3Ciencias 3 QumicaSecundaria 3 CienciasJos Antonio Lpez Tercero CaamaoQumica3Ciencias 3 Quimica integral cov1 1 4/15/08 10:22:10 AMCiencias3QumicaJos Antonio Lpez Tercero CaamaoEl libro Ciencias 3. Qumicaes una obra colectiva, creada y diseadaen el Departamento de InvestigacionesEducativas de Editorial Santillana, con la direccin de Clemente Merodio Lpez.1El libro Ciencias 3. Qumica fue elaborado en Editorial Santillana por el siguiente equipo:Edicin: Lucy Macas ArvizuAsistencia editorial: Luz Mara Gonzlez, Nelly PrezCoordinacin editorial: Roxana Martn-Lunas RodrguezRevisin tcnica: Mara Eugenia Colsa GmezCorreccin de estilo: Octavio Hernndez Rodrguez, Luz Mara Gonzlezndice de trminos: Luz Mara Bazalda MonroyDiseo de interiores: Francisco Ibarra Meza, Fausto Adrin Urbn BrizuelaDiseo de portada: Francisco Ibarra MezaCoordinacin de Iconografa: Germn Gmez LpezIlustracin: Mauricio Morales Salcedo, Marcela Muoz Gazca, Rolando Baca Ramrez, Ricardo Ros Delgado,Hugo Morales Rodrguez, Mauricio Gmez Morin Fuentes, Teresa MartnezIlustracin de portada: Teresa MartnezInvestigacin iconogrfica: Juan Miguel Bucio TrejoFotografa: Magal Sarmiento Fradera, Francisco Palma Lagunas, Roco Echvarri Rentera, Archivo Santillana,Jpiter Images, Science Photo Library, ReutersDigitalizacin de imgenes: Jos Perales Neria, Gerardo Hernndez Ortiz, Mara Eugenia Guevara SnchezDiagramacin: Fausto Adrin Urbn Brizuela, Yair Caedo, Andrs ArroyoEditora en Jefe de Secundaria: Roxana Martn-Lunas RodrguezGerencia de Investigacin y Desarrollo: Armando Snchez MartnezGerencia de Procesos Editoriales: Laura Milena Valencia EscobarGerencia de Diseo: Mauricio Gmez Morin FuentesCoordinacin de Arte y Diseo: Francisco Ibarra MezaCoordinacin de Iconografa: Germn Gmez LpezCoordinacin de Servicios Electrnicos: Vctor Vallejo PaquiniFotomecnica electrnica: Gabriel Miranda Barrn, Manuel Zea Atenco, Benito Sayago LunaLa presentacin y disposicin en conjunto y de cada pgina de Ciencias 3. Qumica son propiedad del editor. Queda estrictamente prohibida la reproduccin parcial o total de esta obra por cualquier sistema o mtodo electrnico, incluso el fotocopiado, sin autorizacin escrita del editor.D. R. 2007 por EDITORIAL SANTILLANA, S. A. DE C. V.Av. Universidad 76703100, Mxico, D. F.Primera edicin: abril, 2008Miembro de la Cmara Nacional de la Industria Editorial Mexicana.Reg. Nm. 802Impreso en MxicoRecursos didcticosCienciasCiencias 3 QumicaSecundaria 33Jos Antonio Lpez Tercero CaamaoQumica3Recursos didcticosCiencias 3 Quimica int cov doce1 1 4/1/08 6:35:51 PMJos Antonio Lpez Tercero Caamao2>PresentaCinLaciencia,contodoslosconocimientosyaplicacionestecnolgicasque implica,eslaactividadhumanaquemshamodificadoalmundoalo largo de los ltimos siglos. Su desarrollo engloba los principales deseos y posibilidadesdelserhumano,pueshasidocreadaparasaciarlacuriosi-dad, facilitar la vida y resolver grandes retos que a su vez van dando origen a otros nuevos, ms complejos y apasionantes. Y, si piensas que t no formas parte de esta actividad porque no eres un cientfico, ests en un error. En la actualidad nadie resulta ajeno a la cien-cia, pues de una u otra forma todos disfrutamos de los beneficios que ge-nera su aplicacin o estamos expuestos a circunstancias y problemas que, para resolverse, requieren el conocimiento o el desarrollo de tcnicas. Pero t s tienes un gran privilegio, que desafortunadamente no com-partentodosloshabitantesdeesteplaneta:laposibilidaddeconocery comprender los fundamentos principales que rigen esas ideas y aplicacio-nes,queyadeporsformanpartedetuvida.Yalconseguirlo,noslo podrsvalorarlotilqueteresulta,sinoquecomprobarsquesabery entender son dos verdaderos placeres que, adems de disfrutarlos, nos ani-man a apreciar y a respetar ms al Universo y a la vida. La qumica, que ser el eje de nuestras actividades, es mucho ms que unconjuntodeconocimientosyexperimentosdelaboratorio.Estrans-formar el entorno y a la vez conservarlo; es poder analizar lo que vemos e imaginarcmoesinternamente;espoderllevarbeneficiosatodalahu-manidad en aspectos como la salud, la alimentacin, el aprovechamiento de energa o la conservacin del ambiente. As lo han entendido muchos grandespensadoreseinvestigadorescuyoslogroshanidoconstruyendo esta ciencia y que nos han heredado la responsabilidad de llevar esos avan-ces por buen camino. Al escribir este libro intentamos que la qumica y la ciencia en general formen parte de la esencia de los lectores y lectoras, para ello hemos bus-cado actividades y ejemplos que puedan resultar atractivos, representativos ytilesconelfindequecadaquienconstruyasupropioconocimiento; procuramosusarunlenguajeclaroysencillo,ademsderecordarconti-nuamente que lo que estamos analizando tiene relacin e influencia con todo lo que nos rodea. Deseamos que disfrutes la aventura que aqu inicia y, sobre todo, que te ayude a construir un entorno en el que te desenvuelvas con ms libertad, ms opciones para elegir qu hacer, ms conciencia que respalde tus acciones y ms satisfaccin por tus logros. 3GlosarioContaminacinpresenciaenunmediodecualquier tipodeagentequenormalmentenose encuentrayquealteraelequilibriodel mismo, sin importar la fuente de la que provenga.RefexionaImaginaqueestsenalgnlugardetu casa, el que ms te guste, y piensa en los objetos que hay ah. En tu cuaderno haz unalistadealmenosveinteproductos o materiales que recuerdes de ese lugar, indicandosifuerontomadosdirecta-mente de la Naturaleza o son producto dealgunaindustriaoprocesodetrans-formacin creados por el hombre.Pinsale!Paraunaactividadcomolaalquimia, qu ventajas hubiera representado que losalquimistasorganizaranyanotaran claramente su informacin y la compar-tieranconlosdems,conunlenguaje comn?Tienesideadecmoseha abordadoesteaspectoenlaqumica moderna?Compartetusideascontus compaeros.Tiempos paralelosComo consecuencia del gran avance de lasinvestigacionesenqumicadurante elsigloxixsedesarrollaronmltiples procesosindustriales,loscualesinflu-yeron en todos los aspectos de la socie-dad:lainstalacindegrandesfbricas modificlasformasdeproduccin, acarreando cambios en la economa, en la situacin social de los obreros, en la poltica y el diseo de las ciudades, en la cantidad de productos generados yLas TIC por tu cuentaLosmediosdeinformacinycomuni-cacincontinuamenteinformansobre aspectosrelacionadosconelcambio global.Conelfindequeentiendas mejorelfenmenoyloquepuede hacerse para revertirlo, www.analitica.com/va/documentos/2628553.aspToritoPararesolverlaspreguntassiguientes debersrecordarclaramentelasdife-rentes unidades de volumen y masa que estudiastedesdelaprimariayenlos cursosanterioresdefsicaymatemti-cas.Piensaycalculabienantesdedar larespuestaycompralaconladetus compaeros. Si tienes dudas, acrcate a tu maestro o maestra.1. En un da con alta contaminacin en Para que te familiarices rpidamente con tu libro de Ciencias 3, con nfasis en qumica, a continuacin te presentamos una breve descripcin de sus contenidos.enlaceEn estas pginas desarrollamos un tema que te ayudar a recordar lo que aprendiste en los cursos de Ciencias 1 y 2. Te resultar de gran utilidad, pues recuerda que todos los conocimientos estn ligadosentresyloque ya sabes te facilitar lacomprensindelo quevamos a trabajar eneste curso.BloquesEl libro est organizado en cinco bloques, en los cuales encontrars diversas secciones.Cada bloque inicia con una imagen acom-paada de fragmentos de poemas de grandes auto-res de la literatura hispanoamericana que, como parte de la cultura, han resaltado aspectos de la ciencia y la Naturaleza. En la pgina siguiente est la descripcin de lo que aprenders y una pequea reflexin que te llevar a responderQu piensas? sobre los temas que se van a tratar. Con esto empezars a calentar motoresPara comenzarUna breve introduccin te permitir reconocer antecedentes de los temas delbloqueyteayudaraidentificarporquesimportanteempezara conocerlos.LeccinCada bloque contiene tres lecciones. En las dos primeras encontrars di-ferentes temas, preguntas, actividades e ilustraciones, repartidas en recua-dros y secciones. A lo largo del texto hay algunas palabras o frases resaltadas, que son trmi-nos clave de esta asignatura. Del mismo modo en ocasiones se destacan fra-ses o definiciones para que les pongas atencin, pues resultan importantes.Entre los recuadros que incluimos en las lecciones, cuando el tema lo amerita, estn los siguientes: Reflexiona: los temas de este curso estn relacionados con tu vida, el medio y la sociedad y vale la pena hacer conciencia de estos vnculos. Tiempos paralelos: encontrars informacin interesante sobre otros aspectos de la vida, el conocimiento y la historia que tienen relacin con el tema que se trata y su momento. Las TIC y Las TIC por tu cuenta: te sugerimos algunas herramientas tecnolgicas con las que podrs profundizar y prac-ticar lo estudiado. Glosario: incluimos la definicin o significado de algunas palabras que aparecen resaltadas para facilitarte la comprensin del texto. Pinsale!: para construir tu aprendizaje, es importante que pongas a funcionar tu razonamiento, y te vamos a pedir que lo hagas en varias ocasiones. Herramientas: algunos conocimientos de matemticas y otras disciplinasnosresultandeutilidad,yaqudescribiremos cmo emplearlos. Torito: los problemas y razonamientos ms difciles apa-recencomo reto; seguro que podrs con ellos! A fondo!: complementamos algunos temas con aspectos que son muy interesantes.> estruCtura de Tu LiBro')&SinFonia en gris mayor]iX^d\ekf

El mar como un vasto cristal azogado reeja la lmina de un cielo de zinc; lejanas bandadas de pjaros manchan el fondo bruido de plido gris. El sol como un vidrio redondo y opaco con paso de enfermo camina al cenit;el viento marino descansa en la sombra teniendo de almohada su negro clarn. Las ondas que mueven su vientre de plomo debajo del muelle parecen gemir. Sentado en un cable, fumando su pipa, est un marinero pensando en las playas de un vago, lejano, brumoso pas.RUBN DARO(NICARAGUA, 1867-1916)/eaceascccc|st|aa||csac|ccs,|as|asescec|ccesascaacte|st|casa ccscc|cas.|ceat|||caas ea ae a||tcs ce |a .|ca cct| c|aaa , |a |acast|a sca |ctaates este t|cce ccaestcs.|eccacceascccaeceaa||case|aseac c|caesac|cc|aseaas|atet|iaaae.csc cactcs , ccasta| aa aacc 'c|seaacc..ceacease|cce|caecasc/ |ea|as ccc e\||cac|ca aa |cs ac|ccs , |as|ases. as| ccc sas |||tac|caes./||caas|caeac|cceaesteteaaaac||ea ce sa|ac a, ccaa. |a ac|cei es tcaca|.cidos y basesLLCClN !Unodelosfactorescapacesdemodificarelcrecimientodelas plantas es la composicin del suelo y no slo debido a los nutrien-tes que aporta, sino tambin porque algunos materiales modifica-rn su apariencia. Entre ellos, las sustancias llamadas cidos y sus contrarios las bases son un ejemplo interesante. Algunos rboles frutales, como los manzanos, los ciruelos y los naranjos, adems de plantas con flores como las azaleas y las came-lias, slo crecen bien en terrenos cidos, mientras que el frijol, la cebolla,laalfalfayelchcharonecesitandesuelosligeramente bsicos.Losagricultorespuedenmodificarestacaracterstica: aaden un poco de cal para neutralizar la acidez y logran que el suelo quede bsico, mientras que si aaden estircol se favorecer la acidez. Conoces otros ejemplos en los que hayas odo mencionar ci-dos y bases? Y la oxidacin y la reduccin? Este tipo de fenmenos qumicos ser nuestro objeto de estu-dio en este cuarto bloque. Ests listo? ;Qu piensas!LOQUL +5CX]fidXZ`e[\el\mfjdXk\i`Xc\j|eccacceas|ac\|cac|ca,|aecacc|caccc aa t|c ce ca||c a||cc. |ceat|||ca as sas caacte|st|cas , c|st|aa|as c|.escseje|cs ce estas eacc|caes ae ccaea eata eatcac./aa||iaasa|aaasce|aseacc|caescec\| ccecacc|caat||esea|a.