BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA … · Academia General de Química del NMS de la BUAP...
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BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA ACADEMIA GENERAL DE QUIMICA GUÍA METODOLÓGICA BAJO EL ENFOQUE POR COMPETENCIAS de QUÍMICA Unidad Académica: _________________________________________ Nombre del Alumno: ________________________________________ Grupo y Turno: ________ Julio de 2014
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BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA
ACADEMIA GENERAL DE QUIMICA
GUÍA METODOLÓGICA BAJO EL ENFOQUE POR
COMPETENCIAS de
QUÍMICA
Unidad Académica: _________________________________________
Nombre del Alumno: ________________________________________
Grupo y Turno: ________
Julio de 2014
Academia General de Química del NMS de la BUAP Bloque de Aprendizaje: Los gases que nos rodean.
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COMISIÓN DE ELABORACIÓN DE LA GUÍA METODOLÓGICA DE QUÍMICA EN
COMPETENCIAS
DOCENTE UNIDAD ACADÉMICA
ALEJANDRA FERNÁNDEZ GARCÌA
ANA YADIRA RAMÍREZ GAONA PREPARATORIA LIC. BENITO JUÁREZ GARCÍA
ELIA CARINA LINARES XILOTL PREPARATORIA LIC. BENITO JUÁREZ GARCÍA
ELIZABETH GARCÍA HERNÁNDEZ PREPARATORIA REGIONAL EMILIANO ZAPATA EXTENSIÓN EN SAN MARTÍN TEXMELUCAN.
ERIKA PREPARATORIA REGIONAL SIMÓN BOLIVAR
JOSEFINA CAÑETE GUEVARA PREPARATORIA REGIONAL 2 DE OCTUBRE.
MARICELA PINEDA OVANDO PREPARATORIA REGIONAL SIMÓN BOLIVAR
MÓNICA LEZAMA TELLEZ PREPARATORIA EMILIANO ZAPATA
PAULINA RODRÍGUEZ PINEDA PREPARATORIA LIC. BENITO JUÁREZ GARCÍA
TERESA MEDINA MEDINA PREPARATORIA LIC. BENITO JUÁREZ GARCÍA
Academia General de Química del NMS de la BUAP Bloque de Aprendizaje: Los gases que nos rodean.
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INDICE
PRESENTACIÓN ………………………………………………………………………………………………………….....
INTRODUCCIÓN …………………………………………………………………………………………………............
BLOQUE 1: LOS GASES QUE NOS RODEAN……………………………………………………………..
BLOQUE 2: AGUA: UN LÍQUIDO OMNIPRESENTE…………………………………………………..
BLOQUE 3: SUELO…………………………………………………………………………………….…………….
BLOQUE 4: PETRÓLEO…………………………………………………………………………………………..
BLOQUE 5: QUÍMICA, ALIMENTACIÓN Y SALUD…………………………………………………….
ANEXOS
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PRESENTACIÓN
Los constantes cambios del medio social, económico, laboral, cultural y político generan
en las personas la necesidad de adaptarse y responder a dichos cambios. Este mismo
panorama es aplicable al medio educativo, las nuevas necesidades de aprendizaje
(desprendidas directamente del entorno sociolaboral), llevan a los docentes y a los
estudiantes, a desarrollar las competencias. La educación centrada en el aprendizaje
vislumbra un nuevo camino de las prácticas pedagógicas, equilibra la responsabilidad de
los resultados académicos en todos los actores educativos. Por tanto, este nuevo enfoque
ofrece muchos retos para el docente, la necesidad de trabajar en el aula ahora por
competencias, de saber evaluar en este enfoque, es necesario que los docentes tengan
conocimiento de las competencias que deben de desarrollar, con el fin de que las
perfeccionen de manera continua, es decir estar en un proceso continuo de formación,
considerando los cambios que se dan en los diferentes ámbitos de la realidad sociocultural
y económica, solo de esta manera los estudiantes desarrollarán las competencias
necesarias para afrontar los retos del contexto. Por ello hoy en día, el docente debe de
tener conocimientos, habilidades, destrezas y valores que le permitan crear escenarios y
ambientes de aprendizaje donde los alumnos puedan desarrollar las competencias. Saber
diseñar la planeación didáctica, bajo la metodología de proyectos formativos, que le
impliquen al alumno retos donde pueda resolver problemas del contexto de manera eficaz
y con compromiso y que generen evidencias de aprendizaje. Así como diseñar materiales
didácticos que cubran las necesidades temáticas del programa vigente en competencias.
