SISTEMA MATERIAL: Proponerse trabajar con preguntas y respuestas para definir conceptos acompaña a las prácticas en el laboratorio.

Con el desarrollo de los conceptos de materia, cuerpo, sustancias, propiedades de la materia, y mediante la lectura y observando las animaciones se introduce el concepto de sistema material con los siguientes ejercicios. 
 Clikear: http://www.iesaguilarycano.com/dpto/fyq/mat/mat1.htm

DENSIDAD, MASA, VOLUMEN

En esta aplicación interactiva aprenderemos a calcular masas, volúmenes y densidades de una forma interactiva y muy intuitiva.
Esperemos que esta aplicación sea de su agrado.

Clikear :
http://www.genmagic.net/fisica/dens1c.swf

Calculo de la Masa

Arrastremos cualquier objeto hacia la balanza digital.
Por ejemplo arrastremos el caracol, la balanza nos medirá una masa de 5.605 gramos.
Tendremos que colocar la masa como sigue:

• Masa del caracol (gramos) = 5.605 gr
• Masa del caracol (decigramos) = 56.05 dg
• Masa del caracol (centigramos) = 560.5 cg
• Masa del caracol (miligramos) = 5605 mg

Usted complete con los otros objetos.

Calculo del Volumen:

Observe que el volumen de agua inicial en la probeta está en 80 ml.
Ingresemos cualquier objeto dentro de la probeta, por ejemplo el cubo.
Vemos que el nivel de agua en la probeta sube a 120 ml.
Por lo tanto, el volumen del cubo seria: 120 – 80 = 40 ml.
Pruebe usted con los otros objetos.

Calculo de la Densidad:

En este pequeño taller de la densidad, solo tenemos que tener bien claro los conceptos de masa y volumen que hemos visto en los dos pasos anteriores.
Una vez hecho esto, solo tenemos que reemplazar en la fórmula y dividir. Como una pequeña ayuda, en la parte inferior hay una pequeña calculadora que nos ayudará en algunas divisiones complejas.

Érase una vez...

Hierón II, rey de Siracusa en el siglo III a.C. y pariente de Arquímedes, tenía suficiente confianza en él para plantearle problemas aparentemente imposibles. Cierto orfebre le había fabricado una corona de oro. El rey no estaba muy seguro de que el artesano hubiese obrado rectamente; podría haberse guardado parte del oro que le habían entregado y haberlo sustituido por plata o cobre. Así que Hierón encargó a Arquímedes averiguar si la corona era de oro puro [...] . Arquímedes no sabía qué hacer. El cobre y la plata eran más ligeros que el oro. Si el orfebre hubiese añadido cualquiera de estos metales a la corona, ocuparían un espacio mayor que el de un peso equivalente de oro. Conociendo el espacio ocupado por la corona (es decir, su volumen) podría contestar a Hierón, lo que no sabía era cómo averiguar el volumen de la corona. Arquímedes siguió dando vueltas al problema en los baños públicos.[...] De pronto se puso en pie como impulsado por un resorte: se había dado cuenta de que su cuerpo desplazaba agua fuera de la bañera. El volumen de agua desplazado tenía que ser igual al volumen de su cuerpo. Para averiguar el volumen de cualquier cosa bastaba con medir el volumen de agua que desplazaba. [...] Arquímedes corrió a casa, gritando una y otra vez: "¡Lo encontré, lo encontré!". Llenó de agua un recipiente, metió la corona y midió el volumen de agua desplazada. Luego hizo lo propio con un peso igual de oro puro; el volumen desplazado era menor. El oro de la corona había sido mezclado con un metal más ligero, lo cual le daba un volumen mayor. El rey ordenó ejecutar al orfebre. (En "Momentos estelares de la ciencia" de Isaac Asimov)

 Principio de Arquímedes:

Un cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desplaza.

Utilizan el recurso interactivo:

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/indice.htm

ESTADOS DE LA MATERIA

Los 3 Estados de la Materia: En este video de Youtube se explica químicamente los distintos estados de la materia (sólido, líquido y gaseoso) y como pueden pasar de un estado a otro a través de los fenómenos de cambio de estado. También se explica en el video la diferencia entre vaporización y evaporización.

