Nuevamente Física y Química 3 by Marcela Lalia

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FÍSICA Y QUÍMICA

Intercambios de energía. Estructura y transformaciones de la materia

Nuevamente

Recursos para el docente ES

Doc. Fisica y quimica 3 .indd 1

3.er año

Ricardo Franco

Gabriel D. Serafini

Francisco López Arriazu

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FÍSICA Y QUÍMICA Intercambios de energía. Estructura y transformaciones de la materia Recursos para el docente FÍSICA Y QUÍMICA. Intercambios de energía. Estructura y transformaciones de la materia. Recursos para el docente.

es una obra colectiva, creada y diseñada en el Departamento Editorial de Ediciones Santillana S. A., bajo la dirección de Herminia Mérega, por el siguiente equipo: Ricardo Franco Elina I. Godoy María Cristina Iglesias Francisco López Arriazu Gabriel D. Serafini

Nuevamente

Edición: Alejandro Ferrari Jefa de edición: Patricia S. Granieri Gerencia de gestión editorial: Mónica Pavicich

Índice Cuadro de contenidos, pág. 2 • Cómo es el libro, pág. 6 • Solucionario, pág. 16

Diagramación: Sergio Israelson. Corrección: Marta Castro.

Este libro no puede ser reproducido total ni parcialmente en ninguna forma, ni por ningún medio o procedimiento, sea reprográfico, fotocopia, microfilmación, mimeógrafo o cualquier otro sistema mecánico, fotoquímico, electrónico, informático, magnético, electroóptico, etcétera. Cualquier reproducción sin permiso de la editorial viola derechos reservados, es ilegal y constituye un delito.

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Física y Química : intercambios de energía. Estructura y transformaciones de la materia. : recursos para el docente / Ricardo Franco ... [et.al.]. - 1a ed. - Buenos Aires : Santillana, 2008. 32 p. ; 28x22 cm. - (Nuevamente)

Queda hecho el depósito que dispone la Ley 11.723.

ISBN 978-950-46-2051-8

Impreso en xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx. Primera edición: xxxxx de 2008

1. Formación Docente 2. Física. 3. Química. I. Franco, Ricardo CDD 371.1

Este libro se terminó de imprimir en el mes de xxxxxxxxxxxxxxxxxx de xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

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Así es la ciencia

Las formas de energía

Estrategias didácticas

Expectativas de logro

La ciencia como un conjunto de conocimientos. Los científicos. Las ciencias físicas y químicas. Ramas o subdisciplinas. Historia de las ciencias. La alquimia y la serendipia. Las estrategias de investigación en ciencia. Las hipótesis científicas. Confirmación o refutación de una hipótesis. Las leyendas y las explicaciones científicas. Los modelos científicos y los escolares. La comunicación y el lenguaje en ciencias. La ciencia y la tecnología.

Percepción de la ciencia como un conjunto de conocimientos dinámicos, mejorables y provisorios. Elaboración de resúmenes y cuadros comparativos. Observación de las múltiples disciplinas que se incluyen dentro de las ciencias físicas y químicas. Lectura de textos científicos. Reflexión acerca de la importancia de las hipótesis en ciencias. Relación entre estas hipótesis y el trabajo experimental. Comparación entre las características de una leyenda y de una explicación científica. Caracterización de los modelos científicos. Aplicación de estos modelos. Diferenciación con los modelos escolares.

Reconocer la ciencia como una actividad perfectible, y necesaria para el desarrollo de una sociedad. Sistematizar las características de los procedimientos científicos. Implementar la lectura comprensiva de textos científicos. Trabajar sobre las habilidades lingüísticas y fomentar su uso tanto en la expresión oral como en la escrita. Reflexionar sobre el uso de imágenes técnicas que puedan ayudar a la comprensión de un tema. Desarrollar gradualmente una actitud analítica y responsable frente a los medios masivos de comunicación en cuanto a la divulgación de noticias, en particular las vinculadas con la ciencia.

La energía y sus fuentes. Formas de energía. Las transformaciones de energía y su eficiencia. La conservación de la energía. La equivalencia masa-energía. La energía nuclear. El trabajo y la potencia. La energía mecánica. La energía potencial gravitatoria. Conservación de la energía mecánica. La energía potencial elástica. Otras formas “no mecánicas” de acumular energía. La energía eléctrica. Las centrales térmicas y las hidroeléctricas. Las centrales nucleares. Las fuentes de energía “alternativas”.

Revisión del concepto de energía a partir de situaciones cotidianas. Caracterización de las diversas formas de energía. Resolución matemática de problemas relacionados con la eficiencia de una transformación energética. Reconocimiento de las unidades con las que se expresan las cantidades de energía. Caracterización de la construcción histórica de la ciencia. Familiarización con fórmulas matemáticas que expresan la potencia energética. Ejemplificación con situaciones cotidianas en las que interviene la energía mecánica (cinética y potencial). Comparación de los diferentes modos de obtener energía eléctrica a partir de otras formas de energía. Realización de una investigación sobre el movimiento y la energía mecánica de un péndulo. Realización de un experimento para analizar la elongación de un resorte.

Reconocer la importancia del concepto de energía, y su progreso a lo largo del tiempo. Utilizar técnicas y estrategias convenientes para la resolución de problemas relacionados con la energía. Comprender la importancia de graficar esquemáticamente diversas situaciones relacionadas con la energía. Reconocer y describir las principales formas de energía y sus posibles transformaciones. Vincular los conocimientos científicos con los avances tecnológicos.

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Cuadro de contenidos

Contenidos

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2 La energía térmica

3 La energía radiante

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El calor y la temperatura. El calor y el modelo de la materia cinético-molecular. Relación entre el calor, la masa y la temperatura. El calor y los cambios de estado de la materia. La dilatación y la contracción térmicas. El termómetro. Modelos y usos de termómetros. Las escalas de temperatura. La escala centígrada, la escala Fahrenheit y la escala Kelvin. El equilibrio térmico. El calor específico. Las formas de propagación del calor. La conducción, la convección y la radiación. Formas de transmisión combinadas.

Diferenciación entre el concepto de temperatura y el de calor. Modelización del efecto del calor sobre la materia. Identificación y análisis de los procesos que ocurren en los cambios de estado. Revisión de los modelos históricos empleados para explicar fenómenos relacionados con el calor. Caracterización de los distintos termómetros y sus usos. Interpretación de gráficos y esquemas. Resolución de problemas relacionados con las escalas de temperatura. Lectura de artículos de diarios. Interpretación del concepto de equilibrio térmico. Análisis de ejemplos prácticos de conducción del calor. Análisis del fundamento físico para la sensación de frío y de calor. Uso del termómetro y comparación de calores específicos. Realización de un experimento para comprobar cómo se absorben las radiaciones solares.

Comprender la importancia de un modelo científico para explicar un fenómeno natural. Aplicar un modelo científico para predecir el comportamiento de un sistema, y para interpretar fenómenos cotidianos. Reconocer la existencia de creencias cotidianas injustificadas, y aplicar un criterio analítico coherente para analizarlas. Comprometerse frente a los problemas ambientales del entorno, relacionados con la contaminación producida por sustancias tóxicas, en este caso, el mercurio. Generar interés por la historia de la ciencia.

La energía radiante. Emisión, absorción y reflexión de energía radiante. Las ondas electromagnéticas y su forma. El espectro electromagnético. La naturaleza de la luz. La interferencia. La naturaleza ondulatoria de la luz. La dualidad onda-partícula. La difracción luminosa frente a aberturas y objetos. La radiación y los materiales. La reflexión y la refracción de la luz. La radiación solar y los seres vivos. Las ondas visibles, las infrarrojas y las ultravioleta. La radiación solar y el “agujero” de ozono. El efecto invernadero.

Caracterización de las ondas electromagnéticas y sus parámetros, en particular la longitud de onda. Reconocimiento de los componentes del espectro electromagnético. Resolución de problemas vinculados con las radiaciones. Análisis de un experimento histórico. Representación gráfica del fenómeno de interferencia. Comparación de modelos científicos. Explicación teórica de fenómenos cotidianos en los que la luz interacciona con los materiales. Análisis de los efectos de la radiación solar sobre los seres vivos. Realización de experimentos relacionados con la reflexión de la luz. Análisis de un instrumento óptico: el microscopio. Caracterización de algunos fenómenos ambientales relacionados con la radiación solar: el adelgazamiento de la capa de ozono y el efecto invernadero. Experimentación con la interferencia de radiaciones electromagnéticas. Observación de fenómenos de difracción luminosa.

Interpretar el concepto de onda. Clasificar las distintas ondas electromagnéticas. Realizar problemas sencillos relacionados con las ondas. Interpretar los fenómenos luminosos a partir de explicaciones teóricas. Representar gráficamente algunos fenómenos luminosos. Valorar la propia iniciativa para la resolución de problemas, así como del trabajo individual y grupal.

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4 La estructura del átomo

Las uniones químicas

6 Características de las reacciones químicas

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Estrategias didácticas

Expectativas de logro

El tamaño de los átomos. Los primeros modelos atómicos. El modelo atómico de Dalton. El modelo de Thomson. El modelo de Rutherford. El modelo atómico de Bohr y sus bases experimentales. Los elementos químicos. Los neutrones y los isótopos. El número másico (A). La masa atómica relativa (Ar). El modelo atómico actual. Configuración electrónica. El ordenamiento de los elementos químicos. La tabla de Mendeleiev. La tabla periódica actual de los elementos químicos. Los metales y los no metales.

Comparación del tamaño de los átomos con otras estructuras conocidas por los alumnos. Revisión histórica del modelo atómico. Descripción del modelo atómico actual. Lectura de textos de divulgación científica. Caracterización de los elementos químicos. Uso de analogías. Sistematización de los elementos químicos en la tabla periódica. Realización de una práctica de laboratorio para identificar algunos elementos químicos mediante ensayos a la llama. Identificación de metales y de no metales.

Construir una noción de átomo, de acuerdo con el modelo de Bohr, reconociendo el núcleo y los niveles electrónicos de energía. Escribir la configuración electrónica para un átomo. Deducir la conformación de un átomo (cantidad de protones, neutrones y electrones) dado, a partir de los números atómico y másico que lo caracterizan. Utilizar adecuadamente la tabla periódica de los elementos para obtener información acerca de la conformación atómica. Reconocer la existencia de isótopos de un elemento a partir de los distintos valores que pueden tomar sus números másicos.

El concepto de valencia. La regla de Abegg. Teoría del “átomo cúbico”. Los símbolos y las fórmulas de Lewis. La teoría del octeto de valencia. La electrovalencia de Kossel. Los iones monoatómicos. La unión covalente. Electronegatividad y unión covalente. El carácter polar del enlace químico. Polaridad de la molécula y fórmula estructural. La geometría de las moléculas. Teoría de repulsión de pares electrónicos de valencia (TRePEV). El enlace iónico. Las sales iónicas binarias. Los óxidos iónicos. Los hidruros metálicos. Las moléculas binarias. Los hidrácidos. Los hidruros no metálicos.

Representación de las sustancias mediante fórmulas de Lewis. Representación de las estructuras de Lewis para sustancias binarias iónicas y covalentes. Evaluación de la polaridad de las moléculas. Aplicación de la TRePEV para predecir las diferentes geometrías moleculares. Predicción de geometrías moleculares para sustancias sencillas. Caracterización y nomenclatura de los diversos tipos de compuestos binarios. Realización de un experimento para relacionar las propiedades de las sustancias con el las propiedades del enlace químico.

Caracterizar los distintos tipos de uniones químicas a partir de modelos teóricos. Utilizar del lenguaje simbólico propio de la química al escribir formulas químicas. Comprender que las moléculas y los iones tienen una disposición espacial determinados por el tipo de átomos y las uniones químicas que se establecen entre ellos.

Los cambios artificiales y naturales en la Naturaleza. Los cambios físicos y químicos. La teoría del flogisto. La ley de Lavoisier de conservación de la materia. Consecuencias de la ley de Lavoisier. La teoría atómica de Dalton y sus limitaciones. La teoría cinético-molecular y las reacciones químicas. Las ecuaciones químicas. Los coeficientes estequiométricos. El concepto de mol. Ocurrencia de las reacciones químicas: la teoría de las colisiones. La energía y la combustión. Calor de combustión. La velocidad de las reacciones químicas. El uso de catalizadores.

Caracterización de los cambios físicos y químicos que ocurren en la Naturaleza. Revisión histórica del modo de explicar los cambios de la materia considerando un cambio “emblemático”: la combustión. Reconocimiento de la importancia de la ley de Lavoisier. Utilización del modelo discontinuo de materia para interpretar el cambio químico. Explicación teórica de la ocurrencia o no de una reacción química. Reconocimiento del uso de catalizadores. Realización y observación de algunas reacciones químicas. Realización de un trabajo práctico en el que se evidencie una reacción química. Fabricación de un producto químico: el jabón.

Construir la noción de cambio químico a partir de la observación de fenómenos cotidianos. Utilizar el modelo cinético-molecular de la materia para interpretar el cambio químico. Escribir las ecuaciones químicas para representar algunas reacciones químicas. Estimar y comparar los valores de los intercambios de energía en reacciones de combustión. Identificar las variables que pueden modificar la velocidad de una reacción química.

