Ciencia y Tecnología 6to. semestre EMT
Bienvenidos, participantes. Hoy nos encontramos para dar un cierre a la Educación Media Técnica. ¡Hemos llegado a nuestro 6to semestre! Y sobran las razones para felicitarles por la constancia y dedicación.
En esta ocasión, nuestra visión micro de la ciencia se profundiza aún más, ya que estudiaremos las bases que sustentan a la Biología y sus procesos, nos referimos a la Química y su mundo. Para poder alcanzar una buena comprensión de los eventos químicos, sin que su fama de materia incomprensible nos alcance, usaremos las actividades de Laboratorio en casa, a fin de aprender los procesos químicos de la manera más sencilla, partiendo desde los eventos más cotidianos en nuestro hogar. Nuevamente será necesario que pongas todo de tu parte para tratar de entender aquellos eventos que no se pueden observar a simple vista y que quizás en las actividades de laboratorio se comprendan del todo. Veremos lo que ocurre desde el punto de vista molecular, cómo es el estudio de las teorías atómicas, las diferencias
Presentación entre los tipos de reacciones químicas, las leyes que rigen dichas reacciones químicas, por mencionar algunos temas.
Repaso de conocimientos
Repaso de conocimientos
Semana 1
Semana 1
Por otro lado, continuaremos trabajando nuestros Proyectos Productivos. Recuerden que deben trabajar en el tipo de proyecto que no hicieron en el semestre anterior (comunitario o tecnológico), enfocándose en los temas centrales de este semestre, que son: “Movimiento y cambio”, “Construcción de ciudadanía” y “Desarrollo sustentable”. Hasta ahora, hemos estudiado la Ciencia y la Tecnología, aproximándonos a eventos que se evidenciaban en nuestro ambiente y en nuestro cuerpo de forma notable; ahora, debemos tener una mente abierta para un sinfín de conocimientos que quizás sean más complejos pero son también más cotidianos de lo que podrás imaginar. Así que te deseamos éxitos en el cierre de esta faceta dedicada al ser humano y su mundo interior. La Historia de la Humanidad se convierte cada vez más en una carrera entre la educación y la catástrofe. Herbert George Wells (1866-1946). Escritor Inglés.
Como es costumbre, iniciamos el área de Ciencia y Tecnología con una semana para retomar el contenido trabajado en el semestre anterior, durante el cual aprendimos sobre el estudio de la Ciencia a nivel micro, en un ámbito donde nuestra visión no era capaz de alcanzar y tuvimos que apoyarnos en la imaginación para su comprensión. De igual manera, trabajamos los Proyectos Productivos, con la particularidad de que la escogencia (entre comunitario o tecnológico) la hicieron los propios participantes.
Fueron varios los tópicos presentados en el semestre anterior; para retomar algunos de ellos, te preguntamos: ¿la sexualidad responsable consiste solo es usar un condón?, 362
363
Semana 1
Repaso de conocimientos
¿puede la clonación cambiar la esencia de un individuo?, ¿recuerdas cuál es el nombre científico de la sábila?
Durante el semestre anterior tratamos diversos temas que abarcaron desde el compromiso de una sexualidad responsable para evitar embarazos no deseados que puedan repercutir en decisiones drásticas como el aborto, hasta la información genética que podemos aportar a nuestros hijos y nietos gracias a la presencia de los genes en nuestras células. Todos estos aspectos han sido confirmados por los grandes avances de la ciencia que ha permitido descubrir la maquinaria divina presente en nuestras células. Sin embargo, existen grandes controversias entre los avances tecnológicos y el desarrollo de la ciencia; muchos temas han causado revuelos morales y éticos; uno de ellos tiene que ver con la reproducción de los seres vivos a través de la clonación y la manipulación de los genes en las personas. Por otro lado, estudiamos las teorías sobre la aparición del ser humano en el planeta Tierra y la manera en que fue evolucionando desde las primeras formas prehistóricas hasta el ser humano actual. Incluso, se discutió sobre la nomenclatura binomial, que permite la clasificación y nombramiento de las distintas especies que habitan en el planeta, con lo cual pudimos reconocer y sensibilizarnos respecto de la diversidad ecológica presente en la Tierra, la importancia que tiene el ser humano en la conservación del ambiente y todo lo que ello implica. Finalmente, el tema relacionado con ética y ambiente nos invitó a reflexionar sobre algunas acciones que asumimos como normales y rutinarias, incluyendo el consumo desmesurado de objetos innecesarios y el bote de desechos al medio ambiente. Hoy nos preguntamos: ¿nuestra conducta contradice nuestra ética ambientalista? Todos queremos un mundo mejor: limpio, sano y renovable, pero, ¿estamos cuidando el planeta de verdad o solo estamos sugiriendo soluciones que después no aplicamos? Si lo que está ocurriendo es esto último, entonces, ¿dónde quedan nuestros valores como habitantes del planeta Tierra? La Ciencia no es solamente el área de estudio que incrementa nuestro conocimiento de forma sistemática, sino que además nos permite desarrollar un pensamiento crítico y reflexivo sobre los eventos que ocurren a nuestro alrededor y la responsabilidad que debemos asumir al respecto. No obstante, para tener una actitud responsable hacia los demás seres vivos y el medio ambiente, no es necesario ser científico, basta con un poco de sentido común y respeto hacia los demás.
Semana 1
Repaso de conocimientos
y animales, usando un idioma: el latín. Esto permitió unificar la nomenclatura de los seres vivos, mejorando la comunicación entre los investigadores y generando avances científicos. Es evidente que para obtener soluciones eficaces es necesario el uso de un lenguaje común y entendible para todos. En este sentido, la Química ha desarrollado un lenguaje propio, que estudiaremos de aquí en adelante. Durante el semestre pasado aprendimos del ser humano y su mundo interior desde un punto de vista biológico, ético y evolucionista; ahora, estudiaremos el mundo micro de la ciencia, pero desde el punto de vista químico, global y ambientalista.
Saber más La Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO), tiene como objetivo estudiar y vigilar los problemas morales que presentan los avances en el campo de la ciencia y la tecnología, custodiando que éstos sean para los beneficios de toda la humanidad. Si deseas conocer más al respecto, visita la siguiente dirección web: http://www.unesco. org/bpi/pdf/memobpi44_ethics_es.pdf
Realiza un ensayo reflexivo sobre los principios éticos presentes en nuestras actividades cotidianas: el trabajo, los estudios y la familia.
Sexualidad responsable Es necesario que en las instituciones educativas existan programas de educación sexual que permitan a los estudiantes asumir una actitud responsable sobre sus emociones y decisiones. No es cuestión de educarlos en información sexual, sino más bien, educarlos en un comportamiento consciente y responsable sobre su vida sexual. Continúa esta lectura en el CD multimedia del IRFA de este semestre, también disponible en la siguiente dirección web: http://www.revistaciencias.com/ publicaciones/EEZyFAVAAAUXZrAQfH.php
Durante esta semana no se realizará ninguna etapa del Proyecto Productivo.
364
Para lograr un consenso en el cuidado y las prioridades de nuestro planeta es necesario que exista una comunicación efectiva, es decir, que hablemos un mismo lenguaje. No se trata de un idioma universal, sino de que exista una jerga capaz de superar las barreras de los idiomas. Así ocurrió en el mundo científico cuando se creó el Sistema Binomial de Linneo, que permitió clasificar y dar nombres a plantas
365
Semana 2
Proyectos productivos
Semana 2
Proyectos Productivos
Proyectos productivos
Semana 2
Cada día son más los inventos tecnológicos creados por el ser humano en busca de mejorar su calidad de vida; por ello existe la necesidad de educarnos sobre la tecnología. Sin embargo, esta educación debe estar basada en la creación y aplicación de los conocimientos, promoviendo y estimulando la creatividad e inventiva de cada uno. Ésta es la razón por la cual el área de Ciencia y Tecnología busca desarrollar habilidades que te permitan enfrentar inconvenientes de forma práctica y eficiente, para aplicarlas a través del desarrollo de los Proyectos Productivos Comunitarios y/o Tecnológicos.
Una de las herramientas pedagógicas que hemos venido utilizando en el área de Ciencia y Tecnología son los Proyectos Productivos, tanto Comunitarios como Tecnológicos. En ambos casos, se busca consolidar la tecnología como una estrategia de aprendizaje; por tal razón, durante esta semana retomaremos las etapas a seguir para la preparación y ejecución de los Proyectos Productivos.
Completa el diagrama de flujo (diagrama 1) con las etapas del Proyecto Productivo y describe brevemente en qué consiste cada etapa. Diagrama 1
Problema
Solución
Cuando se estudian varias situaciones conflictivas que repercuten en una comunidad, escuela, trabajo o familia, se identifica la necesidad o el problema de mayor relevancia para el grupo afectado, luego se procede a recaudar información sobre la situación a resolver, para lo cual es necesario reconocer y responder a preguntas como: ¿es posible la resolución del problema?, ¿cómo definiremos la situación a resolver?, ¿cuáles serían sus límites?, ¿cómo se abordaría la necesidad?, ¿existen antecedentes relacionados?, ¿hasta dónde daremos por culminada la problemática? Con las respuestas a éstas interrogantes podemos dar por ensamblada la primera fase de los Proyectos Productivos. Para conducir el desarrollo de un Proyecto Productivo Tecnológico, hay que tener presentes las estrategias estudiadas en el 3er semestre: análisis de un objeto o producto tecnológico, investigación histórica y metodología del diseño.
No obstante, para llevar a cabo la resolución del problema delimitado, es necesario trazar un plan de acción que permita seguir una secuencia de pasos a fin de garantizar la eficiencia en la realización del proyecto. Para esto será necesario tener en cuenta los siguientes aspectos: primero, se debe enumerar las tareas o actividades a realizar en orden de prioridad; luego se asignará un responsable para cada tarea planeada, lo cual deberá realizarse en un tiempo determinado (siempre dejando espacio para los imprevistos e inconvenientes que pueden presentarse); igualmente, debe hacerse un estimado de los materiales necesarios y los correspondientes gastos para llevar a cabo el trabajo. Todo este plan de acción debe estar constantemente supervisado por un coordinador, que vigilará que el proyecto se realice en el tiempo previsto. Es importante recordar que la elaboración del plan de acción debe hacerse con criterios de factibilidad, en función del tiempo y los alcances de las tareas, para así evitar el trazado de planes imposibles de ejecutar. Para los Proyectos Productivos Tecnológicos, esta fase es de suma importancia, ya que aquí se dibujan los diseños de los objetos tecnológicos que se desean realizar o se esquematizan los pasos a seguir para la ejecución de un producto tecnológico. De aquí dependerá el éxito del Proyecto Productivo y por ello la importancia de esta Fase II, conocida como Planificación.
366
Una vez diagnosticado el problema y elaborado el plan de acción, lo único que queda es el paso que convierte los sueños en realidad, es decir, la Fase III, que corresponde a
367
Semana 2
Proyectos productivos
la Ejecución del Proyecto. Por otro lado, de nada valdría la realización del proyecto si no se evalúa y se comunican los resultados, razón por la cual es necesario e importante que se hagan constantes estimaciones sobre los pros y contras que se encontraron durante la realización del proyecto, para así sentar precedentes en esta forma de resolución. También deben comunicarse los resultados del proyecto, sean positivos o negativos, ya que engavetar un trabajo lo único que ocasiona son pérdidas de tiempo para otras personas que pudiesen presentar la misma situación problemática y desean encontrar una solución efectiva; además, en la comunicación y la socialización de los problemas es cuando se alcanzan los mayores éxitos; aquí radica la importancia de esta Fase IV, denominada Socialización y Divulgación.
Saber más Existe una preocupación a nivel mundial sobre la escasez de recursos y el incremento descontrolado de la población mundial, lo que ha implicado una actitud en todos los niveles sobre la aplicación de un desarrrollo sustentable, especialmente en los países en desarrollo, los cuales presentan un alto índice sobrepoblacional. Si deseas conocer el Informe sobre el desarrollo mundial (2003), te invitamos a visitar la siguiente dirección web: http://www.uv.es/ onubib/doc/PublicacionesElectronicas/InfoDesMundial2003.pdf
Proyectos productivos
Semana 2
sociales de la ciudad de Cochabamba. Su ejecución duró un año y combinó actividades de capacitación, investigación y promoción y ejercicio del diálogo intercultural. Los módulos de capacitación del proyecto fueron los siguientes: “Introducción a los Derechos Humanos”, “Ciudadanía y democracia”, “Sistema político y participación política” e “Interculturalidad y conflictos sociales”. Tomado de: http://www.ciudadaniabolivia.org/index.php/accion-publica.html
Empieza a buscar planteamientos para tu próximo Proyecto Productivo. Recuerda que debes trabajar en el proyecto que no hayas trabajado en el semestre anterior; y que además, deberá estar relacionado con uno de los temas centrales de este semestre, que son: “Movimiento y cambio”, “Construcción de ciudadanía y “Desarrollo sustentable”. Así que, forma tu equipo de trabajo, y determinen juntos cuál de los temas centrales desarrollarán en su Proyecto Productivo.
Partamos de un caso hipotético: en un hogar conviven once miembros de la familia (madre, padre, abuela, cinco hijos y tres hijas). La casa cuenta con cinco habitaciones, dos baños, una cocina con lavandero, una sala comedor y un solo carro como transporte para todos. Los padres trabajan todo el día, dos de las hembras estudian en la universidad, dos de los varones estudian y trabajan, y los otros tres hijos estudian media jornada en primaria; la abuela se queda en casa, ya que tiene problemas de salud. Por otro lado, debido a la situación económica, todos deben ir a casa para comer. El problema es: ¿cómo involucrar a todos los miembros en la realización de las actividades domésticas sin perjudicar a nadie? Elabora la ruta a seguir en este Proyecto Productivo. Puedes discutirlo con tus compañeros y facilitador en el CCA.
Educación ciudadana en derechos humanos de jóvenes en el proceso de reformas institucionales
368
A mediados del año 2008 se implementó el proyecto “Educación ciudadana en derechos humanos de jóvenes en el proceso de reformas institucionales”, que buscaba contribuir al ejercicio de una ciudadanía activa por parte de los jóvenes, y a generar espacios de conocimiento, reflexión y diálogo intercultural para promover la tolerancia y el manejo no violento de conflictos. Estuvo dirigido a jóvenes de diferentes sectores
369
Semana 3
Semana 3
Introducción a la química
Introducción a la química
Durante el semestre pasado abordamos el punto de vista del ser humano y su mundo interior, explorando los aspectos biológicos desde un enfoque microscópico y hasta imperceptible; ahora nos corresponde trabajar los aspectos químicos básicos, de donde se sustentan muchos de los eventos biológicos del ser humano, incluso los ecológicos. Por ello, vamos a establecer ciertas definiciones básicas de la química, algunas ya estudiadas en el 1er semestre y otras que serán conceptos nuevos para ti. Desde esta semana y hasta la semana 6 estudiaremos el tema central “Movimiento y cambio”. En este período nos percataremos de que la dinámica de la vida alcanza hasta los eventos más sencillos de la Química. Además, como ya es costumbre, empezaremos con la Fase I, que consiste en el diagnóstico: definición de problema del Proyecto Productivo a desarrollar durante este semestre.
Seguramente habrás escuchado decir que la Química es una asignatura horrible, difícil; pero, aunque no lo creas, algunos términos de la Química, los viste en semestres anteriores e incluso los usas en la vida diaria. ¿Aún no lo crees? Bien, intenta definir: materia, densidad, átomos. Si no recuerdas o no te suena ninguna de éstas definiciones, no importa; sigue leyendo; posiblemente al final de esta semana te darás cuenta de que lo que dicen de la Química no es tan cierto.
370
En el semestre anterior estudiaste que la célula es la mínima unidad que constituye a los seres vivos y que a partir de dos células se puede generar un nuevo ser vivo, incluso a través de la clonación. Además existen organismos de una sola célula como, por ejemplo, la Euglena (alga marina microscópica unicelular), capaz de realizar todas las funciones vitales como las de un organismo pluricelular. Cuando en Química estudiamos la materia, nos encontramos que existe una mínima unidad de
Introducción a la química
Semana 3
organización, llamada átomo; lo asombroso es que pasaron muchos años de estudio y avances tecnológicos para poder llegar a la conclusión de que todo lo que nos rodea, llamado materia, está constituido por átomos (ver guía de 1er semestre, semana 1).
Imagen tomada de http://www.euita.upv.es/varios/biologia/images/Figuras_ tema1/euglena.gif
Fueron los filósofos griegos quienes, tratando de explicar que la materia no se podía dividir infinitamente, decidieron llamar “átomo” a esta mínima unidad de materia imposible de dividir. Hasta el siglo XIX se mantuvo esta creencia, ya que Joseph Dalton propuso su teoría atómica, partiendo de que el átomo era indivisible, definiéndolo como diminutas esferas indivisibles con masa y propiedades diferentes para cada elemento químico. En 1890, un físico británico llamado Joseph Thomson propuso un nuevo modelo para describir la constitución de un átomo, la cual presentó como una estructura esférica compacta, de electricidad positiva, con incrustaciones de cargas negativas, que se compensaban dejando un átomo eléctricamente neutro. Sin embargo, en 1911 y gracias al hallazgo de los rayos catódicos (1859), Ernest Rutherford pudo hacer modificaciones al modelo de Thomson, donde propuso que un átomo poseía un núcleo cargado con partículas positivas y neutras, y que las partículas negativas giraban alrededor del núcleo, pero a grandes distancias de éste. Para 1913, los físicos Niels Bohr y Arnold Sommerfeld propusieron, aplicando sus conocimientos de teoría cuántica y el espectro continuo de los elementos, un modelo atómico en el cual los electrones giraban alrededor del núcleo (cargado con partículas positivas y neutras) de una forma concéntrica y no esférica, además de que cada órbita representaba un nivel de energía distinto, inclusive se planteaban subniveles de energía. El modelo atómico actual explica que las partículas del núcleo se mantienen unidas por una fuerza de atracción muy intensa y alrededor del núcleo se sitúan distribuidas en niveles progresivamente más alejados y con diferencias energéticas. Por consiguiente y, gracias a los trabajos de Heissemberg, Schödinger, De Broglie y otros investigadores, se ha mantenido la idea nuclear del átomo, donde los electrones se encuentran en orbitales.