De esta manera la Academia General de Química del NMS de la BUAP, comprometida con
su quehacer y con los estudiantes, diseña La Guía Metodológica bajo el Enfoque por
Competencias, esperando sea de utilidad al docente, como un material de apoyo,
aportando de manera eficiente al proceso de enseñanza-aprendizaje y a los estudiantes
que son y serán siempre el motivo de seguir trabajando y transformando el quehacer
educativo.
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INTRODUCCIÓN
La presente Guía Metodológica bajo el Enfoque por Competencias está conformada por
las siguientes secciones que tienen una aplicación específica en el aprendizaje por
competencias:
Nombre y número del bloque, y Unidad de competencia, la finalidad es que el
estudiante tenga presente la competencia que se quiere desarrollar.
Desempeños a lograr por los estudiantes, son los indicadores, es el eje rector
que guiará a los estudiantes para alcanzar la competencia.
Problema a resolver (situación didáctica), es el escenario de aprendizaje, la
sección que pone en contexto al estudiante en un problema en particular, y que lo
enfrenta a un conflicto cognitivo, dicho problema lo desarrollará a lo largo de la
etapa formativa y resolverá al final en la etapa de cierre.
Explora tus Ideas, consiste en una evaluación diagnóstica, a la vez que despierta el
interés del estudiante, explicitando sus conocimientos previos.
Actividades de Aprendizaje, son las actividades que propician la participación
activa del alumno, a través de la mediación del docente, tal como la autonomía, la
investigación, la creatividad, el uso de las tecnologías etc. y contribuyen a la acción
señalada en los criterios de desempeño., comprenden las fases de la secuencia
didáctica. Se acompañan por los Instrumentos de evaluación.
Instrumentos de evaluación, Se enfocan en evidencias de desempeño, Determinan
niveles de competencia e incluyen aspectos cualitativos y cuantitativos
Evidencias es el producto que permite evaluar la competencia
Atributos de las competencias genéricas, son las características relacionadas con
las actividades de aprendizaje
Lecturas, es la explicación teórica para la comprensión de los saberes, y sienta las
bases para poder consultar otras fuentes bibliográficas.
Tareas, permite reflexionar y retroalimentar el aprendizaje
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MIS EXPECTATIVAS DEL CURSO
Llena los siguientes apartados con lo que se te solicita:
¿Cuáles son las expectativas que tienes del curso de química?
¿Qué te gustaría que ocurriera? ¿Cuáles son tus compromisos ante el curso?
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BLOQUE 1: Describe la atmósfera en su estructura y composición para comprender su función protectora.
TIEMPO: 16 HORAS
UNIDAD DE COMPETENCIA: Ejemplifica la composición y estructura de la atmósfera, a partir de analizar los procesos básicos que ocurren en ella, así como su evolución, valorando su función protectora y reguladora, para la supervivencia de los seres vivos.
DESEMPEÑOS A LOGRAR POR LOS ESTUDIANTES
1. Clasifica las capas de la atmósfera y su composición química, a partir de un
análisis de texto
2. Dibuja la evolución de la atmósfera, a partir de la investigación de los
cambios que ha experimentado la misma a través del tiempo.
PROBLEMA A RESOLVER
Situación didáctica
Seguramente te ha sorprendido algún espectáculo de la naturaleza como la
lluvia, granizo, tormentas, huracanes, arcoíris, relámpagos, auroras boreales, el
lugar más frío del globo, y el más caluroso, etc.. Pero
1. ¿Cuál es la causa principal qué origina esto?