Cuadro de contenidos

Contenidos

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7 Tipos de reacciones químicas

8 Las reacciones nucleares

Manifestación de las reacciones químicas. Clasificación de las reacciones químicas. El número de oxidación y reglas para recordarlo. Criterios para clasificar las reacciones. Las reacciones redox. Su relación con la electroquímica. Las sustancias ácidas y básicas. Las reacciones de neutralización. La acidez y el pH. Los indicadores ácido-base. Los indicadores caseros. La actividad industrial y la contaminación ambiental. Contaminantes del aire. El efecto invernadero y el “agujero” de ozono. Control de la contaminación ambiental.

Reconocimiento de las diversas maneras en que se manifiesta una reacción química. Análisis de imágenes. Explicación del concepto de número de oxidación. Aplicación de diversos criterios para clasificar reacciones químicas. Utilización de esquemas en ciencias. Identificación de ácidos y bases de uso cotidiano mediante el empleo de indicadores. Lectura de noticias de actualidad referidas a la contaminación ambiental. Realización de un experimento para comprobar los efectos de la lluvia ácida. Realización de un experimento en el que se aplican fundamentos de electroquímica. Investigación experimental con indicadores de pH.

Comprender que muchos cambios que ocurren en el entorno cotidiano se deben a la ocurrencia de reacciones químicas. Encontrar aplicaciones tecnológicas a las reacciones químicas redox. Establecer relaciones de pertinencia entre los datos experimentales y los modelos teóricos. Concientizar acerca de los principales problemas referidos a la contaminación ambiental y sus probables soluciones.

Las reacciones químicas y las reacciones nucleares. Las emisiones radiactivas. Las ecuaciones nucleares. Medida de la radiactividad. Semivida de un isótopo. Las reacciones nucleares inducidas. Representación de las reacciones nucleares. Las centrales nucleares. El reactor nuclear. Los pro y los contra de las centrales nucleares. Aplicaciones de los radioisótopos. Los trazadores. Uso del efecto ionizante de las radiaciones. La radioprotección. Aplicaciones de la radiación natural: la datación. Datación de restos fósiles. Datación de rocas y minerales.

Revisión histórica del descubrimiento de la radiactividad. Caracterización de las emisiones radiactivas. Representación de algunas reacciones nucleares sencillas mediante ecuaciones. Predicción de los elementos generados a partir de un determinado proceso radiactivo. Realización de experimentos seguros en el laboratorio. Interpretación de un gráfico que esquematiza una central nuclear. Lectura de textos de divulgación científica. Enumeración y explicación de las diferentes aplicaciones de los radioisótopos y de la radiactividad natural. Construcción de un modelo para evidenciar las propiedades generales de los diferentes tipos de emisiones radiactivas.

Identificar los tres tipos principales de radiactividad. Conocer cómo cambian las magnitudes que describen a los átomos, durante la ocurrencia de una reacción nuclear. Comprender en qué consiste y cómo ocurre una reacción nuclear en cadena y cuáles son sus usos tecnológicos. Argumentar a favor o en contra de la instalación de centrales nucleares. Conocer las principales aplicaciones de la radiactividad, tanto para usos medicinales como industriales. Conocer los fundamentos del método de datación por carbono 14.

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Cómo es el libro

El libro de Física y Química Así comienza El libro de Física y Química comienza con un capítulo introductorio llamado Así es la ciencia. En él se describen progresivamente algunas características del quehacer científico. Se hace uso de la historia de la ciencia como herramienta para la comprensión del proceso de

construcción científica, modalidad que se recupera a lo largo de todo el libro. Así es la ciencia mantiene la misma estructura que el resto de los capítulos; sin embargo, merecen mención especial algunos aspectos, que serán de interés para el trabajo en el aula.

El tratamiento de la historia Y la historia de la ciencia también es una sección que permite que los alumnos reconozcan la importancia del estudio de la historia de la ciencia. Se espera que los alumnos dejen de ver los avances científicos como un resultado acabado, para comenzar a considerarlos dinámicos y generados a partir de la actividad de personas inmersas en un “escenario” social e histórico particular.

La imagen del científico Se trabaja la apropiación de una imagen realista de los científicos y su trabajo, para confrontarla con la frecuente visión deformada que los alumnos tienen sobre ella.

Se trabaja con una imagen realista de los científicos y su trabajo. En este caso, se presenta un científico cuyo trabajo no ocurre en un laboratorio, sino al aire libre.

Es importante que los alumnos incorporen el concepto de ciencia como un conjunto de conocimientos perfectibles que tiene origen en la Antigüedad, y progresa a lo largo del tiempo.

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Las habilidades lingüísticas Las habilidades lingüísticas se ponen de manifiesto en la comunicación con los diferentes actores educativos. Si el proceso de aprendizaje es una construcción personal mediada por dicha interacción, se hace necesario ayudar a los

alumnos a mejorar sus producciones orales y escritas. En esta introducción, los alumnos abordan las diferencias que existen entre las habilidades y las “pondrán en juego” a lo largo de todo el libro.

Habilidades lingüísticas Describir

Definir

Narrar

Argumentar

Explicar*

Es…

Contar cómo es un objeto, un hecho o una persona representándolo con palabras, dibujos, esquemas, etc. Dar una idea general de algo.

Proporcionar con claridad el significado de un concepto. Hacer comprensible un fenómeno o un acontecimiento a un destinatario.

Relatar hechos que les suceden a unos personajes en un lugar y en un tiempo determinados.

Afirmar o refutar una opinión con la intención de convencer a la audiencia.

Dejar claras las causas por las cuales ocurre un evento o fenómeno. Una explicación modifica el estado de conocimiento de quien la recibe.

Responde a…

¿Cómo es? ¿Qué hace? ¿Para qué sirve?

¿Qué es? ¿Qué significa?

¿Qué pasa? ¿Quién es?

¿Qué pienso? ¿Qué me parece?

¿Por qué? ¿Cómo? ¿Para qué?

Se usa en…

Guías de viaje, cartas, diarios, diccionarios, clases.

Libros de texto, diccionarios, artículos de divulgación, enciclopedias, clases.

Novelas, cuentos, noticias, biografías, leyendas, clases.

Discursos políticos, cartas de lectores, juicios, resultados de un trabajo científico.

Revistas y artículos de divulgación, conferencias, clases.

Ejemplo

¿Cómo es tu casa? Es muy espaciosa, tiene un jardín muy amplio y una parrilla donde hacemos asados todos los domingos. Está pintada de verde.

¿Qué es el calor? El calor es la energía que se transfiere entre dos cuerpos que están a diferentes temperaturas.

¿Quién fue Marie Curie? Fue una científica polaca que vivió en el siglo xix. Sus principales aportes se refieren a la radiactividad.

¿Qué pensás sobre la energía nuclear? En mi opinión, hay que tener mucho cuidado porque el almacenamiento de combustible resulta un problema.

¿Por qué no hay que agregar aceite a la ensalada antes que la sal? Porque si se coloca antes, la sal no se disuelve en el aceite, y no se distribuye bien en la ensalada.

*Explicar y justificar son habilidades lingüísticas muy parecidas y en este libro las consideraremos equivalentes.

La sección Palabras en ciencia, al final de cada capítulo, propone trabajar las habilidades lingüísticas.

Las definiciones presentadas para las diferentes habilidades lingüísticas no son “estáticas”. Sugerimos que cada docente y sus alumnos las analicen y establezcan un consenso acerca de lo que se espera con cada una de ellas.

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¿Cómo continúa? El libro de Física y Química cuenta con ocho capítulos que abor- la apropiación de modelos científicos actuales a partir dan estas disciplinas de manera integrada. Además de lograr la del análisis y la discusión de los modelos antiguos. comprensión del contenido, se busca generar en el alumno

La apertura del capítulo Cada capítulo comienza con dos historias que transcurren en manera un hecho histórico está presente (o cómo influparalelo, en formato de historieta, que intentan reflejar de qué ye) en nuestra vida cotidiana.

Título y número del capítulo.

La historieta de la izquierda remite a un hecho histórico y central para el tema que se desarrollará en el capítulo.

La historieta de la derecha se relaciona con un hecho cotidiano que se vincula, de algún modo, con la historia de la ciencia.

Las actividades presentadas luego de La historia bajo la lupa se resuelven siempre de manera grupal. Su objetivo es recuperar conceptos trabajados en la apertura, así como también indagar ideas previas.

La Hoja de ruta muestra la organización de contenidos que se desarrollará a lo largo del capítulo.

Las actividades presentadas aquí siempre son de carácter individual. Su objetivo es la anticipación de contenidos. Las respuestas se recuperan al finalizar el capítulo en la sección “Actividades finales”.

En el momento de dar inicio a un capítulo, una estrategia posible para el docente puede ser llevar a cabo una lectura colectiva de las historietas. Esto permitirá un enriquecimiento del trabajo a partir de la opinión y el debate.

La sección La historia bajo la lupa pone en contexto ambas historias. Se incorporan nuevos datos, que son necesarios para responder las actividades que continúan.

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El desarrollo del texto

El texto se presenta con un lenguaje sencillo y claro. Puede tener títulos y subtítulos.

Las actividades instantáneas intercaladas en el texto tienen como objetivo anticipar contenidos y se resuelven al finalizar el tema tratado. En otros casos, aplican o integran los contenidos.

Hora de ir al laboratorio es una invitación para hacer un trabajo práctico fuera del ámbito áulico. Siempre remite a alguna página de la sección final del libro, donde se reúnen todas las prácticas de laboratorio.

Las fotografías, esquemas y gráficos son recursos que permiten una mejor comprensión de los conceptos. Están acompañados, en todos los casos, por epígrafes cortos y claros que en ocasiones proporcionan datos adicionales.

El desarrollo de los temas, por lo general, utiliza representaciones múltiples. Para favorecer una interrelación entre ideas, es interesante solicitarles a los alumnos, explícitamente, que utilicen más de un tipo de representación para abordar los contenidos.

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Las secciones especiales En cada capítulo hay por lo menos tres secciones especiales: Pura ciencia, Actividades y las Autoevaluaciones.

Las actividades

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En algunos casos los alumnos recuperan contenidos adquiridos en las páginas anteriores para “ponerlos en juego” en nuevas situaciones problemáticas.

En otros, analizan textos donde aparecen algunos conocimientos adquiridos en las páginas anteriores, pero en un contexto diferente.

Asimismo, se presentan algunas actividades que dejan entrever la manera en que la ciencia y la tecnología forman parte de nuestra vida cotidiana e influyen en nuestra calidad de vida.

Finalmente, otras actividades favorecen la disposición a involucrarse, como ciudadanos reflexivos, en temas que se relacionan con la ciencia y sus ideas.

Las páginas de actividades son fácilmente identifica- llen competencias científicas y activen diversas habibles, tanto por el color de fondo como por la banda inicial lidades cognitivo-lingüísticas. característica. Están pensadas para que los alumnos desarro-

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Pura ciencia Se trata de una sección especial que se presenta por única vez en cada capítulo. En cada una de ellas se propone un trabajo diferente que detalla una actividad distintiva y vinculada con el quehacer científico. Se lo considera un espacio propi-

Uso de analogías en Ciencias naturales

cio para el desarrollo de procedimientos, habilidades y destrezas. Cabe aclarar que en esta sección no se abordan actividades experimentales, las cuales se encontrarán al finalizar el libro.

El proceso d conocimientel o científico Las habilidades que se propone trabajar en cada caso se explicitan en el subtítulo.

Por lo general, al comienzo siempre se describe en forma breve la habilidad específica que se pretende trabajar, aunque ha tenido un mayor tratamiento en la introducción del libro.

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Con la intención de sostener el dinamismo de la página, en ocasiones aparece una caricatura animada, exclusiva de la sección. Suele hacerse preguntas relacionadas con el tema. No son actividades para los lectores, pero sí pueden encontrarse en ellas sugerencias interesantes para ampliar el tema de discusión o bien para resolver algún conflicto de manera oral.

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Autoevaluaciones Uno de los principales objetivos de la enseñanza es fomentar el desarrollo de aprendizajes significativos, y esto requiere una participación activa y reflexiva por parte de los alumnos. En este sentido, cobra especial importancia el desarrollo de habilidades metacognitivas, donde es el

propio alumno quien, a partir de la reflexión, regula sus propios procesos de aprendizaje, tomando conciencia tanto de sus dificultades como de sus facilidades para estudiar. Este es el objetivo de la Autoevaluación.

En Pura ciencia.

En las páginas de desarrollo de contenido.

Las autoevaluaciones están ubicadas estratégicamente de manera tal de colocar a los alumnos en situaciones de reflexión sobre sus procedimientos para aprender. Dichos procedimientos se retoman y analizan al finalizar cada capítulo.

En Actividades.

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Las actividades finales Al finalizar el desarrollo de contenidos se encuentran las Actividades finales, separadas en diferentes categorías:

Para recuperar conceptos incluye actividades de resolución simple y cerrada que buscan ordenar los contenidos centrales necesarios para la resolución de las demás actividades.

Palabras en ciencia, como ya se mencionó, pretende poner en juego las habilidades lingüísticas, trabajadas en Así es la ciencia, ajustadas a la temática del capítulo.

Ciencia de todos los días propone el análisis de una situación cotidiana para aplicar los contenidos trabajados.

Con solución abierta propone una situación problemática que no tiene una respuesta única. Tiene como objetivo que el alumno utilice los contenidos aprendidos y los transfiera a las situaciones propuestas.