371
Semana 3
Introducción a la química
Semana 3
Introducción a la química
Saber más El átomo (del prefijo griego “a”: sin, y “tomos”: división; sin división) es la mínima parte de un elemento químico que conserva su identidad. Por ejemplo, si tomamos un trozo de carbono y lo dividimos hasta obtener un átomo, éste seguirá siendo un átomo de carbono; pero si llegásemos a dividir el átomo de carbono en sus partículas (neutrones, protones y electrones), entonces sería un grupo de partículas elementales y dejaría de ser carbono.
La cantidad de protones determina el elemento químico que representa un átomo; puede ocurrir que existan átomos con la misma cantidad de protones pero con distintas cantidades de neutrones, a estos elementos se les llama isótopos. Si deseas saber más sobre los isótopos y alguna de sus aplicaciones, te invitamos a visitar las siguientes direcciones web: http://medicina.usac.edu.gt/quimica/atom/is_topos.htm http://www.sagan-gea.org/hojared_radiacion/paginas/Aplicaciones.html
Figura 1
Laboratorio en casa: papeles saltarines Materiales: hoja de papel, desecho de papel de una perforadora (abre huecos), globo. Procedimiento: recolecta entre 15 y 20 pequeños círculos del material que se desecha de una perforadora; en caso de no tener una perforadora, utiliza una tijera y recorta cuadraditos de papel pequeños (0,5 cm X 0,5 cm). Colócalos separados unos de otros sobre una mesa. Infla el globo de un tamaño mediano y amárralo. Luego, frota el globo contra tu cabello; es importante que tu cabello se encuentre limpio, seco, sin grasas, ni gelatinas. Deberás frotarlo como siete veces. Después acerca el globo a los círculos de papel, sin que éste los toque. Resultados: anota tus observaciones y explica la razón de ello. Vamos a ver cómo se representa un símbolo químico, detallando su enumeración. Posiblemente has observado una expresión parecida a la figura 1: es la forma de representar un símbolo químico, allí aparece la composición nuclear en el átomo del elemento. En el extremo inferior izquierdo, representado con la letra zeta (Z) se halla el número atómico, es decir, el número de protones presentes en el núcleo; este valor de Z es propio para cada elemento. En el extremo inferior derecho, caracterizado con una ene (N), se localiza el número de neutrones (partículas neutras). En el extremo superior izquierdo, representado con la letra A, se encuentra el número másico, que representa la suma de protones y neutrones presentes dentro del núcleo del elemento. Esto podemos resumirlo así: A = Z + N. El resultado es un valor aproximado de la masa de un átomo de un determinado elemento.
372
Debemos tener presente que los átomos son capaces de enlazarse a sí mismos y con otros átomos, para formar moléculas (unión de dos o más átomos); además, el valor de A determinará a qué elemento pertenece un átomo en particular. También debemos tomar en cuenta que los elementos son la mínima unidad tangible presente en la materia y que ésta posee propiedades características y no características (ver guía de 1er semestre, semana 3), que son un reflejo directo de la estructura atómica del elemento.
ç
Enlace químico Las estructuras más sencillas de la materia son los átomos; sin embargo, éstos pueden combinarse entre sí o con átomos diferentes; es decir, dos átomos de oxígeno pueden combinarse entre sí para formar una molécula de oxígeno; si hablamos de tres átomos de oxígeno, entonces estamos hablando de una molécula de ozono. Continúa esta lectura en el CD multimedia del IRFA de este semestre, también disponible en la siguiente dirección web: http://www.rena.edu.ve/cuartaEtapa/quimica/ Tema19.html
373
Semana 3
Introducción a la química
Semana 4
Juntos y separados
Semana 4
Juntos y separados
Proyecto Productivo. Fase I: Diagnóstico. Definición del problema La definición del problema consiste en responder preguntas, tales como: ¿cuál es la situación problemática a resolver?, ¿por qué y para qué? La respuesta te permitirá analizar el problema, buscando su raíz, para definirlo lo mejor posible. Te puedes apoyar ubicando antecedentes del problema y cómo ha sido resuelto en otros lugares, si así fuese el caso. Si les corresponde realizar un Proyecto Productivo Tecnológico, pueden emplear la estrategia de aprendizaje: análisis de un producto tecnológico (ver guía del 3er semestre, semana 3). Y con el resultado preparen un ensayo escrito que resuma sus conclusiones; este material es un instrumento para la discusión en la reunión con los demás compañeros del equipo.
En la naturaleza, en nuestro hogar y en todas partes, existen átomos de elementos en su configuración molecular; también se presentan combinados con otros elementos llamados compuestos; asimismo existen sustancias que están unidas entre sí pero que no han perdido sus propiedades individuales. Esto sucede porque hay mezclas y sustancias puras, cuyas diferencias y similitudes explicaremos durante este semestre. Nuestro mundo es completamente dinámico y, como formamos parte de él, nosotros también vivimos en constante actividad, entre acciones, reflexiones y reconstrucciones en nuestro hacer. Esta semana tendremos la oportunidad de revisar, reflexionar y analizar un problema de interés en nuestra comunidad, con el fin de determinar nuestro Proyecto Productivo, en la Fase I: Diagnóstico.
Es muy probable que hayamos cometido errores al tratar de clasificar algunas sustancias como puras o como mezclas. Te invitamos a descifrar en la tabla 1 cuáles de las sustancias son puras (P) y cuáles son mezclas (M). Tabla 1
374
Café con leche
Océano
Sopa de Pollo
Aire
Alcohol
Amalgama
Agua
Naranjada
Sal
Oro
Latón
Oxígeno
Gasolina
Diamante
Mayonesa 375
Semana 4
Juntos y separados
Semana 4
Juntos y separados Tabla 2 Clasificación de las mezclas
Sustancias puras y mezclas El universo está constituido por materiales químicos, los cuales pueden ser clasificados en mezclas y sustancias puras. Empecemos por las mezclas: las podemos encontrar en cualquier parte, como por ejemplo: agua dulce, mayonesa, agua con arena o arcilla, granito, mármol, leche, jugos, etc. Las mezclas se definen como la unión de dos o más sustancias en proporciones variables, donde cada una conserva sus propiedades (punto de fusión y ebullición, densidad, solubilidad, etc.) y pueden ser separadas por técnicas de laboratorio. Ellas se pueden clasificar bajo un criterio óptico: cuando poseen una apariencia uniforme sin distinción entre sus componentes, se denominan mezclas homogéneas; en cambio cuando su apariencia es discontinua y podemos observar los componentes presentes en ella, se denominan mezclas heterogéneas.
Soluciones
Homogéneas
Coloides
El Efecto Tyndall es un fenómeno de difracción y difusión de la luz que se produce al incidir un rayo luminoso con las partículas coloidales. Un ejemplo clásico del efecto Tyndall es cuando vamos en auto por un camino cubierto por la neblina. Cuando los faros del carro iluminan sobre la niebla podemos ver partículas suspendidas en una nube que aparentemente era homogénea.
Suspensiones
Heterogéneas En la tabla 2 podrás observar varias definiciones de mezclas homogéneas y heterogéneas, con ejemplos puntuales tomados de la vida diaria. Groseras
Descripción Las partículas no pueden observarse aún con el efecto Tyndall. Solo se pueden separar sus componentes por medio de las técnicas físicas de laboratorio.
Ejemplos Vinagre con agua Alcohol más agua Agua con sal
Las partículas no se observan a simple Mayonesa vista, pero cuando se aplica el efecto Gelatina Tyndall puede observarse que su Leche condensada homogeneidad no es tan cierta. Se Mantequilla pueden separar sus componentes con Pintura de caucho técnicas mecánicas de laboratorio. Las partículas se observan a simple vista y con el tiempo tienden a depositarse en el fondo. La técnica para separar sus componentes es la mecánica. Los componentes presentes en esta mezcla son discernibles fácilmente y a simple vista y pueden ser separados por técnicas mecánicas de laboratorio.
Agua con arcilla Agua y arena Almidón y agua
Granito Ensalada de vegetales Hierro con azufre
Ahora bien, una diferencia principal entre las sustancias puras y las mezclas, es que estas últimas podemos separarlas por medio de técnicas de laboratorio, que pueden ser mecánicas o físicas. Las técnicas de separación mecánicas son aquellos procedimientos que se basan en las diferencias que existen entre sus componentes; es decir, si difieren en sus estados de agregación (sólida, líquida y/o gaseosa), en propiedades metálicas, el tamaño de sus partículas, su viscosidad, entre otras. 376
377
Semana 4
Juntos y separados
Por su parte, las técnicas de separación físicas son aquellos procedimientos que se utilizan cuando los componentes de una mezcla poseen diferencias significativas en sus propiedades características, como por ejemplo: punto de ebullición, solubilidad, absorción, afinidad molecular, etc. Para aplicar las técnicas de separación física es necesario conocer las propiedades características de todos los materiales presentes en la mezcla; sin embargo, ni el experto más reconocido en química conoce estos valores de memoria, para ello recurre a manuales especiales que contienen toda esta información. En la tabla 3, puedes observar algunas técnicas de separación que se utilizan frecuentemente en los laboratorios de química. Tabla 3 Procedimiento
Hablemos ahora de las sustancias puras, que están formadas por partículas (átomos o moléculas) iguales, que tienen una composición fija, y que no pueden separarse por medio físico. Sus propiedades específicas son: densidad, temperatura constante en los cambios de estado de ebullición y fusión, solubilidad, conductividad térmica y eléctrica, entre otras. Un ejemplo de sustancia pura es el alcohol etílico (componente de las bebidas alcohólicas), que tiene, entre otras, las siguientes propiedades específicas: densidad 0,79 g/ml, punto de fusión -114ºC, y punto de ebullición 78,5ºC. Además, es incoloro, de olor característico y totalmente miscible con el agua. Otro ejemplo: cuando calentamos y evaporamos agua pura no queda ningún residuo y, el líquido obtenido al condensar el vapor de agua, sigue siendo agua pura.
Fundamento teórico Filtración
Consiste es separar mezclas que posean componentes en estado sólido y líquido.
Decantación
Consiste en separar componentes con diferencias notables en sus densidades o viscosidad.
Imantación
Consiste en separar dos componentes, donde uno posea propiedades electromagnéticas y el otro no.
Tamizado
Consiste en separar componentes sólidos de diferentes tamaños.
Destilación
Consiste en separar sustancias líquidas con diferencias notables entre sus puntos de ebullición.
Evaporación
Consiste en separar un sólido de un líquido con diferentes puntos de ebullición.
Cristalización
Consiste en purificar sustancias sólidas, con base en los cambios de solubilidad.
Cromatografía
Consiste es separar sustancias cuyos componentes difieren en el grado de absorción a la superficie de un material inerte.
Mecánicos
Físicos
378
Semana 4
Juntos y separados
Saber más Entre las mezclas que conocemos existen algunas consideradas sustancias puras, ya que son homogéneas a simple vista; sin embargo, estas mezclas son llamadas químicamente aleaciones, pues consisten en la unión de varias sustancias, en las que sus propiedades se ven potenciadas. Un ejemplo clásico de aleación metálica es la amalgama que usa el odontólogo: una mezcla fabricada con la combinación de mercurio con plata, que se utiliza para rellenar dentaduras que han sido afectadas por las caries. Si deseas saber más al respecto, visita la siguiente dirección web: http://www.rena.edu.ve/TerceraEtapa/Quimica/ ClasMateria.html
Laboratorio en casa: centrifugación Materiales: un vaso transparente, una botella de agua mineral pequeña con su tapa, un pabilo, dos cucharadas de harina y agua. Procedimiento: toma el pabilo y enróllalo al borde superior de la botella de agua mineral (no lo enrolles a la tapa), dejando un largo de 60 cm para el pabilo; luego añade agua hasta la mitad de la botella y las dos cucharadas de harina; cierra la botella con su tapa y agítala. Ahora colócate en un espacio abierto y gira el pabilo alrededor tuyo, aproximadamente 15 veces; añade una pequeña cantidad en el vaso transparente y, si el agua está turbia, gira otras 10 vueltas más. Deberás repetir la experiencia hasta que obtengas un líquido transparente Resultados: anota tus observaciones y explica la razón de ello.
379
Semana 4
Juntos y separados
Soluciones
Soluciones
Semana 5
Semana 5
Diálisis La diálisis es una técnica de filtrado artificial de la sangre; allí se retiran los elementos tóxicos (impurezas o desechos) de la sangre cuando los riñones no pueden hacerlo. Su efectividad es tal, que se utiliza como tratamiento médico cuando los riñones fallan, lo que se conoce como insuficiencia renal. Continúa esta lectura en el CD multimedia de este semestre, también disponible en la siguiente dirección web: http://healthlibrary.epnet.com/GetContent. aspx?token=70ff5260-81bd-4de1-9998-14fc98aa9133&chunkiid=103884
Proyecto Productivo. Fase I: Diagnóstico. Análisis del problema En esta etapa se precisan los objetivos a alcanzar, según el problema y sus posibles soluciones; se deben definir los alcances y limites del problema, estimar los posibles costos de los materiales y las cantidades requeridas. Se deben reconocer las habilidades y destrezas de los participantes, para poder canalizarlas en función de la resolución del problema. Recordemos que un problema analizado tiene la probabilidad de ser un problema bien resuelto.
Seguramente alguna vez has preparado una solución. Si no, recordemos cuando preparamos el café con leche en la mañana o la bebida instantánea al mediodía con el almuerzo o, tal vez, la bebida achocolatada en la tarde; en fin, en todos esos momentos preparaste mezclas homogéneas, aunque probablemente alguno preparó muy fuerte la bebida instantánea (concentrada) o con muy poca azúcar (diluida); en todo caso, ambas son soluciones. Durante esta semana estudiaremos la concentración de las soluciones e iniciaremos la Fase I: Diagnóstico. Propuestas de alternativas de solución de tu Proyecto Productivo de este semestre.
Te has percatado de que en los mercados algunos jugos de naranja son más costosos que otros, ¿podrías decir por qué?, ¿tendrá que ver con la concentración del jugo? Te invito a que compres jugo de naranja y leas sus ingredientes, además de los porcentajes de cada componente del jugo, como por ejemplo 70% jugo de frutas, 30% agua, etc.
Concentración de Soluciones Tanto el agua pura como el agua salada poseen una apariencia cristalina y uniforme; sin embargo, éstas difieren porque la primera es una sustancia pura y la segunda es una mezcla. Las soluciones son mezclas homogéneas que se caracterizan por tener dos componentes: soluto y solvente. El soluto es el componente disuelto en la solución, que se encuentra en menor cantidad y generalmente se presenta en estado sólido. El solvente es el componente en mayor proporción dentro de una solución, capaz de disolver al soluto y que generalmente es el agua. Por lo tanto, podemos definir a una solución como la unión de soluto más solvente; matemáticamente, podríamos expresarlo así: 380
381
Semana 5
Soluciones
Soluciones
Semana 5
Solución (SOL) = Soluto (STO) + Solvente (STE)
Es conocido que el agua es el solvente universal, ya que es capaz de disolver casi toda sustancia; sin embargo, existen solutos incapaces de disolverse en agua, como el aceite; a este tipo de solutos se les denomina hidrofóbicos (miedo al agua); y aquellos solutos como el azúcar, que son solubles en agua, se les denominan hidrofílicos (atracción al agua).
Ahora bien, para clasificar la concentración de una solución de manera cuantitativa, debemos recordar primero que toda medida posee una magnitud y debe estar expresada con sus unidades. En el 1er semestre, durante la semana 3, hablamos sobre las unidades de masa expresadas en gramos, la capacidad en litros y las unidades de volumen en metros cúbicos. Sin embargo, seguro te preguntarás ¿cómo expreso las unidades para la concentración de una solución? Sencillo, primero ten presente los ejemplos dados en Matemática en el 2do semestre (semana 9) referidos a la proporcionalidad. La cantidad de soluto presente en la solución tiene una proporcionalidad directa al solvente.
Ahora bien, según la cantidad de soluto presente en una solución, nosotros podríamos expresar la concentración de la misma desde dos puntos de vista: cualitativo y cuantitativo. Cuando hacemos expresiones cualitativas, éstas se realizan de una forma muy subjetiva; es decir, no existe una cantidad definida para decir si una solución está diluida o no. La clasificación de las soluciones desde un punto de vista cualitativo se muestra en la tabla 4. Tabla 4 Solución Diluida
Descripción Posee una mínima cantidad de soluto.
Insaturada
Posee cierta cantidad de soluto pero en menor proporción con el solvente.
Saturada
La cantidad de soluto y solvente esta en equilibrio.
Sobresaturada
Es mayor la cantidad de soluto con respecto al solvente; el equilibrio soluto solvente es muy inestable y la disolución del soluto se alcanza suministrando calor.
