+ que más. Ciencias Naturales 7. CABA. Libro del alumno by Edelvives Argentina

+ que MÁS

Ciencias naturales

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11/13/13 6:33 PM

Proyecto didáctico Equipo editorial Edelvives

Proyecto visual y Dirección de Arte Natalia Fernández

Dirección Editorial Florencia N. Acher Lanzillotta

Diseño de tapa Natalia Fernández

Autoría Ignacio Miller Claudio Quiroga Raúl Bazo Laura Melchiorre Eduardo Reciulschi Silvia Cerdeira

Diseño de maqueta Natalia Fernández y Cecilia Aranda

Edición Andrés Albornoz Eugenia Blanco Brenda Rubinstein Mariana Stein Corrección Susana Alvarez

Diagramación Olifant Ilustración Federico Combi Martín Bustamante Documentación fotográfica Mariana Jubany Preimpresión y producción gráfica María Marta Rodríguez Denis

Ciencias naturales 7 Ciudad de Buenos Aires / Bazo, Raúl... [et. al.]; editado por Mariana Stein y Andrés Albornoz. - 1a ed. - Ciudad Autónoma de Buenos Aires: Edelvives, 2013. 160 p. ; 27 x 22 cm. ISBN 978-987-642-269-7 1. Ciencias Naturales. 2. Enseñanza Primaria. I. Bazo, Raúl, II. Título. CDD 372.357

Este libro se terminó de imprimir en el mes de noviembre de 2013 en Artes Gráficas Buschi, Ferré 2250, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina. Reservados todos los derechos de la edición por la Fundación Edelvives. Queda rigurosamente prohibida, sin la autorización escrita de los titulares del copyright, bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución de los ejemplares de ella mediante alquiler o préstamo público. Queda hecho el depósito que dispone la ley 11.723.

Fotografía Foto de tapa: Shutterstock/DeReGe Experiencias: Paula Bonacorsi Referencia: a=arriba, ab= abajo, c=centro, d=derecha, i=izquierda Página: 8: Luca Galuzzi/ cc by 3.0; p. 37: Rwh/cc by 2.0; p. 38: ©Photowitch|Dreamstime.com; p. 41: Steve Jurvetson/cc by 2.0 (a), Darío Sanches/cc by-sa 2.0 (ab-i), Dirk/cc by-sa 2.5 (ab-d); p. 42: ©Saintho|Dreamstime.com; p. 44: Przemyslaw Malkowsky/cc by 3.0 (a); p. 45: Adrian Angelov/cc by 2.0 (i); p. 46: ©Citalliance|Dreamstime.com (a); p. 065: Laurent Lebois/cc by 2.0 (d-a); p. 66: Jerzy Strzelecki/cc by 3.0 (a); p. 70: Roland zh/cc by 3.0 (a), Stormy Dog/cc by 2.0 (c), Donald Hobern/cc by-sa 2.0 (d); p. 73: Lordgrunt/cc by 3.0 (ab-i), Anca Mosoiv/cc by 3.0 (ab-d); p. 76: Andreas Trepte/cc by-sa 2.05 (ab); p. 84: ©David Davis|Dreamstime.com; p. 103: Daryomanp/cc by 3.0 (ab-d);109: Cassini Imaging team/NASA. Shutterstock: elvistudio, Andrei Kuzmik, Igor Lateci, ssuaphotos, mj007, humbak, elxeneize, Michael Warwick, Alexander Tihonov, Yuriy Kulik, Karol Kozlowski, chungking, Alexander Dotsenko, Ryzhkov Alexandr, Sea Wave, stevemart, denio109, Marie C Fields, photosync, gosphotodesign, Dzinnik Darius, Loredana Cirstea, Svetlana Foote, Gustavo Toledo, Brent Hofacker, Madlen, John Kasawa, clearimages, grynold, grynold, Surkov Dimitri, Volosina, gudak, Luiz Rocha, Pressmaster, Markus Mainka, Pressmaster, lzf, borzywoj, Cheryl Casey, Volodymyr Burdiak, Photographee.eu, Riegsecker, Jorg Hackemann, Ethan Daniels, Nathalie Speliers Ufermann, Isabelle Kuehn, Vilainecrevette, Vilainecrevette, R Carner, Apples Eyes Studio, Stu Porter, AndreAnita, Fabio Lotti, Rashid Valitov, Matteo potos, Matt Jeppson, Madlen, mashe, Arunas Gabalis, Waraphan Rattanawong, LeniKovaleva, freya-photographer, Subbotina Anna, Marius Neacsa, worldswildlifewonders, Ethan Daniels, Mikeledray, MarcelClemens, Anibal Trejo, Giovanni Cancemi, CristinaMuraca, nattanan726, William Perugini, Yaromir, bikeriderlondon, Olga Sapegina, DDCoral, ZouZou, Jorg Hackemann, Oskar SCHULER, SnapshotPhotos, jeep2499, Natursports, Sekar B, SUSAN LEGGETT, Mikael Damkier, Stu Porter, Neophuket, Stubblefield Photography, Matt Berger, Atypeek Design, jgorzynik, Martin Lehmann, Creativemarc, chungking, Kaianni. NASA/cortesía nasaimages.com

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Así es este libro

1 Las transformaciones químicas

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Los materiales por dentro Las transformaciones físicas Las transformaciones químicas La combustión Los combustibles Los combustibles y el ambiente La corrosión ¿Cómo se previene la corrosión? Las transformaciones químicas y los materiales La metalurgia Los materiales cerámicos Ambiente y tecnología: La industria química y el medio ambiente 16 En práctica: Transformaciones químicas en el laboratorio 18 Revisamos qué aprendimos 19 2 Transformaciones y conservación de los alimentos

Los alimentos se transforman La producción de los alimentos La conservación de los alimentos La conservación por eliminación del aire La conservación por eliminación del agua La conservación por eliminación del calor La conservación por acción del calor La conservación mediante el agregado de sustancias Ambiente y tecnología: Procesos artesanales e industriales de elaboración de alimentos En práctica: ¿De qué manera los microorganismos transforman los alimentos? Revisamos qué aprendimos 3 La digestión y la circulación

¿Para qué nos alimentamos? La nutrición La digestión en el ser humano El sistema digestivo Las etapas de la digestión La digestión en otros animales La ingestión del alimento La digestión y la absorción del alimento La circulación en el ser humano El sistema circulatorio La circulación de la sangre

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La circulación en otros animales Sistemas circulatorios cerrados y abiertos La circulación en los vertebrados Ambiente y tecnología: Salud de los sistemas digestivo y circulatorio En práctica: El proceso de absorción de nutrientes Revisamos qué aprendimos 4 La respiración y la excreción

La respiración en el ser humano La respiración celular La ventilación pulmonar La respiración en otros animales La respiración branquial La respiración traqueal La respiración en las aves La respiración cutánea La excreción en los seres humanos La excreción celular El sudor El sistema urinario La excreción en otros animales La excreción en los invertebrados La excreción en los vertebrados Ambiente y tecnología: Los respiradores artificiales En práctica: El intercambio gaseoso respiratorio Revisamos qué aprendimos 5 La reproducción de los seres vivos

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¿Qué es la reproducción? Ideas acerca de la reproducción Dos modos de reproducción La reproducción en los animales Sistemas reproductores La fecundación El desarrollo del embrión La reproducción asexual en los animales La reproducción sexual en las plantas La reproducción en las plantas con flores La reproducción en las plantas sin flores La reproducción asexual en las plantas La reproducción en los hongos y los microorganismos Ambiente y tecnología: Cruzas selectivas e hibridaciones En práctica: ¿Cómo observar una semilla? Revisamos qué aprendimos

44 44 45 46 48 49 51 52 52 53 54 54 54 55 55 56 56 56 57 58 58 59 60 62 63 65 66 67 67 68 68 69 70 71 72 72 73 74 75 76 78 79

6 La reproducción humana

La reproducción de los seres humanos Los órganos reproductores femeninos Los órganos reproductores masculinos Desarrollo y madurez sexual El ciclo menstrual La fecundación El desarrollo del embrión El desarrollo del feto El parto Salud y reproducción El sida El virus del papiloma humano Ambiente y tecnología: Las ecografías: una ventana al desarrollo del bebé humano dentro del útero En práctica: Armar una campaña para informar sobre las infecciones de transmisión sexual Revisamos qué aprendimos 7 El movimiento