|cac|a|a,|a|a cast|a.|ceat|||caas |as caacte|st|cas c\|caates ce |aatcs|ea , ecactcas ce |a |ctcs|ates|s.|e|ac|caaas|csccacc||eatcsaca||ccssc|e|ata||ae|cc|ca,|csaaecscec\|cac|ca ce |cs e|eeatcs. Oxidacin y reduccinLLCClN 2|csccsc,ectcsceeste||caet|eaeaa|| cac|caes|ctaatesea|aactaa||cac.caa|acc.eateaceasaee|etc|ec.ae|as|cc|a |aeate |ac|a| ce ecasces aa ac||s| cs ccactcs. escaseaa ea |as c\|as ceca cas. |eccacceas ccc aaa se ||e.aa a ca|c es tas a||cac|caes. |cs c||eas a||eata|es aeeaeaa , ae a|teaat|.as e|eiaa a e|||aseccc |as as acecaacas aa sast|ta||as.|a seaacc |aa. eccacceas ae es |a cc cs|ca,ccca|ectaccescs|acast|a|es,ce||ca./ceas.|ceat|||caasccescscca|csaeaecee.|taseestec||ea.as| ccc a|aacs ecaa|scs e|ect|ccs aese e|ac|caaa cca |as eacc|caes ce c\|cce cacc|ca.Proyecfos.Ahora f explora,experimenfa y acfaLLCClN 1 Lo que aprenderas4.1. No slo la gentica determina el color de las flores. Las hortensias rosas crecen en suelo calizo, que es ligeramente bsico, mientras que las azules provienen de un suelo con ligera acidez. Si la tierra tiene un exceso de alcalinidad o basicidad, las flores sern blanco-verdosas.')%&%to tc sorrcndus, cstus cn cl ltbro corrccto q no cn cl tntcto dcl rodujc dc unu cltculu. cro cstc tcxto, quc ttcnc como objcttvo uccrcurtc u tcmus dc ctcnctu q tccnoloqtu, cn urttculur dc qutmtcu, comcnzuru or dondc mcnos lo cscrus. St lc rcqunturumos u lu qcntc quc rojcstoncs crcc quc cstun mus ulcjudus dc lu ctcnctu, cntrc lus rcsucstus mus comuncs scqurumcntc cncontrurtumos cuntuntc, uctor, tntor, bctsboltstu, jotoqrujo, cscrttor, urbttro dc jutbol, cscultor, locutor o butlurtn. como vcrus, mcnctonumos cjcmlos rcluctonudos con ucttvtdudcs urttsttcus o dcorttvus quc sc constdcrun culturulcs, rccrcuttvus o dc csurctmtcnto, q quc muchus crsonus ructtcun uun stn scr rojcstonulcs.Ljccttvumcntc, no cs tndtscnsublc subcr jtstcu, btoloqtu, qutmtcu o mutcmuttcus uru juqur un urttdo dc jutbol o tntur un cuudro. Stn cmburqo, csus ucttvtdudcs cstun mus rcluctonudus con lu ctcnctu q lu tccnoloqtu dc lo quc crccs, ucs lus ctcnctus q lus urtcs son crcuctoncs humunus quc rcqutcrcn tmuqtnucton, crcuttvtdud q cntrcqu. Lus ucttvtdudcs quc lu soctcdud cmlcu como mcdtos dc dtvcrston o csurctmtcnto, como uststtr u un conctcrto, vcr unu cltculu, tr u un musco, udmtrur u los dcorttstus cn los !ucqos Ultmtcos o butlur cn unu dtscotccu, no son ujcnus u lu ctcnctu q lu tccnoloqtu, ucs urovcchun muchus dc sus crcuctoncs, dcscubrtmtcntos c tnvcntos. 1u qu conoccs los rtnctulcs tcmus dc lu btoloqtu q lu jtstcu ucs los hus cstudtudo cn los cursos usudos, ust quc scqurumcntc odrus tmuqtnur muchos cjcmlos quc tlustrcn lu ujtrmucton untcrtor. como unu jormu dc comroburlo, u conttnuucton cncontrurus ulqunos cusos con los quc odrus rccordur ulqo dc lo quc qu cstudtustc.AjXZh!X{bVgV!VXX^c5enLaCeEl conocimiento sobre los animales y sus necesidades tampoco es ajeno a la industria del espectculo, el entretenimiento y la diversin. Los veterinarios son indispensables en circos y zoolgicos, en los cuales hay que considerar el comportamiento y las necesidades de las diferentes especies para disear sus viviendas y saber hasta dnde es conveniente su contacto con la gente. El cautiverio es una situacin estresante para muchos de estos animales, y su sufrimiento puede ser muy grande si no seles trata adecuadamente; para evitar esto existen leyes y reglamentos que deben respetarse y que se elaboran con la asesora de bilogos especialistas. La propia Naturaleza suele ser un gran espectculo y en Mxico tenemos muchos ejemplos, gracias a su gran variedad de ecosistemas. Pocas cosas hay que sean ms impresionantes que ver las ballenas en el Mar de Corts en Baja California, pasear entre las mariposas Monarca en algunos bosques de Michoacn o bucear en los arrecifes de los litorales de los miles de kilmetros de costa mexicana. Desafortunadamente, la falta de cultura y conocimiento sobre lo importante que es la conservacin del ambiente favorece que los ecosistemas se contaminen, perturben y destruyan, por lo que poco a poco desaparecen especies y disminuye la posibilidad de asombrarnos con ellas. Como en todos los casos descritos hasta ahora, un mayor entendimiento colectivo de la ciencia ayudara mucho a la conservacin y el mejor aprovechamiento de la Naturaleza, sin los cuales nuestra propia especie corre el riesgo de desaparecer.Algunos domadores han sido vctimas de sus mascotas, pues han desafiado sus costumbres aun sabiendo el peligro que enfrentaban.Cuando tengas oportunidad, no dejes de conocer estas maravillas de la naturaleza mexicana.13 EnlaceTambin hay fsica en el entretenimientoEl curso pasado aprendiste que la fsica tiene muchos campos de accin y estudio; sin la mecnica, el electromagnetismo, la termodinmica o la ptica, las industrias del espectculo y del entretenimiento no seran siquiera parecidas a lo que conocemos.Si te emocionan las carreras de cualquier tipo, ya sea de deportistas, de caballos o de coches, requerirs comprender a la perfeccin trminos como trayectoria, velocidad, aceleracin o potencia que estudiaste como parte de la mecnica.Entre los deportes olmpicos, la natacin atrae a muchos espectadores. Si te gusta nadar y tienes idea de cmo hacerlo bien, intenta medir en cunto tiempo recorres una distancia determinada y compralo con este dato: el rcord mundial de la carrera de 100 m de nado libre es de 47.84 s, que impuso el holands Pieter van den Hoogenband en Sydney, Australia, el 19 de septiembre de 2000; para lograrlo, adems de cientos de horas de prctica y de ejercicios complementarios a la natacin,se necesita un impresionante anlisis tcnico: la posicin de brazos, piernas, cabeza y tronco debe estar perfectamente controlada en cada movimiento para disminuir al mximo la friccin con el agua, que tambin es afectada por la textura y la forma del traje de bao y hasta por el vello corporal; se deben fortalecer determinados msculos para que el rendimiento sea ptimo en el momento y la zona adecuados; hay que dominar la trayectoria y el impulso ms intenso al dar las vueltas. Cualquier mnimo detalle puede ayudar para ser el vencedor o para romper un rcord, lo que cada vez resulta ms difcil.No hay lugar ms divertido para estudiar los temas relacionados con la fuerza o la energa que una feria.Prcticamente todos los campos de estudio de la fsica se emplean en las carreras de coches. Podras pensar en ejemplos que demuestren esta afirmacin?En esta alberca se controla el flujo de la corriente para que el nadador practique sin avanzar.Los movimientos se monitorean y analizan de forma computarizada.14>enLaCeOtro ejemplo muy diferente del estudio del movimiento lo encontramos en una sala de conciertos. Es fabulosa la manera en la que viajan las ondas sonoras que produce cada instrumento; si el lugar est bien planeado y construido, se escucharn todos los sonidos ntidamente, aun en el rincn ms alejado del escenario. Los teatros ms antiguos que todava existen fueron construidos con base en la experiencia de sus arquitectos, que eran verdaderos genios. Hoy hay ingenieros especialistas en el diseo de auditorios y se apoyan en complejos programas de computacin que simulan el viaje de las ondas a travs del espacio del recinto; pero no basta con la estructura adecuada, pues eltipo de material de las alfombras, las cortinas, los muros y hasta la ropa de la gente afecta la acstica.Como un concierto de msica clsica, la msica sonorizada por medios electrnicos en grandes auditorios es igualmente emocionante. El sistema de sonido, la iluminacin y los efectos especiales estn basados por completo en los avances de la ciencia y la tecnologa. Posiblemente los cientficos que descubrieron la electricidad, el magnetismo o la corriente elctrica nunca imaginaron la gran cantidad de aparatos y aplicaciones que se desarrollaran despus. Como parte del tema de la electricidad, estudiaste tambin las ondas electromagnticas, con las que se han generado las aplicaciones ms sorprendentes en las comunicaciones y la diversin. Si a principios del siglo xx caus furor el cine, basado Escuchar la msica que nos gusta en vivo, en una sala con buena acstica, es una experiencia inolvidable.Todos los instrumentos musicales, los aparatosde sonido y los sistemas de iluminacindependen de la corriente elctrica en este tipode espectculos.Los cantantes trabajan con un complicado instrumento que funciona con corrientes de aire, como un fuelle; si no lo conocen bien y no lo manejan adecuadamente, se enfrentarn a serios problemas que pueden incluso dejarlos mudos.15 Enlaceen luz que pasa a travs de micas con imgenes que se van moviendo, o la radio, que permite escuchar seales que viajan por el aire y se captan con antenas, la aparicin de la televisin a mediados del mismo siglo estaba destinada a generar el mayor cambio cultural de todos los tiempos. Muchas veces se ha cuestionado si la influencia de la televisin en la vida cotidiana es benfica o nociva para las sociedades, pero esto no depende de la tecnologa con la que funciona, sino de los criterios para definir los contenidos.A la informacin que obtenemos por radio o televisin hoy se suma la de Internet; el uso de estas tecnologas tiene tanta importancia que ya se manejan trminos como la era de las comunicaciones o la sociedad de la informacin para describir los tiempos modernos. De hecho, uno de los factores que determina las diferencias entre los pases desarrollados y los que estn en vas de desarrollo es precisamente la capacidad tecnolgica de comunicarse.Tercera llamada comenzamos!Si la fsica y la biologa influyen en la industria del entretenimiento, cmo lo har la qumica? Seguramente podrs contestar esta pregunta y otras relacionadas con los ms variados campos de accin en muy poco tiempo, pues vamos a iniciar un viaje por medio del conocimiento de esta ciencia, de su historia, su desarrollo, sus aplicaciones y su importancia. Si la ciencia influye en la diversin, intentaremos tambin que se d el fenmeno inverso: aprender qumica puede ser una aventura no slo til, sino tambin placentera y divertida. Qu tal si lo intentamos?Desde los televisores de bulbos hasta las pantallas de plasma se ha modificado la tecnologa, pero sigue siendo igualmente sorprendente que a travs del aire, por uncable, con una cinta magntica o con un disco de plstico se obtenga la informacin para disfrutar de las imgenesy el sonido.El manejo eficiente de la informacin va ms all de la diversin y el entretenimiento: condiciona el avancede la sociedad.el alquimista(fragmento)Lento en el alba un joven que han gastadola larga reflexin y las avarasvigilias considera ensimismadolos insomnes braseros y alquitaras()En su oscura visin de un ser secretoque se oculta en el astro y en el lodo,late aquel otro sueo de que todoes agua, que vio Tales de Mileto.Jorge Luis Borges (ArgentinA, 1899-1986)>BLOQue 