2. ¿Se podrá intervenir para modificarlo?
3. ¿Será la misma causa la que origina todos los eventos?
ACTIVIDAD EXPERIMENTAL
Realiza la actividad titulada: Medidas de seguridad en el Laboratorio.
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Actividad de aprendizaje 1
Llena las dos primeras columnas de la siguiente tabla CQA
C
¿Qué conozco acerca de la atmosfera?
Q ¿Qué quiero saber acerca de la
atmosfera?
A ¿Qué aprendí acerca de la
atmosfera?
Actividad de aprendizaje 2
Realiza la lectura de “Anatomía de la atmósfera” y elabora un diagrama en el que deberás de marcar las capas de la atmosfera,
ilumina cada una de ellas, nómbralas y caracterízalas.
Atributo 4.1:
Expresa ideas y conceptos mediante
representaciones lingüísticas, matemáticas
o gráficas.
Atributo:
5.1 Ordena información de acuerdo con
categorías, jerarquías y relaciones.
Competencia Genérica 4: Competencias 4 y 5:
Lo lograrás a través de: la Lista de cotejo (ver
anexo del bloque).
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ANATOMÍA DE LA ATMÓSFERA
“Me enloquece el deseo de que el aire toque
todo mi cuerpo” escribió el poeta Walt
Whitman en “Canto a mí mismo”, de su libro
Hojas de hierba, en 1855. Y ahí mismo se
declara enamorado de la atmósfera, que “no
es un perfume… no tiene el sabor de la
destilación… no huele. Es por siempre para
mi boca”. A la manera del poeta, quizá
nosotros tendríamos que enamorarnos de la
atmósfera a fin de cuidarla: sin ella no sería
posible la vida en la Tierra.
Irrespirable, formada por gases tóxicos como
el metano, dióxido de carbono y sulfuro de
hidrógeno, la atmósfera original de nuestro
planeta era muy distinta a la actual. Al paso
de millones de años, los océanos y los mares
se formaron por las grandes lluvias que
cayeron durante largos períodos. Dentro de
los océanos aparecieron las primeras
bacterias que evolucionaron a unas plantas
llamadas algas y éstas liberaron oxígeno.
Conforme pasó el tiempo la atmósfera
empezó a contener oxígeno, se formó la
capa de ozono y así empezaron a darse las
condiciones para la vida.
Piel de manzana.
La atmósfera es tan solo una delgadísima
cubierta comparada con el diámetro de
nuestro planeta, que mide 12741 km sobre
el ecuador. El espesor actual de la atmósfera
es de aproximadamente 800 km. Es decir, si
la Tierra fuera una manzana, la atmósfera
tendría el grosor de su cáscara.
Con la ayuda de globos aerostáticos, satélites
y cohetes provistos de instrumentos
sensibles y precisos, los investigadores que
se dedican a estudiar la atmósfera la dividen
en cinco capas (véase esquema 1).
La primera capa, dentro de la cual vivimos,
se denomina troposfera y va de los 0 km
(nivel del mar) a 15 km de altitud. En ella se
encuentran cerca de las tres cuartas partes
de los gases atmosféricos. Esto hace que se
la capa más activa, ya que el aire está en
constante movimiento y casi todo el vapor
de agua de la atmósfera se concentra ahí. Es
por ello que fenómenos climatológicos como
las nubes, lluvias, granizo, vientos, tornados
y huracanes ocurren en esta capa. La
troposfera se calienta por la emisión de
radiación infrarroja (calor) que reemite la
superficie terrestre cuando se calienta por la
radiación que le llega directamente del Sol.
Conforme nos elevamos, la temperatura en
la troposfera desciende gradualmente desde
unos 20 oC hasta -50oC en su parte más alta.
Por arriba de la troposfera se ubica la
estratosfera, a una altitud de 15 a 50 km.