Cambiar de posición ¿Con respecto a qué nos movemos? Primeras descripciones del movimiento Sistemas de referencia y movimientos relativos ¿Está en reposo o en movimiento? Posiciones y coordenadas El tiempo en los sistemas de referencia La trayectoria Tipos de trayectoria Distancia y trayectoria ¿Cómo se calcula la distancia? Los cambios de posición y el tiempo La rapidez La rapidez y los sistemas de referencia La aceleración Ambiente y tecnología: El movimiento y los transportes En práctica: Un ferrocarril en movimiento Revisamos qué aprendimos 8 El sistema solar

Características globales del sistema solar La formación del sistema solar La formación de los cuerpos menores Las órbitas en el sistema solar

81 82 82 83 84 85 86 86 87 87 88 88 89 90 92 93 95 96 97 97 98 98 98 99 100 100 101 101 102 102 102 103 104 106 107 109 110 111 111 112

Los planetas Los planetas interiores Los planetas exteriores Marte, el planeta rojo ¿Hay agua en Marte? Los cuerpos menores del sistema solar Los asteroides Los cometas Ambiente y tecnología: Los viajes interplanetarios En práctica: Construcción de un telescopio Revisamos qué aprendimos 9 El sistema Sol-Tierra-Luna

Las estaciones del año ¿Por qué se producen las estaciones? Las estaciones, según el hemisferio Dos lugares sin estaciones Las fases de la Luna La luz de la Luna La posición, el movimiento y las fases de la Luna Los eclipses Los eclipses de Sol Eclipses de Luna ¿Eclipse de Sol o luna nueva? ¿Hay más eclipses de Luna que de Sol? Los tránsitos Eclipses en otros planetas Ambiente y tecnología: Las estaciones en el sistema solar En práctica: Un modelo del sistema Sol-Tierra-Luna Revisamos qué aprendimos Herramientas para trabajar en ciencias Reconocer instrumentos de laboratorio Elaborar diagramas de procesos Comprender a través de analogías Buscar y seleccionar información en internet Analizar un experimento histórico Organizar una investigación mediante la realización de una webquest Utilizar representaciones gráficas en ejes de coordenadas Utilizar instrumentos de observación Utilizar aplicaciones informáticas para estudiar fenómenos astronómicos Repasar lo aprendido

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Así es este libro La reproducción de los seres vivos

Al comienzo de cada capítulo encontrarán algunas actividades para que comprueben lo que saben acerca del tema que van a estudiar.

Ambiente y tecnología

Ideas acerca de la reproducción

Hoy nos parece evidente el hecho de que todos los seres vivos se originen en otros seres vivos. Sin embargo, antiguamente se pensaba que, bajo ciertas condicondi ciones, algunos seres vivos, como los microorganismos, los gusanos, los insectos y las ratas, podían surgir de la materia inanimada. Esta creencia, conocida como teoría de la generación espontánea, permaneció vigente durante muchos siglos, hasta que, en el siglo xvii, el investigador italiano Francesco Redi diseñó un experimento que la puso en duda. Redi tomó tres recipientes iguales y colocó un trozo de carne en cada uno; un recipiente lo dejó destapado, otro lo cubrió con una tela y el tercero lo tapó con un corcho. Al cabo de unas semanas, observó que en el recipiente destapado re habían aparecido larvas de mosca sobre la carne, mientras que en el segundo recipiente las larvas estaban sobre la tela que lo cubría. En el recipiente tapado con corcho no había ninguna larva. Redi concluyó que las larvas no habían surgido depo espontáneamente de la carne, sino que esta atraía a las moscas, que habían depositado sus huevos sobre la carne en un caso y sobre la tela en el otro. La teoría de la generación espontánea fue refutada definitivamente en el siglo xix mediante los experimentos que realizó otro científico, el francés Louis Pasteur.

La reproducción de los seres vivos

Los mecanismos de reproducción en los seres vivos son muy variados, pero todos pertenecen a una de dos modalidades principales: la sexual y la asexual. • En la reproducción sexual intervienen dos células sexuales, también llamadas gametos: uno masculino y otro femenino. El gameto masculino se une al gameto femenino y ambos forman una nueva célula, llamada cigoto; al desarrollarse, el cigoto da origen a un embrión, que se transformará en un nuevo individuo de la especie. Este individuo será similar a sus progenitores, pero no idéntico. • En la reproducción asexual no participan gametos: el nuevo individuo se origina a partir de una célula no sexual o de la parte del cuerpo de otro organismo. El individuo generado de esta manera es idéntico a su progenitor. gameto masculino

progenitor

padre descendientes embrión descendiente

madre

gameto femenino

La reproducción sexual es el modo de repro reproducción más frecuente en los animales y las plantas. Por lo general, en ella participan dos individuos de distinto sexo.

Francesco Redi (1626-1697).

Actividades

Dos modos de reproducción

La reproducción asexual es más frecuente entre los microorganismos. En este tipo de reproducción interviene siempre un solo individuo.

En cada capítulo se incluyen dos páginas que relacionan el tema del capítulo con algunos desarrollos tecnológicos y diversos aspectos del ambiente y su conservación.

Ambiente y tecnología

1. Subrayen con los colores que se indican en cada caso las partes del texto de estas páginas que contengan las respuestas a las siguientes preguntas. En rojo: ¿En qué consiste la reproducción? En azul: ¿Qué es una especie? En verde: ¿Qué ocurre cuando se cruzan dos individuos de especies distintas? En negro: ¿Cuál era la idea que sostenían los defensores de la teoría de la generación espontánea? 2. Ingresen a este sitio de internet del Estado argentino: aportes.educ.ar. En el menú, elijan “Biología”, luego “Recorrido histórico” y, finalmente, ingresen al artículo llamado “El golpe mortal a la generación espontánea” y léanlo. Con la información que encontraron allí, describan en sus carpetas el experimento que realizó Pasteur para refutar la teoría de la generación espontánea.

Los viajes interplanetarios Los seres humanos enviamos naves espaciales no tripuladas a todos los planetas del sistema solar. También hubo naves que partieron de nuestro planeta y sobrevolaron asteroides, como Vesta, y cometas, como el Halley. Incluso el planeta enano Plutón será visitado en el año 2015 por la sonda espacial New Horizons.. Pero ¿cómo se realizan estos viajes espaciales?

Viajando por el sistema solar y el universo. Empleando la asistencia gravitatoria, los seres humanos hemos conseguido enviar naves a todos los rincones del sistema solar. Por ejemplo, fue posible visitar Mercurio porque se usó el planeta Venus para frenar la caída al Sol. Para ir más lejos de Júpiter, las naves se asistieron de su masa y de su movimiento. Cuatro naves, además, adoptaron una trayectoria que les permitirá atravesar los límites del sistema solar. Una de ellas, incluso, ya lo logró en el año 2013. Se trata de Voyager I. Junto con su gemela Voyager II, son las sondas que han llegado más lejos de nuestro planeta.

El lanzamiento. Cuando arrojamos un objeto hacia arriba, como una piedra, este vuelve siempre a caer, por efecto de la fuerza de gravedad de la Tierra. ¿Cómo hacer, entonces, para que una nave abandone la Tierra? El secreto está en la velocidad: si a un objeto se le da una velocidad inicial de 40.320 km/h, escapará de la atracción gravitatoria de la Tierra, no volverá a caer y entrará en órbita alrededor de nuestro planeta. Por eso, se conoce esa velocidad como velocidad de escape.. Si la velocidad es mayor que la de escape, el objeto tomará una órbita parabólica o hiperbólica y dejará definitivamente la Tierra.

La trayectoria. Una vez que la nave abandonó la Tierra, el viaje es más sencillo. Una órbita hiperbólica se va haciendo prácticamente recta a medida que nos alejamos de la Tierra. De esta forma, la nave se alejará indefinidamente, en línea recta, de nuestro planeta. Con la tecnología actual podemos saber con exactitud cuándo y cómo lanzar la nave para que llegue al destino deseado. Así, podríamos llegar a Marte y a Venus. Con un motor muy potente, quizás podríamos alcanzar Júpiter, pero Saturno nos llevaría ya demasiado tiempo. No disponemos actualmente de la energía suficiente para llegar más lejos. Es necesario algo que nos provea de más energía.