MATERIA: Es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio, se encuentra en constante movimiento y transformación mediante fenómenos físicos y químicos, principalmente. Su existencia es independiente de nuestros sentidos y el hombre

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Óxidos

A partir del texto:

Química de Todos los Días: Un Mundo de Óxidos

Dado que el oxígeno gaseoso es una especie química que con mucha facilidad sustrae electrones de otras sustancias y éste es omnipresente en la biósfera, una gran cantidad de los procesos de oxidación naturales en la Tierra involucran a este elemento; dicen los químicos que vivimos en una atmósfera de naturaleza oxidante, de aquí el título de este relato. No obstante, no sólo el oxígeno es capaz de oxidar a otros compuestos químicos, existen otras sustancias oxidantes aún más potentes; de hecho el propio oxígeno puede ser oxidado si éste se encuentra frente a una sustancia que le pueda quitar electrones. Esto último no se ha observado de manera natural en la Tierra, pero los químicos pueden hacerlo en sus laboratorios. En realidad hay varias sustancias capaces de oxidar a muchos compuestos químicos, con la misma e incluso mayor facilidad que lo hace el oxígeno del aire [O2 ]; un ejemplo cotidiano: el ozono [O3 ]. Esta sustancia gaseosa corresponde a una “presentación” diferente, aunque mucho menos abundante, en la cual podemos encontrar al oxígeno en la naturaleza. El ozono es un agente tóxico como consecuencia de su fuerte poder oxidante y se produce en las ciudades por la acción de la luz solar sobre el dióxido que a su vez es un contaminante generado principalmente por los automó- viles. Sin embargo, el ozono también se produce en forma natural en las capas altas de la atmósfera (capa de ozono) donde tiene un papel fundamental para la vida ya que neutraliza la mortal radiación ultravioleta que proviene del espacio exterior. Otros ejemplos de oxidantes fuertes son los conocidos limpiadores caseros del tipo del “Cloralex”, los cuales liberan cloro atómico [Cl] que es el agente que blanquea y decolora la ropa por su fuerte efecto oxidante sobre las manchas y los colorantes del tejido. Pero por ahora, eso es “harina de otro costal”. Aquí sólo queremos hablar de las sustancias estrictamente llamadas ÓXIDOS (aún por los químicos) y que se refieren a aquéllas que se originan de la unión química entre algún elemento químico y el oxígeno cuando éste último le quitó electrones al primero.