Para cerrar, volvemos a empezar tiene como objetivo trabajar con las respuestas dadas por los alumnos en la Hoja de ruta, para evaluarlas, reverlas, compararlas, ampliarlas, etcétera.

Autoevaluación retoma y analiza los procedimientos de estudio “puestos en juego” por parte de los alumnos.

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Entre capítulo y capítulo Una vez terminado el capítulo, dos páginas de neto corte di- conocidos de científicos famosos, la ciencia en las películas, vulgativo ofrecen la oportunidad de leer y disfrutar la “misterios” o casos no resueltos por la ciencia son algunas de ciencia. Curiosidades, anécdotas históricas, aspectos poco las temáticas alrededor de las cuales giran los textos.

Entretelones de la ciencia

El canal de la discordia

Hielo solar

el sol.. do calienta

Cuan

o, pervillan Antes su perhéroe ahora su

que a el tan or... n e l l e M av a, por f con agu

Azul quedó

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Al final del libro Cerrando el libro se encuentra la sección Prácticas de laboratorio, donde se detallan prácticas de interés para los temas abordados. La realización de los trabajos prácticos es el momento ideal para integrar la teoría y la práctica. De esta manera, el alumno toma conciencia de la importancia

que cobra, en el momento de su realización, el poseer sólidos conocimientos teóricos sobre el tema. Asimismo, se incluyen propuestas de investigación que se derivan de los experimentos dados.

Prácticas de laboratorio Número del capítulo al que pertenece la práctica. Título claro y conciso de la actividad experimental. Listado de materiales requeridos, por lo general muy accesibles.

Imágenes de los dispositivos o pasos del procedimiento, que ayudan a una mejor comprensión de la experiencia.

Número de la práctica (no coincide, necesariamente, con el del capítulo).

Si bien en algunas prácticas aparecen “llamadas de atención” acerca de los cuidados que deben tomarse a la hora de su realización, sugerimos llevar a cabo una práctica introductoria que trate sobre las normas de seguridad, así como también brindar un primer momento de exploración y familiarización con el material de trabajo con el que cuenta el laboratorio escolar.

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Solucionario

Así es la ciencia (8-21) a) Se espera que los alumnos indaguen posibles encuentros anteriores con esta seudociencia y al menos puedan dejar claros los objetivos que buscaban: piedra filosofal, vida eterna, transmutación de metales en oro. Puede surgir la idea de antecedente de la química y la física, pero si no aparece, no sería problemático porque el tema se tratará en otras instancias del capítulo. b) En esta actividad se pretende indagar la imagen del alquimista que queda en los alumnos para poder retomarla luego en otro momento del capítulo introductorio. Se espera que no solo lo vinculen con cuestiones mágicas o esotéricas, sino también con la metodología experimental. c) Lo ideal sería que explicaran qué significa para ellos esa frase, porque frecuentemente le adjudican a la ciencia un carácter estático. Además, es posible que muchos alumnos no tengan en claro qué es la ciencia; por esa razón sería interesante trabajar las respuestas a esta actividad luego de avanzar con los contenidos, y recuperarlas al finalizar este capítulo.

Página 10 Para facilitar el trabajo se pueden armar preguntas que guíen la búsqueda de información. Pueden usar Internet o preguntar al profesor/a de Historia. Lo importante es poder tener datos del contexto en el cual la ciencia se desarrollaba. Es importante ver la caída del Imperio Romano de Occidente, que ocurrió durante parte de la época medieval antigua y parte de la clásica, dos períodos muy diferentes en relación con la actividad científica. Con las Cruzadas hubo una recuperación de las obras clásicas, ya que los árabes habían conservado los originales, mientras que en Europa occidental, con la caída del Imperio, se habían perdido. Esto favoreció el resurgimiento y florecimiento de las ciencias. Página 11 Esta pregunta es de carácter indagatorio y pretende comenzar a introducir a los alumnos en las disciplinas que les aportarán datos a sus temas de estudio, macroscópicos y microscópicos. Se sugiere registrar las respuestas en un afiche de construcción colectiva para volver luego sobre ellas y contrastarlas. Página 12 Se espera que los alumnos se refieran a las ideas que se mencionan en la apertura y logren integrar los contenidos trabajados en estas dos etapas de una manera progresiva. Página 13 2 a) Alquimia: se espera que recuperen lo leído y puedan relacionarlo con al menos uno de los objetivos de los alquimistas, como la transmutación de los metales. Además, quizá logren considerar que los aportes de la alquimia pueden haber sido mencionados en este encuentro por su influencia como antecedentes de la química. Ciencias físicas y químicas: en este caso, las relaciones pueden ser múltiples. Pueden, por ejemplo, tomar la nanotecnología como una especialización de la física y la química, o pensar en los avances de estas áreas a lo largo del tiempo.

Historia de la ciencia: se pretende que puedan ver este encuentro como una revaloración de la historia de la ciencia. Es decir, que puedan inferir que sin la investigación de la historia de la ciencia no se podría dar cuenta de los procesos de avance ni tampoco entender, por ejemplo, por qué se producen determinados progresos en un contexto histórico y social dado. b) Definitivamente, este personaje fue un alquimista, pero los alumnos pueden llegar a esta conclusión ubicándolo en el contexto histórico y además por su contribución relacionada con los materiales. 3 a) Se espera que los alumnos identifiquen al personaje con la profesión de investigador científico, y que en su lista ubiquen aquellas actividades relacionadas con los deberes de hogar y las de esparcimiento, por ejemplo, escuchar música o pasear al perro. b) Se espera que lo relacionen con el perfil de científico actual, con las formas de investigación en ciencia que no son siempre en laboratorio, con el papel de la mujer en el ámbito científico. Página 14 Es sabido que los alumnos tienen representaciones respecto de qué significa hacer ciencia y cómo son los científicos. Cuando se les pregunta acerca de su trabajo no suelen aportar más datos que “investigar y hacer experimentos”. Les resulta muy difícil pensar en la ciencia como un trabajo. Esta actividad pretende elaborar una lista acerca de otra actividad humana, la docencia, mucho más familiar. Y así, progresivamente, construir una imagen más amplia de la actividad científica. Página 16 La ciencia no siempre contó con los medios para explicar ciertas cuestiones. Por ejemplo, en este caso, como no se tenían conocimientos suficientes para entender esa enfermedad, se recurría a explicaciones de carácter fantástico. Este tipo de explicaciones se mantuvieron vigentes hasta que los avances científicos y tecnológicos permitieron otras más razonables. Página 17 4 a) La ciencia es un conjunto de conocimientos que busca explicar fenómenos de la Naturaleza. A este científico le interesaba investigar el comportamiento humano. Entonces, recogió datos a través de encuestas diseñadas por él mismo, que preguntaban sobre su tema de investigación: el comportamiento sexual en el ser humano. También habla de un registro estadístico. Como se ve, no siempre los científicos trabajan en laboratorios y hacen experimentos. b) Se trata de un período de la historia de los Estados Unidos que se desarrolló entre 1950 y 1956, durante el cual el senador Joseph McCarthy desencadenó una seguidilla de denuncias, procesos irregulares y listas negras contra personas sospechadas de comunismo. Se relaciona con Kinsey porque, justamente, esta persona fue una de las que sufrieron estas denuncias por parte de McCarthy. c) La ciencia no es ajena al momento histórico y social en el cual los científicos desarrollan sus producciones científicas. Se ven influenciados por lo que ocurre. Sugerencia: pueden aportarse otros ejemplos de la historia para enriquecer el trabajo de este tema. Recordar que es posible que los alumnos se representen la ciencia como algo objetivo, ajena al contexto.

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d) Al parecer lo motivó saber si las mujeres hacían lo que la ley y las costumbres decían o, por el contrario, se comportaban de otra manera y cuál sería esa manera. Su hipótesis podría haber sido: “Las mujeres tienen comportamientos que difieren de los que dictan la ley y las costumbres”. e) Estudiar la historia permite entender que los científicos investigan o analizan sus datos estando inmersos en un escenario político, social y religioso determinado, y comprender lo que vivieron mientras llevaron a cabo su trabajo. 5 a) Se trataba de una bestia peluda, con una fuerza extraordinaria y capaz de emitir unos gruñidos ensordecedores. Vivía en cuevas situadas en las montañas, y se le atribuían raptos de muchachas. Se pensaba que era una bestia mitad hombre, mitad oso. b) Se cree que en realidad se trataba de un oso de tamaño medio, probablemente un ejemplar del llamado “oso de anteojos”. No tenía fuerza extraordinaria, ni raptaba muchachas: simplemente había asustado a algunos campesinos. Página 19 Lo importante de este texto es que reconozcan cómo el lenguaje permite, como dice Lavoisier, proceder de lo conocido a lo desconocido. Esta idea se construirá progresivamente a lo largo del libro, pero el tratamiento en esta instancia explicita la utilidad del lenguaje para los alumnos. Por eso es importante registrar qué respuestas van dando y volver a esta actividad cuando el docente lo considere necesario. Notar que esta pregunta puede disparar una breve discusión acerca de la complejidad del lenguaje científico y de las habilidades lingüísticas necesarias para manejarlo.

Página 21 a) “Un día cualquiera de entonces…, Ocurrió hace miles de años...”, son dos de las expresiones utilizadas en este texto que permiten afirmar que se trata de una leyenda. Se espera que identifiquen otras utilizando el cuadro y lo aprendido en la página 18. b) No da tanto una explicación, sino que más bien se pregunta si habrá sido un “conjuro de los dioses”. c) Hay descripciones y explicaciones. Esta es una buena oportunidad para trabajar las narraciones, ya que si bien no se han introducido en esta apertura, forman parte de las habilidades. d) Esta respuesta es abierta. Cada grupo encontrará información y podrán analizar entre todos el papel de la ciencia en este fenómeno. La idea es que lleguen a concluir que los microorganismos se utilizaban hace mucho tiempo. Que la ciencia los estudió mucho después y comprendió los procesos involucrados. También es posible que lo relacionen con técnicas más actuales de elaboración de estos materiales y piensen que gracias a que los científicos investigaron estos temas, pudieron elaborarse técnicas más modernas que dieron como resultado productos mejores en menos tiempo. e) Se espera que tengan en cuenta las características propias de las explicaciones científicas y es un buen momento para recuperar lo trabajado en comunicación y lenguaje. f) y g) Los alumnos por lo general no tienen en claro las ramas de la ciencia que aportan una mirada generalista o una especialista respectivamente. O pueden pensar que solamente la química puede aportar datos. Por lo tanto, se usan ambas preguntas para tratar de conocer las representaciones de los chicos. Se sugiere registrar las anticipaciones y volver sobre ellas a medida que se avanza progresivamente con el desarrollo de los temas propuestos.

1. Las formas de energía (22-41) Página 23 1 a) Es muy posible que los chicos, a partir del empleo del término “energía” en la vida cotidiana, sepan que la energía puede manifestarse de distintas formas: entre otras, como luz, como calor, como sonido y como electricidad. Instarlos para que mencionen todas las formas que conozcan, y que describan qué formas de la energía se trabajan o aparecen en las historietas. b) Como el funcionamiento de los generadores eólicos no produce humo ni residuos de ningún tipo, el ambiente no se ve afectado por nada que lo contamine químicamente. El único efecto no deseable de estos molinos es, como se verá en el capítulo, la “contaminación paisajística”, que es una interferencia visual con los elementos propios del paisaje. Asimismo, está en discusión si la vibración o el sonido que producen estos generadores puede considerarse una clase de contaminación. c) Varias formas de generar electricidad son (o pueden ser) altamente contaminantes, como ocurre en el caso de las centrales térmicas y las nucleares, y en el de las centrales hidroeléctricas. Todo ello se explica a lo largo del capítulo. d) La provincia de Chubut, como gran parte de la Patagonia, es una región particularmente adecuada para instalar generadores eólicos debido a la casi constante presencia de viento. Página 25 Como se explicará en detalle en la página 34, en la pólvora de un petardo o en los alimentos hay energía química.

Página 27 3 a) A diferencia de los médicos que le precedieron, Mayer tuvo una actitud que podemos llamar “científica”, porque apenas se dio cuenta de un hecho llamativo, se puso a investigar si lo que había observado era casual o no, y trató de hallar una explicación. Gracias a esa actitud logró descubrir las razones de la “anormalidad”. b) Cuando Bernal afirma que “no puede realizarse ningún descubrimiento efectivo sin el trabajo preparatorio de otros científicos”, está señalando que la ciencia es una construcción en la que participan muchas personas que aportan sus ideas y que todo descubrimiento es posible gracias a esos aportes. c) Estar “en el aire” significa que la idea de la conservación venía gestándose entre diferentes personas durante la época de Mayer, y que él de algún modo “recibió ese mensaje”. Página 28 Es muy posible que los alumnos tengan información sobre este tipo de fenómenos, en los que participan los núcleos de los átomos. Seguramente han oído hablar de la bomba atómica y, tal vez, de los reactores nucleares. Página 31 4 a) Cuando la piedra alcanza su punto más alto, queda detenida por un instante y, por esa razón, su rapidez es cero. Su energía cinética, por lo tanto, también es cero (como surge de reemplazar v2 por 0 en la fórmula).

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Correcta

El auto tiene el doble de la energía cinética de la camioneta. El auto tiene igual energía cinética que la camioneta. El auto tiene cuatro veces la energía cinética de la camioneta.

