s e n o i c c a r e t n I entre los materiales Contenidos
● Mezclas y soluciones. Solvente y soluto. El agua como solvente universal. Soluciones diluidas y concentradas. Separación de mezclas y de soluciones. ● Destilación. Potabilización y contaminación del agua. ● El modelo de partículas, caracterización de sólidos, líquidos y gases (el aire). ● Las transformaciones de los materiales. Transformaciones químicas y físicas (cambios de estado). La identificación de diferentes transformaciones de los materiales: la combustión. La corrosión.
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Perla disuelta
“Como al día siguiente no hubiese hecho más de lo ordinario y ya Antonio se burlase de la apuesta, mandó Cleopatra a los sirvientes que trajeran la segunda mesa. Ellos, ya avisados, trajeron solo un vaso de vinagre muy agrio, y ella disolvió en él una perla de precio inestimable, la cual se quitó de un pendiente que llevaba de adorno en la oreja, como usan las orientales; y luego que la perla se disolvió, la bebió. Como echase mano a otra igualmente valiosa que llevaba en la otra oreja para hacer lo mismo, Lucio Planco sentenció que Marco Antonio había perdido, y dijo que aquella perla era única en la naturaleza. Así la segunda perla se conservó, y la reina quedó vencedora”. Johan Boccaccio, De las mujeres ilustres en romance, 1494. www.edu.mec.gub.uy/biblioteca_digital
La disolución de la perla, ¿fue un fenómeno físico o químico? ¿Se puede disolver un gas en un líquido? ¿Y un líquido en un gas? El acero, ¿es combustible?
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de estudio
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Internet I: investigar en la web Las páginas web presentan mucha información en forma de textos, fotos, sonidos y videos. Las hay de distintos tipos, y se las reconoce por sus nombres y terminaciones (com, comercial; edu, educativa; net, Internet; ar, Argentina; es, España; cl, Chile). • Conversá con tus compañeros: ¿qué tipos de páginas web resultarán más convenientes para obtener información sobre este capítulo?
LAS MEZCLAS Y LAS SOLUCIONES Al agregar sal en un vaso con agua, sin revolverla, la sal se acumula en el fondo del recipiente. La mezcla resultante se denomina heterogénea, porque tiene partes separadas y con propiedades diferentes, que se llaman fases; en este caso, una fase líquida, el agua, y una sólida, la sal. Si, además, se agrega azúcar, también sin revolver, hay tres partes diferentes y separadas: agua —fase líquida—, sal y azúcar —fases sólidas—; la mezcla heterogénea tiene ahora tres componentes. Al revolver bien esta mezcla, y si hay bastante agua, se obtiene un líquido transparente, sin partículas de sal ni de azúcar sólidas visibles. Esta mezcla es homogénea; también se llama solución o disolución. En las soluciones, las propiedades son las mismas en todos los lugares; no hay puntos donde la materia es sólida, y otros donde es líquida o gaseosa; tampoco cambia el color o el sabor de un sitio a otro. Algunas mezclas, como la leche, parecen homogéneas a simple vista. Pero si se miran con un microscopio, se pueden apreciar gotitas de grasa separadas. La leche es una mezcla heterogénea.
Solvente y soluto En el ejemplo anterior, la solución es la de dos materiales sólidos en uno líquido. La sal y el azúcar se denominan solutos, y el agua en la que se disuelven es el solvente o disolvente. Cuando un material se disuelve en otro, se dice que es soluble en él. Si no se disuelve, es insoluble. Algunos sólidos, líquidos y gases se pueden disolver en otros sólidos, líquidos y gases.
El jugo de naranja, lo mismo que el té, parece una solución, pero no lo es. Con un microscopio se pueden ver partículas sólidas anaranjadas. Esta clase de mezclas, cuyas partículas no se disuelven ni se van al fondo del recipiente, se llaman suspensiones.
En el primer vaso, hay solamente agua. En los tres del medio, mezclas heterogéneas. En el último, luego de revolver, quedó una mezcla homogénea o solución.
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Técnicas
Capítulo 1 • Ciencias Naturales 6
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Las soluciones según sus componentes Las soluciones se clasifican, según los estados de agregación de sus componentes, en los siguientes grupos. -Gas en sólido: a miles de metros de profundidad, donde hay mucha presión, el gas natural se disuelve en la roca. -Gas en líquido: un ejemplo de esta clase de soluciones es el agua de la canilla. Si se la calienta, antes de hervir salen burbujas del aire que estaba disuelto en el agua. Al subir la temperatura, el agua no mantiene disuelto el aire que tenía, y este se separa. -Gas en gas: el aire que respiramos es una mezcla de oxígeno, nitrógeno y otros gases. Los líquidos y los sólidos no se disuelven en los gases. Pero cuando ellos se evaporan, se convierten en gases, que sí se disuelven en otros gases. Si algo mojado se seca, el agua se evapora, y el vapor de agua se disuelve en el aire. Las bolitas de naftalina son sólidas, pero se volatilizan —con el tiempo se achican hasta desaparecer—, y sus vapores se disuelven en el aire. -Líquido en sólido: si se coloca gelatina seca en remojo para hacer un postre, los trozos de gelatina se hinchan de agua: la gelatina es el solvente y el agua, el soluto. Pero, si se calienta la preparación, no se sabe cuál es el soluto y cuál el solvente, porque se mezclan de manera homogénea, en cualquier proporción. -Líquido en líquido: el alcohol medicinal o alcohol fino es, en realidad, una solución de cuatro partes de agua en 96 partes de alcohol. El alcohol puro se denomina alcohol absoluto. -Sólido en sólido: el bronce es estaño disuelto en cobre. Las aleaciones son soluciones de metales. -Sólido en líquido: el azúcar disuelta en agua.
