Química - Secundaria SM · Subtema 1.1 ¿Cuál es la visión de la ciencia y la tecnología en el mundo actual? 15 ... ¿Qué hacer para reutilizar el agua? 91 Autoevaluación 95

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n Desarrollar competencias

para la sociedad del conocimiento

Mercedes Guadalupe Llano LomasGraciela Edith Müller Carrera

Adolfo Rivero Müller

SECUNDARIA / TERCER GRADOSerie Comunidad

Química

Mercedes Guadalupe Llano LomasMercedes Guadalupe Llano LomasMercedes Guadalupe Llano Lomas

Química

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Dirección de contenidos y servicios educativosElisa Bonilla Rius

Gerencia de publicaciones escolaresFelipe Ricardo Valdez González

Coordinación editorialHilda Victoria Infante Cosío

EdiciónDiana Tzilvia Segura Zamorano, Catalina Valeria Villamil Sapién

AutoresMercedes Guadalupe Llano Lomas, Graciela Edith Müller Carrera, Adolfo Rivero Müller

CorrecciónAbdel López Cruz, Mauricio Del Río Martínez

Indice analíticoPablo Ávalos Quintero

Director de ArteQuetzatl León Calixto

Diseño de la serie y diseño de portadaJuan Bernardo Rosado Solís

Coordinación de diseño gráficoJesús Arana

Coordinación de imagenRicardo Tapia García

Diagramación Aldo Botello Báez, Brenda López Romero, Dora Maritza Garduño, Juan Espinosa Peña, Martha A. Ramos Gómez

IlustracionesGonzalo Gómez, Archivo SM

IconografíaOctavio Torres Arteaga, Yina Garza, Ricardo Tapia

Fotografía Carlos Vargas, Armando Mora, © 2009 Jupiterimages Corporation, a Getty Images

Company, Archivo SMDigitalización y retoque

Carlos Alberto LópezProducción

Carlos Olvera, Teresa Amaya

QuímicaSERIE COMUNIDADPrimera edición, 2010Segunda edición, 2011D.R. © SM de Ediciones, S.A. de C.V., 2010Magdalena 211, Colonia del Valle, 03100, México D.F. Tel.: (55) 1087 8400www.ediciones-sm.com.mx

Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana Registro número 2830

No está permitida la reproducción total o parcial de este libro ni su tratamiento informático ni la transmisión de ninguna forma o por cualquier medio, ya sea electrónico, mecánico, por fotocopia, por registro u otros métodos, sin el permiso previo y por escrito de los titulares del copyright.

Impreso en México/Printed in Mexico

QuímicaSERIE COMUNIDADSe terminó de imprimir en abril de 2011, en Impresora Apolo, S. A. de C. V., Centeno núm. 150, local 6, col. Granjas Esmeralda, C. P. 09810, México, D. F.

PRESENTACIÓN Estimado alumno:

Este libro se dirige a ti, que ya estás en el tercer año de educación secundaria e inicias tu curso de Química. Como descubrirás, esta ciencia es una de las más apasionantes. No pretendemos ofrecerte un compendio enciclopédico de conocimientos en esta materia, sino un instrumento que haga interesante su estudio.

En este libro de texto queremos mostrarte que las sustancias que te rodean y sus transfor-maciones son un aspecto de tu entorno cotidiano, y que la humanidad las estudias porque ese conocimiento permite obtener materiales que mejoran nuestra calidad de vida. ¿Te has preguntado por qué cada vez hay mejores reproductores de tu música favorita? ¿Y cómo es posible que tus zapatos o tenis sean más bonitos o cómodos? ¿Sabías que tu vida es posible gracias a que dentro de ti ocurren cada segundo millones de transformaciones químicas?

Queremos que comprendas aspectos básicos de la química: la naturaleza de las sus-tancias, sus transformaciones, su relación con la ciencia y la tencnología, su presencia en la vida diaria y su papel en el desarrollo y conformación del mundo y la sociedad en que vives. Aquí encontrarás temas, actividades, lecturas y experimentos entretenidos cuyo fin es que desarrolles las habilidades, actitudes y valores necesarios para tu futuro.

Al final, sabemos que con tu esfuerzo y dedicación, trabajo en equipos y la guía de tu profesora o profesor, llegarás a ser una persona mejor informada y aplicarás tus cono-cimientos para crecer y desarrollarte como ser humano; tendrás, pues, más habilidades para el estudio y mayor capacidad de crítica, con la que te será más fácil comprender a tu sociedad, cuestionarla y participar en su transformación. ¡Te deseamos mucho éxito durante este año escolar!

Apreciados profesora y profesor:

Su labor de educadores en ciencias, de guías en las escuelas y orientadores de adoles-centes, es imprescindible, ardua pero siempre satisfactoria. Tenemos la certeza de que la Química es una ciencia muy importante para el desarrollo integral del alumno de secun-daria; por ello, deseamos que este libro se convierta en una herramienta eficaz para lograr los aprendizajes esperados del curso.

Elaboramos esta segunda edición con la idea de que los alumnos aprendan los conceptos básicos de la materia y a la vez desarrollen habilidades, actitudes y valores propios de las Competencias científicas. Hemos mejorado el contenido enfatizando los aspectos del enfo-que de enseñanza de la Química en la escuela secundaria para el logro de los aprendizajes esperados y brindando un apoyo real para la práctica docente.

La mejora de este material contribuirá en el desenvolvimiento intelectual de sus estu-diantes y en su vida futura; principalmente, planeamos que el alumno se convierta en prota-gonista de su propio aprendizaje. Buscamos, por un lado, que las actividades, experimentos, lecturas y proyectos sean significativos por estar relacionados con otras materias, con la sociedad actual y con situaciones de su vida diaria; y que, por otra parte, les permitan ejercer su libertad de elección.

Les deseamos un excelente año escolar.

AtentamenteLOS AUTORES

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Página

Conoce tu libro 6

El trabajo en el laboratorio de química 9

Bloque I. Las características de los materiales 12

Organización de los temas del bloque 14

Tema 1. La química, la tecnología y tú 15

Subtema 1.1 ¿Cuál es la visión de la ciencia y la tecnología en el mundo actual? 15

Subtema 1.2 Características del conocimiento científi co: el caso de la química 23

Subtema 1.3 Tú decides: ¿cómo saber que una muestra de una sustancia está más contaminada que otra?

37

Tema 2. Propiedades físicas y caracterización de las sustancias 43

Subtema 2.1 ¿Qué percibimos de los materiales? 43

Subtema 2.2 ¿Se pueden medir las propiedades de los materiales? 48

Subtema 2.3 ¿Qué se conserva durante el cambio? 67

Subtema 2.4 La diversidad de las sustancias 73

Tema 3. Proyecto: Ahora tú explora, experimenta y actúa 84

¿Quién es el delincuente? El análisis en la investigación científi ca 88

¿Qué hacer para reutilizar el agua? 91

Autoevaluación 95

Bloque II. La diversidad de propiedades de los materiales y su clasifi cación química 96


Tema 1. Mezclas, compuestos y elementos 99

Subtema 1.1 La clasifi cación de las sustancias 99

Subtema 1.2 ¿Cómo es la estructura de los materiales? 107

Subtema 1.3 Clasifi cación científi ca del conocimiento de los materiales 117

Subtema 1.4 Tú decides: ¿qué materiales utilizar para conducir la corriente eléctrica? 122

Tema 2. Tabla periódica 130

Subtema 2.1 Estructura y organización de la información física y química en la tabla periódica

130

Subtema 2.2 ¿Cómo se unen los átomos? 141


¿Cuáles son los elementos químicos importantes para el buen funcionamiento de nuestro cuerpo?

150

¿Cómo funcionan las drogas? 153

Autoevaluación 159

Bloque III. La transformación de los materiales: la reacción química 160


Tema 1. La reacción química 163

Subtema 1.1 El cambio químico 163

Índice Índice

4

Subtema 1.2 El lenguaje de la química 172

Subtema 1.3 Tras la pista de la estructura de los materiales 188

Subtema 1.4 Tú decides: ¿cómo evitar que los alimentos se descompongan rápidamente?

195

Tema 2. La medición de las reacciones químicas 205

Subtema 2.1 ¿Cómo contar lo muy pequeño? 205

Tema 3. Proyecto: Temas y preguntas opcionales 220

¿Qué me conviene comer? 220

¿Cuáles son las moléculas que componen a los seres humanos? 223

Autoevaluación 225

Bloque IV. La formación de nuevos materiales 226


Tema 1. Ácidos y bases 229

Subtema 1.1 Ácidos y bases importantes en nuestra vida cotidiana 229

Subtema 1.2 Modelo de ácidos y bases 244

Subtema 1.3 Tú decides: ¿cómo controlar los efectos del consumo frecuente de los “alimentos ácidos”?

247

Tema 2. Oxidación y reducción 252

Subtema 2.1 La oxidación: un tipo de cambio químico 252

Subtema 2.2 Las reacciones redox 259


¿Puedo dejar de utilizar los derivados del petróleo y sustituirlos por otros compuestos? 276

¿Cómo evitar la corrosión? 282

Autoevaluación 285

Bloque V. Química y tecnología 286


Proyecto 1. ¿Cómo se sintetiza un material elástico? (Obligatorio) 289

¿Qué ha aportado México a la química? 295

¿Por qué usamos fertilizantes y plaguicidas? 295

¿De qué están hechos los cosméticos y algunos productos de aseo personal, como los jabones? 296

¿En qué medida el ADN nos hace diferentes? 298

¿Cuáles son las propiedades de algunos materiales que utilizaban las culturas prehispánicas? 299

¿Cuál es el papel de la química en diferentes expresiones artísticas? 300

¿Qué combustible usar? 302

Anexo I. Acciones para aprender a aprender 304

Anexo II. Nomenclatura 315

Glosario 322

Bibliografía recomendada 323

Sugerencias de páginas de Internet para alumnos y profesores 325

Índice analítico 3265

Conoce tu libroAntes que nada, ¡conoce tu libro Química! Seguramente, tendrás curiosidad por hojearlo, leer textos que te parezcan interesantes, observar sus imágenes y hasta oler el papel. Pero además, para que le saques el mayor provecho posible, aquí te presentamos una manera práctica y sencilla de conocer las partes que lo integran.

94 95BLO

QU

E II

Una de las maneras de clasi� car los materiales para su estu-dio es separarlos en elementos, compuestos y mezclas. En este bloque estudiarás qué son los materiales y por qué se clasi� can así. También retomarás lo que estudiaste acerca de las mezclas y empezarás a representarlas con el modelo cinético de partículas. Además, entenderás por qué algunos materiales pueden conducir la electricidad y el calor.

Introducción

1. Lean la introducción, ¿qué relación encuentran entre el título del bloque, la introducción y la imagen?

2. Al analizar estas dos páginas, ¿qué propiedades de los materiales recuerdas y aprecias en la imagen?

Comenten en el grupo

¿Cuáles son los elementos químicos importantes para el • buen funcionamiento de nuestro cuerpo?¿Cómo funcionan las drogas?•

1. Lean los propósitos de este bloque.Que los alumnos:

Clasi� quen las sustancias con base en sus propiedades físicas y químicas • para caracterizarlas en mezclas, compuestos y elementos químicos e identi� quen ejemplos comunes en su entorno inmediato. Identi� quen características importantes de la cultura química: su método• y su lenguaje. Interpreten algunos datos contenidos en la tabla periódica, los relacionen con • las propiedades de los elementos y reconozcan cómo éstas son aprovechadas para el diseño de diversos materiales. Expliquen el enlace químico como una transferencia o compartición de • electrones y a partir de éste expliquen las propiedades de los materiales. Apliquen e integren habilidades, actitudes y valores durante el desarrollo • de proyectos enfatizando la promoción de la cultura de la prevención de accidentes y adicciones.

Propósitos del bloque

Proyectos propuestos para este bloque

de los materiales y su clasi� cación químicaLa diversidad de propiedades

Entrada de bloqueQueremos que desde el inicio te intereses por aprender química, así que colocamos una foto y pequeñas secciones para que las analices con tus compañeros y el profesor, y empieces a comprender la importancia de los contenidos que estudiarás.

Comenten con el grupoEn este recuadro encontrarás preguntas que te harán refl exionar acerca de la rela-ción entre el nombre del bloque, la imagen de la página y la introducción.

IntroducciónAquí te damos una breve descripción de lo que estudiarás en el bloque.

Propósitos del bloqueÉstos te ofrecen una idea clara de los conoci-mientos, habilidades, actitudes y valores que adquirirás al cursar el bimestre.

Proyectos propuestos para este bloqueTe presentamos las propuestas de proyectos de integra-ción y aplicación que hemos desarrollado para ti.

1. Lee los temas que se desarrollarán en este bloque y escribe en tu cua-derno de qué tema has escuchado hablar más tanto en tu casa como en tu comunidad.

2. ¿Cuál de los dos proyectos que proponemos te gustaría desarrollar? Para recordar qué son los proyectos y leer las propuestas que hicimos para ti, revisa las páginas 82 a 92. No olvides que también puedes proponer alter-nativas para llevar a cabo esos proyectos.

Organización de los temas del bloque

Tema Página


Subtema 1.1 ¿Cuál es la visión de la ciencia y la tecnología en el mundo actual?

15

Subtema 1.2 Características del conocimiento cientí� co: el caso de la química

22


36






Tema 3. Proyecto. Ahora tú explora, experimenta y actúa 82

¿Quién es el delincuente? El análisis en la investigación cientí� ca 86


Autoevaluación 93

CUA

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EL B

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Me interesa

14

Organización de los temas del bloqueEn esta tabla colocamos los temas principales del bloque.

Me interesaRecuadro que te acerca a los temas del bloque para ayudarte a planear las actividades de tu proyecto.

6

Aprendizajes esperadosEste recuadro aparece al inicio de cada subtema y enlista los princi-pales aprendizajes que alcanzarás con su estudio.

Tema y subtemasSe indica el nombre del tema y subtema que estudiarás.

Reconoce lo que sabesAl inicio de cada subtema en-contrarás actividades para que recuerdes lo que ya sabes o pien-sas a cerca del tema que vas a es-tudiar.

Reconoce lo que ahora sabesEsta actividad tiene como objetivo que compares lo que sabías al empezar el subtema con lo que aprendiste. Te ser-virá como autoevaluación.

ActividadesTe ayudarán a desarrollar di-versos tipos de habilidades, así como a aplicar y reafi rmar co-nocimientos.

Leer para comprenderSe presentan lecturas relaciona-das con lo que estás estudiando; te ayudarán a fomentar tu habi-lidad lectora.

7

Taller de habilidades y procedimientosCon ellos desarrollarás tu curiosidad, creatividad y capacidad analítica.

Las palabras resaltadas en azul te indican que su signifi cado lo encuentras en el Glosario de la página 322.

Este icono te indica que debes acudir a la sección de Trabajo en el laboratorio de química, de las páginas 9 a 11.

Para saber másRecuadro con información complementaria, relacio-nada con el tema de estu-dio.

Estas herramientas te servirán como apoyo en el desarrollo de los proyectos, pero su uso no determi-nará el resultado de los mismos, sino que los enriquecerá. Además, también te serán útiles al aplicarlas en otras asignaturas.

De esta manera, tú, estudiante de secundaria, al mismo tiempo que aprendes los principales con-ceptos de química, desarrollarás habilidades para tener cada vez ma-yor autonomía en tu educación.

¡Busca y selecciona!Esta herramienta te proporcionará recomendaciones acerca de cómo bus-car, seleccionar, interpretar y analizar información.

¡Investiga!Aquí encontrarás ideas para analizar problemas, elaborar hipótesis, clasifi-car información, diseñar experimentos y elaborar conclusiones.

¡Construye y manipula!Parte fundamental de tu formación como estudiante será elaborar mo-delos que te permitan dar explicaciones. Además en esta sección te dare-mos recomendaciones sobre cómo utilizar instrumentos de observación y medida.

¡Comunica!Presentar los resultados de tus trabajos e investigaciones será importante en tu formación, sobre todo porque al someter tus ideas al análisis de otras personas surgen ideas y cuestionamientos que te permitirán mejorar los trabajos que harás en el futuro.

Anexo I. Acciones para aprender a aprender

Con seguridad, cursar la secundaria representa algo muy significativo en tu vida; crecerás y vivirás experiencias muy diversas. En cuanto a tu desarrollo como estudiante será primordial que te conviertas en protagonista de tu pro-pio aprendizaje, es decir, que poco a poco aprendas a tomar decisiones dia-rias, sobre todo en cuanto a cómo estudiar.

Uno de los propósitos de que estudies Ciencias es que desarrolles habilida-des que te permitan enfrentar distintas situaciones de estudio y transportar ese conocimiento a tu vida cotidiana.

Este curso te servirá para continuar desarrollando

habilidades científicas.

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Estas herramientas te servirán como apoyo en el desarrollo de los proyectos, pero su uso no determi-nará el resultado de los mismos, sino que los enriquecerá. Además, también te serán útiles al aplicarlas en otras asignaturas.

De esta manera, tú, estudiante de secundaria, al mismo tiempo que aprendes los principales con-ceptos de química, desarrollarás habilidades para tener cada vez ma-yor autonomía en tu educación.

¡Busca y selecciona!Esta herramienta te proporcionará recomendaciones acerca de cómo bus-car, seleccionar, interpretar y analizar información.

¡Investiga!Aquí encontrarás ideas para analizar problemas, elaborar hipótesis, clasifi-car información, diseñar experimentos y elaborar conclusiones.

¡Construye y manipula!Parte fundamental de tu formación como estudiante será elaborar mo-delos que te permitan dar explicaciones. Además en esta sección te dare-mos recomendaciones sobre cómo utilizar instrumentos de observación y medida.

¡Comunica!Presentar los resultados de tus trabajos e investigaciones será importante en tu formación, sobre todo porque al someter tus ideas al análisis de otras personas surgen ideas y cuestionamientos que te permitirán mejorar los trabajos que harás en el futuro.

vida; crecerás y vivirás experiencias muy diversas. En cuanto a tu desarrollo como estudiante será primordial que te conviertas en protagonista de tu pro-pio aprendizaje, es decir, que poco a poco aprendas a tomar decisiones dia-rias, sobre todo en cuanto a cómo estudiar.

Uno de los propósitos de que estudies Ciencias es que desarrolles habilida-des que te permitan enfrentar distintas situaciones de estudio y transportar ese conocimiento a tu vida cotidiana.

Este curso te servirá para continuar desarrollando

habilidades científicas.

Este anexo 2 tiene la finalidad de explicar cómo se les da el nombre a algunos compuestos.

Compuestos binariosEsta clase de compuestos se integra por compuestos formados un par de elementos.

Los compuestos binarios pueden ser divididos en dos categorías.

1. Compuestos que contienen un no metal y un metal2. Compuestos que contienen dos no metales

En el primer caso, cuando un metal y un no metal se combinan, el compuesto resultante contendrá iones. Los metales pierden electrones para formar cationes y los no metales ganan electrones para formar aniones por lo que para nombrar a estos compuestos basta decir el nombre de cada ion. A su vez, estos compuestos se pueden clasificar de acuerdo con el tipo de catión que contienen.

Los compuestos binarios tipo I son aquellos en que el metal sólo forma un tipo de catión. Por ejemplo, el átomo de potasio siempre forma cationes K+, nunca K2+ o K3+.

Del mismo modo, átomos como el del cesio siempre forman cationes Cs+, el calcio siempre forma cationes Ca2+ y el aluminio siempre forma Al3+.

Para nombrar a este tipo de compuestos se deben seguir las siguientes reglas. • Siempresedebenombrarprimeroelaniónseguidodelnombredelca-

tión, entre los que se escribe o dice la preposición de.• Loscationessiempretomanelnombredelelementoquelosformó.Así,

el K+ se denomina ion potasio en los compuestos que lo contengan.• Losanionessenombranapartirdelelementoquelosorigina:alapri-

mera parte del nombre del elemento se añade la terminación -uro. Así, el anión F− se denomina fluoruro.

Con base en las reglas anteriores, podemos indicar algunos nombres de compuestosquímicos,comoelKFquesellamafluorurodepotasio:contiene al catión potasio (K+) y al anión fluoruro (F−).

Catión Nombre Anión Nombre

Li+ Litio H Hidruro

Na+ Sodio F− Fluoruro

K+ Potasio Cl− Cloruro

Cs+ Cesio O2− Óxido

Be2+ Berilio S2− Sulfuro

Mg2+ Magnesio

Ca2+ Calcio

Ba2+ Bario

Al3+ Aluminio

Ag+ Plata

Zn2+ Zinc

Anexo II. Nomenclatura

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Anexos. En el I encontrarás diversas herramientas que te ayudarán durante tu aprendizaje y el desa-rrollo de tus proyectos. En el II aparecen las reglas básicas de nomenclatura.

Sugerencias de Tecnolo-gías de la Información y la Comunicación

Es importante que notes que todos los procesos de medición involucran un instrumento: para saber la cantidad de materia usamos la balanza, para determinar el volumen de un líquido se usan la probeta y las pipetas, entre otros. También se han construido instrumentos para medir las propiedades intensivas; observa algunos ejemplos en la tabla 1.7. Cada instrumento nos permite construir un conocimiento, de otra manera sería complicado saber si existen o no diferencias entre los objetos y fenómenos que observamos.

Para decidir si una propiedad es extensiva o intensiva debes analizar si el valor de la propiedad estudiada cambia o no al usar diferentes cantidades de materia. En caso de no cambiar se trata de una propiedad intensiva, y cuando sí cambia nos encontramos ante una propiedad extensiva. Para que aprendas a medirlas y entiendas mejor sus diferencias, lleva a cabo la siguiente actividad.

¿Cuál � uye más?En esta actividad plantearás y harás los experimentos necesarios para ordenar varios líquidos de acuerdo con su vis-cosidad y demostrar que ésta es una propiedad intensiva de la materia.

Con tu equipo efectúa lo que se indica.• Diseñen dos experimentos: uno para establecer una escala comparativa de viscosidades y otro para demostrar que

la viscosidad es una propiedad intensiva. Consideren líquidos como agua, leche condensada, leche evaporada, miel, almíbar y glicerina.

• Presenten sus diseños por escrito al profesor. Incluyan el objetivo del experimento, sus hipótesis, los materiales que utilizarán y el procedimiento experimental que seguirán.

• Lleven a cabo los experimentos y anoten sus observaciones. Al terminar, escriban sus conclusiones y analicen si las hipótesis se cumplieron o no.

¿Sabías que el vidrio es un líquido de viscosidad tan grande que su apariencia se asemeja a la de los sólidos? ¿Crees que esto lo sepan los integrantes de tu familia? Haz una investigación bibliográ� ca acerca del vidrio y, si puedes conseguirlo, lee el artículo “El decálogo del vidrio”, publicado en el número 4, página 25 de la revista ¿Cómo Ves? Comenta los resultados de tu investigación a la hora de la reunión familiar. Seguramente aprenderán algo nuevo.

Tabla 1.7 Instrumentos que miden propiedades intensivas

Instrumento Espectrofotómetro Densímetro Reómetro

Propiedad que mide Concentración Densidad Viscosidad

Taller de habilidades y procedimientos

Taller 3. ¿Propiedades extensivas o intensivas?Habilidades y actitudes que aplicarásObservar, identi� car, medir, argumentar, comunicar.

PropósitoCon esta actividad identi� carás las diferencias entre propiedades intensivas y extensivas de la materia.

Situación problemática¿Cómo se diferencian experimentalmente las propiedades extensivas de las in-tensivas?

¿Cómo resolvemos el problema?Materiales y reactivos

• Quince canicas del mismo tamaño, una probeta de 250 mL, agua, tres vasos de precipitados de 250 mL, sal de mesa, agitador, balanza grana-taria, termómetro, parilla eléctrica o mechero, tela de alambre y tripie, hielo (300 g aproximadamente).

Procedimiento1. Determinen la masa de cinco, diez y quince canicas. Repitan la medición tres

veces para cada caso. Construyan una tabla y una gráfica para analizar la rela-ción entre número de canicas y masa.

2. Llenen una probeta con agua hasta la mitad. Marquen el nivel del agua. Agreguen varias canicas. Marquen nuevamente el nivel del agua (figura 1.74). Repitan el experimento con el doble y el triple de canicas. Elaboren una tabla y una gráfica para analizar la relación entre nivel del agua y nú-mero de canicas agregadas.

3. Llenen tres vasos con un volumen diferente de agua cada uno. Registren los volúmenes y la temperatura del agua. Determinen qué cantidad máxi-ma de sal se puede disolver en cada vaso. Registren en una tabla los valores obtenidos. Calculen la cantidad de sal que puede disolverse en 1 mL de agua.

4. Calienten 10, 50, 100 y 250 mL de agua hasta la ebullición. Registren en cada caso la temperatura y el tiempo que transcurre para que el agua empiece a hervir. Hagan una tabla que relacione tiempo, volumen y temperatura.

5. Pongan 10, 50 y 100 g de hielo en vasos con 100 mL de agua y caliéntenlos. Registren la temperatura de cada sistema mientras contenga hielo y agua. Construyan una tabla con la relación entre temperatura y masa de hielo.

Análisis de resultados y conclusiones1. Analicen las tablas y gráficas que elaboraron y coméntenlas entre los inte-

grantes del equipo. Con base en esta discusión, argumenten si la masa, el volumen, la solubilidad, la temperatura de ebullición y la temperatura de fusión son propiedades intensivas o extensivas.

2. Compartan sus resultados con todo el grupo; hagan una sesión de discu-sión de resultados y entre todos elaboren una conclusión de la actividad.

TIC

Para saber más

Figura 1.74 Ten mucho cuidado cuando agregues las canicas a la probeta, pues podria romperse.

1. Determinen la masa de cinco, diez y quince canicas. Repitan la medición tres

64 65

Palabras resaltadas en el textoTe permiten identifi car conceptos clave y te guían en la lectura.

8

Ten siempre presente que debes consultar esta sección antes de iniciar cualquier actividad experimen-tal, para protegerte y para hacer un manejo adecuado de los resi-duos que se generen durante tus expe-rimentos. El icono del ojo te ayudará a recordarlo.

El trabajo en el laboratorio de químicaLa presente sección, se ha hecho a manera de manual, pensando en ti, con la fi nalidad de que no te ocurra algún accidente mientras trabajas en el laboratorio, y no provoques alguno que pueda dañar a tus compañeros. Estas recomendaciones mejorarán tu experiencia en el labo-ratorio y te enseñarán a trabajar con cuidado y responsabilidad, aun cuando las sustancias que utilices no sean dañinas o tóxicas.

Las actividades experimentales propuestas en este libro se diseñaron pensando en tu se-guridad, la de tu profesor y la del medio ambiente. La mayoría de las sustancias con las que trabajarás son de baja toxicidad e incluso algunas son de uso cotidiano, pero existen otras que deben manejarse con las reglas de seguridad básicas para evitar accidentes.

Este sencillo manual está dividido en cinco apartados que son de fundamental impor-tancia: 1. Protección personal; 2. Manejo de reactivos; 3. Manejo de material; 4. En caso de accidente; y 5. Manejo de residuos.

1. Protección personalEl trabajo experimental es muy importante porque te permite observar y comprobar los conocimientos que vas adquiriendo; sin embargo, implica actuar responsablemente, ya que tu integridad física y la de tus compañeros es lo primero.1. Utiliza siempre la bata de laboratorio. Ésta protegerá no sólo tu ropa sino también tu per-

sona. Lo ideal es que la bata sea de algodón, por la resistencia que presenta este material, a diferencia de fibras sintéticas como el poliéster.

2. Usa lentes de seguridad de policarbonato (si en el laboratorio cuentan con ellos) durante la puesta en marcha de experimentos en que exista riesgo de salpicadura.

3. No consumas líquidos o alimentos dentro del laboratorio, ya que podrían contaminarse con las sustancias que estés empleando y provocarte una intoxicación.

4. No juegues o corras dentro del laboratorio, pues podrías ocasionar algún accidente.5. No hagas experimentos en ausencia del profesor. Si se presentara algún imprevisto, pro-

bablemente no sabrías qué hacer. 6. No pruebes ni huelas las sustancias a menos que tu profesor dé la indicación y te muestre

cómo hacerlo.7. No toques las sustancias directamente. Para sólidos usa la espátula y para líquidos el reci-

piente adecuado. De ser posible, utiliza guantes.8. Al concluir la práctica, lava perfectamente tus manos con jabón, aun cuando no hayas

manipulado ningún reactivo.

2. Manejo de reactivosAlgunos de los accidentes que se presentan en el laboratorio de química ocurren por el uso equivocado de reactivos. Para evitar este tipo de confusiones, a continuación te hacemos varias sugerencias.1. Lee la etiqueta de los frascos de los reactivos antes de servirlos; si alguno de ellos no tiene

etiqueta, coméntaselo al profesor para que tome las medidas correspondientes.2. No introduzcas la espátula o la pipeta directamente en un frasco. Sirve un poco de la sus-

tancia en un vidrio de reloj (en caso de que sea un sólido) o en un vaso de precipitados (si se trata de un líquido), y toma sólo la cantidad que necesites. Si te sobra un poco no lo devuelvas al frasco original pues contaminarías todo su contenido. Con esto optimizarás el uso de los recursos de tu laboratorio.

3. Si diluyes ácidos o bases fuertes concentrados, vierte estas sustancias sobre el agua poco a poco y agitando cada vez; nunca a la inversa, ya que este proceso es violento y libera una gran cantidad de calor, a tal grado que el líquido puede proyectarse y salpicar.

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3. Manejo de materialEl empleo adecuado del material también evita accidentes. Éste es otro aspecto que debes considerar para resguardar tu integridad física. A continuación te presentamos una serie de instrucciones que te ayudarán a prevenir accidentes. 1. Cuando vayas a encender un mechero Bunsen o Fisher, primero enciende el cerillo o

encendedor y después abre lentamente la llave del gas. De preferencia, haz esto con un compañero.

2. Si vas a utilizar material de vidrio, revísalo cuidadosamente. Si alguno de ellos está estre-llado o roto, cámbialo por otro que se encuentre en buenas condiciones.

3. Al calentar un líquido en un tubo de ensayo, hazlo comenzando por la parte superior y agitando con suavidad. El tubo debe encontrarse ligeramente inclinado. Cuida que su boca no apunte hacia ti o a alguna otra persona. Así evitarás salpicaduras.

4. Cuando calientes algún otro material, hazlo con cuidado e indica a tus compañeros que está caliente para evitar percances.

5. Lava el material que utilizaste y limpia tu área de trabajo.6. Antes de retirarte, verifica que los mecheros estén apagados y la llave del gas perfecta-

mente cerrada. También cerciórate de que las llaves de agua estén bien cerradas para evitar que ésta se desperdicie.

7. Si se prende fuego en el contenido de un vaso o de un tubo, tapa inmediatamente con un vidrio de reloj o con una toalla de papel húmeda. Nunca lo coloques en el chorro de agua.

8. Utiliza una pera de goma o propipeta para succionar los líquidos. Nunca succiones con la boca ya que podrías ingerir accidentalmente el líquido y esto podría ocasionarte proble-mas serios de salud.

4. En caso de accidenteSi llegara a suscitarse un accidente, haz de manera inmediata lo que indicamos.1. Informa al profesor.2. En caso de quemaduras, coloca la parte afectada debajo del chorro de agua fría y man-

tenla ahí durante 10 minutos; así evitarás que ésta pierda líquidos y que el calor continúe afectando el tejido.

3. En caso de salpicadura o contacto con sustancias químicas en los ojos, lava con abun-dante agua durante 15 minutos y acude a la enfermería. Si persiste la molestia o si en el laboratorio no cuentan con el material necesario para atender el imprevisto, pide que llamen a los servicios médicos de emergencia.

4. Si se ingirió accidentalmente un líquido, no debe inducirse el vómito.

5. Manejo de residuosPara no contribuir a la contaminación del medio ambiente, una vez que termines tus expe-rimentos toma en cuenta lo siguiente.1. Arroja los papeles, cerillos utilizados, plásticos, etc., al cesto de basura para desechos

inorgánicos. No arrojes los residuos sólidos a la pileta o a la basura, salvo que el profesor así lo indique.

2. No arrojes los residuos líquidos a la pileta, excepto si así lo indica el profesor. 3. No mezcles los residuos, ya que pueden ocurrir reacciones indeseables y provocarse un

accidente.4. Coloca los residuos en los recipientes que indique el profesor y etiquétalos con el nombre

correspondiente. Lee las etiquetas antes de verter cualquier residuo.A continuación se describen algunos métodos más específicos.

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Características de las sustancias

Procedimiento

Metales alcalinos: calcio, litio, sodio y potasio.