El auto tiene un cuarto de la energía cinética de la camioneta.

Página 36 La intención de esta actividad es que el alumno tome conciencia de que la mayor parte de las actividades humanas requieren, directa o indirectamente, el aporte de energía eléctrica y, en mucho menor medida, el aporte de energía química de algún combustible.

El auto tiene la mitad de la energía cinética de la camioneta.

Verdadero

El auto A tiene el triple de la energía cinética del auto B. El auto A tiene igual energía cinética que el auto B. El auto A tiene nueve veces la energía cinética del auto B.

El auto A tiene un noveno de la energía cinética del auto B. El auto A tiene un tercio de la energía cinética del auto B.

Falso

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x x b

x x

d) Cuando uno se balancea en una hamaca, la energía cinética es cero en el momento en el que llega a cualquiera de los dos extremos del “arco” que va describiendo la hamaca. En ese instante, la rapidez es cero. El valor máximo de energía cinética se da cuando la hamaca tiene la mayor rapidez, que es cuando pasa más cerca del piso. e) La rapidez es máxima en B. Como la masa es constante, el carro adquiere su energía cinética máxima cuando la rapidez es mayor, y por eso también ocurre en el punto B. f) Nuevamente, el carrito adquiere su energía cinética máxima cuando la rapidez es mayor, y eso ocurre otra vez en el punto B. Pero, como la masa total del cuerpo es menor, la energía cinética es menor con respecto a la que tenía con todos los pasajeros. Página 34 Al enfocar los rayos del Sol sobre un papel usando una lupa, lo que ocurre es que el papel entra en combustión. La energía lumínica que causa el fenómeno proviene de la luz solar. El nombre de esta energía es “energía potencial eléctrica”. Por convención, se dice que entre ambos extremos de la pila o batería existe una diferencia de potencial eléctrico que hace circular las cargas eléctricas al cerrar el circuito. Página 35 5 a) De acuerdo con la fórmula de la página anterior, la Epg del primer caso sería el doble que la del segundo caso (recordar que la gravedad es la misma en ambos casos). b) Situación

La energía potencial

La energía cinética

Un chico que permanecía quieto comienza a caminar por una vereda horizontal.

Una persona que estaba parada en un escalón de una escalera comienza a subir por ella.

El agua del tanque de un edificio comienza a bajar desde la terraza hasta la planta baja.

Un avión vuela a 5 000 m de altura con cierta rapidez y comienza a disminuir su rapidez sin variar su altura de vuelo.

Un avión vuela a 5 000 m de altura y desciende hasta los 4 000 m, a la vez que aumenta su rapidez.

6 a) La energía cinética que tiene la maceta justo en el instante en que empieza a caer es cero, pues en ese instante su rapidez es cero. b) La energía potencial de la maceta justo antes de llegar al piso es cero, porque la altura a la que se encuentra puede considerarse igual a cero. c) Justo antes de llegar al piso, toda la energía potencial se ha convertido en energía cinética. Por lo tanto, la energía cinética es igual a 120 J.

C A

O N O

Q U

U M

O R

La palabra vertical es “cinética”, y se refiere a la forma de energía mecánica que está asociada con el movimiento. 8 En orden de aparición, las respuestas son: • Falso. En el capítulo se aclara que ese valor "puede ser mayor o menor según el gasto energético de la persona considerada". En el caso de una persona que vive en una zona fría y realiza trabajos pesados, se requiere una alimentación mucho más rica en sustancias que proveen energía química, porque el gasto energético es mucho mayor debido a la temperatura del ambiente y al tipo de tareas. • Falso. La mayor parte de la energía eléctrica se convierte en energía térmica. • Verdadero. Una parte importante de la energía cinética de las piernas se pierde en forma de calor debido a los rozamientos de las piezas móviles de la bicicleta, lo cual está relacionado con la eficiencia del proceso de conversión de energía química en energía mecánica. • Verdadero. El trabajo se expresa en las mismas unidades que la energía, es decir, en joules. La potencia, en cambio, se expresa en vatios. • Falso. La energía geotérmica se centra en el aprovechamiento de la energía térmica presente en el interior de nuestro planeta. • Falso. La energía cinética depende tanto de la rapidez del cuerpo como de su masa. • Falso. Durante la caída, la energía potencial gravitatoria se transforma en energía cinética. Pero al ascender, la transformación ocurre al revés: la energía cinética inicial se va transformando en energía potencial gravitatoria. • Falso. La energía potencial gravitatoria de los cuerpos depende tanto de sus masas como de la altura a la que se encuentran. • Verdadero. Las plantas crean nueva materia viva en la fotosíntesis y, a medida que crecen, sus partes "acumulan" la energía solar en forma química. Esa es la energía que poseen la madera o el carbón vegetal, y también el petróleo y el carbón mineral, que son combustibles fósiles. 9 a) La energía para que estos molinos funcionaran se obtenía de las corrientes de agua. El agua golpeaba en las paletas y las hacía girar. b) Siempre que fuera posible, lo mejor era montar estos molinos en ríos caudalosos, es decir, con corrientes intensas.

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10 Un diseño posible podría ser el siguiente: plantear una breve introducción sobre la necesidad de hallar fuentes que generen energía con bajo impacto sobre el medio. A continuación, presentar a la energía eólica como una de las formas “alternativas”. Luego, analizar cuáles son las condiciones climáticas necesarias y cuáles son las características de la localidad donde se planea instalar los generadores. 11 Respuesta abierta. Se espera que los alumnos ejerciten la capacidad de hacer un balance de ventajas y desventajas, y que a partir de eso adopten una postura.

Página 39 12 a) Por el modo de funcionar, la dínamo se parece a las turbinas utilizadas en las centrales generadoras de electricidad. b) Para encender el farol hay que poner en contacto la ruedita dentada de la dínamo con la rueda de la bicicleta, lo cual se logra accionando una palanquita. c) Si se consigue una bicicleta con dínamo, podrá comprobarse que cuando el giro de la rueda es más rápido, la dínamo entrega más corriente al farol, y este aumenta la intensidad de la luz que emite. d) Con ese dispositivo, llamado alternador, se mantiene cargada la batería y se hace funcionar la radio, las luces y otras partes eléctricas del vehículo.

2. La energía térmica (42-59) Página 43 1 a) Hoy, con ideas muy diferentes acerca de las enfermedades, diríamos que el paciente tiene fiebre, es decir que aumentó la temperatura que normalmente tiene su cuerpo. b) El médico le toma la fiebre al paciente simplemente a través de la impresión que recibe con la palma de su mano. El procedimiento puede dar una idea de si hay o no fiebre, pero no es totalmente confiable porque nuestra piel no es un instrumento preciso de medición de la temperatura. c) El termómetro digital es un instrumento electrónico y el de mercurio se basa en la variación de longitud de una columna de mercurio. Como se verá en el capítulo, la variación es consecuencia de un fenómeno de dilatación y contracción térmica. El primer termómetro muestra el valor en una pantalla. En el segundo hay que ver hasta dónde llegó la columna respecto de una escala graduada que está impresa en el cuerpo del termómetro. d) Las diferencias en las lecturas podrían deberse no a un incorrecto funcionamiento, sino a otras causas. Tal vez los chicos conozcan que en los países de habla inglesa todavía se utiliza una escala de temperatura diferente de la que usamos nosotros.

Página 44 Es posible que los chicos respondan que calor y temperatura no son la misma cosa, aunque son “parecidos”. Los ejemplos que aporten tal vez sean semejantes a los que se presentan más adelante en el texto, del tipo “hace calor”, “tal cosa da calor” y “tiene un poco de temperatura”. En el primer caso, ambos conceptos parecen ser lo mismo, mientras que en el segundo y el tercero parecen ser cosas diferentes. Página 47 3 a) La afirmación del médico parece dar cuenta de un calor material, que se ha acumulado en exceso en el paciente y por eso lo enferma. b) El modelo del calórico mostró su debilidad cuando no logró responder cómo era posible que ese “gas calórico” no tuviera masa y, por lo tanto, que no pesara. Por eso debió ser reemplazado por un modelo superador que propusiera una fundamentación para lo que el anterior no había alcanzado a explicar. c) Los cambios de opinión en la actividad científica son una consecuencia de la permanente revisión de las ideas, un proceso que pone en tela de juicio sus conocimientos y que por eso representa una fortaleza: así, detrás de cada afirmación hay numerosos científicos que aprobaron su validez. Página 51 4 a) OMS son las siglas para “Organización Mundial de la Salud”, y en su sitio en Internet se señala que “es la autoridad directiva y coordina-

dora de la acción sanitaria en el sistema de las Naciones Unidas. Es la responsable de desempeñar una función de liderazgo en los asuntos sanitarios mundiales, configurar la agenda de las investigaciones en salud, establecer normas, articular opciones de política basadas en la evidencia, prestar apoyo técnico a los países y vigilar las tendencias sanitarias mundiales”. b) Se espera que los chicos concuerden con la medida recomendada por la OMS. c) El episodio se debió al envenenamiento de las personas por consumir pescado contaminado con mercurio, proveniente de vertidos industriales. d) Los pañales en cuestión eran lavados en comercios que usaban productos que incluían mercurio. 5 La dilatación térmica de los metales se aprovecha en los dispositivos de control de apagado en calefones, cocinas de gas y estufas de gas. Habitualmente, estos dispositivos son llamados “termocuplas”. 6 a) Lo que ocurre en la historieta es que el termómetro digital expresa la temperatura en grados Fahrenheit, mientras que el de mercurio la expresa en grados Celsius. b) La temperatura corporal es aproximadamente de 37 ºC, 98 ºF o 310 K. Estas tres medidas son equivalentes. Página 52 Se trata de otra “imprecisión” de nuestro lenguaje cotidiano. Considerando lo explicado en la página 52, para la ciencia solo tiene sentido referirse al calor. Entonces, lo correcto es afirmar que la gaseosa entrega energía en forma de calor al cubito de hielo. Página 55 7 a) El que alcanza más temperatura es el C porque es el recipiente que tiene menos agua y recibió el calor de dos mecheros. El que alcanza menos temperatura es el A porque tiene más agua y recibió el calor de un único mechero. b) No tenían la misma cantidad de agua; el D tenía más. Por eso su temperatura aumentó tanto como la del E, pese a que se calentó durante menos tiempo. 8 a) Cualquier termómetro común serviría, porque su escala de temperatura abarca los valores citados en el texto. Si se tratase de uno medicinal, habría que tomar la precaución de sacudirlo cada vez que se use.

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b) Es una escala que va desde los 35 °C hasta los 42 °C, aproximadamente. Como está destinado a medir temperaturas corporales humanas, no tiene sentido que sea más amplia. c) Con lenguaje científico, deberíamos decir que “el cuerpo de esos animales entrega calor al agua”. d) Al disminuir la zona de contacto con el aire del ambiente (que está a menor temperatura), el pasaje de calor desde sus cuerpos disminuye. Ese ahorro energético les viene muy bien, sobre todo en invierno. e) La respuesta es similar a la anterior. Por eso, se enfría más rápido en un plato playo. Página 56 9 a) Falso. En realidad, la temperatura es una medida de la energía cinética. b) Falso. Durante los cambios de estado los cuerpos reciben o pierden calor; lo que permanece constante es la temperatura. c) Verdadero. La sensación de frío ocurre cuando un cuerpo o una masa de aire toman calor del entorno. d) Falso. La radiación no requiere un medio material. 10 a) Como la masa de agua es la mitad que la inicial, la variación de temperatura será el doble que la anterior: 16 °C. b) Como la masa de agua es el doble que la inicial, la variación de temperatura será la mitad que la inicial: 4 °C. 11 Además del caso del aire, ya discutido en el capítulo, los pelos, las plumas y la grasa son aislantes térmicos que minimizan el pasaje de calor desde el cuerpo de los seres vivos hacia el exterior.

12 a) El agua del primer recipiente estará a mayor temperatura que la del segundo, porque la frazada es un aislante térmico que disminuye mucho el pasaje de calor del recipiente hacia el exterior. b) El agua del primer recipiente estará a menor temperatura que la del segundo, por la misma razón que en el punto anterior: porque la frazada es un aislante térmico. Pero, en este caso, la frazada disminuye mucho el pasaje de calor desde el exterior hacia el recipiente. 13 El correcto es el segundo. Durante los cambios de estado hielo-agua líquida y agua líquida-vapor la temperatura permaneció fija (en 0 °C y 100 °C, respectivamente), y el calor entregado se empleó en llevar a cabo el cambio de estado. Página 57 14 En la redacción de la carta deberá incluirse una explicación que contemple lo siguiente: en la zona que queda entre ambos vidrios hay aire, y el aire es un aislante térmico que minimiza el pasaje de calor en un sentido o en el otro. Estas ventanas funcionan como buenos aislantes térmicos en zonas muy frías. 15 Los rayos ultravioleta son una de las causas principales del cáncer de piel, como los tumores de tipo no-melanoma. Además, estas mismas radiaciones pueden producir lesiones menos graves, pero no por ello poco importantes, como ampollas, quemaduras, manchas en la piel, etcétera. 16 Esta diferencia se debe a que el calor proveniente de las estufas es transferido al piso superior por las corrientes de convección. El calor se siente más en los pisos superiores que en los inferiores.