Para saber
El agua: solvente universal Se le da al agua ese nombre, porque disuelve un gran número de sustancias, aunque no todas: por ejemplo el cromo y el acero inoxidable. A simple vista, parece que el agua no disuelve el vidrio. Sin embargo, si la temperatura es bastante alta, sí lo hace, y también lo disuelve a la temperatura ambiente si el vidrio es de mala calidad. El dicho el agua horada la piedra —que significa que conseguiremos siempre nuestro propósito, si tenemos constancia— se basa en el hecho cierto de que el goteo constante de agua realmente disuelve una roca, y le hace un agujero después de algunos años.
Actividades
El agua de una pecera contiene oxígeno del aire en disolución. Cuando los peces lo agotan, nadan cerca de la superficie y siguen respirando agua con algo de ese gas disuelto. Esa es una solución de gas en líquido. El oxígeno es, en este caso, el soluto; y el agua, el solvente.
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¿Todas las mezclas son soluciones, y todas las soluciones son mezclas? El aire, ¿es una mezcla homogénea o heterogénea? El agua salada, ¿es una mezcla o una solución? ¿Qué ejemplos podés dar de mezclas heterogéneas?
de estudio
Acompañar la lectura
Leer títulos y subtítulos Los títulos y los subtítulos se refieren a los temas que se tratan en el texto. Leerlos puede darte una idea acerca del contenido. • Leé el título y el subtítulo de esta doble página. ¿Sobre qué tratará el texto? ¿Qué diferencia hay entre el título y el subtítulo? ¿Por qué será?
Si la cantidad de soluto es pequeña en comparación con la de solvente, se dice que una solución es diluida. En cambio, si el soluto es abundante, la solución es concentrada. El agua dulce de los ríos es una solución diluida de sales en agua; el agua de mar es una solución más concentrada. Para hacer una solución concentrada, se agrega mucho soluto. Pero se llega a un límite, y el soluto ya no se disuelve más; entonces, se dice que la solución está saturada. La proporción de soluto que admite una solución hasta saturarse se llama solubilidad. En los sólidos y en los líquidos, depende de la temperatura; y en los gases, también de la presión. Un ejemplo interesante es la solución de azúcar en agua. A temperatura ambiente, se puede disolver casi un kilo y medio de azúcar en un litro de agua, y resulta un líquido espeso, el almíbar. A mayor temperatura, se puede seguir agregando más y más azúcar; y, cuando se enfría, la solución queda sólida. De esta forma, se hacen los caramelos. El hipoclorito de sodio es una sustancia desinfectante sólida. Muchos la llaman erróneamente cloro sólido y, diluida en una proporción de 100 gramos por cada litro de agua, en algunos comercios la llaman cloro —aunque el verdadero cloro es un gas—. La lavandina es una solución de 60 gramos de hipoclorito de sodio en un litro de agua. Para lavar ropa blanca, se usa un gramo de hipoclorito de sodio cada tres o cuatro litros de agua. En las piletas de natación, un gramo cada 50 litros. Y en cada 250 litros de agua para beber, puede haber hasta un gramo de hipoclorito de sodio, para desinfectarla.
La salmuera es una solución saturada de sal en agua. Sirve para conservar alimentos, por ejemplo, las aceitunas.
Adelgazar una pintura es hacerla más fluida con el agregado de diluyente. En inglés adelgazador se dice thinner, y así se conoce también ese líquido, popularmente, en nuestro país. Árbol de cristales, formado por aspirinas en un frasco con agua que se deja dos meses a oscuras. Cerca de las aspirinas se produce una solución saturada del ácido acetilsalicílico que las compone.
