX

Y Z

Reacción

Reacción

positiva

negativa

REACCIONES EN LOS APARATOS:

1: Serpentín: Reacción positiva, 13 saltos.2. Balón: Reacción positiva, 9 saltos.3. Dosificador: Reacción negativa, 3 saltos.4. Mezclador: Reacción idéntica al balón.5. Condensador: Reacción negativa, 2 saltos.6. Reactor: Reacción positiva, 15 saltos.7. Matraz: Reacción negativa, 14 saltos

5

61

CLASIFICACIÓN DE LAMATERIA




LIBRO DE TEXTO: PÁG. 39-46, 48, 132-133




CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA

1. INTRODUCCIÓN

Tras haber dedicado las dos unidades didácticasanteriores, primero a estudiar las características de lamateria (masa, volumen) y después sus propiedades específicas(olor, color, densidad, etc.) estamos en condiciones declasificar la materia.

EJ 1. La materia se clasifica en HOMOGÉNEA y HETEROGÉNEA. Busque el significadode esas palabras en su libro de texto (pág 39).

EJ 2. Clasifique como HETEROGÉNEA o como HOMOGÉNEA las siguientes materias:(a) agua azucarada (b) agua con aceite (c) vidrio(d) leche cortada (e) agua fangosa (f) granito(g) un clavo recién comprado (h) agua del grifo (i) pólvora(j) sal de mesa (k) agua con alcohol (l) hormigón

Materia homogénea es aquélla en la que no seaprecian, a simple vista o con instrumentos ópticos(lupas, microscopios, ultramicroscopios), partes condistinta composición o propiedades. Cuando la materiapresenta esas partes se dice que es heterogénea.

2. SUSTANCIAS HETEROGÉNEAS. PROPIEDADES

La materia heterogénea es siempre una MEZCLA de dos o mássustancias homogéneas. Una de ellas, llamada FASE DISPERSANTE,tiene en su interior a la otra sustancia, la FASE DISPERSA. Eltamaño de las partículas que forman esta última debe ser mayorque 1 nanometro (10-9 m).

EJ 3. Complete la siguiente tabla:

tipo de mezcla ejemplo 1 ejemplo 2Sólido + sólido tiza + carbón

Sólido + líquido: suspensión agua + arena

líquido + líquido: emulsión agua + aceite

gas + líquido cerveza

62

EJ 4. Muchos antibióticos son unos polvos que al llegar a casa hay que echarles agua y agitar,teniendo que agitar siempre antes de cada toma. En el envase pone: POLVOS PARAPREPARAR UNA _______________________________ .

EJ 5. Piense en una mezcla sencilla, como es tiza y carbón. ¿Cuáles de las siguientespropiedades pertenecen a las mezclas heterogéneas?

(a) se pueden mezclar en cualquier proporción.(b) sus propiedades tienen un valor intermedio de las de sus componentes.(c) se separan con dificultad.

Si el tamaño de las partículas de la fase dispersa estácomprendido entre 1 y 200 nm, la mezcla heterogénea sedenomina COLOIDE o, más comúnmente, SOL.

EJ 6. El nombre de los coloides, o soles, nos indica cuál ha sido la fase dispersante.Completa:

Nombre genérico fase dispersante

HIDROSOL

ALCOSOL

AEROSOL

EJ 7. Completa la siguiente tabla , colocando en el lugar correspondiente los siguientescoloides: NIEBLA ; HUMO ; ESPUMA; MAYONESA; MANTEQUILLA; PINTURA;QUESO; ESMERALDA; NATA BATIDA ; PIEDRA PÓMEZ

FASE DISPERSA

SÓLIDO LÍQUIDO GAS

FASEDISPERSANTE

SÓLIDO

LÍQUIDO

GAS

EJ 8. Las fases dispersante y dispersa no se observan a través de un microscopio ópticonormal, sino a través de un ULTRAMICROSCOPIO, que es un microscopio normal pero quese ilumina desde el lado, y no por debajo. Dibuja aquí lo que se observa al contemplar, con unultramicroscopio, un sol. Este fenómeno se denomina EFECTO TYNDALL.

63

haz de luz

coloide

EJ 9. Observadas al ultramicroscopio, las partículas de la fase dispersa presenta unmovimiento desordenado, caótico, que fue observado primeramente por Robert Brown almirar granos de polen dispersos en agua. ¿Qué nombre recibe ese movimiento?.

EJ 10. Haz un dibujo de ese movimiento desordenado de una partícula de coloide.

3. SEPARACIÓN DE MEZCLAS HETEROGÉNEAS

Todos los métodos de separación se basan en encontrar unapropiedad que sea distinta para cada componente de la mezcla.

EJ 11. Busca en el libro(pág 41)o en un diccionario el significado de las siguientes palabras:

Método de separaciónEstado físico

Propiedad separadorafase dispersante fase dispersa

FILTRACIÓN

IMANTACIÓN

CRIBA o TAMIZADO

DECANTACIÓN

CENTRIFUGACIÓN

FLOTACIÓN

LEVIGACIÓN


Mezcla Propiedad separadora Método Resultado de la separación

Agua + azufre El azufre, insoluble en agua Filtración

azúcar + azufre Distinta solubilidad en agua

hierro + arena

arena + piedra

oro + ganga

agua + aceite

mena + ganga Flotación

64

4. MEZCLAS HOMOGÉNEAS: DISOLUCIONES

Las disoluciones son mezclas homogéneas de dos o mássustancias cuyas partículas no son visibles ni con elultramicroscopio (su tamaño es menor de 1 nm). En ladisolución hay un DISOLVENTE y uno o más SOLUTOS. ¿Cómodistinguirlos?.

Si todas las materias están en el mismo estado deagregación, el disolvente es la que está en mayorcantidad. Si no ocurre eso, el disolvente es aquellasustancia que tiene el mismo estado de agregación que ladisolución resultante.

EJ 13. Identifique al disolvente y al soluto o a los solutos de las siguientes disoluciones:DISOLUCIÓN COMPOSICIÓN DISOLVENTE SOLUTO/S

Aire (gas) 75% Nitrógeno21% oxígeno

4% otros gasesAcero inoxidable

(sólido)0'1% de carbono15-18% de cromo8-10% de níquel72-77% de hierro

Agua mineral(líquido)

agua sales disueltas

alcohol sanitario(líquido)

alcohol 96%agua 4%

agua salada(líquido)

agua1-30% de sal

niebla (gas) 2% de aguaaire

amalgama de oro(sólido)

oro (sólido)mercurio (líquido)

5. FORMAS DE EXPRESAR LA CONCENTRACIÓN DE UNA DISOLUCIÓN.

Una de las características de las disoluciones es quesu composición no es constante, ya que puede variarse lacantidad de soluto o la de disolvente. Hay disolucionesdiluidas, concentradas y saturadas.

EJ 14. Une correctamente las palabras de las dos columnas:

Disolución DILUIDA Aquella que no admite más soluto

Disolución CONCENTRADA Aquella que está lejos de saturarse

Disolución SATURADA Aquella que se acerca a la saturación.