3. La energía radiante (60-79)

Página 63 La sintonización de las ondas de radio empleadas en la radiofonía se lleva a cabo a través de la modulación de la frecuencia (bandas de FM, “frecuencia modulada”) o de la amplitud (bandas de AM, “amplitud modulada”). Cada programa se emite en una combinación de amplitud y frecuencia particular.

Página 65 3 a) Las ondas de radio de una emisora que emite a 800 kHz tendrán 375 metros de longitud de onda. Para llegar a este valor, hay que hacer la siguiente cuenta; como 300 000 km/s = λ · f, podemos despejar λ de la siguiente manera, y reemplazar el valor de f: λ = 300 000 000 m/s = 375 m 800 000 1/s b) Su longitud de onda es de aproximadamente 33,3 cm, que es un poco más grande que el tamaño de la antena del teléfono. La cuenta que hay que hacer es: λ = 300 000 000 m/s = 0,333 m = 33,3 cm 900 000 000 1/s c) La frecuencia de un horno de microondas que emite ondas de 2 m de longitud es de 150 MHz. Para obtener ese valor, hay que hacer la siguiente cuenta: ƒ = 300 000 000 m/s = 150 000 000 Hz = 150 MHz 2 m d) Las ondas electromagnéticas irradiadas por los cables tienen una longitud de onda enorme: alrededor de 6 000 km. Para obtener dicho valor, se debe realizar la siguiente cuenta: λ = 300 000 000 m/s = 6 000 000 m = 6 000 km 50 1/s

Página 61 1 a) Las radiaciones son ondas electromagnéticas que se propagan en el espacio, tanto a través de medios materiales como del vacío. En este capítulo se estudiarán las propiedades fundamentales de todas las ondas electromagnéticas, así como algunas características particulares de cada tipo de onda. b) Otras radiaciones que los alumnos podrían conocer son las de origen nuclear, las radiaciones ultravioleta, las microondas y las ondas de radio. Sin embargo, podría ocurrir que los alumnos no vinculen estas ondas con formas de radiación. Por esa razón, la respuesta que den a esta actividad debe ser registrada, para recuperarla más adelante. c) Sí, hay manera. Por ejemplo, en la historieta Herschel emplea la medición del aumento de la temperatura como indicio de la presencia de una radiación no visible. d) En efecto, junto al color violeta se encuentran las radiaciones ultravioleta, que son de mucho mayor energía que las visibles y las infrarrojas.

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4 a) El texto trata sobre cómo influyen las radiaciones cósmicas sobre la vida en nuestro planeta, y sobre la gran cantidad de energía que poseen. b) Actualmente, los gases que componen la atmósfera retienen gran cantidad de la energía que llega al planeta en forma de rayos cósmicos. c) Es importante que los alumnos vinculen las radiaciones cósmicas con sus efectos sobre los seres vivos de nuestro planeta, y que elijan un título y una imagen de acuerdo con esta idea. 5 a) Los teléfonos celulares no son radiactivos; emplean ondas de radio, inocuas para los seres vivos. b) En realidad, las ondas de radio son captadas por equipos receptores, como los de música. Estos equipos, a su vez, convierten estas ondas en sonidos que sí podemos escuchar. c) No es la luz roja la que sirve para calentar, sino las radiaciones infrarrojas. d) Falso; como se vio antes, no hay límite inferior para la longitud de onda de los rayos gamma. Página 69 6 Modelo ondulatorio

Modelo corpuscular

Época en la que fue propuesto el modelo

Siglo XVII

Cientíﬁcos que lo impulsaron

Huygens (holandés), Young (inglés).

Newton (inglés), Einstein (alemán).

Descripción del modelo

La luz es una “onda” que Chorro de luz compuesto viaja en el espacio; tiene por partículas diminutas amplitud y longitud de llamadas “corpúsculos”. onda.

Evidencias a favor o en contra del modelo

Las sombras no siempre son deﬁnidas; fenómeno de interferencia.

Objetos opacos que proyectan sombras deﬁnidas.

Página 70 La afirmación alude a la capacidad de las ondas electromagnéticas para atravesar los materiales. En el ejemplo, el sonido atraviesa el piso de un departamento, y se escucha en el de abajo. Una gran cantidad de los objetos que nos rodean tienen brillo, como lapiceras, la superficie de la mesa, algunos equipos electrónicos, etcétera. La mayoría de los materiales refleja un porcentaje considerable de la luz que incide sobre ellos.

Página 71 La luz restante pasa de un medio material a otro, y tiene lugar el fenómeno de refracción. Página 73 7 a) Si el ángulo de incidencia es demasiado grande, puede ocurrir el fenómeno de “reflexión total”, que significa que todos los rayos son reflejados. Este fenómeno depende de la onda incidente y de los índices de refracción de los dos medios. En la figura se observa que los rayos que podrían llegar hasta nuestros ojos inciden sobre la superficie del agua con un ángulo tan grande que se reflejan todos. En consecuencia, no se ve el alfiler. b) De acuerdo con el esquema de la experiencia, si el observador levanta el recipiente y observa la superficie del agua desde el costado del vaso, se visualiza la imagen reflejada del alfiler.

8 a) Las lentes oculares del microscopio de la fotografía son dos, que corresponden al lugar por donde se mira. Los objetivos se ubican sobre un revólver giratorio que apunta a la platina, sobre la cual se colocan los preparados; y en el microscopio de la fotografía, son tres. Oculares (2)

Revólver con varios objetivos

b) Esencialmente, los telescopios también son juegos de varias lentes, que aprovechan los fenómenos de reflexión y refracción de la luz para captar haces de luz de baja intensidad y concentrarlos en un punto. Los telescopios también tienen una lente denominada “objetivo” y otra denominada “ocular”. Sin embargo, estas lentes están calibradas como para ampliar la imagen de objetos muy lejanos. Existen varias clases de telescopios: algunos están construidos solo con lentes (telescopios refractores), y otros incluyen un sistema interno de espejos (telescopios reflectores). Página 74 El símbolo que señala que el aerosol no tiene compuestos que afectan la capa de ozono es el siguiente: Página 76 9 a) Verdadero. b) Las fuerzas eléctricas son de largo alcance. c) La energía radiante no necesita un medio para transmitirse. d) Verdadero. e) Verdadero. f) Los objetos que absorben toda la energía que reciben son negros; sin embargo, para ser negros, alcanza con que absorban la energía visible. g) Falso; las ondas mecánicas tampoco transportan materia, aunque sí necesitan de un medio material para propagarse. h) Verdadero. i) No; son un tipo de onda diferente. j) Verdadero. k) Verdadero. l) La radiación infrarroja tiene menor longitud de onda que las microondas. m) Falso; la interferencia es destructiva. n) Falso; también ocurre cuando la onda choca con un cuerpo sólido. o) Verdadero. p) Falso; lo perjudicial es el exceso de temperatura que se produciría si se agravara el efecto. Normalmente, este efecto es el encargado de mantener la temperatura necesaria para los seres vivos de nuestro planeta. 10 a) Llega la luz de color verde, que es complementario del rojo. El color que vemos es el de la luz reflejada, que no sufre la interferencia destructiva (es decir que vemos el color complementario del que sufre la interferencia destructiva). Para predecir el color, es necesario repasar cuáles son los colores complementarios. b) La luz anulada es de color violeta, que es el color complementario del amarillo.

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11 a) El cambio climático está produciendo alteraciones meteorológicas, tales como las sequías e inundaciones, los deshielos y el aumento del nivel del mar. b) Una de las soluciones posibles es el uso de fuentes alternativas de energía. 12 a)

b) La causa de la refracción es el cambio de medio material. c) Sí, la analogía sirve. Cuando los amigos llegan hasta el límite de la zona con pasto, cambian de dirección y velocidad. Con los rayos de luz ocurre lo mismo: cuando llegan a la zona en que el medio cambia de material, hay una alteración en su dirección y velocidad. d) No, no se desviarían. Eso mismo ocurre cuando los rayos de luz inciden en forma perpendicular a la zona de cambio de medio material: no hay ningún cambio en la dirección.

4. La estructura del átomo (80-99)

Página 83 3 a) En angstrom. b) Multiplicando el valor del radio por dos, y dividiendo por 1 000 000, se obtienen los siguientes valores. Hierro: 0,000248 µm; nitrógeno: 0,000142 µm; oxígeno: 0,000120 µm; hidrógeno: 0,000092 µm. 4 a) Es la disciplina que se dedica al estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nano-escala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nano-escala. b) El tamaño extremadamente pequeño de los materiales que pretenden manipular. c) Habría que poner 50 761 421 átomos alineados. d) y e) El carbono. Los nanotubos de carbono representan el más importante producto derivado de la investigación en fullerenos. Se componen de una o varias láminas de grafito u otro material enrolladas sobre sí mismas. Tienen un diámetro de unos nanómetros y, sin embargo, su longitud puede ser de hasta un milímetro, por lo que disponen de una relación longitud : anchura tremendamente alta y hasta ahora sin precedentes.

Página 86 Al arco iris. Las pequeñas gotitas de agua presentes en la atmósfera después de una lluvia son como pequeños prismas de cristal que descomponen la luz, en este caso la luz blanca proveniente del Sol. Página 87 5 Existen varios puntos en común entre ambos modelos: los electrones se encuentran en distintos niveles de energía, al igual que los libros se hallan ubicados en diferentes estantes; los electrones pueden pasar de un nivel a otro, al igual que los libros pueden reubicarse de un estante a otro; la energía potencial de un electrón en el último nivel energético es máxima, al igual que la de un libro en el estante superior de la biblioteca; de manera contraria, cuando el electrón se encuentra en el nivel inferior y cuando el libro se halla ubicado en el estante inferior de la biblioteca, tienen energía potencial mínima. Página 90 Cada nivel de energía está conformado por orbitales electrónicos; a su vez, estos orbitales pueden ser clasificados en cuatro clases denominadas s, p, d y f. Cada nivel energético de un átomo tiene uno o más orbitales electrónicos, que pueden pertenecer a una o más clases. Sin embargo, cada uno de estos orbitales solo puede estar ocupado por dos electrones. En consecuencia, mirando la tabla podemos deducir que en el primer nivel hay 1 orbital, en el segundo, 4 (1 de clase s y tres de clase p), en el tercero, 9 (uno de clase s, 3 de clase p y 5 de clase d), y en el cuarto, 16 (los mismos que en el nivel anterior, más 7 orbitales de clase f). Página 91 6 Las frases que describen adecuadamente la función de los modelos científicos son la a) y la d). 7 3.º Los alfileres son la unidad de masa. Se pesan cien objetos porque se comete menor error que pesando uno solo. 4.º La masa de cada objeto, relativa a la masa del alfiler (“masa relativa”).

Página 81 1 a) Porque, en tiempos de Cascariolo, no se había descripto nunca el fenómeno de luminiscencia o, en todo caso, no se conocía su fundamento científico. b) La luminiscencia es la propiedad que presentan algunos materiales y seres vivos de emitir luz cuando son sometidos a determinada temperatura. Esta luz es visible solamente en la oscuridad. Hay algunos juguetes, las agujas y los números de algunos relojes, algunas teclas de electricidad que están fabricados con materiales luminiscentes. c) Son partículas cargadas negativamente que giran alrededor del núcleo atómico. En él se encuentran los protones y los neutrones. d) Desde ya que los alumnos no pueden medir los átomos porque son inmensamente pequeños. En general, su tamaño se infiere, no se mide directamente.

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5.º En este caso, como en el de los átomos, se relativiza la masa de un objeto respecto de una unidad de masa tomada arbitrariamente. 8 Elemento

Número de electrones

1s1

1s2

Li 3

1s2 2s1

1s2 2s2

1s2 2s2 2p1

Conﬁguración electrónica

Elemento

Número de electrones

1s2 2s2 2p2

1s2 2s2 2p3

O 8

1s2 2s2 2p4

1s2 2s2 2p5

1s2 2s2 2p6]

Conﬁguración electrónica

Página 95 9 a) El radio atómico disminuye de izquierda a derecha en un período por la atracción que ejerce el número creciente de protones sobre los electrones. b) El radio atómico en un grupo aumenta de arriba abajo, ya que en ese sentido aumenta el tamaño de los orbitales. c) La energía de ionización aumenta de izquierda a derecha por el aumento del número de protones. d) La energía de ionización aumenta en un grupo de abajo arriba porque los átomos se hacen más pequeños y los electrones son más fuertemente atraídos. e) El elemento más electronegativo es el flúor. f) El elemento menos electronegativo es el francio. Página 96 10 a) El electrón es una partícula subatómica con carga eléctrica negativa, mientras que el protón también es una partícula subatómica pero con carga eléctrica positiva. b) Órbita es el recorrido fijo que hacían los electrones según el modelo de Bohr, mientras que orbital es, según el modelo atómico actual, la región del espacio en donde es posible encontrar un electrón moviéndose. c) La configuración electrónica es la disposición de los electrones en los átomos, mientras que la configuración electrónica externa es la disposición de los electrones en el último nivel de energía. d) Número atómico es el número de protones que tiene un átomo y caracteriza a un elemento químico. Número másico es igual a la suma de protones y neutrones del núcleo de un átomo. e) Período: línea horizontal en la tabla periódica. Corresponde a elementos cuyos átomos tienen la misma cantidad de niveles de energía. Grupo: línea vertical en la tabla periódica. Corresponde a elementos con características similares.