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Soluciones diluidas y concentradas
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Capítulo 1 • Ciencias Naturales 6
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SEPARACIÓN DE MEZCLAS Y SOLUCIONES Lo que está mezclado o disuelto puede separarse a través de distintos métodos. Los antiguos buscadores de oro separaban ese metal de la arena con la que se hallaba mezclado. Movían la mezcla en una bandeja con agua, y las partículas de oro, más pesadas que las de arena del mismo tamaño, quedaban en el fondo. Esta forma de separación se llama levigación; todavía se usa, pero se realiza con máquinas. Para separar una mezcla de sal y de hierro en polvo se pueden usar varios métodos. Uno de ellos consiste en aprovechar el magnetismo del hierro y atraerlo con un imán. También se puede agregar agua, para disolver la sal; luego se filtra y se separa el hierro. Cuando una solución tiene varios solutos, como azúcar y sal en agua, la separación es más difícil. Pero se puede hacer gracias a que una de esas sustancias es más soluble que la otra. Se hierve la solución hasta que quede muy poca agua. La sal, sólida, se separa, y el azúcar aún queda en disolución.
En las salinas, para separar la sal de la arena y de la tierra, se la disuelve en agua. Esa solución se seca al sol, y queda sal limpia.
Educación en
valores
Peligros de los solventes orgánicos
El agua es un solvente inorgánico. Los solventes orgánicos son, en cambio, los que contienen carbono. Algunos resultan de la industria del petróleo, por ejemplo, la nafta, el aguarrás mineral, la acetona y el tolueno; otros son de origen vegetal, como el alcohol metílico y el etílico (alcohol común). Los solventes orgánicos son muy útiles para fabricar pinturas y adhesivos, limpiar grasa y separar el aceite de las semillas. Pero, si se vuelcan al ambiente, contaminan el agua que después tomamos y nos pueden causar enfermedades. Algunas personas, especialmente niños y jóvenes, aspiran a propósito el solvente de algunos adhesivos, para sentir un mareo que les resulta agradable. No saben que esa práctica les destruye el sistema nervioso en pocas semanas, y después les es imposible recuperar la salud por completo. • No tires solventes por los desagües ni al suelo, y no respires sus vapores. • Si ves que alguien aspira vapores de solventes, intentá que lo ayuden con urgencia. Está muy gravemente enfermo. 1. El agua es un solvente. ¿Es entonces • El símbolo de la figura en un envase indica que su contepeligroso aspirar sus vapores? nido no se debe volcar al medio ambiente, porque daña- 2. ¿Qué es un solvente orgánico? ría a personas, animales o plantas.
1919
Historia del perfume Hoy los perfumes y las esencias resultan de la industria química y no de los vegetales. Pero antiguamente se usaban jazmines, rosas, manzanas, mangos, etcétera, para elaborarlos. Se calentaban a fuego suave en un alambique, y sus aromas se condensaban con la ayuda de agua fría, hielo común, hielo seco, y hasta aire líquido, que hierve a 180 grados bajo cero. Esos perfumes eran muy caros porque hacían falta cantidades enormes de flores para obtener muy pocas gotas de esencia natural.
Tareas plus Entrá en Aique Digital http://digital.aique.com.ar y resolvé la actividad “La destilación”
La destilación La destilación es un método útil para separar líquidos de sólidos y obtener, por ejemplo, agua pura a partir de agua salada. Destilar un líquido significa evaporarlo, es decir, convertirlo en un gas; y después condensarlo: volverlo líquido otra vez. También sirve para separar líquidos de otros líquidos. Si se hierve una mezcla de agua y de alcohol, este se evapora antes que el agua; entonces, se lo puede condensar como alcohol fino. El petróleo crudo, tal como se lo extrae de los yacimientos, es una solución de varios líquidos y gases diferentes llamados hidrocarburos. En las destilerías calientan el petróleo y, a medida que aumenta la temperatura, hierven sus distintos componentes. Así, se obtiene el gas, que se vende envasado, la nafta, el gasoil y los lubricantes.
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Para saber
Este aparato, denominado alambique, se utiliza para destilar. Una llama de gas calienta el recipiente de la izquierda. El líquido hierve y se convierte en gas. A la derecha, el caño de agua fría hace que el gas se condense y vuelva a ser líquido. Los solutos no se evaporan y quedan en el recipiente de la izquierda.
Condensación Precipitación
Evaporación
Esquema de un destilador solar para obtener agua dulce (sin sal). El agua salada del mar se coloca en bandejas cubiertas con vidrios inclinados. El sol evapora el agua, el vapor se condensa en los vidrios, y el agua chorrea por canaletas. Así, se obtiene agua dulce para beber y para regar las plantas.
La Tierra y el Sol funcionan como un gigantesco alambique: purifican el agua en forma constante al evaporarla de los mares. El vapor de agua del aire se condensa, y llueve agua limpia. Las sales, como no se evaporan, se concentran en el mar a medida que pasan miles de millones de años.