Como la concentración de la disolución puede variar, se hace preciso definir unas magnitudes que nos permitan conocerla sin ningún equívoco. Estudiaremos tres:

65

Tanto por ciento en masa: expresa los gramos de soluto que hay en 100 g de disolución.

Tanto por ciento en volumen: indica el volumen de soluto disuelto en 100 volúmenes de disolución.

Concentración en masa o gramos por litro:Proporcionalos gramos de soluto que existen en cada litro de disolución

EJ 15. En 200 g de agua se disuelven 25 g de un soluto. Calcule el tanto por ciento en masade la disolución obtenida.

EJ 16. ¿ Qué cantidad de agua y de nitrato de potasio deben tomarse para preparar 500 g deuna disolución al 5% en masa ?.

66

% en masa=masa de soluto

masa de disolución.100

% en volumen=volumen de soluto

volumen de disolución.100

concentración en masa=masa de soluto

volumen de disolución

EJ 17. Se disuelven 58,5 ml de etanol en 977 ml de agua. ¿Cuál es el tanto por ciento envolumen de la disolución resultante?.

EJ 18. Un enfermo debe tomar al día 0,025 g de antibiótico. La concentración de antibióticoen un jarabe es de 5 g/L. ¿Qué volumen de disolución debe tomar diariamente?. Si en unacucharada caben 2,5 mL de jarabe, ¿cuántas cucharadas tomará al día?

EJ 19. Halla el tanto por ciento en masa de una disolución formada por 6 g de sal y agua hastacompletar un litro de disolución. La densidad de la disolución salina resultante es 1,1 g/cm3.

67

EJ 20. Tenemos 100 g de una disolución al 8% en masa de yodo en tetracloruro de carbono.La densidad de la disolución es 1,6 g/mL. ¿Cuál es su concentración en masa?.

EJ 21. Se toman 250 mL de una disolución acuosa de azúcar de 120 g/L y densidad 1,10g/cm3. Halla su concentración en % en masa.

68

6. SEPARACIÓN DE LOS COMPONENTES DE UNA DISOLUCIÓN

Existen varios métodos para separar el soluto deldisolvente:destilación; evaporación/cristalización; extraccióncon disolventes insolubles; cromatografía sobre papel.


Método de separación Se basa en: EjemplosAl disminuir la cantidad de disolvente,

precipita el solutoLa precipitación de la sal en las salinas

Las velocidades con la que se muevenlos distintos solutos sobre una tira de

papel son distintas

La separación de pigmentos vegetalesde distintos colores se realiza,

espectacularmente, con esta técnicaLas solubilidades en diferentes

disolventes son distintasEl yodo es más soluble en tetracloruro

de carbono que en agua; a la sal leocurre lo contrario

Los componentes de la disolucióntienen diferentes puntos de ebullición

La separación de los distintoscomponentes del vino.

EJ 23. El origen de la palabra CROMATOGRAFIA es muy curioso. Sabiendo que CROMOquiere decir "color" y GRAFIA “dibujo”, ¿qué querrá decir ese nombre?. ¿Para qué se empleóinicialmente esta técnica?.

EJ 24. ¿Cómo se separan los componentes del aire? (pág 54 del libro de texto)

7. SUSTANCIAS PURAS

Acabamos de ver que de las disoluciones se puedenseparar, por procedimientos adecuados, el soluto o los solutosdel disolvente, cada uno con sus propiedades características.Pero existe un tipo de materia homogénea que no es una mezclay cuando se aplican las técnicas de separación no se desdoblanen porciones de materias distintas, sino que todas tienen lasmismas propiedades. A esa materia homogénea formada por unasola clase de materia se le denomina sustancia pura.

EJ 25. Cuando se destila una sustancia pura, ¿cómo son las propiedades del residuo respectoa las del destilado?

69

EJ 26.Clasifique como disolución o como sustancia pura las siguientes materias homogéneas:

materia materia

agua del grifo alcohol del 96%

agua destilada oro de 18 quilates

aire butano

oxígeno hielo

bronce cloruro de sodio

hierro lejia

8. ELEMENTOS Y COMPUESTOS

Tanto los elementos como los compuestos sonsustancias puras. Lo que los distingue es que loscompuestos están formados por varios clases de átomos,mientras que los elementos están formados, únicamente, porun sólo tipo de átomos. O sea, los compuestos estánformados por dos o más elementos enlazados.

EJ 27. Completa la tabla:

Sustancia pura Fórmula ¿Es un compuesto? Elementos que lo formanAgua H2O

Ácido sulfúrico H2SO4

Ozono O3

Amoniaco NH3

Oro AuHidróxido de sodio NaOH

Cloro Cl2

Mercurio HgFósforo rojo P4

EJ 28. En la página 64 de tu libro de texto hay una tabla periódica, en la que se recogen todoslos elementos conocidos por el hombre hasta la fecha. (a) ¿Cuántos elementos son metales? ___________(b) ¿Cuántos son no metales? ____________(c) ¿Cuántos son metaloides? _____________(d) ¿Cuántos son gases nobles? ____________

EJ 29. En las pág.132 y 133 de tu libro de texto se enumeran los BIOELEMENTOS.Defínelos e indica los cuatro bioelementos principales.

70

9. SEPARACIÓN DE LOS ELEMENTOS DE UN COMPUESTO

Podemos separar los diferentes elementos que formanun compuesto por procedimientos químicos o por el paso dela corriente eléctrica,.

EJ 30. Busca en un diccionario la definición de ELECTROLISIS.

EJ 31. Dibuja una celda electrolítica e indica lo que es el ÁNODO y lo que es el CÁTODO.

EJ 32. En la electrolisis del agua (H2O), en el cátodo se recoge el doble de volumen gaseosoque en el ánodo. ¿Qué elemento se separa en cada uno de esos electrodos?

EJ 33. Para finalizar la unidad didáctica, vamos aintroducirnos en la materia, hasta donde ningúnultramicroscopio puede llegar y observaremos los átomosy las moléculas. -Para distinguir una materia heterogénea de unahomogénea, debemos responder la pregunta (1): ¿Estántodas las partículas bien mezcladas?;.-Para distinguir entre disolución y sustancia pura, nosharemos la pregunta (2) ¿Todas las formas del diagramason idénticas?-Finalmente, para distinguir entre elemento y compuesto,nos preguntaremos (3) ¿hay sólo una clase de partículas?.Completa la siguiente tabla:

diagrama tipo de materia diagrama tipo de materiaA FB GC H

CH ID JE K

10.RESUMEN DE LA UNIDAD DIDÁCTICAEJ 34. Haga un esquema resumen de la unidad didáctica.

71

A B C CH

D E F G

H I J K

L LL M N

Física y Química 3º E.S.O.Trabajo de la quinta unidad didáctica.

La historia sobre el descubrimiento y nombre de los elementos químicos es muy interesante. Como trabajo final de esta quínta unidad didáctica vas a colorear la tabla periódica atendiendo a unos criterios que vienen especificados en la última hoja. Distinguiremos los elementos por el origen de su nombre: unos tienen origen incierto, otros deben su nombre a personajes reales o imaginarios, etc.