Agregar etanol o agua muy lentamente, sobre pequeños pedazos de metal, costados con espátula o cuchillo. Neutralizar con HCl 3M.

Bases fuertes y débiles: hidróxido de calcio, hidróxido de sodio y potasio, solución de Biuret y de Fehling.

Son corrosivos y cáusticos. Eliminar por neutralización con ácidos.

Verter agua hasta la mitad de un vaso de precipitados, agregar la base lentamente y agitar (se provoca desprendimiento de calor). Agregar HCl 6M hasta que el pH sea neutro. Arrastrar con mucha agua en la tarja.

Compuestos de plata: acetato y nitrato de plata.

Son corrosivos, tóxicos y oxidantes.

Precipitar el AgCl y filtrarlo. Enterrar en campo raso (si es mucho) o arrastrar con mucha agua en la tarja, junto con la disolución de NaNO3.

Agentes oxidantes: dicromato y permanganato de potasio, bromo y yodo.

Son corrosivos y tóxicos. Para cantidades pequeñas, agregar la sustancia oxidante a un vaso de disolución de tiosulfato a 50%. Agregar H2SO4 3M hasta pH 2-3 (aumento de temperatura) y dejar reposar una hora.Neutralizar con NaOH o H2SO4. Si la sal es de Cr o Mn seguir procedimiento “P”; si es de otro metal, desechar la solución con bastante agua.

Peróxidos inorgánicos: agua oxigenada y peróxido de sodio.

El peróxido de sodio reacciona con la humedad para formar O2 y NaOH. Se debe tener precaución porque pueden ocurrir explosiones.

Para H2O2, diluir diez veces con agua y arrastrar. Para Na2O2, disolver lentamente en agua (evolución de O2, usar campana). Neutralizar y arrastrar con agua.

Sales de antimonio, cadmio y plomo.

Son sumamente tóxicas. Se deben aislar bien para evitar que se acumulen en la piel.

Colocar el bote o botella en un recipiente metálico o de plástico con concreto fresco. Dejar que se forme un monolito sólido. Enterrar en campo raso previo aviso.

Sales de mercurio, cobalto, cromo, cadmio, manganeso, níquel, plomo.

Son muy tóxicas; llevarlas a su forma insoluble. Enterrarlas.

Disolver la sal en agua (ayudarse con HCl 6M si es necesario). Agregar sulfuro de sodio o tiocetamida. Dejar reaccionar varias horas. Asegurar neutralización con NaOH 3M. Filtrar. Enterrar en campo raso el residuo sólido y arrastrar con agua el sobrenadante.

Sustancias no reactivas de cloruro de sodio.

Disponer bajo criterio por arrastre con mucha agua, quemando, dejando evaporar o enterrando en campo, según las cantidades y necesidades del laboratorio.

Método 1: neutralización y arrastre por agua en tarja.Material: bata, lentes de protección, guantes, vasos de precipitado de vidrio y plástico grandes, agitadores de vidrio o madera. Papel indicador de pH, embudos de vidrio y plástico.En caso de sustancias tóxicas o corrosivas, usar campana de extracción y baños de agua. Si se forma precipitado inso-luble, consultar el método 3.Método 2: evaporación.Material: bata, lentes de protección, guantes.Campana de extracción al aire libre, extinguidor de CO2 o polvo químico, papel absorbente o periódico, recipientes desechables (de cartón, metálicos, plásticos); recipientes de vidrio, charolas de metal poco profundas, cerillos o encen-dedor, virutas, papel, vermiculita, disolventes inflamables.Método 3: eliminación por enterrado en campo.Material: Terreno donde no se cultiven alimentos ni árboles frutales, libre de piedras y de raíces; fosas de 1 m de profundidad, palas, rastrillos, material de construcción, bolsas de polietileno grandes o medianas; recipientes de metal, plástico o vidrio.Método 4: disolventes (en volumen mayor a un litro).Almacenar en garrafones o botellas de color ámbar bien tapados. Cuando se tengan varias botellas llenas, solicitar a la coordinación de laboratorios su retiro del local.

11

de los materiales

Las características

1. Lean la introducción y piensen, ¿qué relación encuentran entre el título del bloque, la introducción y la imagen?

2. Después de analizar estas dos páginas, ¿en qué características de los materiales les interesaría enfocarse? Al ver esta imagen, ¿consideras qué tienen relación con la química y la tecnología?

Comenten con el grupo

BLO

QU

E I

1. Lean los propósitos de este bloque. Que los alumnos:• Contrasten sus ideas sobre esta disciplina con las aportaciones de la ciencia

al desarrollo de la sociedad.• Identi� quen algunos aspectos de la tecnología y su relación con la

satisfacción de diversas necesidades.• Identi� quen las características fundamentales del conocimiento cientí� co

que lo distinguen de otras formas de construir el conocimiento.• Apliquen e integren habilidades, actitudes y valores durante el desarrollo de

proyectos, enfatizando la discusión, búsqueda de evidencias, interpretación de experimentos y el uso de la información analizada durante el bloque, para acercarse a las particularidades del conocimiento químico.

Propósitos del bloque

12

Introducción

• ¿Quién es el delincuente? El análisis en la investigación cientí� ca.

• ¿Qué hacer para reutilizar el agua?

En este bloque estudiarás algunos aspectos de la relación en-tre la Química y la tecnología, de los cuales destaca la fabri-cación de materiales y productos. Explorarás, por un lado, la historia de esta ciencia, así como el método cientí� co, para entender la forma en que lo entienden y aplican los químicos. Juntos analizaremos una de las mayores contribuciones de esta disciplina al conocimiento: ¿cómo podemos saber que una sustancia está contaminada? Repasarás las propiedades físicas de la materia y la forma en que las percibes; por úl-timo, apreciarás la importancia de los químicos a lo largo de la historia, al conocer el trabajo de personajes como el francés Joseph Antoine de Lavoisier, cuya labor dio origen a la Química moderna.

Proyectos propuestos para este bloque

13

Organización de los temas del bloque

Tema Página


Subtema 1.1 ¿Cuál es la visión de la ciencia y la tecnología en el mundo actual?

15

Subtema 1.2 Características del conocimiento cientí� co: el caso de la química

23


37






Tema 3. Proyecto. Ahora tú explora, experimenta y actúa 84

¿Quién es el delincuente? El análisis en la investigación cientí� ca 88


Autoevaluación 95

CU

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Me interesa1. Lee los temas que se desarrollarán en este bloque y escribe en tu cua-

derno de cual has escuchado hablar más en tu casa y en tu comunidad.2. ¿Cuál de los dos proyectos que proponemos te gustaría desarrollar? Para

recordarlos, revisa las páginas 84 a 94. No olvides que también puedes proponer alternativas para llevar a cabo esos proyectos.

14

1. Responde en tu cuaderno las preguntas. Luego coméntalas con tu grupo y el profesor.• ¿Para ti qué es la química?• ¿Consideras que la química es benéfi ca o perjudicial para los seres

humanos? ¿Por qué?• ¿Qué cosas de tu entorno se relacionan con la química?

Tema 1. La química, la tecnología y túSubtema 1.1 ¿Cuál es la visión de la ciencia y la

tecnología en el mundo actual?

Reconoce lo que sabes

Todas las cosas a nuestro alrededor, todo lo que percibimos con los senti-dos: la vista, el gusto, el olfato y el tacto, se relacionan con la química. No im-porta hacia qué dirección mires, la química se encuentra en muebles, tapetes, telas, en la televisión, la pintura de las paredes, los focos, de la comida que ingieres, etcétera. Asimismo, para detectar las cosas con los sentidos necesita-mos a la química dentro y fuera de nuestro cuerpo.

Al paso de los años, esta ciencia ha respondido a nuestras necesidades. Por ejemplo, para el cuidado de la salud nos ha proporcionado medicamentos, va-cunas y antibióticos que nos permiten vivir más años y en mejores condiciones.

El trabajo conjunto de la química y la tecnología ha aportado un sinfín de cosas que usamos en nuestra vida diaria y nos benefi cian en varios aspectos.

La tecnología es el conjunto de conocimientos y herramientas, resultado de la investigación científi ca, con los que solucionamos problemas y satisface-mos nuestras necesidades básicas (fi gura 1.1). Producto de la tecnología, por ejemplo, ha sido la creciente producción de alimen-tos que cubren las necesidades de más personas. Al aplicar sustancias que ayudan a los cultivos y eli-minan plagas, se aseguran mayores y mejores co-sechas.

La química se relaciona con la física, la bio-logía y otras áreas del conocimiento científi co. ¿Recuerdas qué es la ciencia? Es un conjunto de conocimientos que se obtuvieron de manera sis-temática y ordenada. Sus objetivos son construir explicaciones de fenómenos naturales, predecir sus comportamientos y efectos, además de elabo-rar teorías que den signifi cado a las observacionesy los descubrimientos.

Ésta es nuestra defi nición de ciencia; ahora te in-vitamos a leer y comentar lo que Richard Feynman, premio Nobel de Física en 1965, considera que es la ciencia y su opinión de cómo formar personas con pensamiento científi co.

Figura 1.1 La anilla o stay-on tap es la pequeña palanca que permite abrir las latas metálicas; fue diseñada específi camente para facilitarnos el uso de este tipo de recipientes.

Al término de este subtema podrás:• Identifi car las aportaciones del cono-

cimiento químico en relación con la satisfacción de necesidades básicasy el ambiente.

• Evaluar la infl uencia de los medios de comunicación y la tradición oral en las actitudes hacia la química y la tecnología, en especial las que provo-can el rechazo a la química.

Aprendizajes esperados

15

Leer para comprender

1. Lee el texto y al terminar coméntalo con el profesor.

¿Qué es la ciencia?Cuando era pequeño y me encontraba jugando en el campo, un niño se acercó y me dijo:

—¿Ves ese pájaro posado sobre el trigo?, ¿cómo se llama?Yo le respondí: —No tengo la menor idea.El me contestó:—Es un tordo café. Al parecer tu padre no te enseña mu-

cha ciencia.Sonreí en mi interior porque mi padre ya me había en-

señado que eso no me decía nada sobre el pájaro. Una vez me dijo:

—¿Ves ese pájaro? Es un tordo café, pero en Alemania le llaman halzenflügel y en chino le dicen chung ling, y aunque sepas todos los nombres que se le dan, sigues sin saber nada acerca del pájaro. Sólo sabes algo de cómo lo nombran las personas. Lo importante es saber que es un pájaro que can-ta, que enseña a sus crías a volar, que vuela una cantidad de millas en el verano, y nadie sabe cómo se orienta (figura 1.2).

Ahora que soy profesor, como alternativa para verificar si he enseñado una idea o si únicamente he enseñado una definición, pido a mis alumnos que traten de explicar con sus propias pa-labras lo que aprendieron, sin mencionar el término.

Por otro lado, considero muy importante que si ustedes van enseñar a las personas a hacer observaciones les demuestren que esto puede resultar algo estupendo. Si se mira, si se observa y se pone atención, recibirán una gran recompensa, porque en el camino se des-cubren muchas más cosas. En la ciencia se puede aprender por la propia experiencia, que se desarrolla gradualmente; así un individuo puede aprender algo y pasárselo a otro y luego a otro.

La ciencia es el resultado de haber descubierto que vale la pena comprobar algo por me-dio de una experiencia nueva y directa (figura 1.3), así como que no es necesario confiar en la experiencia de alguien más en el pasado.

También creo que es necesario inculcar una y otra vez el valor que tiene la ciencia tanto para niños como para adultos: ayuda a formar mejores ciudadanos, capaces de controlar la naturaleza. Ya que la visión del mundo cambia, pues éste se descubre mediante nuevas expe-riencias. Otras cualidades son que enseña el valor del pensamiento racional y la importancia de la libertad de pensamiento. Por eso es tan importante que sigamos enseñando ciencia.

Richard Feynman. ¿Qué es la ciencia? La enseñanza de la Física en laescuela secundaria. Lecturas. Programa Nacional de Actualización Permanente,

México: sep, 1996, pp. 101-108. Figura 1.3 En el libro encontrarás talle-

res de procedimientos y habilidades, que te acercarán más a la química.

2. Ahora escribe en tu cuaderno una definición de ciencia a partir de lo que hayas comprendido de la lectura. 3. Compara la definición de la página anterior con la tuya: ¿en qué coinciden?, ¿cuáles son sus diferencias?4. Con ayuda del profesor, analicen las ideas y, para concluir, escriban una definición de ciencia en el pizarrón.

Después cópienla en su cuaderno.

Figura 1.2 Al observar esta ave podemos conocer más de ella que si sólo sabemos su nombre.

16

Si abres Internet, en la barra de direcciones escribes: http//www.botanicalonline.com/animación8.htm y presionas “Enter”, verás una animación de lo que sucede a la plan-ta de papa cuando crece cerca de un estímulo luminoso.

TIC

Pues bien, la química estudia las características de los materiales y cómo se transforman en otros completamente diferentes de aquellos que los originaron. Es una ciencia cercana a nosotros en todo momento (fi gura 1.4); los elementos químicos constituyen todos los objetos que nos rodean y a nosotros mismos: están en las montañas, el aire, la piel de nuestro cuerpo, el cabello, etc. Los co-nocimientos generados por esta disciplina permiten hacer predicciones y obte-ner nuevos materiales.

¿Aún te quedan dudas sobre dónde puedes encontrar manifestaciones de la química? Entonces, efectúa la siguiente actividad.

La química a tu alrededorEn esta actividad refl exionarás acerca de distintas situaciones en las que se manifi esta la química.

1. En parejas, lean lo siguiente; reflexionen, comenten sus respuestas y escríbanlas en su cuaderno.a) Lleguen imaginariamente al Sol, ¿qué ocurre ahí para que a millones de kilómetros de distancia recibamos sus

efectos en forma de luz y calor? Discútanlo o averígüenlo si no lo saben.b) Ahora regresen a la Tierra. Aquí hay rocas, animales, plantas. Estas últimas llevan a cabo la fotosíntesis, proceso

con el que obtienen energía y nutrientes. ¿Dicho proceso guarda relación con la química? ¿Por qué?c) Observen los objetos que hay en su salón de clases y dentro de su mochila, ¿saben cuáles se han obtenido por

medio de un proceso químico? Escríbanlo (fi gura 1.5).d) Por último, cierren los ojos e imaginen que están en una cápsula dentro de su cuerpo y pueden ver su funciona-

miento. Procuren identifi car algún fenómeno que involucre la química y escríbanlo.e) Comenten en grupo las respuestas que escribieron por parejas y elaboren una conclusión general con ayuda del

profesor.2. Completen la tabla en su cuaderno con cuatro ejemplos de productos o materiales originados por la quími-

ca que han contribuido a satisfacer sus necesidades.

Alimento Ropa Salud Vivienda Entretenimiento

3. Al terminar, intercambien su tabla con otra pareja y comenten la información recopilada.

Figura 1.4 Mucho de lo que ocurre en la Tierra se relaciona con la química aunque no te des cuenta.

Figura 1.5 La química intervino en la elaboración de todos los materiales que ocupas para tus actividades escolares.

17

La química está presente a nuestro alrededor y dentro de nosotros. Al efectuar la actividad anterior notaste que muchos de los productos que uti-lizamos cotidianamente se originaron de la relación entre la química y la tecnología. Por ejemplo, tu mochila y útiles escolares fueron elaborados a partir del uso de conocimientos químicos y la tecnología necesaria para fa-bricarlos. Este tipo de productos son considerados positivos debido a que no causan daños.

Pero ¿qué sucede con los combustibles? ¿Y la basura no reciclable? Dichos productos son resultado de la química, y muchas personas los consideran per-judiciales (figura 1.6). ¿La química es una ciencia que daña al ser humano? ¿Qué opinas?

Figura 1.6 Aunque estos produc-tos son muy útiles, constituyen un problema porque generan desechos no reciclables.

¿Qué pienso acerca de la química?En esta actividad te formarás una opinión acerca de la química.

1. Hagan en grupo lo que se pide. • Comenten sus opiniones e ideas acerca de la química y por qué piensan de esa manera.• Lean los fragmentos de texto y mencionen lo que más llame su atención.

Figura 1.7 La química ha creado sustancias que al agregarse al petróleo derramado

transforman la mancha en gotas pequeñas y permiten a determinados microorganismos

degradar el petróleo por completo.

Uno de los cánceres más agresivos que puede padecer el ser humano es el glioblas-toma o tumor cerebral. La esperanza de vida, en la mayoría de los casos, no es ma-yor a un año. El tratamiento común para combatir este padecimiento es la cirugía; sin embargo, gracias a nuevas investigaciones, un fármaco conocido como temozo-lomida, combinado con radioterapia, ayuda a combatirlo y con ello la esperanza de vida aumenta.

Pilar Martínez. “Tratamiento contra el cáncer”. Ciencia y desarrollo. México, 2009, vol. 35,

núm. 231, p.18. (Adaptación)

Los desastres más comunes en los océanos ocurren cuando los barcos que transpor-tan petróleo lo derraman por toneladas, provocando la muerte de muchas especies (figura 1.7). En costas mexicanas se tuvo el caso del barco noruego Betula, que en 1993 derramó una gran cantidad de ácido sulfúrico y petróleo frente al puerto de Lázaro Cár-denas, Michoacán. En 2007 otra nave de origen ruso tuvo un accidente similar en el Ca-ribe mexicano.

Periódico La Jornada Michoacán, www.lajornadamichoacan.com.mx/2007/07/03/ index.php?s ection=sociedad&article=013n1soc

(Consultado el 13 de mayo de 2008)

18

Tres jóvenes mexicanos ganan premio ambiental en Suecia al presentar el proyecto “Eliminación de plomo del agua por bioabsorción”, que consiste en usar el cascarón de huevo (fi gura 1.8) para eliminar de las aguas residuos altamente dañinos como el plomo emitido por las industrias. Ellos mezclaron cascarón de huevo molido en una solución líquida de plomo y lograron remover más de noventa por ciento de los resi-duos del metal. El plomo es uno de los principales contaminantes de las aguas negras. Se trata de un método bajo en costos y efi ciente en tiempo. Además, el proceso puede ser usado en industrias pequeñas y grandes.

Wildcoast. http://www.wildcoast.net/sitio/index.php?option=com_content&task=view&id=266&itemid=132

(Consultado el 1 de julio de 2009)

Ha habido desastres ecológicos con graves consecuencias. Por ejemplo, en Japón, uno de los países mas industrializados, se han registrado envenenamientos masivos; el pri-mero ocurrió en 1953 con sales de mercurio que eran desechadas por una fábrica de productos químicos en la Bahía de Minamata y se acumulaban en la carne de los peces, que posteriormente era consumida. La población cercana sufrió un padecimiento lla-mado enfermedad de Minamata, que causa importantes daños en el sistema nervioso y llevó a la muerte a casi la tercera parte de los afectados.

Pócimas y pucheros. “La bahía de Minamata”. http://pocimasypucheros.blogia.com/2007/051103-la-bahia-de-minamata.php

(Consultado el 14 de mayo de 2008)

Más frecuentemente de lo que quisiéramos, escuchamos o leemos a periodistas co-mentando de manera sensacionalista e inexacta temas relacionados con las actividades científi cas. También vemos, más seguido de lo que nos gustaría, que en todo el mundo surgen, capitaneados por los políticos, legos (personas sin conocimientos) en ciencia: movimientos llamados verdes o ecologistas, que están lejos de honrar el término en su acepción científi ca. Y ni qué hablar del cúmulo de pseudociencias o “ciencias para-lelas” como las medicinas alternativas, que medran con la indiferencia, desconfi anza o ignorancia que se tiene de la ciencia. Es necesario que la gente se informe y no crea lo primero que le digan.

Ciencias de la tierra y del medio ambiente. http://www.tecnun.es/Asignaturas/Ecologia/Hipertexto/

09ProdQui/120MetTox.htm(Consultado el 1 de julio de 2009)

2. Respondan las preguntas oralmente y anoten algunas de las ideas que les parezcan interesantes. • ¿Qué te llamó más la atención de los textos anteriores? • ¿Por qué?

3. Con base en lo que leyeron y en sus ideas, piensen…• ¿Cómo se relacionan los medios de comunicación con la opinión de algunas personas respecto a la química?

4. Organicen entre todo el grupo un debate acerca de la química. La mitad estará a favor y la otra mitad en con-tra. Consideren las siguientes cuestiones.• ¿En qué nos benefi cia la química?• ¿La química ayuda a disminuir la contaminación?• ¿En qué nos afecta la química?

5. Escriban en el pizarrón una conclusión general sobre los beneficios y perjuicios de la química. Anótenla en su cuaderno.

Figura 1.8 Nuestro país consume gran can-tidad de huevo. La cáscara se puede utilizar para separar residuos de plomo del agua contaminada.

19

En la actividad anterior comprobaste que la química se relaciona con el me-dio que te rodea, y que la opinión de muchas personas es infl uenciada por fac-tores externos como los medios de comunicación.

Sin embargo, varios productos tecnológicos generados por la química pue-den tener efectos positivos (fi gura 1.9) en los seres humanos y en el ambiente.

¿Dependerá esto del uso que se dé a los conocimientos químicos?Para continuar con la refl exión, lleva a cabo la actividad.

Figura 1.9 En la elaboración de materiales para prótesis del cuerpo humano también la química presenta alternativas resistentes y ligeras.

Buen y mal uso de la química y la tecnología En esta actividad refl exionarás acerca del uso que dan las personas a la tecno-logía y la química.

1. Formen equipos de ocho integrantes y hagan lo que se indica. • Investiguen en libros, películas o notas periodísticas algún tema relativo

a las implicaciones positivas o negativas del uso de la ciencia y la tecno-logía; en especial lo relacionado con la química.

• En las sugerencias TIC les proponemos dos películas que les servi-rán para cumplir con esta actividad. También pueden emplear algún otro recurso de su agrado, o bien la siguiente nota u otras parecidas (fi gura 1.9). (fi gura 1.9).

MUERE ESPÍA RUSO POR ENVENENAMIENTO

En noviembre de 2006 murió en Londres el ex

espía ruso Alexander Litvinenko (fi gura 1.10),

envenenado con polonio 210, sustancia ra-

diactiva que fue detectada incluso en los edifi -

cios donde el ex agente estuvo y en la aerolínea

en la que viajó antes de su muerte. Este suceso

fue muy difundo por los medios de comunica-

ción como un claro ejemplo de contaminación

por radiación. Se rastreó y encontraron trazas

de polonio radiactivo en el avión que trans-

portó el veneno, en las habitaciones que utilizó

el occiso y en parte de sus alimentos.

http://www.elmundo.es/elmundo/2006/11/20/

internacional/1164047985.html (Adaptación)

Figura 1.10. Alexander

Litvinenko, meses antes

de su muerte.

• Les sugerimos las siguientes pelícu-las para su discusión y refl exión.

• Howard Davies. Copenhague (Copenhagen). [video]: Reino Unido, 2002, 90 min.

• Fernando Meirelles. El jardine-ro fi el (Th e constant gardener). [video]: Focus Films, Reino Unido, 2005, 129 min.

TIC

20

2. Con la información recabada…• Elaboren un sociodrama de no más de diez minutos. • Repartan el trabajo entre todos los integrantes de acuerdo con las funcio-

nes que desempeñará cada uno; por ejemplo: director, escritor, actores, escenógrafos, sonido y efectos especiales, vestuario, etcétera.

• Ensayen antes de la presentación y ¡diviértanse! 3. Una vez que hayan concluido sus representaciones, respondan lo siguien-

te entre todo el grupo.• ¿El buen o mal uso de sustancias o productos cotidianos depende de

decisiones que toman las personas? ¿Por qué? (fi gura 1.11). • ¿La utilización de la química en situaciones peligrosas para la salud o la

vida humana se relaciona con decisiones que toman algunos gobiernos? ¿Por qué?

4. Propongan soluciones individuales y gubernamentales a los problemas planteados; escríbanlas en su cuaderno.

5. Con ayuda del profesor lleguen a una conclusión acerca de los usos de la química y escríbanla en su cuaderno.

A lo largo del tema has efectuado varias actividades relacionadas con la infl uencia de la química y la tecnología en tu vida y la de todos los seres humanos; con ellas te empezaste a formar una opinión más sólida. Recuerda que la química ofrece grandes benefi cios y que depende de las personas darle o no un buen uso.

Los seres humanos producimos la mayor repercusión en el ambiente; más que cualquier otra especie, al modifi car el medio que nos rodea para satisfacer nuestras necesidades. La industria y el transporte, entre otras actividades hu-manas, producen diferentes tipos de contaminación. Por ejemplo, una fami-lia que vive en un país industrializado genera dos toneladas de basura al año, de las cuales la mitad son envolturas, metales y plásticos. La química ha desa-rrollado materiales biodegradables, reciclables o reutilizables. En cuanto a la basura orgánica, ésta se puede hacer composta, un fertilizante natural emplea-do para enriquecer la tierra de jardines y campos de cultivo.

Así pues, somos las personas quienes tenemos la responsabilidad de cuidar el ambiente, o afectarlo en la menor medida posible, al reducir el uso de objetos que, si bien nos facilitan la vida, pueden resultar perjudiciales para el medio (fi gura 1.12).

Figura 1.11 La química ha servido para crear armas como la bomba atómica, resul-tado del mal uso que el ser humano ha dado a ciertos conocimientos.

Figura 1.12 Los plásticos son un gran invento, pero también son una fuente de basura no biodegradable. Observa las imá-genes, ¿cuál de estas opciones consideras que son más amigables con el ambiente?

21

Figura 1.13 La tecnología ha desarrollado materiales cada vez más

ligeros y resistentes para fabricar bicicletas de carreras capaces de

alcanzar grandes velocidades.

1. Lee tus respuestas a la sección con la que iniciaste el tema, en la página 15, y compáralas con las que darías ahora. ¿Han cambiado? Modifícalas si es necesario. Responde si consideras que la química contribuye a la contaminación o la disminuye.• Intercambia tu cuaderno con un compañero. Lean y comenten sus respuestas.

2. Contesta.• ¿Qué opiniones personales acerca de la química modificarías? • ¿Qué debes hacer para lograrlo?

3. Elabora una propuesta y entrégala al profesor.

Reconoce lo que ahora sabes

¿Qué preguntarías?Con lo que has aprendido hasta ahora te habrás percatado de que la química forma parte de tu vida y de todo lo que te rodea. Casi todos los productos quí-micos han sido creados para hacer de tu entorno un lugar seguro y confortable; para facilitar muchas de tus actividades, así como para procurar tu salud me-diante alimentos y medicamentos adecuados.

1. Lee la lista de estos productos. Con seguridad, conoces algunos o de los que has oído hablar. ¿Qué le preguntarías a un químico acerca de cada uno? Formula una pregunta coherente relacionada con su funciona-miento, o con su fundamento científico, y anótala.

Gel de baño espumoso

Cera negra para zapatos

Sartén con recubrimiento antiadherente

Bicicleta de carreras que pesa 7 kg (figura 1.13)

Tinte para cabello

Pasta dental

Líquido para destapar caños

Parche anticonceptivo

Limpiador antigrasa

Suavizante para ropa

Tenis ligeros que mantienen los pies secos

Pañales desechables

Edulcorantes bajos en calorías

Polvo para preparar agua de sabores

Fuegos artificiales

2. Reúnete con un compañero y elijan dos de los productos anteriores (u otros que sean de su interés); planteen preguntas más específicas e in-vestiguen la información necesaria para responderlas. Consideren estas preguntas como detonadoras de su proyecto.

22

1. Responde las preguntas en tu cuaderno y coméntalas después con tu grupo y el profesor.• ¿Qué pasos son indispensables para una investigación científica?• ¿Cómo se validan los resultados obtenidos en una investigación?• ¿Cuáles piensas que son las características que diferencian a la química

de otras disciplinas científicas?

Remontémonos miles de años atrás, para descubrir cómo se fue construyendo el conocimiento que llevaría al desarrollo de la ciencia.

Uno de nuestros antepasados, el Homo erectus, que vivió hace unos quinien-tos mil años, fue quizá el primer homínido en manejar el fuego. ¿Cómo lo logró? ¿Qué temores debió vencer para hacerlo? (fi gura 1.14). No lo sabemos con exac-titud, pero sí podemos imaginarnos lo que esto signifi có; por ejemplo, gracias al fuego pudo alejar a las fi eras y dormir sin miedo con sólo mantener una fogata en la entrada de las cavernas en que vivía.

El fenómeno de la combustión es quizá el cambio químico más antiguo cau-sado a voluntad por el género Homo. Es posible que su primer contacto con el fuego ocurriera en incendios provocados por fenómenos naturales, como las erupciones volcánicas y los rayos, que son descargas eléctricas de gran intensi-dad presentes en las tormentas. Después de estos contactos naturales, nuestros ancestros aprendieron a producir y mantener el fuego.

Éste es un ejemplo de conocimiento empírico, el cual se basa en experien-cias cotidianas y es transmitido de persona a persona.

El conocimiento científi co es un conjunto de conocimientos ordenados y relacionados entre sí. Puede partir de un conoci-miento empírico.

Pero ¿cómo diferenciamos un conocimiento empíri-co de uno científi co? Por ejemplo, sabemos que el Sol sale por la mañana, gracias a la experiencia cotidiana; pero desde una perspectiva científi ca se puede predecir a qué hora de la mañana saldrá el Sol cada día del año y en cada lugar del planeta.

Otra diferencia es que mediante el conocimiento científi co se trata de demostrar si algo es verdadero o falso por medio de experimentos controlados y re-producibles en cualquier parte del mundo; es decir, sus procedimientos deben ser válidos para todos.

En la ciencia se desarrollan algunas habilidades co-munes, como la clasifi cación, que consiste en observar con detalle objetos, sucesos o materiales de estudio para encontrar características o comportamientos similares y separarlos en grupos.

Subtema 1.2 Características del conocimiento cientí co: el caso de la química


Figura 1.14 El control del fuego ocurrió

por conocimiento empírico.

Al término de este subtema podrás…• Identifi car la clasifi cación, la

medición, la argumentación, la experimentación, la interpretación, la comunicación, la abstracción y la generalización como habilida-des comunes a la ciencia.

• Valorar la importancia y los meca-nismos de la comunicación de ideas y producción de la ciencia.

• Identifi car los modelos como una parte fundamental del conocimien-to científi co.

• Interpretar y analizar la informa-ción que contienen distintas formas de representación de fenómenos y procesos.

• Comparar la visión de la química acerca de la naturaleza con otras formas de conocimiento.


23

Figura 1.15 En las ciencias, al igual que en la vida cotidana, es necesario clasifi car. Las

mercancías en las tiendas de autoservicio se encuentran clasifi cadas para encontrar-

las fácilmente.

En México, investigadores de los institutos de Investiga-ciones Antropológicas y de Geología de la unam afi rman que la decadencia de Teotihuacan (fi gura 1.16) se debió a la tala inmoderada de los bosques, que a su vez provocó una intensa erosión y cambios signifi cativos en las con-diciones hídricas de la región. Su estudio se efectuó me-diante la experimentación y el análisis de la composición química del suelo con el uso de técnicas especiales.

Figura 1.16 Con la química y la tecnología se pueden explicar las causas de la ex-tinción de la cultura teotihuacana.

Es como si decidieras clasifi car los libros de tu recámara: ¿los acomodarías por autor?, ¿por el tipo de obra, como misterio, novela, biografía?, ¿por tama-ño o color? (fi gura 1.15).

La medición es la comparación de las propiedades de un objeto con un pa-trón ya establecido. Para ello utilizamos el Sistema Internacional de Unidades (SI); que unifi ca las unidades de medición en todo el mundo para que expresen lo mismo y se entiendan con facilidad, sin tener unidades para cada región o país. Reproduces esta acción todo el tiempo al ir de compras y pedir un kilogra-mo de manzanas, un litro de leche o 100 gramos de pasas o nueces.

La argumentación comprende las ideas o conceptos empleados para de-fender una propuesta y convencer mediante pruebas, que pueden estar basa-das en un experimento. En la ciencia pasa lo mismo que cuando participas en un debate: si tú consideras cierta alguna cosa, la defi endes con pruebas o basado en alguna teoría que haga factible para otros tu propuesta.

La experimentación es el conjunto de experiencias en torno a un fenómeno en condiciones controladas. En los cursos anteriores de ciencias habrás parti-cipado en este tipo de experiencias, en las que mides, observas, comparas y te relacionas directamente con el conocimiento científi co.

La interpretación es la obtención de datos o información a partir de esque-mas, gráfi cas e ilustraciones. ¿Has armado algún juguete que viene de regalo al comprar un chocolate? Recordarás que en el paquete hay un esquema para unir las partes del juguete, el cual te proporciona la información para armarlo.