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Capítulo 1 • Ciencias Naturales 6
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La contaminación y la potabilización del agua La llamada agua potable, es decir, el agua que utilizamos para beber se obtiene de los ríos y los lagos, y de las aguas subterráneas. Muchas veces, los desechos domiciliarios o industriales se vierten en esas fuentes de agua, o la lluvia lava y arrastra hasta ellas los fertilizantes y los plaguicidas que se usan en los campos de cultivo. En esos casos, el agua se contamina, y no se puede beber. En la actualidad, esto sucede en casi todo el mundo. Para que el agua que se saca de los ríos o que se bombea del subsuelo se pueda beber, hay que potabilizarla. Entonces, se le agregan desinfectantes, como el hipoclorito de sodio —el de la lavandina—, se deja reposar en grandes piletas y luego se filtra. Aunque los seres humanos bebemos más o menos la misma cantidad de agua por persona que la que tomaban nuestros antepasados hace un millón de años, cada vez se utiliza más agua en las grandes ciudades y en las industrias. El agua limpia está empezando a faltar; esto se conoce como la crisis mundial del agua. Por eso, no hay que desperdiciarla ni mucho menos contaminarla.
Para saber
El filtro de Pasteur Louis Pasteur (1822-1895), además de un notable científico, fue una persona de gran sensibilidad social y amor al prójimo, especialmente hacia los más necesitados. Demostró la existencia de los microbios cuando casi nadie creía en ellos y estudió, en particular, los que producen enfermedades. Daba conferencias públicas para mostrar la conveniencia de lavar los alimentos y de filtrar el agua, e inventó un filtro de cerámica cuyos pequeños poros retienen casi todos los gérmenes.
Actividades
Si se fermenta maíz (se lo descompone por la acción de microbios) y se lo destila, resulta alcohol, útil como medicina, alimento y combustible. Lo mismo se hace con la caña de azúcar y las sandías.
¿Está bien tirar a la calle el agua del lavado de los platos?
En nuestro país se consumen unos 400 litros de agua por persona y por día, sea para beber, cocinar, lavar o producir industrialmente. Eso equivale a un delgado pero permanente chorro de agua para cada uno de nosotros.
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¿Cómo se gasta más agua, si limpiamos la vereda con la ayuda de una escoba o si la barremos con el chorro de la manguera? ¿Podemos tomar agua directamente del río?
EL MODELO DE PARTÍCULAS
de estudio
Organizar la información
Tomar apuntes El maestro puede explicar, aclarar y complementar la información que se presenta en el libro de texto. En esos casos, resulta conveniente tomar apuntes, es decir, registrar la información más importante por escrito, al mismo tiempo que se sigue la exposición. • Escuchá la explicación de tu maestro sobre el tema de estas páginas. Tomá apuntes de las ideas principales. Si te perdés, dejá espacios en blanco para completarlos luego. Después, resolvé la actividad 5 del Organizador de estudio. Voy al Organizador.
La Química es la ciencia que estudia la composición, la estructura y las propiedades de la materia, así como sus cambios o transformaciones. Según el modelo de partículas, la materia está compuesta por átomos, que podríamos imaginar como bolitas muy pequeñas, que no se ven ni siquiera con microscopio. Son tan minúsculos que, para hacer una fila de diez centímetros de largo, harían falta 1000 millones de átomos. Hay 92 tipos diferentes de átomos: los elementos químicos, entre otros, el hidrógeno, el oxígeno, el cloro, el carbono, el sodio y el nitrógeno. Se denominan con letras que corresponden a sus nombres en latín. Por ejemplo, el sodio se escribe Na, de natrium. Los átomos forman partículas mayores, las moléculas. En los sólidos las moléculas están muy adheridas. En los líquidos están menos unidas y se mueven. En los gases están separadas, se mueven con rapidez, y chocan entre ellas y contra lo que encuentran en su camino. Cuando un material tiene todas sus moléculas iguales, se denomina sustancia simple o sustancia. Es el caso del agua pura, entre otros ejemplos. En el lenguaje común, sustancia tiene otro significado; quienes hablan de sustancias alimenticias quieren decir ‘alimentos’, que son mezclas y no, sustancias simples. El aire es una mezcla homogénea de gases (en especial nitrógeno y oxígeno, y pequeñas cantidades de otros gases, entre ellos, dióxido de carbono y vapor de agua). Por cada molécula de oxígeno hay, aproximadamente, cuatro moléculas de nitrógeno.
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Técnicas
Historias
de vida
Un hombre inquieto
Amedeo Avogadro (1776-1856), físico y químico italiano. Hijo de un juez, estudió religión y después abogacía, pero, ya adulto, se inclinó Na por la física y la matemática. Una de sus contribuciones más importantes a la ciencia fue diferenciar los conceptos de átomo y de molé-C cula. Sostuvo que las moléculas están constituidas por átomos. H Quizá su idea más brillante haya sido la de imaginar que, no imCl porta de qué sustancias se trate, si tienen la misma cantidad de moléculas, todas ocupan el mismo volumen cuando se encuentran enO estado gaseoso. Hoy sabemos que 602.000 trillones de moléculas, a cero grado y presión normal, ocupan siempre 22,4 litros, cualquieraN sea la sustancia gaseosa a la que pertenezcan.