73

ETIMOLOGÍA DE LOS ELEMENTOS: ¿QUÉ HAY EN UN NOMBRE?David W. BallRice University, Houston, TX 77251Journal of Chemical Education, 62(9),787 (1985)

Estos siete elementos, seis de ellos metales, han sidoconocidos y usados por la humanidad durante milesde años; algunos de estos nombres están entre laspalabras más viejas de cualquier lenguaje.

Tabla 1. Elementos con nombre de origen oscuroElemento Origen

Oro Sánscrito, Jval; Latín, Aurum (brillar)Hierro Latín, ferrum; Inglés, IronPlomo Latín, Plumbum; Inglés, LeadPlata Latín, Argentum; Inglés, SilverAzufre Sánscrito, Sulvere; Latín, SulphurEstaño Latín, Stannum; Inglés, TinZinc De Zinn , estaño

La tabla 2 está formada por elementos cuyosnombres proceden de su color o el color de suscompuestos. Por ejemplo, como las sales de iridioson de varios colores, parece apropiado que elnombre del elemento proceda del "arco iris". Cloro yyodo son nombrados por sus respectivos colores,mientras que el rubidio, un metal parecido a la plata,tiene ese nombre por una intensa linea de color rubien su espectro atómico. Los otros elementos tienenetimologías similares.

Tabla 2. Elementos nombrados por coloresElemento Origen

Boro Del árabe, borak, blancoBismuto Alemán, weisse Masse, masa blancaCesio Latín, caesius, azul cieloCloro Griego, chloros, amarillo verdosoCromo Griego, chroma, colorIndio Del color índigoYodo Griego, iodes, violetaIridio Latin, iris, arco irisPraseodimio Griego, prasios (verde)+didymos(mellizo)Rubidio Latín, rubidos, rojoRodio Griego, Rhodios, rosa (sus sales)Zirconio Árabe, zargun, color dorado

La tabla 3 recoge elementos que son nombrados para recordar a personajes reales o imaginarios. Alrededor de la mitad de esos elementosreciben su nombre de afamados científicos; la otra mitad lo hacen de figuras mitológicas.

Como cualquier disciplina de la ciencia, laquímica tiene su propia nomenclatura, un sistema paranombrar. Dominar esa nomenclatura es esencial para lasupervivencia de cualquier estudiante de química. Alprincipio los estudiantes se suelen desanimar por losnombres, aparentemente complejos, de los compuestosorgánicos e inorgánicas. Sin embargo, muy pronto,pronuncian las palabras polisilábicas con la facilidad deun experto.

Los nombres de los elementos proporcionan laraíz de la nomenclatura química, desde las salessencillas hasta los compuestos de coordinación, desdelos ácidos y las bases hasta las especies orgánicascomplicadas. Aunque los estudiantes de química usanlos nombres de los elementos para nombrar compuestos,muchos de ellos no tienen idea de qué significan esosnombres. Por ejemplo, muchos estudiantes perciben laconexión entre el nombre "hidrógeno" y el prefijo"hidro-," que significa "agua", pero ignoran lossignificados de otros elementos. El estudio de losnombres de los elementos puede usarse como unejercicio importante para reconocer ciertas propiedadesde los elementos y como reglas nemotécnicas pararecordar las propiedades, símbolo y usos de unelemento.

He agrupado los nombres de los elementos enseis categorías, de acuerdo con el origen de susnombres.

Se acepta generalmente por los científicos queel descubridor de un elemento tiene el honor denombrarlo. No obstante, la Unión Internacional deQuímica Pura y Aplicada (I.U.P.A.C.) se reserva elderecho de seleccionar un nombre apropiado, y unsímbolo adecuado, sin tener en cuenta la prioridad deldescubridor. La unica regla IUPAC que gobierna elproceso de nombrar un elemento es la inclusión delsufijo -io en el nombre de cualquier nuevo elementometálico. Sin embargo como muchos elementos fuerondescubiertos antes de la existencia de esta regla, muchoselementos no tienen ese sufijo.

La tabla 1 recoge los nombres de elementosdescubiertos hace mucho tiempo, incluso en laprehistoria, y cuyos nombres tienen oscuros orígenes.

74

Tabla 3. Elementos nombrados como personajes(Reales o Míticos)

Elemento OrigenCurio Pierre y Marie Curie, descubridores de la

radiactividadEinstenio Albert Einstein, padre de la teoría de la

relatividadFermio Enrico Fermi, descubridor de las

reacciones nuclearesGadolinio Johann Gadolin, un químico finés que

descubrió el Ytrio.Lawrencio Ernest O. Lawrence, creador del

ciclotrónMeitnerio Lisa Meitner, pionera en el estudio de las

reacciones nuclearesMendelevio Dmitri Mendeleyev, que desarrolló la

tabla periódicaNielsborio Niels Bohr, padre del primer modelo

atómico cuánticoNiobio Níobe, una hija de Tántalo, perversa y

blasfemaNobelio Alfred Nobel, fundador de los Premios

Nobel e inventor de la dinamitaPrometio Prometeo, titán griego que robó el fuego

a los dioses y lo dió a la humanidadRutherfordio E. Rutherford, ideador del modelo

planetario del átomoSeaborgio W. Seaborg, jefe del equipo americano

descubridor de numerosos elementosTantalio o Tántalo

Tántalo, la mítica figura griega desterrada por los dioses al Infierno

Torio Thor, el rey noruego del trueno

Titanio Los titanes, dioses griegos

Vanadio Vanadis, diosa de la mitología escandinava

En la tabla 4 aparecen los nombre de loselementos que derivan de alguna localidad geográfica.Al menos aparecen cinco paises, algunos dos veces(galio procede de Gallia, el nombre latino de Francia).Un total de 4 elementos reciben su nombre en honor deYtterby, una pequeña ciudad sueca a unos 18 km alnorte de Göteborg, la segunda ciudad de Suecia. Hayuna cantera en Ytterby en la que se encontraron unosminerales raros de los que se descubrieron el ytrio, elerbio, el terbio y el yterbio. Ytterby tiene el honor deser la raiz más usada para nombrar elementos.

La tabla 5 da cobijo a los elementos cuyonombre tiene su origen en cuerpos celestes. Parece quelos objetos del cielo tienen un gran influencia a la horade nombrar un nuevo elemento. El sol, la luna, dosasteroides y seis planetas, incluyendo la tierra, prestansu nombre a los elementos. Por ejemplo, aunque lapalabra griega phosphoros signifique "portador de luz",es un nombre que se aplica también al planeta Venus enciertas condiciones. El helio fué descubiertoespectroscópicamente en la atmósfera solar antes de serdescubierto en la Tierra.