Por ejemplo, un jugo de naranja al 60%, indica que por cada 100 mililitros (ml) de jugo, 60 ml son de naranja y los otros 40 ml son de agua. Otro caso sería el suministro de un medicamento inyectable, cuya presentación es de diez gramos del ingrediente activo de la medicina, al cual debemos añadir 100 ml de agua estéril; indistintamente de la cantidad de medicina que se suministre, ésta siempre tendrá una concentración de 10%. Ahora bien, en el primer caso estamos hablando de una concentración expresada en volumen/volumen, ya que el soluto empleado y la solución resultante son líquidas, pero, en el segundo caso, la concentración sería expresada en masa/volumen, ya que tomamos un sólido y formamos una solución líquida; por tanto la forma correcta para expresar dichas soluciones sería un jugo de naranja al 40% V/V y un medicamento al 10 % M/V. Aunque también puede presentarse el caso de una concentración expresada masa/masa, como es la de algunos medicamentos o sus ingredientes activos en la presentación de pomadas o cremas. Seguro te preguntarás: ¿cómo podemos calcular la concentración de una solución?, son varias las formas; te presentaremos dos de ellas: a) aplicando una regla de tres (ver guía del 2do semestre, semana 9), y b) aplicando fórmulas matemáticas. Caso I: cuando el soluto y la solución se expresa en gramos (%M/M). Si tenemos 500 gramos de una pomada, que posee 10 gramos del ingrediente activo, ¿cuál sería la concentración de la medicina en toda la pomada? 1. Extraemos los datos:
Como se observa en la figura 2, una manera de discriminar los tipos de soluciones de forma cualitativa, sería por la coloración de la solución, siendo el color más pálido la solución diluida y el más oscuro la solución sobresaturada. No obstante, esto solo se podría aplicar cuando el soluto es capaz de colorear el solvente; en caso contrario, sería netamente intuitiva la clasificación. 382
Pomada = solución = 500 gramos Ingrediente activo = soluto = 10 gramos Concentración = %M/M = ? 383
Semana 5
Soluciones
Semana 5
Soluciones
2. Resolución = 300g
Si aplicamos la regla de tres, sería de la siguiente manera: 500 g 10g
100%
X=
X
10g * 100%
100%
X
X=
8%
X= 2% g/g
8%
g * 300ml ml
X= 24 gramos
100%
500g Si aplicamos la fórmula matemática, sería de la siguiente manera:
Si aplicamos la fórmula matemática, sería de la siguiente manera:
% M = masa de soluto *100 M Volúmen de solución
% M = masa de soluto *100 M masa de solución Despejamos la masa del soluto, obteniendo la siguiente fórmula: Sustituimos los valores dentro de la fórmula: % M = M
100 gramos 500 gramos
*100
Obteniéndose así el siguiente resultado: % M = 2% g g M
Puedes escoger cualquiera de los dos cálculos de concentración de soluciones; ambos están permitidos y siempre obtienes el mismo resultado. Lo importante para obtener el resultado es reconocer los datos que te brinda el problema. Caso II: cuando el soluto se expresa en gramos y la solución en mililitros (%M/V). Si deseamos preparar 300 mililitros de una bebida instantánea al 8%M/V, ¿qué cantidad de bebida en polvo debemos utilizar? 1. Extraemos los datos: Bebida = solución = 300 mililitros
% masa de soluto =
100
( 8%
g ) * (300 ml) ml 100
Obteniendo, así:
masa de soluto = 24 gramos
Caso III: cuando el soluto y la solución se expresan en mililitros (%V/V). Determine la concentración de una solución que posee 50 ml de un ácido mezclado con 200 ml de agua. 1. Extraemos los datos:
Bebida Instantánea = soluto = ?
Concentración = %M/V = ?
Si aplicamos la regla de tres, sería de la siguiente manera:
=
Sustituimos los datos en la fórrmula:
Concentración = %M/V = 8%M/V
2. Resolución. 384
masa de soluto
( % M ) * (Volúmen de solución) V
Ácido = soluto = 50 mililitros Agua = solvente = 200 mililitros
385
Semana 5
Soluciones
Semana 5
Soluciones Obteniendo, así:
2. Resolución. Si aplicamos la regla de tres, sería de la siguiente manera: En primer lugar, debemos calcular el volumen de la solución:
% V = 20% ml ml V
Solución= Soluto + Solvente Solución= 50ml + 200ml Solución= 250ml
Hasta el momento hemos expresado las unidades físicas de las concentraciones de soluciones, es decir, masa (gramos “g”) y volumen (mililitros “ml” o centímetros cúbicos “cm3”), que se denominan unidades físicas, porque empleamos las unidades de las propiedades físicas, generales o extensivas de la materia. Sin embargo, es importante mencionar que existen otras unidades de concentración de soluciones, llamadas unidades químicas, las cuales se basan en la unidad química denominada “Mol” y son: Normalidad, Molaridad, Molalidad y Fracción Molar.
Ahora sí podemos aplicar la regla de tres:
250ml 50ml
100% X
X=
50ml * 100%
X= 20% ml/ml
Tabla 5
250ml
Unidades físicas
Unidades químicas
% En masa % m = gr de soluto gr de solución m Luego expresamos la fórmula correspondiente:
Molaridad *100
M =
% En volúmen
% V = volúmen de soluto *100% V volúmen de solución
% v = volúmen de soluto volúmen de solución v
En molalidad *100
m =
% En masa de volúmen % m = v
Sustituimos los datos en la fórmula:
% V = 50 mililitros V 250 mililitros
386
*100%
gr de soluto ml de solución
moles de soluto litros de solución
moles de soluto kg de solvente
Fracción molar *100
X sto =
n de ste n de sto X ste = n de sln n de sln
Partes por millón
Normalidad
ppm = mg de soluto l de solución ppm = mg de soluto kg de solución
N= equivalente gr soluto litro de solución 1 eq - gr = peso molecular constante
Ácido H+ Base OHSal Carga Catión
387
Semana 5
Soluciones
Saber más Existen varias unidades de concentración que son muy utilizadas en los laboratorios químicos. Aclara tus inquietudes, visitando las siguientes direcciones web: http://www.ciencia-ahora.cl/Revista20/14Soluciones.pdf http://www.uia.mx/campus/publicaciones/quimanal/pdf/2soluciones.pdf
Soluciones
Semana 5
Resolución de problemas de concentración de soluciones 1. En 80 gramos de agua se disuelven 10 gramos de cloruro de sodio, ¿cuál es la concentración de la solución? 2. En 500 ml de solución están contenidos 25 gramos de cloruro de potasio, ¿cuál es la concentración de la solución? 3. A 50 cm3 de agua destilada se añaden 10 ml de solución concentrada de ácido, ¿cuál es la concentración de la solución? 4. Se disuelven 5 gramos de acido clorhídrico en suficiente agua hasta tener 125 ml de solución, ¿cuál es la concentración de la solución así preparada? 5. En 50 ml de una solución de ácido clorhídrico al 12 % v/v, ¿cuántos ml del ácido hay?
Laboratorio en casa: té suave y té fuerte Materiales: dos vasos transparentes, te instantáneo (Nestea o Tang), una cucharita y agua. Procedimiento: llena ambos vasos con agua al mismo nivel; luego, añade a uno de los vasos ¼ de cucharada de té instantáneo; al otro vaso añádele una cucharadita de té y agitas ambos vasos. Observa el color obtenido en cada vaso. Resultados: Anota tus observaciones y explica la razón de ello.
Soluciones, preparaciones y valoración
6. Al evaporar 35 gramos de una solución de nitrato cúprico, quedó un residuo cuyo peso es 10 gramos. Calcular la concentración de la solución. 7. ¿Cuántos gramos de cloruro de cesio se requieren para preparar 80 ml de solución de concentración 25% p/v?
Proyecto Productivo. Fase I: Diagnóstico. Propuesta de alternativas de solución Recordemos que las propuestas de alternativas de solución consisten en proponer varias salidas al problema planteado a partir de la información recopilada. Este es el momento de brindar múltiples opciones tomando en cuenta: recursos económicos y humanos, materiales disponibles, estrategias a aplicar, además del impacto social, ecológico y comercial.
Las soluciones pueden clasificarse como soluciones electrolíticas y no electrolíticas, lo cual determina si una solución es capaz de conducir o no la corriente eléctrica y ello es proporcional a la cantidad de soluto presente. Continúa esta lectura en el CD multimedia de este semestre, también disponible en la siguiente dirección web: http://www.rena.edu.ve/cuartaEtapa/quimica/Tema3. html
Interpretación de la expresión porcentual de las concentraciones 65%M/M= 65 g de soluto en 100 g de solución 32%M/V = 32 g de soluto en 100 ml de solución 388
17%V/V = 17 ml de soluto en 100 ml de solución
389
Semana 6
Semana 6
Elementos
Elementos
Semana 6
Elementos
La ubicación de los elementos en la Tabla periódica moderna se basa en su número atómico en forma creciente; observándose que hay siete filas o secuencias horizontales llamadas períodos (carecen de similitudes químicas entre sí, solo que están organizadas en orden creciente de su número atómico), y 16 columnas verticales llamadas grupos (poseen las mismas propiedades químicas, presentando reactividades iguales entre los elementos de un mismo grupo). De estos 16 grupos presentes en la tabla, ocho corresponden a la familia A y ocho a la familia B; agrupados de esta manera, dadas las similitudes químicas presentes en los elementos de cada familia. Figura 3. Tabla periódica
En nuestro mundo existen más de 100 elementos químicos, los cuales se encuentran en su mayoría en pequeñas proporciones y muchos en forma de compuestos al combinarse con otros elementos. Existen algunos elementos tóxicos y otros esenciales para la vida; pero, algo queda claro: sin ellos no existiría la vida como la conocemos. Nos centraremos esta semana en estudiar a los elementos químicos y la importancia de la Tabla periódica. Y cerraremos la fase de diagnóstico, seleccionando una de las propuestas de solución para el Proyecto Productivo y nuestro tema central“Movimiento y cambio”.
Todos recordamos que alguna vez de “pequeños” nos dijeron: “toma leche, que tiene calcio para los huesos”, “come guayaba, que tiene hierro”, “el pescado tiene fósforo”, “una pasta dental con flúor protege tus dientes”, “la naranja te sube el potasio”; en fin, nos recordaban los elementos que necesitábamos, pero ¿sabes cuáles son los elementos químicos esenciales y cuáles pueden resultar tóxicos para nuestro cuerpo?
Elementos y su Tabla periódica Durante mucho tiempo el ser humano ha estudiado el mundo que le rodea, la materia en todas sus expresiones y dimensiones y, a pesar de las variantes tecnológicas, se logró el estudio, descubrimiento y organización de los elementos químicos presentes en la naturaleza.
390
Mendeleiev fue el científico ruso que organizó los elementos químicos en una Tabla periódica, y aunque él no logró establecer los 118 elementos presentes en la actualidad, si pudo determinar la secuencia para que cada elemento químico ocupase un lugar en la tabla, aun sin haber sido descubierto.
391
Semana 6
Elementos
De los 118 elementos presentes en la tabla, solamente 109 son naturales, desde el hidrógeno (1) hasta el uranio (92), salvo el tecnecio (número atómico 43) que es sintético, al igual que desde el neptunio hasta el 118 que aun no posee un nombre. Dentro de ésta gran diversidad de elementos químicos, existe otra clasificación según sus propiedades físicas, las cuales se definen como metales (color azul en la Tabla periódica) y no metales (color blanco). También existen siete elementos que poseen características tanto de los metales como de los no metales y de forma general se les dice Metaloides o Semi-metales (color crema); dichos elementos son: Boro (B), Silicio (Si), Germanio (Ge), Astato (At), Antimonio (Sb), Telurio (Te) y Polonio (Po). A los antiguos químicos se les conocía como alquimistas, ya que buscaban, entre muchas cosas, la obtención del Oro, partiendo de plomo o carbón. Estos personajes tenían una simbología para los elementos un tanto engorrosa, especialmente cuando se trataba de formar compuestos. Por ello agradecemos a J. J. Berzelius quien ideó la simbología química actual, donde se le asigna la primera letra de su nombre en griego o latín.
Semana 6
Elementos Poseen brillo metálico.
Carecen de brillo metálico.
Forman óxidos básicos cuando se unen al oxígeno.
Forman anhídridos cuando se unen al oxígeno.
Ahora bien, sabemos que existen 118 elementos, algunos naturales y otros sintéticos, que están agrupados según las similitudes químicas o su reactividad, que además se pueden clasificar en metales, metaloides o no metales; sin embargo, ¿qué son los elementos? Los elementos químicos son definidos como sustancias básicas que componen la materia y que no pueden dividirse en sustancias más sencillas. Sus características son: que presentan uniformidad óptica (son homogéneos), están formados por una sola clase de átomos y no sufren descomposición cuando se les somete a cambios químicos.
Saber más
Símbolo alquimista del hierro.
Todos sabemos que en 1869 el químico ruso Mendeleiev propuso la primera versión de organización de los elementos químicos, pero ¿sabes quién fue el primer científico en proponer la organización de los elementos? Visita la siguiente dirección web para conocer la cronología de la Tabla periódica: http:// www.lenntech.es/periodica/historia/historia-de-la-tabla-periodica.htm
Símbolo actual: Fe de su origen latín Ferrum.
Para poder describir las características de los elementos, nos apoyaremos en la tabla 5, entre los dos grandes grupos de elementos: metales y no metales. En este punto excluimos a los metaloides, ya que ellos poseen características compartidas entre los metales y los no metales, porque suelen ser semiconductores, presentan capacidad de ser electro positivos y negativos, sus óxidos suelen ser anfóteros, prevaleciendo las propiedades ácidas y su conductividad eléctrica es intermedia.
En la siguiente dirección web encontrarás una Tabla periódica interactiva: http://www.lenntech.es/periodica/tabla-periodica.htm
Tabla 6 Metales
392
No metales
Son buenos conductores de electricidad y calor.
Son malos conductores de electricidad y calor.
Son elementos maleables (capacidad de formar láminas).
No son elementos maleables.
Son electro positivos.
Son electro negativos.
En su mayoría son sólidos, salvo el mercurio (Hg) que es líquido.
Se encuentran en los tres estados de agregación.
Son dúctiles (capacidad de formar alambres).
No son dúctiles.
Laboratorio en casa: reconocimiento de las propiedades de los metales y no metales Materiales: pilas (AA), cables, bombillo de linterna o de 1.5 v, papel de aluminio, azufre, láminas o alambres de cobre, carbón vegetal (para hacer parrillas), láminas de hierro. Procedimiento: toma las muestras de aluminio, hierro, azufre, carbón y cobre y anota si se presentan o no las siguientes características (completar la tabla 7). Atención: para determinar si conduce o no la electricidad deberás elaborar un circuito como se muestra en la figura 4, con apoyo de los datos de la tabla 7.
393
Semana 6
Elementos Tabla 7
Elemento Estado físico
Ejemplo: Aluminio Oxígeno
Azufre
Hierro
Carbón
Cobre
Gaseoso
Brillo
No
Dureza
No
Maleabilidad (capacidad para formar láminas)
No
Ductibilidad (capacidad para formar alambres)
No
Conduce la electricidad
No
¿Metal o no metal?
No metal
Elementos
Semana 6
los materiales y costos necesarios para su creación y ejecución. También, el cálculo de los costos forma parte de esta etapa. Te invitamos a seleccionar la alternativa real de solución al problema planteado por tu equipo. Esta semana es el cierre del primer tema central: “Movimiento y cambio”. En este tiempo estuvimos aprendiendo algunas definiciones básicas de la química, como, por ejemplo, los elementos químicos, los cuales a veces no podemos ver, como el oxígeno; sin embargo, sabemos que sin él nuestra vida sería imposible. En algún momento hemos visto un vaso con una sustancia cristalina e inmediatamente asociamos el contenido con agua, pero si calentamos la sustancia y se evapora todo el líquido, y obtenemos un residuo pegajoso de color caramelo, nos damos cuenta de que era una mezcla: agua azucarada. En esos momentos nos percatamos que no todo lo que está a la vista es cierto, pero lo que sí es cierto es que nuestras conjeturas pueden determinar las conclusiones o la resolución a un conflicto. Por ello, es importante que hagamos una socialización en el CCA presentando los avances del proyecto y la relación que tiene con el tema central. Si escogieron otro tema, entonces comenten acerca de cómo lo aprendido en estos días ha influido en lo obtenido hasta ahora.
Un repaso general para el tratamiento con arsénico El arsénico es un metaloide presente en el grupo V de la Tabla periódica, utilizado en las industrias como revestimiento protector para la madera, como pesticidas, etc. Es conocido por su fama de alta toxicidad para el cuerpo humano; sin embargo, dicen que el arsénico es capaz de “curar” algunas enfermedades. Continúa esta lectura en el CD multimedia de este semestre, también disponible en la siguiente dirección web: http://www.agualatinoamerica.com/docs/pdf/0901Henke. pdf
Proyecto Productivo. Fase I: Diagnóstico. Selección de una de las propuestas de solución
394
Durante esta semana deberán escoger la solución más factible, de todas las propuestas durante la semana anterior. Si en este semestre te corresponde trabajar con el PPT, esta es la fase donde debes crear o recrear un diseño, para así hacer realidad la propuesta. Te recordamos que el diseño implica un estudio exhaustivo de
395
Semana 7
Química para la vida I
Semana 7
Química para la vida I
Semana 7
Química para la vida I
La formación de los óxidos básicos se puede llevar a cabo cuando el metal queda expuesto al oxígeno presente en la atmósfera. Entre los metales que se oxidan rápidamente tenemos al litio (Li), sodio (Na) y potasio (K). Otros metales que se oxidan con mayor lentitud son el hierro (Fe) y el cobre (Cu); el aluminio es el metal que reacciona más lento frente al oxígeno. Se les dice óxidos básicos porque, cuando se combinan con agua, forman bases o hidróxidos (ver semana 8). Cuando se forman los anhídridos, por lo general son gaseosos y tienen un punto de fusión muy bajo, a diferencia de los óxidos metálicos. El anhídrido más reconocido es el dióxido de carbono, el cual se forma cuando el carbono se combina con el oxígeno, además de ser producto de la respiración de los animales y un elemento esencial para las plantas en su proceso de fotosíntesis. No obstante, antes de mencionar los ejemplos, debemos aclarar unos detalles en la formación de los compuestos:
Cuando los elementos químicos se combinan entre sí, se forman unas sustancias puras, llamadas compuestos inorgánicos, que pueden clasificarse en: óxidos, ácidos, bases y sales. En este caso, estudiaremos los dos primeros compuestos: óxidos y ácidos; conoceremos su formación, utilidad e impacto en el ambiente. Asimismo, continuaremos con la Fase II del Proyecto Productivo: elaboración del plan de acción; e iniciaremos nuestro segundo tema central: “Construcción de ciudadanía”.
1. Cada elemento posee un número de oxidación o valencia, que no es más que la capacidad de un elemento de perder o ganar electrones formando iones positivos o negativos, respectivamente. También puede decirse que el número de oxidación es la carga que tendría un átomo en la molécula, si se encontrase en forma de ión; es decir, cuando un elemento cede un electrón de su órbita, se dice que es electropositivo; en cambio, un elemento que acepta un electrón se dice que es electronegativo, y la mayoría de los compuestos se forman por la aceptación de un electrón que otro ha cedido).