La comunicación es trasmitir a otros el estudio elaborado. En la ciencia existen revistas específi cas y de divulgación, se organizan conferencias, etc. Para los científi cos es importante conocer las investigaciones efectuadas en otros lu-gares del mundo para fomentar o enriquecer su trabajo. Las personas que no están relacionadas directamente con la ciencia pueden conocer los benefi cios potenciales de ésta en su vida al leer periódicos o revistas de divulgación.

La abstracción consiste en obtener información de un objeto o proceso me-diante su análisis o estudio, no siempre de manera tangible. La abstracción se relaciona con la elaboración de modelos, como los que viste en Ciencias II: el modelo de Th omson y el de Bohr; es decir, puedes representar algo para expli-carlo sin haberlo visto.

La generalización es aplicar un conocimiento previo a una situación nueva o parecida a una anterior y encontrar provecho en ello. Reconoces que las fru-tas con gajos, como el limón, tienen un sabor ácido, y supones que otras frutas como naranjas, mandarinas y toronjas también lo tendrán.

Para saber más

24

El conocimiento científico de Darwin y sus característicasEn esta actividad relacionarás las habilidades de la ciencia con el trabajo de Darwin.

1. Lee con atención los fragmentos que aparecen abajo.• Escribe en tu cuaderno con qué habilidad de la ciencia se relacionan

algunas labores de Darwin.• Intercambia tu cuaderno con el compañero de al lado y comenten el re-

sultado de esta actividad.

Obtuvo la primera pista a partir del ensayo de Thomas Malthus en el que éste propuso que la población humana crecía más rápido que la cantidad de alimentos necesarios y aplicó esta idea a otras formas de vida.

Sabía que los criadores de plantas y animales generaban nuevas varie-dades de especies deseables al seleccionar a los padres con determi-nados rasgos.

También observó durante años el comportamiento de aves y reptiles; lo registró, archivó y agrupó según las características de sus observaciones.

Como vimos, una de las características de la ciencia es la experimentación. Se cree que todos los científicos hacen experimentos con tubos llenos de líqui-dos de colores y vapor, pero no es así. No en todas las disciplinas científicas es posible hacer experimentación; sin embargo, para la química ésta es una de las actividades más importantes y cotidianas.

Iniciar cualquier actividad científica requiere una actitud de curiosidad, creatividad y disposición para la búsqueda. Todo conocimiento es una respues-ta a una pregunta, a un problema planteado y el origen de más preguntas. Éstas surgen de la observación de lo que nos rodea; después surgen las hipótesis como respuesta a los problemas planteados, aunque éstas no siempre sean correctas.

Formuló la explicación de la evolución y tardó muchos años en publicarla.

Hizo incontables observaciones y pruebas con las plantas en su invernadero (figura 1.17).

Figura 1.17 Igual que Darwin, los científicos inician su camino con la curiosidad para explicar un fenómeno.

Los individuos mejor adaptados en una población sobreviven y producen descendientes que de igual modo están bien adaptados. Los individuos menos adaptados producen menos descendientes. La selección na-tural es una interacción de organismo y ambiente. La evolución no ocurre de acuerdo con un plan o meta, consiste en variaciones que pueden o no ajustarse al ambiente. Las variaciones adecuadas se transmiten de una generación a otra.

25

En la vida cotidiana encontramos la necesidad de relacionarnos con lo que nos ro-dea; no sólo de observar lo que pasa y medir cuanto sea posible, sino de reproducir hechos. Por ejemplo, para aprender a nadar es necesario practicar en el agua; para hacer un pastel no es suficiente medir bien los ingredientes y el tiempo: hay que mezclarlos, hornearlos, etc., y es posible, repetir el procedimiento varias veces hasta perfeccionarlo.

Antes de lanzar al mercado un medicamento, su principio activo es some-tido a múltiples pruebas por investigadores que experimentan para hallar la dosis adecuada, los posibles efectos secundarios, etc., tratando de reproducir las distintas condiciones en las que se usará el fármaco.

En la ciencia, la experimentación es importante para aceptar o rechazar una hipótesis y llegar a un principio general.

Para llegar a una ley se hace trabajo de experimentación con el fin de comprobar que siempre se cumpla la relación establecida.

Si Antoine Lavoisier, uno de los científicos del siglo xviii más importan-tes para la química, no hubiera efectuado tantos experimentos, el principio de conservación de la masa no tendría carácter universal y su hipótesis acerca del fenómeno de la combustión no se consideraría válida para todas la sustancias que se queman. Pero además de la experimentación, la ciencia y la química tie-nen otras características particulares. Algunas de ellas se recopilan en el organi-zador mental (figura 1.18).

Una hipótesis es una suposición que se establece de manera provisional como base de una investigación y que posteriormente es confirmada o refutada.

Un principio general o ley es un enunciado que afirma una relación en-tre dos variables. Se trata de una generalización y, por tanto, se cumple en la mayoría de las ocasiones.

Algunas actividades de la ciencia

Plantearse preguntas

Actividades de la ciencia

Proponer respuestas

Tomar notas

Observar el entornoPlantear actividades para responder las preguntas

Reproducir los hechos que se observan

Figura 1.18 Organizador mental de algunas actividades relacionadas con la ciencia.

26


Taller 1. Características del conocimiento científi coHabilidades y actitudes que aplicarásBuscar, observar, comparar, manipular, analizar, comprobar. Manifestarás interés, curiosidad y colaboración.

PropósitoIdentifi car algunas de las características del conocimiento científi co.

El taller está dividido en cuatro partes, de manera que cada una se puede llevar a cabo en una sesión dentro o fuera de la escuela, según convenga.

Primera parte1. Lee el apartado “Sugerencias para el trabajo en el laboratorio de química” de las paginas 9 a 11. Debes tener en

cuenta estas medidas de seguridad para todas tus actividades experimentales.2. Comenta tus dudas e inquietudes respecto al tema con el profesor. No olvides seguir las reglas de seguridad.3. Lee el texto.

Hace dos semanas, Raúl fue al médico porque llevaba mucho tiempo enfermándose de gripe. El médico le dijo que lo primero que debía hacer era fortalecer su cuerpo y dejar de comer alimentos con bajo valor nutrimental (papas fritas, re-frescos, etc.). Además, le recetó unas pastillas efervescentes de vitamina C y le mostró el frasco. A Raúl le llamó la atención la etiqueta, que decía “ácido ascórbico 1 g” y el gran tamaño de la tableta. “Suerte que no me la tengo que tragar”, pensó.

Raúl se acordó de que en Ciencias I había estudiado que la vitamina C está en limones y naranjas; comprendió por qué en la temporada de frío se hacía tanta bulla en la radio para que la gente consumiera esos alimentos, pero no recordaba si el ácido ascórbico y la vitamina C eran lo mismo.

Cuando él y su mamá fueron a comprar el frasco de vitamina C, el encargado del establecimiento preguntó a su mamá: “¿Quiere genérico o similar?”. Raúl pensó: “que compre el que sea, total, los dos dicen en la etiqueta ‘ácido ascórbico 1 g’, ¿o serán diferentes?”.

4. Comenten entre todo el grupo y tomen notas de lo discutido.• ¿Han escuchado algo como lo que leyeron acerca de Raúl?• ¿Alguna vez han requerido un tratamiento similar?• ¿Saben cuáles son las diferencias entre medicamentos genéricos

intercambiables y similares?• ¿Creen que Raúl está en lo correcto al decir que da lo mismo com-

prar uno u otro tipo de medicamento? ¿Por qué?• ¿Qué harían para comprobar si es cierto lo que piensa Raúl?

Segunda parteDe manera individual, investiga los siguientes puntos generales en la biblioteca, Internet o revistas especializadas y anota lo más importante de la investigación en tu cuaderno.

• ¿Qué es la vitamina C?• ¿Qué es el ácido ascórbico?• ¿Qué son los medicamentos de marca o de patente, los similares

y los genéricos intercambiables?• ¿Cómo se puede determinar, de manera general, la cantidad de

vitamina C presente en estos medicamentos?

TICTIC

Las siguientes páginas de Internet pueden servirte para iniciar la inves-tigación de este tema.www.acidoascorbico.com/www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/druginfo/natural/patient-vitaminc.htmlwww.pucmmsti.edu.do/cienciasfi -siologicas/VitaminaC.pdfwww.iesalonsoquesada.org/inicio/fi sica/departafyq/TecnicasLaboratorio/10-determinavi-taminaC.pdfwww.imss.gob.mx/NR/rdonlyres/15B92297-8839-4A9C-A389-209BBC1C2FF6/0/RM05401Editorial.pdf

TIC

27

Material y reactivos (fi gura 1.19)

Procedimiento1. Anoten en su cuaderno el título y propósito de esta actividad.2. Registren la cantidad de ácido ascórbico por pastilla indicada en la etiqueta de cada tipo de medicamento, y si se

trata del de patente o el genérico.3. Disuelvan cada tableta en 100 mL de agua. Usen los vasos desechables y la taza de medir para añadir el agua; pro-

curen mantener el mismo volumen en cada vaso. Rotulen los vasos para no confundirlos.4. Tomen con una pipeta o jeringa una muestra de 0.5 mL de cada disolución y viertan cada una en un tubo de

ensayo previamente etiquetado. Tomen 0.5 mL de agua y colóquenla en otro tubo rotulado como “blanco”. Añadan a los tres tubos 0.2 mL (cuatro gotas) de solución de almidón al 1% (figura 1.20).

• Una pastilla efervescente de marca y una de similares con la misma cantidad de ácido ascórbico

• Dos vasos desechables transparentes• Una taza de medidas como las usadas

para cocinar• Tres tubos de ensayo

• Cuatro jeringas sin aguja• Un gotero• Solución de almidón al 1% (el profesor la preparará para

todo el grupo)• Solución comercial de yodo (disponible en farmacias.

Se empleará un frasco para todo el grupo).

Figura 1.20 Asegúrate de que a cada tubo con disolución de ácido ascórbico y al “blanco” le agregues la misma cantidad de disolución de almidón (cuatro gotas).

Figura 1.19 Material que utilizarás para este taller.

Tercera parteMuchas personas, como Raúl, se hacen esa pregunta. Por fortuna, podrás indagar un poco más al respecto en este curso de Ciencias.

Situación problemáticaTomaremos la pregunta de Raúl como nuestro problema e intentaremos responderla. ¿Todos los medicamentos de marca y los similares tienen la misma cantidad de ácido ascórbico?Para contestar formularemos un experimento que nos permita determinar la cantidad de ácido ascórbico en cada tipo de medicamento. Reúnanse en equipos de cinco integrantes y consigan el siguiente material.

¿Cómo resolvemos el problema?

1. Anoten en su cuaderno el título y propósito de esta actividad.

28

5. Añadan con el gotero a cada tubo, gota a gota, la solución comercial de yodo y agiten. Suspendan la acción cuan-do aparezca un color azul persistente (figura 1.21).

6. Registren en un cuadro el número de gotas añadidas a cada tubo. Observen el ejemplo del cuadro.

Nombre del tubo

Volumen de disolución inicial

(mL)

Volumen de disolución utilizado

por tubo (mL)

Volumen de yodo (número de gotas

usadas)

Observaciones

Blanco

Similar (nombre)

De patente (nombre)

7. Al terminar, viertan todas las disoluciones de los tubos de ensayo y los vasos en una botella de plástico; enrosquen bien la tapa y rotulen indi-cando el contenido. Entréguenla al profesor.

Cuarta parteEn la segunda parte de esta actividad investigaron acerca del ácido ascórbico y los tipos de medicamentos que se venden en las farmacias. Con los resulta-dos que obtuvieron, piensen cómo contestar la inquietud de Raúl. Conside-ren que las partículas de yodo interactúan con las partículas de vitamina C (una de yodo con una de vitamina C); cuando todo el ácido ascórbico haya reaccionado, el yodo lo hará con el almidón para dar un producto que origina el color negro-azulado.

Análisis de resultados y conclusionesVamos a ayudarlos.

• Representen en su cuaderno el comportamiento del yodo, la vitamina C y el almidón.• Elaboren en el pizarrón un cuadro con los resultados de todos los equipos y comenten lo que les parez-

ca más destacado de la tercera parte de la actividad.• Calculen, con los resultados de todo el grupo, el promedio de gotas que usaron en cada caso y compa-

ren los resultados (para esto pueden elaborar una gráfica de barras).• Comenten entre todo el grupo: ¿el número de gotas de yodo guarda relación con la cantidad de ácido

ascórbico?• Anoten en su cuaderno el cuadro y la gráfica con los resultados del grupo.• Discutan entre todo el grupo: con el conjunto de actividades que hicieron, ¿podrían contestar el pro-

blema planteado al inicio? Justifiquen su respuesta y escríbanla en su cuaderno.• Respondan la situación problemática.• Relacionen las acciones que emprendieron a lo largo de este taller con las habilidades de la ciencia

y anótenlas.

Figura 1.21 Anota la cantidad de gotas que agregaste al momento de obtener el tono azul en la disolución.

29

Así como en el Taller de habilidades y procedimientos se reunieron para ex-poner y discutir los resultados del experimento,

la ciencia presenta y comunica sus ade-lantos. De no hacerlo, éstos no forma-rían parte del conocimiento científi co, pues no se transmitirían. Los avances en salud, alimentación, transportes y comu-nicaciones, ambiente, etc., se estancarían, y tomaría más tiempo a la sociedad bene-fi ciarse de ellos. La comunidad científi ca comunica sus investigaciones y avances en revistas especializadas, para que más cien-

tífi cos las usen como fuente de información, continúen las investigaciones y reproduzcan

los experimentos. También hay programas de televisión y radio, libros y revistas de divulgación que difunden dichas investigaciones en lenguaje sencillo para que el resto de la población las conozca.

Estos mecanismos de comunicación han permitido múltiples aportaciones de la química y la tecnología, entre las que se cuentan mejoras para las viviendas (ventanas térmicas, pintura y suelos de diversos materiales); desarrollo de libros, periódicos, revistas (que necesitan papel, tintas y adhesivos), computadoras (in-tegradas por transistores, chips, soportes magnéticos, así como carcasas, tecla-dos y ratones, hechos de plástico), teléfonos celulares (compuestos de cristales, pantallas táctiles y baterías), por mencionar sólo algunas (fi gura 1.23).

Asimismo, el agua se ha hecho potable con ayuda de la química; hay vacunas, medicamentos, antibióticos para mejorar la salud y disminuir los daños; se lle-van a cabo operaciones quirúrgicas con la ayuda de numerosos productos anti-sépticos, desinfectantes e infi nidad de materiales químicos. Además, la química proporciona fertilizantes para proteger los cultivos de plagas y permite que las cosechas sean más productivas.

También se han creado materiales de alta tecnología para recubrir los enva-ses que contienen alimentos; se protege de enfermedades y parásitos a animales destinados a nuestra alimentación; se proporcionan condiciones higiénicas con detergentes, jabones, pastas dentales, champús, entre otros. Por otro lado, se han creado fi bras sintéticas con características especiales, como los chalecos antiba-las o los trajes resistentes al fuego para los bomberos; y materiales más elásticos, resistentes, ligeros para los tenis y artículos deportivos.

En el transporte, la química ha participado en la elaboración de llantas, pin-tura, aditivos, aceites, combustibles y objetos de seguridad como bolsas de aire, cinturones, líquido de frenos, etcétera.

Una de las consecuencias de la producción de estos materiales es la contami-nación y el deterioro de los recursos naturales; pero también ahí participa la quí-mica al ofrecer alternativas para evitar o disminuir los productos contaminantes en la industria y reducir la generación de residuos. Innova con combustibles alternativos y materiales que no afectan el ambiente. Otras ciencias participan y trabajan para disminuir la contaminación: en ingeniería se diseñó un con-vertidor catalítico que se instala en los automóviles para evitar la emisión de gases contaminantes; la ecología analiza cómo cada elemento de un ecosistema afecta a los demás componentes; la física aporta estudios sobre materiales lige-ros o alternativas que no ocupen grandes cantidades de combustible. Así, varias áreas de conocimiento se reúnen para solucionar un problema, aunque su visión sea diferente.

Figura 1.22 Estas revistas divulgación puedes adquirirlas en puestos de periódicos.

Figura 1.23 La química produce nuevos materiales para las necesidades que se

van presentando.

30

Desde la Antigüedad, el ser humano ha empleado símbolos para describir obje-tos y fenómenos. En las paredes y columnas de templos egipcios, en los códices mexicas, en los textos chinos, se encuentran símbolos del agua, el oro y la plata, entre otros.

A continuación se muestran algunos símbolos del agua y el alumbre en diferentes culturas (figura 1.24).

País Agua Alumbre

China

Egipto

Grecia

Entre las actividades más conocidas de la química está la producción o sín-tesis de nuevas sustancias; sin embargo, mucho antes de que se acumulara tanto conocimiento, la comunidad científica ya se había percatado de que era ne-cesario sistematizar toda esa información mediante un lenguaje propio de la química, que permitiera a los científicos comunicarse sin importar fronteras ni idiomas (figura 1.25).

Así empezó a construirse un lenguaje único para comunicarse en el campo de la química. Tú, que inicias esta asignatura, deberás aprender este nuevo len-guaje, como cuando aprendiste a leer y escribir. También necesitarás aprender “letras” para articular “palabras”. Estas letras son los símbolos de los elementos químicos (figura 1.26), cuya historia, si la investigas, te resultará fascinante. Cada elemento químico corresponde a un átomo diferente; los átomos con-forman toda la materia al combinarse entre sí y, como recordarás por tu curso de Ciencias II, son las partículas más pequeñas que existen. La química los re-presenta de diversas maneras; ejemplo de ello son los modelos. A continuación conocerás algunos tipos de modelos que se usan para representar la realidad.

�Representación�a�través�de�símbolos,�diagramas,�esquemas�y�modelos�tridimensionales�

Fuente: http://el.wikipedia.org/wiki/%CE%A7%CE%B7%CE%BC%CE%B9%CE%BA%CE%AE_%CE%B1%CE%BD%CF%84%CE%AF%CE%B4%CF%81%CE%B1%CF%83%CE%B7

Η αντίδραση σύνθεσης είναι η απλούστερη μορφή χημικής αντίδρασης, όπου τα αντιδρώντα στοιχεία σχηματίζουν χημική ένωση. Παράδειγμα ο σίδηρος (Fe) και το θείο (S) αντιδρώντα μεταξύ τους παράγουν θειούχο σίδηρο (FeS). Η χημική εξίσωση του τύπου της αντίδρασης αυτής είναι:

Fe + S → FeS

Figura 1.24 Símbolos del agua y el alumbre en diferentes culturas.

Figura 1.25 Si conoces el lenguaje químico podrás saber, de manera general, de qué trata el artículo sin tener conocimientos de la lengua en que esté escrito.

Figura 1.26 Se han reportado más de 100 elementos químicos y se recopilan en la Tabla periódica, que estudiaremos en el bloque 2.

VIIIA

VIIAVIAVAIVAIIIA

IIBIBVIIIBVIIBVIBVBIVBIIIB

IIA

IA

87

Francio

(223) 88

Radio

(226)

56

Bario

137.355

Cesio

132.9

37

Rubidio

85.5

19

Potasio

39.1

11

Sodio

22.9

3

Litio

6.9

1

Hidrógeno

1.0

38

Estroncio

87.6

20

Calcio

40.1

12

Magnesio

24.3

4

Berilio

9.0

39

Itrio

88.9

21

Escandio

45.0

104

Rutherfodio

(261)

72

Hafnio

178.5

40

Circonio

91.2

22

Titanio

47.9

105

Dubnio

(262)

73

Tántalo

180.9

41

Niobio

92.9

23

Vanadio

50.9

106

Seaborgio

(266)

74

Wolframio

183.8

42

Molibdeno

95.9

24

Cromo

52.0

107

Bohrio

(264.1)

75

Renio

186.2

43

Tecnecio

(99)

25

Manganeso

54.9

108

Hassio

(269)

76

Osmio

190.2

44

Rutenio

101.1

26

Hierro

55.8

109

Meitnerio

(268)

77

Iridio

192.2

45

Rodio

102.9

27

Cobalto

58.9

110

Ununnilio

(269)

78

Platino

195.1

46

Paladio

106.4

28

Niquel

58.7

111

Unununio

(272)

79

Oro

197.0

47

Plata

107.9

29

Cobre

63.5

112

Ununbio

(272)

80

Mercurio

200.6

48

Cadmio

112.4

30

Zinc

65.4

113

Ununtrio

81

Talio

204.4

49

Indio

114.8

31

Galio

69.7

114

Ununcuadio

(285)

82

Plomo

207.2

50

Estaño

118.7

32

Germanio

72.6

115

Ununpentio

57

Lantano

138.9

58

Cerio

140.1 59

Praseodimio

143.9 60

Neodimio

144.2 61

Prometio

(145) 62

Samanio

150.3 63

Europio

151.9 64

Gadolinio

157.25 65

Terbio

159.9 66

Disprosio

162.5 67

Holmio

164.9 68

Erbio

167.2 69

Tulio

168.9 70

Iterbio

173.0 71

Lutecio

174.9

89

Actinio

(227)

90

Torio

232.0 91

Protactinio

(231) 92

Uranio

(238) 93

Neptunio

(237) 94

Plutonio

(244) 95

Americio

(243) 96

Curio

(247) 97

Berkelio

(247) 98

Californio

(251) 99

Einstenio

(252) 100

Fermio

(257) 101

Mendelevio

(258) 102

Nobelio

(259) 103

Lawrencio

(262)

83

Bismuto

209.2

51

Antimonio

121.8

33

Arsénico

74.9

116

Ununhexio

(293)

84

Polonio

(210)

52

Teluro

127.6

34

Selenio

78.96

85

Astato

(210)

117

Ununseptio

118

Ununoctio

(293)

53

Yodo

126.9

35

Bromo

79.9

86

Radón

(222)

54

Xenón

131.3

36

Criptón

83.8

13

Aluminio

27.0 14

Silicio

28.1 15

Fósforo

31.0 16

Azufre

32.1 17

Cloro

35.5 18

Argón

39.9

5

Boro

10.8 6

Carbono

12.0 7

Nitrógeno

14.0 8

Oxígeno

16.0 9

Flúor

19.0 10

Neón

20.2

2

Helio

4.0

He

NeFONCB

ArClSPSiAl

Kr

Xe

Rn

Br

I

UuoUus

At

Se

Te

Po

Uuh

As

Sb

Bi

LrNoMdFmEsCfBkCmAmPuNpUPaTh

Ac

LuYbTmErHoDyTbGdEuSmPmNdPrCe

La

Uup

Ge

Sn

Pb

Uuq

Ga

In

Ti

Uut

Zn

Cd

Hg

Uub

Cu

Ag

Au

Uuu

Ni

Pd

Pt

Uun

Co

Rh

Ir

Mt

Fe

Ru

Os

Hs

Mn

Tc

Re

Bh

Cr

Mo

W

Sg

V

Nb

Ta

Db

Ti

Zr

Hf

Rf

Sc

Y

Be

Mg

Ca

Sr

H

Li

Na

K

Rb

Cs Ba

RaFr

VIIIA

VIIAVIAVAIVAIIIA

IIBIBVIIIBVIIBVIBVBIVBIIIB

IIA

IA

87

Francio

(223) 88

Radio

(226)

56

Bario

137.355

Cesio

132.9

37

Rubidio

85.5

19

Potasio

39.1

11

Sodio

22.9

3

Litio

6.9

1

Hidrógeno

1.0

38

Estroncio

87.6

20

Calcio

40.1

12

Magnesio

24.3

4

Berilio

9.0

39

Itrio

88.9

21

Escandio

45.0

104

Rutherfodio

(261)

72

Hafnio

178.5

40

Circonio

91.2

22

Titanio

47.9

105

Dubnio

(262)

73

Tántalo

180.9

41

Niobio

92.9

23

Vanadio

50.9

106

Seaborgio

(266)

74

Wolframio

183.8

42

Molibdeno

95.9

24

Cromo

52.0

107

Bohrio

(264.1)

75

Renio

186.2

43

Tecnecio

(99)

25

Manganeso

54.9

108

Hassio

(269)

76

Osmio

190.2

44

Rutenio

101.1

26

Hierro

55.8

109

Meitnerio

(268)

77

Iridio

192.2

45

Rodio

102.9

27

Cobalto

58.9

110

Ununnilio

(269)

78

Platino

195.1

46

Paladio

106.4

28

Niquel

58.7

111

Unununio

(272)

79

Oro

197.0

47

Plata

107.9

29

Cobre

63.5

112

Ununbio

(272)

80

Mercurio

200.6

48

Cadmio

112.4

30

Zinc

65.4

113

Ununtrio

81

Talio

204.4

49

Indio

114.8

31

Galio

69.7

114

Ununcuadio

(285)

82

Plomo

207.2

50

Estaño

118.7

32

Germanio

72.6

115

Ununpentio

57

Lantano

138.9

58

Cerio

140.1 59

Praseodimio

143.9 60

Neodimio

144.2 61

Prometio

(145) 62

Samanio

150.3 63

Europio

151.9 64

Gadolinio

157.25 65

Terbio

159.9 66

Disprosio

162.5 67

Holmio

164.9 68

Erbio

167.2 69

Tulio

168.9 70

Iterbio

173.0 71

Lutecio

174.9

89

Actinio

(227)

90

Torio

232.0 91

Protactinio

(231) 92

Uranio

(238) 93

Neptunio

(237) 94

Plutonio

(244) 95

Americio

(243) 96

Curio

(247) 97

Berkelio

(247) 98

Californio

(251) 99

Einstenio

(252) 100

Fermio

(257) 101

Mendelevio

(258) 102

Nobelio

(259) 103

Lawrencio

(262)

83

Bismuto

209.2

51

Antimonio

121.8

33

Arsénico

74.9

116

Ununhexio

(293)

84

Polonio

(210)

52

Teluro

127.6

34

Selenio

78.96

85

Astato

(210)

117

Ununseptio

118

Ununoctio

(293)

53

Yodo

126.9

35

Bromo

79.9

86

Radón

(222)

54

Xenón

131.3

36

Criptón

83.8

13

Aluminio

27.0 14

Silicio

28.1 15

Fósforo

31.0 16

Azufre

32.1 17

Cloro

35.5 18

Argón

39.9

5

Boro

10.8 6

Carbono

12.0 7

Nitrógeno

14.0 8

Oxígeno

16.0 9

Flúor

19.0 10

Neón

20.2

2

Helio

4.0

He

NeFONCB

ArClSPSiAl

Kr

Xe

Rn

Br

I

UuoUus

At

Se

Te

Po

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Sb

Bi

LrNoMdFmEsCfBkCmAmPuNpUPaTh

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LuYbTmErHoDyTbGdEuSmPmNdPrCe

La

Uup

Ge

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Ga

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Zn

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Au

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Pd

Pt

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Co

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Ir

Mt

Fe

Ru

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Mn

Tc

Re

Bh

Cr

Mo

W

Sg

V

Nb

Ta

Db

Ti

Zr

Hf

Rf

Sc

Y

Be

Mg

Ca

Sr

H

Li

Na

K

Rb

Cs Ba

RaFr

31

Efecto invernadero y calentamiento globalEn esta actividad interpretarás y analizarás la información en diferentes repre-sentaciones.

1. Observa el esquema (figura 1.27).• Explica en tu cuaderno, de acuerdo con el esquema, qué entiendes por

efecto invernadero y calentamiento global.• Compara tu explicación con la del compañero de al lado y comenten

ambas.

Los gases de efecto invernadero se producen por la quema de combus-tibles como gas natural, gasolina y diesel, entre otros; éstos son la fuente de energía de muchas actividades del ser humano. Los gases que se emiten a la atmósfera son dióxido de carbono y óxido de nitrógeno, principalmente.

Estratosfera

La energía solar atraviesa la atmósfera.

La quema de combustibles, la deforestación, la ganadería, etc., incrementan la cantidad de gases de efecto invernadero en la atmósfera.

Una parte de la radiación refl ejada es retenida por algunos gases.

Energía solar refl ejada

Energía solar refl ejada

Gases de efecto invernadero

Otra parte mínima vuelve al espacio.

Calentamiento global

2

3

1

1

Figura 1.27 Esquema del efecto inverna-dero y del calentamiento global.

32

La siguiente es una gráfica que reporta la cantidad de gases de efecto invernadero (gei) emitida por las actividades humanas en un estado de la República Mexicana (figura 1.28).

2. Observa la gráfica y responde.• ¿Qué información se obtiene de ésta?• ¿Qué actividad del ser humano emite la mayor cantidad de gei?• ¿Cuál emite la menor cantidad de gei?• ¿La actividad de la industria manufacturera emite mayor o menor gei que la actividad residencial?• ¿En qué actividad consideras que deben tomarse medidas urgentes para disminuir la emisión de gei?

3. Comenten en grupo sus respuestas.

4. Reúnete con un compañero.• Elaboren un modelo tridimensional para explicar el efecto invernadero y el calentamiento global.• Reúnanse con otro equipo para explicar su modelo.

5. Contesten en su cuaderno.• ¿Por qué consideran que los modelos son una parte fundamental del conocimiento científico? • Comenten en grupo su respuesta.

La energía que proviene del Sol atraviesa la atmósfera terrestre, constituida principalmente por vapor de agua, dióxido de carbono y en menor cantidad, por metano. Sólo el 30% de esta energía es absorbida por la Tierra, mientras que el 70% restante se refleja. Los gases mencionados retienen la energía absorbida calentando la superficie del planeta; este fenómeno natural, conocido como efecto invernadero, permite que la Tierra mantenga una temperatura adecua-da para la vida. Sin embargo, el uso de combustibles fósiles y la deforestación han provocado que en los últimos 100 años aumente la concentración de CO2, metano y otros gases. Esto ocasiona que el efecto invernadero se intensifique, con la consecuente elevación de la temperatura del planeta, que se ha registrado entre 0.4 y 0.8 °C, en promedio. A esto se le denomina calentamiento global.

La figura 1.27 de la página anterior, representa el fenómeno del calentamiento global; es decir, es un modelo. En Ciencias II aprendiste que un modelo es una representación de la realidad; nos ayuda a entender una idea que puede ser ambigua, inaccesible, abstracta o difícil de creer, y nos permite formular explicaciones simplificadas del fenómeno de estudio. En química, los modelos sirven para estudiar, explicar y predecir el comportamiento de las sustancias.

Comercial (4%)

Transporte (39%)

Residencial (16%)Generación de electricidad (16%)

Industrias Manufactureras(23%)

Agricultura (0.10%)

Emisión de gei por tipo de actividad

Fuente: http://www.csva.gob.mx/foro_medioambien-te/MA/pdf/ForoMA%205%20Emisiones.pdf

Figura 1.28 Gráfica que muestra la emisión de gases de efecto invernadero, generada por diversas fuentes en febrero de 2006.

33

Los modelosMediante esta actividad usarás algunos modelos.

1. En equipos.• Escriban cinco ejemplos de modelos y reúnan en su cuaderno la información en una tabla como la que se mues-

tra abajo.

Modelo Su propósito es…

2. Observen las imágenes de la figura 1.29 a y b, respondan las preguntas y coméntenlas.• ¿Qué representa cada imagen?• ¿Cuáles son las diferencias y semejanzas entre ambas?• ¿Las dos representan la realidad? ¿Qué información ofrecen?• ¿Cuál consideran más confi able?

3. Miren las imágenes de la figura 1.30, que representan dos modelos del átomo, y contesten (pueden consultar su libro de Ciencias II para recordar el tema).• ¿Qué tienen en común los modelos a y b con los modelos c y d?• ¿Por qué se usaron analogías de cosas y fenómenos cotidianos para elaborar estos modelos de átomo?

4. Seleccionen, con la asesoría de su profesor, algunas gráficas de libros de texto, periódicos y revistas de divulga-ción científica; luego comenten.• ¿Por qué las gráfi cas se consideran modelos?

5. Escriban, con ayuda del profesor, una conclusión general respecto a esta actividad.

Figura 1.29 La cartografía es una fuente de información importante para la actividad humana.

12+

-

--

- --

-

-

Modelo atómico de Thomson del magnesio

Figura 1.30 Los modelos pueden contruirse con

cualquier material.

a)

a) b) c) d)

b)

34

Ya mencionamos que una parte del lenguaje que usa la química son los sím-bolos de la Tabla periódica, pero a lo largo del libro se agregarán otros, que también son reconocidos en todo el mundo.

La química sigue el método científico, que comprende los siguientes pa-sos: observación, abstracción, planteamiento de la hipótesis, comprobación por medio de la experimentación, medición y presentación de la teoría.