Tabla 4: Elementos que recuerdan localidadesElemento Origen

Americio AméricaBerkelio Berkeley, CaliforniaCalifornio CaliforniaCobre Latín, cuprum, de la isla de ChipreDarmstadtio Darmstadt, ciudad alemana de investigaciónDubnio Dubna, ciudad rusa de investigación nuclearErbio Ytterby, ciudad de SueciaEscandio Latín, Scandis, EscandinaviaEstroncio Strontian, una ciudad de EscociaEuropio EuropaFrancio FranciaGalio Latín, Gallia, FranciaGermanio AlemaniaHafnio Latín, Hafnia, CopenhageHassio Hesse, localidad cuna de numerosos

descubrimientosHolmio Latín, Holmia, EstocolmoLutecio Lutecia, un antiguo nombre de ParísMagnesio Magnesia, un distrito de ThesaliaPolonio PoloniaRenio Latín, Rhenus, el rio RhinRutenio Latín, Ruthenia, RusiaTerbio Ytterby, una ciudad de SueciaTulio Thule, un antiguo nombre de EscandinaviaYterbio Ytterby, una ciudad de SueciaYtrio Ytterby, una ciudad de Suecia

Tabla 5: Elementos nombrados como cuerposcelestes

Elemento OrigenCerio El asteroide CeresFósforo Griego, phosphoros, portador de luz; un

nombre que se aplica al planeta Venus cuando aparece como Lucero del Alba

Helio Griego, helios, el solMercurio El planeta MercurioNeptunio El planeta NeptunoPaladio El asteroide PallasPlutonio El planeta PlutónSelenio Griego, Selene, la lunaTeluro o telurio Latín, tellus, la tierraUranio El planeta urano

Finalmente, hay elementos que no entranen las anteriores categorias, siendo nombrados porotras muchas razones. Estos elementos se incluyenen la tabla 6. Hay tres elementos que reciben elnombre de otros elementos: radón (de radio),molibdeno (de molybdos, una palabra griega parael plomo), y platino (de platina, una palabraespañola para la plata). La mayoria de estoselementos tienen raices griegas o latinas.

Es conveniente destacar que el elementooxígeno tiene un nombre erróneo. Lavoisier, lapersona que lo nombró, pensaba que era esencialpara hacer ácidos, por lo que le dió el nombre de"productor de ácidos". El oxígeno no es esencialpara producir ácidos, pero su nombre permanece.

75

Tabla 6: Elementos con nombre de origen diversoElemento Origen

Actinio Griego, aktinos, rayo de luzAluminio Latín, alumen, sustancia astrigenteAntimonio Griego, anti+monos, nunca soloArgón Griego, argos, inactivoArsénico Griego, arsenikos, macho, masculinoAstato Griego, astatos, inestable, por ser el único

halógeno que carece de isótopos establesBario Griego, barys, pesadoBerilio Griego, beryl, berilo (una piedra preciosa)Bromo Griego, bromos, mal olorCadmio Latín, cadmia, calamina (un mineral deZn)Calcio Latín, calx, piedra caliza, calCarbono Latín, carbo, carbónCobalto Griego, kóbalos, duendeDisprosio Griego, dysprositos, difícil de obtenerFlúor Latín, fluere, que fluyeHidrógeno Griego, hydros+genes, formador de aguaKriptón Griego, kryptos, ocultoLantano Griego, lanthanein, estar ocultoLitio Griego, lithos, piedraManganeso Latín, magnes, imánMolibdeno Griego, molybdos, plomoNeodimio Griego, neo+didymos, gemelo nuevoNeón Griego, neos, nuevoNíquel Alemán, nickel, duende o demonioNitrógeno Latín, nitrium; Griego,nitron; nitroOsmio Griego, osme, olor (el de su tetraóxido)Oxígeno Griego, oxys+genes, formador de ácidosPlatino Español, platina, plataPotasio Alemán, pottasche, ceniza de ollaProtactinio Griego, protos (primero)+actinioRadio Latín, radius, rayoRadón De radioSamario Del mineral samarskitaSilicio Latín, silex, pedernalSodio Latín, soda, sustancia alcalinaTalio Griego, thallós, retoñoTecnecio Griego, technitos, artificialWolframio Alemán, Wolf+Rahm, espuma de loboXenón Griego, xenon, extraño

ACTIVIDAD:

En la hoja siguiente hay una tabla periódica.Colorea cada elemento según la clavesiguiente:

VERDE: elementos cuyo nombre tiene un origenoscuro;

AMARILLO: elementos cuyo nombre procede decolores.

ROJO: elementos con nombres que recuerdanpersonajes

AZUL: elementos que se nombran recordando alocalidades.

NARANJA: elementos cuyo nombre se deben acuerpos celestes.

MARRÓN: elementos cuyos nombres tienenorígenes diversos.

(Sólo debes entregar la tabla coloreada)

77

TA

BL

A P

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DE

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K

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1 2 3 4 5 6 7

6 7

I A

II A

III B

IV

B

V B

V

I B

VII

B

V

I I I

B

I B

II B

III A

I

V A

V

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VI A

V

II A

VIII

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talio

Plo

mo

Bis

mut

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79

ESTRUCTURA DE LAMATERIA




LIBRO DE TEXTO: PÁG. 57-66,73-77, 93




ESTRUCTURA DE LA MATERIA

1. INTRODUCCIÓN

Al final de la Unidad Didáctica anterior distinguíamosentre elemento y compuesto según hubiese un sólo tipo deátomos (elemento) o varios tipos de átomos (compuesto). Enesta unidad vamos a profundizar en estos conceptos

2. UN POCO DE HISTORIA

Desde siempre el hombre se ha preguntado sobre cómoestaba constituida la materia. Ya en el siglo IV a.C.Aristóteles consideraba que toda la materia conteníaexclusivamente cantidades variables de 4 “esencias” oelementos: AGUA, TIERRA, AIRE y FUEGO, que presentan laspropiedades opuestas seco-húmedo; frío-caliente.

EJ 1. Cada esencia aristotélica posee dos propiedades. Completa el dibujo:

Estas ideas de Aristóteles gozaron del favor de la gentedurante más de dos mil años. Permitía explicar, por ejemplo,que el carbón -una tierra- al quemarse pierde el frío y seconvierta en fuego; o que cuando el agua pierde humedad y seseca quede un residuo de tierra en el recipiente.

Junto a la teoría de Aristóteles, que era la dominante,existía otra idea de cómo estaba compuesta la materia. Fueiniciada por Demócrito, coetáneo de Aristóteles, y afirmabaque la materia está formada por un número infinito de entesinvisibles, a causa de la pequeñez de su masa, e indivisibles,a los que llamó átomos. No fue hasta principios del siglo XIXque gracias a los trabajos de Juan Dalton, que estudióconcienzudamente los resultados obtenidos por Lavoisier yProust, se impuso la existencia de los átomos comoconstituyentes últimos de la materia.

EJ 2. Define lo que es un átomo.

80

SECO

FRIO CALIENTE

HÚMEDO

Í

EJ 3. ¿Cuáles de las siguientes propiedades son características de los átomos de oro?➔ Se oxida fácilmente en contacto con el oxígeno del aire.➔ Reaccionan con un ácido y se disuelven en él.