Dentro de 40.000 años, Voyager 2 pasará cerca de la estrella llamada Ross 248. Si no es desviada o atrapada por su gravedad, se dirigirá hacia Sirio, la estrella más brillante a simple vista, donde llegará dentro de 296.000 años.

Luego de visitar Saturno, las dos naves toman rumbos diferentes: Voyager 1 se dirige directamente hacia las afueras del sistema solar, mientras que Voyager 2 viaja hasta Urano y luego hasta Neptuno.

La sonda espacial Voyager 2 despegó de la Tierra el 20 de agosto de 1977. Voyager 1 lo hizo poco tiempo después, el 5 de septiembre de ese año.

trayectorias abiertas

Neptuno Tierra

Las dos sondas alcanzaron Júpiter en el año 1979. Allí recibieron la asistencia gravitatoria de este planeta gigante.

trayectorias cerradas

Voyager 2

Júpiter Urano

Saturno

Empecemos por acá

En las páginas que siguen, • Conversen entre todos acerca de las semejanse desarrolla el tema del zas y las diferencias entre los seres vivos de las imágenes. capítulo a través de textos − ¿Todos tienen dos progenitores? − ¿Las crías son exactamente iguales a sus proe imágenes. Además, las genitores? − ¿Todos nacen de la misma manera? les ayudarán a − ¿Qué significa queactividades un ser vivo pertenece a la misma especie que sus progenitores? ¿Córevisar que mo nos damos cuenta de que estolo es así? In- estudiaron.

nave atravesando el pozo gravitatorio de un planeta

• Una de las características que distinguen a los • Conversen entre todos acerca de las semejanzas y las diferencias entre los seres vivos de las imágenes. − ¿Todos tienen dos progenitores? − ¿Las crías son exactamente iguales a sus progenitores? − ¿Todos nacen de la misma manera? − ¿Qué significa que un ser vivo pertenece a la misma especie que sus progenitores? ¿Cómo nos damos cuenta de que esto es así? Indiquen, si lo saben, a qué especie pertenecen los seres vivos de las imágenes.

seres vivos de los objetos inanimados es que Empecemos por acá los primeros se reproducen. Mediante la repro-

ducción, los seres vivos originan descendientes similares a ellos y, de este modo, aseguran la continuidad de las especies. − ¿A qué grupos de seres vivos pertenecen los organismos de las imágenes? − ¿Qué momento o etapa relacionada con la reproducción les parece que se representa en cada imagen? Propongan una manera en que podrían ordenarse.

• Una de las características que distinguen a los seres vivos de los objetos inanimados es que los primeros se reproducen. Mediante la reproducción, los seres vivos originan descendientes similares a ellos y, de este modo, aseguran la continuidad de las especies. − ¿A qué grupos de seres vivos pertenecen los organismos de las imágenes? − ¿Qué momento o etapa relacionada con la reproducción les parece que se representa en cada imagen? Propongan una manera en que podrían ordenarse.

La tecnología y las fuentes de energía que poseemos solo nos hubieran permitido llegar hasta Júpiter. Afortunadamente, Júpiter es el planeta más grande y masivo. Tan grande es su masa que nos permite saltar al espacio interestelar.

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65 Revisamos qué aprendimos

13. Subrayen con rojo13. lasSubrayen características que se refieren a la a la16. las siguientes imágenes. con rojo las características que se refieren Observen las siguientes imágenes. Luego, coloquenLuego, coloquen 16.Observen sexual con azul que se refieren junto a cada palabra o expresión la/s letra/s de lasla/s imá-letra/s de las imáreproducción sexual reproducción y con azul lasy que selasrefieren a a junto a cada palabra o expresión la reproducción asexual. genes que mejor la ilustran. Tengan en cuenta que una la reproducción asexual. genes que mejor la ilustran. en cuenta que una misma imagen puede corresponder a másTengan de una palaDa origen a seres vivos similares a sus progenitores, bra o expresión. pero no idénticos. misma imagen puede corresponder a más de una palaDa origen a seres vivos similares a sus progenitores, Origina seres vivos idénticos a sus progenitores. bra o expresión. pero no idénticos. Es la forma de reproducción de la mayoría de los y plantas. Origina seres vivosanimales idénticos a sus progenitores. Es el modo habitual de reproducción de muchos Es la forma de reproducción microorganismos. de la mayoría de los Se puede realizar mediante la fragmentación de un animales y plantas. A B individuo. Es el modo habitual reproducción de muchos En de muchas plantas, la estructura especializada en microorganismos. esta función es la flor. Se puede realizar la fragmentación un (C) Indiquen si las siguientes afirmaciones sonde correctas 14.mediante A B o incorrectas (I). individuo. El polen contiene los gametos femeninos de las En muchas plantas, la estructura especializada en C D plantas. esta función es la flor. El carpelo es el órgano femenino de las plantas con

En esta sección podrán profundizar en algunos de los procedimientos que se utilizan en el trabajo científico y entrenar algunas estrategias para estudiar.

flores. En la polinización, los gametos femeninos se unen a

los gametos masculinos.son correctas (C) afirmaciones 14. Indiquen si las siguientes Las plantas con conos no forman frutos. o incorrectas (I). Los musgos y los helechos no se reproducen meE F El polen contienediante los semillas. gametos femeninos de las C D plantas. 15. Tilden la frase que complete cada oración de la manera Reproducción asexual Reproducción sexual Por medio de la siguiente actividad, realizarán un modelo experimental del proceso de absorción más adecuada. El carpelo es el órgano femenino de las plantas con experiencia y lo que ocurre en nuestro organismo. Si Elementos necesarios de nutrientes que tiene lugar a nivel del intestino delgado. Una especie es un conjunto de individuos… Fecundación interna Fecundación externa flores. … parecidos o idénticos. comparan lo realizado en esta actividad con la función • 1 vaso de plástico Ovíparo Vivíparo … con características similares yseque pueden dar experiencia y lo que ocurre en nuestro organismo. Si Elementos necesarios En la polinización, los gametos femeninos unen a del intestino delgado, ¿qué representan la yerba, la me• ½ vaso de yerba origen a otros individuos, también similares. Estolón Fisión comparan lo realizado en esta actividad con la función • 1 vaso de plástico los gametos masculinos. dia ydelgado, el jugo siguen el jugo y la • agua … que comparten un territorio común y se reprodel intestino ¿quéverdoso? representan la¿Qué yerba, lacamino me• ½ vaso de yerba Marsupial Planta con flores ducen de habitual. dia y el jugo verdoso? ¿Qué camino siguen el jugo y la • agua nomanera forman frutos. yerba en el cuerpo al salir del intestino delgado? Las plantas con conos • 1 media de toalla blanca de unos 30 cm de largo yerba en el cuerpo al salir del intestino delgado? • 1 media de toalla blanca de unos 30 cm de largo 17. Elijan una de las imágenes de la actividad anterior y reLos musgos y losLahelechos se reproducen me• 1 plato hondo• o1 plato recipiente estilo palangana • Completen el siguiente cuadro. teoría de lano generación espontánea era errónea hondo o recipiente estilo palangana • Completen el siguiente cuadro. dacten un epígrafe. Para ello utilicen las palabras y las porque sostenía que… E expresiones con que asociaron esa imagen. F diante semillas. En la experiencia En nuestro organismo

Herramientas para trabajar en ciencias Al finalizar tanto el estudio de un tema específico como el de los diversos temas abordados en un libro, conviene volver sobre ellos para comprobar cuánto se ha avanzado. Realizar un repaso no solo ayuda a recapitular lo ya aprendido: también permite descubrir nuevas conexiones entre los temas y plantearnos nuevos interrogantes. El turno de ustedes

… los seres vivos surgen siempre a partir de otros seres vivos.