11 Modelo de Thomson

Nube difusa

Modelo de Rutherford

Energías definidas

Modelo de Bohr

Masa positiva con

electrones incrustados

Modelo actual

Sistema planetario

12 a) En principio, el descubrimiento del electrón. Más tarde, el descubrimiento del protón y del neutrón confirmaron que el átomo es divisible. b) No, Mendeleiev publicó su tabla en 1869 y el electrón se descubrió en 1897. c) El modelo de “budín con pasas” de Thomson y el “modelo planetario” de Rutherford. 14 Entre las partículas, dos de los grupos más importantes son los leptones y los hadrones. • Los leptones son más livianos y pueden desplazarse libremente. Existen seis tipos de ellos: los electrones, los neutrinos (hay tres variedades: electrónico, muónico y tauónico) y los muones (de dos clases: positivo y negativo). • Los hadrones son partículas más pesadas, como por ejemplo: los protones, los neutrones, los piones y los mesones. Se postula que cada hadrón está formado a su vez por partículas más pequeñas, los quarks. Hasta el momento se conocen seis tipos de quarks, cada uno de los cuales tiene diferentes masas o cargas eléctricas. 15 a) Sus electrones se excitan y pasan a un nivel de energía superior. Cuando vuelven al nivel original, se emite luz. b) Porque el filamento reaccionaría con el oxígeno del aire y se quemaría. c) Uno de los materiales que se usaban era el grafito, pero ardía rápidamente. d) Hay lámparas de sodio de alta y de baja presión, y dan una luz de color amarillo, ya que en casi la totalidad del espectro del sodio predominan las frecuencias cerca del amarillo.

5. Las uniones químicas (100-119) Página 101 1 a) Los vértices del “átomo cúbico” están ocupados por electrones. b) No, no eran cúbicos. Se trata de una representación. c) Algunos ejemplos de sustancias polares que se disuelven en agua son el azúcar y el bicarbonato de sodio. En el aceite se disuelven las sustancias no polares, como la manteca; no hay muchos ejemplos sencillos de esta clase de sustancias a nuestro alrededor.

Página 102 Elemento

Valencia

Contravalencia

Litio

Magnesio

Aluminio

Silicio

Fósforo

Azufre

Cloro

Argón

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Página 104 Adquieren la configuración electrónica del neón. Página 105 3 a) Todos tienen la misma cantidad de electrones internos. b) Se trata del neón. c) Si pierde esos electrones, su configuración electrónica es igual a la del argón. 4 Se puede sustituir el kernel del P por el símbolo del neón y a continuación colocar el número de electrones del último nivel de energía. Por ejemplo: (Ne)5e–. Página 106 Elemento

Nombre del ion

Calcio (Ca)

Catión calcio

Carga 2+

Azufre (S)

Anión sulfuro

2–

Yodo (I)

Anión yoduro

1–

Potasio (K)

Catión potasio

Aluminio (Al)

Catión aluminio

Página 108 En todas las sustancias, menos en el ZnCl2, los átomos están unidos por enlaces covalentes. En el Cl2 y el H2 los enlaces son covalentes apolares. En el ZnH2 y en el HCl son covalentes polares. Página 109 5 a) Calcio, magnesio, sodio, potasio y fluoruro. b) El calcio, el magnesio, el sodio y el potasio son cationes; el bicarbonato, el sulfato y el fluoruro son aniones. c) El calcio y el potasio adoptaron la configuración electrónica del argón. El sodio, el magnesio y el fluoruro adoptaron la configuración electrónica del neón. 6 a) Para el enlace H–Cl, ΔEN = ENCl – ENH = 3,0 – 2,1 = 0,9 (enlace covalente polar). Para el enlace O–N, ΔEN = ENO – ENN = 3,5 – 3,0 = 0,5 Para el enlace N–H, ΔEN = ENN – ENH = 3,0 – 2,1 = 0,9 Para el enlace S–H, ΔEN = ENS – ENH = 2,5 – 2,1 = 0,4 Para el enlace O–C, ΔEN = ENO – ENC = 3,5 – 2,5 = 1,0 El único que tiene enlaces covalentes no polares es el N2. b)

H Cl O N O H H N H

H S H N

O C O

c) Las únicas dos moléculas no polares son el dióxido de carbono porque, a pesar de tener enlaces polares, sus dipolos se anulan entre sí, y el nitrógeno gaseoso, por ser una molécula formada por dos átomos del mismo elemento. 7 Las moléculas de agua, por ser dipolos, se orientan con su extremo negativo (en el oxígeno) hacia el catión (carga positiva) del compuesto iónico y con su extremo positivo (en cada hidrógeno) hacia el anión (carga negativa) del compuesto iónico. Página 110 Para una molécula formada por dos átomos, la geometría electrónica y la geometría molecular serán lineales, porque no hay otra forma posible para la disposición de los pares de electrones y de los átomos. Esta disposición no depende de si los átomos son iguales o no. Página 112 Las sales que pueden formarse con esos elementos son: MgI2: yoduro de magnesio KI: yoduro de potasio ZnI2: yoduro de cinc AgI: yoduro de plata MgS: sulfuro de magnesio K2S: sulfuro de potasio ZnS: sulfuro de cinc Ag2S: sulfuro de plata Página 113 8 a) …angular, piramidal, tetraédrica y lineal. b) I. 2+ y 1– c) II. …molecular, molecular, iónico, iónico. 9 a) Las sales que aparecen mencionadas son el cloruro de calcio, de magnesio, de sodio y de potasio. b) Los aniones que se mencionan “sueltos” son los bromuros y los yoduros. c) Las fórmulas son CaCl2, MgCl2, NaCl, KCl. d) El sodio y el magnesio adoptan la configuración del neón; el cloruro, el calcio y el potasio adoptan la configuración del argón; el bromuro adopta la del criptón, y el yoduro adopta la del xenón. Página 114 El compuesto se llama óxido de aluminio, y su fórmula es la siguiente: (Al3+)2 (O2–)3 = Al2O3 Página 115 Se llamarían, en el orden en que aparecen en la tabla, óxido de cloro (I), óxido de cloro (III), óxido de cloro (V) y óxido de cloro (VII). Página 116 10 a) La regla de Abegg y el modelo atómico de Bohr inspiraron a Lewis para formular su teoría del “átomo cúbico”. b) Langmuir postuló su teoría del octeto de valencia como una profundización de la teoría del “átomo cúbico” de Lewis. 11 a) El NaCl y el Na2O.

Página 103 La representación del átomo de neón es un cubo con todos sus vértices ocupados por electrones, tal como se muestra a continuación:

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b) El O2 y el HCl (en estado gaseoso). c) Las sólidas son el NaCl y el Na2O; la líquida es el HCl, y la gaseosa el O2. 12 a) Se compone de un átomo de hidrógeno y el flúor (no metal), que forman el fluoruro de hidrógeno, una molécula que en medio acuoso se convierte en ácido fluorhídrico, un compuesto iónico. b)

15 a) Los compuestos químicos mencionados son: Metano: CH4 Óxido nítrico: NO Dióxido de carbono: CO2 b) Sí, son compuestos binarios porque todos están formados por átomos de dos elementos diferentes. c) Las fórmulas correspondientes son:

trones compartidos, los ángulos de enlace son un poco más agudos que cuando no hay electrones no enlazantes en el átomo central de la molécula. En el carbono del tetracloruro de carbono no hay electrones enlazantes y el ángulo de enlace es 109º28´. En el nitrógeno del amoníaco hay un par de electrones no enlazantes, entonces el ángulo de enlace es de 107º. Finalmente, en el oxígeno del agua hay dos pares de electrones no enlazantes, por lo tanto el ángulo de enlace en la molécula es de 105º.

HF(aq) F–

13 a) La estabilidad en el enlace químico está directamente relacionada con la tendencia que tienen los átomos a completar su último nivel de energía aceptando, cediendo o compartiendo electrones para adquirir una configuración electrónica de gas noble. b) Eso depende, entre otras cosas, de la diferencia de electronegatividades que haya entre los átomos que establecen el enlace. Los enlaces pueden ser covalentes no polares si la diferencia es nula o muy chica, covalentes polares cuando la diferencia es un poco mayor, e iónicos cuando la diferencia es muy notable. c) Se pueden formar moléculas simples cuando se establecen enlaces covalentes entre átomos del mismo elemento, moléculas compuestas cuando se establecen enlaces covalentes entre átomos de diferentes elementos (aquí están incluidas todas las moléculas binarias) y compuestos iónicos cuando se establecen enlaces iónicos entre dos átomos de diferentes elementos (compuestos iónicos binarios) que se estabilizan ordenándose en redes cristalinas iónicas. Página 117 14 Porque el amoníaco y el agua tienen uno y dos pares de electrones no enlazantes, respectivamente. Como estos ocupan más espacio que los elec-

H H C H H

N O

O C O

d) No. Se cumple en el dióxido de carbono y en el metano (aunque en este caso el hidrógeno completa el par de electrones y no un octeto). Sin embargo, en el óxido nítrico no se cumple porque el nitrógeno queda con un electrón desapareado. e) El nombre óxido nítrico responde a la nomenclatura tradicional. Según los numerales de Stock, el nombre es óxido de nitrógeno (II) y según su atomicidad es monóxido de nitrógeno. f) Son óxidos moleculares, porque sus átomos están unidos por enlaces covalentes. 16 a) Son “óxidos binarios”. Están formados por oxígeno y un no metal. b) Son óxidos moleculares, también llamados ácidos. c) La fórmula correspondiente es:

O O S O

O S O

d) Se los puede llamar anhídrido sulfuroso y anhídrido sulfúrico para la nomenclatura tradicional u óxido de azufre (IV) y óxido de azufre (VI) para la nomenclatura por numerales de Stock.

6. Características de las reacciones químicas (120-139) Página 121 1 a) Mientras hizo la mezcla no se produjo ninguna reacción química pero al frotarla sobre el piso de piedra se le suministró una pequeña cantidad de energía (energía de activación) que desencadenó la reacción química entre los componentes de la mezcla, más precisamente entre las sales de antimonio y el potasio. Luego, el fuego sigue ardiendo porque se quema la madera del palito. b) El primer cambio fue reemplazar el sulfuro de antimonio por fósforo blanco. Pero esta sustancia es muy tóxica e inflamable. Por eso en su lugar se usó más tarde otra variedad de fósforo, el fósforo rojo. El clorato de potasio se sustituyó por dicromato de potasio. Puede comentárseles a los chicos que la sal de potasio suministra el oxígeno necesario para que se inflame el fósforo.

c) Cualquier reacción que libere grandes cantidades de luz y calor. Entre las reacciones químicas ordinarias, la combustión de cualquier material es el mejor ejemplo. En el capítulo 8 veremos, además, que las reacciones nucleares también producen este fenómeno. d) De esta manera se separan los reactivos (sal de potasio y fósforo) para que ningún hecho fortuito provoque la reacción química. Si todos los reactivos estuvieran en la cabeza del fósforo, sería más probable que ardiera, por ejemplo, en el caso de que se calentara accidentalmente. e) Así como para encender una cerilla se necesita entregar calor mediante la fricción, el fuego del fósforo aporta la energía de activación necesaria para que luego ocurra la combustión de la madera o del combustible que sea. Página 122 Algunos cambios físicos que ocurren a nuestro alrededor todos los días

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Página 123 3 a) Un metal fundido se coloca en un molde para que solidifique. Persona amasando. Pan saliendo del horno donde se cocinó. Volcán en erupción. Incendio forestal. Zona tropical con mucho viento. b) Un metal fundido, la persona que amasa y el pan recién cocinado muestran cambios artificiales de la materia. El volcán en erupción y la zona tropical con mucho viento muestran cambios naturales. El incendio forestal puede generar controversias, pero por lo general es causado por el ser humano. Si se originara en una tormenta eléctrica, sería natural. c) La respuesta depende de la foto que elijan. La idea es que observen que en general se producen varios cambios uno a continuación del otro y que aproximen una idea intuitiva de lo que son los cambios o reacciones químicas. 4 Podrían señalar como cambios físicos la disolución de sustancias, la formación de un gel, el cambio de forma del material (del recipiente a los moldecitos). Página 127 5 a) Considerando únicamente los datos cualitativos, en el primer experimento el sistema inicial es más parecido al final, que en el caso del segundo experimento; en este último, hay un globo que se infla que marca una diferencia sustancial. b) Sin analizar los datos cuantitativos, y considerando la respuesta anterior, a primera vista parece que el primer experimento es más adecuado para demostrar dicha ley. c) Revisando los datos cuantitativos, sin embargo, resulta que el segundo experimento está mejor diseñado para comprobar la conservación de la masa. En el primero, no se controla el gas liberado. d) Considerando las respuestas anteriores, surge que el registro cuantitativo de las experiencias resulta crucial para un mejor y más adecuado aprovechamiento de los resultados. Página 128 En las reacciones químicas, la composición de las sustancias que reaccionan se modifica, dando lugar a la aparición de productos. Página 129 Agregando los coeficientes estequiométricos junto a la molécula de H2O y de H2S, los átomos de hidrógeno quedan balanceados (seis a cada lado). Página 130 Hace falta el doble, es decir, doce moles de agua. En ese caso, harían falta 216 g de agua. Página 131 6 a) Reactivos: H2S y O2 . Productos: SO2 y H2O. b) H2S + O2 → SO2 + H2O