3. TEORÍA ATÓMICA DE DALTON

A comienzos del siglo XIX, John Dalton, un químicoinglés, enunció los siguientes postulados:

1. La materia está formada por átomos.

2. Los átomos son partículas materiales mínimas eindestructibles. Todos los átomos de un mismo elementoson iguales entre sí.

3.Los compuestos están formados por combinaciones deátomos de distintos elementos.

EJ 4. En el diagrama, cada bola representa un átomo; la bola negra representa al átomo A y la blanca al átomo B, que se combinan para dar el compuesto AB.

Observamos que un átomo de A reacciona con 1 átomo de B. Completa los siguientesdiagramas:

EJ 5. Un átomo de A reacciona con 2 átomos de B. Completa:

EJ 6 . ¿Representan los siguientes diagramas la misma combinación de átomos?

81

Se denomina ÁTOMO a la parte más pequeña de la materia que conserva todas sus propiedades.

+ = +

+ =

+ =

+ = +

+ =

+ =

4. LA GRAN MENTIRA DEL ÁTOMO

EJ 7. Los constituyentes de los átomos son los ELECTRONES, los PROTONES y losNEUTRONES. En la pág 60 del libro hallarás los valores reales de la masa de esaspartículas. Divide los tres valores por la masa del electrón y verás lo másicos que son protón yneutrón comparados con el electrón.

electrón protón neutrónmasa 1

EJ 8. Un átomo de calcio (Ca) tiene veinte protones y veinte neutrones. Halla su númeroatómico y su número de masa.

EJ 9. Un átomo de neón es 20Ne. ¿Cuántos neutrones y protones tiene?

EJ 10. En la siguiente tabla se da la carga de electrón, protón y neutrón, en unas unidadesespeciales. ¿Qué información se saca de esos valores?

electrón protón neutróncarga -1 +1 0

Como los átomos son neutros, esto es, no tienen cargaeléctrica, el número de electrones es igual al número deprotones.

En ocasiones, un átomo pierde o gana electrones, y seconvierte en un ION. Si gana electrones se convierte en un ionnegativo (ANIÓN); si pierde electrones se convierte en un ionpositivo (CATIÓN).

82

Un átomo queda perfectamente definido si se conoce elnúmero de protones, neutrones y electrones que tiene. Poreso se han introducido dos números que nos dan lainformación suficiente para conocerlos:

A = número de masa = nº de protones + nº de neutrones

Z = número atómico = nº de protones

El átomo se escribe entonces como AXZ

10

EJ 11. Completa el siguiente cuadro:

Elemento o ion Símbolo Representación p n e Z A

H 1H

Oxígeno O 8 16

anión óxido O2-

Hierro Fe 26 29

Plata Ag 47 108

catión plata Ag+

5. ISÓTOPOS

EJ 12. Escribe aquí la definición de ISÓTOPOS que aparece en la pág 61 de tu libro de texto.

EJ 13. ¿Cuáles de los siguientes átomos son isótopos: 1H , 3He , 2H , 3H , 7Li ?

EJ 14. Isótopo es una palabra culta formada por dos partes procedentes del griego antiguo:ISO (que significa mismo, igual) y TOPO (que significa lugar). De modo que, literalmente,significa "mismo lugar". ¿A qué es debido este nombre?.

EJ 15. ¿Cuál de los dos números, Z ò A, es el que define el elemento (o sea, el que nos indicacon qué elemento estamos trabajando)?

Hay unos veinte elementos que, en la Naturaleza, sólopresentan una clase de átomos; es decir, no tienen isótoposnaturales. Entre ellos, el oro, el bismuto, fósforo, aluminio,sodio, flúor, berilio, yodo, .... Los elementos con másisótopos naturales son el estaño (con 10) y el xenón (con 9).

Unos trescientos isótopos son estables y estánrepresentados en la línea de estabilidad de la figura de lapágina siguiente; unos 1200 isótopos son inestables.

83

1

1 2 1 1 3

EJ 16.(a) Fijándote en la gráfica, indica si los átomos siguientes son estables o inestables:4020

Ca 8040

Zr 12050

Sn

(b) Hasta Z=20, los núcleos estables tienen el mismo número de protones que de neutrones.Para valores de Z mayores que 20, ¿cómo son el número de protones y de neutrones en losnúcleos estables?

EJ 17. ¿Qué nombre reciben, en general, los isótopos inestables?

Los isótopos inestables buscan convertirse en isótoposestables. Algunos de ellos lo hacen emitiendo PARTÍCULAS ALFA(α), pequeñas partículas positivas. Otros emiten PARTÍCULASBETA (β), pequeñas partículas negativas. Finalmente, los hayque emiten una luz muy energética: los RAYOS GAMMA (γ)

EJ 18. Ordena según su energía las emisiones anteriores. Fíjate en el dibujo.

84

Los números diagonales indican el número de masa, A

Por emitir partículas o radiación de tanta energía,los isótopos radiactivos tienen muchas aplicaciones en elcampo de la medicina, en el de la industria y en el de lainvestigación.

EJ 19. Relaciona los miembros de cada columna:

Radiofármaco ● ● Tratamiento de tumores

Radioterapia ● ● Visualizar un órgano

Gammagrafía ● ● Calidad de las soldaduras

Testificación de sondeos ●● Exploración de recursos minerales

Irradiación gamma ● ● Obtención de nuevos plásticos

Radiesterilización ●● Guantes, vendas, obras de arte atacadas por hongos, ...

Irradiación de baja energía ● ● Conservación de alimentos

Combustible nuclear ● ● Producción de electricidad

Como cualquier actividad humana, la utilización deisótopos radiactivos genera residuos, esto es, materiales quese destinan al abandono por no habérseles encontrado todavíaningún uso (ver Anexo(I)).

EJ 20. ¿Qué se hace con un residuo que en poco tiempo deja de emitir radiación?

EJ 21. Los RAA se aislan y confinan en "cementerios nucleares" , lugares del interior de lacorteza terrestre como mínas de sal gema, minas de granito. ¿Por qué se eligen esos lugarespara almacenar, durante varios siglos, esos residuos más peligrosos?

6. ESTRUCTURA ATÓMICA

¿Cómo están dispuestos los protones, neutrones yelectrones en el átomo?. Han sido varias las respuestas quelos científicos han dado a esa pregunta. Lee las pág 58 y 59.

85

EJ 22. Para J.J. Thomson (1856-1940), el átomo es una unidad compacta, en la que protonesy neutrones forman una especie de bizcocho y los electrones son como pasas distribuidassimétricamente sobre esa masa. Su modelo se llama, por esa razón, "budin de pasas". Losátomos están unos junto a otros, sin dejar ningún hueco. Dibuja cuatro o cinco átomos tal ycomo los imaginó Thomson.

EJ 23. El modelo de Thomson cayó con estrépito cuando Rutherford realizó una experienciaespectacular. Explícala aquí brevemente.

EJ 24. Rutherford, y más tarde, Bohr, elaboraron otro modelo atómico, conocido comoMODELO PLANETARIO, que se aproxima mucho a la realidad, en el que el átomo constade un núcleo pequeñísimo, donde se encuentran los protones y los neutrones, girando loselectrones alrededor del núcleo en unos niveles o capas definidos, a los que se asignan lasletras K, L, M y siguientes. Dibuja un átomo tal y como ellos imaginaron.