En nuestro organismo

… algunos seres oración vivos podían de la materia 15. Tilden la frase que complete cada desurgir la manera Reproducción asexual Reproducción sexual inanimada. más adecuada. … todos los seres vivos surgen de la materia inanijugo verdoso mada. Una especie es un conjunto de individuos… Fecundación interna Fecundación externa • Sobre la base de la experiencia realizada, determinen si … parecidos o idénticos. yerba la siguiente afirmación es correcta. “El proceso de abOvíparo Vivíparo sorción de nutrientes es un pasaje de sustancias desde Anticipaciones … con características similares y que pueden dar el interior del intestino hacia la sangre”. Dibujen en sus carpetas cómo se imaginan que se realiza origen sia otros individuos, también similares. Estolón Fisión • Sobre la base de la experiencia realizada, determinen la absorción de nutrientes en el intestino delgado. ¿Qué se 79 absorbe? ¿Cómo se produce esta absorción? En conclusión …deque comparten un territorio común y se reprola siguiente afirmación es correcta. “El proceso abMarsupial Planta con flores • Copien el siguiente diagrama en sus carpetas y comducen sorción de nutrientes es un pasaje de sustancias desdede manera habitual. AnticipacionesPaso a paso plétenlo. PASO 1 Llenen un vaso con yerba hasta la mitad y agréel interior del intestino hacia la sangre”. Dibujen en sus carpetas cómo se imaginan que se realiza 17. Elijan una de las imágenes de la actividad anterior y reguenle agua (como si fueran a preparar mate). ingestión Los alimentos ingresan a través . de la La teoría de la generación espontánea era errónea la absorción de nutrientes en el intestino delgado. ¿Qué se dacten un epígrafe. Para ello utilicen las palabras y las 2 Traspasen el contenido del vaso a una media de porque sostenía que… absorbe? ¿Cómo PASO setoalla produce esta absorción? En conclusión expresiones con que asociaron esa imagen. blanca colocada dentro de un recipiente plástico … los seres vivos surgen siempre a partir de otros elLossiguiente diagrama • Copien o plato hondo. alimentos se transforman y en sus carpetas y comdigestión . seres vivos. plétenlo. se obtienen Paso a paso PASO 3 Empujen la yerba dentro de la media de manera … algunos seres vivos podían surgir de la materia PASO 1 Llenen unque vaso con hasta la mitad y agrérecorra todayerba la extensión. Los alimentos ingresan a través inanimada. guenle agua (como si fueran a preparar mate). ingestión , Los nutrientes pasan a la PASO 4 Observen. ¿Qué ocurre a medida que la yerba se absorción lael . . que los transporta de a todo … todos los seres vivos surgen de la materia inanidesplaza por la media? mada. PASO 2 Traspasen el contenido del vaso a una media de PASO 5 Registren sus observaciones en la carpeta. toalla blanca colocada dentro de un recipiente plástico Las sustancias no digeridas salen eliminación . por el Análisis de los resultados o plato hondo.• Los alimentos se transforman y Algo similar a lo que ocurre con la yerba dentro de yerba

Empujen la yerba dentro de la media de manera que recorra toda la extensión.

PASO 3

Observen. ¿Qué ocurre a medida que la yerba se desplaza por la media?

PASO 4

PASO 5

se obtienen

Herramientas para trabajar en ciencias p. 144

absorción

Los nutrientes pasan a la que los transporta a todo el

Registren sus observaciones en la carpeta.

Análisis de los resultados • Algo similar a lo que ocurre con la yerba dentro de la media ocurre en el intestino delgado. Por eso, se pueden establecer relaciones entre lo realizado en la

eliminación

Las sustancias no digeridas salen . por el

Al final de cada capítulo, una serie de actividades les servirán para repasar los conceptos explicados y les propondrán herramientas para estudiar mejor.

El turno de ustedes

Repasar lo aprendido

media jugo verdoso

la media ocurre en el intestino delgado. Por eso, se pueden establecer relaciones entre lo realizado en la

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Herramientas para trabajar en ciencias

Revisamos qué aprendimos

práctica Por medio de la En siguiente actividad, realizarán un modelo experimental del proceso de absorción de nutrientes que tiene lugar a nivel del intestino delgado. El proceso de absorción de nutrientes

digestión

En 2013, Voyager 1 se convirtió en la primera sonda en abandonar el sistema solar. Dentro de 14.000 años, saldrá de la nube de Oort y dentro de 40.000 años llegará a una pequeña estrella roja llamada AC+79 3888.

diquen, si lo saben, a qué especie pertenecen los seres vivos de las imágenes.

El proceso de absorción de nutrientes

En la experiencia

En noviembre de 1980, Voyager 1 llega a Saturno. Voyager 2 llegaría en agosto del año siguiente.

En la sección En práctica, encontrarán experiencias y otras actividades prácticas para aplicar lo que aprendieron a lo En práctica largo del capítulo.

media

Voyager 1

Asistencia gravitatoria. La gravedad de los planetas deforma el espacio, como si fueran pelotas apoyadas sobre una sábana. Cuanto mayor sea la masa del planeta, mayor va a ser el “pozo gravitatorio” que se produzca. En consecuencia, si una nave pasa lejos de cualquier planeta, viajará en línea recta; pero si pasa cerca de alguno de los planetas, cambiará su dirección por una trayectoria parabólica o hiperbólica, o quedará en órbita alrededor del planeta. Pero, además, la gravedad de los planetas se puede utilizar para darle más energía a una nave. Esto es posible porque los planetas giran alrededor del Sol. Entonces, cuando la nave espacial entra en el pozo gravitatorio, puede no solo cambiar de trayectoria, sino también acelerar su movimiento, acoplándose al movimiento del planeta. De este modo, las naves espaciales consiguen el impulso que necesitan para llegar a los cuerpos más lejanos del sistema solar.

1. El libro con el que trabajaron este año está organizado en nueve capítulos que, a su vez, pueden agruparse en cuatro grandes ejes: • La Tierra y el universo • Los materiales • Las fuerzas y el movimiento • Los seres vivos a. Subrayen el título de cada capítulo con el color del eje que, según ustedes, le corresponde. Capítulo 1. Las transformaciones químicas Capítulo 2. Transformaciones y conservación de los alimentos Capítulo 3. La digestión y la circulación Capítulo 4. La respiración y la excreción Capítulo 5. La reproducción de los seres vivos Capítulo 6. La reproducción humana Capítulo 7. El movimiento Capítulo 8. El sistema solar Capítulo 9. El sistema Sol-Tierra-Luna b. Sin mirar el índice, indiquen en qué capítulo puede aparecer cada uno de estos temas. Luego, consulten el índice para verificar sus respuestas. La pasteurización El recorrido de la sangre en el organismo Los asteroides La combustión La fecundación externa Los sistemas de referencia La traslación La eliminación de los desechos de las células La pubertad

2. Conversen a partir de las siguientes preguntas y anoten las conclusiones en sus carpetas. a. ¿En qué se diferencian las transformaciones físicas de las transformaciones químicas? b. ¿Cuáles son los órganos y sistemas de órganos que participan en la función de excreción? c. ¿Qué características debe reunir un astro para ser considerado un planeta? ¿Y para ser considerado un cometa? d. ¿Qué métodos se emplean para conservar las siguientes clases de alimentos? • Carnes. • Lácteos. • Frutos secos. • Legumbres. e. ¿Por qué se afirma que el movimiento es relativo? f. ¿Qué ideas sostenían los partidarios de la teoría de la generación espontánea? ¿Quiénes demostraron que esa teoría era errónea? ¿Cómo lo hicieron? g. ¿Por qué los eclipses de Sol solo son visibles en algunas zonas de la Tierra y no en todo el planeta? h. ¿Cómo llegan los nutrientes de los alimentos a las células del cuerpo? ¿Y el oxígeno? i. ¿Qué diferencia existe entre un sistema circulatorio cerrado y un sistema circulatorio abierto? j. ¿Qué es el ciclo menstrual? ¿A qué edad, aproximadamente, comienza a ocurrir? k. ¿Qué similitudes pueden establecerse entre la semilla de una planta y el huevo de un animal? 3. Anoten en sus carpetas qué capítulos del libro tuvieron en cuenta para responder cada una de las preguntas de la actividad anterior.

4. Teniendo en cuenta los temas que estudiaron a lo largo de este año, agrupen los siguientes objetos y seres vivos en seis pares, de acuerdo con la relación que puede establecerse entre los miembros de cada par. Sigan estos pasos. a. Seleccionen de la lista de características que se encuentra a la derecha la que resulte más adecuada para identificar cada objeto o ser vivo y anótenla debajo de la imagen que corresponda. Observen el ejemplo. b. Indiquen el criterio que puede utilizarse para relacionar un objeto o un ser vivo con otro. Para eso, revisen la lista de criterios. Luego, coloquen junto a cada imagen la letra del criterio o de los criterios que les parezcan más adecuados.