La experimentación en condiciones determinadas, es una de las actividades que efectuaste en el “Taller de habilidades y procedimientos” de las páginas 26 a 28, así como en tus otros cursos de ciencias; y se lleva a cabo de manera cotidia-na en los laboratorios de química. Como recordarás, en tu curso de Ciencias II estudiaste a Galileo Galilei, uno de los fundadores del método científico, quien afirmó que ninguna teoría podía formularse sin haber llevado a cabo experi-mentos reproducibles que involucraran magnitudes sujetas a medición. Hizo importantes descubrimientos astronómicos, y también experimentó con el movimiento y la caída de los cuerpos. La medición (a la que recurrió Galileo) es un proceso por el cual se determina el valor en una magnitud de un objeto o suceso mediante un experimento. Las mediciones juegan un papel importante no sólo en el ámbito científico (figura 1.31) sino en la vida diaria de las perso-nas. Ya sea café, agua, electricidad o calor, todo se compra y vende tras efectuar procesos de medición.

Hoy sabemos que en una investigación no siempre se siguen todos los pasos del método científico ni en el mismo orden. Cada investigación tiene caracterís-ticas propias; con base en las cuales se efectúa la indagación del conocimiento.

Niveles de conocimiento químicoLa química ha desarrollado tres áreas de conocimiento íntimamente relaciona-das que constituyen sus niveles de estudio.1. Nivel macroscópico. Se trabaja en el laboratorio; por ejemplo, al combinar

dos soluciones incoloras, obtener una solución azul y medir lo que ocurre, como lo que hiciste en el “Taller de habilidades y procedimientos”.

Características�de�la�química:�lenguaje,�método�y�medición

Figura 1.31 La medición en las actividades experimentales debe ser precisa y rigurosa.

35

2. Nivel molecular. Ya lo conoces, aunque no en el área de la química: en Ciencias II analizaste las representaciones de las partículas en el modelo cinético molecular, maquetas, etcétera (figura 1.32).

3. Nivel simbólico. Es un nivel de descripción intermedio que relaciona los dos anteriores. Quizá se trate del nivel descriptivo más asociado con la quí-mica, al aplicar el lenguaje simbólico (figura 1.33) que mencionamos antes. Es esencial, pues combina gran cantidad de información en un formato bre-ve. También es el nivel de representación más abstracto, ya que es necesario interpretar los símbolos para que la descripción tenga sentido.

En el taller 1 “Características del conocimiento científi co ”, que aparece en la página 27, usaste el primer nivel del conocimiento químico, es decir, el macros-cópico (en el laboratorio). Las fi guras 1.32 y 1.33 son representaciones a nivel molecular y simbólico, respectivamente, de lo que ocurre en la molécula de ácido ascórbico cuando se pone en contacto con el yodo. Si cualquier persona del resto del mundo, con ciertos conocimientos de química, viera y analizara estos modelos, podría saber, de manera general, de qué se trata.

Figura 1.32 En la química resultan de gran utilidad los modelos con

esferas y varillas para ayudar a comprender el comportamiento de

las partículas.

Figura 1.33 Esta ecuación repre-senta con símbolos la reacción del ácido ascórbico con yodo que ob-

servaste en el “Taller de habilidades y procedimientos”.

+ 2H+ + 2l-+ l2

OHOH

OH

Ácido Ascórbico

OH

OOH OHO

OO OO

1. Lee otra vez las preguntas de la sección “Reconoce lo que sabes” de la página 23.• Compara tus respuestas originales con las que darías ahora. ¿Han cambiado? Modifícalas o complétalas en

tu cuaderno, de ser necesario.• Elabora un cuadro sinóptico que incluya las habilidades de la ciencia. Compáralo con el de

tus compañeros.• Diseña un experimento que destaque las características del conocimiento científi co.• Preséntalo al profesor en un escrito y señala en qué parte se involucran las características de la ciencia.


36

Subtema 1.3. Tú decides ¿cómo saber que una muestra de una sustancia está más contaminada que otra?

Toxicidad Es muy común que al ver dos vasos con un líquido cristalino, en apariencia idéntico, pensemos que se trata de agua. Sin embargo, como en el caso de la fi gura 1.34, puede tratarse de agua purifi cada embotellada o agua de una fuen-te, dos sustancias muy parecidas a primera vista pero con diferente contenido.

El agua de la fuente se considera agua contaminada, pero ¿cómo confi rmar-lo? En nuestro país existe una Norma Ofi cial Mexicana que establece el límite permisible de diferentes sustancias contenidas en el agua para que ésta sea po-table y se pueda consumir; por ejemplo; se permiten hasta 0.2 mg/L (o bien 0.2 mg en un litro de agua) de aluminio, es decir, si el agua de la fuente contiene mayor cantidad de aluminio, de acuerdo con la Norma está contaminada.

Por tanto, en una sustancia contaminada, ciertos componentes superan los límites permitidos acordados por las normas y la legislación.

Ahora bien, si al estudiar el agua purifi cada y embotellada se encuentra que contiene 20 mg/L de sodio y el límite para éste es de 200 mg/L, no se considera que esté contaminada, pues registra sodio dentro de los límites permitidos. Se puede consumir y no provocará efectos dañinos a nuestro or-ganismo. Por tanto, a simple vista es imposible asegurar que una sustancia está o no contaminada.

Por otro lado, una sustancia tóxica es aquella que al ingresar a un ser vivo es capaz de causar una o varias alteraciones en sus funciones normales, incluída la muerte.

1. Observa la figura 1.34. El vaso a contiene agua embotellada pu-rificada y el vaso b, agua de una fuente. Contesta en tu cuaderno las preguntas.• ¿Cómo distinguirías el contenido de cada vaso?• ¿Te atreverías a probar el agua de estos vasos sin saber si es agua de

fuente o agua embotellada?• ¿Cómo determinarías que una sustancia está contaminada?

2. Comenten con el grupo sus opiniones.


a b

Al término de este subtema podrás…• Reconocer que una sustancia puede

estar contaminada, aunque no se distinga a simple vista.

• Valorar algunas formas empíricas, utilizadas por otras culturas, para identifi car si una sustancia es peli-grosa, así como su funcionalidad en ciertos contextos.

• Comparar sustancias a partir del concepto de toxicidad y diferenciar los efectos sobre los seres vivos en función de su concentración.

• Realizar conversiones de las uni-dades de porcentaje (%) a partes por millón (ppm) e indentifi car las ventajas de cada una.


Figura 1.34 Muestras de agua embotellada y de una fuente.

37

La dosisUn veneno (figura 1.36) es cualquier sustancia tóxica que puede provocar la muerte; hay algunos que en muy pequeñas cantidades son letales, como los de ciertas especies de alacranes, ranas y serpientes. Uno de los venenos de escor-pión más potentes es el de la especie Tytyus discrepans, que en cantidades muy pequeñas es capaz de matar a una persona.

El daño que causa un veneno en los organismos también depende del peso. No es lo mismo que una persona de 50 kg ingiera 20 mL de

metanol a que lo haga alguien de 100 kg; el efecto, por supuesto, será mayor en la primera que en la segunda persona. De

este hecho se desprende el concepto de dosis, que se define como la cantidad de sustan-

cia por kilogramo de peso que recibe un organismo.

En medicina se utiliza este con-cepto cuando el médico receta a sus pacientes. La cantidad de medica-mento para los niños es menor que la que necesita un adulto, pero la dosis es la misma.

Por ejemplo, la cantidad de jarabe para la tos que recibirá un niño cuyo

peso es de 25 kg puede ser una cuchara-da sopera (alrededor de 15 mL), mientras

que para una persona de 50 kg serían 2 cucha-radas (30 mL).

Figura 1.36 El veneno de muchas serpientes produce la muerte con una

dosis muy pequeña

¿Cómo sabemos si una sustancia está o no contaminada?En esta actividad intentarás reconocer a simple vista si una sustancia está con-taminada o no.

1. Antes de empezar, lean toda la actividad y piensen lo que ocurrirá.2. Reúnanse en equipos de tres integrantes y hagan lo que se pide.

• Consigan una cuchara, sal, agua destilada y dos vasos de igual tamaño.• Viertan en un vaso 100 mL de agua destilada y agreguen una cucharada

de sal; disuélvanla agitando con la cuchara.• Entreguen a otro equipo este vaso y uno más con la misma cantidad de

agua. Los integrantes deberán averiguar cuál de los dos tiene sal.• Ustedes recibirán dos vasos con ambos líquidos y también indagarán

cuál de ellos contiene sal (figura 1.35).3. Contesten las preguntas en su cuaderno.

• ¿Se puede distinguir a simple vista qué líquido contiene sal?• ¿Cómo hicieron para reconocer ambos líquidos?• Si el agua estuviera contaminada con uno o varios tóxicos, ¿lo reconoce-

ríamos por la vista o el olfato?4. Entre todo el grupo obtengan una conclusión; escríbanla en el cuaderno

y compárenla con lo que pensaron que iba a ocurrir.

Figura 1.35 Observa detenidamente las sustancias con las que trabajas.

38

Numéricamente es posible relacionar ambas cantidades como un cociente, lo cual signifi ca que la dosis es de 0.6 mL del medicamento por kg de peso (fi -gura 1.37).

La alquimia, antecesora de la química en la Edad Media y el Renacimiento, que se proponía, entre otras cosas, transformar distintos metales en oro, des-empeñó una función importante en el conocimiento de las sustancias tóxicas. Por ejemplo, en el siglo xvi, el alquimista suizo Paracelso se percató de que muchas sustancias podían ser benéfi cas para el ser humano en dosis pequeñas, mientras que en dosis altas causaban serios daños o resultaban letales; esta idea originó una famosa frase entre los químicos, fundamental para la toxicología: “la dosis hace al veneno”.

Dosis(cantidad/peso)

Niño15 mL/25 kg = 0.6 mL/kg

Adulto30 mL/50 kg = 0.6 mL/kg

Cálculo de dosisEn esta actividad calcularás algunas dosis.

1. Resuelve en tu cuaderno los ejercicios y luego compara tus resultados con los de un compañero.• El metoxicam es un analgésico y antiinfl amatorio que se emplea en seres humanos y en medicina veterinaria. La

dosis recomendada para perros es de 0.2 mg/kg, ¿cuál es la dosis que debe recibir un perro si pesa 8.4 kg? ¿Y si pesa 12.5 kg?

• En una granja hay una epidemia de salmonela entre las gallinas. El veterinario recomendó usar fl orfenicol como antibiótico, mezclado con agua en una dosis de 20 mg/kg. Cada frasco tiene 20 mg/100 mL. ¿Cuántos mg de fl or-fenicol hay en un frasco de 1 L? ¿Para cuántas gallinas alcanza cada frasco si en promedio una gallina pesa 3.3 kg?

2. Escribe, con tus palabras, qué diferencia existe entre los conceptos “cantidad” y “dosis”.

La disciplina de la química que estudia las sustancias tóxicas es la toxicolo-gía, una ciencia relativamente nueva, si consideramos que los seres humanos hemos enfrentado el problema de las sustancias tóxicas desde nuestros oríge-nes, ya que muchas especies de plantas y animales con las que convivimos las contienen (fi gura 1.38). Además, el envenenamiento se ha usado a lo largo de la historia como método para eliminar a reyes, emperadores, papas y per-sonas comunes.

Estas circunstancias ocasionaron que muchas culturas idearan formas de detectar si una sustancia era o no tóxica, o si los alimentos estaban envenena-dos. El agudo sentido del olfato de los perros —así como el de otros animales, como los gatos— fue usado con este fi n.

Figura 1.38 El ácido oxálico se encuentra en las espinacas y es inofensivo en la ingesta normal, pero causa daño severo a los riño-nes si se consume en exceso una sola vez.

gura 1.37).

Figura 1.37 Comparación de dosis en un niño y un adulto

39

También era común que se pidiera a otras personas, generalmente esclavos o siervos, probar el alimento antes de que lo comieran los reyes. Por supuesto, estos métodos inmorales tampoco eran totalmente confiables.

A mediados del siglo xx algunos científicos empezaron a dedicarse al estu-dio y detección de los contaminantes ambientales y sus efectos; de los aditivos para alimentos, de los fármacos o drogas, así como de muchas otras sustancias.

Fue hasta fines de los años setenta que se establecieron departamentos de toxicología en muchas universidades del mundo. Hoy, existen diversos méto-dos para saber si una sustancia es tóxica o no.

En los estudios de toxicidad se usan animales como ratas, cuyos y conejos (figura 1.39), para determinar la dosis a la cual muere 50% de éstos. Este dato se conoce como dosis letal media (DL50) y sirve para estimar la peligrosidad de una sustancia.

Concentración en partes por millón (ppm)La concentración es una relación matemática de la proporción o fracción de una sustancia en otra. Por ejemplo, si al preparar una jarra de agua azucarada pones unas seis o siete cucharadas de azúcar, correspondientes a 200 g aproximadamente, en 1 L de agua, ¿cuál es la proporción de azúcar en el agua? ¿Y si tuvieras que preparar 2 L? (figura 1.40). La siguiente relación indica la cantidad de azúcar que se disuelve en el agua:

Azúcar 200 g Azúcar 400 gAgua 1 L Agua 2 LProporción=200 g/1L= 200 g/L Proporción=400 g/2L=200 g/L

Algunas sustancias tóxicas pueden encontrarse en los alimentos o en el medio en cantidades muy bajas, por lo que las unidades de concentración en g/mL, mg/mL, g/kg o mg/kg no son las más ade-cuadas, como en los ejemplos que mencionamos al referirnos a la Norma Oficial Mexicana para el agua potable.

El plomo es tóxico y provoca daños severos en el sistema nervioso central luego de una exposición prolongada. En nuestro país, la con-centración máxima permitida de este contaminante en agua es de 0.025 mg/L. Sabemos que 1 g es igual a 1000 mg, entonces, al hacer la conversión, serían 0.000025 g/L, ¡nota qué baja es! Y si sabemos que 1 g es igual a 1 000 000 microgramos (μg), la equivalencia es de 25 μg/L. Esta relación equivale a tener 25 partes de plomo disueltas en 1 000 000 de partes de agua.

Aunque la concentración anterior de plomo pudiera parecer muy baja, hay concentraciones menores, y existen unidades para expresarlas, como el nano-gramo (ng), que equivale a 0.001 μg. Por ejemplo, los especialistas han deter-minado que en ciertas regiones del mar, muchos peces y moluscos acumulan contaminantes químicos en su cuerpo, como la sardina, donde se ha encontra-do una concentración media de hexaclorobenceno (una sustancia que se usaba como pesticida hasta antes de 1965) de 182.7 ng/kg. Otro ejemplo de expresión de concentración baja, es la cantidad de yoduro de potasio que se administra a los bebés recién nacidos cuando las necesidades diarias de yodo no se cubren con la dieta. En este caso la dosis recomendada es de 15 μg/kg al día.

Figura 1.39 Muchos laboratorios farmacéu-ticos y cosméticos hacen pruebas

con animales.

Figura 1.40 Si a las dos jarras de agua se les agregó 7 cucharadas de azúcar

¿tendrán ambas la misma concentra-ción? ¿Por qué?

7 cucharadas de azúcar

1L 2L

7 cucharadas de azúcar

40

Partes por millón (ppm) es una unidad que mide la concentración de una sustancia presente en cantidades muy pequeñas en una disolución, de modo que resulta muy útil. En otras palabras, cuando hablamos de ppm queremos decir que hay una parte de sustancia en un millón de partes de disolvente.

Por ejemplo, la verifi cación vehicular mide las ppm de un contaminante que emite un automóvil al ambiente. Si el resultado de la verifi cación es de 338 ppm, signifi ca que hay 338 partes del contaminante en un millón de partes de aire. Si el contaminante es sólido también puede expresarse como 338 mg de contaminante en un L de aire.

Para el cálculo de las ppm, se utiliza esta fórmula:

Veamos una aplicación de esta fórmula. En un pozo en Guanajuato se tomó una muestra de agua de 50 mL y se encontraron 0.000000114 mg o 1.14x10-7 mg de fl úor. Si consideramos que la densidad del agua en el pozo es de 1 g/mL, entonces, la equivalencia en masa de la muestra de agua es de 50 g o 0.050 kg. Para calcular la concentración en ppm, sustituimos en la fórmula:

Es importante notar que al agua no se le sumó la muestra de 1.14x10-7 mg del fl úor porque no se le agregó después, sino que ya la contenía.

La concentración de fl úor en el agua del pozo es de 2.28 ppm.

ppm = 0.000000114 mg

✕ 1 000 000 = 2.28 ppm 0.050 kg

ppm = mg de soluto

✕ 1 000 000 kg de soluto + kg de disolvente

Concentración de fl úor en algunos pozos de Guanajuato

En esta actividad calcularás la concentración en ppm y conocerás algunos efectos de la concentración.

1. Calcula la concentración de fl úor en ppm en algunos pozos de Guanajuato y completa la tabla.

Nombre del pozo Concentración de fl úor en mg/50 mL Concentración de fl úor en ppm

Felipe Ángeles 3x10-7

El Vergel 2.5x10-7

Palomas 2.25x10-7

Naranjos 1.50x10-7

El Monte 1.08x10-7

La Gloria 9.90x10-8

Guerrero 4.4x10-8

San Pedro 1.50x10-8

Para continuar con el estudio de la concentración y hacer otros ejerci-cios, te recomendamos consultar lo siguiente.• sep, “Concentración en

partes por millón”, en Enseñanza de las ciencias a través de los mode-los matemáticos. Química, México, 2002, pp. 49-52 y 109-114.

Si puedes, descarga también este material en:

www.efi t-emat.dgme.sep.gob.mx/ecamm/ecammlibros.htm

• Encuentra más información y resuelve dudas respecto a los índices de conta-minación en el sitio del Sistema de Monitoreo Atmosférico (sma) de la Ciudad de México.

www.sma.df.gob.mx/simat/index.php www.imss.gob.mx/NR/rdonlyres/15B92297-8839-4A9C-A389-209BBC1C2FF6/0/RM05401Editorial.pdf

TIC

41

2. Elabora una gráfica de barras con los datos obtenidos. La fluorosis consiste en la aparición de manchas en los dientes, que van del

color blanco al marrón (figura 1.41); se relaciona con beber agua que contiene flúor en concentraciones mayores a 0.5 ppm. A los niños les afecta más por es-tar en un periodo en que se forman los dientes. Después de algunos estudios se han establecido los siguientes efectos en varias muestras de niños.

Concentración de flúor en agua (ppm)

Efectos de fluorosis en niños

0.5 a 1 Presencia muy ligera en algunos dientes

2 Presencia moderada en algunos dientes

4 Alteraciones severas en la mitad de los dientes

6 Todos los dientes son afectados

3. Responde.• ¿En qué pozo la concentración de flúor en ppm puede ocasionar efectos

graves en los niños?• ¿La concentración de una sustancia se relaciona directamente con sus

efectos en los seres humanos?• Si aumentas la concentración de sal en la comida, ¿afectará esto a tu or-

ganismo?• ¿Qué ventajas encuentras en calcular la concentración en ppm?

4. Comenten en grupo sus respuestas.

Un hábito recomendable para no contaminar el agua es que después de llevar a cabo los talleres de habilidades y procedimientos no tires al drenaje las sus-tancias con las que hayas trabajado. Pregunta al profesor qué hacer y sigue sus indicaciones para el manejo de residuos.

A propósito de la Norma Oficial Mexicana, es importante observar que la identificación de contaminantes y concentraciones varía entre un país y otro de acuerdo con su legislación.

Figura 1.41 La fluorosis es una anomalía que se presenta en los dientes por una inges-

ta excesiva de flúor.

1. Lee tus respuestas de la sección “Reconoce lo que sabes” de la página 37 y compáralas con las que darías ahora. Si cambiaron, haz las modificaciones necesarias.

2. Lee y responde en tu cuaderno.• La dosis letal de la toxina batracotoxina es de 1 a 2 µg/kg en seres humanos, mientras que la de polonio 210,

un metal, es de 10 a 50 ng/kg. ¿Cuál de los dos venenos es más peligroso? Justifica tu respuesta.• Cierto día, la concentración de monóxido de carbono en el ambiente fue de 97.0 ppm. ¿Cuál fue la propor-

ción de este contaminante?


42

Tema 2. Propiedades físicas y caracterización de las sustanciasSubtema 2.1 ¿Qué percibimos de los materiales?

Experiencias alrededor de las propiedades de los materiales Un material es una sustancia o mezcla con una o más propiedades útiles que nos permiten diferenciarlo. Diariamente estamos en contacto con varios de ellos; hemos aprendido a distinguirlos y clasifi carlos desde pequeños de acuerdo con diversos criterios, como color, forma, utilidad, estado de agregación, etc. La clasi-fi cación de objetos o materiales es característica de la humanidad y ha permitido, además de crear un orden, observar, identifi car y analizar objetos de estudio.

1. Contesta en tu cuaderno las siguientes preguntas. • ¿Para ti qué es un material? Menciona cinco materiales distintos.• ¿Qué propiedades de la materia conociste en tu curso de Ciencias II?• ¿En qué te basas para diferenciar un material de otro? Imagina por

ejemplo que comparas una esfera de unicel con una de hierro, una de hule con una de plástico.

• ¿Cómo representarías con dibujos las partículas que forman el agua líquida, el vapor y el hielo?

2. Al terminar, comenta tus respuestas con tus compañeros de grupo y el profesor.


Clasifi cación de materialesMediante esta actividad reconocerás la importancia de clasifi car los materiales.

Piensa en la cocina de tu casa. En ella se llevan a cabo acciones similares a las de un laboratorio. Haz lo que se indica y completa en tu cuaderno.• Observa qué materiales se encuentran en la cocina e identifica la manera en que tu mamá los tiene clasificados.

¿Qué propiedad tienen los materiales para que tu mamá los clasifique juntos?• Pregunta a tu mamá si en su cocina clasifica y guarda los materiales de acuerdo con alguno de los siguientes criterios:

mezclar, cocinar, guardar, medir, separar, limpiar. ¿Se parece su clasificación a la que tú hiciste? Explica tu respuesta.• ¿Crees que habría problemas si en el mismo lugar para guardar alimentos estuvieran guardados los productos de

limpieza de la casa y los que se utilizan para el jardín? Menciona algunos de los problemas que habría si se guarda-ran juntos y lo que harías para evitarlos.

• Elabora un cuestionario de diez preguntas como máximo y consulta con al menos cinco vecinas o amigas de tu mamá qué materiales guardan en su cocina y cómo los organizan. Clasifica las respuestas y discútelas con tus com-pañeros. Por último, platica con las personas consultadas los resultados de tu encuesta.

• Para finalizar, escribe tus conclusiones respecto a la importancia de un buen sistema de clasificación. Incluye cuál es la relevancia de esto en un laboratorio de química.

Al término de este subtema podrás…• Clasifi car diferentes sustancias

en términos de algunas de sus propiedades cualitativas y reconocer que dependen de las condiciones físicas del medio.

• Reconocer la importancia y limita-ciones de los sentidos para identifi -car las propiedades de los materiales.

• Identifi car las difi cultades de medir propiedades cualitativas.


43

Propiedades cualitativas: color, forma, olor y estados de agregaciónDesde pequeños, las primeras cosas que conocemos de nuestro entorno son las que percibimos por medio de los sentidos; así, agrupamos lo que nos rodea de acuerdo con sus propiedades más evidentes, como su color, forma o estado físico (fi gura 1.42). A éstas propiedades las llamamos cualitativas, pues per-miten conocer el aspecto de la materia y proporcionan una idea acerca de los materiales de que están hechos los objetos. Observa el cuadro sinóptico de la fi gura 1.43 para que conozcas las propiedades cualitativas más importantes de la materia.

La clasifi cación de la materia, según su estado de agregación es algo coti-diano. En la tabla 1.1 se mencionan las principales características de los tres estados de la materia desde el punto de vista del modelo cinético de partícu-las (también conocido como modelo cinético molecular). Recuerda que éste nos permite representar a la materia y explicar por qué se comporta de modos diferentes. Ahora veremos cómo esta característica depende de las condiciones físicas del medio, por ejemplo, de la presión y la temperatura.

Figura 1.43 Cuadro sinóptico con la clasifi cación de la materia según sus

propiedades cualitativas.

Figura 1.42 Los niños ordenan cosas de acuerdo con lo que perciben me-

diante sus sentidos.

Clasifi cación de la materia por sus propiedades cualitativas

Propiedades cualitativas

Color Primario, secundario

Regular, irregular

Sólido, líquido, gaseoso

Amargo, ácido, salado, dulce

Floral, mentolado, pútrido, alcanforado, etéreo, acre, almizclado

Forma

Estado deagregación

Sabor

Olor

Propiedades cualitativasEsta actividad te servirá para reconocer las propiedades cualitativas y relacionar los estados de agregación con el modelo cinético de partículas.

Haz lo que se pide.• Copia en tu cuaderno el cuadro sinóptico de la fi gura 1.43 y anota un ejemplo de un objeto o producto que

presente cada una de estas propiedades. Por ejemplo, en “sabor amargo” puedes poner “cáscara de limón”.• Recorta de periódicos o revistas ejemplos de materiales en los diferentes estados de agregación y pégalos en tu

cuaderno. Luego utiliza el modelo cinético de partículas que estudiaste en Ciencias II y representa con él cada ejemplo (si no lo recuerdas revisa tu libro o cuaderno de esa asignatura).

• Compara tu trabajo con el de tus compañeros.

44

Modelo cinético de partículas de gas Modelo cinético de partículas de líquido Modelo cinético de partículas de sólido

Propiedades cualitativas del aguaCon las siguientes actividades conocerás algunos factores que propician que el agua se encuentre en varios estados.

1. Lleva a cabo estas experiencias.• Busca en tu casa agua en sus diferentes estados de agregación y escribe en tu cuaderno dónde la encuentras.

¿Te has preguntado qué usos tiene el agua en tu casa en cada uno de esos estados? Pregunta a tus papás y compara tu respuesta con la de ellos.

2. Ahora haz lo que se indica y anota tus observaciones.• Saca unos hielos del refrigerador y déjalos en un vaso durante toda la tarde. Observa qué pasa.• Vierte agua de la llave en un vaso de plástico, hasta la mitad, y mételo al congelador. Ábrelo antes de acostarte,

observa y anota qué sucedió con el agua del vaso.3. Responde las preguntas.

• ¿Qué factor provoca que el estado de agregación del hielo y del agua líquida cambie?• ¿Hay nieve en lugares muy calurosos de la costa de nuestro país? ¿Se relacionará esto con la temperatura de

dichos lugares?• ¿Qué sucede con la nieve de los volcanes de México en días muy calurosos? ¿Qué hace que la nieve se derrita?• ¿Qué factor interviene para que el agua en la Ciudad de México cambie del estado líquido al gaseoso a 93 ºC

mientras que en las regiones de la costa lo hace a 100 ºC? Si no lo recuerdas, consulta tu libro de Ciencias II.4. Identifica en tu casa al menos tres materiales en estado sólido, tres en estado líquido y tres en estado gaseoso.

Escribe su nombre en tu cuaderno.5. Contesta, compara tu respuesta con la de otros compañeros y discútanlas con el profesor.

• ¿Cómo se explica que si en tu casa la presión y temperatura son las mismas, encuentres materiales en estado sólido, líquido y gaseoso?

Tabla 1.1 Principales características de los estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso

Estado gaseoso Estado líquido Estado sólido

La fuerza de atracción entre las partículas, llamada cohesión, es nula.

La fuerza de atracción entre las partículas (cohesión) es alta, mantiene a las partículas unidas y les permite deslizarse unas sobre otras con suma facilidady libertad.

La cohesión entre las partículas es muy alta; las partículas se mantienen unidas y no pueden moversecon libertad.

Sus partículas se mueven mucho y chocan gran cantidad de veces, por lo que su velocidad es alta.

Sus partículas se mueven en forma desordenada, chocan constantemente unas con otras y adquierendiferente velocidad.

Sus partículas casi no se mueven, sólo vibran en su lugar.

Los gases no tienen forma ni volumen fi jo, de modo que ocupan el volumen del recipiente que los contiene.

Los líquidos no tienen forma fi ja, pero sí volumen; se adaptan a la forma del recipiente que los contiene.

Los sólidos tienen volumen y forma propios; se adaptan perfectamente al recipiente que los contiene.

Representación esquemática de las partículas de un gas.

Representación esquemática de las partículas de un líquido.

Representación esquemática de las partículas de un sólido.

45

El agua, sustancia indispensable para la vida en la Tierra, existe en los tres estados de agregación según las condiciones ambientales de presión y tempera-tura del medio en que se encuentre. En tu curso de Ciencias II estudiaste algo de esto. Cuando usamos el término agua por lo general nos referimos a ella en su estado líquido; pero también se puede encontrar en forma sólida, como el hielo de los glaciares o los cubos de hielo con que enfrías tus bebidas; y en forma gaseosa, como el vapor en la atmósfera o el que obtienes al hervir agua.

Limitaciones de los sentidos para identifi car algunas propiedades de los materialesEn el curso de la historia, el ser humano ha aprovechado los recursos de su en-torno con ayuda de la observación, la acumulación de experiencias, la curiosi-dad y la imaginación. Con sus sentidos, el hombre primitivo exploró el mundo que lo rodeaba, aprendió qué era bueno para comer y qué no lo era; qué era temible o peligroso y, por tanto, debía evitarse.

Sin embargo, las personas se percataron de que no eran capaces de observar-lo todo sólo con sus cinco sentidos, en especial lo muy pequeño o muy remoto. Para solucionar este problema usaron su ingenio e inventaron dispositivos o procedimientos para investigar más allá de lo que podían percibir por sí mis-mos. Es un hecho que la historia de los descubrimientos científi cos está liga-da a la de la tecnología que permitió generarlos. Por ejemplo, en Ciencias I aprendiste que el conocimiento de la célula y de los microorganismos patógenos fue posible debido a la invención del microscopio (fi gura 1.44). De manera similar, Galileo pudo observar algunas características de la Luna, contar las estrellas que forman la constelación de Orión y descubrir la naturaleza de la Vía Láctea, gracias a los telescopios que fabricó.

Así, la ciencia moderna ha permitido el aumento en la precisión de algunos sentidos para percibir el entorno, en particular la visión y la audición.

El sentido de la vista se ha ampliado por medio del telescopio (fi gura 1.45) y el microscopio, mientras que el de la audición, mediante el estetoscopio (fi gura 1.46) y el teléfono.

Figura 1.46 El estetoscopio permite escuchar el sonido del

corazón que late, que de otra forma, sería difícil percibir.

Figura 1.45 Las lunas de Júpiter, a una dis-tancia de 5.2028 × 108 km de la Tierra (a),

pueden ser vistas mediante telescopios (b).

Figura 1.44 Actualmente, los microscopios son muy potentes y nos permiten obser-var células de tamaños inferiores a 5 µm

(micrómetros), como los glóbulos rojos de esta imagen.

a) b)

46

Taller 2. Los sentidos en el reconocimiento de materialesHabilidades Observar, identifi car, predecir, comunicar. Manifestarás interés, curiosidad e imaginación.

PropósitoEn esta experiencia apreciarás que los sentidos son insufi cientes para reconocer los materiales por sus propiedades.

Situación problemática¿Es posible identifi car diversos materiales sólo con los sentidos?

¿Cómo resolvemos el problema?Materiales y reactivos• Vasos con estos materiales: sal, azúcar, agua con el jugo de un limón, agua con el jugo de dos limones, harina, bi-

carbonato de sodio, champú para el cabello, acondicionador para el cabello, crema para el cuerpo, jabón líquido.

Procedimiento1. El profesor colocará sobre la mesa de trabajo cinco pares de vasos que contendrán los materiales mencionados,

agrupados según se indica en el siguiente cuadro, pero sólo el conocerá el contenido de cada vaso.2. Ahora tú tratarás de identificar el material de cada vaso usando sólo los dos sentidos que se indican en el si-

guiente cuadro.Contenido de los vasos Sentidos que puedes usar

Caso 1 Azúcar Sal Vista y tacto

Caso 2 Agua con el jugo de un limón Agua con el jugo de dos limones Vista y olfato

Caso 3 Harina Bicarbonato de sodio Tacto y olfato

Caso 4 Champú para el cabello Acondicionador para el cabello Vista y olfato

Caso 5 Crema para el cuerpo Jabón líquido Vista y tacto

Análisis de resultados y conclusiones1. Diseña un cuadro en el que reportes el contenido de cada uno de los vasos. Incluye una columna donde escri-

bas las dificultades que encontraste debido al limitado alcance de los sentidos.2. Si hubieras tenido que elegir un sólo sentido para hacer la identificación, ¿cuál habría sido? ¿Por qué?3. Escribe tus conclusiones respecto al uso de los sentidos para identificar diferentes materiales.