EJ 25. Para hacernos una idea del tamaño del núcleo y del átomo, vamos a imaginar queagrandamos un átomo hasta que su tamaño sea el de un campo de fútbol. En su centro estaríael núcleo. ¿Qué tamaño tendría ese núcleo?

¿Por donde pasarían los electrones más cercanos al núcleo?

86

7. TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS

EJ 26. En la siguiente tabla se representa la estructura de dos átomos y de un ion. Con laayuda de la tabla periódica de tu libro, indica de qué elemento se trata y la carga del ion.

p n e AX carga

sustancia 1 25 20 23



EJ 27. Los elementos de la tabla periódica se dividen en METALES y NO METALES. Une,mediante flechas, las dos columnas de la página siguiente, según sus características. Loselementos semimetálicos están situados en la frontera.

METALES

NO-METALES

(a) Son todos sólidos a temperatura ambiente, menos el mercurio(b) Tienen un brillo característico(c) Son muy densos(d) Conducen muy bien el calor y la electricidad(e) Sus átomos tienen tendencia a perder electrones y formar cationes(f) A temperatura ambiente hay gases, líquidos y sólidos(g) No tienen brillo(h) Su densidad es baja(i) Son malos conductores del calor y la electricidad(j) Sus átomos tienen tendencia a ganar electrones y formar aniones.

7. LA FUERZA ENTRE CARGAS EXPLICA CÓMO SE ENLAZANLOS ÁTOMOS.

Los átomos de los gases nobles no se unen entre sí ni conningún otro. El resto de los átomos se enlazan unos con otros.El comportamiento de los átomos de los gases nobles se debe a

87

Z

METALES

NO METALES

Todos los elementos químicos conocidos (son poco másde 100) se reúnen en una disposición ordenada,de 7 filas(periodos) y 18 columnas (grupos) conocida como tablaperiódica de los elementos. En ella EL CRITERIO DECLASIFICACIÓN es el NÚMERO ATÓMICO.

que tienen ocho electrones en su última capa. El resto deátomos se enlaza para conseguir tener esos ocho electrones. Eslo que se conoce como la REGLA DEL OCTETO.

Existen tres mecanismos básicos por los que los átomos sepueden enlazar. Todos ellos se basan en que cargas del mismosigno se repelen y de signo contrario se atraen.

EJ 28. Los enlaces son: covalente, iónico y metálico. Completa (pág. 75 a 77 del libro):Enlace: cómo se forma propiedades de las sustancias:

IÓNICO

COVA-LENTE

88

Enlace: cómo se forma propiedades de las sustancias:

METÁ-LICO

EJ 29 . Identifica cada tipo de enlace en este dibujo:

EJ 30. Los átomos, al enlazarse, dan origen a moléculas o a redes cristalinas. ¿En qué sediferencian?

.

89

+ +

+ + +

+ + +

+ + +

++

+ +

+ + +

+++

-

---

-

-

- -

-

3+8+

A+ B-

A+

A+

B- A+

B- A + B-

B- A+

Núcleo

Electrones

El enlace covalente se da entre átomos de no-metales;el enlace metálico es propio de los metales; el enlaceiónico se produce entre un metal y un no-metal.

EJ 31. Indica el tipo de enlace que existe entre: (a) Oxígeno (O) y sodio (Na); (b) oxígeno conoxígeno; (c) sodio con sodio

EJ 32. De los tres enlaces, ¿cuál es más fuerte?

EJ 33. El diamante y el grafito, los fullerenos y el grafeno son sustancias formadasexclusivamente por carbono. Sus propiedades físicas son muy conocidas: uno es muy duro ;otro se exfolia fácilmente; el tercero es un sólido pulverulento y el cuarto forma láminas conpropiedades muy interesantes; .¿Qué tipo de enlace existe entre los átomos de carbono?Identifica la estructura de cada uno uno.

EJ 34. Estos compuestos de carbono son sólidos; sin embargo la mayoría de los compuestoscovalentes (O2 , N2, CO2 , etc.) son gaseosos. ¿Podrías dar una explicación?. Compara laestructura del ejercicio anterior con la del oxígeno, O2..

EJ 35. Cuando pocos átomos se agrupan forman una molécula. ¿Qué tipo de enlace utilizanexclusivamente?

EJ 36. ¿Qué tipos de enlaces forman superestructuras de átomos (redes), que dan origen a loscristales?

90

EJ 37. El cloro es un no-metal; el sodio es un metal. ¿Qué tipo de enlace existe entre esosátomos?.

EJ 38. El enlace del ejercicio anterior origina redes. ¿Qué información proporciona decir queel cloruro de sodio es NaCl, si en realidad hay miríadas de iones Na+ y de iones Cl- ?.

EJ 39. La fórmula de una sustancia iónica es X2Y . Si se toma un cristal que contiene 90millones de iones X, ¿cuántos iones Y habrá?

EJ 40. En una red cristalina hay 50 millones de iones aluminio y 75 millones de iones óxido (O-2 ). ¿Cuál de las siguientes fórmulas químicas corresponde a estos datos?

AlO AlO2 Al2O Al2O3 Al50000000O75000000



91

ANEXO (I): Residuos radiactivos

93

Los residuos radiactivos pueden clasificarse, por su estado físico, en sólidos, líquidos y gaseosos.

Por su contenido radiactivo se clasifican en:- residuos de baja radiactividad (RBA), que contienen varios milicurios* por litro de residuos.- residuos de media radiactividad (RAI), con unos curios* por litro de residuos.- residuos de alta radiactividad (RAA), con centenares o miles de curios* por litro.(* un curio es el resultado de la desintegración de 37 mil millones de isótopos radiactivos cada segundo)

Por el tiempo que tardan en desintegrarse, los isótopos radiactivos pueden ser de vida corta (tardan pocos decenios en llegar a ser inocuos) o de vida larga (deben ser almacenados unos mil años).

En España, desde 1984, la empresa responsable de la gestión de los residuos radiactivos es ENRESA, acrónimo de Empresa Nacional de Residuos.

La gestión de los residuos radiactivos se sintetiza en el siguiente esquema:

Física y Química 3º E.S.O.Trabajo de la sexta unidad didáctica.

Un elemento químico es aquella clase de materia que no se puededescomponer; se conocen hoy día más de 100 elementos. Al haber tantos los químicos vieronla necesidad de ordenarlos:

(+) Una primera clasificación distinguió los metales de los no-metales.(+) Dobereiner utilizó grupos de tres elementos con propiedades semejantes (triadas

de Dobereiner)(+) Newlands, que tenía conocimientos musicales, observó que las propiedades de los

elementos se repetían cada 8 -de la misma manera que las notas musicales- y estableció lasoctavas de Newlands.