Figura 5 Aunque la Química ha sido compleja en su estudio, en nuestra cotidianidad su manejo ha sido bastante sencillo; por ejemplo, algunos óxidos se utilizan en la fabricación de fuegos artificiales, también en la coloración de botellas de vidrio verde; incluso en nuestra naturaleza, las plantas toman el dióxido de carbono del aire para realizar su fotosíntesis. Ahora, ¿podrías mencionar los usos que le damos a los ácidos en nuestra vida diaria? Átomo neutro + electrón - ión negativo
Compuestos inorgánicos: óxidos y ácidos Cuando un elemento químico se combina con oxígeno, se forma un compuesto llamado óxido; sin embargo, existen diferencias en las propiedades químicas de los óxidos formados: cuando el elemento que se combina es un metal, se forma un óxido básico y, cuando un no metal se combina con oxígeno, se obtiene un óxido ácido o anhídrido. Resumidamente lo podemos expresar de la siguiente manera:
396
Elemento Metálico
+
Oxígeno
Óxido básico
Elemento No metálico
+
Oxígeno
Anhídrido
Átomo neutro + electrón = ión positivo
2. Cuando hablamos de la valencia de un elemento, éste se escribe en el extremo superior derecho del elemento y en número romano, como por ejemplo, Li+I. En la figura 6 observamos dos átomos de litio, el de la izquierda no ha perdido electrones por lo que se considera neutro, en cambio el de la derecha perdió un electrón y por lo tanto se convirtió en ión positivo (ya que tiene más protones que electrones). 397
Semana 7
Química para la vida I Figura 6
Semana 7
Química para la vida I
5. Si los subíndices resultasen todos pares, se simplificarán con el menor de los subíndices presente en la fórmula; lo mismo ocurriría si todos los subíndices son impares.
Verifica estas reglas con los siguientes ejemplos.
IV
{
+
VI
{
Azufre
+
{
{ II
{
Fe 2 O3
Oxígeno
Óxido férrico
II
O2 (g) II
O2 (g) Oxígeno
SO
{
II
O2 (g)
{
O2 (g)
Oxígeno
Azufre
S (s)
Óxido ferroso
Oxígeno
Azufre
S (s)
Oxígeno
{
{
+
Fe 2 O
{
II
S (s)
II
O2 (g)
Óxido básico Óxido básico Óxido básico Anhídrido
Anhídrido hiposulfuroso
SO2
{
Hierro
Óxido de sodio
Anhídrido
Anhídrido sulfuroso
SO3
{
III
Fe (s) +
Oxígeno
{
Hierro
{
Figura 7
II
Fe (s) +
{
3. Cuando el elemento se expresa en forma gaseosa o líquida debe enunciarse en su fórmula molecular; es decir, deberá aparecer un 2 como subíndice en el extremo inferior derecho; es decir, oxígeno O2, ozono O3, mercurio líquido Hg2, nitrógeno líquido N2, etc.
Na 2 O
{
{ Sodio
II
O2 (g)
{
I
Na (s) +
Anhídrido
Anhídrido sulfúrico
4. Cuando se forma el compuesto, las valencias se intercambian entre los dos elementos, pero se expresan como subíndices del elemento contrario.
+3
-2
Al O 398
Al O 2
3
Para evitar errores en tus fórmulas, debes cuidar que todo aparezca en el orden correspondiente. Cuando escribas los óxidos, primero va el elemento metálico o no metálico, seguido del símbolo del oxígeno (O). En el caso de los ácidos, el primer elemento es el hidrógeno (H), seguido del no metal; y en el caso de los oxácidos, al final quedaría el oxígeno (O). Otro detalle muy importante es que los símbolos químicos se escriben siempre en mayúscula, salvo la segunda letra que debe ir en minúscula. 399
Química para la vida I
Química para la vida I
Los ácidos son sustancias corrosivas que producen quemaduras y son buenos conductores de la electricidad. Su sabor es ácido; algunos pueden ser venenosos, por lo que no es recomendable probarlos; es mejor reconocer la acidez de una sustancia por medio de indicadores como el anaranjado de metilo, el cual enrojece frente a un ácido y se torna amarillo frente a una base. En sus fórmulas químicas se reconocen porque tienen un hidrógeno unido a otro u otros elementos. También podemos encontrarnos con dos tipos de ácidos: los hidrácidos y los oxácidos y se forman de la siguiente manera:
No metal
I
I
I
{
Hidrógeno
Anhídrido
+
H 2 SO4 +1
X
-2
H 2 S1 O4 +2_X_-8 X= +2-8 X= -6
400
5. El orden en que deben escribirse los elementos es el siguiente: hidrógeno, no metal (para los hidrácidos) e hidrógeno, no metal y oxígeno (para los oxácidos). Verifica éstas reglas con los ejemplos de los ácidos mencionados a continuación. Ejemplos:
Agua
Oxácido
H 2O (I)
HClO (I) Oxácido
{
+
Ácido Hipocloroso
Agua
HClO2 (I) Oxácido
{
H 2O (I)
{
Cl 2 O3(g) + Anhídrido Cloroso
Ácido Hipocloroso
H 2O (I)
HClO3 (I) Oxácido
H 2O (I)
HClO4 (I) Oxácido
Anhídrido Clórico
{
{
Cl 2 O5(g) +
{
Agua
Ácido Clórico
Agua
Cl 2 O7(g) + Anhídrido Perclórico
{
{
4. En los oxácidos no se intercambian las valencias; solamente se suman los subíndices de los elementos de ambos compuestos.
Ácido Sulfhídrico
Altamente electronegativo
{
3. Los oxácidos siempre deben tener presente oxígeno en su fórmula, además del hidrógeno; el hidrógeno inicia la fórmula y el oxígeno aparece al final, quedando el no metal en el medio.
Hidrácido
{
Hidrógeno
{
2. Los ácidos binarios, al igual que los óxidos, intercambian sus valencias, pero los no metales utilizan en este caso su menor valencia que siempre es uno, salvo en el azufre que es dos.
H2 S
{
{
+ H2 (g)
Azufre
Hidrácido
Ácido Bromhídrico
I
S2(g)
Anhídrido Hipocloroso
1. Los hidrácidos se forman en su mayoría con los elementos del grupo VIIA de la Tabla periódica llamados halógenos (Flúor (F), Cloro (Cl), Bromo (Br), Yodo (I)) y también con el azufre (S).
HBr
{
Br2(g) + H2 (g)
Cl 2 Og He aquí algunas observaciones que debemos tener presente en cuanto a la formación de los ácidos:
Ácido Clorhídrico
{
+ Agua Oxácido
{
Hidrógeno
Cloro
Hidrácido
{
Anhídrido
Hidrácido
HCl
{
{
H2 (g)
{ (altamente electronegativo)
Hidrógeno
{ I
Cl 2(g) +
II
+ Hidrógeno Hidrácido
+
Altamente electronegativo
Bromo
No Metal
Semana 7
{
Semana 7
Ácido Perclórico
Agua
Sin embargo, para nombrar los compuestos se deben seguir unas normas regidas por la Unión Internacional de Químicos Puros y Aplicados (IUPAC, por sus siglas en inglés), quienes nos presentan tres formas de nombrar los compuestos: Sistema Tradicional, Nomenclatura Stock y Nomenclatura Sistemática. En este caso, trabajaremos con la Nomenclatura Tradicional, la cual usa como sufijo OSO e ICO, además de los prefijos HIPO y PER, cuando el elemento trabaja con la menor o mayor valencia respectivamente.
{ {
Hipo
Per
oso oso ico ico
} }
menores - valencias mayores - valencias
Para nombrar los óxidos básicos o anhídrido, debemos iniciar con la palabra óxido o anhídrido según sea el caso, seguida del nombre del metal o no metal, con sufijo o prefijo correspondiente a las valencias usadas. Ejemplos: PbO
Óxido plumboso
Valencia del plomo (Pb) = 2
401
Semana 7
Química para la vida I
PbO2
Óxido plúmbico
Valencia del plomo (Pb) = 4
N2O3
Anhídrido nitroso
Valencia del nitrógeno (N) = 3
Ni2O5
Anhídrido nítrico
Valencia del nitrógeno (N) = 5
Química para la vida I
Ten presente que la mayoría de los nombres de los elementos tienen su procedencia del latín; sin embargo, cuando empleamos la nomenclatura tradicional, solamente seis elementos mantienen su origen latín: cuprum (cobre), ferrum (hierro), nitrum (nitrógeno), aurum (oro), plumbum (plomo) y sulphur (azufre). Los ácidos se nombran según su clasificación; así los hidrácidos se designan con la palabra ácido, seguida del nombre del no metal, y finalizan en hídrico. Ejemplos: HCl
ácido clorhídrico
HBr
ácido bromhídrico
HF
ácido fluorhídrico
H2S
ácido sulfhídrico
Para los oxácidos igualmente empezamos con la palabra ácido, seguida del nombre del no metal, con el sufijo o prefijo correspondiente a la valencia usada. Ejemplos:
Semana 7
Procedimiento: en primer lugar, deberás desinfectar los frascos de mayonesa al igual que se esterilizan los teteros. Pon a hervir en una olla el agua destilada. Mientras se calienta el agua, pica el repollo morado en trozos pequeños. Cuando el agua esté hirviendo (cuando salgan burbujas grandes) añade con sumo cuidado el repollo morado, apaga la cocina y deja el repollo un rato hasta que baje un poco la temperatura. Luego, con la ayuda de un colador, transfiere la solución a los frascos de mayonesa esterilizados. El repollo sobrante puedes utilizarlo para preparar una ensalada. Cuando los frascos estén a temperatura ambiente, ciérralos y guárdalos en la nevera hasta utilizarlos la próxima semana. Con el tiempo, el agua se tornará azul, pero eso es normal.
2. Preparación de papel de cúrcuma
Materiales: bolsa de plástico con cierre hermético, cucharita, 1/3 de taza de alcohol de caña (agua ardiente), ¼ de cucharadita en polvo de cúrcuma o azafrán, papel para filtrar café, taza, lámina para hornear galletas (bandeja de aluminio) y un tazón de un litro de capacidad.
Procedimiento: recorta el papel para filtrar en tiras de aproximadamente 1 cm por 8 cm; luego, mezcla en el tazón 1/3 del alcohol con ¼ de cúrcuma o azafrán; posteriormente sumerge en el tazón, uno por uno, los papeles para filtrar, sácalos y extiéndelos sobre la bandeja de aluminio, déjalos secar por completo y, cuando estén secos, guárdalos en la bolsa de plástico hermética. Deberás conservarlos hasta la próxima semana.
H2SO2 Ácido hiposulfuroso HBrO Ácido hipobromoso H2SO3
Ácido sulfuroso
HBrO2
Ácido bromoso
H2SO4 Ácido sulfúrico HBrO3
Ácido brómico
H3PO4 Ácido fosfórico HBrO4
Ácido perbrómico
Saber más La nomenclatura tradicional no es la única norma que se utiliza para nombrar los compuestos inorgánicos; existen también las nomenclaturas Stock y Sistemática. Si quieres conocer las otras alternativas para darle nombre a los compuestos, visita la siguiente dirección web: http://www.iesbanaderos.org/html/departamentos/fisyquim/ejercicios/FÓRMULACION%20hot%20potatoes/Nomenclatura%202.htm
Laboratorio en casa: 1. Preparación de un pH-metro casero con repollo morado 402
Materiales: colador, ¼ de repollo morado, cucharón (cuchara de servir la sopa), frascos de vidrio (pueden ser de mayonesa, previamente esterilizados), 1 litro de agua destilada.
Propiedades de óxidos, ácidos, sales, bases y compuestos orgánicos: distribución en el ambiente y sus usos científicos y tecnológicos en la vida diaria En nuestro planeta encontramos elementos solos o combinados y el ser humano ha sabido aprovechar esta materia prima que nos ofrece la naturaleza para convertirla en materiales que nos han permitido crecer como sociedades y mejorar nuestra calidad de vida. Continúa esta lectura en el CD multimedia del IRFA de este semestre, también disponible en la siguiente dirección web: http://www.rena.edu.ve/TerceraEtapa/Quimica/ PropOxido.html
Seguramente en tu vida cotidiana has utilizado óxidos y ácidos sin darte cuenta. ¿No lo crees? Revisa los siguientes productos y comparte con tus compañeros la experiencia de ver quién encuentra más óxidos y ácidos que empleen en casa. Productos: refresco gaseoso, pinturas, cal, insecticidas, baterías de carros, aspirina, agua de soda, extintores y cualquier otro producto que posea ácidos y óxidos.
403
Semana 7
Química para la vida I
Proyecto Productivo. Fase II: Planificación. Plan de acción y otorgamiento de responsabilidades
Química para la vida II
Química para la vida II
Semana 8
Semana 8
Con base en la decisión tomada durante la semana anterior, donde se escogió la posible solución al problema, es necesario que, en equipo, comiencen a organizar y planificar las actividades y/o estrategias para poder llevar a cabo el Proyecto Productivo escogido. Te presentamos la tabla 8, como referencia para la planificación; sin embargo, pueden añadir más recuadros según las necesidades del equipo. Tabla 8 Actividad a realizar
Responsable
Materiales necesarios
Recursos económicos (Costo)
Tiempo de ejecución
La semana pasada conocimos los dos primeros compuestos inorgánicos: óxidos y ácidos, los cuales se caracterizan por presentar un elemento con un oxígeno y un hidrógeno respectivamente. Ahora nos corresponde estudiar la formación y utilidad de los hidróxidos y las sales. Cada compuesto estudiado refleja el tiempo que ha invertido el ser humano buscando mejorar su calidad de vida, construyendo así parte de su ciudadanía. A partir de ahora comienza la Fase III del proyecto, donde deberás iniciar la ejecución en sí de las actividades planteadas en el plan de acción; esto se realizará hasta la semana 12.
La tabla 8 les permite asignar responsabilidades a cada miembro del equipo y así poder ir haciendo un seguimiento de lo logrado y lo que queda pendiente por hacer, además de las respectivas evaluaciones.
Muchos recordarán que los ácidos como el vinagre, el ácido de batería y el limón son de gran importancia para la vida. Por otro lado, qué diferente sería nuestro apetito si no le añadiéramos sal a nuestras comidas, aunque no todas las sales son comestibles. Y, ¿conoces algún hidróxido que hayas utilizado en casa?, ¿podrías mencionar algunos ejemplos?
Compuestos inorgánicos: bases y sales Probablemente, los óxidos y los ácidos son los más conocidos, ya que al ver un metal que está corroído, rápidamente decimos: “se oxidó”; si queremos expresar peligrosidad en un laboratorio, decimos: “allí se trabaja con ácidos”, quizás porque éstas son sustancias muy notables a simple vista y son de uso cotidiano. No obstante, existen otros compuestos que posiblemente hayas utilizado, pero no estabas consciente de sus propiedades químicas y sus nombres. 404
405
Óxido de Magnesio
Au2 O + H2O
{
No debemos confundirlo cuando combinamos un anhídrido más agua, de donde se obtiene un oxácido:
Agua
Óxido auroso
Agua
+
Agua
Oxácido (ver semana 7)
Veamos un ejemplo: cuando el óxido de aluminio es colocado en agua, el aluminio con una valencia de +III tiene la posibilidad de unirse a tres iones oxidrilos (-OH), los cuales poseen una valencia igual a –I; no obstante, como el óxido de aluminio posee dos átomos de aluminio, entonces se podrían enlazar a seis OH, formando así dos moléculas de hidróxido de aluminio Al(OH)3.
Figura 9
Al O + 3H O 2
2Al
3
2
3 OH
3 OH
2Al 2Al(OH)3 6 OH
Ahora bien, cuando escribimos la fórmula de un hidróxido, debemos intercambiar las valencias del metal con el radical oxidrilo (-OH), teniendo presente que para este último siempre tendrá un valor igual a 1. Veamos algunos ejemplos:
Óxido áurico
{
Anhídrido
{
Au2 O3 + H2O Agua
{
Hidróxido ferroso
Valencia del Fe = 3
{
Fe(OH)3 Hidróxido férrico
Mg(OH) 3
Valencia del Mg = 2
{
MgO + H 2O
Valencia del Fe = 2
Hidróxido de Magnesio
AuOH
Valencia del Au = 1
{
Hidróxido o base
Agua
{
Agua
{
+
{
Fe 2O3 + H2O Óxido férrico
Óxido básico
Agua
Fe(OH)2
Hidróxido auroso
Au(OH)3
Valencia del Au = 3
{
Óxido ferroso
{
FeO + H2O
{
Los hidróxidos o bases son compuestos formados por un metal junto a un grupo oxidrilo (-OH), que proviene de la molécula del agua. Son extremadamente tóxicos y al contacto con el agua obtienen una consistencia jabonosa, tienen la propiedad de conducir la electricidad. Tienden a enrojecer el indicador de pH fenolftaleína. Estos compuestos son extremadamente corrosivos y se forman cuando un óxido básico se combina con el agua:
Semana 8
Química para la vida II
{
Química para la vida II
{
Semana 8
Hidróxido áurico
Recuerda que, para evitar errores en tus fórmulas, debes darle el orden correspondiente; cuando escribas hidróxidos, primero va el elemento metálico, seguido del símbolo del oxígeno (O) y luego el hidrógeno (H); es decir, el radical oxidrilo (-OH) deberás encerrarlo dentro de un paréntesis (OH) cuando el metal posea una valencia mayor a 1. En el caso de las sales haloideas, siempre debe ir de primero el metal, seguido del no metal, con sus valencias intercambiadas. Para las oxísales, primero escribirás el metal, teniendo como subíndice la valencia del radical de la sal, seguido del no metal y luego el oxígeno, siendo estos dos últimos elementos lo que llamamos el radical de la sal. Este radical estará encerrado en un paréntesis, cuando el metal posea una valencia mayor a 1.
Las sales son solubles en agua y pueden conducir la electricidad, no modifican los indicadores de pH, ya que por lo general suelen ser neutras; salvo algunas excepciones, pueden existir sales ácidas o básicas. En su mayoría son sólidos cristalinos con altos puntos de fusión y ebullición: las sales se pueden clasificar en: haloideas y oxísales. Las haloideas son compuestos binarios, es decir, están constituidos por dos elementos: un metal y un no metal. Las oxísales son compuestos ternarios, las cuales poseen en su fórmula un metal, un no metal y un oxígeno.