1. Lee otra vez las preguntas de la sección “Reconoce lo que sabes” de la página 43 y compara tus respues-tas con las que darías ahora. ¿Han cambiado? Modifícalas o complétalas en tu cuaderno si lo consi-deras necesario.

2. Elabora, con algún material de tu elección, como plastilina o bolitas de unicel, modelos para representar las partículas de un sólido, un líquido y un gas. Compara tus modelos con los de tus compañeros.

3. Redacta una conclusión en la que expongas por qué los sentidos resultan insuficientes para determinar algunas propiedades de los materiales. Escribe qué sería necesario hacer para poder determinarlas.


1. El profesor colocará sobre la mesa de trabajo cinco pares de vasos que contendrán los materiales mencionados,

47

Medidas para cada casoCon esta actividad apreciarás la importancia de la medición y los materiales que se emplean para dicho fi n, de acuerdo con cada circunstancia.

1. Analiza el tipo de mediciones que deben efectuarse en cada una de las recetas de la figura 1.47, las magnitudes que es necesario medir y el material y equipo requeri-dos para hacerlo.

2. Elabora una tabla en la que presentes tu análisis.3. Escribe cuáles son las diferencias entre las dos recetas.4. Contesta.

• ¿En cuál de las dos recetas se dan instrucciones más precisas para medir la masa de los ingredientes nece-sarios?

• ¿La salsa tendrá el mismo sabor si es preparada por una persona con manos grandes que si es preparada por una con manos pequeñas? ¿Por qué?

• ¿Qué cuchara usarías para medir la mantequilla, una nevera, una de plástico o una para cocinar? ¿Por qué?

• ¿Sería fácil preparar el medicamento si la masa de los componentes de la fórmula médica se midiera con ins-trumentos como los empleados en la elaboración de la salsa? ¿Por qué?

Los científi cos tienen gran interés por medir las cosas, pues de esta manera rela-cionan parámetros y hacen generalizaciones. La medición también es importante porque otras personas, interesadas en el mismo tema, pueden reproducir las expe-riencias y coincidir en los resultados, o bien, llegar a otros.

Subtema 2.2 ¿Se pueden medir las propiedades de los materiales?

Responde en tu cuaderno lo que se pide. Luego comenta tus respuestas con tu grupo y el profesor.• Escribe con tus palabras una definición de las siguientes propiedades:

volumen, densidad y masa. ¿Existe alguna relación entre ellas? ¿Cuál?• ¿Cómo se miden las propiedades mencionadas?• En tu curso de Ciencias II estudiaste las propiedades generales de la

materia, ¿cuáles son?


a)

b)

Figura 1.47 a) Receta para elaborar una salsa. b) Receta para preparar un medicamento.

Salsa picante

Al término de este subtema podrás…• Valorar la importancia de la medi-

ción de las propiedades intensivas y extensivas para caracterizar e identifi car las sustancias.

• Apreciar la importancia de los instrumentos de medición en la ampliación de nuestros sentidos.

• Identifi car que al variar la concen-tración (porcentaje en masa y volu-men) de una sustancia, cambian sus propiedades.

• Valorar el papel de los instrumentos de medición en la construcción del conocimiento científi co.


48

Propiedades extensivas y su mediciónLos químicos estudian las propiedades de los materiales que hay en la natu-

raleza, entre otras cosas, para aprovecharlos mejor. En páginas anteriores viste que algunas propiedades de la materia pueden ser determinadas por los senti-dos, aunque de esa manera no sea sencillo medirlas con precisión. Ahora ana-lizarás otras propiedades que pueden medirse y nos dan mucha información acerca de la materia.

La materia se caracteriza por sus propiedades; algunas de ellas son comu-nes a toda la materia y se denominan propiedades generales (las estudiaste en Ciencias II). En este curso las llamaremos propiedades extensivas. Como recordarás, su valor depende de la cantidad de materia y no nos sirven para diferenciar una sustancia de otra. A continuación examinaremos dos de ellas: la masa y el volumen.

La masa expresa la cantidad de materia de los cuerpos. Es una propiedad constante para cada cuerpo y es independiente de la gravedad o de cualquier otra fuerza a la que se le someta. Tratándose de cuerpos de la misma sustancia, el de mayor tamaño tiene mayor cantidad de materia; es decir, mayor masa.

En virtud de su masa, los cuerpos tienen inercia, lo que signifi ca que tienden a quedarse como están: en reposo, si así se encontraban, o en movimiento, si se mo-vían. Cuanto mayor sea la masa de un cuerpo mayor será su inercia (fi gura 1.48). Seguro habrás notado que es más fácil empujar un auto pequeño que uno grande o que es más fácil empujar una canica de vidrio que un balín de acero.

La masa y el peso están muy relacionados, ya que son proporcionales. Por ejem-plo, un balín grande tiene mayor masa y pesa más que un balín pequeño, que por tener menor masa pesa menos. En ocasiones confundimos estos dos conceptos; sin embargo, no son lo mismo: el peso es la medida de la fuerza que ejerce la gravedad sobre un cuerpo. Un objeto que pesa 1 kg en la Tierra pesará aproximadamente 166 g en la Luna (aproximadamente una sexta parte), ya que la fuerza de gravedad en ésta es 1/6 que la de la Tierra. No obstante, su masa seguirá siendo de 1 kg (fi -gura 1.49). Por ser una fuerza, el peso se mide con un dinamómetro (fi gura 1.50), y su unidad en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es el newton (N).

Figura 1.49 ¿Cuál sería el peso de este objeto en la Luna si su masa es de 4.5 kg en la Tierra? Pista: en la Luna la fuerza de gravedad es igual a 1.6 N.

Figura 1.50 Recuerda que para medir el peso de un objeto utilizamos el dinamómetro.

Figura 1.48 Cuanto mayor sea la masa de un cuerpo mayor será su inercia. Si son cuerpos de la misma sustancia, el de mayor tamaño tendrá mayor masa.

49

El término quilate proviene de la palabra griega ke-ration, que signifi ca “algarrobo”, porque las semillas de este fruto eran empleadas en la Antigüedad para pesar joyas y gemas debido a la supuesta uniformidad de peso entre las semillas (fi gura 1.52).

Necesidad de emplear diferentes unidades de masaMediante esta actividad descubrirás las razones por las que usamos distintas unidades de masa para medir esta propiedad.

1. Lee las situaciones y luego contesta en tu cuaderno.

Ayer tu mamá te pidió que fueras al mercado y compraras tres docenas de na-ranjas, medio kilo de bisteces, un kilo de azúcar y cien gramos de chocolates.

• ¿Cuáles son las unidades de masa que sirvieron para que adquirieras estos artículos?

• ¿A cuántos gramos equivale un kilogramo?• ¿A cuántos kilogramos equivale un gramo?• ¿Cuántas veces cabe la masa de medio kilogramo de bisteces en la masa

de 1 kg de azúcar?• ¿Cuántas veces cabe la masa de 100 g de chocolates en la masa de 1 kg

de azúcar?

Imagina que eres una persona de negocios versátil que efectúa conti-nuamente operaciones de compra y venta de artículos muy diversos. El reporte de tus actividades del último mes indica que efectuaste opera-ciones con 100 toneladas de varilla y 150 toneladas de cemento para la industria de la construcción; 5 000 kg de ganado (fi gura 1.51a) para el mercado de exportación de carne fi na; y varios lotes de brillantes y de mercancía de oro de 14 quilates con joyeros de prestigio (fi gura 1.51b).

• ¿Sería útil reportar la masa de los brillantes en toneladas, la del ganado en quilates y la del cemento en gramos? ¿Por qué?

• ¿Te serviría un mismo tipo de balanza en todos los casos mencionados? ¿Por qué?

• ¿Cuál es el tipo de balanza apropiado para cada caso y qué elementos básicos las hacen diferentes?

• ¿Por qué utilizamos distintas unidades de masa para medir estapropiedad?

Figura 1.51 El tipo de instrumento de medición a utilizar depende de lo que se va a pesar; por ejemplo: a) para comprar y vender reses se emplean básculas en las que puede pesarse el ganado por toneladas; b) un químico requiere balanzas especia-les que le permitan pesar miligramos con precisión, como la balanza analítica.

Figura 1.52 Seguramente has oído hablar de lo costosos que son los anillos de oro de 18 quilates o los diamantes

de 5 quilates. ¿Sabes qué se mide con esta unidad?

a)

b)

Para saber más

50

La unidad básica de medida de la masa en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es el kilogramo (kg), que es la masa del prototipo internacional de un bloque elaborado con una aleación de platino e iridio, dos metales muy duros, que se con-serva en la Ofi cina Internacional de Pesas y Medidas en París, Francia. En México se tiene la copia número 21 de este patrón en el Centro Nacional de Metrología, ubicado en la ciudad de Querétaro. Todos los patrones que se usen en nuestro país deben ser comparados con esta copia (fi gura 1.53).

Ante la necesidad de determinar masas de órdenes de magnitud muy diferentes, se emplean múltiplos y submúltiplos de la unidad fundamental; por lo general, se toma como referencia la unidad básica del SI (kg), pero en el caso particular de la masa se usa el gramo (g), que es su submúltiplo (tabla 1.2). Siempre debes escribir la cifra acompañada de la unidad correspondiente, sin plural y sin punto después del símbolo; por ejemplo, 100 g, 200 kg, 5 mg, etcétera.

Tabla 1.2 Algunos múltiplos y submúltiplos de masa

Unidad Símbolo Equivalencia en gramos

kilogramo kg 1000 g

miligramo mg 0.001 g = 1 x 10–3 g

microgramo μg 0.000001 g = 1 x 10 –6 g

nanogramo ng 0.000000001 g = 1 x 10-9 g

picogramo pg 0.000000000001 g = 1 x 10–12 g

La balanza es un instrumento que permite comparar la atracción gravita-cional de un objeto con la de los estándares de masa conocida. Como los ob-jetos de igual masa son atraídos por la Tierra con igual fuerza, el equilibrio de la balanza indica que la masa desconocida del objeto es igual que la de las pesas patrón. Por este motivo, en una balanza se miden masas y pesos al mismo tiempo.

Si se trabaja en un mismo lugar de la Tierra, la relación entre masas es igual que la relación entre pesos; por eso a la operación en la que se mide masa o peso se le llama indistintamente “pesar” (fi gura 1.54).

La técnica de pesar fue conocida por nuestros antepasados, dada su impor-tancia en el comercio. El término balanza se deriva del latín bilanx, que signifi -ca “que tiene dos platos” (fi gura 1.55).

Figura 1.53 La elaboración de los patrones que se emplean para medir masas, está basada en el kilogramo patrón que está en el Centro Nacional de Metrología.

Figura 1.55 En la Edad Media (siglos v a xv) los alquimistas ya empleaban balanzas en sus investigaciones.

Figura 1.54 Es probable que en tu laborato-rio haya una balanza granataria, pues es de las más usadas para pesar sustancias.

51

El volumen se refiere al espacio ocupado por un cuerpo. En muchas oca-siones, la cantidad de materia se mide empleando el volumen. Su unidad, de acuerdo con el SI, es el metro cúbico (m3), aunque en la práctica es más conve-niente usar su submúltiplo, el decímetro cúbico (dm3), al que comúnmente se le denomina litro (L).

Los recipientes de productos envasados tienen diferentes capacidades, depen-diendo de su contenido; por ejemplo, hay recipientes de vidrio, plástico o cartón que pueden contener 1 L de leche, 250 mL de miel, 1.5 L de refresco, 5 mL de per-fume o 500 mL de loción, etcétera (figura 1.56).

Cuando elaboras en tu casa algún platillo y sigues una receta, es común que encuentres indicaciones respecto a las cantidades de ingredientes que debes usar: el jugo de un limón, una taza de leche, cinco gotas de colorante vegetal, y así su-cesivamente. Pero ¿qué sucede si el limón que usas para elaborar un pastel está demasiado seco, o si las tazas de la cocina resultan demasiado chicas o el gotero del colorante artificial tiene un orificio demasiado grande? Es probable que el alimento que preparaste no tenga las características de sabor, consistencia o presentación que tú esperabas.

Existen diferentes formas de medir el volumen, según se trate de objetos sólidos, líquidos o gases. El volumen de los sólidos siempre permanece constante, pero el de los líquidos puede cambiar con la temperatura. Los gases, por otro lado, ocupan el volumen del recipiente que los contiene, y el volumen cambia con la presión y la temperatura. Sin embargo, esta propiedad no te permitiría identificar de qué material se trata.

Medición de volumen en gases y líquidosEn esta experiencia diseñarás un método para determinar el volumen de una sus-tancia en estado gaseoso y otra en estado líquido.

Reúnete con un compañero y efectúen lo que se indica.• Propongan una actividad experimental para determinar el volumen de una

sustancia en estado gaseoso y otra en estado líquido. Hagan una lista con los pasos a seguir para cada medición. Revísenla con el profesor y llévenla a cabo en el salón o en casa. Anoten en su cuaderno las principales dificultades que encontraron en su propuesta.

• Investiguen en el mercado los volúmenes más comunes en que se distribuyen los siguientes productos líquidos: refrescos embotellados, perfumes, anticon-gelante para automóviles, gotas para los ojos, esmalte para uñas, agua purifi-cada, gasolina y otros que ustedes propongan.

• Discutan acerca de cómo se miden generalmente los productos gaseosos, ¿por volumen o por masa? Pregunten en una farmacia cuáles son las espe-cificaciones de venta del oxígeno que se usa para tratar enfermedades respi-ratorias. Investiguen si el gas doméstico se vende por masa o por volumen (figura 1.57).

Figura 1.57 Los contenedores caseros facilitan el uso del gas

LP como combustible para estufas y calentadores.

• Comenten con sus compañeros qué errores puede haber al emplear utensilios para medir volumen, como una taza, una cuchara o un gotero. ¿Con cuál de ellos tendrían la completa certeza de no cometer un error? ¿Por qué?

Volumen: 1 000 cm ; 1 000 mL; 1 dm ; 1 L

3

3

3Volumen: 1 cm ; 1 mL

10 cm = 1 dm

1 cm

1 cm

Figura 1.56 Representación de algunas unidades de volumen.

52

En muchos de los procesos químicos que se generan en la industria, como la elaboración de refrescos embotellados, la preparación de productos médicos en es-tado líquido o el empacado de productos para la venta al público, etc., es necesario trabajar con mediciones fi jas y un margen de error mínimo. Por ello se usan las unidades de volumen establecidas ofi cialmente (fi gura 1.58).

Como estudiaste en tu curso de Ciencias II, un gas ocupa todo el volumen del recipiente que lo contiene. El gas es un estado en el que la materia se expande a causa de la poca o nula cercanía entre sus moléculas. Por eso, para medirlo no se usan cantidades expresadas en unidades de volumen, pues una misma cantidad de gas puede ocupar diferentes volúmenes.

Lo más conveniente para medir gases son las unidades de masa. Por ejemplo, los tanques movibles de gas doméstico se venden por kilogramos, y puedes encon-trar tanques de 20 y 30 kilogramos, entre otros.

Los volúmenes pueden ser de magnitudes muy diferentes, como el volumen de un tinaco de agua, el de un recipiente de crema ácida para la comida o el de una esencia de un perfume. Por tanto, es necesario emplear múltiplos y submúltiplos de la unidad más usual de volumen (tabla 1.3).

Tabla 1.3 Algunos múltiplos y submúltiplos de volumen

Unidad Símbolo Equivalencia en litros

Hectolitro hL 100 L

Decalitro daL 10 L

Litro L 1 L

Decilitro dL 1 x 10–1 L

Centilitro cL 1 x 10–2 L

Mililitro mL 1 x 10 –3 L

En los laboratorios donde se llevan a cabo procesos químicos se requieren me-diciones de volumen que pueden ser aproximadas o bien tener un alto grado de confi abilidad. Un ejemplo de proceso en que la medición del volumen es aproxi-mado es el llenado de latas de alimentos; uno que debe contar con un alto grado de precisión es el llenado de ampolletas que contienen un medicamento. Por eso se ha diseñado material de vidrio para cada caso específi co.

Cuando desees hacer mediciones aproximadas en tu laboratorio, puedes usar los vasos de precipitados y los matraces Erlenmeyer, hechos de vidrio o de plástico. Éstos tienen marcas que indican volúmenes aproximados y en ellos se pueden hacer experimentos. En realidad, su función principal es contener líquidos y no medirlos. Otros recipientes más cotidianos para medir volúmenes no tan exactos son las tazas medidoras de la cocina, las jeringas, las copas que vienen con los jarabes y las suspensiones, así como los biberones (fi gura 1.59). Las probetas y las pipetas graduadas tienen una escala impresa y con ellas pue-den medirse volúmenes con un margen de error menor. Pero si lo que quieres es hacer mediciones exactas, o con el mínimo error posible, usa buretas, pipetas volumétricas y matraces aforados (fi gura 1.60).

Figura 1.58 En la investigación farmacéu-tica la medición con instrumentos de alta precisión es uno de los factores determinan-tes para la elaboración de medicamientos confi ables y efectivos.

Figura 1.59 Algunos recipientes volumétri-cos comunes.

53

Propiedades intensivas y su mediciónOtro tipo de propiedades que caracterizan la materia y nos permiten diferen-ciar un material de otro son las denominadas particulares o intensivas. Es-tas propiedades también se pueden medir, como en el caso de las extensivas, pero su valor se conserva constante aunque varíe la cantidad de materia que se mida. Éstos son algunos ejemplos: si hierves una taza de agua, hervirá a la misma temperatura que si hierves dos litros de agua; la densidad de un trozo de alambre de cobre como el que usan los electricistas es igual que la densidad de un lingote de cobre obtenido en una mina; un cubito de hielo se fundirá para pasar al estado líquido a la misma temperatura que se funde un iceberg en el polo Norte. Si aún así no estás muy convencido, te invitamos a que lleves a cabo estas sencillas experiencias, en tu casa o en el laboratorio de tu escuela, y lo compruebes.

Vaso de precipitados

Aproximadas

Exactas

Matraz Erlenmeyer

Menos exactas Más exactas

Pipeta volumétrica

Matraz aforado

Pipeta graduada

Probeta

Material para mediciones de volumen

Figura 1.60 Con estos objetos se hacen mediciones de volumen en el laboratorio.

54

Algunas de las propiedades intensivas ya las conoces, pues las estudiaste en tu curso de Ciencias II. Vamos a recordarlas y a conocer otras nuevas. Las pro-piedades intensivas que estudiaremos son temperatura de fusión y de ebullición, viscosidad, densidad, concentración (m/v) y solubilidad (figura 1.61).

La densidad es una propiedad intensiva que relaciona la masa de la ma-teria y el volumen que ésta ocupa. De acuerdo con el SI, sus unidades son kg/m3, pero en la práctica es más útil usar el g/cm3. Recuerda que un centíme-tro cúbico es igual que un mililitro, por tanto, es muy común que en los libros encuentres reportada la densidad de diversas sustancias en g/mL.

La densidad también recibe el nombre de peso específico, y para referirnos a ella usamos la letra griega rho, cuyo símbolo es ρ. La manera de representar la densidad matemáticamente es:

Densidad = o también ρ =

En términos simples, un objeto pequeño y pesado, como una piedra o un trozo de plomo, es más denso que un objeto grande y liviano; por ejemplo, un corcho o un poco de espuma. Para objetos diferentes con la misma masa, si el volumen es mayor, el cociente m/V será menor y la densidad será menor; por otra parte, para una misma masa, si el volumen es menor, el cociente m/V será mayor y la densidad será mayor. Un objeto será más denso si tiene una masa mayor en un volumen determinado que si tiene una masa menor en ese mismo volumen (figura 1.62).

Peso

Generales o extensivas

Las propiedades de la materia

Particulares o intensivas

Volumen Masa

Densidad Solubilidad

Temperatura de ebullición

Viscosidad

Concentración Temperatura de fusión

Las propiedades de

la materia

masaVolumen

mV

Figura 1.62 ¿Tendrá el mismo efecto que sobre un vidrio caiga 1 kg de algodón (a)que 1 kg de plomo (b)?

Figura 1.61 Diagrama con la clasificación de las propiedades de la materia.

a)

b)

55

Tabla 1.4 Densidades de algunas sustancias

SustanciaDensidad (g/cm3)

SustanciaDensidad (g/cm3)

Piedra pómez 0.7 Plomo 11 .34

Madera 0.2 a 0.8 Agua 1. 0

Diamante 3 . 515 Alcohol etílico 0.78

Aceite 0.920 Gasolina 0.68

Todos los materiales poseen densidades características que permiten diferen-ciarlos. Siempre y cuando no ocurra una reacción química entre ellas, una sus-tancia menos densa fl otará sobre una más densa (fi gura 1.63).

De manera general, la densidad nos da información sobre la pureza y la com-posición de una sustancia; si es pura, deberá tener una densidad señalada; si no lo es, su valor será diferente. Por ejemplo, imagina que tienes dos vasos, uno con glicerina y otro con agua, pero no sabes cuál es cuál. Lo único que sabes es que tienen densidades diferentes y que la glicerina es menos densa que el agua. ¿Qué harías para decidir cuál es el contenido de cada vaso? Comenta tu respuesta con el profesor.

Figura 1.63 Los cuerpos con una densidad mayor a 1.0 g/mL se hundirán en el agua. Según la tabla 1.4, la madera es menos densa que el agua.

¿Quién se va al fondo?En esta actividad comprobarás experimentalmente la diferencia entre las densidades de varios materiales.

1. En pareja, lleva a cabo lo que se solicita.• Observen los datos de la tabla 1.4, en la que se reportan las densidades de algunos materiales. Analícenlos y planteen

una hipótesis que responda las preguntas.➢ ¿Enquéordenseacomodaríanelaceiteyelaguasilosvertierasenunvaso?➢ ¿Cuálesdelosmaterialesincluidosenlatablaflotanenelagua?¿Cuálessevanalfondo?

• Escriban una propuesta experimental para comprobar su hipótesis.• Antes de iniciar el experimento, investiguen las medidas de precaución necesarias para manipular los materiales que

emplearán. Incluyan dos materiales menos densos que el agua y que no representen ningún peligro al manejarlos. Lleven a cabo la experimentación.

• Una vez terminado su experimento, analicen los resultados y escriban sus conclusiones respecto al comporta-miento de los materiales con diferente densidad.

2. Al final, discútanlas en grupo junto con el profesor.

La leche contiene cierta cantidad de sustancias grasas que le dan parte de su valor nutritivo. Cuando se añade agua a la leche disminuye su valor nutritivo y su densidad. Por eso, la determinación de la densidad de la leche es una manera de identifi car si las sustancias alimenticias que contiene se encuentran en las proporciones debidas. Otro ejemplo de la importancia de la densidad es la sangre. La densidad de este líquido vital varía de acuerdo con la proporción de agua que contiene; éste factor se relaciona con el funcionamiento general del organismo. Cuando el valor se sale del estándar establecido puede haber problemas de salud que incluso lleven a la muerte.

Para saber más

56

La solubilidad indica la cantidad máxima de soluto que se disuelve en una determinada cantidad de disolvente a una temperatura dada. Generalmente se expresa en gramos de soluto disueltos en 100 g de disolvente, aunque hay otras formas de expresarla que veremos más adelante.

En una disolución, el soluto es la sustancia presente en me-nor proporción, mientras que el disolvente se encuentra en mayor proporción. Tanto soluto como disolvente pueden estar en cualquier estado de agregación, igual o diferente.

La solubilidad es una propiedad intensiva y, por tanto, nos permite identificar las sustancias. En la tabla 1.5 observamos que el cloruro de sodio (sal de mesa) es muy soluble, mientras el carbonato de calcio o la leche de magnesia (hidróxido de magnesio) son insolubles.

No todas las sustancias se disuelven igual. Existen algunos factores que influyen en el proceso, como la presión, la tempe-ratura y el grado de acidez y basicidad. Por ejemplo, observa la gráfica de la figura 1.64, que representa la solubilidad de dos sustancias. En el caso del nitrato de plata, la solubilidad se incrementa de manera más marcada con el aumento de tem-peratura que en el caso del cloruro de sodio, en el que la solu-bilidad casi no varía con los cambios de temperatura.

Figura 1.64 En general, al aumentar la temperatura se favorece la solubilidad de los sólidos, pero no en igual forma para todos. Observa la gráfica.

La huella de la solubilidadEn esta actividad interpretarás datos de solubilidad y los representarás mediante una gráfica.

Reúnete en pareja y haz lo que se indica.• Observen la tabla 1.6 en la siguiente página. En ella se muestran los datos de la solubilidad de tres compuestos:

el cloruro de sodio, el nitrato de potasio y el sulfato de cerio, a diferentes temperaturas.• Elaboren con los datos una gráfica en la que se aprecien los cambios que sufre la solubilidad de cada compuesto con

el incremento de temperatura. Manejen como variables la solubilidad, que colocarán en el eje de las ordenadas (Y), y la temperatura, que pondrán en el eje de las abscisas (X).

Tabla 1.5 Valores de solubilidad en agua a una temperatura dada

Sustancia Solubilidad en agua a 30 oC (g/100 g de

H2O)

Cloruro de sodio 36.1

Nitrato de sodio 94.4

Carbonato de calcio 3 × 10–5

Hidróxido de magnesio 8.12 × 10–4

Sulfato de sodio 40.8

0 20 40 60 80 100

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Temperatura (ºC)

Sol

ubili

dad

(g d

e so

luto

/100

g d

e H

O)

2

Nitrato de plataAgNO3

Cloruro de sodioNaCl

57

A diferencia de la solubilidad de los sólidos, la de los gases disminuye al au-mentar la temperatura. Este fenómeno se observa en los refrescos gasifi cados: al calentar un refresco se elimina el gas y se altera el sabor original de la bebida, la cual resulta menos agradable al paladar (fi gura 1.65).

La presión es un factor que afecta única-mente la solubilidad de los gases: a mayor presión, mayor solubilidad. Este comporta-miento de los gases a altas presiones pro-duce daños irreversibles a los buzos (fi gura 1.66) que no tienen la precaución de salir a la superfi cie del mar con lentitud, ya que a altas presiones se disuelve mayor cantidad de nitrógeno contenido en los tanques. Si se asciende muy rápido, el nitrógeno se des-prende en forma súbita y se generan burbu-jas en el torrente sanguíneo, que afectan la transmisión de los impulsos nerviosos.

Figura 1.66 Para aminorar el efecto de la pre-sión, los buzos deben realizar un procedimiento de compensación, para no sufrir daños.

Figura 1.65 Los refrescos gaseosos saben mejor cuando están fríos, pues se mantiene

disuelto el gas carbónico.

• Tracen la gráfi ca que corresponda a cada compuesto. Utilicen un color diferente para cada sustancia. No olviden documentar su gráfi ca; pónganle un título, y en cada eje indiquen qué variable está representanda y las unidades correspondientes. En cada línea trazada anoten el nombre de la sal que corresponde.

Tabla 1.6 Solubilidad en agua a diferentes temperaturas

0 10 20 30 40 60 80 90 100

Cloruro de sodio 35.7 35.8 35.9 36.1 36.4 37.1 38 38.5 39.2

Nitrato de potasio 13.9 21.2 31.6 45.3 61.3 106 167 203 245

Sulfato de cerio 21.4 - 9.8 7.2 5.6 3.9 - - -

La solubilidad está reportada en gramos de sal que se disuelven en 100 gramos de agua.La temperatura es en ºC. En el caso de las casillas en blanco (-) no hay datos reportados.

• Una vez que terminen la gráfi ca, contesten estas preguntas; luego intercambien su gráfi ca con la de otra pareja para que, con base en ésta, respondan las mismas preguntas.➢ ¿Encuáldelostrescasoslasolubilidadaumentaconelincrementodelatemperatura?➢ ¿En cuál de ellos disminuye?➢ En el caso del cloruro de sodio, ¿cómo varía la solubilidad cuando se aumenta la temperatura? ¿Es este aumento

de igual magnitud que en el caso del nitrato de potasio?➢ Con base en su gráfi ca, ¿qué cantidad de cada sal se disolverá a 65ºC?➢ ¿Cuál de las sales estudiadas tiene una mayor solubilidad a 65ºC?➢ ¿Fuefácilinterpretarlasgráficaselaboradasporsuscompañeros?¿Porqué?

Temperatura

Sal

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La concentración es una propiedad de la materia que usas de manera coti-diana, como pudiste reconocer en la actividad anterior. Además, en el tema “Tú decides: ¿cómo saber que una muestra de una sustancia está más contaminada que otra?” en la página 37 de este mismo bloque, estudiamos que la concen-tración es un cociente que relaciona una cantidad de soluto en un disolvente, y que una manera de expresarla es como partes por millón (ppm) cuando te-nemos solutos en cantidades muy pequeñas. Ahora estudiaremos otras formas de expresarla.

Supón que tienes seis vasos y en cada uno un volumen de 100 mL de agua. La densidad del agua tiene un valor de 1 g/mL, por lo que en cada vaso ha-brá 100 g de agua. Al primer vaso le añades una cucharada pequeña de polvo para preparar bebida de sabor, al segundo dos cucharadas pequeñas, al tercero tres y así sucesivamente. Si el contenido de cada sobre es de 40 g y salen cer-ca de 10 cucharadas por sobre, ¿qué cantidad de polvo habrás puesto en cada vaso? Veamos.

1 sobre = 40 g de polvo; como un sobre equivale a 10 cucharadas, entonces:40 g/10 cucharadas = 4 g de polvo por cada cucharada. Con base en esto,

calculamos las siguientes cantidades.

Concentración… ¿para qué?En esta actividad apreciarás el empleo del concepto concentración en tu entorno cotidiano.

Efectúa lo que se pide.• Contesta en tu cuaderno.

➢ ¿Recuerdashaberprobadounasopasaladayunainsípida?¿Encuáldeellashaymayorcantidaddesal?➢ Cuando hablamos de una gran concentración de personas, ¿a qué nos referimos?➢ La sopa enlatada y el jarabe para preparar agua fresca siempre tienen una instrucción en la etiqueta, ¿cuál es?,

¿por qué es importante seguirla?➢ ¿Cuál es la diferencia entre leche condensada y la leche común? (figura 1.67)

• Pregunta en la farmacia por algún medicamento que venga en dos presentaciones: para niños y para adultos. o en presentación líquida y sólida. Compara la cantidad del principio activo (la sustancia que provoca el efecto en el orga-nismo) en cada una de ellos.➢ ¿Hayalgunadiferenciaenlacantidaddemedicamentoquevaaadministrarse?➢ ¿En cuál de ellos es mayor la concentración?

• Comenta con un compañero cuáles son las diferencias o similitudes en el uso del término concentración en cada caso. Al terminar, discútanlo con el grupo.

Vaso 1 Vaso 2 Vaso 3 Vaso 4 Vaso 5 Vaso 6

Gramos de agua 100 100 100 100 100 100

Cucharadas de polvo 1 2 3 4 5 6

Gramos de polvo 4 8 12 16 20 24

Figura 1.67 La leche condensada y la común tienen distintas concentraciones de agua, ¿cuál es la más y cuál la menos concentrada?

Leche común

Leche condensada

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Si haces un análisis de la masa total del sistema en estudio (cada vaso con agua y polvo para bebida), verás que el total de soluto añadido en cada vaso está dado por la masa del polvo, y la masa total del disolvente por la masa de agua añadida. La masa total de la disolución, en cada caso, será la masa de agua más la masa de polvo.

Cuando la concentración se expresa como gramos de soluto en 100 g de disolución, estamos hablando de por ciento en masa (% m/m), y se expresa como el cociente de la masa de soluto dividido entre la masa de la disolución, multiplicado por cien.

% m/m = g de soluto————————g de disolución

× 100

¿Tendrán todos los vasos la misma intensidad de color? El color será cada vez más intenso, pues la concentración va aumentando. Observa el siguiente ejemplo de cálculo de concentración.

Vaso 1 = 4 g polvo——————————————100 g agua + 4 g de polvo

× 100 = 3.8% m/m

Ahora, supón que en vez de polvo utilizas cucharadas pequeñas de jugo de naranja concentrado. Al primer vaso le añades una cucharada, que equivale a cerca de 5 mL, dos al segundo, tres al tercero, y así sucesivamente. Luego, añades sufi ciente agua para llegar a los 100 mL de agua, ¿qué concentración tendrás en cada vaso? Calculemos.

Cuando la concentración se expresa en mililitros de soluto por 100 mL de disolución se habla de una expresión de la concentración llamada por ciento en volumen (% v/v). Ésta resulta de obtener el cociente del volumen del soluto entre el volumen de la disolución, multiplicado por cien.