(+) De Chancourtois colocó los elementos en un cilindro, como la rosca de lostornillos, de modo que en la misma vertical estaban los elementos con propiedades parecidas(tornillo telúrico de De Chancourtois)

(+) Lothar Meyer y Mendeleyev, por separado, establecieron la primera tablaperiódica, el primero utilizando un criterio físico y el segundo por intuición química.

(+) La tabla periódica actual es la que aparece en tu libro de texto. Establece laseparación entre metales y no-metales; consta de 18 grupos y 7 periodos, y los elementos deun mismo grupo tienen propiedades químicas parecidas.

El trabajo de esta unidad consiste en construir una tabla periódica original;puedes utilizar para ello papel, cartulina, arcilla, madera, ...........; en forma de dibujo, enforma de juego, como tú quieras. El profesor te enseñará algunos modelos para que teinspires.

94

95

NOMENCLATURA YFORMULACIÓN

QUÍMICAS7ª UNIDAD DIDÁCTICA DE FÍSICA Y QUÍMICA



LIBRO DE TEXTO: PÁG. 192-199




NOMENCLATURA Y FORMULACIÓN QUÍMICAS

1. INTRODUCCIÓN

Los químicos necesitan un lenguaje propio para indicarlas sustancias con las que trabajan. Existe un organismointernacional que da reglas sobre ello. Vamos allá.

2. NOMENCLATURA Y FORMULACIÓN QUÍMICAS.

2.1. SOBRE LOS ELEMENTOS.

EJ 1. Completa la tabla con los símbolos adecuados:

Nombre Símbolo Nombre Símbolo Nombre Símbolo Nombre SímboloAzufre Francio Litio Radio

Cloro Berilio Sodio Plata

Hidrógeno Magnesio Potasio Nitrógeno

Hierro Calcio Rubidio Carbono

Oxígeno Estroncio Cesio Bromo

Cobre Bario Flúor Yodo

Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, H, Ca, Sr, Ba, Ra, Fe, Ag, Cu, N, C, F, Cl, Br, I, S, O

EJ 2. Busca los nombres de los elementos cuyos símbolos son: Au, F, Ag, S, Cu, I, Fe, Na,Pb, K, Cs. Con las letras sobrantes se lee un bonito mensaje.

C Y C I E O I S E C LS O D I O O O A E S HA D B S R H E T R C HO O U R N B U A F E ON T E R E A F L U O RO I S A T O P P Z B OH A P L O M O J A O .

96

2.2. SOBRE LOS IONES POSITIVOS (CATIONES)

EJ 3. El hierro forma dos cationes: Fe2+ y Fe3+. Nómbralos.

En la siguiente tabla periódica, se sitúan los cationescuyas cargas debes aprender de memoria este curso:

I II VIII IX X XI XII XIII XIV XV XVI XVII

H:

+1

Li:

+1

Be:

+2

B:

+3

C:

+2,+4

N:

+1,+3,+5

Na:

+1

Mg:

+2

Al:

+3

Si:

+4

P:

+1,+3,+5

S:

+2,+4,+6

Cl:

+1,+3,+5,+7

K:

+1

Ca:

+2

Fe:

+2,+3

Co:

+2,+3

Ni:

+2,+3

Cu:

+1,+2

Zn:

+2

Ge:

+2,+4

As:

+1,+3,+5

Br:

+1,+3,+5,+7

Rb:

+1

Sr:

+2

Ag:

+1

Sn:

+2,+4

I:

+1,+3,+5,+7

Cs:

+1

Ba:

+2

Pt:

+2,+4

Au:

+1,+3

Hg:

+1,+2

Pb:

+2,+4

Fr:

+1

Ra:

+2

EJ 4. Completa con todos los elementos que formen cationes con esa carga :

97

Los átomos pueden perder electrones, y convertirse,por tanto, en iones positivos -cationes-. Los cationes senombran igual que los elementos, añadiendo la palabracatión. Si algun elemento forma más de un catión, tambiénse indica su carga, en números romanos y entre paréntesis.

carga +1: _______________________________________________________________

carga +2: _______________________________________________________________

carga +3: _______________________________________________________________

carga +4: _______________________________________________________________

carga +1 y +2: ___________________________________________________________

carga +1 y +3: ___________________________________________________________

carga +2 y +3: ___________________________________________________________

carga +2 y +4: ___________________________________________________________

carga +2, +4 y +6: ________________________________________________________

carga +1, +3 y +5: ________________________________________________________

carga +1, +3, +5 y +7: _____________________________________________________

EJ 5. Nombra los siguientes cationes:

Mg2+ .... Cu2+ .........Li+ ........ Co2+ .........Ag+ ....... Fe3+ .........Fe2+........ Na+ ..........C4+ ......... Al3+ ..........

2.3. ÁCIDOS

Aprende los nombres de los siguientes ácidos:

H2SO

4 Ácido sulfúrico HF Ácido fluorhídrico

H2SO

3 Ácido sulfuroso HCl Ácido clorhídrico

HNO3 Ácido nítrico HBr Ácido bromhídrico

HNO2 Ácido nitroso HI Ácido yodhídrico

H3PO

4 Ácido fosfórico H2S Ácido sulfhídrico

H2CO

3 Ácido carbónico

HClO Ácido hipocloroso

2.4. COMPUESTOS DERIVADOS DE LOS ÁCIDOS: SALES

Son los compuestos que se obtienen cuando se sustituye elcatión hidrógeno de un ácido por cualquier otro catión.

98

H SO 2 4

Ácido sulfúrICO

Fe (SO ) 2 4 3

Cu (SO ) 2 4 2 Cu SO 4

Na (SO ) 2 4 1 Na SO 2 4

SulfATO de hierro (III)

SulfATO de cobre(II)

Sulfato de sodio

H SO 2 3 Fe (SO ) 2 3 3

Fe (SO ) Fe SO 2 3 2 3

Na (SO ) Na SO 2 3 1 2 3

SulfITO de hierro (III)SulfITO de hierro(II)

SulfITO de sodio

H S 2

Ácido sulfurOSO

Fe S 2 3

Fe S FeS 2 2

Na S Na S 2 1 2

Ácido sulfHIDRICO

SulfURO de hierro (III)SulfURO de hierro (II)

SulfURO de sodio

Fe 3+

Cu 2+

Na +

Fe 3+

Fe2+

Na +

Fe 3+

2+ FeNa +

Observa que las terminaciones cambian:

"Cuando el OSO toca el pITO perICO rompe el plATO y el hídrico da URO"

EJ 6. Nombra las siguientes sales:

Mg(NO3)2 ........ HgI ...........NaCl ................ CoSO3 ......CaCO3 .............. ZnBr2 ........SiS2 ................. Ni(ClO)3 ..NaNO2 ............. AlPO4........LiI .................... PtS2 ..........Cu2SO4 ............. AgNO3 .....Fe2S3 ................. KCl ..........