1> Las caractersticas de los materiales1617Conocersdiferentesvisionessobrelacien-ciaylatecnologa,enparticularsobrela qumica,eidentificarslainfluenciadelos mediosdecomunicacinenlatransmisin de esas opiniones.Reconocers aportaciones del conocimiento qumico que ayudan a satisfacer necesidades delserhumanoyrevisarssuinfluenciaso-bre el ambiente.Podrscompararelconocimientocientfico conotrasformasdeaproximarnosalosfe-nmenos y describirlos.Identificars herramientas tiles para la qu-mica.Reconocers algunos mecanismos para iden-tificar si algo est contaminado o no.Clasificarsdiferentessustanciaspormedio delanlisisycomparacindesuspropie- dades.Reconocerslaimportanciademedirpara caracterizarpropiedadesextensivaseinten-sivas de los materiales.Aprendersamanejardiferentesinstrumen-tos de medicin tiles para la qumica.DescubrirsyanalizarseltrabajodeAn-toineLaurentdeLavoisier,quefuedecisivo para identificar qu se conserva durante los cambios.Identificarsdiversasmezclas,reconoce-rssuspropiedadesycomprobarsquesus componentes pueden separarse por diferen-tes mtodos.Enlaterceraleccindecadabloquetsers elprotagonistaprincipal,puesaunquetodoel librorequieretuparticipacinactiva,aqude-bers tomar decisiones sobre qu hacer y cmo actuarensituacionesconcretas;paraello,en estecasotendrsqueecharmanodetodo loestudiadoyconsultarvariadasfuentesde informacinparaaveriguarquineselde-lincuente, y para disear mecanismos que te permitan reutilizar el agua.La qumica, la tecnologa y tPropiedades fsicas y caracterizacin de las sustanciasProyectos. Ahora t explora, experimenta y actaLeCCIN 1 LeCCIN 2Al observar la Naturaleza podemos apreciar gran cantidad de materiales. Si aa-dimoslosproductosgeneradosconlaintervencindel ser humano, la listase hace casi interminable. Asmate a una tienda o mercado y pregntate si sabes cmo est hecho y qu utilidad tiene todo lo que ah se expende.Lapublicidadseencargadequeconozcamoslasvirtudesdelos productos para hacerlos atractivos. Pero muchas veces se transmite infor-macin que puede ser cuestionable. Seguramente has escuchado frases como: lo natural no hace dao o este producto es nocivo porque es sinttico, que colocan en desventaja a aquello obtenido por medio de la ciencia y la tecnologa, o bien otrasqueseapoyanenestas actividades,como:esthecho contecnologadepuntao cientficos expertos lo avalan. Acaso son la ciencia y la tecno-logaheronasovillanas?T qu piensas?LeCCIN 3> Qu piensas?> Lo que aprendersNo hace dao por que no t iene qumicos18>PARA CoMenZarImagina qu reaccin tendra un hombre de la prehistoria si pudiera ver cmo vivimos hoy en da. El ser humano, a lo largo de los siglos, ha transformado casi todo lo que le rodea. Todas las especies interactan con su medio, pero los humanos se distinguen por su capacidad de analizar los fenmenos e in-tentar modificarlos de forma consciente. Esto, junto con otras caractersticas, como la posibilidad de asir objetos y transformarlos con las manos, permiti aloshombresempezaracrearinstrumentostilesyadaptarsumediopara resolver sus necesidades, protegerse y vivir ms cmodos.Los avances de las civilizaciones antiguas, logrados mediante la experien-ciadiaria,pudierontrascendergraciasaotrascapacidadesmaravillosas:la memoria y la posibilidad de comunicarse, inicialmente de forma oral, y luego consmbolosquedieronorigenalaescritura.Muchosprocesos,inventosy tcnicas se fueron acumulando y mejorando por generaciones; las labores de las diferentes personas se fueron haciendo ms especializadas y poco a poco apareci la divisin de oficios y de clases sociales. En diferentes lugares sur-gieron civilizaciones que fueron desarrollando diferentes ideas y tcnicas de obtencin de alimentos, de construccin, de transporte o de comunicacin.Enesteprocesodeacumulacindeconocimientos,enqumomento comenz la actividad que llamamos ciencia? Aunque esta pregunta no tiene unarespuestaperfectamentedeterminada,podemosdecirqueapartirdel siglo xv se dieron los factores que hicieron que esta forma de ver la Naturaleza y de aprender se volviera el motor de los cambios ms impactantes que las comu-nidades hayan visto hasta llegar a las complejas sociedades modernas.Hoy no podramos imaginar la sociedad moderna sin la ciencia y las apli-caciones que genera por medio de la tecnologa. Pero muchos conocimientos cientficos son muy complejos, tanto que resultan inaccesibles para la gente no especializada, y, adems, el desarrollo tecnolgico ha provocado algunos problemas que hacen que la imagen de la ciencia genere controversias.Quhacefaltaparahacerciencia?Cundoycmoempezestacien-ciaquellamamosqumica?Aqusededicanlosqumicos?Qupapel desempeanenlasociedadactual?Cmoinfluyeestacienciaentuvida diaria? Estas preguntas y muchas otras cuestiones sern el objeto del anlisis en nuestro primer tema de estudio.Bloque 1 Las caractersticas de los materiales1.1. Mediante la observacin, la imitacin de la Naturaleza y la experiencia acumulada desde hace miles de aos, el hombre ha adaptado su entorno para satisfacer sus necesidades.1.2. En la Grecia antigua haba gente dedicada a cultivar la razn, pero no solan desarrollar trabajo prctico ni experimental, pues consideraban que la actividad manual slo era digna de los esclavos.1.3. La imagen de las grandes ciudades actuales es el reflejo del desarrollo de la ciencia y la tecnologa.19>LeCCIN1La qumica, la tecnologa y tAl igual que la biologa y la fsica, que ya conoces por los cursos de los aos anteriores,laqumicaesunaciencia.Sucampodeestudiosecentraenla materia, en particular en su composicin y las transformaciones que puede te-ner. Si consideras que todo lo que aprecias a tu alrededor, desde lo ms lejano hasta tu propio cuerpo est hecho de materia, podrs darte cuenta de la gran cantidad de cosas que hay para analizar. Pero no te asustes!, los conocimien-tosacumuladosalolargodelahistoriaylosprocedimientosquesesiguen por medio de la ciencia nos permiten tener la informacin clara y organizada para que la comprendamos con facilidad, para que sigamos los avances y logros que se van generando y para que le saquemos el mximo provecho mediante las aplicaciones que se logran utilizando la tecnologa.Como todas las actividades humanas, la qumica influye en el desarrollo de la vida cotidiana pues, adems de ampliar el conocimiento, permite la gene-racin de nuevos materiales y procesos que modifican nuestras actividades y costumbres: tal vez por ahora no sabes mucho de qumica, pero sin saberlo ya ests inmerso en ella. 1.1Cul es la visin de la ciencia y la tecnologaen el mundo actual? Relacin de la qumica y la tecnologacon el ser humano y el ambienteNo podemos negar que el mundo moderno debe muchas de sus caractersticas al desarrollo de las ciencias. La qumica en particular, con la manipulacin, transformacinyaprovechamientodediversosmaterialeshaprovocadoque muchas actividades y fenmenos tomen una apariencia que ya consideramos cotidiana. Si no lo crees, observa la siguiente imagen:Leccin 1 La qumica, la tecnologa y t1.4. Todos los materiales que te rodean, por ejemplo, los que forman a los seres vivos, los que estn en el ambiente o los fabricados por el hombre, contienen sustancias qumicas.RefexionaImaginaqueestsenalgnlugardetu casa,elquemsteguste,ypiensaen los objetos que hay ah. En tu cuaderno hazunalistadealmenosveintepro-ductosomaterialesquerecuerdesde eselugar,indicandosifuerontomados directamentedelaNaturalezaoson productodealgunaindustriaoproce-sodetransformacincreadosporel hombre. Cuando los tengas, compara tu escrito con el de algunos compaeros y comentenparatratarderesponderla pregunta:cmoinfluyelaqumicaen nuestras vidas?1.5. Las medicinas, las conservas, los combustibles, las fibras sintticas, las pilas y los materiales de empaque o envoltura son ejemplos de producto de industrias qumicas.20Debidoaqueeldesarrolloylaaplicacindelaqumicahanproducido muchos avances encaminados a satisfacer necesidades bsicas, como la ali-mentacin,lasaludoelvestido,yahacermscmodayatractivalavida cotidiana, podramos pensar quetodala gente tieneuna opininfavorable deestadisciplina.Sinembargo,comoconsecuenciadeestasaplicaciones se han producido tambin algunos efectos indeseables, como la produccin excesivadebasura,lacontaminacindelaire,elaguayelsuelo,laapari-cin de muchos productos txicos, la generacin de armas o la extincin de algunas especies. Si sumamos a esto el hecho de que algunos conocimientos se van especializando y haciendo cada vez ms complejos y poco accesibles para la poblacin en general, el resultado es que las opiniones sobre la ciencia y la tecnologa se dividen.La importancia que tiene la imagen de la qumica en la sociedad va mucho ms all de las opiniones, pues stas repercuten en los ms variados mbitos. Como muestra, analiza las siguientes frases:La publicidad aprovecha la ignorancia de la gente para que se vendan>productos, muchas veces intiles, avalndolos con frases muycientficas; sin embargo, para promocionar otros artculos se elogia su origen natural, como si no hubiera productos naturales txicos o lo artificial fuera necesariamente daino.En los medios polticos y econmicos, en los que se decide el gasto>destinado a asuntos de ciencia y tecnologa, en ocasiones las opiniones favorables o desfavorables sobre estos temas influyen ms que las ideas de los expertos para aprobar o rechazar proyectos como, por ejemplo, la biotecnologa, la clonacin, los anticonceptivos, el uso deenergticos o las investigaciones espaciales.El uso excesivo de algunos procesos, como la quema de combustibles>para transportes, industria o calefaccin, han generado problemas como el aumento de la temperatura global de la atmsfera. Muchos cientficos han dado seales de alerta y han sugerido estrategias para disminuir estos efectos, pero algunos gobiernos los ignoran y sus decisiones se basan en criterios principalmente econmicos y de negocios.1.6. De verdad crees que todos los cientficos son superdotados, estn locos o tienen apariencia extraa? Acaso conoces a mucha gente as?