c) 2 H2S + 3 O2 → 2 SO2 + 2 H2O d) Relación molar: 2 mol de H2S + 3 mol de O2 → 2 mol de SO2 + 2 mol de H2O Relación de masas: 68 g de H2S + 96 g de O2 → 128 g de SO2 + 36 g de H2O e) Si 68 g de H2S reaccionan con 96 g de O2 para formar SO2, entonces, 50 g tendrán que reaccionar con: 50 g · 96 g / 68 g = 70, 58 g. 7 a) La presencia de dióxido de carbono proveniente de la atmósfera produce la disolución de los carbonatos. La nueva especie química formada, el bicarbonato de calcio, sí es soluble en agua. Además, cuando el agua se filtra a través de las rocas del suelo y pasa a formar parte de las napas subterráneas. CaCO3 + H2O + CO2 → Ca(HCO3)2 Se produce la liberación de dióxido de carbono disuelto. De esta manera, los bicarbonatos se transforman en carbonatos poco solubles. Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2 b) La reacción está ajustada. Para justificarlo, los alumnos deben tomar elemento por elemento y contar cuántos átomos hay de ellos a un lado y a otro de la ecuación. c) Bicarbonato de calcio: 162 g. Carbonato de calcio: 100 g. Agua: 18 g. Dióxido de carbono: 44 g. d) Se formarían 324 g de bicarbonato de calcio. Página 133 Se espera que los alumnos reconozcan otros materiales combustibles, tales como la nafta, el querosén, el papel, el carbón vegetal, etcétera. Página 134 El aumento de presión sobre un gas favorece la cercanía de las moléculas que lo forman, y por lo tanto la reacción entre ellas. Página 135 8 a) El fuego es producto de la combustión de un material combustible en presencia de oxígeno. Además del combustible y el comburente (oxígeno), hay que suministrar o tiene que haber una pequeña cantidad de energía de activación y se tienen que producir reacciones en cadena que perpetúen el fuego. b) Los accidentes en la cocina se producen por la combustión de gas (mezcla de metano, etano, propano y butano); cuando ocurre una falla eléctrica generalmente comienzan a arder los plásticos que envuelven los cables; en los escapes de combustibles puede tratarse de gas, nafta, querosén; si hay personas que juegan con fósforos, el combustible es madera; con pirotecnia, son sustancias químicas varias; en los accidentes con velas el combustible inicial es la parafina y, en el cigarrillo, las hojas secas del tabaco. En el texto se menciona el calor de combustión del metano y del etano. c) De acuerdo con la reacción de combustión que aparece en la página 133, se consumirían veinte moles de oxígeno. d) Exergónico porque libera energía, y exotérmico porque la energía liberada es calor. 9 a) Clase A: madera y carbón. Clase B: parafina, gas natural, petróleo y sus derivados (naftas, querosén, gasoil), alcohol.

son la lluvia, el hervor del agua, la solidificación de agua en el freezer de la heladera, la mayoría de los fenómenos que tienen lugar dentro de los aparatos eléctricos, etcétera.

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b) El incendio forestal es de clase A. Podrían evitarse si la gente no fumara en los bosques y parques nacionales y si respetara las normas para encender fuego: debe prenderse en lugares especialmente destinados a tal fin y apagarse por completo antes de abandonar el sitio. 10 a) El agua absorbe calor. Entonces, disminuyen la temperatura y la velocidad de las reacciones químicas que ocurren en las llamas. b) El cambio de estado absorbe energía y el vapor, al disiparse, disipa también calor. c) Porque los combustibles implicados no son miscibles con el agua. d) Porque el agua es conductora de la electricidad. Página 136 11 Ejemplo

Cambio Físico

Un bosque que se incendia

Químico x

La preparación de una torta

Una bola de nieve que cae por la ladera de una montaña

Un chico que anda en bicicleta

Un barrilete que se “escapa” y vuela por el aire

12 a) Que las sustancias reactantes deben estar en contacto y colisionar para que la reacción tenga lugar. b) Deberían ser iguales. c) La ley de conservación de la materia de Lavoisier dice que en una reacción química ordinaria, la masa de los reactivos debe ser igual a la masa de los productos. 13 a) En los reactivos, el signo + significa “se combina con”. En los productos, significa “y”. b) Reactivos: hematita y monóxido de carbono. Productos: hierro y dióxido de carbono. c) Fe2O3 + CO → Fe + CO2 d) Fe2O3 + CO → 2 Fe + CO2 14 Producto. Cosa producida; cantidad que resulta de la multiplicación; la misma sustancia química que se obtiene luego de una reacción.

Metal. Timbre de la voz; calidad o condición de una cosa; conjunto de instrumentos de viento de una orquesta hechos originariamente de metal; (Quím.) cada uno de los elementos químicos buenos conductores del calor y de la electricidad, con un brillo característico, y sólidos a temperatura ordinaria, salvo el mercurio. Materia. Realidad primaria de la que están hechas las cosas; lo opuesto al espíritu; asunto de que se compone una obra literaria, científica, etcétera; asignatura, disciplina científica; (Quím.) lo que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. Compuesto. Mesurado, circunspecto; dicho de un vocablo: formado por composición de dos o más voces simples; agregado de varias cosas que componen un todo; (Quím.) cuerpo compuesto. Ecuación. Diferencia que hay entre el lugar o movimiento medio y el verdadero o aparente de un astro; igualdad que contiene una o más incógnitas; (Quím.) expresión simbólica de una reacción química. Base. Fundamento o apoyo principal de algo; lugar donde se concentra personal y equipo, y desde el que se parte cuando se organizan expediciones o campañas; lado o plano horizontal a partir de los cuales se mide la altura de una figura o de un sólido; (Quím.) sustancia que en disolución aumenta la concentración de iones hidróxido y se combina con los ácidos para formar sales. Colisión. Choque de dos cuerpos; rozadura o herida hecha a consecuencia de ludir y rozarse una cosa con otra; oposición y pugna de ideas, principios o intereses, o de las personas que los representan; (Quím.) choque entre átomos o moléculas. Página 137 15 a) En una casa, es más probable que los alumnos observen más cambios físicos que químicos. b) Evidentemente, sí cambiaría la situación. Durante la preparación de la cena, por ejemplo, cuando se usa la cocina y suele haber varios miembros de la familia en casa, es posible registrar una gran cantidad de cambios. 16 a) Mezclar, batir, separar fases, tamizar son cambios o procedimientos físicos que se realizan tanto en la cocina como en el laboratorio. Calcinar, dorar, caramelizar, cuajar son cambios químicos que pueden ocurrir a los alimentos y que también se parecen a algunos que se hacen en el laboratorio. c) La mayoría de los cambios ocurren por desnaturalización de las proteínas presentes en los alimentos y por la oxidación de los hidratos de carbono.

7. Tipos de reacciones químicas (140-159) Página 141 1 a) Lo descubrió haciendo pruebas con pirolusita y “ácido marino”, sin saber qué tipo de reacción química estaba llevando a cabo. Al mezclarlos, percibió la aparición de un gas verde amarillento que tenía un olor muy desagradable. b) El dióxido de carbono que se produce cuando se quema algún combustible. La fermentación que producen las levaduras en la masa para la pizza se manifiesta con desprendimiento de dióxido de carbono que queda atrapado dentro de la masa. Por eso esta

leva. El proceso de fotosíntesis en las plantas produce liberación de oxígeno. c) La capacidad blanqueadora queda demostrada cuando se moja un paño de color con un poco de lavandina diluida, y se produce la decoloración. La capacidad desinfectante se demuestra en que es una de las formas caseras de potabilizar agua y descontaminar material de laboratorio. Página 142 Se desprendió un gas verde amarillento que, además, tenía un olor desagradable.

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Desierto, las tropas de los Estados Unidos de Norteamérica expulsaron a los iraquíes del territorio de Kuwait. Para alimentarse, los soldados norteamericanos llevaban comidas preparadas y, además, “calentadores sin llama”. Cada uno de estos consistía en una manga con una doble pared de plástico en toda su estructura, que formaba una bolsa, y allí se colocaba el alimento. A su vez, la doble pared de la manga contenía magnesio (Mg) en polvo. Cuando querían comer, solo tenían que agregar un poco de agua por un orificio con tapón ubicado en la pared exterior. El calor generado era suficiente para calentar e incluso cocinar el alimento, sin llama ni humo.

b) Se manifiesta a través de la liberación de calor, que puede ser aprovechado para calentar o cocinar los alimentos. c) Además de liberación de calor se produjo desprendimiento de gas hidrógeno. d) Se denominan reacciones exotérmicas. 4 a) b) c) d)

Sedimento. Llama, luz, calor. Llama. Gas.

Página 145 Sí; hubo cambio en el número de oxidación del carbono, que pasó de 4– a 4+, y del oxígeno, que pasó de 0 a 2–. Página 146 El carbono aumentó su número de oxidación (se oxidó y actuó como reductor del oxígeno) y el oxígeno lo disminuyó (se redujo y actuó como oxidante del carbono). Página 147 5 a) En la celda voltaica la reacción química genera una corriente eléctrica; en la celda electrolítica el paso de la corriente eléctrica provoca una reacción redox. b) La oxidación ocurre en el ánodo (polo negativo en la celda voltaica y positivo en la electrolítica), y la reducción ocurre en el cátodo (polo positivo en la celda voltaica y negativo en la electrolítica). c) En la celda voltaica descripta en el esquema, el cobre se reduce y el cinc se oxida. Las semirreacciones son: Cátodo: Cu2+ + 2 e– → Cu Ánodo: Zn → Zn2+ + 2 e– 6 Las semirreacciones correspondientes son: Ánodo: Cu → Cu2+ + 2 e– 2+ Cátodo: Cu + 2 e– → Cu Página 148 Los nombres de dichos ácidos son: ácido cítrico, ácido láctico, ácido acetilsalicílico, ácido ascórbico, ácido acético, ácido sulfúrico. Página 151 7 a) La glucosa se convierte en etanol (C2H5OH) y dióxido de carbono

b) c) d) e)

(CO2). El etanol, a su vez, se convierte en ácido acético (CH3COOH) y agua (H2O). El ácido acético, porque el sabor agrio es una de las características de las sustancias ácidas. La primera es la fermentación alcohólica, porque se produce alcohol (etanol). La segunda es la acetificación, porque se produce ácido acético. Los más frecuentes están hechos a partir de jugo de manzana, de uva o a partir de cereales. No todos esos vinagres tienen el mismo color; su aspecto depende del jugo a partir del cual fueron hechos. Eso indica que en realidad, el color del vinagre no depende del ácido acético (que es incoloro).

Página 153 Se trata de dos ejemplos de reacciones de combinación. Página 155 9 a) Producen una modificación de la composición química de la atmósfera, y en consecuencia colaboran con el aumento de la temperatura a causa del efecto invernadero. Este fenómeno tiene lugar porque estos gases dificultan el paso de la energía térmica reflejada por la Tierra, hacia el espacio exterior. b) El gas producido en mayor cantidad es el dióxido de carbono. Sin embargo, no es el más peligroso; los compuestos clorofluorocarbonados (CFC) son mucho más dañinos que el dióxido de carbono. c) En este contexto, la emisión más fácil de controlar es la de los CFC, porque se producen en muy pequeñas cantidades. Página 156 10 a) Con 5+, porque (6–) + (5+) es igual a 1– (la carga del ion). b) Con 4+, porque 2 x (2–) = 4–. Para igualar las cargas tiene que ser 4+. c) Con 2+ para igualar la carga 2– del oxígeno. d) Con 3+, porque (4–) + (3+) es igual a 1– (la carga del ion). e) Con 4+, porque 3 x (2–) = 6– y (6–) + (4+) = 2– (la carga del ion). f) Con 1+, porque 2 x (1+) = 2+ y (2+) + (2–) = 0 (se igualan las cargas). g) Con 8–, porque 4 x (2–) = 8–. Para que la carga sea 2–, el S actúa con 6+. h) Con 6–, porque 3 x (2–) = 6–. Para igualar las cargas, el aluminio actúa con 3+. i) Con 5+, porque 4 x (2–) = 8– y (8–) + (5+) = 3– (la carga del ion). j) Con 6+, porque 7 x (2–) = 14– y (14–) + (12+) = 2– (la carga del ion). 11 a) b) c) d) e)

Es de tipo redox. Es de tipo redox. Es una reacción de neutralización. Es de tipo redox. Es una reacción de neutralización.

12 a) Las semiecuaciones balanceadas son: Fe3+ + 1 e– → Fe2+ S2– → S + 2 e– El Fe3+ se reduce, por lo tanto es el agente oxidante. El S2– se oxida, por lo tanto es el agente reductor. b) Las semiecuaciones balanceadas son: Hg → Hg2+ + 2 e– 4 e– + O2 → 2 O2– El O2 se reduce, por lo tanto es el agente oxidante. El Hg se oxida, por lo tanto es el agente reductor.

Página 143 3 a) A principios de 1991, durante la Operación Tormenta del

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c) Las semiecuaciones balanceadas son: Fe3+ + 1 e– → Fe2+ Zn → Zn2+ + 2 e– El Fe3+ se reduce, por lo tanto es el agente oxidante. El Zn se oxida, por lo tanto es el agente reductor. 13 La aspirina y la limonada son ácidas, y la lavandina y el agua tónica son básicas.