EJ 7. Formula las siguientes sales:

Bromuro de rubidio ..... Sulfato de aluminio.....Carbonato de sodio ...... Cloruro de cesio ........Fluoruro de hierro(II) .. Nitrato de zinc ...........Fosfato de magnesio .... Yoduro de níquel(II) ..Sulfito de cobre(I) ...... Nitrito de cobalto(III).Sulfuro de sodio ........ Carbonato de plata...Nitrato de amonio ..... Fosfato de cobre(I) ....Nitrito de litio ............. Sulfito de calcio .........Hipoclorito de sodio ... Bromuro de fósforo(V) ...Sulfato de zinc .......... Yoduro de boro: ......

2.5. COMPUESTOS DERIVADOS DEL AGUA:ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS

Se obtienen sustituyendo todos los hidrógenos (óxidos) o sólo un hidrógeno (hidróxidos) del agua.

99

H O 2 Fe O 2 3

Fe O Fe O 2 2

Na O 2 1 Na O 2

Óxido de hierro (III)Óxido de hierro(II)

Óxido de sodio

HOH Fe (OH) 3

Fe (OH) 2

Na (OH) Na OH 1

Hidróxido de hierro (III)Hidróxido de hierro (II)

Hidróxido de sodio.

Fe 3+

Fe 2+

Na +

Fe 3+

Fe 2+

Na +

EJ 8. Formula o nombra los siguientes compuestos:

Hidróxido de potasio .... NaOH .........Óxido de sodio ............. FeO .............Óxido de plata ............. Al2O3 ...........Óxido de cobre(II) ....... Cu(OH)2 .....Óxido de hierro(III) ..... Ni2O3 ..........Hidróxido de berilio .... Rb2O ...........Hidróxido de magnesio .. Ba(OH)2 ......Hidróxido de cobre(I) .... AgOH .........Óxido de azufre(VI) ...... CO2 ............

2.6. COMPUESTOS DERIVADOS DEL HIDRÓGENO: HIDRUROS

Se obtienen sustituyendo uno de los hidrógenos de lamolécula de hidrógeno H2 ( HH ) por cationes.

EJ 9. Formula o nombra los siguientes compuestos:

Hidruro de potasio .... NaH .........Hidruro de carbono(IV) ..... FeH2 .............Hidruro de plata ............. AlH3 ...........Hidruro de cobre(II) ....... CuH .....Hidruro de hierro(III) ..... NiH2 ..........Hidruro de berilio .... RbH ...........

Algunos hidruros importantes tienen nombres propios.He aquí algunos de ellos. Apréndelos.

NH3 : amoníaco CH4 : metano BH3: boranoPH3 : fosfano AsH3 : arsano

De ellos se derivan los nitruros, los fosfuros, los carburos,los arsuros y los boruros. Se sustituyen los hidrógenos porcationes; estos se escriben delante.

EJ 10. Nombra o formula:Ca2C .......... Fosfuro de potasio ......Na3B .......... Arsuro de cobre(II) ......Fe3N2 ......... Carburo de sodio .......Si3P4 .......... Boruro de plata ........



100

Fe3+

Fe2+

Na+

FeH3

FeH2

NaH

Hidruro de hierro(III)Hidruro de hierro(II)Hidruro de sodio

HH

101

I.U

.P.A

.C.

NO

MB

RE

FÓR

MU

LA

segú

n la

s re

com

enda

-ci

ones

de

la

TE

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7:

NO

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LA

TU

RA

Y F

OR

MU

LA

CIÓ

N Q

UÍM

ICA

S

Física y Química 3º E.S.O.Trabajo de la séptima unidad didáctica.

Nombra o formula:

1. Bromuro de estroncio

2. Fosfato de cadmio

3. Sulfato de potasio

4. Sulfito de níquel (III)

5. Hidruro de cinc

6. Hidróxido de calcio

7. Nitrato de plata 8. Fosfato de cobalto (II)

9. Nitrito de mercurio(I)

10. Sulfuro de hierro (III)

11.Amoníaco

12. Hidróxido de sodio

13. Carbonato de aluminio

14. Hidróxido de aluminio

15. Sulfato de sodio

16. Fe(NO2)2

17. FeCl3

18. MgI2

19. CsNO3

20. HCl

103

Colorea el cuadro en el que esté escrito correctamente la fórmula o el nombre de la hojaanterior. Aparecerá el nombre de algo fundamental en la Química.

1 SrBr SrBr2 SrBr2

SrB2

SrBrO2

SrBrO EsBr2

2 Cd2(PO

4)

3Cd

3(PO

4)

2Cd

3P

2Cd

3(PO

4)

2Ca

3(PO

4)

2CdPO

4Cd

3(PO

3)

2

3 KSO4 K2SO4 K2SO4 K2SO4 K2S

2O

4KS

2O KS

2

4 NiSO3

Ni2(SO

3)

3Ni

2(SO

3)

3Ni

2(SO

3)

3Ni

2S

3Ni

2(SO

4)

3Ni(SO

3)

3

5 ZnH ZnH2

ZnO ZnH2

Zn2H ZnCl

2CiH

2

6 CaOH CaOH Ca2 (OH)2

KOH Ca2OH Ca(OH)

3Ca

2OH

7 AuNO3

Ag(NO3)

2AuNO

3AgNO

2AgNO

3AgNO

3AgNO

3

8 Co(PO4)

2Co

3 PO

4Co

3(PO

4)

3Co

2(PO

4)

3Co(PO

4)

2Cu

3(PO

4)

2Co3P2

9 HgNO2 HgNO2

HgNO2

HgN Hg(NO2)

2HgNO

2MeNO

2

10 Fe2S

3Fe

2SO

3Fe

2S

3F

2S

3Fe

3S

4Fe

2S

3Fe

2S

11 NH3

NH3

NH3

AmH NH CH AmH2

12 NaH2O NaHO

2NaH

2O Na

2OH

4Na

2O

2Na

2O NaOH3

13 AlCO3

Al2C

3Al

2(CO

3)

3Al(CO

3)

3Al

2(CO

2)

3Al

2CO

3Al

2(CO

3)

3

14 Al(OH)2

AlO3

Al(OH)3

Al(OH)3

Al(OH)2

Al(OH)3

Al(OH)3

15 Na2S NaSO4

Na2SO4

NaHSO3

Na2SO4

NaHS Na2SO4

16 Nitrato dehierro (II)

Nitrato dehierro (III)

Nitrito dehierro (II)

Nitrito dehierro (III)

Nitrito dehierro

Nitrato dehierro (III)

Nitrito dehierro (II)

17 Cloruro dehierro (II)

Cloruro dehierro (I)

Cloruro dehierro (I)

Cloruro dehierro (II)

Clorato dehierro (III)

Clorito dehierro (III)

Cloruro dehierro

18 Hipoyoditode magnesio

Yoduro demagnesio

Yoduro demagnesio

Yoduro demagnesio

Hipoyoditode magnesio

Yoduro demanganeso

(II)

Yoduro demanganeso

(II)

19 Nitrito decesio

Nitrato decesio

Nitrato decobre

Nitrato decesio

Nitrato decobre

Nitrico decesio

Nitruro decesio

20 Ácidocloruro

Ácidoclorhídrico

Ácidoclorhídrico

Ácidoclorhídrico

Ácidocarbónico

Ácidociánico

Ácidociánico

104

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