>LeCCIN11.8. El calentamiento global, que est alterando el clima del mundo, ser culpa de la qumica?RefexionaSeguramente conoces muchos ms ejem-plos que ilustran tanto la utilidad y bene-ficiodelaqumicacomolosproblemas y opiniones que genera. Comntalos con tus compaeros y conoce sus opiniones.1.7. Muchos productos que se anuncian para bajar de peso y tener cuerpos esculturales no slo no funcionan, sino que pueden ser peligrosos para la salud.Bloque 1 Las caractersticas de los materiales21>Manos A LA oBra!Las opiniones sobre qumica y tecnologa a debate!Conlaparticipacindetodoelgrupo,organicenuna>discusin que tenga como tema central: Resulta ben-fico el desarrollo de la qumica y la tecnologa?Para tener informacin ms amplia sobre el tema, te su- >gerimos que previamente hagas una encuesta entre tus familiares,amigosoconocidos.Piensaqupreguntas podras hacer y organzalas junto con las respuestas. Ah te van algunas ideas de preguntas para que abarques dis-tintos aspectos importantes:a)Mencionealgunosbeneficiosquehayangeneradola investigacincientficaylatecnologaenloscamposquese indican:AlimentacinEmpaques y envolturasSaludVestidoAgriculturaViviendaTransporteDiversinb)Conrespectoalapreguntaanterior,describatambin problemas que se hayan generado para la gente, la sociedad o el ambiente.c) Haciendo un balance de los aspectos benficos y los pro-blemas, cree usted que el desarrollo de la ciencia sea positivo o negativo?d)Creeustedquelasolucindelosproblemasgenera-dos por las aplicaciones tecnolgicas podran resolverse sin el conocimiento cientfico? Si as lo cree, sugiera cmo.e) En qu o quin cree usted que recae la responsabilidad de los problemas: en la ciencia, en los cientficos, en los fabri-cantesdetecnologa,enloscomerciantes,enlosmediosque publicitan los productos, en los consumidores, en alguien ms?Arregla y organiza las preguntas como consideres mejor>yaadetodoloquecreasqueteaportarinformacin para discutir en el debate.La idea es que, tras reunir y revisar la informacin, el da>del debate el grupo se divida en dos, para que cada mitad defienda una postura: a favor o en contra. Posiblemente te toque estar en la mitad con la que no ests de acuerdo, pero haz un esfuerzo para encontrar los argumentos que avalaran esa opinin. Paraelbuenfuncionamientodelasesinseraconve- >niente que eligieran a un compaero como moderador con el fin de que vaya dando la palabra a quien le toque, procurando el equilibrio entre las participaciones de las dosmitades;otrapersonapodraserelsecretario,para ir anotando frases a manera de resumen de cada aporta-cin, ya sea en el pizarrn o en una hoja.Una vez que hayan terminado los argumentos de ambas>partes, procuren obtener conclusiones del grupo y an-tenlasensuscuadernosparaquequedeconstanciade la actividad.Leccin 1 La qumica, la tecnologa y t1.9. Organiza tus ideas y preprate para defenderlas lo mejor posible en el debate.22Tiempos paralelosEn enero de 2007 se reunieron en Davos, Suiza, los lderes polticos ms importantes del mundo en el Foro Econmico Mundial. Los temas que trataron se centraron en la pobreza, el poder de la economa china, la paz en Medio Oriente y el cambio climtico. A principios de febrero del mismo ao, cientficos de todoel mundo, reunidos en el panel de la Organizacin de las Naciones Unidas (ONU) sobre el clima, alertaron una vez ms sobre la responsabilidad del ser humano y la quema de combustibles en este cambio climtico, y presentaron alarmantes conclusiones.En los peridicos de esos das se leyeron encabezados como los siguientes:Bloque 1 Las caractersticas de los materialesEste ao en Davos aumentan al doble los interesados en el temaDavos, 24 de enero de 2007.Las prin-cipalescompaasdelmundoatravs desuspresidentesejecutivos(CEO) manifestarongranpreocupacinpor elcostoquetendrelcambioclimti-co sobre los negocios, y consideraron a este problema como ms alarmante que el terrorismo, la inestabilidad poltica y la escasez de petrleo y otros recursos. La firma de consultora estadounidense PriceWaterhouseCoopers(PwC)pre-sent un sondeo en el Foro Econmico Mundial,enelqueel40%deloseje-cutivosencuestadosseencuentramuy preocupado por las condiciones del cli-ma; sin embargo, entre los empresarios norteamericanoslacifrabajaasloel 18%...Por su parte, el presidente de Estados Unidos, George Bush, present diversos compromisosparareducirlaemisin debixidodecarbonoyparasustituir elpetrleoporetanol,peseaquean noharatificadosuapoyoalProtocolo deKyotoparahacerfrentealcalenta-miento globalLoslderesempresarialessemues-tranmuyoptimistaspuesconsideran quelaglobalizacintraeimportantes oportunidades de expansin y penetra-cingeogrfica,peroestnconscien-tes de que deben basar este crecimien-to en tecnologas no contaminantesBush dice tomar el asunto en serio y promete reduccin de combustio-nes en 20% para el 2017El cambio climtico afectar a la mayora de los negocios: ejecutivos de todo el mundoLaTorreEiffel,elColiseoRomano,laPuertadeAlcal,elArcodelTriunfoymilesdehogares europeos apagan luces cinco minutos ante el llamado de ambientalistasPars/Pekn,1defebrerode2007.Un grupode2,500cientficosde130pa-ses, la mayor autoridad sobre el cambio climtico reunida en Pars, advirti que muchosdelosefectosobservadosse mantendrnocrecernporsiglosaun cuando se pongan en marcha medidasparafrenarlasemisionesdegasesde carbonoproducto,principalmente,de la quema de combustibles fsiles Por otrolado,enPekn,China,cientficos advirtieronqueelaumentodetempe-ratura en la meseta Qinghai-Tibet, de-rretir glaciares, secar ros y provocar grandes sequasUrge frenar el calentamiento globalEl nivel de los ocanos seguir creciendo durante mil aos, advierten los cientfcos del panel de la ONU23Rescatalasprincipalesideasqueaparecenenlosfragmentosanteriores, escrbelos en tu cuaderno y comntalas con tus compaeros para responder: qurelacintienelaqumicaconestasnoticias?Y,enqumedidatodos estamos involucrados en los problemas que se muestran?1.10. Diversas agrupaciones aprovechan los foros y reuniones internacionales para protestar por asuntos como la pobreza, la desigualdad o la destruccin del ambiente.Las TIC por tu cuentaLosmediosdeinformacinycomunicacincontinuamentehablan sobre aspectos relacionados con el cambio global. Con el fin de que entiendas mejor el fenmeno y lo que puede hacerse para revertirlo, podras llevar a cabo las siguientes consultas:> Analiza el video La qumica y el ambiente, vol. XIII de la colec-cin El mundo de la qumica, si es que lo tienen en tu escuela.> Averigua qu son los protocolos de Kyoto y de Montreal; para ello puedes consultar las pginas de Internet:archivo.greenpeace.org/Clima/Prokioto.htmunfccc.int/portal_espanol/essential_background/feeling_the_heat/items/3304.phpes.wikipedia.org/wiki/Protocolo_de_Montrealwww.analitica.com/va/documentos/2628553.aspPars, 2 de febrero de 2007. Segn un reporte de la prensa local, un grupo norteamericano queincluyealasmayoresempresaspetrole-ras,entreellasExxonMobil,ofrecidinero yviticosalosmiembrosdelPanelIntergu-bernamentalenCambioClimtico(IPCC) paraquesuavizaranelinformedelaONU publicado este viernes, que cuenta con el aval de expertos de 130 pases El informe ha de-jado atrs suposiciones para confirmar que el calentamiento se debe al 90% de las activida-des humanas principalmente de los pases industrializadosydeeconomasemergentes como China, India y Brasil Entre otras con-clusiones se cita que los mares han absorbido el 80% de calor generado hasta ahora, los des-hielos en la Antrtica y Groenlandia contribu-yen al aumento del nivel del mar y se observan grandes ascensos en las precipitaciones de las partes orientales de Amrica, el norte de Eu-ropa y Asia Central Grupo ligado a Bush ofrece soborno a expertos para que alteren reporte sobre el cambio climticoLa Tierra podra calentarse hasta 6.4 C a fines del siglo XXI. La nica solucin est en disminuir emisiones de gases de efecto invernadero en todos los pasesLeccin 1 La qumica, la tecnologa y t241.11. Conocimiento emprico: muchas especies de animales son capaces de modificar su entorno y adaptarlo para sobrevivir o protegerse, y decimos que lo hacen por instinto. Por ejemplo, las abejas hacen panales y los castores hacen represas. Seguramente muchas prcticas del ser humano tienen un origen parecido, pero la capacidad de observacin, el anlisis, la acumulacin de experiencias y transmisin de ideas permiti que se desarrollaran tcnicas complejas, apoyadas en procesos de prueba y error.1.2Caractersticas del conocimiento cientfico:el caso de la qumicaEl ser humano tiene la capacidad de apreciar el mundo, analizarlo, describirlo y modificarlo con diversas acciones y, a lo largo de la historia, estas posibilida-des han originado diferentes formas de conocer y actuar.1.12. El arte: la necesidad de comunicar y de interpretar los sucesos ha impulsado la creacin de muchas obras pictricas, musicales, literarias y de todos tipos. Esta forma de representar los sucesos tiene como nicos lmites la imaginacin y la creatividad; se han desarrollado tcnicas que los artistas pueden dominar y los productos pueden gustarnos o no, pero cualquier representacin es vlida.1.13. La religin: como parte de la cultura de diferentes regiones y como una interpretacin del origen y desarrollo del mundo y el ser humano, las religiones proponen explicaciones y preceptos que se consideran dogmas. Estas ideas las acepta la gente que sigue dichos preceptos porque as lo cree, sin necesidad de cuestionamientos ni demostraciones.1.15. La ciencia: qu tiene de especial esta forma de conocer y transformar el mundo? Qu se requiere para llevarla a cabo? Por qu ha generado tantos desarrollos tecnolgicos? Comparte algo con las otras formas de conocer el mundo??1.14. La filosofa: es el estudio de los principios que organizan y orientan el conocimiento, tratando de analizar las causas y los efectos del pensamiento y las acciones. Desde varios siglos antes de nuestra era, se empez a buscar cmo se construyen las explicaciones lgicas y racionales, pero en este esfuerzo los primeros filsofos generaron algunas ideas falsas, ya que trataron de explicar fenmenos naturales slo de forma racional, y no todo lo que suena o parece lgico es necesariamente verdadero. Por ejemplo, Aristteles (384-322 a. de n. e.), uno de los primeros analistas del pensamiento, propona explicaciones con gran rigor de razonamiento que hoy sabemos que no son ciertas, como decir que los objetos pesados caen siempre ms rpido que los ligeros.Bloque 1 Las caractersticas de los materiales25GlosarioInstinto:conjunto de pautas de reaccin o compor-tamiento que contribuye a la conservacin de la vida de un individuo o de la especie.dogma:proposicin que se acepta como firme y cierta y como principio innegable de una ciencia o doctrina.Trataderesponderlaspreguntasqueaparecenenlafigura1.15.Conlas siguientes actividades relacionadas con la qumica, que es una ciencia, trataremos que recuerdes muchas cosas que ya sabes y as te sea ms fcil dar las respuestas.Y antes de la qumica qu?Sibuscamoslosantecedentesdelosqumicosquehoytrabajanen modernoslaboratorios,tenemosqueremontarnosalosprimeros siglosdenuestraera,cuandosurgieronlosprimerosalquimistas.La alquimia, una mezcla de actividades experimentales y especulaciones filosficas,comenzentrelosgriegosdelaescueladeAlejandray sefueextendiendohaciaorienteyoccidente,hastaabarcartodoel Mediterrneo, las regiones rabes, Medio Oriente y China.Los alquimistas se dedicaban a combinar sustancias, analizar fen-menosnaturales,disearaparatos,experimentarconvenenosymu-chas actividades ms que les permitan mostrar hechos asombrosos y hasta desarrollar tcnicas tiles, lo que hizo que muchos de ellos re-cibieran proteccin de los gobernantes de sus regiones y adquirieran una posicin de privilegio, pues su conocimiento aplicado a las armas, la produccin de bienes o las intrigas, permita acrecentar el poder y eldominio.Comoalgunosdeellosmezclabansusexperienciascon actividadesocultistasyhacannegociospocohonestosactuando como charlatanes, tambin se les vea como magos o brujos.Entrelosprincipalesobjetivosdelosalquimistasestabaconvertir diversosmetalesenoro,queyaentonceseraunmaterialsinnimo de riqueza. Muchos conocimientos sobre las sustancias y sus cambios fuerondescubiertosenestabsqueda,peromuchosmsseperdie-ron,puesellosmismosllevabanpococontroldelosprocesos,los mantenan en secreto para no ceder privilegios y llamaban a cada cosa con nombres que los dems no entendan.Para la historia1.16. Henning Brand (1630-1710) fue un alquimista alemn que, en la bsqueda de convertir otros metales en