406
De manera general, estos compuestos se pueden formar cuando combinamos varios de ellos entre sí, pero, por fines prácticos, estudiaremos solamente la formación
407
Semana 8
Química para la vida II
proveniente de la combinación de un ácido con un hidróxido. Sin embargo, debemos tener presente que existen dos tipos de ácidos: los hidrácidos y los oxácidos (ver semana 7). Esto arroja como resultado que las sales formadas a partir de los hidrácidos se llaman binarias o haloideas y, cuando las sales provienen de un oxácido, se denominan oxísales. Resumiendo, podemos decir que: Hidrácido + Hidróxido
Haloidea (Sal binaria) + Agua
Oxácido + Hidróxido
Oxisal (Sal ternaria)
+
Agua
K2 S
{
{
Hidróxido cuproso
{
+ H2 O
{
Sal haloidea
{
Fe2 S3
Agua
Sulfuro férrico Sal oxisal
+ H2O
{
Al2 (SO2 )3
Agua
Hiposulfito de aluminio
CuNO2
Sal oxisal
+ H2 O Agua
Nitrito cuproso
Carbonato de sodio
Sal oxisal
Agua
+ H 2O
{
Hidróxido de sodio
Na2CO3
{
Ácido carbónico
{
{
H2CO3 + Na(OH)
{
Perclorato de magnesio
Hidróxido demagnesio
{
Ácido perclorico
{
Mg(ClO4 )2Sal oxisal +H2O
{
HClO4 + Mg(OH)2
Agua
Es importante tener presente estas observaciones para la formación de los ácidos: 1. Los hidrácidos se forman en su mayoría con los elementos del grupo VIIA de la Tabla periódica, llamados halógenos (flúor - F, cloro - Cl, bromo - Br, Yodo - I), además del azufre - S, que pertenece al grupo VIA de la Tabla periódica. 2. Los ácidos binarios, al igual que los óxidos, intercambian sus valencias; sin embargo, los halógenos y el azufre trabajan con su menor valencia: 1 para los halógenos y 2 para el azufre. 3. Los oxácidos siempre deben tener presente oxígeno en su fórmula, además del hidrógeno.
408
4. En los oxácidos no se intercambian las valencias, ya que solamente se suman los subíndices de los elementos de ambos compuestos, al igual que en los oxácidos (ver cómo se determina la valencia del átomo central en la semana 7).
Cr(OH)2
Hidróxido hipocromoso
Cr(OH)3
Hidróxido cromoso
Cr(OH)6
Hidróxido percrómico
Debido a que las sales dependen del ácido de procedencia para su formación, su nomenclatura también está en función del ácido, por ello se cambian algunas terminaciones para diferenciar ácidos de sales. Para las sales haloideas que provienen de los hidrácidos, la terminación hídrica es sustituida por uro y se finaliza con el nombre del metal, con la terminación correspondiente según su número de oxidación. Ejemplos:
{
{
{
Hidróxido de aluminio
HNO2 + CuOH Ácido nitroso
+ H2O Agua
{
{
{
Hidróxido férrico
H2 SO2 + Al(OH)3 Ácido hiposulfuroso
Sal haloidea
Sulfuro de potasio
H2 S + Fe(OH)3
Ácido sulfhídrico
Agua
{
Hidróxido de potasio
Cloruro de calcio
{
Ácido sulfhídrico
{
{
H2 S + KOH
Muy bien, una vez que conocemos cómo se forman los hidróxidos y las sales, debemos darle nombre al compuesto; por ello debemos conocer cuáles son las reglas de la Nomenclatura Tradicional para nombrar hidróxidos y sales.
{
Hidróxido de calcio
Examina estas reglas con los ejemplos mencionados anteriormente.
CaCl2 Sal haloidea + H 2O
{
{
{
Ácido clorhídrico
5. El orden en que deben escribirse los elementos es el siguiente: hidrógeno, no metal (para los hidrácidos) e hidrógeno, no metal y oxígeno (para los oxácidos).
Empecemos con la nomenclatura de los hidróxidos o bases: primero colocamos la palabra hidróxido seguido de los prefijos y sufijos correspondientes para el metal presente. Veamos unos ejemplos:
Veamos algunos ejemplos:
HCl + Ca(OH)2
Semana 8
Química para la vida II
H 2 SO4 +1
X
-2
H 2 S1 O4
+2_X_-8 X= +2-8 X= -6
AgBr
Bromuro de plata
AlF3
Fluoruro de aluminio
FeI3
Yoduro ferroso
AuCl3
Cloruro aúrico
En el caso de las oxísales, como provienen de los oxácidos los cuales suelen terminar en oso o en ico, en las sales se cambian por las terminaciones ito y ato, para la menor y la mayor valencia respectivamente; conservándose los prefijos hipo y per para menores y mayores valencias. Al igual que en las haloideas, el metal conservará su terminación oso e ico, según sus valencias y, en los casos que lo amerite, también conservará sus prefijos. Ejemplos: AgBr
Bromuro de plata
FeI2
Yoduro ferroso
AuCl3 Cloruro aúrico Li2SO2 Hiposulfito de litio Ca3(PO4)2 Fosfato de calcio Pb(ClO)4 Hipoclorito plúmbico HgBrO4 Perbromato mercurioso Ni2(CO2)3 Carbonito niquélico 409
Semana 8
Química para la vida II
Para no olvidar las terminaciones o prefijos de las nomenclaturas, observa la tabla 9. Tabla 9 Ácidos
Sales
Oxácidos
Oxísales
mínima
Hipo-oso
Hipo-ito
menor
-oso
-ito
mayor
-ico
-ato
máxima
Per-ico
Per-ato
Hidrácidos
Haloideas
-hidrico
-uro
Valencia
mínima
Saber más El permanganato de potasio es una oxisal cristalina de color púrpura. Aunque su nombre parezca rebuscado, cumple con la nomenclatura tradicional. Esta no es la sal con la cual sazonamos nuestras comidas; sin embargo, puede utilizarse en cantidades muy diluidas como tratamiento de ulceras. Si deseas saber más, te invitamos a visitar la siguiente dirección web: http://www.worldlingo.com/ma/ enwiki/es/Potassium_permanganate
Laboratorio en casa 1. Reconocimiento de ácidos, bases y sales
410
Materiales: solución indicadora preparada en la semana 7 (solución de repollo), vasos de plástico, gotero o pitillo, diversas soluciones que poseas en casa, como: champú, lavaplatos, detergente, vinagre, amoníaco, suavizante, jarabe para la tos, cloro, etc.
Procedimiento: saca de la nevera la solución indicadora con tiempo para que se encuentre a temperatura ambiente. Identifica cada vaso de plástico con el nombre de la sustancia que piensas utilizar, luego añade una cierta cantidad en cada vaso; y luego, con un pitillo o gotero, coloca 5 gotas de la solución indicadora en cada vaso. Es de suma importancia que la solución indicadora no se contamine con otras sustancias, ya que perdería su efectividad.
Resultados: si la sustancia toma una coloración rojiza, estamos frente a un ácido; si se torna verdosa, estamos frente a una base; y si no varía su color, estamos frente a una solución neutra o salina. Discute tus resultados con tus compañeros en el CCA.
Química para la vida II
Semana 8
2. Neutralización de una base (amoníaco casero) con vinagre
Materiales: papel de cúrcuma preparado en la semana 7, solución de amoníaco, vinagre y dos goteros o pitillos.
Procedimiento: sumerge un pedazo de papel de cúrcuma en el amoníaco, éste se tornará rojo por su condición de base; luego, con el gotero o pitillo, toma un poco de vinagre y deja caer unas gotas sobre el papel de cúrcuma justo donde esta humedecida con el amoníaco, allí deberás observar el cambio producido cuando el vinagre se neutraliza con el amoníaco. ¿Qué color obtienes?
Hidróxido de magnesio: un antiácido En algún momento hemos tomado lo que conocemos coloquialmente como leche de magnesia, pero su nombre bajo la nomenclatura tradicional es hidróxido de magnesio. Aunque su uso como antiácido es muy difundido, existen ciertas complicaciones con su uso excesivo. Continúa esta lectura en el CD multimedia del IRFA de este semestre, también disponible en la siguiente dirección web: http://www.ispch.cl/encabezado/folletos/ doc/HIDROXIDO_DE_MAGNESIO.PDF
Durante la semana pasada te propusimos la búsqueda de productos en tu casa que tuviesen óxidos y ácidos; en este caso será mucho más fácil, porque los hidróxidos y las sales son más comunes de lo que crees. Para empezar, busca los siguientes productos: desodorantes, antiácidos, cemento, laxante, jabones, detergentes, limpiadores de cañerías, sal, refrescos y, puedes añadir más, si lo deseas. Recuerda compartir con tus compañeros del CCA los resultados, a ver quién encuentra más hidróxidos y sales en casa.
Proyecto Productivo. Fase III: Ejecución. Desarrollo del Proyecto Esta semana se da inicio a la Fase III del Proyecto Productivo; comenzamos con la ejecución de las actividades planificadas en la semana anterior. Es momento de verificar si contamos con los recursos necesarios y, de no ser así, cómo vamos a obtenerlos. No es necesario que dominemos todos los aspectos del Proyecto; es válido consultar a los expertos en un área determinada. La visión de una persona ajena siempre brinda una nueva perspectiva.
411
Semana 9
Semana 9
Reacciones químicas
Reacciones químicas
Semana 9
Reacciones químicas
evapora o congela, solo está ocurriendo un cambio de su estado físico, ya sea que las moléculas estén organizadas en forma sólida, liquida o gaseosa, las moléculas de agua seguirán siendo agua; en cambio, cuando añadimos al agua un poco de sal de frutas, que es una mezcla de ácido cítrico con carbonato en polvo, ocurre una transformación de los componentes de la sal de fruta, generando dióxido de carbono (burbujas) más otras sustancias. De manera que, cuando se parte de una sustancia y se originan otras con propiedades diferentes, estamos hablando de un cambio químico. Por esta razón, cuando varios elementos o compuestos se unen y generan otros compuestos distintos con propiedades diferentes, estamos frente a una reacción química, donde las sustancias iniciales se denominan reaccionantes y las resultantes se llaman productos. Podemos esquematizar una reacción química de la siguiente manera:
Reaccionantes Productos Sabemos que la combinación de varios elementos puede formar una gran diversidad de compuestos. No obstante, la forma en que se combinan genera patrones de reacción que involucran cambios físicos y químicos, sin mencionar la liberación o absorción de calor que puede estar presente en una reacción química. Durante esta semana estudiaremos las reacciones químicas junto a los factores y simbologías asociadas. Por otro lado, continuaremos con la Fase III: ejecución del Proyecto Productivo; etapa donde logramos que la construcción de las ideas se convierta en realidad.
Ahora bien, al igual que en las matemáticas, las reacciones químicas pueden ser expresadas a través de ecuaciones, las cuales definiremos como ecuaciones químicas. Allí aparecen reflejadas las fórmulas químicas y la simbología de una reacción química. Veamos un ejemplo: Δ 2 HgO (s)
Para poder hablar de reacciones químicas es necesario tener presente que no podemos confundir una reacción química con un cambio de fase. En este sentido, te invitamos a descifrar entre los siguientes eventos cuáles constituyen un cambio químico y cuáles un cambio físico. Escribe una Q para cambio químico y una F para cambio físico.
2Hg (l)
+
O2 (g)
Los reaccionantes y productos deben estar separados por una flecha horizontal ), la cual explica que ha ocurrido una reacción química. Como se han formado dos ( elementos como productos, éstos deberán estar separados por un signo positivo (+), el cual indica que se ha constituido más de un producto; esto mismo puede aplicarse cuando exista más de un reaccionante.
• Cuando hervimos agua en la cocina. • Cuando disolvemos sal de frutas en agua. • Cuando hacemos hielo en la nevera. • Cuando los carros se corroen. • Cuando tomamos leche de magnesia por acidez estomacal. • Cuando batimos una botella de refresco y suelta el gas.
412
En la naturaleza observamos muchos cambios de sustancias, pero no todo cambio significa reacción, es por esta razón que no debemos confundir un cambio de estado físico con un cambio químico o reacción química. Por ejemplo, cuando el agua se
Veamos un poco de la simbología convencional utilizada en las ecuaciones químicas: reacción química
formación de precipitado
desprendimiento de un gas Δ suministro de calor ΔH calor de reacción (g) gas (l) líquido (s) sólido (ac) acuoso o disuelto en agua (c) cristalino Ґ electricidad Seguramente te preguntarás: ¿cómo reconocemos que ha ocurrido una reacción química? Las evidencias pueden ser varias para una misma reacción, pero basta con la presencia de una sola para dar por sentado que ha ocurrido una reacción química. Dichas evidencias podemos resumirlas como: cambios de la temperatura
413
Combinación: son reacciones donde se combinan más de dos reaccionantes para formar un único producto (A + B C); estas reacciones son propias de la formación de compuestos como los que ya hemos estudiado. Veamos unos ejemplos: II
II
O(g)
FeO(s)
Oxígeno
Óxido ferroso
Hierro
Electricidad
{
Hidrógeno
O 2(g)
Óxido de calcio
O2(g)
{
Carbonato de calcio
{
{
{
CaO(s) +
3(s)
Oxígeno
Desplazamiento: son reacciones que ocurren cuando un elemento más reactivo desplaza a otro para formar parte de un compuesto, uniéndose a dicho compuesto y liberándose el elemento menos reactivo (A + BC AC + B); es decir, un elemento desplaza a otro dentro de un compuesto. Veamos algunos ejemplos:
414
CuSO4 Sulfato cúprico
{
{
Hidróxido de potasio
Hidrógeno
FeSO4 + Cu Sulfato ferroso
{
+
{
{ Hierro
Agua
KOH + H2
{
Potasio
Fe
2H2 O
{
+
{
2K
{
Cloruro de calcio
{
{
{
CaCl2 + H2O Agua
Los iones son átomos con carga eléctrica que se forman por la pérdida o ganancia de electrones. Los que tienen carga eléctrica positiva se denomina cationes y, los de carga negativa, aniones.
Ya sabemos las formas en que se unen o reaccionan los compuestos y elementos; sin embargo, para que esto ocurra es necesario que se rompan los enlaces de las moléculas de los reaccionantes, a fin de formar nuevos enlaces en las moléculas del producto; pero para que se dé el rompimiento de un enlace químico (que consiste en la unión entre dos o más átomos, sean iguales o diferentes), es necesario suministrar una cantidad de energía que supere la energía existente entre los átomos de una molécula, a esa energía la conocemos como energía de activación.
Oxígeno
Calor
CaCO
Hidróxido de calcio
Hidrógeno
{
2H2(g) +
{
{
Agua
Ácido clorhídrico
Ca(OH)2
Nitrato de potasio
Ácido sulfúrico
Agua
Descomposición: son reacciones donde se parte de un solo compuesto que se descompone para formar otras sustancias más simples (AB A + B). En muchos de estos casos se requiere la presencia de calor o electricidad para que se lleve a cabo la reacción. Veamos unos ejemplos:
2H2O(1)
HCl +
Nitrato de plata
KNO3 + AgCl
{
Anhídrido sulfurico
Cloruro de potasio
AgNO3
H2 SO4(I)
{
H2 O
{
SO3(s) +
{
{
{
Fe(s) +
+
{
Por otro lado, la diversidad de combinación de los elementos y/o compuestos para generar una reacción, podemos resumirla en cuatro tipos: combinación, descomposición, desplazamiento y doble desplazamiento o doble descomposición.
KCl
{
(frío o calor) del recipiente en donde se realizó la reacción, desprendimiento de un gas (efervescencia), cambios en la coloración u olor de las sustancias presentes en el frasco de reacción, formación de un precipitado (aparición de un sólido en el fondo del envase), entre otras.
Semana 9
Reacciones químicas
{
Reacciones químicas
{
Semana 9
Cobre
Doble desplazamiento: son reacciones donde ocurre un intercambio de parejas (AB + CD AD + CB), y suceden principalmente en soluciones acuosas. Durante estas reacciones se observa un intercambio de los elementos electropositivos, dándose un intercambiando de sus iones. Veamos algunos ejemplos:
Existen diferentes tipos de enlaces, los más conocidos son: enlace iónico, que ocurre entre un metal y un no metal, donde el metal cede algunos electrones y el no metal acepta dichos electrones; y el enlace covalente, que ocurre en la unión de varios átomos pero cada uno conserva sus electrones, solo lo comparten mientras dura el enlace.
De manera que, la energía de activación (Ea) es necesaria para el rompimiento de los enlaces de una molécula. La forma energética más común en las reacciones químicas es el calor, simbolizada con la letra H y su variación se escribe como ΔH, por ello se dice que en las reacciones exotérmicas se libera calor, ya que su Ea es menor que el calor desprendido. En cambio, en las reacciones endotérmicas se absorbe calor, porque su Ea es mucho mayor que el calor desprendido (ver gráficos 1 y 2).
415
Semana 9
Reacciones químicas
Semana 9
Reacciones químicas Podríamos esquematizarlo de la siguiente manera:
Energía
Gráfico 1 Reaccionantes + Calor Reaccionantes
Ea
Productos ΔH (+) Reacción endotérmica
Productos + Calor ΔH (-) Reacción exotérmica
Productos
Saber más Reactivos
Algunas personas, al escuchar hablar acerca de reacciones químicas, se imaginan a un cientifico despeinado, con bata de laboratorio, trabajando en un sótano escondido; sin embargo, en tu cocina puedes realizar tus propias reacciones quimicas. En la siguiente dirección web encontrarás algunos ejemplos: http:// centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Practica/PR-10/PR-10.htm Gráfico 2
Energía
Laboratorio en casa: reacciones químicas en tu boca
Ea
Materiales: pan, tintura de yodo, gotero y papel encerado. Reactivos
Productos
Procedimiento: corta dos trozos de pan blanco, procurando que queden del mismo tamaño, de aproximadamente 2,5 cm por lado. Luego coloca un pedazo de pan sobre el papel encerado y el otro pedazo dentro de tu boca. Mastícalo 30 veces, procurando que quede bien mezclado con tu saliva, luego escupe el pan sobre el trozo de papel encerado, sin que caiga en el otro pedazo de pan. A cada pieza de pan añádele cuatro gotas de tintura de yodo. Observa lo que ocurre. Resultados: anota tus observaciones e investiga la razón de ello.
Por ello, cuando la energía suministrada para romper los enlaces de los reaccionantes es mayor que la energía para la formación de los enlaces de las moléculas del producto, decimos que estamos frente a una reacción endotérmica. Las reacciones que requieren de suministro de energía durante todo el proceso para el rompimiento de los enlaces, se dice que es endotérmica. En el laboratorio podemos reconocerlo cuando el recipiente se torna frío. Éstas reacciones son poco comunes, pero ocurren, por ejemplo, en la descomposición térmica del clorato de potasio (KClO3) y del óxido mercúrico (HgO). La representación gráfica de una reacción endotérmica se muestra en el gráfico 1.