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H
O
H H
Átomos
O
Moléculas O
O
Na
Sodio
C
Carbono
H
Hidrógeno
HH
H
H Agua
O
C
O O
Dióxido C O
de carbono
Cl
O
Cl Na
Na OHipoclorito
de sodio
Cl
Cloro
O
Oxígeno
O
O
O
O Oxígeno
N
Nitrógeno
N
N
N
N Nitrógeno
H
H
O
H H
O
H
H
O
H H
O
H
Capítulo 1 • Ciencias Naturales 6
LAS TRANSFORMACIONES DE LOS MATERIALES
En algunas transformaciones que sufren los materiales, las moléculas cambian de lugar o de movimiento, debido a distintos procesos, pero no se transforman en moléculas diferentes; estos cambios se denominan transformaciones físicas. En otras transformaciones, las moléculas de una o más sustanO sustancias, con propiecias cambian y se convierten en otra u otras H H Na dades distintas a las de las sustancias originales; estos cambios se llaman transformaciones químicas. C
O
C
O
Las transformaciones físicas © Aique Grupo Editor S. A. Prohibida su reproducción.
H
Cl O OunNa Los cambios de estado ocurren cuando material pasa de un H H Na estado Cl de agregación a otro: de sólido a líquido o de líquido a gas, por ejemplo. Estos cambios, ¿son transformaciones físicas o químiC O O C OO cas? EnOlos cambios de estado, las moléculas del material no cambian; son las mismas antes del cambio de estado y después de él. H Son, entonces, transformaciones físicas. Por ejemplo, cuando se N Cl N O NNa funde un trozo de hielo, y el agua que resulta se evapora, las moléculas Cl de agua no cambian; son las mismas en los tres estados. Es la misma sustancia (el agua) que se mantiene a través O de O estos cambios.
Actividades ¿Las moléculas están compuestas por átomos, o los átomos están compuestos por moléculas? ¿Qué hay entre dos moléculas próximas, de los gases que componen el aire: espacio vacío, aire, agua o materia sólida? ¿Cuántas moléculas hay en 22,4 litros de gas a cero grado y a presión normal?
O
H
O
NH
Fusión
Hielo (agua sólida)
H
O
H
N
N Evaporación
H
O
H
Vapor de agua Condensación
Solidificación Sublimación
H
O
O inversa Sublimación
H
H
H
H
O
H
O En cambio, en ciertas condiciones, las moléculas de hidrógeno y de H H H H O oxígeno pueden reaccionar, desarmarse y dar origen a moléculas nuevas, O propieH no estaban; H O que antes en este caso, moléculas de agua, pero con H H dades diferentes a las moléculas originales. Este es un ejemplo de transformación química, pues las sustancias originales no se mantienen.
H
H
H
H
H
O O
H
O
Hidrógeno C
Fe O
C C
Fe O
Fe O
O Fe
O
Oxígeno
O
C
O
O
C
O
O
C
O
O O
H H
Agua
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Fe
Fe
Fe
Fe
Un ejemplo de transformación física es el de la formación de estalactitas y estalagmitas: el agua que chorrea del techo de una caverna deposita roca sólida que había disuelto antes. (Las estalactitas son las que cuelgan del techo; las estalagmitas, las que se forman en el suelo).
O
H
Glosario Dióxido de carbono: sustancia gaseosa cuyas moléculas se componen de un átomo de carbono y dos de oxígeno. Es el gas que resulta de la combustión y de la respiración. Hierro: elemento químico cuyos átomos están formados por 26
H
protones, 30 neutrones y 26 electrones. Es también el nombre del metal queHtodos conocemos.
Óxido de hierro: sustancia sólida cuyas moléculas se componen de átomos de hierro y de oxígeno. Si se combinan uno a uno, el óxido se llama ferroso; si en cambio cada dos átomos de hierro se combinan con tres de oxígeno, ese otro tipo de óxido se llama férrico.