Los óxidos se han estado produciendo continuamente desde el mismo momento del origen de la Tierra, muchísimo antes que hubiera clavos, herramientas u otros artículos metálicos elaborados por el humano. De hecho, una buena parte de los elementos de la Tabla Periódica de manera natural se encuentran asociados al oxígeno en formas químicas muy estables. Una de las especies químicas más abundantes a nivel de la corteza terrestre es el bióxido de silicio [SiO2 ], también llamado sílice o sílica por los químicos, siendo el cuarzo una de sus formas cristalinas naturales mejor conocida. A propósito de esto, los cristales minerales como el cuarzo están de moda entre aquellos que creen que pueden curarse de sus males (físicos y espirituales) al acercarlos a su cuerpo; desafortunadamente para la Medicina, esto no puede tener mayores efectos sobre la gente que los que podría tener el acercarse un pedazo de vidrio o un trozo de hielo. Tal vez un cristal como el diamante u otro tipo de piedra preciosa pudiera dar cierto alivio, pero derivado tan solo de su elevado valor monetario. En la corteza terrestre existe una amplia variedad mineral de especies químicas llamadas genéricamente silicatos; estos compuestos están íntimamente relacionadas con la sílice y de hecho los silicatos pueden considerarse “sales” derivadas de ésta (ver adelante). Esta gran abundancia de la sílice y los silicatos no es casual ya que el oxígeno junto con el silicio son los dos elementos más abundantes de la corteza terrestre, representando en conjunto unas tres cuartas partes del peso de cualquier muestra del suelo (rocas, tierras, arenas, etc.). Irónicamente, el cuarzo es tan abundante en el suelo que pisamos así como en las paredes y techos que nos rodean (cuando contienen cemento, arena, ladrillos o tierra) que, de acuerdo a los “sanadores” con cristales, ¡¡ todos lo seres vivos deberíamos gozar de cabal salud !! Algún día aprendimos, en nuestros primeros años escolares, que en la respiración de los seres superiores se produce bióxido de carbono [CO2 ], también llamado anhídrido carbónico, que es uno de los diferentes óxidos que puede formar el elemento carbono (otro es el tóxico monóxido de carbono, CO). A diferencia del óxido de hierro, el bióxido de carbono no es herrumbroso y de hecho ni siquiera lo podemos ver ni oler ya que es un gas que nos resulta casi inodoro en bajas concentraciones. En la combustión de pastos y bosques (que a veces ocurren en forma natural) se generan, además del bióxido de carbono, otros óxidos gaseosos como el bióxido y el trióxido de azufre [SO2 y SO3 ]; diferentes óxidos de nitrógeno [NO y NO2 ]; pero también queda un residuo grisáceo, y es lo que denominamos cenizas, que corresponde principalmente a los óxidos de potasio [K2 O]; sodio [Na2 O]; calcio [CaO]; magnesio [MgO] así como de otros elementos metálicos. En este punto podemos destacar que los óxidos pueden ser gaseosos (por ejemplo, los de carbono, nitrógeno y azufre), sólidos (por ejemplo, los de hierro, cobre, sodio, calcio o silicio) e incluso, aunque con menos frecuencia, líquidos (el agua, sin duda). Otra característica muy interesante de los óxidos es su comportamiento.

 Fuente: Redalyc.Química de Todos los Días: Un Mundo de Óxidos

www.redalyc.org/pdf/416/41612202.pdf  

Trabajar en  las actividades a través de los siguientes consignas:

a) Lea el título del texto en grupo y relacionen la información que brindan ambos con la actividad que realizaron previamente para que puedan anticipar el contenido de la lectura.

b) A continuación, realicen una lectura silenciosa individual del texto.

c) Identificar los párrafos en los que se extiende esta noción al funcionamiento de la atmósfera terrestre.

d) Según la lectura y la actividad anterior: Identifica en el texto los párrafos que describen el concepto de óxido propiamente dicho.

e) Realizar un resumen del texto en forma individual. Pueden copiar y pegar los párrafos que desarrollan el concepto extendido y la oración en la que se presenta la definición. Luego deberán trabajar en la unión de estos para lograr un resumen del texto que funcione como texto independiente. Para hacerlo, pueden utilizar el procesador de textos disponible en los equipos portátiles

¿Qué aprendí con la lectura del texto? ¿Cómo lo aprendí? ¿Cuáles fueron las actividades que me resultaron más difíciles?; ¿y las más fáciles? ¿Por qué?¿Qué me gustaría seguir estudiando acerca de ellos según la lectura del texto?

Óxidos  Básicos                     

Los óxidos son compuestos binarios, es decir, formados sólo por dos elementos, uno de los cuales es oxígeno actuando con número de oxidación –2.

Si el número de oxidación del metal es x, entonces la fórmula general del óxido será M₂O_x. Cuando x = 1, simplemente se escribe M₂O. Veamos algunos ejemplos:

 Óxidos de metales alcalinos

Recorriendo la tabla periódica de izquierda a derecha, encontramos en primer término el grupo IA (1) o de los elementos alcalinos, los que por tener un solo electrón de valencia actúan con carga +1. En este caso se necesitarán dos iones del metal para neutralizar la carga del oxígeno. En otras palabras la fórmula de estos óxidos será: Li₂O, Na₂O, K₂O y, en general, será M₂O siempre que el número de oxidación del metal sea +1.