Esta segunda capa es una región muy
estable, de poco movimiento. Casi no
contiene vapor de agua por lo que se forman
muy pocas nubes. La temperatura en esta
capa aumenta progresivamente hasta unos
4oC y dentro de ella, a los 25 km de altitud,
se ubica la capa de ozono, un gas azulado
formado por tres moléculas de oxígeno. La
radiación ultravioleta solar interactúa con
estas moléculas de tal forma que no llega a la
superficie terrestre. Esto nos da una
protección indispensable, ya que se trata de
una radiación sumamente dañina para la
vida. La estratosfera contiene cerca del 19 %
de los gases de la atmósfera, por lo que la
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mayor parte de la masa total de estos gases
se halla en las dos primeras capas.
La mesosfera se encuentra entre 50 y 80 km
de altitud; ahí la temperatura atmosférica
vuelve a descender hasta -90oC. Le sigue la
termosfera, a una altitud de 80 a 500 km,
donde los gases de la atmósfera atrapan a
los rayos X provenientes del Sol y de
otros objetos celestes. Esta
interacción hace que la temperatura
de la termosfera se incremente en
forma importante y se formen iones
positivos y negativos dando lugar a
la ionosfera, donde se reflejan las
ondas de radio en la banda de onda
corta.
En la parte superior de la atmósfera
se ubica la exosfera, a una altitud de
500 a 800 km, donde existe una gran
variedad de gases como el helio, el
nitrógeno y el argón, pero en
cantidades muy pequeñas, ya que la
escasa gravedad a esa altura permite
que escapen fácilmente al espacio
exterior. Las últimas tres capas
(mesosfera, termosfera y exosfera)
contienen solo el 6 % de la masa
total de la atmósfera, por lo cual la
densidad es muy baja comparada
con aquella de las dos primeras
capas.
En el mar el aire es más sabroso.
La densidad de la atmósfera –esto
es, la cantidad de masa de los gases
que la conforman por unidad de
volumen-, no es uniforme a lo largo
de las capas, a diferencia de lo que
ocurre en el agua donde la densidad
es la misma para cualquier profundidad.
Como la mayor parte de la masa de la
atmósfera se concentra en la troposfera, ahí
su densidad es mayor; la máxima densidad
se da al nivel del mar.
En la cordillera de los Himalayas, por
ejemplo, el Everest (la montaña más alta del
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mundo, con 8848 m sobre el nivel del mar)
tiene una atmósfera con poca densidad y por
lo tanto poco oxígeno; por eso para muchos
escaladores es imprescindible el uso de
tanques de oxígeno. A una altitud como la de
la Ciudad de México (aproximadamente 2
200 m sobre el nivel del mar), la densidad de
los gases es un poco mayor. Pero si un
habitante de esta ciudad viaja a las playas de
Acapulco, la mayor proporción de oxígeno
hará que mejore su desempeño físico y que
el motor de su auto funcione con más
potencia.
Los habitantes de lugares cuya altitud es
relativamente baja, de la playa, por ejemplo,
se cansan fácilmente en lugares altos como
la Ciudad de México o Toluca. Esto se debe a
que las personas que viven en sitios
elevados, donde la densidad de oxígeno es
menor que en lugares más bajos, tienen una
mayor cantidad de glóbulos rojos en la
sangre que les permite captar más oxígeno.
Por esta razón los deportistas se entrenan en
lugares de gran altitud como el Nevado de
Toluca, con el objetivo de incrementar la
cantidad de glóbulos rojos en su sangre. Esta
mayor capacidad de oxigenación les va a
permitir adquirir más resistencia. Ahora
también se entenderá por qué en los
ascensos a montañas muy altas es necesario
establecer campamentos en el camino, a fin
de permitir que el organismo de los
escaladores se vaya adaptando a las
importantes deficiencias de oxígeno.
Salir volando.
Como ya se mencionó, la atmósfera está
constituida por gases que poseen una
determinada masa y por ende un peso que
depende de la altitud. La atmósfera ejerce
una presión según la altitud. La presión se
define en forma general como fuerza
aplicada por unidad de área.