oro, obtuvo por primera vez un slido brillante, el fsforo blanco; lo logr hirviendo su orina, calentndola con arena y condensando los vapores generados.1.17. El mdico suizo Theophrastus Bombastus von Hohenheim, mejor conocido como Paracelso, fue el creador de la iatroqumica, disciplina en la que experimentaba con diferentes sustancias qumicas para curar, como un antecedente del uso de las medicinas. A l se atribuye la frase: La dosis hace el veneno.Leccin 1 La qumica, la tecnologa y t26Pinsale!Paraunaactividadcomolaalquimia, qu ventajas hubiera representado que losalquimistasorganizaranyanotaran claramente su informacin y la compar-tieranconlosdems,conunlenguaje comn?Tienesideadecmoseha abordadoesteaspectoenlaqumica moderna?Compartetusideascontus compaeros.Bloque 1 Las caractersticas de los materialesLa importancia del trabajo experimentalTal como lo era la alquimia, la qumica es una ciencia experimental, pues basa muchos de sus conocimientos y logros en el trabajo directo con la ma-teria y sus cambios. Aunque generalmente asociamos los experimentos con laboratorios equipados con aparatos y sustancias sofisticados, cualquier lu-garpuedesertilparallevaracabotrabajoprcticoy,conimaginacine ingenio,puedenponerseenprcticaexperienciasgrandiosas.Loqueses importante es organizar este trabajo, pues experimentar no es slo revolver sustancias por ocurrencia, lo que puede resultar incluso peligroso.Ya conoces el laboratorio?Como parte de este curso podrs apreciar muchos cambios sorprendentes, ob-servars fenmenos que te ayudarn a comprender el porqu de algunas ideas ypodrsdisearexperimentosconbaseenloquevayasaprendiendo.Para hacerlo, es importante conocer bien el lugar principal de trabajo. Si tu escuela cuenta con un laboratorio, en l se desarrollarn muchas de las actividades que te proponemos en este libro. En la primera ocasin que acudas al laboratorio, ser importante que iden-tifiques algunos aspectos:Funcionan bien las puertas como para salir en caso de emergencia? >1.19. Analiza con tu grupo la conveniencia de emplear una bata, guantes y gafas de proteccin siempre que sea necesario.1.18. Localiza las tomas de agua, de gas y los contactos elctricos, que suelen ser de utilidad.Con qu instalaciones est>equipado?Qu equipo usars para>proteccin?27 Leccin 1 La qumica, la tecnologa y t1.20. Localiza extintores, regaderas o mantas y analiza cmo y cundo se usan.HerramientasTu trabajo experimental ser tan impor-tanteparaestecurso,queseraconve-niente que llevaras un registro continuo, claroyorganizadodetusactividades enuncuadernoespecialobitcora. Conlasobservacionesregistradaspo-drsanalizarybuscarexplicacioneso interpretarloocurridoconmsfacili-dad. Qu tal si la estrenas con una des-cripcinyunesquemadellaboratorio que acabas de analizar?1.21. Nunca pruebes, toques o huelas directamente un reactivo de laboratorio, pues la experiencia puede ser muy peligrosa.1.22. A medida que vayamos trabajando, conocers aparatos especialmente diseados para medir, calentar, contener, mezclar y muchas otras funciones.La mayora se pueden sustituir por material casero, as que no te preocupessi no cuentas con alguno de ellos.Qu equipo hay contra incendios? >Qu tipo de actividades estn restringidas? Razona qu riesgos tendra>tu salud y el desarrollo de los experimentos si se pudiera comer o beber, fumar, jugar y trabajar solo o sin atencin en el laboratorio.Qu materiales, aparatos y sustancias hay en el laboratorio? >28Ahoraqueyaconocesellaboratorio,tesugerimosquellevesacabolos siguientes experimentos, con los que pondrs en prctica acciones y actitudes deseables para hacer ciencia; organzate en equipos de tres o cuatro personas.Encadaactividadresaltaremosaspectosdelaconstruccindelconoci-miento cientfico; pon mucha atencin, pues lo que aprendas te ser til cada vezquetengasrelacinconlaciencia.Adems,siguelasindicacionesylas medidas de precaucin que se recomiendan, pues de lo contrario puedes tener accidentes o echar a perder el material. Fjatetambinquecuandosemencionansustanciasqumicas,seacom-paa su nombre con el smbolo que los qumicos le damos, y que forma parte del lenguaje de esta ciencia.experimentacin e interpretacinEn este primer experimento que realizars con tu equipo te proponemos po-ner especial atencin en la observacin detallada de lo que ocurre, para que luego, aplicando los conocimientos que ya tienes y el razonamiento, intentes interpretar lo ocurrido:Bloque 1 Las caractersticas de los materialesun cambio qumico sangrientonecesitAs:Dos vasos de precipitados de 100 mLEsptula o cuchara pequeaAlgodnCloruro de hierro(III), FeCl3Tiocianato de potasio, KSCNAguaDesArroLLo:En cada vaso pon 10 mL de agua. >En uno de ellos aade con la esptula un poco de tiocia- >nato de potasio y revuelve hasta que se disuelva.Enjuagaysecamuybienlaesptulayenelsegundo>vaso agrega un poco de cloruro de hierro(III). Disuelve bien y vuelve a lavar la esptula.Humedece un algodn con la disolucin de cloruro de>hierro(III) e impregna una parte de tu brazo con ella.Moja la esptula con la disolucin de tiocianato de po- >tasio y toca con ella la zona del brazo mojada con la otra disolucin, simulando que te cortas. Observaquocurreyalterminarlvatemuybiencon>agua y jabn.AnALizA y concLuye:Comparalaaparienciadelassustanciasendisolucin>antes y despus de reunirlas: parecen lo mismo?De acuerdo con lo observado, crees que se trate de un>cambio fsico en el que slo se reunieron las sustancias o de un cambio qumico en el que stas se transformaron en otras?Lasolaobservacinteaportatodalainformacinpara>comprender lo sucedido? Qu ms crees que hace falta?Comenta con tu equipo qu pudo suceder y concluyan>con la asesora de su profesor.>Manos A LA oBra!1.23. PRECAUCIN! Recuerda que en el laboratorio nunca debes probar las sustancias y que es conveniente lavarte bien al terminar.29>Manos A LA oBra!Abstraccin y generalizacinCon la actividad anterior pudiste darte cuenta de que un ex-perimento nos permite obtener informacin, pero la experien-cia con la que ya contamos y el anlisis razonado son lo que nospermiteinterpretarloocurrido.Asquelaconstruccin yeldesarrollodelacienciarequierendelaabstraccin,que implica procesar la informacin por medio del razonamiento. Este procesamiento se presenta desde que hacemos hiptesis, es decir, suposiciones razonadas de lo que puede ocurrir, hasta que analizamos los resultados.Antesdeasegurarqueunprocesoocurreoqueuncono-cimientopuedeconsiderarsecomovlido,esprecisorepetir muchas veces los experimentos y analizar si todos los factores quepuedeninfluirestnsiendoconsiderados,puescuando loscientficosafirmanunaideaesporqueassucedeen todas las pruebas que han realizado. Tambin es posible hacer generalizaciones,esdecir,extenderunconocimientoquese hacomprobadomuchasvecesatodosloscasosenlosque sepresentencircunstanciassimilares.Porsupuestoquesial hacer nuevas pruebas con esos casos el resultado vara, habr quemodificarlasexplicaciones,justificacionesoleyesque sehabanconsideradovlidas.Lascienciasseautocorrigen cuando es necesario.Qu tienen en comn?necesitAs:6 tubos de ensayoGradillaEsptulaPipeta de 5 mLBicarbonato de sodio, NaHCO3Disolucionesdelossiguientescidosquepreparartu maestro:cidoclorhdrico,HCl,cidosulfrico,H2SO4,cido ntrico, HNO3Vinagre (es disolucin en agua de una sustancia llamada cido actico, CH3COOH)Disolucindeazcardemesa(sellamasacarosa, C12H22O11)Alcohol etlico, CH3CH2OHSobre de sal de uvas (lo consigues en la farmacia) DesArroLLo:Pon los 6 tubos en la gradilla y con la esptula aade a>cada uno un poco de bicarbonato de sodio, procurando que todas las cantidades sean similares.Aadealprimertubo2mLdeladisolucindecido>clorhdrico,observaloquesucede,yrepiteelproceso conlosdemstuboscambiandoencadaunoellqui-do (cido sulfrico, cido ntrico, vinagre, disolucin de azcar y alcohol etlico). Observa y anota lo que ocurre en cada caso.Disuelve la sal de uvas en medio vaso con agua, observa>y lee en el sobre qu sustancias contiene el polvo.AnALizA y concLuye:Describe lo que ocurri en cada tubo y en la sal de uvas. >Haz una lista de las sustancias con las que ocurri algo>similar.Piensa: el jugo de limn contiene, entre otros componen- >tes, una sustancia llamada cido ctrico, qu crees que pasar si agregas jugo de limn al bicarbonato de sodio? Por qu? Sera deseable que comprobaras tu suposicin con tu equipo, ya sea en el laboratorio o en casa.Aunque en este caso slo se hicieron unas cuantas reac- >ciones, aplicaste alguna generalizacin? Por qu? Co-menta con tu equipo y anota tus conclusiones.1.25. Asegrate siempre de que todo el material est limpio antes de usarlo.1.24. Para manejar las condiciones en las que ocurren los fenmenos, muchas veces es necesario trabajar en ambientes creados para mantener todas las variables bajo control.Leccin 1 La qumica, la tecnologa y t30Representacin a travs de smbolos, diagramas, esquemas y modelos tridimensionalesComo ya pudiste analizar a lo largo de los cursos de Ciencias 1 y 2, el desarro-llo de la ciencia implica actividades variadas en las que se emplean muchas herramientas. La comprensin, la representacin y la comunicacin de las ideas y descubrimientos son fundamentales para el avance, y para facilitarlas podemos echar mano de esquemas, diagramas, cuadros, grficas. A lo largo del curso iremos practicando y analizando el empleo de estos recursos y, ya que iniciamos este bloque hablando entre otros temas de la qumica y el am-biente, como ejemplo observa y analiza las siguientes figuras que contienen informacin til para ese tema:Lasexplicacionesyrepresentacionesquelogranloscientficosnoson necesariamente verdaderas. Aunque deben ser lgicas, apoyarse en experien-cias, permitir hacer predicciones que s se cumplen y no fallar ante ningn fenmeno observable, no dejan de ser propuestas o modelos, que pueden sus-tituirse o modificarse si se descubre algo que los contradiga o se propone una 1.26. Esta grfica muestra en qu pases del mundo se generaron ms emisiones de dixido de carbono a la atmsfera durante el ao 2000. Qu factores crees que influyan en la generacin de ms o menos contaminantes?Bloque 1 Las caractersticas de los materialesPasesEUAChinaRusiaJapnIndiaAlemaniaReino UnidoCanadCorea del SurItaliaFranciaMxicoAustraliaBrasilUcrania20004006008001 0001 2001 4001 6001 800Millones de toneladas de dixido de carbonoPases que generan mayor emisin de dixido de carbono31explicacin que se considere mejor. Un modelo ser ms valioso cuanto mejor represente la realidad.Otro tipo de modelos los puedes ver en la figura 1.27, en la que se muestran algunoscompuestosaprovechandopequeasbolasyvarillas,querepresentan tomos y los enlaces que los unen. Obviamente, el tamao, el color e incluso la forma que se aprecian en este modelo tridimensional no necesariamente coin-ciden con la realidad, pero son una representacin de las sustancias que forman parte indispensable de la comprensin de la qumica.Caractersticas de la qumica: lenguaje, mtodo y medicinLa qumica, parte del conocimiento universal, comparte con las dems cien-cias la visin objetiva de los fenmenos, la necesidad de generar conocimien-tos que puedan comprobarse y que permitan hacer predicciones que resulten correctas. Su campo de estudio, centrado en la materia y sus transformacio-nes,setocaenmuchospuntosconotrasdisciplinascientficas,comovers