Características gaseoso • ovíparo • bilis • sin fruto • abierta • combustión• jugos gástricos • rocoso • cerrada• rotura • vivíparo • con fruto Criterios A. Tipo de transformación de la materia (química o física). B. Tipo de trayectoria. C. Sustancias que intervienen en la digestión. D. Forma de desarrollo del embrión. E. Tipo de composición del planeta. F. Presencia o ausencia de estructura protectora en las semillas.

Tortuga.

Círculo.

Flor.

Venus.

Hornalla encendida.

Estómago.

Cono.

Trozos de vidrio.

Oso.

Júpiter.

Páncreas.

B A

Parábola.

abierta

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Herramientas para trabajar en ciencias p. 144

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Las transformaciones químicas

Empecemos por acá • A cada instante se producen cambios a nuestro alrededor, que podemos percibir a través de los órganos de los sentidos. Algunos de estos cambios son muy rápidos para nosotros, pero otros ocurren de modo lento. −−¿Qué le ocurrió a la reja que se ve en la fotografía de esta página? −−¿Conocen alguna forma de evitar que las rejas se deterioren de ese modo? −−¿Conocen otros objetos a los que les suceda lo mismo que a la reja de la fotografía?

• Conversen entre todos a partir de estas preguntas. −−¿Qué les parece que le ocurre al carbón cuando se quema? −−¿Por qué se cocina la comida en una parrilla? ¿Le sucede lo mismo al agua cuando hierve que a la carne cuando se la cocina? −−Cuando alguien enciende la hornalla de la cocina, ¿ocurre el mismo cambio que cuando se quema carbón? ¿Y cuando se enciende el motor de un auto?

Los materiales por dentro

agua

oxígeno

El agua es una sustancia pura compuesta y se la puede representar, por ejemplo, mediante esferas azules y blancas. El oxígeno, en cambio, es una sustancia pura simple. Para representarlo, alcanza con usar esferas de un solo color.

Todos los materiales, incluso los que están molidos como un polvo muy fino, se encuentran formados por grupos de partículas. Estas partículas, llamadas átomos, son demasiado pequeñas para observarlas a simple vista e, incluso, demasiado pequeñas para observarlas a través de un microscopio. Sin embargo, podemos estudiar de manera práctica el comportamiento de los materiales sin necesidad de ver los átomos. Para ello, podemos recurrir a un modelo. Los modelos son formas de representar algún aspecto de la realidad de manera simplificada para poder analizar algunas de sus características. Por ejemplo, cuando se estudia el sistema solar, se puede armar un modelo simplificado en el que solo se tengan en cuenta un planeta, un satélite natural y el Sol para estudiar sus relaciones y movimientos. Para representar los materiales, se puede utilizar un modelo conocido como modelo de partículas. Según este modelo, los materiales están formados por diminutas partículas, que no pueden observarse a simple vista. Estas partículas se pueden representar mediante esferas de diferentes colores y tamaños. Según este modelo, las sustancias puras simples están constituidas por un solo tipo de partículas. En cambio, las sustancias puras compuestas están formadas por más de un tipo de partículas.

Las transformaciones físicas

Desde que una persona nace hasta que es adulta atraviesa muchos cambios y su aspecto se va modificando con el tiempo. Sin embargo, por más que la persona crezca y su aspecto sea muy diferente al que tenía cuando era un bebé, su identidad y su nombre siguen siendo los mismos. Algo similar se puede decir de los materiales. Pueden cambiar de estado y de forma, pueden romperse, rayarse o mezclarse con otros, pero, luego de estos cambios, seguirán siendo los mismos que eran antes. Este tipo de transformaciones de los materiales se denominan transformaciones físicas. En ellas, las partículas que forman los materiales pueden juntarse o mezclarse, acercarse o alejarse, pero el material nunca se transformará en un material distinto. De este modo, por ejemplo, un cubito de hielo puede romperse en pedazos o derretirse, pero siempre será agua.

En la naturaleza, podemos encontrar el agua en los tres estados: sólida, como en los glaciares; líquida, como en los lagos; y gaseosa, como en el vapor de agua que hay en el aire.

Las transformaciones químicas

En la página anterior, estudiaron que, cuando los materiales se rompen o cambian de estado, siguen siendo los mismos materiales. Sin embargo, hay otros cambios en los que los materiales iniciales se transforman en materiales diferentes. Es lo que ocurre, por ejemplo, cuando se quema un papel o cuando se cocina un bife. En el primer caso, el papel se transforma en humo y cenizas; en el segundo, el bife cambia de crudo a cocido. Este tipo de transformaciones en las que los materiales se transforman en otros diferentes se denominan transformaciones químicas. Las transformaciones químicas pueden reconocerse porque se producen ciertos cambios que se pueden detectar a través de los sentidos. • Pueden aparecer un color y un olor diferentes. Es el caso de la carne; cuando se la cocina, su color cambia del rojo al marrón y despide un olor característico. • Pueden aparecer gases o burbujas. Es lo que ocurre, por ejemplo, cuando se disuelve una pastilla de vitamina C en agua. • Puede aparecer un sedimento. Esto sucede, por ejemplo, con algunos medicamentos líquidos cuando ya están vencidos. • Pueden emitir luz o calor, como se puede percibir cuando se enciende un fósforo, una fogata o se arrojan fuegos artificiales. Cuando se produce una transformación química, las partículas que forman los materiales se combinan entre sí y dan lugar a materiales diferentes de los originales. A los materiales de los que se parte en la transformación química se los llama reactivos y a los que se obtienen luego de la transformación se los denomina productos. Por ejemplo, cuando se enciende la hornalla de la cocina, se quema gas natural (compuesto, principalmente, por el gas metano) con oxígeno y se obtienen dos productos: el gas llamado dióxido de carbono y agua. Esta transformación se puede representar con esferas de colores usando, por ejemplo, una esfera roja y cuatro blancas para el metano y dos esferas azules para el oxígeno, tal como se observa en la siguiente ilustración. reactivos

El material inicial es la carne cruda y el final es la carne asada. Se pueden percibir en la carne cambios de color, textura, aroma y sabor.

productos

metano

dióxido de carbono oxígeno

agua

En esta ilustración, la flecha indica que se ha producido una transformación química. Por eso, las esferas están distribuidas de otro modo en los productos: una roja y dos azules para el dióxido de carbono, y una azul y dos blancas para el agua.

Actividades Indiquen cuáles de las siguientes acciones dan lugar a 1. transformaciones químicas (Q) y cuáles, a transformaciones físicas (F). Poner sal al agua de los fideos. Romper un papel.

Hacer una fogata. Congelar agua. Hacer un huevo frito. 2. Hagan en sus carpetas un dibujo que represente los cambios que ocurren cuando el agua líquida se congela.

Saber más Los peligros del monóxido de carbono El monóxido de carbono, que se produce durante la combustión incompleta, es un gas muy tóxico. Ingresa al cuerpo a través de la respiración sin que nos demos cuenta, porque no tiene olor ni sabor, e impide que el oxígeno llegue a las células en cantidad suficiente. Puede provocar desde dolor de cabeza, vómitos y desmayos hasta la muerte. En las casas, por lo general, los artefactos que pueden generar monóxido de carbono si no funcionan correctamente son los que queman gas, como los calefones y las estufas. Para prevenir los accidentes con monóxido de carbono, se recomienda mantener siempre los ambientes ventilados y que los artefactos que funcionan con gas sean instalados y mantenidos por un gasista matriculado.

La combustión produce calor. Por este motivo, se la aprovecha para cocinar y calentar las casas.