Para entender la variación de la presión
atmosférica imagínate la atmósfera como
una pila gigante de pedacitos de hule
espuma que alcanza una gran altura: los
pedazos en el fondo estarán muy
comprimidos, un poco menos los de la parte
media, y aún menos aquellos en la parte
superior.
En el caso de la atmósfera terrestre, la mayor
presión se registra al nivel del mar y va
disminuyendo con la altitud de tal forma que
en las montañas más altas de nuestro
planeta, entre los 8 000 y 9 000 m de altitud,
la presión del aire es la mitad de su valor al
nivel del mar, y a los 20 000 m es menor a la
décima parte. A los 10 000 o 12 000 m de
altitud, donde vuelan los aviones
comerciales, la presión del aire exterior es
menor que la del interior de nuestro cuerpo,
por lo que si pudiéramos salir del avión en
pleno vuelo nos sería imposible respirar. Esta
es la razón por la que los aviones están
presurizados: se les inyecta aire a fin de que
la presión dentro de la cabina se equipare
con la presión atmosférica que existe en el
momento de abordar. Si a miles de metros
de altitud se rompiera una ventanilla o se
abriera una puerta por accidente –como
hemos visto en algunas películas-, los
pasajeros y los objetos saldrían despedidos
del interior del avión hacia fuera y no al
revés, ya que la presión en el interior del
avión es mayor a la presión atmosférica en el
exterior de la nave.
Domínguez, H. (2004), Revista ¿Cómo ves?,
año 6, No. 71, UNAM, México, pp 22 – 25.
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Actividad de aprendizaje 3
De acuerdo a la lectura anterior y considerando los siguientes datos de la tabla,
elabora dos gráficas en las que relaciones la temperatura y presión contra la altitud.
T (°C) 20 -13 -45 -60 -53 -38 -18 2 -26 -87 -48
Altura (Km.)
O 5 10 12 20 30 40 50 60 80 100
Elabora una gráfica en papel milimétrico con
estos datos, colocando la altura en el eje Y y la
temperatura en el eje X. Analiza la forma de la
gráfica.
a) Justifica esta gráfica ¿por qué la
atmósfera se ha dividido en 4 capas: Troposfera
(la más cercana a la tierra), Estratosfera,
Mesosfera y Ionosfera (la más externa)?
b) ¿A qué altura empieza y termina cada una
de ellas? Marca cada capa sobre la gráfica.
Actividad de aprendizaje 4
a. Realiza de
manera individual una investigación sobre la evolución de la atmósfera indicando los gases presentes en cada etapa y esquematízala usando dibujos.
Actividad de aprendizaje 5 a. Observar el video “¿Cómo se formó la atmosfera?”
y completa el cuadro CQA iniciado en la actividad 1 b. Con los conocimientos que adquiriste en este
bloque revisa y/o replantea tus respuestas del problema a resolver (pág.1)
Atributo 4.1:
Expresa ideas y conceptos mediante
representaciones lingüísticas, matemáticas
o gráficas.
Disciplinar 4:
Obtiene, registra y sistematiza la
información para responder a preguntar de
carácter científico consultando fuentes
relevantes y realizando
Atributo 4.3:
Identifica las ideas claves de un texto o
discurso oral e infiere conclusiones a
partir de ella.
Atributo 5.2:
Ordena información de acuerdo con
categorías, jerarquías y relaciones.
Competencias 4 y 5:
Lo lograrás a través de: la Guía de Observación
(ver anexo del bloque).
Lo lograrás a través de: la Lista de cotejo (ver anexo del bloque).
Lo lograrás a través de: la Guía de Observación (ver anexo del bloque).
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DESEMPEÑOS A LOGRAR POR LOS ESTUDIANTES
Establece la importancia de los compuestos CO2, N2, y O2 como principales
responsables de los equilibrios geoquímicos a través de describir el ciclo del
oxígeno, carbono y nitrógeno.
Analiza el balance energético y la distribución de la energía solar considerando el
equilibrio energético de la tierra y los cambios en su superficie.