416
Ahora bien, cuando la energía de rompimiento es menor que la energía de formación de enlaces, estamos en presencia de una reacción exotérmica. Este tipo de reacciones son las que no requieren de suministro de energía y que, al contrario, desprenden energía en forma de calor. En el laboratorio podemos reconocerlo cuando el recipiente donde ocurrió la reacción se tornó más caliente sin haberle suministrado calor externo; estas reacciones son bastante comunes y se conocen como reacciones de combustión. La representación gráfica de una reacción exotérmica se muestra en el gráfico 2.
¿Qué es la energía? Todo libro de Física define la energía como la capacidad de realizar un trabajo, y el ser humano ha sabido utilizarla para su beneficio. A través del tiempo se han logrado inventar instrumentos para mejorar la calidad de vida, gracias al conocimiento y aprovechamiento de la energía, de lo cual se han beneficiado especialmente las grandes ciudades. Continúa esta lectura en el CD multimedia del IRFA de este semestre, también disponible en la siguiente dirección web: http://jaimevp.tripod.com/Electricidad/ energi01.HTM 417
Semana 9
Reacciones químicas
Velocidad de una reacción
Velocidad de una reacción
Semana 10
Semana 10
¿Podrías reconocer si existe o no una reacción química? Prueba con estos casos que te planteamos y discútelos con tus compañeros del CCA. Recuerda mencionar las evidencias que caracterizan una reacción química. 1. Humedece un poco de detergente sobre la palma de la mano (si eres alérgico o de piel sensible usa un recipiente de vidrio). 2. Añade bicarbonato de sodio a un recipiente con agua. 3. Vierte sobre una cucharilla un poco de azufre en polvo y colócalo sobre la llama de una estufa. Proyecto Productivo. Fase III: Ejecución. Desarrollo del Proyecto Siguiendo con la ejecución de las actividades planificadas, debemos verificar continuamente si se está logrando lo propuesto y, en caso de inconvenientes, deberá reajustarse el plan de acción. Te recordamos que no es necesario que domines todos los aspectos del Proyecto; es válido consultar con los expertos en un área determinada, pues la visión de una persona ajena siempre brinda una nueva perspectiva.
Cuando presenciamos la oxidación de los metales a la intemperie, la ignición del carbón en la parrilla, la digestión de una ensalada de lechuga y tomate, nos damos cuenta de que estamos frente a reacciones químicas, pero estos cambios ocurren a distintas velocidades. Por ello, estudiaremos la velocidad de una reacción y los factores que puedan modificarla. Asimismo, continuaremos construyendo nuestras ideas en la Fase III del Proyecto Productivo. Y durante esta semana cerramos el segundo tema central “Construcción de ciudadanía”.
Para superar la acidez estomacal, frecuentemente recomiendan el Alka-Seltzer, que viene en dos presentaciones: polvo y tabletas. Si ambas igualmente deben disolverse en agua, ¿a qué crees se deba la diferencia en la presentación? Razona y discute tu respuesta con tus compañeros en el CCA.
Velocidad de una reacción química
418
La rapidez con la cual puede ocurrir una reacción química dependerá de la frecuencia de encuentros entre los reaccionantes. Esta explicación está basada en la Teoría de las Colisiones, propuesta por Max Trautz y William Lewis en 1916 y 1918, apoyada en la idea de que las partículas deben colisionar para que ocurra una reacción; sin embargo, solo una fracción de las partículas tiene la energía suficiente para transformarse de reaccionante en productos. Aparentemente, para que la reacción ocurra, la orientación de las moléculas debe ser específica a fin de romper los enlaces y formar el producto; es decir, la reacción química es posible cuando los reaccionantes chocan entre sí para formar producto; pero esto no necesariamente es así, ya que en algunos choques no se produce reacción. A medida que existan más encuentros entre los reactivos, más rápida será la reacción; sin embargo, existen varios factores que pueden acelerar una reacción química.
419
Semana 10
Velocidad de una reacción
En nuestra cocina podemos ver la rapidez con que ocurren los cambios químicos. Cuando comemos una manzana y lo hacemos muy lentamente, ésta se oscurece tornándose marrón, ya que el oxígeno presente en el aire provoca la oxidación de algunos componentes de la manzana. ¿No te gusta que esto pase? Añádele zumo de limón a los trozos de manaza y verás que tardará más tiempo en oscurecerse. El limón es un antioxidante natural.
Concentración de los reaccionantes: cuanto mayor sea la concentración de uno de los reactivos, basándonos en la Teoría de las Colisiones, existirá una mayor probabilidad de chocar y, por lo tanto, mayor probabilidad de generar producto. Por ejemplo, a medida que un ácido está más concentrado, posee mayor cantidad de moléculas del ácido para colisionar con la otra sustancia a reaccionar y así formar productos en menor tiempo.
Semana 10
Velocidad de una reacción
Ya sabemos cuáles factores pueden afectar la rapidez de una reacción pero, ¿cómo medimos la velocidad de una reacción? Veamos la siguiente fórmula matemática:
Velocidad de reacción = (Vr) =
moles de producto formado tiempo en segundos
El término mol fue propuesto por Wilhelm Ostwald en 1896, para referirse a un “lote” o “afluencia de partículas materiales (átomos, moléculas, iones)”. El mol es una cantidad de sustancia que contiene tantas partículas como átomos hay en 12 gramos de carbono. Pero hay quienes lo definen como la cantidad de sustancia que contiene el número de Avogadro de partículas 6,02x1023. Los moles son una cantidad fija de una sustancia, y se calculan dividiendo la masa en gramos entre la masa molecular o atómica.
Moles (mol) =
masa en gramos (g) masa atómica o molecular (gramos/mol)
velocidad de reacción
Gráfico 3
Un ejemplo: al hacer reaccionar 5 g de cinc con ácido clorhídrico al 10%, se observa que la reacción ocurre en 35 segundos. ¿Cuál será la velocidad de la reacción, sabiendo que la masa atómica (M.A.) del cinc es 65,3 g/mol? 1. En primer lugar, debemos extraer los datos.
concentración del sustrato Grado de subdivisión de los reactantes: siguiendo la Teoría de las Colisiones, es necesario que los reaccionantes estén en contacto para poder sufrir un cambio químico; para ello es necesario que los reaccionantes expongan una mayor superficie de contacto. Por tal razón, mientras más dividido esté un material, mayor será el área de contacto y, por ende, la velocidad de reacción será mayor. Por eso, cuando disuelves un Alka Seltzer en tableta y otro en polvo, éste último reaccionará más rápido, ya que tiene una mayor superficie de contacto. Temperatura: cuando suministramos calor a un sistema, las moléculas incrementan su energía cinética. Esta energía es la que posee un cuerpo en movimiento. Por lo tanto, al incrementar los movimientos, es mayor la probabilidad de que las partículas choquen unas con otras y se forme más producto.
420
Catalizadores: son sustancias químicas que tienen la capacidad de modificar una reacción química sin sufrir ninguna alteración de sus propiedades, ni pérdida de masa al concluir la reacción. Un ejemplo es cuando tomamos alguna pastilla digestiva o enzimática para acelerar la digestión, cuando consumimos alimentos con alto contenido de grasas.
Gramos Zn = 5g
Tiempo = 35 seg
Masa atómica= 65,3 g/Mol (aparece en cualquier Tabla periódica)
Vr = ?
Moles = ?
2. Expresemos ahora las fórmulas para calcular moles y velocidad de reacción.
Moles (mol) =
masa en gramos (g) masa atómica o molecular (gramos/mol)
Velocidad de reacción = (Vr) =
moles de producto formado tiempo en segundos
421
Semana 10
Velocidad de una reacción
3. Calculemos los moles de 5 gramos de cinc, sabiendo que su masa atómica es de 65,3g/mol. moles =
5 gramos 65.3 gramos/mol
Semana 10
Procedimiento: llena el vaso de vidrio hasta la mitad con el agua oxigenada, luego recorta una rebanada de papa cruda y observa los resultados; trata de ver si hay formación de burbujas. Resultados: Anota tus observaciones e investiga la razón de ello.
= 0.076 moles
4. Conociendo los moles, podemos calcular la velocidad de reacción, sustituyendo en su fórmula. Vr =
Velocidad de una reacción
0,076 moles = 0,0021 moles/segundos 35 segundos
Saber más Cuando cocinamos algunos alimentos, pueden ocurrir cambios químicos perjudiciales e incluso neurotóxicos para el ser humano; como ocurre, por ejemplo, al freír las papas o tostar las almendras. ¿Te interesa saber cómo y por qué ocurre esto? Visita la siguiente dirección web: http://www.oei.es/ divulgacioncientifica/noticias_294.htm
Reacciones químicas. Velocidad de una reacción y catalizadores A las personas que no poseen un ojo experto en química, se les escapan muchas de las reacciones químicas que ocurren a su alrededor; inclusive, dentro de nuestro cuerpo ocurren numerosas reacciones que pueden pasar desapercibidas. Continúa esta lectura en el CD multimedia del IRFA de este semestre, también disponible en la siguiente dirección web: http://www.rena.edu.ve/TerceraEtapa/Quimica/ ReaccionesQuimicas.html
1. Responde: ¿cuál será la rapidez de la reacción de 5 moles de un metal con ácido clorhídrico, si el tiempo de reacción fue de 6 minutos? 2. Si 2 moles de una sustancia A tardan en reaccionar 70 segundos en un ácido que tiene 10% de concentración, pero cuando reaccionan con el mismo ácido a una concentración del 15% tardan 50 segundos, ¿en cuál de los casos es mayor la rapidez y por qué?
Laboratorio en casa: 1. Formación de burbujas
Materiales: una tableta de Alka-Seltzer o sal de frutas, una botella de refresco vacía, plastilina, una manguera suave de 45 cm de largo aprox., un frasco o vaso, un reloj y agua.
Procedimiento: añade ¼ de taza de agua en la botella y llena el vaso o frasco hasta la mitad; luego, en uno de los extremos y alrededor de la manguera coloca la plastilina, la cual servirá de sello para la botella (evita llenar el interior de la manguera con plastilina). Introduce el extremo libre de la manguera dentro del vaso o frasco con agua. Ahora, parte la tableta de Alka-Seltzer y métela dentro de la botella; inmediatamente introduce el extremo de la manguera y sella la boca de la botella con la plastilina. Anota la hora en que empezó el burbujeo en el vaso o frasco y anota la hora cuando cesa el burbujeo.
Resultados: anota tus observaciones e investiga la razón de ello.
Proyecto Productivo. Fase III: Ejecución. Desarrollo del Proyecto Seguiremos con la ejecución de las actividades planificadas. No dejes que se atrase tu plan de acción, pues solo quedan dos semanas para culminar el proyecto. Durante estas semanas estuvimos aprendiendo sobre reacciones químicas y el impacto de los compuestos inorgánicos en la vida del ser humano. Es importante que hagas junto con tus compañeros y facilitador en el CCA una discusión grupal donde presentes los avances del proyecto y su relación con el tema central: “Construcción de ciudadanía”. Si escogieron otro tema, comenten acerca de lo más interesante que aprendieron en estos días.
2. Transformación de peróxido de hidrógeno de una papa
422
Materiales: peróxido de hidrógeno o agua oxigenada, papa cruda y un vaso de vidrio de 150 ml de capacidad.
423
Semana 11
Semana 11
La vida y la química
La vida y la química
Semana 11
La vida y la química No todo compuesto que posea carbono es un compuesto orgánico; como, por ejemplo, los cianuros (CN), los carbonatos (CO3) y los óxidos de carbonos (CO y CO2), a pesar de poseer en su composición un carbono, sus características son propias de los compuestos inorgánicos.
La diversidad de las sustancias orgánicas se debe principalmente a la capacidad del carbono de enlazarse o unirse a más átomos de carbonos, es decir, la capacidad de polimerizarse a sí mismo. La polimerización es el proceso de formación de moléculas muy grandes a partir de pequeñas moléculas, siendo el producto final un polímero.
Hasta ahora hemos estudiado los compuestos orgánicos desde el punto de vista alimenticio para el hombre. Hablamos acerca de los carbohidratos, los lípidos y las proteínas; incluso hemos mencionado los de relevancia genética, como los ácidos nucleicos; pero resulta que la multifuncionalidad de los compuestos orgánicos es tan variada que no nos damos cuenta. Por ello, durante esta semana estudiaremos la diversidad en las utilidades de los productos orgánicos y continuaremos trabajando en la Fase III del Proyecto Productivo. Es necesario recordar que la elaboración de los productos químicos debe estar de la mano de un “Desarrollo sustentable”, que es justamente nuestro tercer tema central.
Reflexiona: ¿por qué se dice que la química orgánica proporciona vida, si uno de los productos que fabrica es el plástico, derivado orgánico altamente tóxico?, ¿es la química una paradoja?
En esencia, los productos orgánicos se forman de la unión de varios átomos de carbono-carbono y carbono-hidrógeno; por tal motivo, a los compuestos orgánicos se les llama hidrocarburos. Éstos se pueden presentar en forma de cadenas lineales, aunque pueden existir ramificaciones en dichas cadenas (figura 10). Figura 10
Los hidrocarburos se agrupan en tres grandes familias: alcanos, alquenos y alquinos. Cuando dejan de ser lineales para formar estructuras anilladas (figura 11) se denominan compuestos aromáticos, siendo esta familia la que le asigna el olor característico a los compuestos orgánicos. Son los hidrocarburos alifáticos (alcanos, alquenos y alquinos) los compuestos que dan origen a la gran diversidad de compuestos orgánicos que existen en la vida. Figura 11
Compuestos orgánicos Los compuestos orgánicos son todas aquellas sustancias que poseen en su composición química el elemento carbono (C), además de presentar en menor proporción otros elementos como: hidrógeno (H), oxígeno (O), fósforo (P), cloro (Cl), yodo (I) y nitrógeno (N). Éstos se reconocen en el laboratorio cuando dejan un residuo de cenizas de carbono después de su combustión.
424
Las sustancias orgánicas poseen ciertas propiedades: se presentan en los tres estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso; sus reacciones son lentas y presentan un olor característico. Algo muy frecuente en los productos orgánicos es que en su mayoría son combustibles y que todos son insolubles en agua.
La función química de los compuestos orgánicos dependerá del grupo funcional que esté presente; esto justifica aún más su gran diversidad en productos y derivados. Veamos algunos de los grupos funcionales: Grupo oxidrilo OH
(alcoholes y fenoles)
Grupo sulfónico SO3H (tioles) Grupo carboxílico COOH (ácidos carboxílicos)
425
Semana 11
La vida y la química
La vida y la química
Semana 11
Grupo amínico NH2 (amidas) Grupo carbonilo C=O (cetonas y aldehídos)
Científicos apuestan a la química verde
Grupo OR (ésteres) Los grupos funcionales otorgan a los compuestos orgánicos una amplia utilidad en nuestra vida cotidiana. Mencionaremos solo algunos ejemplos de los compuestos que seguramente has usado: telas de fibras naturales, como el algodón y lino; telas de fibra sintética, como dacrón y nylon; ácido acético, mejor conocido como vinagre; etanol o alcohol etílico, que se usa en la preparación de bebidas alcohólicas; plásticos, que pueden ser de composición variable y su uso es casi interminable; formol y éter dietílico, usados ambos en las industrias farmacéuticas; jabones y detergentes; gasolina; gas metano, usado en la cocina; acetona o quita esmalte.
La quimica verde logró convertir maíz en plástico biodegradable, también redujo los desechos contaminantes en la producción de algunos fármacos, abarató los costos en la producción de los medicamentos; en fin se ha encargado de limpiar, en cierta medida, la mala reputación de las empresas químicas. Continúa esta lectura en el CD multimedia del IRFA de este semestre, también disponible en la siguiente dirección web: http://www.tierramerica.net/2006/0923/ acentos.shtml
Saber más En algunos países están buscando alternativas de combustibles biológicos; incluso, se ha propuesto la producción de petróleo a partir de algas. Al respecto, te invitamos a visualizar un interesante video, disponible en el CD multimedia del IRFA de este semestre y en la siguiente dirección web: http://www.youtube. com/watch?v=9TA1L67pgUU&feature=player_embedded#! También, te recomendamos consultar el blog http://grupoelectropositivos. blogspot.com/
Proyecto Productivo. Fase III: Ejecución. Culminación del proyecto Estamos culminando la Fase III de ejecución y debemos ir cerrando las actividades contempladas en nuestro plan de acción. Verifiquen si se han llevado a cabo las tareas propuestas y cuáles han sido los resultados. Y, en caso de que hayan encontrado inconvenientes, es importante que lleven un registro de ellos y cuáles fueron o serán las soluciones. Recuerden: los inconvenientes se convierten muchas veces en escalones hacia el éxito. Así que ¡ánimo! Falta poco para culminar el proyecto.
Laboratorio en casa: elaboración de un perfume de especias Materiales: frasco pequeño de compota con su tapa, alcohol de caña de azúcar, 15 clavos de especie aromática enteros. Procedimiento: coloca los clavos dentro del frasco de compota limpio; luego añade el alcohol hasta la mitad del frasco y ciérralo bien, dejándolo en reposo durante siete días. Al transcurrir una semana, con la ayuda de tu dedo, puedes colocar unas gotas del alcohol en tu muñeca; al secarse percibirás su olor. Si eres muy impaciente, a los dos días podrás observar el mismo resultado, pero con menor duración en la fragancia. Ahora, si te gustó la experiencia, te invitamos a repetirla con corteza de canela, conchas de limón, esencia de vainilla; en fin, escoge la fragancia de tu próximo perfume. Resultados: Anota tus observaciones e investiga la razón de ello.
426
427
Semana 12
Semana 12
Impacto ambiental
Impacto ambiental
Es importante reconocer que los productos químicos han beneficiado a cada ser humano en la Tierra; sin embargo, los métodos para su elaboración e incluso algunos productos en sí mismos, han ocasionado un daño considerable al ambiente y al resto de los seres vivos. Con ello no se quiere decir que los compuestos químicos son dañinos; muchos de ellos existen de manera natural pero han sido modificados por el ser humano, para su propio beneficio. En este sentido, estudiaremos los elementos presentes en nuestra biosfera y los impactos ambientales de las industrias químicas en Venezuela, para concientizarnos acerca de la necesidad de pensar más en el “Desarrollo sustentable”. También debemos cerrar la Fase III: Ejecución del Proyecto.