C C C
O
C
O
H
O
C
O
H
O
C
O
H
O
C
O
H
O
C
O
H
O
C
O
Dióxido de carbono
H
O O O O O O
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
O
H
H
O
H
Las transformaciones químicas
Hay muchas clases de transformaciones químicas; algunas ocurren en la naturaleza, y otras las realiza el ser humano. Una de estas últimas se utiliza desde hace 2500 años para obtener un metal, el hierro. Este se encuentra naturalmente en un mineral, el óxido de hierro. Para separarlo, se mezcla con carbón, formado por moléculas de carbono. O Luego se enciende en un lugar llamado H alto H horno. El carbón encenH O dido le quita O el hierro se separa y sale, H O el oxígeno al óxido de hierro, H H fundido, por un agujero. Las transformaciones químicas más abundantes, sin embargo, no son las de la industria ni las de los laboratorios, sino las que ocurren en los seres vivos, que funcionamos como máquinas químicas capaces de desarmar moléculas y de armar otras nuevas. La fotosíntesis convierte seis moléculas de dióxido de carbono y O doce de agua en una molécula de glucosa, seis de oxígeno y seis de Fe Fe O C O O agua. O La cantidad de átomos de cada tipoFe que Fe había antes es la misma O O C O que al terminar el proceso. Para que se produzca esa transformación, Fe Fe Fe Fe O energía C O queda almacenada en la glucosa. O hace O falta luz solar, cuya La transformación inversa de la fotosíntesis es la respiración. Con glucosa, agua y oxígeno, producimos dióxido de carbono y agua. Obtenemos así, a partir de la glucosa, energía útil para realizar nuestras funciones vitales. O O O O O O
H H
H H
O
Fotosístensis
H
H
O H
H H
H
Respiración
C
O C
C H
C O H
C
H
C
H
O
H
H
Agua
H
Glucosa
O
H
O O
H
O O
H
O O
H
O O
H
O O
H
O O
H
Oxígeno
O O O O O O
H H H H H H
Agua
Para saber
El oxígeno de las plant as El biólogo Cornelis Bernardus van Niel (1897-1985) descubrió, en 1930, que el oxígeno que producen las plantas proviene del agua del suelo y no, del dióxido de carbono del aire, como podríamos creer. Para saber ese detalle, regó plantas con agua radiactiva, y detectó con aparatos que la radiactividad iba al aire y no, a las hojas.Van Niel recomendaba a la gente de ciencia aceptar los resultados de los experimentos, aunque contradijeran sus ideas, tener mucha tolerancia por las opiniones ajenas, y aprender bastante de los alumnos.
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H
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Identificación de transformaciones químicas Si ni las moléculas ni los átomos pueden verse, ¿cómo saber si una transformación es física o química? En las transformaciones químicas, las propiedades de los materiales resultantes son muy diferentes a las de los materiales originales, porque son otras sustancias. Por ejemplo, si con una barra de hierro se hace un alambre, esa transformación es física porque antes había hierro y después, también: casi con las mismas propiedades magnéticas y casi con el mismo peso, si los volúmenes son iguales. En cambio, si se deja una esponja de lana de acero al aire libre, después de un tiempo se deshace en un polvo marrón o anaranjado. Esta es una transformación química: el metal se oxida, no tiene el mismo color; y un imán no lo atrae tanto como lo atraía antes de la oxidación. La fermentación es una transformación química en la que intervienen microorganismos, como las levaduras. Estas son hongos unicelulares que se utilizan, por ejemplo, para elaborar sidra a partir de jugo de manzana. Las levaduras transforman el agua y el azúcar del jugo en alcohol y un gas, el dióxido de carbono. Los productos de la transformación son diferentes de los productos originales. Si en un tubo de ensayo se coloca agua, azúcar y levadura (que se compra en comercios), los microorganismos se multiplican y producen la fermentación. Es posible comprobar esto colocando un globo en el extremo del tubo: el dióxido de carbono (gas) que se produce forma burbujas, y el globo se infla.
Hay transformaciones que no son físicas ni químicas. Son las nucleares, en las que un elemento químico se transforma en otro. Por ejemplo, el nitrógeno se convierte en carbono por el choque de partículas que vienen del espacio, y en las centrales nucleares, el uranio se transforma en kriptón y en bario.
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Actividades ¿Cuáles transformaciones de la siguiente lista son físicas y cuáles, químicas? -Fotosíntesis. -Destilación. -Fermentación. -Respiración.
Las levaduras, mezcladas con agua y azúcar, fermentan y liberan dióxido de carbono que, al soltarse, hace que la masa de la pizza y de los panes crezca o se leve.
Cinc: metal de color blanco, brillante y blando, abundante en la corteza terrestre; se usa desde antiguo en la fabricación de pilas eléctricas, para formar aleaciones como el latón, y para galvanizar el hierro y el acero.
Por su durabilidad, liviandad y maleabilidad, el cinc es un material muy utilizado en la protección de chapas de hierro para la construcción de techos, galpones, tuberías, desagües pluviales, etcétera.
LA CORROSIÓN Si miramos a nuestro alrededor, con seguridad veremos ejemplos de corrosión. La corrosión es la destrucción de algunos metales como consecuencia de distintas transformaciones químicas. Muchas veces se debe a la exposición a la intemperie, a la humedad, a la lluvia; otras, a la acción de la electricidad, de ácidos o de otras sustancias. El hierro es uno de los metales más resistentes y baratos, por eso se lo usa en la fabricación de autos, edificios y herramientas. Pero se oxida con facilidad; entonces, hay que cubrirlo con una pintura protectora o con una delgada capa de un metal que resista mejor el ambiente exterior, como el cinc. La corrosión es especialmente perjudicial en las construcciones de hierro, como los puentes. Hay metales resistentes a la corrosión, por ejemplo, el acero inoxidable, una aleación de hierro con otros metales; pero es más caro que el hierro. El agua caliente favorece mucho la corrosión. Por eso, para disminuirla, en algunos aparatos, como los termotanques, se colocan unas varillas de magnesio, un metal que carga con toda la corrosión y de esta forma protege el hierro del termotanque. A esta varilla se la conoce como ánodo de sacrificio.