La combustión Como vieron en las páginas anteriores, cuando se enciende un fósforo o se hace una fogata, se produce una transformación química. Esta transformación se denomina combustión. En la combustión, además de producirse un reordenamiento de las partículas de los materiales, se produce calor cuando estos materiales se queman y luz cuando arden. La energía que se produce en la combustión puede ser aprovechada por las personas para un gran número de actividades. Por ejemplo, esa energía se utiliza para cocinar los alimentos, para calentar la casa o para que funcionen los motores de los autos y los colectivos. Para que se produzca la combustión es necesaria la presencia de oxígeno, que se denomina comburente. Este gas reacciona con el material combustible, que puede ser, entre otros, madera o carbón, como en una fogata; gas natural, como en una hornalla de la cocina o una estufa; o nafta, como ocurre dentro de los motores de los autos. Cuando prendemos una fogata, encendemos primero un fósforo y esperamos a que el material arda. Esto ocurre a una temperatura determinada. A esa temperatura, en la que ya no es necesario agregar más calor externo para que el material siga ardiendo, se la denomina temperatura de ignición, y es diferente para cada combustible. Si esta temperatura es baja, el combustible arderá rápidamente y, entonces, se dice que es inflamable. Este es el caso, por ejemplo, del alcohol o de la nafta. En el motor de un auto, en general, no hay oxígeno suficiente para que el combustible se queme por completo. Cuando eso ocurre, la combustión se denomina incompleta y se producen monóxido de carbono, que es un gas muy tóxico, y agua. En cambio, cuando hay suficiente oxígeno, como en el caso de la hornalla de la cocina, la combustión es completa. Entonces, se producen dióxido de carbono y agua, que no son tóxicos. Cuando la combustión es completa, la llama es azulada; en cambio, cuando es incompleta, la llama es amarilla.

El funcionamiento de los motores de los automóviles se produce a partir de la combustión de la nafta, que es el material combustible.

Cuanto más oxígeno hay disponible, más azul y caliente es la llama. Esto indica que la combustión es completa.

Los combustibles

La mayoría de los combustibles que se emplean en la actualidad provienen del petróleo. Una vez que se extrae el petróleo del subsuelo, se lo somete a un proceso de separación llamado destilación fraccionada. A partir de este proceso, se obtienen diferentes productos, por ejemplo, el gas para la red domiciliaria, la nafta, el combustible diésel, el querosén, aceites lubricantes, etcétera. Como el petróleo es un recurso natural no renovable y cada vez más escaso, se están desarrollando actualmente tecnologías que permiten obtener combustibles a partir de recursos renovables, aunque todavía no se está en condiciones de reemplazar por completo el uso del petróleo. Es el caso, por ejemplo, del biodiésel, un combustible que se produce a partir de aceites vegetales o grasas animales.

Los combustibles y el ambiente

La radiación del Sol viaja a través del espacio, en forma de ondas, que llegan a la superficie de nuestro planeta. Gran parte de esas ondas rebotan en la atmósfera y son devueltas o reflejadas al espacio. La radiación que atraviesa la atmósfera llega a la superficie terrestre, que absorbe parte de las ondas y refleja el resto, como si fuera un gigantesco espejo, de vuelta hacia el espacio. Parte de la energía solar absorbida por la superficie se transforma en calor. Una parte de este calor se disipa al exterior, pero otra parte es absorbida por gases atmosféricos, como el dióxido de carbono, el metano y el vapor de agua. Esto permite que la temperatura sea apta para el desarrollo de los seres vivos. Este fenómeno natural, que regula la temperatura de la superficie terrestre, del aire atmosférico y de los cuerpos de agua, es el efecto invernadero. A lo largo de la historia del planeta, el clima ha variado mucho, pero las variaciones tardaron muchísimos años en producirse. En cambio, se estima que desde que las actividades humanas comenzaron a emitir más dióxido de carbono y metano, la temperatura promedio aumentó 0,5 ºC en solo 150 años. Esto sucede porque la quema excesiva de combustibles fósiles, junto con otras actividades, como la deforestación, tienen como consecuencia un aumento de la acumulación de gases atmosféricos que producen efecto invernadero. Por lo tanto, esta capa de gases absorbe más calor proveniente de la superficie terrestre. Como este calor queda en la atmósfera, la temperatura promedio de la superficie terrestre aumenta. Este aumento de la temperatura se denomina calentamiento global y sus consecuencias principales se evidencian en el cambio climático, que puede llevar a la extinción a muchas especies de seres vivos.

El petróleo crudo es una mezcla de sustancias que reciben el nombre de hidrocarburos. Estas sustancias se evaporan a diferentes temperaturas, lo que permite separarlas mediante el método de destilación fraccionada.

Actividades Indiquen si las siguientes afirmaciones son correctas (C) o La quema de combustibles fósiles libera dióxido de 3. incorrectas (I). carbono, que contribuye al calentamiento global y al cambio climático. La mayoría de los combustibles que se emplean en la actualidad son derivados de aceites vegetales. 4. a. Busquen en internet información acerca del biodiésel. El efecto invernadero se produce como consecuencia b. Utilicen la información que encontraron para armar de la contaminación atmosférica. una tabla con dos columnas: una con las ventajas y otra con las desventajas del uso de biodiésel. La acción contaminante del hombre contribuye a acelerar el cambio climático normal del planeta.

La corrosión

No solo los metales “se oxidan”: un trozo de manzana expuesto al aire se oscurece al poco tiempo debido también a ese proceso.

Muchas veces, cuando abrimos una canilla que no fue usada durante un tiempo largo, el agua sale de un color marrón rojizo. Para explicar este fenómeno y otros similares, como el hecho de que las llaves nuevas son brillantes y las viejas opacas, decimos que los materiales se oxidaron. Esto quiere decir que se produjo una transformación química en los materiales, llamada corrosión. Este fenómeno es el mismo que le ocurrió a la reja que observaron en la fotografía de la apertura de este capítulo. La corrosión es un fenómeno natural que se produce como resultado de la interacción entre los materiales y el ambiente. Esta interacción deteriora los materiales, es decir que cuando un material se corroe ya no puede cumplir plenamente la función para la que fue diseñado. Por ejemplo, un clavo oxidado se rompe con mayor facilidad cuando se lo golpea con un martillo, y una olla oxidada se agujereará y dejará filtrar los líquidos. La corrosión implica una transformación química de los materiales. En esto se diferencia de otros fenómenos que solo producen cambios físicos, como la erosión que produce el viento sobre las rocas. De todos los materiales, los metales son los que sufren una mayor corrosión. El agente natural que provoca estas transformaciones químicas es, en general, el oxígeno. En efecto, la palabra oxidación, que se suele usar como sinónimo de corrosión, tiene el mismo origen que la palabra oxígeno. De todos modos, la corrosión puede ser causada también por otros agentes, incluso por algunos microorganismos. Los efectos de la corrosión varían según el material. Por ejemplo, los objetos de hierro forman sobre su superficie un polvo rojizo. Esta capa se denomina óxido de hierro y se la conoce comúnmente como herrumbre. En cambio, los objetos de cobre, que tienen naturalmente un color rojizo, cuando son expuestos durante mucho tiempo al oxígeno del aire, forman una sustancia de color oscuro llamada óxido de cobre.

cobre (reactivo)

óxido de cobre (producto)

oxígeno (reactivo)

Cuando las partículas de cobre se combinan con las del oxígeno, se forma óxido de cobre.

El cobre, en contacto con el aire húmedo, forma una capa o pátina verdosa llamada cardenillo, que es venenosa.

¿Cómo se previene la corrosión?

Como estudiaron en la página anterior, cuando los materiales se corroen, se desgastan y pueden romperse. Un puente de hierro, por ejemplo, podría derrumbarse si la corrosión lo afecta severamente. En la actualidad, disponemos de varias tecnologías para retardar la corrosión de los materiales y prolongar su vida útil. A continuación se describen algunas de esas tecnologías. • Una forma de proteger un metal de la corrosión es recubriéndolo con una pintura o una laca especial. Estas pinturas o lacas forman una película que protege el metal, ya que lo aísla de los factores del medio que causan corrosión. Hay que tener en cuenta que, si el recubrimiento se raya, el metal comenzará a corroerse. Por eso, los rayones tienen que ser reparados rápidamente. Este método es empleado comúnmente para proteger las rejas de las casas o las puertas metálicas. • Otra forma de proteger un metal de la corrosión es recubriéndolo con otro metal que sea más resistente a la corrosión. Por ejemplo, el cromo resiste más la corrosión que el hierro. El oro y la plata son aun más resistentes que el cromo. Aplicando una fina capa de esos materiales sobre el metal que se quiere proteger, se consigue una buena protección contra la corrosión. Para aplicar estas capas metálicas, se puede utilizar un método conocido como electrodeposición, que emplea una solución y corriente eléctrica para lograr el recubrimiento. • Un tercer modo de proteger un metal de la corrosión es, aunque parezca paradójico, poniéndolo en contacto con otro metal que resista menos la corrosión. El metal empleado como protección se oxida primero y protege al otro metal de la corrosión. Por eso, a este tipo de protección se la llama “protección por sacrificio”. • Las aleaciones también son útiles para evitar la corrosión. Es el caso, por ejemplo, del acero inoxidable, una aleación de acero y cromo. El acero, a su vez, es una aleación de hierro con carbono.