% v/v = volumen de soluto————————————volumen de disolución

× 100

En cada caso tendrás disoluciones de 5, 10, 15, 20, 25 y 30% en volumen, aproximadamente. Y como en el ejemplo del polvo, ¿habrá diferencias de color en las disoluciones?

Vaso 1 Vaso 2 Vaso 3 Vaso 4 Vaso 5 Vaso 6

Gramos de agua 100 100 100 100 100 100

Cucharadas de jugo 1 2 3 4 5 6

Mililitros de jugo 5 10 15 20 25 30

Si ponemos 5 g de sal de cocina en 95 g de agua, la masa total de la disolución son 100 g y se dice que hay 5% en masa. Si se quiere preparar 1 kg de disolución al 25% en masa de sosa, se requieren 250 g de sosa disueltos en 750 g de agua. Esto se aplica sólo en el caso del agua, pues su densidad es de 1 g/mL; en otros líquidos será diferente, en función de su densidad, y habrá que considerarlo para su cálculo.

Para saber más

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Cálculo de concentracionesCalcula lo que se indica. Escribe en tu cuaderno el planteamiento del problema y las operaciones.

a) Una disolución de antiséptico bucofaríngeo contiene 8 g de un compuesto de yodo en 100 g de disolución, ¿cuál es su concentración expresada en por ciento en masa?

b) ¿Qué cantidad de alcohol y agua hay en el alcohol a 96%?c) El vinagre contiene 5 mL de ácido acético, ¿qué cantidad de agua tiene si su concentración es 5% en volumen?d) El agua oxigenada comercial se encuentra a 3%, ¿qué cantidades hay de agua y peróxido de hidrógeno?

• Consigue la tabla nutrimental de un alimento enriquecido con vitaminas y minerales. Elige cinco de estos nutrimentos y calcula su concentración en porcentaje y en partes por millón. Discute con tus compañeros las ventajas y desventajas de usar uno u otro tipo de expresión de la concentración.

Figura 1.69 En las soluciones isotónicas, como el suero fi siológico, existe la misma concentración de sales que en las células de la sangre.

a) Antiséptico b) Alcohol 96% c) Vinagre d) Agua oxigenada

En muchos medicamentos cuyos com-ponentes son sólidos, las concentraciones se expresan en gramos de principio activo en 100 g de disolución, como en jarabes para la tos o antibióticos aplicados por vía oral o intramuscular.

La concentración expresada como por ciento en volumen se utiliza con frecuen-cia cuando los solutos son líquidos, como en el caso del alcohol a 96%, el agua oxige-nada comercial y el vinagre.

Los medicamentos inyectables se ela-boran bajo un estricto control, pues es necesario que la concentración de la disolución en la que el medicamento se administra sea isotónica, es decir, que sea la misma que la de los líquidos del in-terior de las células. Si es menos concentrada, las células se hinchan y rompen; si es más concentrada, las células pierden líquido y se deshidratan (fi gura 1.68). Algunos ejemplos son las disoluciones de cloruro de sodio al 0.9% en masa, esto es, disoluciones que contienen 0.9 g de sal en 99.1 g de agua, y los sueros glucosados, cuya concentración es de 5% en masa (fi gura 1.69).

Figura 1.68 Cuando el medio afuera de la célula es más concentrado que el interior de la misma, la célula pierde agua (a); cuando la concentración es similar dentro y fuera, la célula queda estable (b); cuando es menos concentrado en el exterior, la célula se hincha pues el agua entra a ella y puede llegar a romperse (c).

Medio más concentrado

Medio más diluido

Igual concentración

a b c

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En Ciencias II y en temas anteriores estudiaste que el agua se encuentra en estado líquido, sólido y gaseoso, y explicaste cada estado con el modelo ciné-tico de partículas. Para estudiar las temperaturas a las cuales se mantienen los diferentes estados, lo habitual es hacer gráfi cas (fi gura 1.70).

No todas las sustancias se presentan en los tres estados de agregación en condiciones am-bientales. En la gráfi ca puedes ver la tempera-tura a la que el agua cambia de estado sólido a líquido, denominada temperatura o punto de fusión. A esta temperatura coexisten en equilibrio los estados sólido y líquido de las sustancias.

La temperatura a la que una sustancia cambia de estado líquido a gaseoso se llama tempera-tura o punto de ebullición. A esta temperatu-ra coexisten en equilibrio los estados líquido y gaseoso de las sustancias.

Puntos de ebullición y fusiónCon un compañero, lleva a cabo el siguiente experimento.

• Consigan diez cubos de hielo y colóquenlos en un recipiente que puedan calentar. Midan con un termómetro la tem-peratura de su sistema y regístrenla; será la temperatura inicial.

• Calienten el recipiente que contiene el hielo hasta que tengan agua en ebullición. Registren la temperatura cada dos minutos y anoten los estados de agregación del agua que observen. Escriban todos los datos en una tabla.

• Continúen calentando hasta que el agua reduzca su volumen a la mitad. Tengan cuidado mientras efectúan el experi-mento, pues el recipiente se encontrará muy caliente.

• Contesten en su cuaderno.➢ ¿Dequéestánhechosloshielosdelrefrigeradordetucasa?➢ ¿Enquéestadofísicoseencuentran?➢ ¿Quésucedecuandosecalientan?➢ ¿Ellíquidoqueobtienesalcalentarloshielos estáformadoporlamismasustanciaqueéstos?¿Cuáles

estasustancia?➢ ¿Quélesucedeallíquidodelrecipientemientrassesiguecalentando?➢ ¿Quéobservancuandoensusistemainiciala ebullición?➢ ¿Enquéestadofísicoseencuentraahoralasustanciaqueformabaloshielos?

• Con los datos obtenidos tracen una gráfi ca de temperatura (abscisas) vs. tiempo (ordenadas). Identifi quen en la grá-fi ca en que momentos tenían los siguientes estados de agregación: sólido, sólido y líquido, líquido, líquido y gas.

• Comparen con otros equipos los resultados que obtuvieron. Luego respondan.➢ ¿Enquémomentosdelexperimentolatemperaturasemantuvoconstante?➢ ¿Enquémomentosvarió?

0ºCPunto de fusión

Sólido

LíquidoPunto de ebullición

100ºC

Gaseoso

Tiempo

Tem

pera

tura

ºC

Figura 1.70 Gráfi ca de los cambios de estado del agua, en condiciones de presión a nivel del mar.

Los estados aparecen representados con el modelo cinético de partículas.

62

En el experimento anterior observaste los cambios de estado del agua. Hubo dos momentos en que la temperatura se mantuvo constante: mien-tras el agua presentaba en forma simultánea los estados sólido y líquido, y mientras se hallaba simultáneamente en los estados líquido y gaseoso. Una característica de los cambios de estado es que la temperatura se mantiene constante. Ahora bien, no todas las sustancias pueden presentarse en los tres estados de agregación en condiciones ambientales.

La temperatura o punto de fusión del agua es de 4ºC, y su punto de ebu-llición al nivel del mar es de 100ºC. En la Ciudad de México, situada a una altura de 2 200 m sobre el nivel de mar, el punto de ebullición del agua es de 93ºC. Esto se debe a que en un lugar de mayor altura la presión atmosférica es menor, así que la presión que vencen las partículas para pasar de estado líquido a gaseoso también es menor; y se requiere una temperatura más baja para lograrlo.

Si repitieras el experimento utilizando una mezcla de agua con cloruro de sodio en lugar de agua pura, encontrarías diferencias en los valores de las temperaturas de fusión y ebullición del agua. El punto de fusión de una sustancia pura es generalmente más alto que el de la misma sustancia mez-clada con otra; lo mismo ocurre con el punto de ebullición. Los puntos de fusión y ebullición son característicos de cada sustancia; esto hace posible identificarlas y determinar si son sustancias puras o mezclas, es decir, sirven para determinar la pureza de un material. ¿Sabes por qué en las carreteras de las regiones donde cae nieve la gente echa sal para evitar accidentes de auto-móviles? Tu respuesta debe relacionarse con el cambio en la temperatura de fusión del agua cuando ésta no se encuentra pura (figura 1.71).

Líquidos y gases reciben el nombre de fluidos porque “fluyen”, o sea, tienen movilidad. Cuando pones un líquido en un recipiente, tiende a fluir hacia las paredes y se adapta a las mismas. Pero no todos los líquidos lo hacen a la misma velocidad, unos muestran más resistencia a hacerlo que otros. Esta resistencia a la movilidad se llama viscosidad. Los líquidos presentan viscosidades muy diferentes; cuanto más viscoso es un líquido, fluye más despacio. (figura 1.72)

La viscosidad de los líquidos es una propiedad intensiva de la materia, y disminuye con la temperatura. Esta propiedad se aprovecha para utilizar al-gunos líquidos como lubricantes. Seguramente has oído hablar de los aceites lubricantes para automóviles (figura 1.73). Pregunta en un taller mecánico cómo seleccionan el aceite que usan para el motor de los automóviles, ¿cuán-do se usa un aceite más viscoso?, ¿cuándo se emplea uno menos viscoso?

Figura 1.71 Las propiedades peculiares del agua hacen posible la existencia de vida debajo de una capa de hielo.

Figura 1.72 La miel es un líquido más vis-coso que el agua; por eso forma un “hilo”.

Figura 1.73 La viscosidad de un lubricante para autos es un factor que se debe conside-rar en el momento de elegir uno.

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Es importante que notes que todos los procesos de medición involucran un instrumento: para saber la cantidad de materia usamos la balanza, para determinar el volumen de un líquido se usan la probeta y las pipetas, entre otros. También se han construido instrumentos para medir las propiedades intensivas; observa algunos ejemplos en la tabla 1.7. Cada instrumento nos permite construir un conocimiento, de otra manera sería complicado saber si existen o no diferencias entre los objetos y fenómenos que observamos.

Para decidir si una propiedad es extensiva o intensiva debes analizar si el valor de la propiedad estudiada cambia o no al usar diferentes cantidades de materia. Si no cambia, se trata de una propiedad intensiva, y cuando cambia nos encontramos ante una propiedad extensiva. Para que aprendas a medirlas y entiendas mejor sus diferencias, lleva a cabo la siguiente actividad.

¿Cuál fl uye más?En esta actividad plantearás y harás los experimentos necesarios para ordenar varios líquidos de acuerdo con su visco-sidad y demostrar que ésta es una propiedad intensiva de la materia.

Con tu equipo efectúa lo que se indica.• Diseñen dos experimentos: uno para establecer una escala comparativa de viscosidades y otro para demostrar que

la viscosidad es una propiedad intensiva. Consideren líquidos como agua, leche condensada, leche evaporada, miel, almíbar y glicerina.

• Presenten sus diseños por escrito al profesor. Incluyan el objetivo del experimento, sus hipótesis, los materiales que utilizarán y el procedimiento experimental que habrán de seguir.

• Lleven a cabo los experimentos y anoten sus observaciones. Al terminar, escriban sus conclusiones y analicen si las hipótesis se cumplieron o no.

¿Sabías que el vidrio es un líquido de viscosidad tan grande que su apariencia se asemeja a la de los sólidos? ¿Crees que esto lo sepan los integrantes de tu familia? Haz una investigación bibliográfi ca acerca del vidrio y, si puedes conseguirlo, lee el artículo “El decálogo del vidrio”, publicado en el número 4, página 25 de la revista ¿Cómo Ves? Comenta los resultados de tu investigación a la hora de la reunión familiar. Seguramente aprenderán algo nuevo.

Tabla 1.7 Instrumentos que miden propiedades intensivas

Instrumento Espectrofotómetro Densímetro Reómetro

Propiedad que mide Concentración Densidad Viscosidad

Para saber más

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Taller 3. ¿Propiedades extensivas o intensivas?Habilidades y actitudes que aplicarásObservar, identifi car, medir, argumentar, comunicar.

PropósitoCon esta actividad identifi carás las diferencias entre propiedades intensivas y extensivas de la materia.

Situación problemática¿Cómo se diferencian experimentalmente las propiedades extensivas de las intensivas?


• Quince canicas del mismo tamaño, una probeta de 250 mL, agua, tres vasos de precipitados de 250 mL, sal de mesa, agitador, balanza grana-taria, termómetro, parrilla eléctrica o mechero, tela de alambre y tripie, hielo (300 g aproximadamente).

Procedimiento1. Determinen la masa de cinco, diez y quince canicas. Repitan la medición tres

veces para cada caso. Construyan una tabla y una gráfica para analizar la rela-ción entre número de canicas y masa.

2. Llenen una probeta con agua hasta la mitad. Marquen el nivel del agua. Agreguen varias canicas. Marquen nuevamente el nivel del agua (figura 1.74). Repitan el experimento con el doble y el triple de canicas. Elaboren una tabla y una gráfica para analizar la relación entre nivel del agua y nú-mero de canicas agregadas.

3. Llenen tres vasos con un volumen diferente de agua cada uno. Registren los volúmenes y la temperatura del agua. Determinen qué cantidad máxi-ma de sal se puede disolver en cada vaso. Registren en una tabla los valo-res obtenidos. Calculen la cantidad de sal que puede disolverse en 1 mL de agua.

4. Calienten 10, 50, 100 y 250 mL de agua hasta la ebullición. Registren en cada caso la temperatura y el tiempo que transcurre para que el agua empiece a hervir. Hagan una tabla que relacione tiempo, volumen y temperatura.

5. Pongan 10, 50 y 100 g de hielo en vasos con 100 mL de agua y caliéntenlos. Registren la temperatura de cada sistema mientras contenga hielo y agua. Construyan una tabla con la relación entre temperatura y masa de hielo.

Análisis de resultados y conclusiones1. Analicen las tablas y gráficas que elaboraron y coméntenlas entre los inte-

grantes del equipo. Con base en esta discusión, argumenten si la masa, el volumen, la solubilidad, la temperatura de ebullición y la temperatura de fusión son propiedades intensivas o extensivas.

2. Compartan sus resultados con todo el grupo; hagan una sesión de discu-sión de resultados y entre todos elaboren una conclusión de la actividad.

TIC

Figura 1.74 Ten mucho cuidado cuando agregues las canicas a la probeta, pues podria romperse.

1. Determinen la masa de cinco, diez y quince canicas. Repitan la medición tres

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1. Vuelve a leer tus respuestas de la sección “Reconoce lo que sabes” en la página 48 y compáralas con las que darías ahora, ¿se han modificado?

2. Si fueras un químico que trabaja en un laboratorio, ¿qué material para medir masa y volumen utilizarías para preparar disoluciones inyectables que curen una infección de la garganta? Justifica tu respuesta.

3. Si tienes 1.5 mL de ácido fosfórico y lo disuelves en 150 mL de agua, ¿cuál es la concentración en % v/v? Si la densidad del ácido fosfórico es 1.83 g/mL, ¿cuál será su concentración en % m/m? Pista: recuerda que la densidad es la masa que pesa 1 mL de disolución.


Conoce al CO2Aunque el dióxido de carbono (CO2) es un gas muy común en nuestro entor-no (se genera durante la respiración de la mayoría de los seres vivos y como producto de las combustiones), es probable que ni siquiera nos percatemos de su presencia; sin embargo, hay algunas actividades que lo hacen evidente. Te proponemos que con ellas organices una demostración.

1. Antes de empezar, lee en qué consisten las tres actividades; reúne los mate-riales que necesitarás para hacerlas y ensáyalas al menos dos veces.

a) Llena la mitad de un recipiente de vidrio limpio con cualquier refresco embotellado (carbonatado y recién abierto). Coloca el recipiente sobre una mesa y pide a tu público que observe las burbujas que continua-mente se desprenden del líquido (fi gura 1.75). Puedes solicitarle a al-guien que pruebe la bebida en ese momento y un par de horas después, para que compruebe que el sabor refrescante se ha perdido al cabo de ese tiempo.

b) Enjuaga el recipiente de vidrio y ahora agrega, hasta la mitad de su capa-cidad, agua mineral de una botella recién abierta. Adiciona una cuchara-dita de sal. Invita a las personas a que observen las burbujas y la espuma blanca que aparece en la parte superior del líquido (fi gura 1.76).

c) Añade la mitad de un sobre de levadura seca en una botella de refresco vacía y limpia. Agrega agua tibia hasta la mitad de la botella; luego añade una cucharadita de azúcar. Coloca el dedo pulgar sobre la boca de la botella y agita vigorosamente a fi n de mezclar las sustancias. Cubre con vaselina los lados de un tapón de corcho. Con mucho cuidado pon el ta-pón en la boca de la botella y deposítala en el suelo (encima de una jerga para no ensuciar el piso). Después de unos minutos observarán que el tapón sale volando (fi gura 1.77).

2. Elabora un cuestionario acerca de las experiencias que expondrás, para que lo apliques a las personas que presenciarán tu demostración e imprí-melo en hojas sueltas.

3. Invita a familiares, vecinos y amigos, y lleva a cabo tu demostración; al

final, aplícales el cuestionario. Si no pueden responder, guíalos para que lo logren.

Figura 1.75 Las burbujas de un refresco gaseoso son de dióxido de carbono.

Figura 1.76 Aunque pareciera un caso de efervescencia lo que ves en esta imagen,

no lo es.

Figura 1.77 ¿Qué es lo que impulsó al tapón de la botella?

66

Subtema 2.3. ¿Qué se conserva durante el cambio?

La importancia de las aportaciones del trabajo de LavoisierHemos hablado de propiedades como masa, volumen, densidad, con-centración, solubilidad y puntos de fusión y ebullición; éstas son lla-madas propiedades físicas, pues pueden analizarse haciendo uso de los sentidos o de algún instrumento específi co de medición.

Pero la materia tiene también propiedades químicas, que se observan cuando las sustancias se combinan entre sí y pierden sus propiedades originales para transformarse en otros materiales con características diferentes.

Quizá alguna vez has tenido que lavarte con una disolución de bicarbonato de sodio al caerte jugo de limón en los ojos. És-tos dejan de arderte porque el bicarbonato de sodio se combina con el ácido del jugo de limón y elimina sus características áci-das. Otro ejemplo: si dejas durante mucho tiempo un metal a la intemperie se forma en éste una capa amarillo-café y el metal pierde su brillo característico. En este caso el metal se combina con el oxígeno del aire y se forma un óxido con propiedades dife-rentes de las del metal original.

Lo que ocurría en los cambios químicos no había sido investiga-do con rigurosidad, hasta que en siglo xviii Antonie Lavoisier (fi gura 1.78), un brillante químico francés, considerado hoy el fundador de la química moderna, midió cuidadosamente la masa de las sustancias antes y después de participar en un cambio químico. Esto le permitió establecer un principio muy importante que estudiaremos en este tema: el principio de conservación de la masa.

1. Reflexiona y contesta las preguntas• Si pesas todos los ingredientes requeridos para hacer un pastel y lue-

go pesas el pastel ya terminado ¿crees que pesarán lo mismo? Explica tu respuesta.

2. Lee y contesta• Un grupo de alumnos de Química efectuó este experimento: coloca-

ron un poco de fi bra metálica para lavar trastos dentro de un frasco abierto y lo pesaron. Luego encendieron la fi bra, esperaron a que se enfriara el frasco y volvieron a pesar todo. Después repitieron el procedimiento, pero esta vez cerraron el frasco al encender la fi bra. Esperaron a que se enfriara el frasco y volvieron a pesar.

• ¿Cuáles piensas que fueron los resultados de las masas en los dos casos? Justifi ca tu respuesta.

• ¿Cuál crees que es la importancia de pesar los dos frascos?3. Comenta con el grupo y el profesor.


Al término de este subtema podrás...• Explicar la importancia de estable-

cer un sistema cerrado para enun-ciar el principio de conservación de la masa.

• Reconocer que el trabajo de Lavoi-sier permitió que la ciencia mejorara sus mecanismos de investigación y de comprensión de los fenóme-nos naturales.

• Reconocer que el conocimiento cien-tífi co es tentativo y está limitado por la sociedad en la cual se desarrolla.


Figura 1.78 Antoine Lavoisier

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Antoine Laurent Lavoisier nació en París en 1743 y recibió una magnífica edu-cación. Además de una buena formación científica, adquirió una gran cultura humanística (figura 1.79). Estudió astronomía, química y botánica. Para poder instalar su laboratorio empezó a trabajar como recaudador de impuestos.

En 1768 fue elegido como miembro de la Academia de Ciencias francesa por un ensayo referente al alumbrado público para grandes poblaciones. Con el geó-logo J. E. Guettard confeccionó un atlas mineralógico de Francia en 1769. En 1775 fue nombrado director de administración de la pólvora y se dedicó a mejorar la caótica industria de este material; esto hizo posible que trabajara en el arsenal de París, donde montó un gran laboratorio.

En 1790 fue nombrado secretario y tesorero de la comisión encargada de es-tablecer un sistema uniforme de pesos y medidas en toda Francia, trabajo que condujo al establecimiento del Sistema Métrico Decimal.

En el siglo xvii, la teoría del flogisto pretendía explicar el fenómeno de la combustión. El flogisto era un principio ígneo que formaba parte de las sustan-cias combustibles; cuando éstas ardían, dicho componente se desprendía, pasaba a otra sustancia capaz de recogerlo y generaba un movimiento que era el origen del calor y el fuego, observables habitualmente en la combustión (figura 1.80). El he-cho de que algunos metales ganaran peso al arder en lugar de perderlo constituía una objeción a la teoría, pues en esa época combustión significaba “pérdida” de flogisto. Esta teoría perduró hasta finales del siglo xviii, cuando Antoine Lavoisier desarrolló una nueva interpretación de la combustión, la acidez y el estado gaseo-so, dentro de la denominada Revolución Química.

Lavoisier introdujo el uso sistemático de la balanza en sus experimentos e hizo anotaciones necesarias para que cualquier otra persona pudiera repetirlos. Registró cuidadosamente todos los cambios observados y formuló explicaciones que concordaban con sus observaciones. De esta manera, trabajó según lo que hoy conocemos como método científico (figura 1.81). Como resultado de sus ex-perimentos pudo establecer que todas las reacciones de combustión implican el oxígeno, y con ello refutó de manera definitiva la teoría del flogisto.

Los experimentos de Lavoisier le permitieron establecer, por primera vez con fundamentos científicos, el principio de conservación de la masa. Además, jun-to con Claude Louis Berthollet y otros colaboradores, ideó un sistema racional de nomenclatura química basado en el concepto de elemento químico. Sus teorías aparecieron reunidas en el famoso Tratado elemental de química en 1789.

Aparte de su labor científica, Lavoisier tuvo una gran vocación política, por lo que ocupó cargos públicos en tiempos de la monarquía en Francia. Cuando estalló la Revolución Francesa, a pesar de su prestigio científico internacional, Lavoisier fue detenido junto con otros funcionarios encargados de la recaudación de im-puestos y acusado de atentar contra la salud pública. Se le sometió a juicio.

El tribunal consideró prueba suficiente de su culpabilidad el cargo de recauda-dor de impuestos que había ocupado en el antiguo régimen. Lavoisier pidió que su ejecución se aplazara quince días para terminar un estudio sobre la fisiología de la respiración humana, pero su solicitud fue denegada. Alguien mencionó entonces: “La República no tiene necesidad de químicos o de sabios”. Así, murió en la guillo-tina el 8 de mayo de 1794.

Joseph Louis Lagrange, famoso matemático, dijo al día siguiente de la muerte de Lavoisier: “Ha bastado un instante para segar su cabeza; habrán de pasar cien años antes de que nazca otra igual”. A Lavoisier no lo juzgó un tribunal inqui-sitorial ni otra autoridad religiosa, sino los ideales, fervores y desenfrenos de la Revolución Francesa.

Figura 1.79 En esta pintura de Jacques-Lois David puedes ver a Lavoisier con su

esposa, quien le ayudó mucho durante sus investigaciones.

Figura 1.80 Hasta finales del siglo xviii, las combustiones se explicaban mediante la

teoría del flogisto.

Figura 1.81 Laboratorio de Antoine Lavoi-sier, uno de los pioneros en la investigación química; observa que contaba con el mate-

rial necesario para su experimentación.

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El conocimiento científi co y la sociedad Con esta actividad apreciarás la relación entre el desarrollo de la ciencia y su contexto social. Reúnete con una pareja y lleven a cabo la actividad.

• Lean el texto y analícenlo.

La ciencia es un conocimiento público que está sujeto a comprobación. La posibilidad de repetir los experimentos para validar sus resultados es lo que hace que el conocimiento científi co sea objetivo y confi able. Y sin embargo, el conocimiento científi co es tentativo, cambia continuamente y se modifi ca siempre que se descubren nuevas evidencias de que algo es diferente de como se pensaba que era.

La ciencia está inmersa en un contexto socio-cultural, y por tanto está infl uenciada por los valores sociales y culturales de la sociedad en la cual se desarrolla. Esto hace que el conocimiento científi co esté limitado, ya sea por la presencia o ausencia de programas educativos y de investigación científi ca, por los reconocimientos o castigos y por la intolerancia o imposición a las áreas de investigación.

Fuente: http://www.conevyt.org.mx/cursos/enciclope/temas_ciencias.html (20 de agosto de 2009).

• Establezcan relaciones entre lo que plantea el texto y la información sobre los aspectos de la actividad científi ca emprendida por Lavoisier que se presentan en este apartado. Redacten un escrito que destaque cómo el conoci-miento científi co es tentativo y está limitado por la sociedad en la cual se desarrolla. Si lo consideran necesario, consulten más información respecto a la vida de Lavoiser.

• Hagan una tabla comparativa de al menos cinco aportaciones de Lavoisier. Expliquen cuál era el conocimiento que se tenía en esa época acerca de los aspectos investigados por este científi co y cuáles fueron los nuevos plan-teamientos que él estableció. No olviden mencionar los que se refi eren a la teoría del fl ogisto, la formación de óxidos, la nomenclatura química y el uso de la balanza.

La primera revolución química: el principio de conservación de la masaUna de las principales características del trabajo de Lavoisier fue el cuidado al hacer sus mediciones, para lo cual utilizó un sistema cerrado. ¿Qué es esto? En Ciencias II ya lo viste al estudiar el calor. Para que recuerdes, te diremos que un sistema es una parte del universo físico que aislamos del resto para su estudio.

Un sistema abierto (fi gura 1.82) puede intercambiar materia y energía con su entorno, es decir, con sus alrededores, mientras que un sistema cerrado intercam-bia energía con el entorno, pero no materia. Por último, en un sistema aislado no se intercambia materia ni energía con el entorno. Este tipo de sistema es ideal, no existe en la realidad, aunque es útil tratar de llegar a él. ¿Piensas que en los cambios químicos es necesario considerar el sistema con el que se trabajará?

Figura 1.82 Un microecosistema acuático, como el de la imagen, es un ejemplo de sistema abierto.

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Taller 4. ¿Sistema abierto o cerrado?Habilidades y actitudes que aplicarás Predecir, observar, medir, comparar, argumentar, comunicar.Propósito En esta actividad reconocerás la importancia de trabajar con un sistema abierto y con uno cerrado.

Situación problemática ¿Qué ocurre con la materia en los sistemas cerrados y en los abiertos?


• Balanza, dos botellas de 250 mL o dos matraces Erlenmeyer, un vidrio de reloj, una cuchara cafetera, un agitador de vidrio, un globo, 100 mL de vinagre, una probeta, 50 g de bicarbonato de sodio.

ProcedimientoReúnete con dos compañeros y lean lo que harán antes de empezar. Escriban lo que piensan que ocurrirá en cada uno de los experimentos y argumenten su hipótesis. Después, lleven a cabo la experimentación.

Experimento 11. Determinen la masa de un sistema abierto constituido por una botella o matraz Erlenmeyer con 50 mL de vina-

gre y un vidrio de reloj que contenga una cucharadita de bicarbonato de sodio (figura 1.83). Registren la masa del sistema.

2. Añadan el bicarbonato de sodio al vinagre y agiten. Observen qué pasa y anótenlo.3. Vuelvan a determinar la masa del sistema cuando ya no perciban algún cambio. Registren sus resultados.


Figura 1.83 Para comprobar que no ha habido pérdida de masa, es necesario que peses

con cuidado todo lo que cons-tituye tu sistema.

Reúnete con dos compañeros y lean lo que harán antes de empezar. Escriban lo que piensan que ocurrirá en cada

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Experimento 21. Viertan 50 mL de vinagre en una botella o matraz y una cucharadita de bicarbonato de sodio dentro de un

globo. Con cuidado, para que el bicarbonato no caiga dentro de la botella, coloquen la abertura del globo en la boca de ésta (figura 1.84) y dejen que cuelgue.

2. Pongan el sistema en la balanza y determinen la masa.3. Levanten el globo para que el bicarbonato caiga dentro de la botella. Vigilen que el globo no se despegue de la

boca de la botella por ningún motivo. Observen qué ocurre y determinen una vez más la masa del sistema.

Análisis de resultados y conclusiones1. Hagan una tabla como ésta en la que resuman los resultados obtenidos.

Tipo de sistema

Masa final – masa inicial Tipo de cambio

Observaciones

Sistema 1

Sistema 2

2. Contesten.• ¿Los componentes de cada sistema son los mismos antes y después de mezclarlos?• ¿De qué tipo fueron los cambios que observaron, físicos o químicos? Den argumentos.• ¿Hubo variación en los valores inicial y final de la masa del sistema 1? ¿Por qué?• ¿Hubo variación en los valores inicial y final de la masa del sistema 2? ¿Por qué?• ¿En cuál de los dos se usó un sistema cerrado y en cuál uno abierto? Argumenten.• ¿Pueden asegurar que en los cambios químicos la masa se mantiene constante? Escriban un argumento.

3. Contrasten sus resultados con lo que pensaron que ocurriría y, con ayuda del profesor, redacten una conclusión acerca de la actividad y la importancia de experimentar con sistemas abiertos y cerrados.

Para llegar al principio de conservación de la masa, Lavoisier no sólo se basó en sus propios estudios acerca de la combustión; sino también en los del científico inglés Joseph Priestley. En esa época, Priestley preparó “aire desflogistado” (oxíge-no), con lo cual Lavoisier confirmó que en la combustión se usa una porción de aire, y concluyó que el agente activo era el nuevo “aire” de Priestley que se absorbía al quemar las sustancias. Con este ejemplo notarás, una vez más, que la ciencia es un proceso que se construye con ayuda de muchas personas, aunque al final sea una quien ordena y hace evidentes los hallazgos.

Figura 1.84 Procura que el globo que contiene el bicarbonato de sodio ajuste bien en la boca del matraz, para evitar pérdida de materia durante la reacción.

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Si comparas la experiencia de las páginas 68 y 69 con lo que hizo Lavoisier te darás cuenta de que es similar. Lavoisier construyó herramientas que no exis-tían en ese entonces, así como tú usaste materiales a tu alcance. Es importante que aprecies que el desarrollo de la ciencia depende mucho de la época en la que se desarrolla. Lavoisier decidió trabajar como recaudador de impuestos para conseguir materiales e instrumentos y montar su laboratorio, pero de al-guna manera esto lo llevó a la muerte a los 51 años de edad. Imagínate, si no hubiese nacido en esa época o si hubiera vivido más años, ¿crees que habría obtenido otros grandes logros?

Lavoisier llegó a la conclusión, a partir de sus experimentos y observaciones de varios años (figura 1.85), que en la naturaleza la materia no se consume, sino se transforma. Esto es, a pesar de que se construyan miles de objetos con hierro, alu-minio, cobre u otros elementos, la cantidad de éstos en nuestro planeta no se re-duce. No obstante, esta materia puede convertirse en formas menos útiles, menos disponibles, casi irrecuperables. Por ello debemos aprender a conservar nuestros productos naturales.

La materia cambia continuamente, pero hasta el momento sabemos que en todos los cambios físicos y químicos no cambia la masa de los materiales que se transforman. Lavoisier notó que durante un cambio químico, aun cuando las sustancias se transformaban en otras del todo diferentes, no había destrucción ni creación evidente de materia. Él expresó su descubrimiento en 1783, con el princi-pio de conservación de la masa, el cual aparece en su famoso Tratado de química:

“Durante un cambio químico la masa total de las sustancias que reaccionan es igual a la de aquellas que se producen en la reacción.”

A partir de entonces, un objetivo esencial de quienes se dedican a la química es el estudio y control de los cambios químicos, tanto en los aspectos que se re-fieren a cómo y por qué ocurren, como al estudio de las proporciones en las que suceden; es decir, la cantidad de reactivos que se utilizan y de productos que se generan en las reacciones. Esto permite favorecerlos y optimizarlos si son benéfi-cos, e intentar eliminarlos o retardarlos si causan problemas. El estudio cuantitati-vo de los procesos químicos permite también establecer los costos de producción para determinar los precios de venta de los productos que el ser humano emplea como satisfactores.