¿ Se oxida el hierro?
Experimentos
Para saber si algo durará a la intemperie, a veces se ponen muestras en cámaras de niebla salina. Les pulverizan agua salada y estudian los resultados. Hacé esa clase de pruebas. Usá clips de plástico y de hierro, llaves, agujas, latas, viruta, y lana de acero y de bronce, etcétera. Pedile a un adulto que, con una pinza, queme en la hornalla uno o dos clips para quitarles la capa de estaño. Podés pintar algunos objetos para ver si quedan protegidos.
2. Anotá las fechas y los cambios observados durante dos o tres semanas, y escribí tus conclusiones. 3. Respondé a las siguientes preguntas en tu carpeta. • ¿Qué materiales sufrieron mayor corrosión? • ¿Cuáles resultaron menos alterados? • ¿Qué ejemplos de corrosión ves en casa o en la calle? (Mirá la parte de abajo del lavarropas, el tendedero de ropa y los tornillos que sujetan el número de la casa).
1. Poné algunos objetos bajo techo, otros al aire libre, y otros en un recipiente cerrado que abrirás todos los días para rociarlos con agua salada.
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Glosario
Capítulo 1 • Ciencias Naturales 6
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LA COMBUSTIÓN La combustión es una transformación química en la que un material se combina con el oxígeno del aire, desprendiendo calor y luz; por ejemplo, cuando se quema gas o carbón. El material que se quema en una combustión se llama combustible. El oxígeno que se combina con el combustible se denomina comburente. Para que se inicie una combustión, hace falta una temperatura inicial mínima, que se llama temperatura de ignición. Por eso, si sentís olor a gas en el ambiente, es que hay una mezcla de combustible (gas) y comburente (oxígeno). Si en ese momento prendés un fósforo o hacés una chispa, la mezcla se puede encender y hasta explotar. Si por accidente se prende fuego el aceite de la sartén, no hay que echarle agua, porque el aceite saltaría en forma de gotitas muy pequeñas y se encendería más. Hay que cubrir la sartén con la tapa de una olla. Eso le quita el oxígeno (comburente), y se apaga. También se llama combustión a la combinación de los alimentos que ingerimos con el oxígeno del aire que respiramos; esto produce calor, aunque la temperatura del cuerpo es mucho menor que la de una llama. El ritmo o la velocidad de combustión de los alimentos en el cuerpo humano es similar al de dos velas encendidas. La combustión puede ser muy lenta y de baja temperatura. Antiguamente, en invierno, se calentaban los criaderos y hasta las viviendas con estiércol que se almacenaba debajo de los pisos, porque los materiales en putrefacción generan calor.
Cuando se hace un asado, se utiliza carbón o leña como combustible.
A veces, en las zonas pantanosas, los cementerios y los basurales, se puede ver en la oscuridad una luz débil, llamada fuego fatuo, que proviene de la combustión de ciertos gases.
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Actividades ¿Por qué recomiendan no encender ni apagar luces, ni accionar interruptores, cuando se percibe olor a gas? ¿Qué significa la palabra comburente? Da tres ejemplos de combustibles.
Los automóviles utilizan como combustible nafta, gasoil o gas natural comprimido.
Cuando encendemos una hornalla, el gas es el combustible y el oxígeno del aire, el comburente.
Infográf i c a Utilidad de soluciones y mezclas Los humanos y los animales nos servimos de muchas soluciones de sustancias, a las que damos fines útiles. Te brindamos algunos ejemplos.
Huevo fresco y huevo viejo Si se prepara una solución saturada de sal en agua (saturada significa que ya no admite más sal en disolución), y se pone en ella un huevo entero con su cáscara, este se hundirá si es fresco, y va a flotar si es muy viejo.
Solución fisiológica
Aunque no se pudran, los
Mientras un paciente no puede beber, o si su aparato digestivo no absorbe el agua, se le inyecta en las venas una solución salina normal, de 9 gramos de sal por cada litro de
huevos van perdiendo agua y ganando aire a través de su cáscara porosa.
agua. Si la solución es más salada, las células de la sangre pierden agua y se arrugan; si es menos salada, se hinchan y se pueden romper.
Agua potable El agua potable tiene sustancias en disolución. Por ley, cada mil litros de agua contienen un mínimo de 5 gramos de oxígeno, y un máximo
Baterías ácidas de coche
de 1500 de sales.