Para nombrar estos óxidos, se sigue la siguiente regla:

oxido de (nombre del metal)

La parte variable del nombre figura entre paréntesis. Así, las sustancias anteriormente escritas se denominarán, respectivamente, óxido de litio, óxido de sodio y óxido de potasio. Es incorrecto escribir óxido de Li u óxido de Na, ya que es una mezcla de nomenclatura con símbolos.

Óxidos de metales alcalino térreos

Los metales alcalino térreos o del grupo IIA (2), por poseer dos electrones de valencia actúan con número de oxidación +2 por lo que la fórmula general de su óxido será M₂O₂ o MO al simplificar. MgO, CaO, BaO serían algunos ejemplos.

 Óxidos del grupo del aluminio

El aluminio pertenece al grupo IIIA (13) y su número de oxidación es +3. La fórmula general de estos óxidos es M₂O₃. Para el caso del Al sería Al₂O₃.

 Óxidos de los metales de transición

En el caso de los metales de transición, éstos suelen actuar con más de un número de oxidación; así, el hierro actúa con +2 y +3, originando dos óxidos diferentes: FeO y Fe₂O₃ respectivamente. Nótese que si se sigue la regla anterior, ambos se llamarían óxido de hierro y no se sabría a cuál de las sustancias se está haciendo referencia. Esto es incorrecto, ya que el nombre debe ser lo suficientemente claro. En este caso los nombres serán óxido de hierro (II) y óxido de hierro (III).

Para determinar la fórmula del óxido de manganeso (IV), entonces se tiene en cuenta la regla general para la fórmula de un óxido y se escribiría Mn₂O₄, que al simplificar queda como MnO₂.

Esta nomenclatura también es utilizada con los elementos representativos que actúan con más de un estado de oxidación, grupos 13 al 16. Por ejemplo, PbO es la fórmula del óxido de plomo (II)

La nomenclatura que acaba de usarse con los óxidos se denomina nomenclatura sistemática de Stock o de numeración romana. Es la de uso más frecuente para los compuestos metálicos.

Reacción de metales con oxígeno y agua

Oxido de Zinc: Se usa como pigmento e inhibidor del crecimiento de hongos en pinturas,     como rellenado de llantas de goma y como pomada antiséptica 2- Oxido de Magnesio: Como antiácido para aliviar los malestares estomacales causados por el calor o la acidez estomacal

 Oxido cúprico: Es usado como pigmento en cerámicas para producir azul,rojo, y verde( y a veces gris, rosa, negro)

También es usado para producir soluciones cupraminosas usadas para producir rayón
  Oxido férrico: es un estado natural conocido como hernatita. Es purificada para su uso como soporte de almacenamiento magnético en audio e información
  Dióxido de titanio: Se emplea en la industria de la pintura , en la fabricación de cremas  y jabones
  Oxido de calcio: Es la misma cal que se usa en la preparación de cementos y morteros, en la obtención de hipoclorito de sodio que es el material fundamental de los blanqueadores domésticos.  
 Oxido de plomo: (PbO), de color amarillo, el cual normalmente contieneun poco de minio, Pb2O3 (óxido doble de plomo (II) y plomo (IV), de color rojo) lo cual le confiere una tonalidad naranja al producto, utilizado comúnmente en la industria química y en cerámica.
       

Método de aproximación, tanteo o inspección:

 En éste método no se requiere casi ningún cálculo matemático, prácticamente es un conteo de los átomos de cada elemento tanto en los reactivos como en los productos, sin embargo, se siguen algunas reglas que facilitan el balanceo de la ecuación.
     -  Se contabilizan los átomos de cada elemento en los reactivos y en los productos
     -  Se equilibran los átomos asignando el coeficiente adecuado, comenzando por los metales, se cuntinúa con los no metales, luego el hidrógeno y por último el oxígeno.
      -  Una vez asignados todos los coeficientes, se verifica la igualdad.