¿Tienes idea de cuáles han sido los daños causados al ambiente por las industrias en Venezuela?, ¿conoces alguna medida que se esté aplicando para evitar desastres ecológicos?
Las industrias químicas y su impacto ambiental Empecemos por mencionar la distribución de los elementos y compuestos de manera natural en nuestra biosfera, resaltando su abundancia en la litosfera, hidrosfera y atmósfera. La litosfera es la corteza sólida de la Tierra, constituida principalmente por rocas y minerales; el elemento más abundante en la litosfera es el oxígeno en un 60,4%, seguido por el silicio en un 20,5%, el aluminio en un 6,2% y un 12,9% de otros elementos con menos de un 5% de composición en esta corteza. La hidrosfera es la masa de agua presente en el planeta; su elemento más abundante es el hidrógeno en un 66,4% y un 33% de oxígeno, con solo un 0,6% para otros elementos. La atmósfera que corresponde a la masa gaseosa que recubre la Tierra y posee la siguiente composición química: nitrógeno 78%, oxígeno 21% y otros 1% (desoxido de carbono un 00,3%). 428
Impacto ambiental
Semana 12
Recordemos que la biosfera es la delgada capa de la tierra y su atmósfera cubre la superficie del planeta, donde habitan todos los seres vivos. La biosfera está constituida por la región de la tierra, agua y aire, donde es posible la existencia de vida, los elementos mencionados anteriormente no se encuentran aislados y pueden presentarse en forma de compuestos; por otro lado, debemos tener presente que nuestro mundo es dinámico y, por lo tanto, estos elementos no se encuentran fijos en un determinado lugar del planeta, sino que, gracias a los ciclos biogeoquímicos (ciclos de vida y recirculación de los elementos químicos en las distintas regiones que conforman la biosfera), están circulando por cada una de las regiones del planeta: tierra, aire y agua. Resumiendo, los elementos básicos que constituyen la biosfera son: hidrógeno (49,8%), oxígeno (24,9%) y carbono (24,9%); con tan solo un 0,04% para otros elementos. Venezuela es un país bendecido por los recursos, no solo humanos sino también minerales, de ahí el crecimiento de las industrias químicas (clasificadas según el tipo de materia prima que procesan y el producto obtenido), las industrias petroleras (encargadas de la exploración, perforación, transporte, refinación y mercadeo del petróleo), las industrias petroquímicas (aquellas que utilizan el petróleo y gas natural como materia prima), las industrias eléctricas (que aprovechan los saltos de agua para generar hidroelectricidad), las industrias metalúrgicas (que se encargan de la extracción, purificación y procesamiento de metales), y las industrias siderúrgicas (encargadas de transformar el hierro en acero). No obstante, aunque el desarrollo industrial ha permitido un crecimiento económico, en nuestro país no se han tomado las medidas necesarias para prevenir los problemas ecológicos causados en los ambientes y poblaciones cercanos a las industrias. A manera de ejemplo, se puede mencionar: la contaminación de mercurio en las playas de Puerto Cabello, los derrames de petróleo en el Lago de Maracaibo, la deforestación inescrupulosa de los bosques en la Gran Sabana, al igual que la contaminación de sus ríos con mercurio; aparte de la contaminación atmosférica en las zonas industriales. Todo esto ha traído como consecuencia alteraciones en nuestros ecosistemas, modificando patrones de conducta de los animales, cambios de hábitat, pérdida de especies, inutilidad de algunos recursos hídricos por causa de la contaminación, desertificación de suelos, etc. Sin embargo, éstos no son los únicos problemas que tenemos, si tomamos en cuenta otras acciones industriales desarrolladas en diversos países, que han ocasionado un cúmulo de gases en la atmósfera, produciendo lo que se conoce como el efecto invernadero, fenómeno por el cual determinados gases se acumulan en la atmósfera, reteniendo parte de la energía que el suelo emite, por haber sido calentada por radiaciones solares, lo cual produce, a escala planetaria, un efecto similar al observado en un invernadero o vivero, que a su vez ocasiona un calentamiento global y, por ende, una alteración en el patrón climático, que actualmente es percibido por todos y en todo momento. Ciertamente, existen leyes que protegen nuestros recursos naturales, pero, lamentablemente, pocas de ellas se cumplen. Antes esto, una de las soluciones aplicadas hoy día por varios países es la llamada Química sostenible. Ésta se ha constituido en una corriente filosófica dirigida hacia el diseño de productos y procesos químicos, que busca la eliminación o reducción de productos químicos peligrosos para las personas y el medio ambiente. Un gran aporte de esta forma de pensar y actuar desde las investigaciones químicas es su carácter preventivo, al evitar la elaboración de productos dañinos al medio y la humanidad. 429
Semana 12
Impacto ambiental
El Estado venezolano garantiza la calidad de los productos a través de un sello oficial, denominado marca Norven y los productos que cumplan con las Normas Covenin podrán recibirlos. ¿Conoces algún producto en casa que tenga el sello Norven?
El reto de lograr reducir el daño al medio ambiente debe ser asumido por todos y todas. ¿Cómo podemos empezar? Podría ser con algo tan sencillo como utilizar bolsas de lona para ir al mercado, en vez de usar grandes cantidades de bolsas de plástico; usar bolsas de papel, pedir refresco y jugos en botellas retornables; tomarse un día de parada para el carro y usar un transporte público. En el caso de las industrias, se podrían colocar filtros para evitar la contaminación atmosférica, darle un uso racional a los recursos y empezar a emplear las técnicas de las industrias de química sostenible o verde, emplear medidas tecnológicas que minimicen el riesgo para la flora y fauna de nuestro país, evitar el ingreso de sustancias tóxicas o contaminantes al país, hacer cumplir las leyes en pro del cuidado de nuestros ecosistemas, en fin, empezar a trabajar en función de un desarrollo sustentable.
Impacto ambiental
Semana 12
Procedimiento: dobla las cartulinas negra y blanca y engrápalas en los bordes para generar una especie de bolsillo; luego introduce en cada sobre de cartulina un termómetro ambiental. Registra la temperatura que tiene cada termómetro y enciende la lámpara a 30 cm de distancia; durante diez minutos observa las lecturas de temperatura. Resultados: anota tus observaciones e investiga la razón de ello.
Biorremediación, opción contra derrames petroleros Ciertamente el ser humano ha causado grandes estragos en el ambiente, pero también ha buscado soluciones, como es el caso de la doctora Sandoval, en Jalisco, México, quien ha optado por utilizar microorganismos tales como hongos, para combatir derrames petroleros. Continúa esta lectura en el CD multimedia del IRFA de este semestre, también disponible en la siguiente dirección web: http://www.oei.es/divulgacioncientifica/ noticias_371.htm
Saber más Ciertamente las industrias químicas han propocionado confort a nuestra calidad de vida; sin embargo, desde hace un tiempo se les ha juzgado por su descuido a la hora de conservar el planeta. Ahora bien, los químicos y sus industrias no siempre causan desastres; por ello, se ha tomado la política en algunos paises de implementar una Química sostenible o verde. Para conocer más al respecto, visita la siguiente direccion web: http://www.aqa.org.ar/iyq1.htm Para que discutas con tus compañeros y facilitador acerca de los problemas ecológicos que ha causado el ser humano en busca de riquezas, avances tecnológicos y mejoras en la calidad de vida, te invitamos a escuchar el micro radial La oroya no aguanta más, disponible en el CD multimedia del IRFA de este semestre y en la siguiente dirección web: http://www.radialistas.net/clip. php?id=1500278
Proyecto Productivo. Fase III: Ejecución. Culminación del Proyecto Ya estamos en la última semana para cerrar y dar por finalizada la Fase III del Proyecto Productivo. Es necesario revisar y consultar el plan de acción, para verificar que toda tarea iniciada se concluya. Recuerda que lo importante no es solo iniciar sino terminar el proyecto, con lo cual estaremos más cerca de alcanzar nuestro sueño. ¡Felicidades! Han conseguido culminar la etapa más difícil y ardua del Proyecto Productivo; ¡ánimo, estamos en la recta final!
Laboratorio en casa: radiación, efecto de los colores sobre la temperatura
430
Materiales: lámpara con bombillo de 100 watts, cartulina negra, cartulina blanca, engrapadora, dos termómetros ambientales, una regla.
431
Semana 13
Semana 13
Etica e industrias
Ética e industrias
Hasta ahora hemos estudiado la química y la utilidad que le hemos dado en nuestros hogares, la química y su presencia en la naturaleza, la utilización de la química en las industrias, también vimos que el desarrollo sustentable que se busca implementar en la mayoría de los países tiene que ver con el uso racional de los compuestos químicos y la búsqueda de combustibles alternativos. Ahora bien, durante esta semana debemos reflexionar sobre el correcto uso del conocimiento químico, por ello nos adentraremos en el tema de la ética y las industrias. Igualmente, debemos continuar con el Proyecto Productivo en su Fase IV: auto y co-evaluación.
Es muy probable que hayas escuchado acerca del desastre de la planta de Chernóbil y los inconvenientes surgidos en la planta nuclear Fukushima de Japón después del terremoto de marzo 2011. ¿Podrías comentar tu opinión sobre el uso de plantas nucleares como fuente de energía alterna? Te invitamos a llevar esta reflexión a tu CCA y, junto a tus compañeros y facilitador, discutan sobre los desastres químicos más sonados.
Desde tiempos muy remotos, el ser humano ha buscado herramientas que le permitan mejorar su calidad de vida. Un momento crucial fue el período de la Revolución Industrial (ver Semana 8 de Sociedad y Cultura, del 3er semestre), ya que permitió el surgimiento de nuevas tecnologías: empezando por las máquinas de vapor, para llegar a las maquinarias eléctricas y posteriormente a las electrónicas, que garantizaron la automatización de los procesos industriales. Sin embargo, los inicios implicaron una explotación de los trabajadores, que debían laborar largas jornadas a cambio de una escasa remuneración; y también, el uso de las máquinas implicaba un cierto conocimiento que no todos poseían, con lo que se originaron muchos accidentes laborales. 432
Etica e industrias
Semana 13
Sin duda, todas las eventualidades que se presentaron al inicio de la Revolución Industrial fomentaron los avances científicos y tecnológicos; se minimizaron los riesgos laborales y se maximizó la eficiencia del trabajador en jornadas más cortas. Ahora bien, estos cambios condujeron a otros; desde un punto de vista socioeconómico, se comenzaron a desarrollar las vías de comunicación (ferrocarriles, aviones, autos, barcos, etc.), los medios de comunicación (telégrafo, teléfonos, celulares, radios, televisores, computadoras, etc.), los artefactos electrodomésticos (lavadoras automáticas, neveras, cocinas eléctricas, microondas, etc.), en fin, la Revolución Industrial dio un paso importante hacia el mundo que hoy conocemos. Dentro de este marco de vanguardia, se desarrollaron potencias con grandes logros en lo tecnológico y, por ende, grandes alcances económicos. Así, empezó un “juego de poder” sobre la autoridad y patente por los avances científicos y tecnológicos; sin mencionar el aprovechamiento de estas áreas para el desarrollo y mejoramiento de armas de guerra. Un ejemplo de ello fue la Segunda Guerra Mundial (ver Semana 7 de Sociedad y Cultura, del 4to semestre), cuando se inició una carrera entre Alemania y el grupo de los Aliados por conseguir un arma lo suficientemente poderosa como para conquistar esta guerra, lo cual ocurrió.
Existen frases que nunca se nos olvidan, como: “Hasta la vista, baby”, de Arnold Schwarzenegger, o también “Al infinito y más allá”, de Buzz Lightyear. Una que tampoco debes olvidar es la que dijo Antoine Lavoisier: “La materia ni se crea ni se destruye… solo se transforma”.
Las investigaciones iniciadas por el científico Albert Einstein (1905) en su Ley de la relatividad, demostraron que la materia era una forma de energía y que cuando ésta era destruida se liberaba una gran cantidad de energía. Para 1919, otro investigador, llamado Rutherford, realizó las primeras reacciones nucleares, cuyos hallazgos fueron aprovechados por el alemán Otto Hahm y sus colaboradores en 1933, cuando realizaron una reacción llamada fisión nuclear en Uranio, que consistía en bombardear el núcleo del Uranio con neutrones y los productos de la desintegración pesaban menos que la materia original. La diferencia residía en la energía liberada durante el proceso, corroborándose así la teoría de la relatividad de Einstein. Sin embargo, fue el investigador Enrico Fermi quien desarrolló la fisión nuclear e instaló el primer reactor nuclear en Estados Unidos en 1942, lo cual dio origen a la primera bomba atómica utilizada en la Segunda Guerra Mundial en 1945, sobre las ciudades de Hiroshima y Nagasaki. Hoy en día, los reactores nucleares son estrategias armamentistas, pero también son fuentes de energía alternativa para aquellos países que no poseen reservas de petróleo, que es la principal fuente de energía en la mayoría de los países. Sin duda, muchos pensarán que las tragedias ocurridas por la acción de las bombas atómicas y los desastres ocurridos en los reactores nucleares (Chernóbil, 1986 y Fukushima, 2011) son razones suficientes para desechar este tipo de energía y seguir los caminos seguros de la quema de combustibles de hidrocarburos. 433
Semana 13
Etica e industrias
Dentro de este marco, deberíamos reflexionar sobre lo siguiente: ¿estamos empleando bien nuestras fuentes de energía?, ¿las aprovechamos correctamente?, ¿acaso la nuclear y la petrolera son las únicas fuentes de energía?, ¿se equivocaron los investigadores al descubrir la fisión nuclear? Y, si fuese cierto todo esto, también nos deberíamos preguntar: ¿el invento del uso del celular y la computadora son buenos? Porque si algo es cierto es que los seres humanos desde los inicios de la historia tenían momentos de compartir con sus familiares y allegados, pero en la actualidad el aislamiento del ser humano se ha incrementado a medida que se crece el uso (o quizá abuso) de los equipos electrónicos. ¿Será esto contraproducente para una raza netamente sociable?
Saber más Llego la hora de las energías renovables. Ciertamente muchos países conocen la necesidad de cambio en el uso de energía; no obstante, hasta el momento, ningún país ha querido asumir el cambio formal de energía fósil a energía renovable. Después de lo ocurrido en Japón (marzo, 2011), la energía nuclear no se encuentra entre las primeras opciones. Si deseas saber más sobre la posición de los países frente a las energías renovables, te invitamos a visitar la siguiente dirección web: http://www.elpais.com/articulo/sociedad/hora/renovables/ elpepusoc/20110322elpepisoc_1/Tes
Laboratorio en casa: producción de un gas
Etica e industrias
Semana 13
Japón amplía el radio de peligrosidad por radiactividad a 30 km de la central de Fukushima El terremoto y maremoto ocurrido en Japón, provocó fallas en las estructuras de los reactores nucleares de Fukushima, lo cual ha ocasionado un estado de alerta en la región; sin embargo, los niveles de reactividad se han ido incrementado, ampliándose el rango de peligrosidad a 30 km desde la sede del reactor. Continúa esta lectura en el CD multimedia del IRFA de este semestre, también disponible en la siguiente dirección web: http://www.elpais.com/articulo/ internacional/Japon/amplia/radio/peligrosidad/radiactividad/km/central/ Fukushima/elpepuint/20110325elpepuint_3/Tes
Proyecto Productivo. Fase IV: auto y co-evaluación Este es el momento de hacer una pequeña reflexión sobre el desarrollo del Proyecto Productivo; es necesario ser críticos pero flexibles con nosotros mismos y con nuestros compañeros. Evita resaltar los fracasos y procura enaltecer tus logros y los de los demás; de esta manera, el proyecto será mucho más productivo. Además, esto te servirá para la preparación del informe a presentarse la próxima semana. ¡No te detengas, solo falta un paso más!
Materiales: botella plástica de refresco vacía, un globo grande, una balanza o peso de cocina, bicarbonato de sodio y vinagre. Procedimiento: en la botella de plástico añade 3 cucharaditas de vinagre; en el globo coloca una cucharadita de bicarbonato de sodio; luego, con sumo cuidado y evitando que el bicarbonato se salga, coloca el globo en la boca de la botella. Si queda flojo, ajústalo con una liga o cinta adhesiva, pero con mucho cuidado de no dejar que el bicarbonato entre en la botella. Después, procede a pesar todo junto (botella, vinagre, globo, bicarbonato) y anota el valor en gramos obtenido. Ahora, vacía el bicarbonato dentro de la botella y observa cómo se infla el globo. Una vez que termine la reacción (deje de burbujear), procede a pesar nuevamente. Resultados: anota tus observaciones e investiga la razón de ello.
434
435
Semana 14
Semana 14
Presentación de proyectos
Presentación de proyectos
Semana 14
Presentación de proyectos
No nos podemos conformar con hacer el proyecto y que solo un grupo reducido conozca nuestras habilidades y aptitudes para enfrentar irregularidades. El proyecto y sus resultados deben ser de dominio público, todos deben enterarse de la potencialidad y capacidad de inventiva que tenemos y que, a veces, por vergüenza al ridículo o al escarnio, no nos atrevemos a divulgar. Amigo participante, te darás cuenta que en tus manos está darle solución a los problemas de tus semejantes. Así que, retomando nuestras sugerencias en los semestres anteriores sobre la presentación del Proyecto Productivo, te recordamos y recomendamos estudiar y preparar con tiempo tu presentación escrita y oral. Si es posible, practícala delante de tu espejo; aunque no lo creas, mientras más lo repitas, más seguro y confiado te sentirás; también recuerda que quienes te escucharán son los mismos compañeros con quienes has venido trabajando y relacionándote durante este semestre, y es probable que, en algunos casos, en semestre anteriores. En fin, solamente tú conoces el rumbo que tomó tu proyecto y los resultados, satisfactorios o no, que se obtuvieron de él; así que, respira profundo y cuéntanos: ¿de qué se trató tu Proyecto Productivo en este semestre?