en diversos ejemplos que desarrollaremos a lo largo del texto. Por otro lado, esta visin de la Naturaleza contrasta con la que se maneja en otras formas de acercarse al conocimiento que ya revisamos, por ejemplo: para muchos de losfenmenosqueseanalizanenqumicaseaprovechanconocimientos adquiridos empricamente, pero la ciencia requiere ir ms all para compro-barlos y sistematizarlos. A diferencia de las ideas de la religin, de la astrologa y de otras actividades esotricas, en qumica jams partiremos de dogmas o de principios que no puedan someterse a la duda y al diseo de mecanismos de comprobacin.Laqumicatienetambinsusparticularidadesdelenguajeyrepresenta-cin. Ya empezaste a conocer los nombres de algunas sustancias y los smbolos que se les asignan, y tambin algunos materiales y aparatos que se emplean comnmente en esta disciplina. Adems, la clasificacin de los materiales y los objetos de estudio es otra herramienta que facilita y organiza el trabajo. Habrs notado tambin que, si bien no hay un mtodo nico de desarrollo de la ciencia, hay ciertos aspectos como la planeacin, la observacin, la abs-traccin, la experimentacin, la comprobacin, el anlisis, la interpretacin y la comunicacin de resultados que se presentan en todos los procesos de la qu-mica. Como una forma de transmitir los logros y conocimientos, existen publi-caciones peridicas especializadas en qumica a las cuales los cientficos envan artculos en los que describen con todo detalle y rigor sus descubrimientos y la forma en que los consiguieron para que otros puedan reproducirlos. Tambin haylibrosyrevistasdedivulgacin,queresultanmuyatractivos,dedicadosa acercar este conocimiento a toda la sociedad de forma muy accesible. En todo este conjunto de actividades de la qumica an nos falta analizar otra ms, una que fue fundamental para que los primeros qumicos se distin-guieran de los alquimistas: la medicin. Con el siguiente experimento podrs ver un ejemplo de la importancia de medir.1.28. Las diferentes sustancias se pueden clasificar de acuerdo con sus propiedades comunes. Por ejemplo, los llamados cidos, entre otras caractersticas, reaccionan de forma similar.Leccin 1 La qumica, la tecnologa y t1.27. Representacin tridimensional de las molculas de dixido de carbono, CO2, metano, CH4, y agua, H2O, estn entre las principales generadoras del llamado efecto invernadero y el calentamiento global.CH4H2OCO232>Manos A LA oBra!Qu combustible libera ms energa al quemarse?necesitAs:2 lmparas de alcohol2 vasos de precipitados de 250 mL2 tripis y rejillas con asbesto2 termmetros2 soportes universales con pinzasProbeta de 50 mLBalanzaAlcohol etlico y gasolina1 probeta de 50 o 100 mLDesArroLLo:Etiqueta las lmparas (alcohol y gasolina). >Con la balanza, mide la masa de cada una de las lmpa- >ras y anota en tu bitcora los resultados.Monta un equipo como el que se ve en el esquema. >Usando la balanza, mide 20 g de alcohol y 20 g de gaso- >lina y colcalos en la respectiva lmpara.Encadavasoaade50mLdeaguamedidosconla>probeta.Enciende las lmparas e inicia el calentamiento del agua. >Controla la temperatura de cada vaso y cuando el term- >metro marque 70 C coloca la tapa de la lmpara para que se apague la mecha.Mide en la balanza la masa restante de cada combusti- >ble y comprala con la cantidad inicial.AnALizA y concLuye:Comenta con tu equipo qu> factores o variables contro-laste durante el experimento y describe cmo lo hiciste en cada caso.Cmo puedes saber cul de los dos combustibles aporta>ms energa por unidad de masa?Qu importancia tiene medir para que esta experiencia>te permita responder la pregunta anterior?1.30. El trabajo cientfico se desarrolla en muchos campos, pero los objetivos son comunes: descubrir los secretos de la Naturaleza, comunicarlos, compartirlos y disear formas de aprovecharlos.1.29. Vas a usar alcohol y gasolina, que se incendian con mucha facilidad, as que no prendas cerillos hasta no estar seguro de que ambos combustibles estn en las lmparas cerradas.RefexionaBloque 1 Las caractersticas de los materialesAlcohol Gasolina1. Explica en tu cuaderno, con tus propias palabras: qu son el tra-bajo y el conocimiento cientficos?2.Comentacontuscompaeroscmoserelacionalaqumica con la fsica, la biologa, la geografa, las matemticas, la historia, la economa, la cocina y el arte. Podrn encontrar campos de accin donde se requieran varias de ellas a la vez?3. En una revista apareci un anuncio en el que se ofreca la venta de agua de un manantial que cura una gran cantidad de enfermeda-des con slo ingerirla durante un mes. Por otro lado, en un comer-cial de televisin se mostr cmo en cinco das la aplicacin de una crema logr que los usuarios bajaran cinco kilogramos de grasa de la cintura. Qu crees que hara un qumico si estuviera interesado en estas informaciones?331.3 t decides: cmo saber que una muestrade una sustancia est ms contaminadaque otra?Ya hemos visto, con diversos ejemplos, que mediante la aplicacin de los co-nocimientosquegeneralaqumica sebuscaresolvernecesidadesbsicas ycrearmejorescondicionesdevida; sabemos tambin que en algunos pro-cesos tecnolgicos se pueden generar contaminantesosedestruyenfacto-resambientalesimportantesparala Naturaleza.Sinembargo,noslolas industriasolostransportesgeneran contaminacin. Nuestroplanetatienelacapacidad de regenerar el ambiente ante diversas alteraciones. Por ejemplo, los cadveres y restos de seres vivos se descomponen debido a la erosin y a la actividad de hongos y bacterias, restituyendo sustancias almedioquesoncomponenteshabituales,comodixidodecarbono,CO2, agua, H2O, y sales con nitrgeno o azufre. Pero todos estos procesos tienen lmi-tes y, cuando se sobrepasan, crean serios problemas como, por ejemplo, daos a la salud, destruccin de especies, erosin del suelo o desajustes en el clima.1.31. Muchos fenmenos naturales, como las erupciones volcnicas, generan contaminacin y alteran las condiciones reinantes en una regin.GlosarioContaminacin:presenciaenunmediodecualquier tipodeagentequenormalmentenose encuentrayquealteraelequilibriodel mismo, sin importar la fuente de la que provenga. 1.32. En el suelo, la basura es la forma de contaminacin que fcilmente vemos, pero el abuso de los plaguicidas y los fertilizantes, y los desechos urbanos e industriales, generan serios problemas.Leccin 1 La qumica, la tecnologa y t34Lacontaminacindelairepreocupadeformaespecialaloscientficos, puessegnmuchosestudios,eslaresponsabledelasalteracionesclimti-casqueseestnpresentandodesdehacealgunoslustros.Loscambiosenla temperaturaambienteenmuchasregiones,lasvariacionesenlafuerzay las temporadas de los huracanes, las grandes inundaciones o las sequas seve-ras, parecen ser muestra de esta transformacin atmosfrica paulatina.1.34. La principal fuente de contaminacin del aire es la quema de combustibles fsiles, como los derivados del petrleo, el carbn y el gas natural o metano.1.33. Los ros, lagos y mares reciben contaminantes de los desages industriales, de los hogares y de los excesos de fertilizantes y plaguicidas.Bloque 1 Las caractersticas de los materialesRefexionaEl dixido de carbono, CO2, es un gas indispensable para que las plan-tasyalgasrealicenlafotosntesisygenerenloscarbohidratoscon losqueseinicialacadenaalimenticia.Delmismomodo,lamayo-ra de los seres vivos lo liberamos a la atmsfera como producto dela respiracin. Sin embargo, es uno de los llamados gases invernadero, responsables del calentamiento global que estamos viviendo. Investiga un poco ms sobre estos fenmenos y comenta en grupo:Es igual el CO2 que se produce y consume en los seres vivos que el quegeneranlascombustiones?Qufactoreshacenqueestegas, cuya presencia es natural en la atmsfera, ahora genere problemas? Con la asesora del profesor obtengan una conclusin con base en las respuestas y antenla en sus cuadernos.35 Leccin 1 La qumica, la tecnologa y tHerramientasNo es lo mismo cantidad que concentracin!Paraseguiranalizandolascausasylosefectosdelacontaminacin revisaremos un concepto que nos resultar muy til: concentracin.Analiza las imgenes 1.35 y 1.36. Como podrs darte cuenta, si quie-res hacer ms cantidad de limonada que mantenga el mismo sabor ten-drs que aumentar la cantidad de jugo y azcar en la misma proporcin que aumentes el agua. As como en el agua de limn, en muchos fenmenos naturales y en diversos procesos de la tecnologa las propiedades y los cambios que se presenten los determinan no slo las sustancias que haya, sino tam-bin la proporcin entre ellos. A este dato le llamamos concentracin y existen diversas formas de expresarla.Laformamssencillapodemosejemplificarlaconalgunosdelos datos de la limonada:> Si en una jarra de 1.5 L se aaden 3 cucharadas de azcar, podemos hacer una operacin como la siguiente para expresar la concentracin:3 cucharadas = 2 cucharadas1.5 LLLa expresin 2 cucharadas/L quiere decir que, para mantener la pro-porcin, ser necesario aadir dos cucharadas por cada litro de limo-nada que se quiera preparar y es una expresin de concentracin.Otraformadeindicarconcentracionesespormediodeporcenta-jes.Porejemplo,elsuerosalinoquesecompraenlasfarmaciasest hechoconaguaysalenunaproporcinsimilaralaqueguardanlos lquidos del cuerpo, y la etiqueta dice que es disolucin de cloruro de sodio,NaClosaldemesa,al0.9%enmasa.Estoquieredecirqueen cada 100 g de disolucin, 0.9 g son de cloruro de sodio. Como podrs darte cuenta, en los porcentajes es importante que las cantidades de las sustancias y del total de la mezcla se midan en las mismas unidades, ya sean de masa o de volumen.1.35. Imagina que vas a preparar una jarrade limonada y para ello pones tres cucharadas de azcar, el jugo de seis limones, completas con agua hasta tener litro y medio de bebida y agitas.1.36. Si sirves un vaso de limonada, te llevas slo una porcin del agua, del azcar y del jugo de limn, pero el sabor del lquido es igual que el de la jarra, pues se determina por la proporcin que hay entre los componentes de la mezcla, aunque las cantidades en ambos recipientes sean diferentes.