1. Lee tus respuestas de la sección “Reconoce lo que sabes” de la página 67 y compáralas con las que darías ahora. Modifícalas o corrígelas si es necesario.

2. Propón una actividad experimental en la que muestres a otras personas, como amigos o familiares, las diferencias entre un cambio físico y uno químico. Para el químico, demuestra la validez del principio de conservación de la materia. Evalúa tu presentación; para ello elabora un cuestionario y pide a tu auditorio que lo conteste. Puedes formular preguntas como las siguientes.• ¿En qué experimentos hubo un cambio físico? ¿Cómo determinaste que fue así?• ¿En qué experimentos hubo un cambio químico? ¿Por qué crees que fue así?• ¿Fue diferente la masa en cada sistema antes y después de ocurrir el cambio físico? ¿Y el químico?


Figura 1.85 Lavoisier experimentando en su laboratorio.

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Subtema 2.4. La diversidad de las sustancias

Experiencias alrededor de diversas sustanciasParaelserhumanoesunanecesidadclasificarloquelorodea,aunquenosetratedeunatareasencilla.EntucursodeCienciasIyaaprendistequelosseresvivoshansidoorganizados,descritosyestudiadosdesdedistintospuntosdevista,ypormuchaspersonasalolargodelossiglos.Conformeseobtuvieronnuevosconocimientosacercadedichossereslasclasificacionestambiéncam-biaron,demodoquehanexistidodiversossistemasdeclasificacióncondife-rentesalcancesylimitaciones.

Unodelossistemasdeclasificacióndelreinovegetal,propuestoafinalesdelsigloxviii,fueeldesarrolladoporelcientíficosuecoCarlos Linneo.Estesis-tema,conalgunasvariantes,todavíaseusa,pueslascategoríasestablecidasporLinneo(clases,órdenes,familias,génerosyespecies)hanresultadodemuchautilidad,ysuimportanciaradicaenquepermitenalosbotánicosmanejarunlenguajecomúnencualquierlugardelmundo.Porejemplo,respectoalasplan-tasmedicinales,seconocenmilesdeellasyhansidoclasificadasenalrededorde190familiasutilizandoelsistemadeLinneo.

La herbolaria es una tradición presente en todas las culturas del mundo,queserelacionaconelusodeplantasmedicinalesparatratarenfermedades.Lamayoríadelascivilizacionesantiguasconsideraronlosremediosherbarioscomoparteesencialdelasprácticasmedicinalesdesuépoca.

Ademásdelaclasificacióndelasplantasporsuspropiedadesmedicinales,éstassepuedenclasificardeacuerdoconelusoquelaspersonaslesdan.Dosejemplossonlasplantasalimenticiasy lasqueproveenmateriaprimaparausosindustriales.Entrelasprimerasseencuentrancereales,frutas,hortalizasycondimentos.Entrelasdeusoindustrialestánlasmaderables,textiles,re-siníferas,sacaríferas,oleaginosas,hulíferas,tanantes,ornamentales,ceríferasyparaperfumería.

EnMéxico, loscolonizadoresespañoles sepercatarondeque lasdiferen-tesculturasqueaquíhabitabanteníansupropiosistemadeclasificación.Así,despuésdelaConquista,alrededordelaño1600,losfrailesespañoles,acom-pañadosdeindígenastraductores,levantaronuncensodelasplantasmedici-nalesexistentesydesuspropiedadescurativas.EltrabajodelmédicoindígenaMartíndelaCruz,traducidodelnáhuatlallatínporJuanBadiano,otromédicoindígenadelColegiodeTlatelolco,dioorigenalCódiceBadiano,obradeenor-meimportanciaparaelconocimientodenuestrastradiciones,reconocidaentodoelmundo.

1. Antes de iniciar este subtema, piensa y contesta las preguntas.• ¿Paratiquéesunamezcla?• ¿Quétiposdemezclasconoces?Dadosejemplosdecadatipo.• Sipreparascafédegrano,¿cómosepararíasellíquidodelosresiduos

decafé?• ¿Ycómosepararíaselazúcardelaguaenelalmíbar?• ¿Aquésereferiráeltérmino“aguadestilada”?


Altérminodeestesubtemapodrás...• Identificaralgunasformasde

clasificacióndesustanciasutilizadasporotrasculturas,asícomosuspropósitos,finesyusos.

• Interpretarlaclasificacióncomounaformadesistematizarelconoci-mientoconunfindeterminado.

• Reconocerqueunacoleccióndeobjetospuedetenerpropiedadesdiferentesrespectoalasdesuscom-ponentesindividuales.

• Diferenciarmezclashomogéneasyheterogéneasapartirdelusodediversoscriteriosparaclasificarlas.

• Distinguirlasmezclasdeotrotipodesustanciasconbaseensuspro-piedadesfísicasysusmétodosdeseparación.

Aprendizajesesperados

Encontrarásotrasmanerasdeclasificarlasplantasconbaseensususosenestasdireccioneselectrónicas.http://www.monografias.com/trabajos11/biodiec/biodiechttp://botanica.uaic.ro/seccion_plantasutil_detalles.htm

TIC

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Las plantas y sus usos Estaexperienciatebrindarálaoportunidaddeidentificarvariostiposdeplantasdetuentorno,asícomoalgunos

desususos.

1. Reúnete con un compañero y lleven a cabo un trabajo de investigación.• Planteenunobjetivoparasuinvestigación.Puedenpartirdeltítulodelaactividad.• Delimitenunáreadellugardondeviven,enlaqueharánsuinvestigación.Procurenqueseadefácilacceso.No

olvidenquesucasa,laescuelaoelmercadosonpartedesuentorno.• Busqueninformaciónacercadelosusosdelasplantasyelaborenunresumen.Ésteconstituiráelantecedente

teóricodesuinvestigación.• Haganunrecorridoeneláreaquedelimitaronyregistrenlosdiferentestiposdeplantasqueencuentrenahí.

Preguntencúalessonmedicinaleseinclúyanlas.• Registrensiselesdaalgúnusoyenquéconsiste.Considerentambiénlosobjetosymaterialesquehayansido

elaboradosapartirdeplantas.Siesposible,llevenunregistrofotográficodetodoloqueencuentren;ademásdecoleccionarlamayorcantidaddeplantas.

• Sitienencualquierduda,consultenalaspersonasquevivenensuentorno;quizáellassepanelnombreuorigendealgunosmaterialesderivadosdelasplantasqueustedesdesconozcan.

• Organicenyclasifiquenlainformaciónobtenida,deacuerdoconlosdiferentestiposdeplantasquehallaronylaspropiedadesquepermitenusarlasparabeneficiodeloshumanos.

• Sicolectaronplantas,elaborenunherbario(figura1.86).ApliquenloqueaprendieronalrespectoenCienciasI.• Redactenuninformeconlosresultadosdesuinvestigaciónycompártanloconotrasparejas.• Ponganelinformeyelherbarioadisposicióndelosmiembrosmáscercanosdesucomunidad;puedenserles

deutilidad.Otraopciónesquelosdejenenlabibliotecadelaescuela,demodoqueseanaccesiblesparatodossuscompañeros.

2. Como apoyo en su investigación, busquen datos en Internet bajo las siguientes entradas.

Elaboracióndeunherbario. http://www-en.us.es/abotbio/guiones/Herbario_local.htm http://www.unav.es/ocw/labbot/herbario/default.html Plantasqueabsorbencontaminantesdelaireliberadosporalfombrasymueblesnuevos. http://www.urbanarbolismo.es/blog/?p=407 Diversosusosdelasplantas. http://www.pfaf.org/leaflets/es/intro.php

Figura 1.86 Recuerdaqueparaelherbariodebesdeponerasecarlasplantasrecolectadas

entrehojasdeperiódico.

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Enmuchaspartesdelmundolaherbolaria tradicionalhasidoabsorbida,e incluso sustituida, por la farmacéutica contemporánea, debido al perfec-cionamientodelosmétodosdeinvestigacióndelaboratorio.Sinembargo, laherbolariapuracuentaaúnconadeptos:investigadoresypracticantesquesedenominanasímismosherbolarios.

Esposibleencontrartodotipoderemediosbasadosenplantasmedicinalesenlospuestosdelosherbolariosenlosmercadosdenuestropaís(figura1.87)ydeotrospaíses,comoChina.

Porejemplo,laspropiedadesmedicinalesdelácidosalicílicoseconocendesde1763.Sunombrederivadelnombrelatinoparalossauces,Salix,ysehacompro-badoquelacortezadeestosárboleseramasticadaporindígenasamericanosparacalmarlosdoloresdecabeza.Enlaactualidad,elácidosalicílicoseproducedema-nerasintética;esdecir,enunlaboratorioapartirdereactivosquímicos,yesuningredienteclaveenlageneracióndemedicamentosparaelcuidadodelapiel.

Una clasificación particular: el caso de las mezclas. Mezclas homogéneas y heterogéneasYacomentamosquelossereshumanossientenlanecesidaddeestudiarycono-cerelmundoquelosrodeaeintercambiar,demanerasistemática,lainforma-ciónqueobtienen.Estohacontribuidoaqueseestablezcandiferentessistemasde clasificación del conocimiento acumulado por las personas. Por ejemplo,hayclasificacionesdealimentos,demateriales,deutensilios,uotrasqueyahases-tudiado,comolaclasificacióndelosseresvivos,laspropiedadesdelamateria,losestadosdeagregación,laherbolaria,etcétera.

Laherbolarianospermiteclasificarlasplantasporelefectoqueproducenenelcuerpoalseringeridas;unmododeusarlasespreparandoinfusiones,co-múnmentellamadastés.Lasplantasestánformadasporunagrancantidaddesustancias,algunasdelascualestienenefectosmedicinales.Cuandopreparasuntéhierveslaplantaenagua,locualprovocaquelassustanciasocompuestosactivossedisuelvan;luegocuelaslashierbasytomasellíquido,elcualesunadisolución conaspectohomogéneo.Aunquetúnopuedasverelcompuestoactivo,despuésdeuntiempodehaberlotomado,sentiráselefecto.

Eltédegordoloboconmielycanelaquetepreparasparaaliviarlatosestáformadoporvariosconstituyentes:esunamezcla,ycadacomponentepuedeserseparadodelosotrosconmayoromenorfacilidad.Sinembargo,nosotrossólonotamossuaspectohomogéneo.Enrealidadmuchosdelosmaterialesquenosrodeansonmezclas;porejemplo,elcerealquedesayunas,elaguadejamaica,tupupitre,unmantel,elcemento,lasangre,laleche,etc.;sibien,enlamayoríadeloscasosloquepercibimoseselestadodeagregaciónenqueseencuentran.

Unamezclaeslaunióndedosomássustanciasquenoreaccionanquími-camente;esdecir,quenosetransformanenotrasdiferentes.Lasmezclasestánconstituidaspordosfases:lafase dispersa,queseencuentraenmenorcantidad,yladispersante,queeslaqueseencuentraenmayorcantidad(figura1.88).Laspar-tículasdelafasedispersaseencuentrandistribuidasenlasdelafasedispersante.Otracaracterísticadelasmezclaseslaposibilidaddesepararsuscomponentesoriginalespormediosfísicos.Enunamezcla,laspropiedadesdelconjuntopue-denserdiferentesdeaquellasdelaspartesquelaconstituyen,perosiéstasseseparan, conservarán sus características originales. Por ejemplo, el punto defusióndelaguaaniveldelmaresde0°C;noobstante,cuandosemezclaconsaldemesa(clorurodesodio),lacongelaciónocurreacercade−2°C.

Figura 1.88 Enestamezclaseaprecialafasedispersaqueeselaceite,yladispersante,queeselagua.

Figura 1.87 Enlamayoríadelosmercadoshaypuestosquevendenremediosherbolarios

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Unamaneradeclasificarlamateriaparasuestudioesconsiderar,ademásde su estado de agregación, si se encuentra formando mezclas homogéneasoheterogéneas.

Lasmezclas homogéneaspresentanunúnicoestadodeagregación,loqueseconocecomouncomponente o fase,esdecir,unaporcióndemateriaconcomposiciónypropiedades semejantesqueen todas suspartesmuestraunaaparienciatotalmenteuniformeylasmismaspropiedadesencualquierporciónqueseestudie.Ésteeselcasodeltécolado,elaire,laleche,elaguadejamaica,lasaleacionesolosplásticos(figura1.89).

Enlasmezclas heterogéneas,porotrolado,seidentificamásdeunapor-cióncondiferentespropiedades,oseadosomásfasesenigualodistintoestadodeagregación;cadaunadesuspartespresentaunaaparienciaypropiedadesdistintas.Algunosejemplossonunplatodecerealconleche,unaensaladadeverduras,eltésincolar,elaceiteconagua,laarenademar,elmármolyelgra-nito(figura1.90).

Lapiritaesunmineraldecoloramarilloconocidocomo“orodeloston-tos”,“orodegato”u“orodeloslocos”.Susemejanzafísicaconelorohacequelagenteseconfunda,aunqueenrealidadestemineralesunamezclaquecontieneenmayorproporciónsul-furodehierro (II) (FeS)yenmenor, sulfurosdeotrosmetales,comoelsulfurodecobre(II)(CuS)(figura1.91).

Figura 1.91 a)Oro;b)Pirita

a)

b)

Figura 1.90 Mármol,granito,arenademarsonejemplosde

mezclasheterogéneas.

Figura 1.89 Aguaconsaborizante,café,té,ybroncesonalgunosejemplos

demezclashomogéneas.

Para saber más

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Lasmezclastambiénseclasificandeacuerdoconotroscriterios;porejemplo,eltamañodelaspartículasquelasformanysufiltrabilidad(tabla1.8).

Tabla 1.8 Tipos de mezclas de acuerdo con el tamaño y fi ltrabilidad de sus partículas

Tipo de mezcla

PropiedadDisolución Coloide Suspensión Emulsión

Tamaño de las partículas de la fase dispersa

< que 1 nm 10-10 000 nm > que 10 000 nm 10-1 000 nm

Homogeneidad homogénea en el límite heterogéneaheterogénea cuando esinestable

Acción de la gravedad no sedimenta puede sedimentar sedimentapueden separarse las dos fases

Filtrabilidad no fi ltrable no fi ltrable fi ltrable no fi ltrable

Ejemplo sal en agua gelatina arena en agua aceite en agua

Enlasdisoluciones,lafasedispersa(denominadasoluto)seencuentradis-gregadaeneldisolvente(fasedispersante),comoelazúcarenelagua.Aquí,el tamañodelaspartículasdesolutoydisolventeessimilar,demodoquelamezclapuedepermanecer indefinidamenteeneseestadodedispersión (portanto, se trata de mezclas homogéneas), así que no habrá separación de suscomponentessisedejaenreposo,mientrasnocambienlascondicionesdetem-peratura,presiónyconcentración.

Enlassuspensiones,laspartículasdelafasedispersasonsuficientementegrandesparaverseasimplevistaoconayudadeunmicroscopio.Semantienendispersasporciertotiempodespuésdeagitar,peroalfinalloscomponentesseseparandebidoaquelasfuerzasdedispersiónsonmenoresquelasqueprovo-canlaprecipitación.

Lasemulsionessonmezclasdedoslíquidosinmiscibles,estoes,quenosonsolubleselunoenelotro.Enellas,unlíquido(lafasedispersa)esdispersadoenotro(lafasedispersante)enformadepequeñasgotas.Lasemulsionesnor-malmentenosonestables.Porejemplo,siagregasunpocodeaceiteenunvasoconaguayloagitasdemaneraenérgicaseformaunaemulsiónenlaquelafasedispersa(aceite)formagotasdistribuidasenlafasedispersante(agua).Sicon-tinúasagitandolamezclasepuedemantenerasí,perosiladejasenreposo,laspequeñasgotasdeaceitesevanuniendohastaconseguirenpocotiempoquelosdoslíquidosesténseparadosdeltodo.

Enloscoloides,laspartículasdelafasedispersatienenuntamañointermedioentrelasdeunasuspensiónylasdeunadisolución,yestándispersasdeunmodouniforme.Lasfuerzasdeinteracciónquesecreanconlasmoléculasdeldisolventelasmantienenasí,sinprecipitarse,aundespuésdeperiodosmuylargos(figura1.92).

Figura 1.92 Estossonejemplosdecoloides,a)catsupb)espumaparacabelloc)gelatinad)mayonesa.

a) b) c) d)

77

Organiza las mezclas 1. Diseña un mapa mental sobre las mezclas; considera lo siguiente.

• Debemostrarpropiedades,diferenciasyejemplosdemezclashomogéneasyheterogéneas.• Incluye,ademásdelosejemplosquetúconsideresadecuados,lossiguientes:smog,jarabeparalatos,perfume,cham-

púparaelcabello,latón,peltre,oxígenodelostanquesparaenfermosyorodelasmonedasantiguas.Encasodeduda,investigalacomposicióndelosmaterialesantesdecolocarlosenalgúnsitiodeterminadodetumapamental.

• Cuandotermines,comparatumapaconeldetuscompañerosyasegúratedequenadiehayaclasificadounmismomaterialdeformasdiferentes.

2. Completa este cuadro.

Para separar… Yo haría…¿Éste es un ejemplo de mezcla

homogénea o heterogénea?

sal y agua

azúcar, agua y canela

pan molido y sal

café de grano y agua

sal y azúcar

Propiedades y métodos de separación de mezclasYaenépocasmuyremotaselserhumanorecurríaadistintosmétodosdesepa-raciónypurificacióndesustanciasquímicasconelpropósitodeutilizarlasparasubeneficio.Laextraccióndemetalesdelasminasydecompuestosmedicina-lesdelasplantassonalgunosejemplos.

En la Edad Media y el Renacimiento, los alquimistas buscaron la piedrafilosofal,lacuallespermitiríatransformarcualquiermetalenoroyprepararelelixirdelavida,lasustanciadelaeternajuventud.Estabúsquedasupusolaaplicacióndeimportantesprocesosdeseparación.

DurantelaRevoluciónIndustrialylarevolucióntecnológica(sigloxviii),lasseparacionesylaspurificacionesadquirierongranrelevancia.EnlaSegundaGuerraMundial(1939-1945),unadelasmayoresdificultadesdelproyectoqueoriginólabombaatómicafueseparareluranio-235deluranio-238.

Hoy, el funcionamiento de muchas industrias se basa en procesosde separación: la industria del petróleo extrae y separa los componen-tes del petróleo crudo en productos como combustibles, lubricantes y ma-terias primas (figura 1.93); la industria farmacéutica separa y purificamedicamentos naturales y sintéticos; la industria de la metalurgia se basaen la separación y purificación de metales procedentes de la corteza terres-tre,etcétera.

Elprimerpasoparaentendercómoseproducenloscambiosquímicosenlosseresvivosessabercuálessonlassustanciaspresentesenlasmuestrasbio-lógicas,comotejidos,sangreyorina.Estasmuestrassonmuycomplejas;cual-quieridentificaciónrequiereprimerounaislamientoporseparación.

Lamedicinamodernasebasaenprocesosdepurificación,comoelqueefec-túanlosriñonesartificiales,yenseparaciones,comolasimplicadasenlosaná-lisisclínicosdefluidosbiológicos.

Figura 1.93 Enlatorrededes-tilaciónseintroduceelpetróleo

yalpasarporella,seseparansuscomponentes.

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Figura 1.95 Observacómolacro-matografíaenpapelrevelaqueunagotadetintachinanegra,enreali-

dadnoesnegra,sinounamezcladetintasazul,amarillayroja.

dadnoesnegra,sinounamezcladetintasazul,amarillayroja.

Figura 1.94 Lacromatografíaencapafinaesunmétododesepa-

raciónypurificaciónenelquesepuedenapreciar“lashuellas”delos

componentesdeunamezcla.

Losmétodos de separación sonaquellosqueseutilizanparaseparar loscomponentesdeunamezclayobtentersustanciaspuras,esdecir,sustanciasdetipohomogéneoconlasmismaspropiedades,lascualesseconsiderandeinte-résparasuempleo.Laseparacióndeloscomponentesdeunamezclatambiéntienecomofinalidadanalizarlosindividualmente.

Unadelascaracterísticasdelasmezclasesquesuscomponentespuedenserseparadosporprocesosfísicos;poresarazón,suspropiedadesindividualesnosemodifican.Existenvariosmétodosparasepararloscomponentesdelasmezclas,talescomodecantación,filtración,cristalización,cromatografía,etc.(tabla1.9),loscualestienencomofundamentolaspropiedadesintensivasdelamateria.

Losmétodosdeseparaciónseclasificandesdedospuntosdevista:a) Por los fenómenos de cambio de estado

Enfuncióndelaspropiedadesfísicasoquímicasdelassustanciasquefor-manlamezcla,seempleanlasseparacionesbasadasenfenómenosdecam-biodeestado:líquido-gas,comoladestilación;sólido-gas,comolasublima-ción;líquido-sólido,comolaprecipitaciónylacristalización.

b) Por la magnitud de la separaciónEnestosmétodosse tomaenconsideraciónsi se tratadecantidadesmuypequeñas o muy grandes; por ejemplo, la cromatografía funciona para ladetecciónyseparacióndecantidadesmuypequeñas,mientrasqueladestila-ciónesútilparaoperacionesagranescala,comoenlaobtencióndegasolina,dieselyquerosenoapartirdelpetróleo(figura1.94).Lastécnicascromatográficassebasanenlainteraccióndecadaunodelos

componentesdeunamezclarespectoadosfases:unaestacionariayotramóvilquefluyesobreella.Lacromatografía en papeltienelaventajadequerequie-recantidadesmuypequeñasdemuestra.Parallevarlaacaboseempleapapeldecelulosarecubiertoconunacapadeagua,éstaes lafase estacionaria.Lafase móvilesenlaquevadisuelta lamuestra;es líquidayestáformadaporundisolventeounamezcladevariosdeellos,queseeligenenfuncióndeloscomponentesquesepretendenseparar.

La técnica de la cromatografía en papel consiste en poner una pequeñacantidaddelamuestraenunextremodelpapeleintroducirloenunrecipientequecontieneeldisolvente,cuidandoqueéstenotoquelamuestra.Eldisolven-teatraviesaelpapelporcapilaridadarrastrandoloscomponentesdelamezcla.Laseparacióndelassustanciassedaráenfuncióndesuafinidadporlasdosfases:lasmássolublesenaguasequedancercadelpuntodondeseaplicólamuestra,ylasmenossolublesenaguaperomássolubleseneldisolventellega-ránmáslejos(figura1.95).

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Tabla 1.9 Métodos de separación de mezclas

Decantación Filtración Destilación Cristalización

¿Para qué se aplica? Separar los sólidos de un líquido en una mezcla heterogénea.

Separar sólidos de un líquido o un gas en una mezcla heterogénea.

Separar los componentes de mezclas homogéneas líquidas.

Separar los sólidos del líquido de una mezcla homogénea.

Fundamento Diferencia de densidades. El soluto es insoluble y sus partículas son de tamaño grande.

Diferencia de densidades.Los solutos son insolubles en el disolvente.

Diferencia en las temperaturas de ebullición de cada líquido que compone la mezcla.

Diferencia en la solubilidad de los solutos en frío y en caliente.

¿Qué hacer? Dejar sedimentar el sólido por acción de la gravedad y luego verter el líquido en otro recipiente.

Pasar la mezcla a través de un medio poroso en el cual sean retenidos los sólidos. El poro debe ser de menor diámetro que las partículas del sólido que se separará.

Calentar la mezcla hasta alcanzar el punto de ebullición de los líquidos. Recuperar el vapor, enfriarlo para condensarlo y separarlo en otro recipiente.

Evaporar un líquido que tenga disuelta una sal. Ésta irá formando un cristal a medida que se evapore el líquido.

Ejemplos en que se aplica

Separar los asientos del café de olla.

Quitar la nata de la leche.

Separar una mezcla de agua, alcohol y acetona.

Formación de estalactitas en las cuevas.

Imagen del procedimiento

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Tabla 1.9 Métodos de separación de mezclas

Evaporación Sublimación Magnetismo Cromatografía Centrifugación

Obtener una disolución más concentrada que la original.

Separar los componentes de una mezcla heterogénea en la que alguno de ellos se puede sublimar.

Separar un material metálico que posea propiedades magnéticas de otro que no las tenga.

Separar, identificar y determinar en qué cantidad se encuentran los componentes de una mezcla homogénea líquida. Los solutos se encuentran en proporciones muy pequeñas.

Separar un sólido de uno o dos líquidos inmiscibles por aplicación de un movimiento rotatorio sobre la mezcla.

Cambio de estado de líquido a gas de uno de los componentes.

Cambio de estado de una de las sustancias de sólido a gas, sin pasar por el estado líquido.

Propiedades magnéticas de los materiales. También se puede imantar un material y entonces separarlo por magnetismo.

Diferencia en la velocidad a la que se distribuyen los solutos en una fase estacionaria, mientras son arrastrados por una fase móvil. Los solutos se disuelven en dicha fase.

Propiedad de sedimentación de las partículas por diferencia de densidades al aplicar una fuerza centrífuga.

Permitir que una sustancia líquida pase al estado gaseoso después de vencer la tensión superficial.Es un proceso que ocurre a cualquier temperatura, y es más rápido mientras ésta sea más alta.

Calentar suavemente el recipiente que contiene la mezcla y recibir los vapores de la sustancia que sublima, de manera que vuelvan a cristalizarse al entrar en contacto con una superficie fría.

Pasar un imán sobre la superficie de la mezcla y luego retirar de éste la sustancia metálica que se separó.

Seleccionar una fase estacionaria, como papel, y una fase móvil, que es un disolvente. Colocar la fase móvil con una pequeña cantidad de la mezcla y mojar el papel en el disolvente.

Colocar la mezcla en un aparato llamado centrífuga, que al funcionar hace girar la mezcla con un movimiento rotatorio de mayor fuerza que la de la gravedad.

Formación de salinas a orillas del mar.

Separar yodo de una mezcla de yodo y azufre.

Separación de la ganga o parte no útil del mineral de hierro antes de otro proceso metalúrgico.

Separar los distintos tipos de pigmentos vegetales, como clorofilas y carotenos.

Separar las células sanguíneas (glóbulos rojos, blancos y plaquetas) del plasma.

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Taller 5. Separación de mezclasHabilidades y actitudes que aplicarásObservar,predecir,diseñar,clasificar,comparar,argumentar,comunicar.

PropósitoEnestaactividadidentificaráslaspropiedadesdealgunassustanciasantesydespuésdemezclarlas.Luegodise-ñarásunmétododeseparacióndemezclasparacadacaso.

Situación problemática ¿Cómosonlaspropiedadesdelassustanciasantesydespuésdemezclarse?¿Quémétodoeselmásindicadoparasepararloscomponentesdeunamezcladeterminada?

¿Cómo resolvemos el problema?Materiales y reactivosSacarosa(azúcardemesa),canelamolida,clorurodesodio(saldemesa),limaduradehierro,azufre,naftalina,agua,trescápsulasdeporcelana,tresagitadores,unimán,untermómetro,equipodecalentamiento,bolígrafooplumóndetintanegra,vasodevidrio,alcohol,dostirasdepapelfiltrode15�1.5cm.

Procedimiento1. Reúnetecontuequipoeinvestiguenyobservenlaspropiedadesdeestassustancias:sacarosa,clorurode

sodio,canelamolida,azufre,limaduradehierro,naftalinaytinta.2. Formenlassiguientesmezclasydeterminensilaspropiedadesdecadasustanciaseconservanaúndespués

dehabersidomezcladas.• Sacarosaycanela• Sacarosayclorurodesodio• Naftalinayclorurodesodio• Hierro,azufreyclorurodesodio• Rayadetintatrazadaa2centímetrosdeunodelosextremosdelastirasdepapelfiltro

3. Planteenunahipótesisrespectoalaspropiedadesqueaprovecharánparaefectuarlaseparacióndelasmez-clas,comosolubilidadenagua,sublimación,puntodefusión,magnetismo(figura1.96),color,olor,etc.

4. Diseñenunprocedimientoparasepararloscomponentesdecadamezcla.Puedenbasarseenlatabla1.9delapágina80.

5. Conbaseensudiseño,separenloscomponentesdecadamezclayvuelvanadeterminarlaspropiedadesdeloscomponentesyaseparados.


Figura 1.96 Cuandounodeloscompo-nentesdelamezclatienepropiedades

magnéticas,sepuedeemplearunimánparasepararlo.

1. Reúnetecontuequipoeinvestiguenyobservenlaspropiedadesdeestassustancias:sacarosa,clorurode

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1. Lee las preguntas de la sección “Reconoce lo que sabes” de la página 73 y vuelve a contestarlas con lo que has aprendido. Compara tus respuestas con las que diste al principio. ¿En qué han cambia-do? Corrígelas si es necesario.

2. Elige dos ejemplos de mezclas de la actividad experimental anterior y elabora diagramas de flujo con el procedimiento que llevaste a cabo para separarlas. Puedes empezar así:


Análisis de resultados y conclusiones1. Unavezquehayanprocedidoconlaseparacióncontestenelcuestio-

narioensucuaderno.• ¿Cuálesdelasmezclaseranhomogéneasycuálesheterogéneas?

¿Conbaseenquécriteriohicieronestaclasificación?• ¿Quépropiedadesfísicasposeecadaunadelassustanciasqueper-

mitensepararunasdeotras?• ¿Quéobtuvierondelaseparacióndecadamezcla?¿Quécaracterís-

ticasfísicastienecadacomponente?(figura1.97)• ¿Conservaronlassustanciassuspropiedadesindividualesalformar

conellasunamezcla?¿Conservarontambiénsuapariencia física?¿Porqué?

• ¿Quémétodoutilizaronparasepararcadaunadelasmezclas?• ¿Sus observaciones concuerdan con las hipótesis que plantearon?

¿Porqué?2. Diseñenunatablaenlaquedetallenloscomponentesdecadamezcla,

losmétodosdeseparaciónutilizadosylaspropiedadesdeloscompo-nentesquepermitieronhacer la separación(figura1.98). ¿Quéhizoposiblequelatintadelarayaquetrazasteenelpapelfiltroseseparara?

3. Escribansupropuestaparaestudiarexperimentalmentecómoesquelassustanciasconservansuspropiedadescuandoformanunamezcla.

Figura 1.97 Parasepararalgunasmezclas,enocasioneshayquecalentarlas.Tododependedelcom-ponentequesedeseerecuperar.

Figura 1.98 Enlacromatografíaenpapel,eldisolvente“arrastra”los

componentesdelamezcla,queenestecasoeslatinta.

Separar una mezcla

Sí Es homogénea

No Es heterogénea

¿Tiene una fase?

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Tema 3. Proyecto: Ahora tú explora, experimenta y actúa

Éste es tu tercer curso de ciencias; pronto finalizará tu educación secundaria y aunque has tenido la oportunidad de trabajar proyectos de integración y aplicación en los dos grados anteriores y durante la primaria, no está de más recordar sus aspectos principales.

¿Qué es un proyecto de integración y aplicación? Se trata de una serie de actividades planificadas y organizadas cuyo objetivo es resolver una pregun-ta o problema, el cual surge conforme avanzas en los conocimientos de cada bloque y conoces temas de interés para ti y tus compañeros de equipo; es decir, es conveniente que escojan un problema que en verdad les interese. Nuestra propuesta se basa en un desarrollo de siete semanas.

De seguro te preguntarás: ¿para qué sirve un proyecto? De hecho, éstos tienen varias funciones, como las que mencionamos a continuación.

• Integrar los conocimientos que adquieres conforme avanzas en el estu-dio del bloque.

• Comprender que es posible aplicar varios de los conocimientos aprendi-dos en el bloque.

• Relacionar los conocimientos de otras asignaturas con los que aprendes en ésta.

• Obtener un producto final (tríptico, cuento, artefacto, obra de teatro, etc.) que difundirás entre tus compañeros y la comunidad; esto te per-mitirá ampliar tus conocimientos al estar enterado de los proyectos de tus compañeros, y al mismo tiempo ellos aprenderán al conocer tus productos.

Considera que los proyectos pueden ser de tres tipos: científicos, tecnológicos y ciudadanos. Puedes consultar tus libros de Ciencias I y II para que recuerdes las prin-cipales características de cada uno y las etapas generales para llevarlos a cabo.

Para asegurar que tu proyecto sea exitoso, lo más con-veniente es dividirlo en fases y organizarlo (figura 1.99) según tus intereses y recursos. Ahora describiremos cada una de las fases.1. Recupera experiencias previas. Como primer paso,

es importante que reflexiones acerca de aspectos buenos y malos de tus trabajos anteriores. Puedes evaluar tu desempeño individual y al trabajar en equipo con preguntas como las que aparecen en el cuadro de la siguiente página.