Elabora un diagrama de la formación y destrucción del ozono tomando en cuenta factores
que intervienen, tales como la energía solar (rayos hv), clorofluorocarbonos.
Valora la importancia del ozono a partir de los beneficios y perjuicios
PROBLEMA A RESOLVER Situación didáctica
Dentro del programa “un verano con un investigador” que promueve la BUAP te
toco trabajar con Mario Molina, parte de los objetivos de este programa es que
conozcas su trabajo acerca del efecto de los CFC´s sobre la capa de ozono. Como primera tarea te
solicita que hagas una investigación y respondas las siguientes preguntas con la finalidad de que
difundas a tu comunidad escolar esta información y logres concientizarlos de la importancia de
disminuir la degradación de la capa de ozono para todo organismo vivo.
¿Qué importancia tiene la existencia del ozono en la estratosfera? ¿Qué sustancias contribuyen a la desaparición del ozono? ¿Qué consecuencias tienen la disminución del ozono en la estratosfera? ¿Cuáles son las soluciones posibles?
(Veracruz, 1942) Científico mexicano especializado en química atmosférica que investigó los efectos dañinos de los CFC sobre la capa de ozono. De la trascendencia de sus estudios dan fe la firma en 1994 de un protocolo internacional que prohibió la fabricación de CFC y el premio Nobel de química que le fue otorgado en 1995.
Durante la década de 1960 cursó estudios en la Facultad de Química de la Universidad Nacional
Autónoma de México. Realizó estudios de postgrado en Alemania, y obtuvo el doctorado en la
Universidad de California, Berkeley, en 1972. Vinculado al Instituto Tecnológico de Massachussets
desde 1989, adquirió la ciudadanía estadounidense y fue nombrado profesor titular en 1997.
Vidas y biografías (2014).Tomado de: http://www.biografiasyvidas.com/biografia/m/molina.htm
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Actividad de aprendizaje 6
De acuerdo a los equipos organizados y conforme al tema asignado a tu equipo:
a. Investiga la
importancia de los ciclos del oxígeno, carbono y nitrógeno.
b. Expongan el ciclo asignado utilizando las
TIC
Actividad de aprendizaje 7
a. Realiza la lectura Balance energético global de la Tierra.
b. A partir de la información de la lectura elabora en equipo un diagrama que
muestre el balance energético y la distribución de la energía solar y socialízalo en
plenaria.
Balance energético global de la Tierra
El balance entre la energía recibida y la energía radiada al exterior ha
permanecido equilibrado a lo largo de la historia de la Tierra, con algunas
desviaciones transitorias que se han traducido en cambios climáticos. Vamos
a ver el balance energético refiriéndonos al conjunto del planeta y en un
promedio anual.
La constante solar es la energía que llega desde el sol hasta el límite superior de la atmosfera; se
refiere a una unidad de superficie que forma ángulo recto con la dirección de la radiación y tiene
un valor de 2 cal/cm2∙min (1368kW/m2).
La constante solar sufre pequeñas variaciones relacionadas con la actividad de las manchas solares.
En los inicios de la Tierra era hasta un 30% menor que en la actualidad y ha ido aumentando
progresivamente.
Lo lograrás a través de: Organizador de tareas (ver
anexo del bloque).
Atributo 4.3:
Identifica las ideas claves de un texto
o discurso oral e infiere conclusiones a
partir de ella.
Atributo 5.2:
Ordena información de acuerdo con
categorías, jerarquías y relaciones.
Competencias 4 y 5:
Lo lograrás a través de: la Lista de cotejo (ver anexo del bloque).
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La energía del Sol que llega la exterior de la
atmosfera (100%) se distribuye de la siguiente
forma:
Un 28% es reflejado por las nubes, la superficie
terrestre y la atmosfera envía de nuevo al espacio
exterior; esta energía reflejada se le denomina
albedo.
Un 3% es absorbida por la capa de ozono, un 17% de
la energía es absorbida por el vapor de agua y las
partículas del aire y un 5% por las nubes. Es decir,
que la cuarta parte de la energía incidente es
absorbida por la atmósfera.