   
                                     

      

        

Características  al reaccionar con el agua

 Los óxidos ácidos, al reaccionar con el agua, forman ácidos oxigenados, también llamados oxácidos Que pH los identifica: Lo mas fácil es detectar por medidas de pH. A una solución desconocida un el pH ( o sea el nivel de acidez) con un peachímetro o con un indicador ( que cambie de colora determinados pH) si el PH es menor a 7 es un acido, mayor a 7 una base o hidróxido y si es aproximadamente 7 es un oxido -En que consiste la lluvia acida. ¿Cómo se forma? ,¿Cómo puedes solucionar el efecto nocivo de la lluvia acida?: La lluvia ácida se forma cuando la humedad en el aire se combina con los óxidos de nitrógeno y el dióxido de azufre emitidos por fábricas, centrales eléctricas y vehículos que queman carbón o productos derivados del petróleo. En interacción con el vapor de agua, estos gases forman ácido sulfúrico y ácidos nítricos. Finalmente, estas sustancias químicas caen a la tierra acompañando a las precipitaciones, constituyendo la lluvia ácida. 

 Entre las medidas que se pueden tomar para reducir la emisión de los contaminantes precursores de éste problema tenemos las siguientes:

 § Reducir el nivel máximo de azufre en diferentes combustibles. 

 §Trabajar en conjunto con las fuentes fijas de la industria para establecer    disminuciones en la emisión de SOx y NOx, usando tecnologías para control de  emisión de estos óxidos.

 § Impulsar el uso de gas natural en diversas industrias. 

 § Introducir el convertidor catalítico de tres vías. 

 § La conversión a gas en vehículos de empresas mercantiles y del gobierno. 

 § Ampliación del sistema de transporte eléctrico. 

 § Instalación de equipos de control en distintos establecimientos.

 § No agregar muchas sustancias químicas en los cultivos. 

 § Adición de un compuesto alcalino en lagos y ríos para neutralizar el pH.

 § Control de las condiciones de combustión (temperatura, oxígeno, etc.)

Reacciones Químicas en las ciencias de la alimentación, medicina y farmacia, ecología y medio ambiente, petroquímica, podemos referirnos ya sin temor a equivocarnos que la utilidad de la química y por lo tanto las reacciones que esta produce mediante sus balanceos son extensas, casi podríamos decir: infinitas, pero también infinitamente útiles para nosotros los seres humanos. Esto del balanceo y las reacciones químicas que producen, las encontramos en el hogar, en la industria, farmacéutica, en la industria vitivinícola, en la repostería, alimentación. Podríamos decir que casi en todas las actividades por no decir; todas, donde se encuentre un elemento químico.

IMPORTANCIA DEL ESTUDIO DE LA QUÍMICA

La Química está en todos lados

Al observar el medio que nos rodea nos podemos dar cuenta de que existen infinidad de sustancias, materiales, objetos e incluso seres vivos que están relacionados con la Química.

La palabra Química no es sinónimo de malo o artificial, pues desde que despertamos estamos en contacto con la química; por ejemplo la pila del despertador, el jabón , el desodorante, el perfume, la pasta de dientes, el material del peine o el cepillo para el cabello, los alimentos  que consumimos en el desayuno,  el fósforo   con el que encendemos el gas de la cocina, los colorantes naturales y sintéticos que llenan de color los objetos que nos rodean y las ropas que vestimos,  los equipos de tecnología que hacen que nuestras tareas  sean más cómodas y placenteras, el cuidado de nuestra salud, así como sensaciones,  sentimientos (como el amor, miedo, tristeza, etc.) y enfermedades son el resultado de reacciones químicas.

Relación de la química con el ser humano, la tecnología y el ambiente.

¿Alguna vez te preguntaste qué es lo que causa el olor de las flores o de las frutas? ¿Por qué las frutas y las verduras tienen diferentes colores y sabores? ¿Por qué el hielo se derrite y el agua se evapora?, ¿por qué en otoño las hojas cambian de color?, y ¿cómo una batería genera electricidad?.....