>aPLiCa LO Que saBes1. En un vaso comn caben alrededor de 250 mL de lqui-do. Si quisieras preparar slo un vaso de limonada que supiera igual que la de las figuras 1.35 y 1.36, cunta azcar y cunto limn deberas agregar?2. Las bebidas alcohlicas tienen indicada la concentracin dealcoholquetienencomoporcentajeenvolumen.Siun vino indica 12.5% vol de alcohol, qu quiere decir? Cunto alcoholseestingiriendosisetomaunacopadondehay 150 mL de esa bebida?36>Manos A LA oBra!Otra expresin de concentracionesCuandolasmezclascontienenunaproporcinmuybajade sustanciasdisueltasesposiblequelasexpresionescomunes, comolosporcentajes,noresultenmuytiles,pueshayque manejar nmeros muy pequeos.Para que comprendas otra forma til de expresar la concen-tracin, te proponemos que realices la siguiente experiencia:necesitAs:7 vasos de plstico transparentes2 goterosJugo de alguna fruta o agua de jamaicaAgua de la llaveDesArroLLo:Numeralosvasosdel1al7y>ponenelprimero10gotasde jugo o agua de jamaica.Deeseprimervasopasauna>gota de jugo al vaso #2 y aade nuevegotasmsdeaguasim-ple; mezcla bien.Vuelveahacerlamismaope- >racinponiendounagotadel vaso#2enel#3yaadiendo nuevegotasdeagua.Repite vaso tras vaso hasta llegar al #7, como se indica en el siguiente esquema.Anota en tu bitcora las carac- >tersticasqueseaprecianen cada vaso; fjate especialmente en el color, el olor y el sabor.Comentacontuscompaeroslassiguientespreguntas:>queda algo de jugo o agua de jamaica en el ltimo vaso? Cmo sabes? Si en lugar de jugo la muestra fuera una medicina o un veneno, hara el mismo efecto al tomar cualquiera de las diluciones?Como puedes calcular, a cada vaso slo pasamos la dcima parte del anterior, as que en el sptimo hay la millonsima parte de la cantidad original, pero el volumen total, 10 gotas, es igual que al principio. Con este razonamiento, podemos decir que en el sptimo vaso la mezcla tiene una concentracin de una parte por milln o 1 ppm del jugo original en agua.1.37. Los nmeros que se muestran debajo de los vasos indican qu tan diluida est la muestra original.ToritoPara resolver las preguntas siguientes debers recordar claramente las diferentes unidades de volumen y masa que estudiaste desde la primaria y en los cursos anteriores de fsica y matemticas. Piensa y calcula bien antes de dar la respuesta y comprala con la de tus compaeros. Si tienes dudas, acrcate a tu maestro o maestra.1. En un da con alta contaminacin en la ciudad, los anlisis del aire muestran que hay una concentracin de monxido de carbono, CO, de 14 ppm. Cuntos mililitros de este gas habr repartidos en cada metro cbico de aire? 2.Sielsuerosalinofisiolgico,comosabes,contiene0.9%en masa de cloruro de sodio, cmo expresaras esta concentracin en partes por milln? Sera prctico trabajar con ese dato?3. Si la concentracin de alguna sustancia es aun menor que las quehemostrabajadohastaahora,podemosusarotraunidad,par-tespormilmillones.Alanalizar50m3deaireenlaatmsferade una zona industrial se detectan 0.2 mL de dixido de azufre, SO2. A cuntas partes por mil millones corresponde esta proporcin?Bloque 1 Las caractersticas de los materialesAgua9 gotasAgua9 gotasAgua9 gotasAgua9 gotasAgua9 gotasAgua9 gotas1 gota 1 gota 1 gota 1 gota 1 gota 1 gota10 gotasde jugo1 1/10 1/100 1/1 000 1/10 000 1/100 000 1/1 000 00037La contaminacin atmosfrica y sus efectosMillonesdetoneladasdecombustiblesfsilessequemandiariamente,emi-tiendo gases que provocan diferentes efectos segn la concentracin que al-canzan. A continuacin aparece un cuadro en el que encontrars informacin interesante. Analzala con cuidado.Leccin 1 La qumica, la tecnologa y t1.38. La lluvia cida produce que plantas y bosques se daen, que se erosionen construcciones y monumentos de piedra o metal, e incluso la pintura de los coches.Gases contaminantes que causan diversasperturbaciones ambientalesGas efectode invernaderodestruccin de ozonoestratosfricodisposicin cidaBrumafotoqumicaCorrosin disminucin de la velocidadReduccin de la ca-pacidad atmosfrica de autolimpiezaMonxidode carbono (CO)+Dixido de carbono (CO2)+ +/Metano (CH4)+ +/ +/NOX xido ntrico (NO) y dixido de nitrgeno (NO2)+/ + + +xido nitroso (N2O)+ +/Dixido de azufre (SO2) + + +Halocarburos+ +Ozono (O3)+ + (+) Genera el efecto. () Disminuye el efecto. (+/) Depende de circunstancias como la altura, la temperatura y los vientos.381.39. Al llegar las radiaciones solares ala atmsfera, la capa de ozono retienelos rayos gamma y la luz ultravioleta;otra parte de la radiacin la reflejan las nubes, partculas de la atmsfera y el suelo. El resto lo absorbe la superficie y, en parte, es reemitido en forma de radiacin infrarroja; una fraccin de sta se escapa pero el resto lo retienen el vapor de agua y algunos gases atmosfricos, lo que hace que la temperatura de la superficie sea mayor a la de las capas altas. El aumento en la concentracin de gases como CO2 y CH4 incrementa este efecto y hace que la temperatura promedio de la superficie ascienda poco a poco.Bloque 1 Las caractersticas de los materiales 1.40. Cuando consumas productos que vienen en latas con aerosoles, revisa la etiqueta para ver si indica que no daa la capa de ozono, pues de lo contrario estars cooperando en la emisin de halocarburos, tambin llamados CFC como referencia al tipo de compuestos, clorofluorocarbonos. stos tambin los generan los aviones y las fallas de los sistemas de refrigeracin, que al llegar a la capa de ozono, producen su accin destructiva durante mucho tiempo.RefexionaLos efectos de los contaminantes ambientales son mucho ms graves para el planeta de lo que, por ahora, podemos advertir a nuestro alre-dedor;lasactividadesquelosgenerannosonslolasdelasgrandes industrias:cadavezqueempleasuntransporte,utilizasunaparato elctrico o enciendes un foco, ayudas a que estos efectos se incremen-ten. Analiza qu actividades de tu vida cotidiana podras modificar para cooperar con el planeta. No ser momento de sacrificar algunas co-modidades con tal de asegurar el futuro? Estar muy lejos el momen-to en que ya no optemos, sino que nos veamos obligados a modificar nuestrascostumbres?Sernecesarioestablecerleyesqueregulenel consumo o bastar con pagar por lo que gastamos?Alrededor del 30 al 35% de la radiacin es refejada por las nubes, los ocanos, la superfcie terrestre y las distintas capas de la atmsfera. Esta radiacin sale hacia el exteriorCapa de ozonoRadiacin de onda corta(visible e infrarroja)Vaporde aguaMolculas de metanoMolculas de dixidode carbonoEl 25% de la radiacin es absorbida por la atmsfera y 45% por la superfcie de la TierraRayos gammay rayos XRadiacinultravioletaLa radiacin infrarroja de onda larga emitida por la superfcie terrestre hacia la atmsfera La radiacin infrarroja de onda larga absorbida por el vapor de agua, el dixido de carbono y el metano luego es emitida hacia la Tierra39La contaminacin atmosfrica y sus cifrasSeguramente, en algn noticiario has escuchado los reportes de la contami-nacin atmosfrica. Si vives en alguna de las grandes ciudades del pas, posi-blemente has participado en las actividades que se ponen en prctica cuando hay contingencia ambiental, como evitar el uso de los coches, no hacer acti-vidad fsica al aire libre o incluso paralizar la actividad industrial. Tomar estas decisiones requiere conocer la concentracin de los contaminantes, que en la mayora de los pases se reportan en partes por milln (ppm). En Mxico se ha diseado un sistema, el ndice Metropolitano de Calidad del Aire (IMECA), cuyos valores se determinan para cada gas contaminante segn los efectos que provoca.Enelsiguientecuadropuedesconsultarestosvalores,losperiodos en que se monitorea cada gas, la concentracin a la que equivale en ppm, los efectos que producen y las medidas que se toman en cada caso:ndice Metropolitano de la Calidad del Aire (IMeCA).Nivel aproximado de contaminantesNivel aproximado de contaminantes (ppm) PartculasSO2COO3NO2 IMeCA 24 hmg/m324 h8 h1 h1 hefecto en la saludMedidas a tomar por niveles desfavorables de dispersin (Sedue)100 275 0.18 13 0.1 0.2InsalubreSntomas de irritacin en personas sanas.Vigilancia las 24 h del da de los niveles de contaminacin.200 420 0.35 21 0.21 0.7Muy insalubreDisminucin en la toleran-cia al ejercicio fsico.Implantar el primer nivel de reduccin de emisiones de fuentes industriales(promedio, 30%).3004005006007909500.560.7813141500.350.450.61.151.62PELIGROAumento prematuro de varias enfermedades.Muerte prematura de enfermos y ancianos.Implantar el segundo nivel de reduccin de emisiones de fuentes industriales (promedio, 50%).Implantar el tercer nivel de reduccin de emisiones de fuentes industriales (promedio, 70%).Para terminar con el anlisis de los contaminantes, el cuadro de la pgina siguiente indica cules son las fuentes de cada uno, qu cantidades se emiten anualmente y cmo ha ido variando su concentracin a lo largo del tiempo. Analiza los datos y con ellos completa las actividades del siguiente Torito.ToritoPara que practiques un poco la forma de expresar la concentracin de lasdisoluciones,respondelassiguientespreguntas.Puedesayudarte con el cuadro de arriba y el de la pgina 40.a) Al analizar 30 m3 del aire de la ciudad de Monterrey se detectaron 6.2 mL de dixido de azufre, SO2, y esta concentracin mostr valores muysimilaresdurante24horas.Calculalaconcentracinenppmy, con ayuda del cuadro de arriba, indica si sera necesario tomar alguna medida de contingencia, que contribuyera a la conservacin del medio ambiente.b) En el centro de la Ciudad de Mxico, en un da muy soleado y apa-rentemente despejado, se decret fase 1 de contingencia pues el valor delaconcentracindelozonoseencontrabaen200IMECAdurante ms de una hora. A qu valor en ppm corresponde? Cmo expresaras este valor como porcentaje en volumen?Leccin 1 La qumica, la tecnologa y t40Fuentes de los contaminantes, emisiones anuales y su concentracinGasPrincipales fuentes antropognicasemisin antropo- gnica/emisin total por ao (millones de toneladas)Tiempo medio de permanencia en la atmsferaConcentracin media hace 100 aos (partes por mil millones)Concentracin aproximada en 1990 (partes por mil millones)Concentracin aproximada en 2002 (partes por mil millones)Monxido de carbono (CO)Combustin de carburantes fsiles y de biomasa.700/2 000Meses? hemisferio norte, 40 a 80 hemisferio sur100 a 200, hemisferio norte, 40 a 80 hemisferio sur80 a 200 hemisferio norte, 40 a 80 hemisferio surDixido de carbono (CO2)Combustin de carburantes fsiles y deforestacin.5 500/~5 500100 aos290 000350 000373 000Metano (CH4)Arrozales, ganadera, vertederos, produccin de combustibles fsiles.300 a 400/50010 aos9001 7001 760Gases NOxCombustin de carburantes fsiles y de biomasa.20 a 30/30 a 50Das0.001 a ?0.001 a 500.001 a 80xido nitroso (N2O)Fertilizantes nitrogenados, deforestacin, combustin de biomasa.6/25170 aos285310318Dixido de azufre(SO2)Combustin de carburantes fsiles y beneficiado de minerales.100 a 130/150 a 200Das-semanas0.03 a ?0.03 a 500.03 a 50HalocarburosCFC-11 (CFCl3)CFC-12 (CCl2F2)Pulverizadores, refrigerantes, espumas.~1/175 aos111 aos00.280.480.260.56Bloque 1 Las caractersticas de los materiales41 Leccin 1 La qumica, la tecnologa y t1.41. Los CFC que destruyen la capa de ozono han hecho que sta se adelgace y los rayos ultravioleta que penetran a la superficie generen daos como el aumento en la incidencia del cncer de piel. Afortunadamente, parece que, gracias a la alarma que dieron los cientficos para disminuir el uso de aerosoles y otros contaminantes, se recuperar paulatinamente.