16 a) La ecuación ya está balanceada, y es: C4H10 + 3 O2 → CO + 3 C + 5 H2O b) En el C4H10, el número de oxidación es 4+, en el CO es 2+, y en C es 0. 17 a) La reacción sería la siguiente: Al(OH)3 + 3 HCl → Al+3 + 3 Cl– + 3 H2O b) El antiácido le producirá alivio mientras la base pueda neutralizar al ácido. Cuando se acabe, volverá la sensación de acidez, a menos que tome otra medida preventiva.

8. Las reacciones nucleares (160-177) Página 161 1 a) Los relacionaba con el fenómeno de fluorescencia. Se trata de un fenómeno en el que un material absorbe la energía de la luz de un color, y luego emite luz de un color diferente, de menor energía. b) A pesar de que las sales de uranio no habían estado expuestas a la luz solar, las placas guardadas dentro del cajón habían sido alcanzadas por una forma de energía. c) Las radiaciones emitidas por la sustancia radiactiva administrada son las que impresionan sobre las placas radiográficas. d) Se espera que los alumnos mencionen, como usos principales, los asociados con la obtención de energía y los bélicos. Página 163 La peligrosidad de las radiaciones, entre otras cosas, depende de su poder de penetración y de su poder ionizante. Además, ambas propiedades están vinculadas: cuanto más penetrantes, menor es el poder de ionización. De acuerdo con lo dicho, las radiaciones gamma son las más peligrosas, porque son las que pueden alcanzar a nuestro organismo con mayor facilidad. Las alfa y las beta, en cambio, difícilmente alcancen nuestra piel: el aire y los guantes pueden detenerlas. Página 165 3 a) y b) Se espera que a partir de las preguntas planteadas, los alumnos reflexionen sobre la forma de trabajo en un laboratorio, y que luego apliquen estas ideas al espacio físico escolar en el que desarrollan las tareas experimentales. b) Se espera que los alumnos encuentren material acerca de las medidas que deben adoptarse para evitar incendios, explosiones y contacto con material tóxico o patogénico. El símbolo que señala material radiactivo es:

Página 169 4 a) Es un isótopo del hidrógeno, al igual que el tritio. El núcleo del deuterio tiene un neutrón y un protón; el del tritio tiene dos neutrones y un protón. b) Porque su masa molecular es mayor que la del agua natural. 4 + 16 = 20 para el D2O y 2 + 16 = 18 para el H2O. c) Como moderador y refrigerante en los reactores nucleares que usan uranio natural como combustible. d) No; no lo es. Sus propiedades químicas son muy parecidas a las del agua común. 5 a) y b) La intención no es proveer una postura rígida respecto de esta problemática, sino hacer cobrar conciencia a los alumnos de las diferentes líneas de pensamiento, y sus argumentos. Actualmente, la mayor parte de las aplicaciones de la tecnología nuclear es beneficiosa para la civilización, y los métodos de almacenamiento son cada vez más seguros. Página 173 6 a) Electrón Protón

Electrón

Energía

b) El primer epígrafe corresponde al Esquema II, y el segundo corresponde al Esquema I. c)

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Página 168 El uso de la energía nuclear es controvertido por los riesgos de accidentes nucleares y por el problema que entraña la eliminación de los desechos radiactivos. Se espera que los alumnos adopten alguna postura intentando justificarla; la lectura de este capítulo puede colaborar a reforzar la idea de que para adoptar una postura es necesario interiorizarse con los detalles del problema en cuestión.

Neutrón

Cobalto-60

7 a) La cantidad de plomo presente en la muestra original para compararla con la cantidad presente al momento de la medición. Así, sabiendo la semivida del plomo-210, se puede determinar la antigüedad de la obra con mucha aproximación. b) 21082Pb → 21083Bi + Radiación beta c) Porque la cantidad de plomo-210 medida era demasiado alta como para corresponder al siglo xvıı, época en la que vivió Jan Vermeer.

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Página 174 8 a) Falsa, se libera una partícula con carga y masa similar a un electrón. b) Verdadera. c) Falsa, emiten unos u otros. Al mismo tiempo pueden emitir rayos gamma. d) Verdadera. e) Falsa. Lo que interesa es la cantidad de protones y de neutrones, es decir, la conformación del núcleo atómico. f) Verdadera. g) Verdadera.

b) Su semivida es de 1 600 años, es decir, el tiempo que demora la mitad de la muestra en sufrir un decaimiento radiactivo. c) No, porque su semivida es de 1 600 años y todos sabemos que la edad de la Tierra es muchísimo mayor.

9 a)

218 84

226 88

12 a), b) y c) Se espera que los alumnos reflexionen sobre la argumentación como forma de sostener un debate razonable, y que ejerciten la búsqueda de información para solventar sus posiciones.

234 90

40 19

Po → 21885At +–10 e U → 22286Rn + 42He Th → 23491Pa +–10 e

10 a) Tiempo transcurrido desde el comienzo del experimento (en años)

Masa de Ra-226 (g)

Fracción que permanece de la muestra original

226

1/1

4 800

32 15

P → 3214P ++10 e + energía

b) El fósforo-32 incorpora el neutrón y emite una partícula alfa. La ecuación que describe este proceso es: 35 Cl + 10n → 3215P + 42He 17

13 a) Porque no había previsto que sus experimentos sirvieran para fines bélicos. b) La ética profesional se vincula con los propósitos perseguidos por el desarrollo de una actividad determinada, con el respeto por los pares y con los límites morales y normas de trabajo que deben respetarse.

K → 4018Ar ++10 e + energía

1 600

11 a)

113

1/2

56,5

1/4

28,25

1/8

14 Las ecuaciones completas son: 1 H + 11H → 21H + 01e 1 H + 21H → 32He + γ

1 1

He + 32He → 42He +2 11H

3 2

Prácticas de laboratorio (178-192)

Página 180 Práctica 2 a) Es de esperarse que los valores obtenidos sean proporcionales. b) En efecto, es posible que en algún momento la proporcionalidad entre el peso y la elongación deje de darse. Tal como se explica en el capítulo, eso puede ocurrir cuando la fuerza aplicada supera un

cierto valor (que depende de las características del resorte con que se trabaja). c) El resorte de la experiencia alcanzó su máxima energía potencial elástica cuando estaba con la máxima elongación. d) Si de repente liberáramos al resorte de las bolsitas, la energía potencial elástica se iría convirtiendo en energía cinética. Página 181 Práctica 3 a) En el mismo tiempo, el aceite aumenta más su temperatura que el agua. b) El agua tiene mayor calor específico que el aceite. Página 182 Práctica 4 a) El calor se transfirió a las latas por radiación. Como el aire estaba en contacto con las superficies internas de las latas, aumentó su temperatura por conducción térmica. b) Se espera que la lata con superficie brillante haya absorbido menos radiación que las otras dos. Y, como absorbió menos, la temperatura del aire que contiene aumentó menos que en las demás. La lata con superficie negra fue la que más luz absorbió, y por eso el aire de su interior aumentó su temperatura más que en el resto. c) Porque la ropa oscura absorbe más radiación que la clara, y por lo tanto es más “calurosa”.

Página 179 Práctica 1 a) El péndulo alcanza la velocidad máxima abajo, en la posición inferior de su trayecto. b) El péndulo alcanza la velocidad mínima en los dos extremos de su recorrido, cuando la velocidad es cero. c) La energía cinética del péndulo es máxima cuando la velocidad es mayor, es decir, en la posición inferior de su trayecto. La energía cinética es mínima cuando la velocidad es menor, y eso ocurre en los dos extremos de su recorrido. d) El péndulo tiene la máxima energía potencial en los dos extremos de su recorrido, porque allí la altura es máxima. La mínima energía potencial la tiene en la posición inferior de su trayecto. e) El valor sería de 70 J. La energía mecánica no se conserva, porque cuando el péndulo se mueve roza con el aire, y eso le quita energía. f) Es necesario entregar energía continuamente al péndulo para compensar la pérdida de energía mecánica producida por el rozamiento con el aire.

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Página 183 Práctica 5 La ecuación nos indica que la longitud de onda y el ancho de las franjas de interferencia son directamente proporcionales. A menor longitud de onda, menor será el ancho de las franjas. La diferencia se debe a las diversas fuentes de error que conlleva la experiencia. Página 184 Práctica 6 a) Porque la abertura entre los hilos del tejido pasa a ser mucho más grande que la longitud de onda de la luz incidente. b) Porque al deformar el tejido cambia la distancia entre los hilos. Página 185 Práctica 7 a) Sal Cloruro de sodio Cloruro de potasio Cloruro de litio Nitrato de sodio Cloruro de bario Cloruro de calcio

Fórmula NaCl KCl LiCl NaNO3 BaCl2 CaCl2

Color de la llama Amarillo Violeta Rojo intenso Amarillo Verde claro Rojo-anaranjado

b) Foto A, cloruro de bario; foto B, cloruro de potasio; foto C, cloruro de litio. c) Los que marcan la diferencia son los cationes, es decir, el bario, el potasio y el litio. d) Depende de las mezclas que propongan, pero si mezclan dos sales del mismo catión no podrán advertir que se trata de una mezcla. e) Se trata de un material más inerte y resistente a las reacciones químicas y la llama del mechero.

Página 186 Práctica 8 a) Con el estaño, el cinc, el hierro y el aluminio. Esto indica que conducen la electricidad. b) Estaño, cinc, hierro y aluminio. Que se calienten indica que son conductores del calor. c) Sí, los metales conducen tanto la electricidad como el calor. d) Se excitan, pasan a niveles superiores de energía. Cuando vuelven al estado original, emiten energía, por ejemplo, como calor. e) Sí, los metales tienen brillo y los no metales carecen de él. Página 187 Práctica 9 a) Sustancias iónicas: nitrato de potasio, hidróxido de sodio. Sustancias covalentes: sacarosa. b) La sacarosa está formada por moléculas polares porque se disuelve en un solvente polar como el agua. El naftaleno y el yodo están formados por moléculas no polares porque se disuelven en un solvente no polar como el tolueno. c) Las sustancias iónicas y las sustancias covalentes polares se disuelven mejor en los solventes polares porque se produce una atracción entre las cargas netas (en las sustancias iónicas) o las cargas parciales (en las sustancias covalentes polares) y las cargas parciales de signo opuesto del solvente polar como, por ejemplo, el agua. Página 188 Práctica 10 a) En ambos casos se observa una reacción exotérmica, con desprendimiento de calor. En “La serpiente del faraón” sale una columna de humo gris verdoso (de allí la similitud con la serpiente). En el segundo

caso, la montañita es anaranjada y se va poniendo paulatinamente negra, producto de la combustión del dicromato de amonio. c) Porque se trata de reacciones exotérmicas. d) Esta pregunta se relaciona con lo desarrollado en el Pura ciencia del capítulo 8. Algunas respuestas de esa página pueden resultar útiles en esta guía. e) En el primer caso se desprende óxido nitroso. En el segundo, la ecuación es la siguiente: (NH4)2Cr2O7 → N2 + 4 H2O + Cr2O3 Página 189 Práctica 11 a) En todos, menos en el paso 5. b) Justamente en el paso 5, cuando se agrega el hidróxido de sodio a la grasa. c) Hidróxido de sodio. Página 190 Práctica 12 a) El cobre se depositó sobre la llave en forma de fina capa. b) La llave se recubre de cobre, mientras que la placa comienza a deshacerse en la solución acuosa. c) La reacción Cu → Cu 2+ + 2 e– ocurre en el ánodo, que es el electrodo formado por la placa de cobre. La reacción Cu2+ + 2 e– → Cu ocurre en el cátodo, que es el electrodo formado por la llave. d) El electrodo de cobre perdió masa y la llave la ganó porque el cobre se depositó sobre su superficie. Página 191 Práctica 13 a) La flor roja no cambia de color en medio ácido pero sí lo hace en medio alcalino. Toma un color violáceo azulado. La flor azul, en cambio, adquiere color rojo en medio ácido y en medio alcalino conserva el color azul. b) Podemos concluir que la forma básica de las antocianinas es de color azul y la forma ácida es de color rojo. c) Sí, es probable que las antocianinas sean las mismas en ambas flores. La variación de color se produce por la variación del pH del medio en el cual se encuentran. d) Usaría las flores azules para determinar pH ácidos y las flores rojas para determinar pH alcalino. Página 192 Práctica 14 a) Las pelotitas de ping-pong representan a las partículas alfa (un núcleo de helio con dos neutrones y dos protones). Las lentejas dan una buena idea de las partículas beta (electrones o positrones), aunque la relación de tamaños pelotita de ping-pong/lenteja no se corresponda con la verdadera relación de tamaños entre el núcleo de helio y el electrón. El haz de luz es de naturaleza idéntica a la radiación gamma, aunque por supuesto, con mucho menos energía. b) El alambre tejido representa a las hojas de papel. Se frenan las pelotitas de ping-pong pero las lentejas y el haz de luz siguen su trayectoria. El mosquitero representa a la placa de aluminio porque detiene a las lentejas y, finalmente, el haz de luz recién se detiene cuando “choca” con la placa de MDF. c) Sí, plenamente. d) El modelo construido satisface las expectativas de llevar a la práctica lo aprendido teóricamente porque simula bien las capacidades de penetración de la materia que tienen los distintos tipos de emisiones radiactivas.

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ÂŠ Santillana S.A. Prohibida su fotocopia. Ley 11.723

Notas

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