Muchas baterías eléctricas de coches llevan una solución
Aunque estén muy bien
de sulfato de plomo en agua. Cada litro de solución pesa
lavados, y cuando se
1300 gramos cuando la batería está totalmente cargada, y
secan, a los vidrios
1100 si está descargada.
les quedan sales
Aunque las sustancias químicas que contienen plomo son
adheridas, que se
insalubres y pueden contaminar el medio ambiente, esas
quitan con
baterías se permiten todavía, porque aún no existen otras
un paño.
de precio razonable.
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Capítulo 1 • Ciencias Naturales 6
Agua oxigenada El oxígeno es muy soluble en agua y se combina químicamente con ella. Resulta, así, el agua oxigenada, una solución de peróxido de hidrógeno en agua. Es un poderoso desinfectante, que puede disolver la piel. Se usa también como decolorante. El tipo
Escarabajo bravo
más común tiene diez volúmenes
El escarabajo bombardero (Brachinus crepitans)
de oxígeno por cada volumen
fabrica peróxido de hidrógeno casi puro, que guarda
de solución.
en una bolsa interior junto a otra de agua. Cuando se siente agredido, mezcla las dos sustancias, y, en ese proceso, la temperatura de la solución alcanza los cien grados. El insecto lanza un chorro hirviente que desalienta al predador.
Riego artificial En épocas de sequía, se riegan cultivos con agua de ríos y pozos. Sin embargo, como esa agua, a diferencia de la de lluvia, tiene sales en disolución, cuando se evapora la sal queda en el suelo, y si pasa mucho tiempo sin llover, el terreno se convierte en
Tintura de yodo El yodo es sólido a la temperatura ambiente. Diluido en alcohol en una proporción de 5 gramos de yodo cada 100 centímetros cúbicos de solución, resulta un líquido marrón oscuro que sirve como desinfectante. Se lo debe usar con precaución, porque ataca la piel.
un desierto.
Actividades ¿Qué vent ajas tiene, para el riego, el agua de lluvia con respecto al agua subterránea? ¿Qué otra sust ancia disuelt a en agua, en vez de sal, se podría usar para saber si un huevo es fresco o viejo? (¡Probá!). El agua pot able, ¿tiene que tener un cierto valor mínimo de sales disuelt as, o un cierto valor máximo?
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Actividades finales Opciones
2
Elegí las opciones correctas. 1. ¿Qué es la corrosión? a. Una transformación física. b. Una transformación química. c. Una transformación nuclear. 2. ¿En qué se disuelve el aceite?
Respondé a las preguntas 1. ¿Cómo se puede obtener agua potable a partir del agua de mar? 2. ¿Qué es una suspensión? 3. ¿Para qué se le agrega, a veces, hipoclorito de sodio al agua que se saca de los ríos para beber? 4. ¿Cuántos átomos tiene cada molécula de oxígeno? 5. Además de combustible y de una fuente de temperatura suficiente, ¿qué más hace falta para que se inicie una combustión?
a. En aire. b. En agua. c. En adelgazador de pinturas.
3. ¿Cómo separarías polvo de hierro que está mezclado con polvo de cobre? a. Con un alambique. b. Con un imán. c. Con hipoclorito de sodio.
4. ¿Qué es una solución saturada? a. La que no admite más solvente. b. La que no admite más soluto. c. La que no admite ni más solvente ni más soluto.
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Para investigar en libros o en Internet
¿Verdadero o falso? En las pavas se forma sarro porque se evapora el agua que hierve, pero no se evaporan las sales que tiene disueltas.
1. ¿Qué es una suspensión coloidal? 2. Las llamadas bebidas gaseosas, ¿son gaseosas o líquidas? 3. ¿Qué otro desinfectante en vez de cloro se puede usar para potabilizar agua? 4. ¿Hay animales que vivan en ambientes sin oxígeno? ¿Y plantas que vivan sin dióxido de carbono? 5. ¿Qué gas es el de las burbujas de la soda de los sifones o el de las burbujas del agua gasificada?
Para diluir pintura al aceite, se le puede agregar agua. Las moléculas de agua tienen tres átomos. El aire es una mezcla de sustancias. El agua es una mezcla de sustancias. Los ánodos de sacrificio responden a una antigua práctica alquimista basada en creencias falsas. En el organismo humano ocurren transformaciones químicas.
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Capítulo 1 2 • Ciencias Naturales Sociales 4 6• Ciudad de Buenos Aires
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Red conceptual. Para repasar y exponer Leé esta red y repasá los contenidos que aprendiste en este capítulo. Te servirá para organizar los contenidos y exponerlos oralmente.
Sistemas heterogéneos
Materia
Sistemas homogéneos
Átomos
Sustancias simples
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Moléculas
Heterogéneas
Mezclas
Homogéneas
Soluciones
Métodos de separación
Filtrado
Destilación
Por medios magnéticos Otros
Transformaciones
Físicas
Químicas
No cambian ni las móleculas ni los átomos.
Cambian las moléculas, pero no los átomos.
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Nucleares
Cambian los átomos.