>traBaJo CIeNTFICOEn 1995 la comunidad cientfica mexicana recibi una gran alegra: por primera vez un mexicano reciba el Premio Nobel de qumica!Su nombre: Mario Jos Molina Henrquez, originario de la Ciudad de Mxico, donde naci el 19 de marzo de 1943.Este destacado mexicano ingres en 1960 a la Facultad de QumicadelaUniversidadNacionalAutnomadeMxico, UNAM, para estudiar ingeniera qumica. Tras graduarse, en 1965siguiestudiosdeposgradoenlaUniversidaddeFrei-burg,Alemaniay,posteriormente,enlaUniversidaddeBer-keley, California. En 1975 fue nombrado miembro del profesorado de la Uni-versidad de Irving, tambin en California, y empez a condu-cir sus propias investigaciones. En 1989 se incorpor al Insti-tutoTecnolgicodeMassachusettsyadquirilaciudadana estadunidense.Los problemas de la qumica ambiental han sido el centro de la investigacin de Mario Molina. En 1974 public su tercer artculo cientfico en la revista Nature con sus investigaciones sobre la capa de ozono, que fueron de los primeros que alerta-ron acerca del peligro por el uso de los CFC de los aerosoles. Este trabajo fue el que le abri las puertas al Premio Nobel en 1995,juntoconF.S.RowlandyP.Crutzen;desdeentonces se ha convertido en un gran luchador para resolver los proble-mas de la atmsfera, contando incluso con su propia organiza-cin, el Centro Mario Molina para Estudios Estratgicos sobre Energa y Medio Ambiente, A. C., y actualmente trabaja en el Proyecto Milagro, que pretende cono-cer ms sobre los efectos de la conta-minacinatmosfricaenelmundo, incluida la Ciudad de Mxico.MarioMolinaesungranorgullo para nuestro pas, y tambin es ejem-plodequepodemosdesarrollarnos en los campos ms complejos, lo que requiere trabajar intensamente.A fondoCon la ayuda de los tres cuadros de las pgi-nasanterioreseinvestigandoportucuenta, contestalassiguientespreguntasycomenta las respuestas en grupo: 1.Entrelosgasesqueaumentanelefec-to invernadero se encuentra el metano, CH4. Porqulaganaderaestrelacionadacon este gas?2.Elozonoesindispensableparaelpla-neta como constituyente de la capa que est en la estratosfera, pero cuando est en la su-perficieesdainoporqueesexcesivamente irritante.Ningunafuentecontaminantelo produceenformadirecta,perosegenera comopartedelesmogfotoqumico.Qu quiere decir esto?3.Todoslosgasescontaminantesson txicos en el mismo grado? Qu datos de los cuadros puedes consultar para responder?4.Cuandoseenciendeuncalentadoro una estufa en un cuarto poco ventilado para calentarseduranteelinvierno,secorreel riesgodeintoxicacinymuerteporasfixia. Qu gas es el responsable?Oct 1-15, 1980 Oct 1-15, 1982 Oct 1-15, 1984 Oct 1-15, 1986Oct 1-15, 1988 Oct 1-15, 1990 Oct 1-15, 1992 Oct 1-15, 1994Oct 1-15, 1996 Oct 1-15, 1998 Oct 1-15, 2000 Oct 1-15, 20011.41. Los CFC que destruyen la capa de ozono han hecho que sta se adelgace y los rayos ultravioleta que penetran a la superficie generen daos como el aumento en la incidencia del cncer de piel. Afortunadamente, parece que, gracias a la alarma que dieron los cientficos para disminuir el uso de aerosoles y otros contaminantes, se recuperar paulatinamente.42ToxicidadAl leer sobre los contaminantes habrs podido notar que susefectosestnasociadosconlascantidadeso,enla mayoradeloscasos,conlasconcentracionesenque sepresentan.Lomismoocurrecontodaslassustancias quetienenefectossobrelosseresvivos.Inclusounali-mento puede resultar txico en ciertas condiciones. Por ejemplo, las personas con diabetes no pueden consumir el azcar sin un estricto control, pues la imposibilidad de procesarla hace que sea para ellas un verdadero veneno.1.42. Los postres y alimentos dulces pueden ser un gran manjar, pero el abuso produce obesidad, que es un gran problema de salud pblica.Puede la sal ser un veneno?Para que compruebes la frase la dosis hace el veneno, lleva a cabo el siguiente experimento, en el que germinars frijoles re-gndolos con disoluciones salinas de distintas concentraciones:necesitAs:Semillas de frijol Algodn6 vasos o recipientes desechables transparentesBalanza y probeta de 100 mL6 botellas de plstico de 1.5 LCloruro de sodio, NaCl, que es la sal de mesaAgua 12 etiquetasDesArroLLo:Numeralasbotellasdel1al6,yencadaunadeellas>prepara las siguientes disoluciones:1. 1 L de agua de la llave, sin aadir sal.2. 9 g de sal y 991 mL de agua (que equivalen a 991 g,pues la densidad del agua es 1 g/mL)3. 18 g de sal y 982 mL de agua4. 50 g de sal y 950 mL de agua5. 150 g de sal y 850 mL de agua6. 300 g de sal y 700 mL de aguaCalcula la concentracin en porcentaje de masa para las>disoluciones 2 a 6 y antala tambin en las etiquetas co-rrespondientes.Marcatambinlos6recipientes;colocaencadauno>5 semillas de frijol y cbrelas con algodn.Humedece el algodn de cada recipiente con 15 mL de>la disolucin que le corresponde. Colcalos en un lugar con temperatura templada y luz, donde puedas revisarlos diariamente.Observa cada da cmo van las semillas sin sacarlas del re- >cipiente. Compara todos los detalles que puedas apreciar.Mantnhmedoslosalgodonesagregandoatodosla>misma cantidad de las disoluciones correspondientes.AnALizA y concLuye:Prolonga el experimento los das necesarios para que las>plantas se desarrollen completamente; anota las caracte-rsticas que vayas detectando en cada caso. Puedes orga-nizar la informacin en un cuadro en el que compares con facilidad las caractersticas.Comentacontuscom- >paeros:porquhay que colocar todos los re-cipientes en condiciones iguales de temperatura y luz?, qu variables se es-tn controlando para po-der analizar la influencia delaconcentracinde salenlagerminacin?, qudemuestranlosre-sultados obtenidos?>Manos A LA oBra!Bloque 1 Las caractersticas de los materiales43 Leccin 1 La qumica, la tecnologa y tAs que, lo natural siempre es mejor?!Cuandoescuchesenlapropagandadecualquierproductoquenohace dao porque es natural, recuerda que esta relacin no es siempre exacta: hay productos naturales muy txicos y cada persona reacciona de forma diferente ante las mismas sustancias, as que mejor revisa otras propiedades de lo que vas a consumir.ComounamuestradequelaNaturalezatambinpuedeserpeligrosa cuando no la conocemos adecuadamente, analiza los siguientes ejemplos:1.44. Muchas de las mordeduras de serpiente o las picaduras de alacrn son mortales si no se administra el antdoto correspondiente en un hospital.1.43. Este clsico hongo que aparece en muchos cuentos, la Amanita muscaria, es una de las especies ms venenosas para los seres humanos. Nunca se te ocurra comer ningn hongo del bosque, pues distinguir entre los venenosos y los alimenticios requiere muchsima experiencia!1.45. Las medusas se ven muy hermosas, pero, aljate de ellas! Al contacto con la piel pueden producir graves quemaduras y hasta la muerte.1.46. El veneno ms fuerte que se conoce es la toxina botulnica que produce la bacteria Clostridium botulinum, que puede desarrollarse en latas de conservas. Es una toxina paralizante y 1 g alcanza para matar a varios millones de personas.Las TIC por tu cuentaSi quieres saber un poco ms sobre venenos y productos txicos, puedes navegar en Internet y encontrars muchsimos ejemplos. Una pgina con datos interesantes es la siguiente: www.ilo.org/public/spanish/protection/safework/cis/products/safetytm/toxic.htmHas odo hablar de la marea roja? Losaficionadosalosmariscossaben quenodebencomerloscuandosepre-sentaestefenmeno,cuyascausasno estntotalmenteestablecidas,aunque se cree que se relaciona con cambios de temperatura,salinidadeinclusoconla contaminacin.Consisteenelaumento temporalenlaconcentracindealgu-nosorganismosdelplancton,queen ocasionesseasociaconunacoloracin rojizaporlaproduccindepigmentos. Lastoxinasqueproducenestosmicro-bios no son peligrosas para los moluscos, pero s para quien los ingiere. Puede pro-ducir parlisis de extremidades, diarreas oprdidadememoriasegnlaespecie que las produzca.Lamarearojaesunodeloscasosde produccin de venenos en la Naturaleza y, aunque hoy se estudia de forma cien-tfica,laobservacindelagentedela costa permiti que se identificara desde hacemsdeunsiglo.Talvezhasescu-chadoalgunafrasedelasabiduraola cultura popular, como por ejemplo, que noesmuyconvenientecomeralgunos mariscos en los meses que no tienen r (mayo, junio, julio y agosto), que en nues-tro pas corresponden a la temporada de calor.Estonotienequeversloconla marea roja, sino tambin con la posibili-dad de que los alimentos se descompon-gan por el aumento de temperatura.Notas curiosasDinoflagelado.44RefexionaCuntas veces has tomado una medicina sinlaprescripcindeunmdico?Eres conscientedelpeligroqueestorepre-senta?Enmuchospases,paracomprar lamayoradelasmedicinasserequiere recetamdica,mientrasqueenMxico slosecontrolanalgunosmedicamen-tos,principalmentelosqueafectanel sistema nervioso y algunos para el cora-zn,qucreesqueresultemsconve-niente?Comentaengrupoqusepodraha-cer para regular esta situacin.Cmo se calculan las dosis de los productos txicos?No es fcil detectar que un producto estxico.Haysustanciasqueresul-tanmuyvenenosasyotrasqueslo son dainas cuando se consumen en grandes cantidades. El conocimiento sobre sus propiedades se va generando gracias a la experiencia.En muchos de los casos que hemos tratado,comolamarearojaolos hongosvenenosos,elsaberpopular se transmite de generacin en genera-cin, como parte de la tradicin, pero esto no impide que se hagan estudios cientficoscomolosqueserealizan con los contaminantes o los medicamentos. Los mtodos para lograrlo gene-ran mucha controversia, pues requieren del manejo de seres vivos a los que se administran los productos.Laexperimentacinconanimaleshaestadosujetaadebateenmuchos foros internacionales. En la mayora de los casos se ha llegado a la conclusin de que el beneficio para la humanidad es invaluable, pero tambin se ha criti-cado fuertemente el sufrimiento que se produce sobre las especies. Incluso se han creado leyes que regulan los mtodos con los que se puede experimentar para que el dao generado sea el menor posible.experimentos con seres humanos?Sibienlaspruebasenanimalesaportanmuchainformacin sobre alimentos, medicinas, cosmticos, plaguicidas y hasta fi-bras textiles, en muchos casos los efectos sobre el ser humano no resultan idnticos, as que siempre habr una primera vez en que una persona consuma o utilice un producto nuevo, y estoserequivalenteaunexperimento.Tambinexisteuna legislacin sobre la experimentacin con seres humanos para evitar abusos como los que se han cometido en distintas po-cas contra presos, enfermos, gente indefensa o clientes que no saben lo que estn consumiendo. Incluso hay empresas que se dedican a probar los efectos de las sustancias con personas que se contratan, sabiendo que les van a administrar un producto cuyos efectos no son del todo conocidos. Para hacer las pruebas, estos empleados son recluidos en habitaciones con ambientes agradables donde pueden llevar a cabo sus actividades cmoda y normalmente; se les suministra el producto en la dosis que se cree ser efectiva y se monitorean sus sntomas haciendo anli-sis clnicos y pruebas peridicas de sangre y de orina.1.47. Diversas especies de roedores ratas, ratones, cuyos o conejos son criados expresamente para experimentar los efectos de las sustancias.1.48. Mediante estas pruebas con gente sana se pueden saber los efectos secundarios que tienen los medicamentos, pero la efectividad de curacin slo se puede probar en los pacientes enfermos.Bloque 1 Las caractersticas de los materiales45HerramientasComo resultado de las pruebas de toxicidad se obtiene un dato llamado dosis letal media, DL50, que corresponde a la concentracin de sustancia que produce la muerte del 50% de una pobla-cin de prueba. En este caso se debe citar cul es la especie en la que se hizo la medicin y la masa de sustancia que se emple por cada kilogramo del ser vivo. A continuacin aparecen al-gunos valores DL50 de sustancias comunes probadas con ratones del laboratorio. Normalmente no corresponden a la DL50 en seres humanos, pues para algunas sustancias somos ms toleran-tes y para otras somos ms sensibles:Glosariodioxinas:son un conjunto de compuestos de car-bono que contienen cloro y que se pro-ducen de forma espontnea durante los incendios, en los incineradores de basu-ra y en las erupciones volcnicas.Compuesto DL