¡Muy bien! hemos recorrido un largo camino para llegar hasta aquí, lo cual no significa que hemos terminado, solamente damos cierre a un ciclo de actividades. Nuestra semana 14 se ha convertido en una semana de consolidación de conocimientos y aprendizajes; por ello, una vez más nos dedicaremos a presentar de manera oral y escrita los Proyectos Productivos trabajados durante el semestre. ¡Presenta con optimismo tus aportes!
Saber más Existen organizaciones y fundaciones que colaboran con las comunidades organizadas para financiarlas en el desarrollo de proyectos que son de beneficio para la comunidad, como la Unión Europea, a través del Programa de Saneamiento de los Barrios Marginales (Sabamar). Si deseas saber más, te invitamos a visitar la siguiente dirección web: http://www.perspectivaciudadana.com/contenido. php?itemid=6237
Durante seis semestres has tenido la oportunidad de realizar Proyectos Productivos Comunitarios y Tecnológicos; en estos momentos, podrías decir: ¿cuál es la principal diferencia entre ambos proyectos?
Laboratorio en casa: procedimiento dulce Los Proyectos Productivos buscan, en pequeña y mediana medida, introducir en nuestras sociedades el pensamiento de un desarrollo sustentable, no solo en función de los problemas comunitarios o necesidades tecnológicas que tengamos, sino más bien de un pensamiento, un comportamiento, una actitud frente a las adversidades, que nos lleve a aprovechar los recursos inmediatos, sin alterar o dañar a los que nos rodean.
¡Bravo! Has logrado terminar tu Proyecto Productivo, ahora ¡a presentárselo a todos!
436
Materiales: tres caramelos suaves o masticables, reloj, hoja y lápiz. Procedimiento: primero destapa los caramelos y colócalos frente a ti. Luego: 1) coloca el caramelo en tu boca, pero no muevas ni mastiques, solo espera hasta disolverlo por completo, y anota el tiempo que tardaste, 2) el segundo caramelo lo colocarás en tu boca, no lo masticarás pero sí lo moverás con tu lengua hacia adelante y hacia atrás; nuevamente anota el tiempo que tardó en disolverse el caramelo; y, por último, coloca el tercer caramelo en tu boca, muévelo hacia adelante y hacia atrás con tu lengua y mastícalo; anota el tiempo que tardó en disolverse. Resultados: anota tus observaciones e investiga la razón de ello.
437
Semana 14
Presentación de proyectos
Referencias
Bibliográficas
Desarrollo científico en el siglo XX En la mitad del siglo XX surgió un desarrollo tecnológico que aún hoy en día estamos tratando de asimilar, ya sea desde la biotecnología, microelectrónica, tecnología computacional y fibras ópticas; estos avances cada vez son más extraordinarios. Continúa esta lectura en el CD multimedia del IRFA de este semestre, también disponible en la siguiente dirección web: http://www.portalplanetasedna.com.ar/ desarrollo_cientifico.htm
Bolívar, M. (2003). Química Problemario-Laboratorio. Editorial Actualidad Escolar 2000. Caracas, Venezuela. Fernández, M. y López, D. (2006). Química Educación Básica Noveno grado. Editorial Triángulo. Caracas, Venezuela. Flores, J. (2002). Química 9. Editorial Santillana. Caracas, Venezuela. Irazábal, A. e Irazábal C. (1990). Química básica. Problemario. Noveno grado. Ediciones CO-BO. Caracas, Venezuela. Requeijo, D. y Requeijo, A. (1995). La Química a tu alcance. Tercer Año. Editorial Biosfera. Caracas, Venezuela.
Proyecto Productivo. Fase V: socialización y divulgación ¡Felicitaciones! Has llegado a la última fase del Proyecto Productivo desarrollado durante este semestre. Igualmente, durante esta semana se cerrará el tercer y último tema central: “Desarrollo sustentable”. Ahora podrás expresar y compartir no solo tus experiencias en el Proyecto Productivo, sino en el enriquecimiento de los temas centrales en las áreas estudiadas y en la forma cómo se abordaron los proyectos desde dichos temas. Las actividades se darán por culminadas una vez terminen las presentaciones orales de los Proyectos de todos los participantes. Una vez más, reiteramos nuestras felicitaciones y te deseamos ¡suerte!
Segarra, L. y col. (2002). Primaria Activa, Enciclopedia Escolar. Tomo III. Editorial Océano. Barcelona, España. Sequera, A. (2004). El Aprendiz de Científico. Fundación CENAMEC. Caracas, Venezuela. Suárez, F. (2002). Química. Noveno grado Educación Básica. Editorial Romor. Caracas, Venezuela. Suárez, F. (2010). Química. Cuaderno de Trabajo. Tercer Año Educación Media. Editorial Romor. Caracas, Venezuela. Suárez, F. (2010). Problemario de Química. Tercer Año Educación Media. Editorial Romor. Caracas, Venezuela. Van Cleave, J. (2004). Química para niños y jóvenes. 101 experimentos superdivertidos. Editorial Limusa. Wiley. Villegas, A. y col. (2002). Enciclopedia Lúmina. Siglo XXI. Tomo Química. Grupo Editorial Norma. Bogotá, Colombia.
Electrónicas Ética de la ciencia y tecnología. Recuperado el 5 de julio de 2010. Disponible en http:// www.unesco.org/bpi/pdf/memobpi44_ethics_es.pdf Sexualidad responsable, su importancia. Recuperado el 5 de julio de 2010. Disponible en http://www.revistaciencias.com/publicaciones/EEZyFAVAAAUXZrAQfH.php Desarrollo sostenible en un mundo dinámico. Recuperado el 5 de julio de 2010. Disponible en http://www.uv.es/onubib/doc/PublicacionesElectronicas/ InfoDesMundial2003.pdf Educación Ciudadana en derechos Humanos de jóvenes en el proceso de reforma institucionales. Recuperado el 5 de julio de 2010. Disponible en http://www.ciudadaniabolivia.org/index.php/accion-publica.html 438
439
Referencias Aplicación de los isótopos radioactivos. Recuperado el 5 de julio de 2010. Disponible en http://www.sagan-gea.org/hojared_radiacion/paginas/Aplicaciones.html Enlace Químico. Recuperado el 5 de julio de 2010. Disponible en http://www.rena. edu.ve/cuartaEtapa/quimica/Tema19.html Clasificación de la materia. Recuperado el 26 de julio de 2010. Disponible en http:// www.rena.edu.ve/TerceraEtapa/Quimica/ClasMateria.html Aleaciones. Recuperado el 26 de julio de 2010. Disponible en http://www.rena.edu. ve/TerceraEtapa/Quimica/ClasMateria.html Diálisis. Recuperado el 26 de julio de 2010. Disponible en http://healthlibrary.epnet. com/GetContent.aspx?token=70ff5260-81bd-4de1-9998-14fc98aa9133&chunkiid=1 03884 Soluciones unidades de concentración. Recuperado el 26 de julio de 2010. Disponible en http://www.uia.mx/campus/publicaciones/quimanal/pdf/2soluciones.pdf Soluciones. Recuperado el 26 de julio de 2010. Disponible en http://www.ciencia-ahora.cl/Revista20/14Soluciones.pdf Soluciones, preparaciones y valoración. Recuperado el 26 de julio de 2010. Disponible en http://www.rena.edu.ve/cuartaEtapa/quimica/Tema3.html Historia de la Tabla Periódica. Recuperado el 26 de julio de 2010. Disponible en http:// www.lenntech.es/periodica/historia/historia-de-la-tabla-periodica.htm Un repaso general para el tratamiento arsénico, inquietudes y tratamientos para los sistemas de pequeña y muy pequeña escala. Recuperado el 30 de julio de 2010. Disponible en http://www.agualatinoamerica.com/docs/pdf/0901Henke.pdf Propiedades de óxidos, ácidos, sales, bases y compuestos orgánicos: distribución en el ambiente y sus usos. Recuperado el 30 de julio de 2010. Disponible en http://www. rena.edu.ve/TerceraEtapa/Quimica/PropOxido.html Nomenclatura. Recuperado el 30 de julio de 2010. Disponible en http://www.iesbanaderos.org/html/departamentos/fisyquim/ejercicios/FÓRMULACION%20hot%20potat oes/Nomenclatura%202.htm Permanganato de potasio. Recuperado el 30 de julio de 2010. Disponible en http:// www.worldlingo.com/ma/enwiki/es/Potassium_permanganate Hidróxido de magnesio antiácido. Recuperado el 30 de julio de 2010. Disponible en http://www.ispch.cl/encabezado/folletos/doc/HIDROXIDO_DE_MAGNESIO.PDF Reacciones químicas: reacciones de precipitado. Recuperado el 01 de septiembre de 2010. Disponible en http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria. kent/Rincon-C/Practica/PR-10/PR-10.htm ¿Qué es la energía? Recuperado el 01 de septiembre de 2010. Disponible en http://jaimevp.tripod.com/Electricidad/energi01.HTM 440
Referencias Reacciones químicas. Velocidad de una reacción y catalizadores. Recuperado el 01 de septiembre de 2010. Disponible en http://www.rena.edu.ve/TerceraEtapa/Quimica/ ReaccionesQuimicas.html Mejores hábitos alimentarios contra reacciones quimicas nocivas. Recuperado el 01 de septiembre de 2010. Disponible en http://www.oei.es/divulgacioncientifica/noticias_294.htm Teoría de las colisiones. Recuperado el 01 de septiembre de 2010. Disponible en http:// quimica.laguia2000.com/reacciones-quimicas/teoria-de-las-colisiones Leyes fundamentales de la Química. Recuperado el 01 de septiembre de 2010. Disponible en http://www.educared.net/concurso2001/410/ciencias.htm Lo que nunca descubrió Lavoisier. Recuperado el 01 de septiembre de 2010. Disponible en http://www.cienciaonline.com/2009/11/04/lo-que-nunca-descubrio-lavoisier/ Científicos apuestan a la química verde. Recuperado el 01 de septiembre de 2010. Disponible en http://ipsnoticias.net/interna.asp?idnews=38859 Biorremediación, opción contra derrames petroleros. Recuperado el 01 de septiembre de 2010. Disponible en http://www.oei.es/divulgacioncientifica/noticias_371.htm Química verde y prevención de la contaminación. Recuperado el 07 de septiembre de 2010. Disponible en http://www.aqa.org.ar/iyq1.htm Biopetróleo. Recuperado el 07 de septiembre de 2010. Disponible en http://www.youtube.com/watch?v=9TA1L67pgUU&feature=player_embedded#! Química Orgánica Verde. Recuperado el 07 de septiembre de 2010. Disponible en http://grupoelectropositivos.blogspot.com/ Venezuela virtual. Recuperado el 07 de septiembre de 2010. Disponible en http:// www.mipunto.com/venezuelavirtual/mapas/mapa_hidrocarburos.html Desarrollo científico en el siglo XX. Recuperado el 07 de septiembre de 2010. Disponible en http://www.portalplanetasedna.com.ar/desarrollo_cientifico.htm Microempresarios para recoger la basura. Recuperado el 07 de septiembre de 2010. Disponible en http://www.perspectivaciudadana.com/contenido.php?itemid=6237 Diccionario de la Real Academia Española. Recuperado el 25 de febrero de 2011. Disponible en http://buscon.rae.es/draeI/SrvltConsulta?TIPO_BUS=3&LEMA=acido La hora de los renovables. Recuperado el 28 de marzo de 2011. Disponible en http://www. elpais.com/articulo/sociedad/hora/renovables/elpepusoc/20110322elpepisoc_1/Tes Japón amplía el radio de peligrosidad por radiactividad a 30 Km. de la central de Fukushima. Recuperado el 28 de marzo de 2011. Disponible en http://www.elpais. com/articulo/internacional/Japon/amplia/radio/peligrosidad/radiactividad/km/central/Fukushima/elpepuint/20110325elpepuint_3/Tes 441
Glosario Ácido: sustancia que en disolución aumenta la concentración de iones de hidrógeno y se combina con las bases para formar las sales.
Estado de oxidación: capacidad que posee un elemento de ceder o aceptar electrones en su última capa electrónica. Véase también valencia.
Aleación: producto homogéneo, de propiedades metálicas, compuesto de dos o más elementos, uno de los cuales, al menos, debe ser un metal.
Exotérmica: dicho de un proceso: que va acompañado de desprendimiento de calor.
Anhídrido: se dice del producto formado por una combinación del oxígeno con un elemento no metal y que, al reaccionar con el agua, da un ácido. Átomo: es la partícula más pequeña de un elemento que conserva las propiedades químicas de éste. Base: sustancia que en disolución aumenta la concentración de iones hidroxilo y se combina con los ácidos para formar sales. Véase también hidróxidos. Calor: energía que pasa de un cuerpo a otro y es causa de que se equilibren sus temperaturas. Coloide: dispersión de partículas o macromoléculas en un medio continuo. Compuesto que resulta de disolver cualquier coloide en un fluido. Compuesto: el que puede descomponerse en otros de naturaleza diferente. Concentración: magnitud que expresa la cantidad de una sustancia por unidad de volumen. Su unidad en el Sistema Internacional es el mol por metro cúbico (mol/m3). Diluida: mezcla homogénea con una mínima cantidad de soluto disuelto en un solvente. Ductibilidad: dicho de un metal: que admite grandes deformaciones mecánicas en frío sin llegar a romperse. 2) Dicho de un metal: que mecánicamente se puede extender en alambres o hilos.
Flogisto: principio imaginado por Stahl en el siglo XVIII, que formaba parte de todos los cuerpos y era causa de su combustión. Grosera: mezcla heterogénea donde sus componentes se pueden observar a simple vista. Hidrácido: ácido compuesto de hidrógeno y un halógeno; por ejemplo, el ácido clorhídrico. Hidróxido: compuesto formado por la unión de un elemento o un radical con el anión OH-. Véase también base. Haloidea: dicho de una sal: formada por la combinación de un metal con un metaloide sin ningún otro elemento. Halógeno: se dice de cada uno de los elementos de un grupo de la clasificación periódica, integrado por el flúor, cloro, bromo, yodo y el elemento radiactivo ástato, algunas de cuyas sales son muy comunes en la naturaleza, como el cloruro sódico o sal común. Homogénea: dicho de una sustancia o de una mezcla de varias: de composición y estructura uniformes. Heterogénea: compuesto de partes de diversa naturaleza. Masa atómica: relación entre la masa de un átomo de un isótopo determinado y 1/12 de la masa de un átomo de 12C.
Electrón: partícula elemental más ligera que forma parte de los átomos y que contiene la mínima carga posible de electricidad negativa.
Maleabilidad: dicho de un metal: que puede batirse y extenderse en planchas o láminas. 2) Dicho de un material: que se le puede dar otra forma sin romperlo.
Elemento: sustancia constituida por átomos cuyos núcleos tienen el mismo número de protones, cualquiera que sea el número de neutrones.
Metal: 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. En sus sales en disolución forman iones electropositivos (cationes).
Endotérmica: dicho de un proceso: que va acompañado de absorción de calor. Energía: capacidad para realizar un trabajo. Se mide en julios (Símb. E).
Metaloide: cada uno de los elementos químicos cuyas propiedades son intermedias entre las de los elementos metálicos y las de los no metálicos.
Energía de activación: energía necesaria para el rompimiento de los enlaces de una molécula.
Mezcla: agregación o incorporación de varias sustancias o cuerpos que no tienen entre sí acción química.
Energía cinética: la que posee un cuerpo por razón de su movimiento.
Mol: es una cantidad de sustancia que contiene tantas partículas como átomos hay en 12 gramos de carbono. Pero hay quienes lo definen como la cantidad de sustancia que contiene el número de Avogadro de partículas 6,02x1023
Enlace químico: unión de dos átomos de un compuesto químico, debida a la existencia de fuerzas de atracción entre ellos.
442
Glosario
Neutrón: partícula masiva sin carga eléctrica. Neutrones y protones forman los núcleos atómicos. 443
Glosario No metales: cada uno de los elementos químicos que son malos conductores de la electricidad, carecen de brillo, se presentan en los tres estados de agregación: sólidos, líquidos y gaseosos. En sales en disolución forman iones electronegativos (aniones). Número atómico: número de protones presentes en el núcleo de los átomos de un elemento, que determina la situación de este en el sistema periódico y, por tanto, sus propiedades químicas. Oxácido: compuesto inorgánico producto de la reacción entre un anhídrido y agua.
Glosario Suspensión: mezcla heterogénea donde las partículas se observan a simple vista y con el tiempo se tienden a depositar en el fondo. Sustancias puras: material homogéneo de composición constante que posee una serie de propiedades que permiten identificarlas. Valencia: número que expresa la capacidad de combinación de un átomo o radical con otros para formar un compuesto. La unidad se atribuye al hidrógeno. Véase también estado de oxidación.
Óxido: compuesto que resulta de combinar oxígeno generalmente con un metal, o a veces con un metaloide. Óxido básico: compuesto inorgánico producto de la reacción entre un metal y el oxígeno. Oxisal: compuesto inorgánico producto de la reacción entre un oxácido y un hidróxido. Peso molecular: Suma de los pesos atómicos que entran en la fórmula molecular de un compuesto. pH: Índice que expresa el grado de acidez o alcalinidad de una disolución. Entre 0 y 7 la disolución es ácida, y de 7 a 14, básica. Polímero: compuesto químico, natural o sintético, formado por polimerización y que consiste esencialmente en unidades estructurales repetidas. Polimerización: reacción química en la que dos o más moléculas se combinan para formar otra en la que se repiten unidades estructurales de las primitivas y su misma composición porcentual cuando estas son iguales. Producto: compuesto o elemento generado después de una reacción química. Protón: partícula subatómica con carga eléctrica positiva, que constituye el núcleo de los átomos junto con los neutrones, y cuyo número, denominado número atómico, determina las propiedades químicas del átomo. Química: ciencia experimental que estudia la naturaleza, composición y propiedades de las sustancias materiales, así como las reacciones que se producen entre ellas. Así mismo, fórmula leyes, principios y teorías que permiten la correcta interpretación de dichas reacciones. Reaccionantes: compuestos y/o elementos iniciales que después de una reacción química generan otros compuestos y elementos diferentes. Soluciones: consiste en una mezcla sólida y homogénea de dos o más sustancias Soluto: que está disuelto. Solvente: dicho de una sustancia: que puede disolver y producir con otra una mezcla homogénea. 444
445
Glosario
446
Glosario
447
Glosario
448