Figura 1.99 Es necesario que programes tus actividades personales y de equipo en un cuaderno de proyectos, conocido también como bitácora.

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Preguntas para evaluar tu desempeño en los proyectos

1. ¿Tepudisteorganizarcontuscompañerosparaefectuarlasactividadesdelosproyectosanteriores?

Sí() No()

¿Porqué?

2. ¿Alcanzastelosobjetivosplanteados? Sí() No()

¿Porqué?

3. ¿Eltiempoquededicastealaplaneación,desarrolloyconclusióndelosproyectosfueadecuado?¿Fallóalgo?

Sí() No()

¿Porqué?

4. Conbaseenlasexperienciasanteriores,¿cómopodríasmejorartuparticipaciónenestanuevaoportunidad?

Organiza una discusión con tus compañeros de grupo y el profesor para identificar los principales problemas que se presentan al trabajar en equipo y solucionarlos antes de iniciar el trabajo. Después elige a los compañeros con quienes trabajarás en el proyecto.

2. Elijan el tema. Para decidir qué tema desarrollarán en su proyecto les proponemos dos opciones, pero sólo para que se den una idea, pues de-ben ser ustedes quienes propongan y diseñen su proyecto. En cualquier caso, lo importante es que les resulte interesante y sea del agrado de todos (figura 1.100). Organicen una “lluvia de ideas” o una discusión grupal, hagan una lista de temas y reúnanse para ponerse de acuerdo.

3. Reconozcan lo que saben del tema. Antes de empezar es recomendable que lleven a cabo una actividad para recordar lo que aprendieron en otros ciclos escolares, lo que han escuchado de otras personas, en los medios, etc. Todos sus conocimientos e ideas acerca del tema que trabajarán les servi-rán como plataforma para dirigir su curiosidad y aprendizaje.

4. Planteen el objetivo. Una manera sencilla de plantear el objetivo del pro-yecto es formularlo primero como una pregunta que quieran resolver y lue-go como un problema en una oración corta, usando un verbo en infinitivo para la acción principal. Por ejemplo, supongan que han escuchado que la policía tiene un área de investigación llamada química forense. Entonces, la pregunta sería:

¿Cuál es la relación de la química con la investigación policiaca?Esta misma pregunta, planteada como un objetivo sería:

Examinar la relación de la química con la investigación policiaca.

5. Planteen la hipótesis. Parte fundamental de los proyectos en que se hace un experimento es plantear una hipótesis (figura 1.101). Según el diccionario de la Real Academia, una hipótesis es una “suposición de algo posible o im-posible para sacar de ello una consecuencia”. En el contexto científico, una hipótesis de trabajo es “la que se establece provisionalmente como base de una investigación que puede confirmar o negar la validez de aquélla” (Dic-cionario de la Lengua Española. 22a. edición, Madrid: Espasa Calpe, 2004).

Figura 1.100 Todos aporten ideas de manera respetuosa. Al final, seguramente elegirán la más adecuada.

Figura 1.101 Parte fundamental en la realización de un proyecto es el plantea-miento de hipótesis; para esto, reúnanse en equipo.

85

En otras palabras, la hipótesis es un enunciado que resume lo que ustedes consideran que pasará. Toma en cuenta que no todos los proyectos deben in-cluir una hipótesis, sólo aquellos en los que deseen comprobar un hecho me-diante un experimento; de otra manera, bastará con el objetivo.

6. Planeen las actividades Una de las herramientas más útiles en la planea-ción y organización del trabajo es la bitácora de proyectos: un cuaderno o libreta donde se registra toda la información surgida antes, durante y después del proyecto, como ideas, inquietudes, esquemas, tablas, datos cu-riosos, observaciones, etc. Siempre que la usen deben escribir la fecha, el nombre del proyecto y el objetivo.

Asimismo, les recomendamos que planeen todas sus actividades y dosifiquen el tiempo; es decir, que consideren cuánto tardarán en efectuar cada una de las etapas para entregar su trabajo en el lapso establecido. Or-ganicen las etapas de elaboración del proyecto y anótenlas en una lista en la bitácora o hagan un planificador como el que mostramos abajo.

7. Desarrollen el proyecto. Una vez decidido el tema y los objetivos, y pla-neadas las actividades, avancen semana a semana en el desarrollo de su proyecto. Procuren acercarse al profesor cada vez que lo necesiten o cuan-do duden sobre una decisión importante.

Recuerden registrar todos sus resultados en la bitácora; anotar la fe-cha y una pequeña descripción de lo que hicieron y por qué lo hicieron; esto les permitirá recordar detalles importantes que serán de utilidad al analizar y concluir su investigación (figura 1.102).

8. Analicen y concluyan. Una de las partes clave de la investigación es el aná-lisis y la obtención de conclusiones. Para ello, deben apoyarse siempre en los objetivos y la hipótesis planteados desde el inicio de la investigación: ¿se cumplieron? ¿Por qué?

Ahora, revisen sus resultados con mucha atención, analicen todos los factores que influyeron en ellos y, con base en la investigación que efectuaron,

Fecha: 17 de abril de 2008

Integrantes del equipo: Aguilar González Pedro, Martínez de la Vega Rocío,

Mendoza Gutiérrez Anaí, Valdés Anaya Jorge.Nombre del proyecto: “¿Quién es el delincuente? El análisis en la investigación científi ca”.

Objetivo: investigar los métodos de análisis que se utilizan en la investigación policiaca.

Actividades por hacer Tiempo/Sesiones Responsables

Investigarsobreeltema

Reuniryorganizarlainformaciónrecabada

Visitarunaoficinadequímicaforenseyentrevistaralquímicoencargado

Figura 1.102 Una habilidad científi ca es saber registrar cuidadosamente toda la información relevante del proyecto, las observaciones, los incidentes y, por

supuesto, los resultados. 86

fundaméntenlos; es decir, expliquen lo que ocurrió en el desarrollo de su proyecto.

Para concluir, extraigan lo más relevante de los resultados y no olvi-den mencionar si se cumplió o no el objetivo o la hipótesis; escriban sus conclusiones en oraciones cortas y puntuales. Siempre tomen en cuenta que los resultados de una investigación pueden conducirlos a diferentes conclusiones, aun si el propósito no se cumple.

Para complementar el proyecto, les sugerimos agregar una sección lla-mada “Alcances”, en la que mencionen, de manera muy breve, por qué es importante lo que ustedes hicieron y para qué podría servir, pues ésta será una aportación valiosa para ustedes y su comunidad.

9. Comuniquen el proyecto. Esta fase es importante porque en ella tanto us-tedes como el profesor apreciarán si alcanzaron el propósito general del tra-bajo por proyectos. Además, representa uno de los principales objetivos de la ciencia. Existen muchas maneras de transmitir al resto de los compañeros y a la comunidad lo encontrado en la elaboración de su proyecto. Todos los equipos deberán presentar sus resultados, pero pueden hacerlo de diferentes maneras: con carteles, folletos, exposiciones, obras de teatro, guiones de ra-dio, ferias o cualquier otra forma que se les ocurra (figura 1.103).

10. Evalúen su trabajo. Valoren su desempeño durante la ejecución del pro-yecto, tanto de manera individual como en equipo; para ello pueden di-señar cuestionarios con los aspectos que les interesen y luego contestarlos (trabajen en su bitácora). Revísenlos conforme avance el ciclo escolar y en-contrarán cosas interesantes. Si lo hacen, sus resultados serán cada vez más satisfactorios. Les damos ejemplos de preguntas.

Evaluación individual•¿Dediquéelmismotiempoala

elaboracióndelproyectoqueelrestodemiscompañeros?

•¿Pudecooperarbienconellos?¿Porqué?

•¿Cómopuedomejorarmiparticipaciónenelsiguienteproyecto?

Evaluación del equipo•¿Pudimosorganizarnos

adecuadamente?•¿Distribuimosbieneltrabajoyel

tiempo?•¿Cómopodemosmejorarparael

siguienteproyecto?

Ya explicadas las generalidades de un proyecto, comencemos con un par de sugerencias.

Figura 1.103 Una feria de ciencias es una buena manera

de comunicar sus resultados.

87

Proyecto 1. ¿Quién es el delincuente? El análi-sis en la investigación cientí� ca

La investigación de un delito, sobre todo de un crimen, implica el uso de pro-cedimientos propios al conocimiento científi co y por lo común necesita del apoyo de la química. En una investigación criminal se asume que una prueba encontrada en el lugar del crimen es una sustancia cuya identidad y compor-tamiento deben ser determinados (fi gura 1.104). También se impone el reto de colectar las muestras, preservarlas y relacionarlas con otros factores.

Una de las premisas fundamentales de la química forense es que cuando dos objetos entran en contacto habrá un intercambio entre ellos, es decir, “cada contacto deja un rastro”. El químico forense rastrea este intercambio entre ma-teriales y hace evidente lo que es invisible a los ojos de los demás. De esta ma-nera, trabaja con sustancias como pintura, vidrio, líquidos, trazas de pólvora provenientes de un disparo, fi bras textiles y todas las muestras que puedan ser analizadas. Otro de los campos de los químicos forenses es la toxicología, en el que trabajará con muestras biológicas como orina, pelo, sangre, semen, saliva o contenido gástrico para determinar, por ejemplo, el nivel de alcohol o identi-fi car las drogas que una persona ha consumido.

La química forense aplica gran variedad de técnicas, tanto cualitativas como cuantitativas, cuya fi nalidad es la búsqueda de respuestas provenientes de las diferentes evidencias que ayuden a la resolución de algún caso criminal. A con-tinuación mencionamos los análisis más importantes.

• Test de drogas Se usa para rastrear la presencia o ausencia de drogas. • Análisis de muestras de incendios Se aplica para descubrir si un incendio fue deliberado o no; se busca la

presencia de aceleradores de la combustión.• Análisis de pisadas Los ensayos fi sicoquímicos son útiles para estudiar las huellas de pisadas

dejadas en una escena del crimen y luego compararlas con las que se obtienen del calzado de algún sospechoso.

• Análisis de rastros de pintura El rastro de pintura que queda en un accidente de auto en el que el culpa-

ble huye en su vehículo sirve para relacionarla con el vehículo sospechoso.• Uso del agua fuerte (ácido nítrico-agua) Restaura los números de serie grabados en las armas de fuego cuando

han sido borrados o lijados deliberadamente para impedir el rastreo e identifi cación. El empleo de agua fuerte vuelve legibles estos números.

• Análisis de residuos de disparo y balas Se emplea para buscar residuos de las descargas de armas de fuego, como

componentes incinerados y no incinerados provenientes de los casqui-llos de la bala y del propulsor del arma.

• Falsifi cación de documentos Con un aparato de detección electroestático pueden identifi carse las di-

ferentes hendiduras de la escritura en el caso de fi rmas falsas o alteración de documentos (fi gura 1.105).

Figura 1.104 Muchas de las habi-lidades científi cas se aplican en la

actividad detectivesca.

Figura 1.105 La química permite detectar las huellas dactilares.

Al término de este subtema podrás...• Discriminarás las premisas y los

supuestos de un caso, con base es las propiedades de las sustancias y la conservación de la masa.

• Reconocerás algunos de los funda-mentos básicos de los métodos de análisis que se utilizan en la investi-gación científi ca.

• Valorarás las implicaciones sociales de los resultados de la investi-gación científi ca.


88

• Análisis cualitativo en caso de envenenamiento Se aplica para identificar sustancias venenosas, naturales y sintéticas.• Búsqueda de huellas dactilares Cuando los dedos entran en contacto con cualquier superficie, la fricción

suelta los aceites provenientes de las ranuras de la huella. Para revelar huellas dactilares se usa polvo de carbón activado finamente tamizado o polvo magnético.

• Detección de manchas de sangre Las pruebas empleadas en la detección de sangre se basan en la actividad

de las enzimas peroxidasas presentes en la sangre, las cuales reaccionan con agentes químicos y causan un cambio de color (figura 1.106)

• Análisis de pelo y muestras biológicas (orina, sangre o contenido gástrico) Las muestras biológicas proporcionan información acerca de la presencia

de algún tóxico en particular o de sus metabolitos en el organismo. Se usan principalmente en los casos de intoxicaciones, muertes por envenenamiento y consumo reciente o crónico de drogas.

En la actualidad, la televisión presenta un gran número de series que impli-can la química forense, pero también hay información más formal; por ejem-plo, Matthew E. Johll, en su texto titulado Química e investigación criminal (Editorial Reverté, España, 2008), se planteó como objetivo explicar conceptos químicos de manera clara y accesible, para lo cual aprovechó los ejemplos ofre-cidos por la ciencia forense.

La investigación de un caso criminal supone el uso de procedimientos del método científico y conceptos básicos de química. Los estudiantes, como afir-ma Matthew, “deben considerar las medidas cuantitativas, la contaminación y los venenos, e incluso cómo localizar e identificar los compuestos usando algunos equipos bastante sofisticados”.

El método científico propuesto por el mismo autor implica los pasos que ahora detallamos.1. Determinar la naturaleza del problema (quién cometió el crimen y cómo).2. Recoger y analizar los datos relevantes (considerar todas las pruebas físicas,

las declaraciones de los testigos, las coartadas, etcétera).3. Proponer una hipótesis o conjetura lógica (basada en la información recabada).4. Analizar si la hipótesis es válida.5. Si la hipótesis soporta la prueba, se ha terminado; si no, se vuelve cíclica-

mente al paso 2.

No sólo los científicos de laboratorio utilizan este método; mucha gente co-mún, desde mecánicos hasta médicos, normalmente lo usan para descifrar al-gún enigma de la vida cotidiana. Por ejemplo, ¿te has dado cuenta de cómo un médico se basa en “pistas” para descubrir una enfermedad o su causa?, ¿cómo hace un mecánico para averiguar por qué un auto no funciona?

Veamos un ejemplo real, un caso que Matthew E. Johll lamó: “La tumba delatora”. Se trata del asesinato de Wilfred Jonson, un informador del fbi, a manos de la mafia neoyorkina. Había dos sospechosos, a uno de ellos se le con-signó de inmediato; el otro, de nombre Tommy Karate Pitera, estuvo a punto de evadir a la justicia, pero una muestra de tierra lo traicionó y fue sentenciado a cadena perpetua (figura 1.107). ¿Cómo lo atraparon?

Para resolver el caso, el investigador Bruce W. Hall se basó en el supuesto de que el suelo de diferentes regiones no es igual, de modo que las muestras

Figura 1.106 Mediante reacciones quími-cas se puede saber la procedencia de una mancha de sangre.

Figura 1.107 ¿De qué manera una muestra de tierra puede “acusar” a un delicuente?

89

de diversos sitios tendrán propiedades físicas y químicas par-ticulares. En este caso el criminal había dejado una pala en el patio de su casa, la cual, según él, empleaba en labores de jar-dinería. Sin embargo, el investigador encontró restos de tierra en la parte superior de la pala y los comparó con la del jardín de la casa. Resultó ser distinta, pero similar a la de una tumba colectiva donde se hallaron maletas con los despojos de varias personas asesinadas por Pitera.

¿Cuál es el problema?Te sugerimos que diseñes, en equipo, un proyecto en el que de-ban resolver un caso (que por supuesto no necesita ser crimi-nalístico). El punto es que apliquen lo aprendido hasta ahora para “encontrar al culpable”. Pueden basarse en el caso que te acabamos de presentar. Por ejemplo, imaginen este problema:

Tu novia (o novio) dice que te estuvo esperando en el par-que cercano a tu casa mientras tú esperabas en otro lugar, y crees que miente. Ella (o él) llevaba sus botas para montañis-mo, pues iban a pasear por el campo. En las fi suras de la suela de sus botas hay muestras de tierra, supuestamente del parque (fi gura 1.108). ¿Qué harías para comprobar que es cierto lo que dijo?

¡Manos a la obra!Una vez delimitado el problema y establecido el objetivo, planteen su hipóte-sis. Luego diseñen un procedimiento experimental que los conduzca a resolver el problema.

En esta ocasión les daremos una pista: para hacer un análisis de suelo, consi-dera que éste es una mezcla heterogénea de minerales, polvo, materiales orgáni-cos, polen, arcilla, gravas y otros componentes diversos. Como los constituyentes tienen una densidad distinta y su proporción en la mezcla también varía, cada región posee una composición única en su suelo.

Pueden colectar varias muestras de suelo en bolsas de papel y hacer pruebas de densidad. El método más usado se conoce como gradiente de densidad. Un cilindro alto (o probeta) contiene disoluciones de diferentes densidades cono-cidas y al introducir las partículas del suelo éstas fl otan a la altura del cilindro que corresponde a su propia densidad. El resultado es que el suelo forma ban-das a lo largo del cilindro. Consulten las TIC recomendadas.

Analicen y concluyanLleven a cabo su estudio comparativo de suelo, analicen los datos y deduzcan la procedencia de las muestras. Discutan entre todos los integrantes del equipo y lleguen a una conclusión. No olviden aceptar o rechazar la hipótesis que plan-tearon; argumenten su decisión.

Presenten y divulguen sus resultadosRecuerden que una parte esencial de los proyectos es presentar, mediante un infor-me, todas las actividades efectuadas durante su proyecto. Muestren a la comunidad en qué consistió su investigación. Pueden organizar un seminario en el cual ofrez-can una presentación audiovisual o electrónica, hacer una dramatización del caso, un guión radiofónico, etcétera.

Figura 1.108 ¿Quién pensaría que en unas botas habría evidencias sufi cien-

tes para comprobar que se estuvo en cierto lugar?

Te recomendamos que visites estos sitios, en los que encontrarás infor-mación relacionada con el análisis de suelos.http://www.educarm.es/templates/portal/fi cheros/websDinamicas/20/prcticasueloi.pdfhttp://www.educarm.es/templates/portal/fi cheros/websDinamicas/20/prcticasueloii.pdfhttp://www.sagan-gea.org/hojared/Hoja26k.htmhttp://www.infoagro.com/abonos/analisis_suelos.htmhttp://www.textoscientificos.com/quimica/suelos/analisishttp://www.unalmed.edu.co/~geotecni/GG-05.pdfhttp://ingenieracivil.blogspot.com/2009/04/analisis-granulometri-co.html

TIC

90

Proyecto 2. ¿Qué hacer para reutilizar el agua?

El agua es un recurso vital para los seres humanos. A pesar de que México cuenta con gran cantidad de agua en varias partes del territorio, muchas de estas fuentes están contaminadas (fi gura 1.109). Además, el costo de llevarla a las casas es muy elevado.

El agua químicamente pura —100% libre de otras sustancias— no existe en la naturaleza; es, más bien, un producto de laboratorio. En estado natural el agua es una disolución cuya composición está determinada por los materiales químicos presentes en la litosfera, atmósfera y biosfera, los cuales se encuen-tran en contacto con ella y afectan sus propiedades físicas y químicas.

Por ejemplo, el agua de lluvia contiene gases y otros contaminantes del aire, suspendidos o disueltos. Las aguas superfi ciales de ríos y lagos se mezclan con otras sustancias provenientes del suelo y la vegetación, con los que han estado en contac-to así como diversos productos de las actividades humanas.

Se considera que un cuerpo de agua está contaminado cuando una sustan-cia o un factor, como el calor, lo perturba, de modo que el líquido ya no puede emplearse en usos específi cos o benéfi cos. Algunos de los contaminantes más comunes del agua son los siguientes.1. Sólidos provenientes de la erosión de los suelos, como ceniza, arena y grava

(figura 1.110).2. Colorantes producto de residuos industriales cercanos a la fuente de agua.3. Maleza acuática (lirios, algas y otros vegetales).4. Compuestos orgánicos (aceites o ácidos grasos procedentes de derrames

petroleros).5. Sales disueltas que provienen de mares cercanos (cloruro de sodio).6. Materia fecal contenida en aguas negras.

1. Lean el texto.Según una de las estimaciones más aceptadas, poco más de 97% del volumen del agua existente en nuestro planeta es salada y está en océanos y mares, mientras que poco menos de 3% es agua dulce o de baja salinidad. Del volumen total de agua dulce, esti-mado en unos 38 millones de kilómetros cúbicos, poco más de 75% se concentra en los casquetes polares, nieves eternas y glaciares; 21% está almacenado en el subsuelo y 4% restante corresponde a los cuerpos y cursos de agua superfi cial (lagos y ríos).

Fuente: Comisión Nacional del Agua CONAGUA-Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales.

www.conagua.gob.mx/Conagua/Espaniol/TmpContenido.aspx?id=e7820bc7-2da0-4646-a13e-ba8d39bd2493|%20%20%20%20%20%20%20%20ACERCA%20DEL%20

AGUA|2|0|0|0|0(Consultada el 16 de abril de 2008).

• Después de leer el texto, comenten qué llamó su atención acerca del tema y lo que cada uno sabe al respecto.

• Anoten en sus bitácoras los posibles temas de proyecto relacionados con lo que más les haya interesado de la discusión. Pueden plantear los temas como preguntas.

• Formen su equipo de trabajo.

Figura 1.110 En los ecosistema acuáticos los desechos sólidos tienden acumularse en puntos determinados.

Figura 1.109 En nuestro país hay un grave problema de contaminación de agua dulce.

Al término de este subtema podrás...• Seleccionar el método de separa-

ción más adecuado con base en las propiedades de los componentes de una mezcla.

• Aplicar diversos métodos de separa-ción de mezclas para purifi car una mezcla de agua.

• Sistematizar la información de diferentes métodos de purifi cación.


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Recuperen experiencias previas• Reunidos en equipos, hagan una autoevaluación de sus actividades en

trabajos y proyectos de los cursos anteriores. Pueden hacer un cuestio-nario previo, un intercambio de ideas, una tabla, etcétera.

• Tomen como punto de partida esas experiencias y procuren no cometer los mismos errores; o bien, apliquen aquellas estrategias que les dieron buenos resultados. Eso les servirá para mejorar en este y en sus siguien-tes proyectos.

¿Cuál es el problema?El problema que les sugerimos resolver en este proyecto se llama “¿Qué hacer para reutilizar el agua?”. La fi nalidad es separar el mayor número de contami-

nantes en una muestra de agua elegida por ustedes, con base en los co-nocimientos que adquirieron en este bloque acerca de las propiedades

de la materia, las mezclas y los métodos de separación (fi gura 1.111). Además, deberán refl exionar sobre la importancia de esta actividad en su contexto social y escolar.

Recuerden que proponemos siete semanas para el desarrollo de cada proyecto, por lo que deberán avanzar por etapas y anotar en sus bitácoras

el registro de las actividades que efectúen. Asimismo, el tema del proyecto puede variar parcial o totalmente,

siempre y cuando corresponda con alguno de los temas tratados en el blo-que. Desde luego, ustedes serán los que diseñen cómo y con qué recursos llevarlo a cabo.

¡Manos a la obra!Decidan el tema, los objetivos y la hipótesis

• Reunidos en equipos, y con las notas que tomaron, elijan un tema intere-sante y del agrado de todos los integrantes, relacionado con la purifi ca-ción del agua. Plantéenlo en forma de pregunta.

• Con base en el tema delimiten el objetivo, es decir, el aspecto principal que desean trabajar. Deben expresarlo en una frase corta, como: ➢ Diseñar un dispositivo para reutilizar el agua que uso en casa. ➢ Crear conciencia acerca de la importancia de reutilizar el agua.

• Planteen la hipótesis, esto es, una frase en la que digan qué esperan obte-ner o comprobar con el proyecto; por ejemplo:

➢ Un fi ltro fabricado con piedra de tezontle retendrá materia orgánica suspendida en una muestra de agua contaminada.

• Tomen notas, elaboren resúmenes, fi chas, organizadores gráfi cos, tablas y otros recursos para recopilar la información más importante. ¡Ah!, y no olviden anotar toda la bibliografía que utilicen.

Planeen las actividadesCon el fi n de cumplir el objetivo del proyecto, piensen en lo que deben hacer y organicen las distintas tareas. Sugerimos que elaboren una tabla, un diagrama, una lista o algo similar, que les permita organizar las actividades, el tiempo que emplearán, los recursos necesarios y quién será responsable de cada cosa.

Para guiar su investigación bibliográfi ca y desarrollar ideas encaminadas a cumplir el objetivo de este proyecto, recomendamos partir de las siguientes preguntas e investigar sus respuestas.

Ahora están listos para la fase experimental. Consideren que, en la medida en que sean meticulosos durante su experimentación, los resultados serán más

Figura 1.111 En la mayoría de los fi ltros caseros, se lleva a cabo una purifi cación física

del agua. El principio que hace funcionar estos dispositivos puede darles algunas ideas

para su proyecto.

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confiables. No olviden registrar en todo momento sus observaciones y avances en la bitácora del proyecto.

A continuación les presentamos una noticia que servirá como detonador de ideas.

Limpian agua con nopal y piedra pómez

Ciudad de México (17 de junio, 2009). Por primera vez, Maricruz Jara-millo, de 16 años y originaria de Hidalgo, viajará al extranjero; y, además, tendrá el compromiso de representar a México en la final internacional del Premio Juvenil de Agua, en Estocolmo, Suecia, junto con Janet Acos-ta y Julio Calva, tras haber ganado la versión nacional de ese certamen, con la asesoría del profesor Martín García Pérez, con el desarrollo de un sistema sencillo, económico y original que utiliza elementos de la natu-raleza (arena de río, piedra pómez, tezontle y cal) como materia prima para crear un filtro que purifica las aguas residuales que corren cerca de su localidad, con el fin de reutilizarlas en el riego de nopal.

Su proyecto, titulado “Recursos Naturales. Juntos en la Purificación el Agua”, diseñado para purificar el agua, consta de cuatro fases: en la primera, cuelan el líquido residual en un embudo con una malla y se re-tienen los sólidos grandes.

Luego se pasa a un recipiente que tiene piedra pómez (figura 1.112), que ayuda a retener bacterias y sólidos más pequeños; de ahí, pasa a otra botella cerrada con nopal, que nos ayuda a convertir contaminantes en nutrimentos, regula la acidez del agua y quita el mal olor, indicó la joven, que aún no se decide entre estudiar Trabajo Social, Biología o Química Ambiental.

Después, el agua se pasa por un recipiente con cal, que ayuda a quitar la viscosidad y, al final, a otro con tezontle y arena, para filtrar los residuos de baba y cal. Con esta técnica, de cada tres litros de agua residual se logra recuperar uno y medio de agua tratada.

El objetivo principal de esta investigación es reutilizar el agua residual que corre en el río ubicado en la colonia 11 de Julio de la capital de dicha entidad, y propiciar el ahorro de este valioso recurso natural al aprove-charlo para riego.

¿Quésabesrespectoalproblemadelaguaenelmundo?

¿Cómoafectaelcambioclimáticolosmantosacuíferos?

Discutanacercadelacontaminaciónderíos,comoelGrijalva,enChiapasyTabasco,oelríoSantiago,enJalisco.¿Quécontaminantessonlosmáscomunesenesascorrientes?Busquennoticiasperiodísticassobreeltema.

¿Cuálessonlosprincipalescontaminantesdelagua?

¿Cómoselimpiaelaguaenlasplantasdetratamiento?

¿Cuálessonlosprincipalesproblemasqueafectanatucomunidadenrelaciónconelagua?Haganunabreveencuestaentrefamiliaresyvecinos.Sistematicenlainformacióndemaneraquepuedanobservargráficamentelaproblemáticaenlacomunidad.

¿Cómorepercutenenlavidadiariadetucomunidadlosproblemasreferentesalagua?¿Cuáleselbeneficiodeesteproyecto?

Figura 1.112 La piedra pómez es una roca de origen volcánico que funciona como un excelente filtro.

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El nopal desprende una baba (mucilago) que contiene glucosa, soluble en el agua que, por lo tanto, atrapa los contaminantes eliminándolos y reemplazándolos por nutrimentos naturales, al tiempo que elimina malos olores, proporciona buen sabor y regula el grado de acidez del agua.

Lo novedoso de este proyecto es la aplicación de alto impacto con la reducción de demanda química de oxígeno y sin necesidad de un tra-tamiento químico; además de ser una alternativa de bajo costo para la eliminación de múltiples contaminantes y que además propicia la reutili-zación del agua.

Fuente: Periódico Reforma. 19 de julio de 2009.

Presenten y divulguen sus resultados• Presenten los resultados con el medio de divulgación que hayan elegido

(figura 1.113).• Evalúen su desempeño y el de sus compañeros. Una vez terminada la presentación de los resultados, comenten qué bene-

ficios aportó el proyecto a ustedes y a su comunidad, y si piensan que hubo cambios en sus actitudes después de haberlo llevado a cabo.

Otras ideas para apoyar su investigación• Visiten las instalaciones de una planta de tratamiento de aguas de desecho

y hagan un esquema que explique su funcionamiento (figura 1.114).• Investiguen cuánta agua se pierde si una llave gotea.• Soliciten en la delegación o ayuntamiento de su comunidad datos acerca

del consumo de agua, el lugar donde se depura y las actividades propues-tas por instancias de gobierno para reducir dicho consumo.

• Busquen datos en los censos de población y vivienda referentes al consu-mo de agua y desarrollo de este servicio en su estado y en el país.

Sugerencias bibliográficas, hemerográficas y de InternetLes sugerimos consultar estas fuentes de información; en ellas encontrarán da-tos útiles para desarrollar el proyecto.

• Robert W. Wood, 2004, Ciencia creativa y recreativa. Experimentos fáci-les para niños y adolescentes, Col. Astrolabio, México: sep/McGraw-Hill Interamericana.

• Glinda Irazoque y José Antonio López, 2002, La química de la vida y el ambiente, Col. Espejo de Urania, México: sep/Santillana.

• Página de la Biblioteca Nacional de Salud y Seguridad Social. www.sagan-gea.org/hojared_AGUA/paginas/17agua.html• Página de Educared Argentina. h t t p : / / m x . e n c a r t a . m s n . c o m / e n c y c l o p e d i a _ 7 6 1 5 7 2 8 5 7 /

Contaminaci%C3%B3n_del_agua.html• Página de Discovery Channel. www.tudiscovery.com/contaminacion/index.shtml• Página de la Comisión Nacional del Agua. www.conagua.gob.mx• Página del Instituto Nacional de Estadística y Geografía. www.inegi.gob.mx

Figura 1.113 De poco serviría su proyec-to si no lo divulgaran a otras personas.

Figura 1.114 En los últimos veinte años han surgido muchas plantas purificadoras

de agua.

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AutoevaluaciónRegistra tu desempeño durante el bloque. Marca con una ✔ la casilla que refleje tus logros.Al final, con ayuda del profesor, decide qué área debes reforzar.

Evalu

aci

ón

gen

era

l

Actividades SiempreCasi

siempreAlgunas

vecesNunca

Act

itu

des

¿Asistesconelmaterialnecesarioparatrabajar?

¿Erestoleranteconlaopinióndelosdemás?

¿Eresparticipativoenlasactividades?

¿Compartesconotroslainformaciónqueencuentras?

¿Ayudasatuscompañerosalefectuarlasactividades?

¿Tienestustrabajoscompletosyordenados?

Destr

ezas

¿Manejasinstrumentosdelaboratorioyotrosobjetosqueutilizasenlasactividades?

¿Registrasyordenaslosdatosobtenidos?

¿Interpretasresultadosyelaborasconclusiones?

¿Hacestustrabajosconlimpiezaycalidad?

¿Tecuestatrabajoelaborargráficas?

Inte

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resenta

ción ¿Proponesdiferentesmanerasdesolucionar

unproblema?

¿Verificaslassolucionesalosproblemas?

¿Necesitasayudaparaexpresartusconclusiones?

Com

pre

nsió

n

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ón ¿Comprendeselproblemademanerarápida?

¿Puedesrelacionarlosresultadosconotrosconocimientos?

¿Buscaselorigendeloserrorescometidos?

¿Puedesseguirconfacilidadlametodologíacientífica?

Desem

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o ¿Participastedemaneraactiva?

¿Escuchasteconrespetolasopinionesdetuscompañeros?

¿Expresastetusideaslibremente?

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car

las

act

ivid

ad

es ¿Dispusistedeltiemposuficienteparatustareas?

¿Planeastecómoibasaejecutarlastareas?

¿Entregasteeneltiempoacordadolastareasqueeranturesponsabilidad?

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Química - Secundaria SM · Subtema 1.1 ¿Cuál es la visión de la ciencia y la tecnología en el mundo actual? 15 ... ¿Qué hacer para reutilizar el agua? 91 Autoevaluación 95