Todos los días hacemos uso de objetos y sustancias ya sea para el aseo  de la  casa o de nuestro cuerpo e incluso consumimos bebidas y alimentos o medicamentos, pero….. cuántas veces nos  preguntamos ¿de qué están hechas?, o ¿qué sustancias contienen los productos de limpieza?, ¿de dónde sale el combustible que utilizamos? ¿Por qué es diferente el aceite que usan los motores al que usamos para cocinar? , ¿De qué está hecho nuestro celular?  O ¿Por qué no utilizan las mismas pilas que una  radio? , ¿Por qué algunos alimentos nos causan malestar y otros no? ¿Cómo es que nuestro cuerpo asimila los nutrientes de los alimentos, o los medicamentos?  Y cuántas veces no hemos preguntado por qué en la época de nuestros abuelos no existían tantos productos tan diferentes, ¿cómo conservaban los alimentos en la época de nuestros abuelos?

La respuesta a todas estas preguntas y muchas otras…… está en los procesos químicos que están teniendo lugar en todo momento a nuestro alrededor.  Estos cambios químicos en la actualidad han perfeccionado y elaborado una gran diversidad de productos de uso cotidiano como jabones, detergentes, aceites, perfumes, medicamentos, fertilizantes, telas sintéticas, plásticos, conservadores  y saborizantes, y derivados del petróleo, como son los combustibles, nuevos materiales para ropa y calzado deportivo, o de uso industrial, que hacen que nuestras actividades laborales, de estudio, diversión y descanso sean más cómodas y fáciles de realizar.

Con el paso del tiempo el ser humano  se ha esforzado para obtener  y desarrollar mejores y nuevos materiales para la construcción de casas , caminos y puentes,  herramientas, autos, máquinas, muebles de oficina,  de escuelas, del  hogar,  y dispositivos que le permitan vivir mejor y más confortablemente.

La naturaleza de la química

Si buscamos en los libros e incluso en el diccionario la definición de química encontraremos lo siguiente “ Química es la ciencia  que se dedica al estudio  de la composición, estructura, propiedades y reacciones de la materia, en especial de los sistemas atómicos y moleculares”; algunos nos proporcionarán una definición más sencilla: “ La química es la ciencia que estudia la composición de la materia y de los cambios que experimenta” o esta otra; “ Química; es la ciencia que estudia la composición y las propiedades de la materia y sus transformaciones con intervención de la energía”

Pero ninguna de estas definiciones nos dará una visión completa de lo que realmente es la química, porque tanto la química como la física constituyen una rama fundamental del conocimiento porque muchos de los procesos que tienen que ver con la transformación de la materia están asociados tanto a cambios químicos como físicos y viceversa, la química también tiene una estrecha relación con la biología, no sólo porque los organismos vivos están constituidos por sustancias materiales, sino también porque la vida misma es, en esencia un sistema complejo de procesos químicos interrelacionados, sin dejar de mencionar los procesos que se realizan dentro de nuestro propio organismo que   suceden por la liberación de sustancias en nuestro interior que  son el resultado de reacciones químicas.

 ¿Por qué estudiar química?

Aprender de los beneficios y riesgos asociados con los productos químicos nos ayuda a ser ciudadanos informados capaces de resolver problemas de forma inteligente y de comunicarnos con otros de forma organizada y lógica.

Después de leer el texto, responder:

1. ¿Por qué crees que es importante la química en tu vida?                                                                                  

2. ¿Qué estudia  la Química?

3. ¿Con que otras ciencias se relaciona la Química? ¿De qué manera?   

                                                                                                                                                                                4.Escribir: 

a. 5 ejemplos de actividades que hagas que se vinculen con la Química. Fundamentar en cada caso.

b. 10  artículos de uso cotidiano (que no estén en el texto) en los que esté presente la Química.

5. Dar 2 ejemplos de cómo la Química ayudaría a ser “ciudadanos informados” capaces de tomar buenas  decisiones  que mejoren nuestra calidad  de vida.

La química se relaciona e interactúa con todas las demás ciencias y a la hora de cuestionarse el accionar humano con respecto a la naturaleza, comprender las interacciones que ellas tienen entre sí nos ayuda a resolver los problemas que se nos presentan.