Para proteger el hierro y otros materiales metálicos de la corrosión, existen distintos tipos de pinturas anticorrosivas.

El recubrimiento con cromo, llamado cromado, es una de las formas de proteger los materiales de la corrosión.

La corrosión deteriora los objetos. Por eso, es conveniente usar alguna de las técnicas disponibles para protegerlos.

Actividades Busquen en la escuela al menos tres 5. objetos metálicos con signos de corrosión. Luego, armen grupos de cuatro o cinco chicos. Observen los objetos cuidadosamente y describan los signos que evidencian que se produjo una transformación química. 6. Realicen una lista con diez objetos metálicos que encuentren en sus casas y que tengan algún sistema de protección contra la corrosión. Luego, clasifíquenlos según el sistema de protección empleado en cada caso.

Las transformaciones químicas y los materiales En la actualidad, muchos de los materiales que empleamos son producidos de manera industrial a partir de transformaciones químicas de materiales naturales. Estos materiales naturales se utilizan como materias primas para producir materiales artificiales o sintéticos. Para transformar la materia prima en otro material hacen falta una gran cantidad de procesos que incluyen la extracción, procesamiento y la purificación de esos materiales. En algunos de estos procesos, se producen transformaciones físicas y, en otros, químicas. A partir de estas transformaciones, se obtienen materiales con características diferentes de las que presentaban las materias primas. La madera es uno de los materiales naturales más utilizados.

El oro es uno de los pocos materiales metálicos que no se encuentra en estado natural combinado con oxígeno.

La metalurgia

Los metales se obtienen a partir de ciertos minerales, que los contienen en estado natural. Son muy pocos los metales que pueden encontrarse en estado puro en la naturaleza. El primer paso para obtener un metal, entonces, es extraer esos minerales de la corteza terrestre. La obtención de estos y de otros minerales se denomina minería. Una vez que el mineral fue extraído, hay que separar el metal de los otros materiales con los que se encuentra mezclado. De esta tarea se encarga la metalurgia. En general, los metales se encuentran en los minerales formando óxidos u otras combinaciones. En el proceso metalúrgico, entonces, se busca invertir el proceso natural de oxidación mediante el cual un metal se combina con el oxígeno. Es decir, se procura hacer reaccionar el oxígeno con otra sustancia para que libere el metal. Una vez que se dispone del metal libre, se lo puede mezclar con otros materiales. En este caso, se trata de una transformación física. El resultado de esta combinación es una aleación. Con las aleaciones se busca conseguir materiales metálicos con características más convenientes que las del metal sin combinar. Por ejemplo, como vimos anteriormente, el acero es una aleación de hierro con un pequeño porcentaje de carbono. Con esta aleación, se obtiene un material que conserva las características del hierro, pero que, además, es muy resistente y moldeable.

La hematita es uno de los minerales de los que se extrae el hierro. Este metal es uno de los más abundantes en la corteza terrestre.

El acero se emplea para fabricar herramientas, utensilios y estructuras de puentes y viviendas, entre otros usos.

Los materiales cerámicos

Los materiales cerámicos están presentes en nuestra vida cotidiana de variadas formas. Son materiales cerámicos, por ejemplo, la losa y la porcelana con las que se fabrican tazas y pocillos; los ladrillos que se utilizan en la construcción de las viviendas; y también el vidrio, que se emplea para fabricar ventanas, vasos y platos, entre otros usos. Las materias primas que se utilizan para fabricar los cerámicos, como la arena y la arcilla, son materiales que contienen silicio, que es uno de los materiales más abundantes de la corteza terrestre. La arena, por ejemplo, está formada principalmente por una combinación de silicio con oxígeno, llamada sílice. La arcilla, en cambio, es una combinación de silicio, oxígeno y aluminio. La arena y la arcilla se encuentran en la naturaleza en forma de polvo. A partir de estos polvos, se pueden fabricar cosas tan diversas como las lentes de unos anteojos, una jarra de cerámica o un ladrillo. Esto se logra mediante transformaciones químicas en las que el calor es un factor clave. El vidrio, por ejemplo, se obtiene a partir de la arena. Para ello, primero se calienta la arena en un horno a una temperatura muy alta y luego se la enfría rápidamente. Cuando la arena se encuentra fundida se convierte en un líquido viscoso que se puede modelar para formar el objeto deseado. En la fabricación del vidrio, la arena puede mezclarse con otros materiales para obtener vidrios con características diferentes. Por ejemplo, si se le agrega boro, se obtiene un vidrio más resistente al calor, que se emplea comúnmente en las bandejas para horno. En el caso de los materiales cerámicos fabricados con arcilla, la materia prima se mezcla con agua, lo que permite modelarla. Luego se calienta la mezcla en un horno, pero no se la funde. De este modo, las partículas que la conforman se reorganizan de un modo más compacto y el material se endurece. Este proceso se conoce como cocción.

vidrio reciclado

horno vidrio plano

arena

vidrio fundido aditivos

estaño fundido

En la fabricación de los vidrios planos, generalmente, se hace flotar el vidrio fundido sobre una capa de estaño también fundido. De este modo, se obtiene un vidrio con una superficie muy plana.

La porcelana se fabrica a partir de una arcilla blanca muy pura, llamada caolín.

Actividades 7. a. Ingresen a este sitio de internet: http://www.encuentro.gov.ar/. b. En el menú superior, localicen el buscador y busquen la frase “materiales y materias primas”. Entre los resultados de búsqueda, encuentren el programa llamado “Cerámicos” y mírenlo. c. Mientras miran el programa, hagan una lista con todos los usos de los materiales cerámicos que se mencionan.

Ambiente y tecnología

La industria química y el medio ambiente El estudio de los materiales y de los cambios que se producen en ellos ha permitido un gran desarrollo de la industria química. Este desarrollo nos ha provisto de productos que eran impensables en la época de nuestros abuelos: plásticos de diverso tipo, detergentes, lubricantes, pinturas, cosméticos, medicamentos… Sin embargo, junto con los beneficios, la industria también ha generado efectos negativos sobre el ambiente. Afortunadamente, en los últimos años es cada vez mayor la conciencia acerca del cuidado de los recursos naturales y del papel que la química puede desempeñar en esta tarea. Contaminación sin control. Hasta mediados del siglo pasado, el enfoque que predominaba en relación con los procesos industriales se basaba en privilegiar la producción por encima de cualquier otro aspecto. Las sustancias y los materiales de desechos eran eliminados directamente al suelo, a los ríos y a la atmósfera sin ningún tipo de control. Esto provocó una contaminación con consecuencias imprevisibles sobre el ambiente y las personas, como la gran nube de smog que invadió Londres en 1952.

Frenar la contaminación. La percepción cada vez más generalizada de los efectos indeseables de la producción industrial condujo a que, a partir de la década de 1970, comenzaran a implementarse algunas medidas al respecto, como el tratamiento de las aguas utilizadas en los procesos de fabricación y el entierro de las sustancias contaminantes en el subsuelo. Sin embargo, estas medidas no impidieron que se produjeran algunos sucesos graves, como la fuga de sustancias tóxicas ocurrida en la ciudad india de Bhopal, en 1984.

La química verde. En respuesta a la necesidad de disminuir la contaminación ambiental y el uso de recursos no renovables (como los combustibles fósiles), algunos investigadores propusieron un enfoque novedoso para los procesos químicos industriales: la química verde. La química verde, también llamada química sustentable, plantea la necesidad de evitar la producción de residuos contaminantes y aprovechar al máximo los recursos que se emplean en la fabricación de productos.

Principios y aplicaciones de la química verde

El concepto de química verde, surgido a principios de la década de 1990, se basa en una serie de principios referidos a los métodos y los procesos adecuados para la elaboración de productos de manera sustentable. Una producción sustentable es aquella que satisface las necesidades de la sociedad actual y garantiza que también puedan satisfacerlas las generaciones futuras. A continuación se mencionan algunos de los principios de la química verde y varias de sus aplicaciones.

Al elaborar un material, es preferible evitar que se genere un residuo que intentar limpiarlo una vez que se haya formado. Este principio incluye, de alguna manera, a todos los otros y quienes investigan en el desarrollo de nuevos productos deben tenerlo presente, procurando que las ventajas que aporta un producto determinado tenga un mínimo impacto sobre el ambiente.

Los procesos de fabricación química deben diseñarse de tal manera que en el producto final se aprovechen al máximo las materias primas. Siguiendo este principio, hace unos años fue posible fabricar el análgesico denominado ibuprofeno en un menor número de etapas, con lo cual se redujo la cantidad de sustancias de desecho originadas durante su proceso de elaboración.

Los productos químicos deben diseñarse de tal manera que sean lo menos tóxicos posible, pero que mantengan la misma eficacia que otros. Ejemplos de productos elaborados de acuerdo con este principio son las naftas sin plomo y los termómetros que no contienen mercurio. En estos casos, se han reemplazado materiales peligrosos para la salud y el ambiente por otros mucho menos nocivos.

En la elaboración de un producto, es preferible utilizar materias primas que sean recursos renovables en vez de materias primas no renovables. La aplicación de este principio ha llevado al desarrollo de biogás y solventes obtenidos a partir de vegetales y de desechos orgánicos del suelo, con el fin de disminuir la dependencia de los combustibles fósiles como materias primas.

Se debe procurar diseñar los productos químicos de manera que luego de ser utilizados no permanezcan en el ambiente, sino que se descompongan o degraden naturalmente. Los productos que se adecuan a este principio son los que se denominan biodegradables. Actualmente, existen, por ejemplo, detergentes y bolsas de plástico biodegradables.

Se deben desarrollar métodos que permitan controlar los procesos industriales de producción en el mismo tiempo que ocurren, con el fin de evitar la formación de sustancias peligrosas. En cumplimiento de este principio, las industrias que fabrican o emplean productos químicos realizan pruebas experimentales y miden los resultados con ayuda de herramientas informáticas.

En práctica

Transformaciones químicas en el laboratorio Mediante esta actividad grupal, podrán experimentar con diferentes tipos de transformaciones químicas. Materiales (por grupo) • 1 moneda ligeramente oxidada • 3 recipientes de vidrio o de plástico transparentes • sal de mesa • vinagre blanco • 3 cucharas de plástico • 1 gotero • agua • almidón de maíz • solución de iodo (lugol) en un gotero • bicarbonato de sodio Paso a paso PASO 1 Formen grupos de cuatro o cinco chicos. Cada grupo tiene que realizar los tres experimentos que se indican a continuación.

Tomen la sal de mesa y obsérvenla. Completen otra fila de la tabla con las características observables de la sal. Luego, cubran la moneda con sal.

PASO 4

Observen el vinagre y completen la tercera fila de la tabla. Luego, agreguen vinagre hasta cubrir por completo la moneda. Observen que sucede y registren en la tabla los cambios que observen.

PASO 5

Segundo experimento PASO 6 Observen las características del almidón de maíz y regístrenlas. Luego, llenen con agua otro de los recipientes hasta la mitad de su capacidad. Agreguen dos cucharadas de almidón de maíz al agua y revuelvan. Si observan algún cambio, regístrenlo. PASO 7

PASO 2

Copien en sus carpetas o cuadernos de ciencias una tabla como la que se muestra debajo. Registren las características observables, como el aspecto, el color, etc., de cada uno de los materiales que vayan usando.

Material

Observaciones antes de usarlos Cambios observados en el experimento al usarlos en el (propiedades físicas experimento observables)

Registren las características de la solución de iodo. Agreguen en el recipiente veinte gotas de la solución de iodo y revuelvan durante unos segundos. Registren los cambios que observen en el momento de mezclar y luego de cinco minutos.

Tercer experimento PASO 8 Observen las características del bicarbonato de sodio y regístrenlas. Coloquen tres cucharadas de bicarbonato de sodio en otro de los recipientes. PASO 9

Agreguen vinagre al recipiente, gota a gota. Registren cualquier cambio que se produzca.

Primer experimento PASO 3 Tomen la moneda ligeramente oxidada y obsérvenla. Completen una fila de la tabla con las características observables de la moneda. Luego, colóquenla en el interior de uno de los recipientes de vidrio o de plástico transparentes.

En conclusión • Identifiquen en la tabla donde registraron las observaciones en qué casos se produjeron transformaciones químicas. • ¿Qué tienen en común las transformaciones químicas que identificaron? Herramientas para trabajar en ciencias p. 140

Revisamos qué aprendimos 8. Completen las siguientes afirmaciones con las palabras 11. Completen el siguiente acróstico. En la columna somde la lista. breada, se formará una palabra relacionada con los temas del capítulo. compuestas • diferentes • física • materiales • productos • reactivos • simples A B a. Las sustancias puras están constituidas por un solo tipo de partículas; las sustancias puras

, en cambio,

D E

están constituidas por más de un tipo de partículas.

b. Luego de una transformación

G H

los materiales siguen siendo los mismos. I

c. En una transformación química, los

iniciales son que los que se obtienen a partir de la transformación.

d. Los materiales de los que se parte en una transformación química se llaman y los que se obtienen se llaman

9. Marquen con una X los cambios que pueden producirse en una transformación química. Emisión de calor. Cambio de forma. Cambio de color. Cambio de tamaño. Aparición de un olor. Aparición de arrugas. 10. Subrayen con rojo los enunciados en los que se describe una transformación física y con azul aquellos en los que se describe una transformación química. El vapor de agua de la atmósfera se condensa. Se agrega un puñado de sal al agua. Un papel se quema. Un vidrio se rompe en pedazos. Una hoja es movida por el viento. Un poco de maíz se transforma en pochoclo al calentarlo. Un clavo se oxida después de estar expuesto al aire libre. Se cocina un huevo duro.

a. Tipo de material que se produce a partir de transformaciones químicas de la arena o la arcilla. b. Combustión que se produce cuando hay suficiente cantidad de oxígeno. c. Obtención de minerales de la corteza terrestre. d. Tipo de material que arde fácilmente. e. Tipo de transformación en la que los materiales iniciales se transforman en otros diferentes. f. Material que, en la combustión, reacciona con el comburente. g. Materiales que se obtienen luego de una transformación química. h. Materiales de los que se parte en una transformación química. i. Transformación química que deteriora los materiales, especialmente los metales. j. Material formado por silicio y oxígeno que se usa en la elaboración del vidrio. 12. Definan la palabra que se formó en la columna sombreada del acróstico de la actividad anterior.

13. Observen el siguiente esquema de una transformación química. Luego, respondan las preguntas. oxígeno

d. ¿Cuántas partículas de oxígeno y de hidrógeno tiene una partícula de agua?

agua

hidrógeno

14. Anoten, junto a cada pista, la letra del material al que se hace referencia en ella. Es de color rojizo y, cuando se corroe, adopta un color más oscuro. Hace que los metales se oxiden. Cuando se lo mezcla con el hierro, forma el acero. Es uno de los componentes de la arena y la arcilla. Es uno de los metales más abundantes en la corteza terrestre.

a. ¿Cuáles son los reactivos?

b. ¿Cuál es el producto?

A. Silicio B. Hierro C. Oxígeno D. Cobre E. Carbono

c. ¿Cuántas partículas de agua se formaron luego de la transformación?

15. En el esquema que sigue, se muestra el proceso de preparación de una torta. Anoten dentro de cada flecha “física” o “química” para indicar el tipo de transformación que ocurre en las diversas etapas del proceso. harina

agua

masa

torta

azúcar

huevo

Herramientas para estudiar mejor 1. a. Elijan una página del capítulo y léanla de nuevo. c. Escriban en sus carpetas un párrafo que resuma el texto con el que están trabajando. Para ello, usen las b. Subrayen las ideas principales de cada párrafo. Comideas principales que subrayaron y únanlas mediante prueben que, al leer las ideas principales que subrayaron, conectores, es decir, mediante palabras o frases que sirse pueda comprender el texto y no se pierda informavan de unión a esas ideas. ción esencial.