El 47% es absorbida en la superficie terrestre, el 21%
es absorbida por los continentes, 2l 25% por los
océanos y solo el 0.2% es utilizada por los vegetales para realizar la fotosíntesis.
El 47% de la energía absorbida por la superficie de la Tierra se libera de nuevo mediante la emisión
de radiaciones de onda larga a través de procesos de convección (calor latente y calor sensible),
procesos que implican un transporte de masa y de energía.
Un 18% en forma de radiación de onda larga, con las características comentadas anteriormente.
Este porcentaje se refiere a la pérdida neta, es decir, la diferencia entre la radiación de onda larga
ascendente emitida por la Tierra y descendente emitida por la atmósfera.
Un 24% se pierde mediante el calor latente asociado a la evaporación (esta energía es la que mueve
el ciclo del agua que vamos a ver en la siguiente unidad. Al condensarse el agua en la atmosfera se
libera el calor latente, aumentando la temperatura del aire.
Un 5% se pierde por conducción directa a la atmosfera (calor sensible). El calor se transfiere
directamente desde la superficie del mar o del suelo al aire en contacto con él (o viceversa, si el aire
está más caliente que la superficie). Este valor se refiere a la pérdida neta.
Velasco J.M., Ledesma J.L., (2009). Ciencias de la Tierra y medio Ambientales, México: Editex, pp. 183-184
Actividad de aprendizaje 8
a. Organízate junto con tu profesor en equipos para trabajar el problema planteado al inicio del bloque. Investiga en la web, revistas y/o libros para dar respuesta a las preguntas: ¿Qué importancia tiene la existencia del ozono en la estratosfera? y ¿Qué sustancias contribuyen a la desaparición del ozono?
Atributo 4.1:
Expresa ideas y conceptos, mediante
representaciones lingüísticas,
matemáticas o gráficas.
Atributo 4.3:
Identifica las ideas claves de un texto o
discurso oral e infiere conclusiones a
partir de ella.
Competencia 4 Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados.
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b. Entrega por escrito el resultado de tu investigación.
Actividad de aprendizaje 9 En forma grupal realiza la lectura “Las dos caras del Ozono “y “El lado oscuro
de la cuantificación”
LAS DOS CARAS DEL OZONO
La capa de Ozono
Las actividades humanas han producido en la atmosfera cambios que son riesgosos para los seres vivos. Uno de ellos es el adelgazamiento de la capa de ozono que, como vimos, impide que los rayos ultravioleta, dañinos para la vida, lleguen a la superficie de la Tierra.
En la década de los años 80 se descubrió que la densidad de la capa de ozono de la atmósfera disminuía en forma importante en el polo sur, sobre la Antártica, formándose un “agujero” que ha alcanzado una extensión de 25 millones de kilómetros cuadrados aproximadamente. Los responsables de este fenómeno son los gases clorofluorocarbonos (CFC’s), utilizados en sistemas de refrigeración y en aerosoles como propelente. Afortunadamente, en 1987 se firmó el Protocolo de Montreal, donde los países del mundo se comprometieron a sustituir estos gases, pero aún estamos lejos de haber resuelto totalmente este problema. Aún a niveles bajos, el ozono puede causar un número de problemas respiratorios.
¿Qué es el ozono?
El ozono es un gas que ocurre tanto en la atmósfera superior de la Tierra como a nivel del suelo. El ozono
puede ser bueno o malo, dependiendo de dónde se encuentra en la atmósfera:
Ozono Bueno. Este ozono se encuentra en la atmósfera superior de la Tierra—10 a 30 millas sobre la superficie de la Tierra—donde forma una capa que nos protege de los rayos dañinos ultravioleta del sol.
Ozono Malo. Este se forma en la atmósfera inferior de la Tierra, cerca del nivel del suelo. Este ozono se
forma como resultado de una reacción química, en presencia de la luz solar, entre los contaminantes
emitidos por los automóviles, las plantas de energía, las calderas industriales, las refinerías, las plantas
químicas y otras fuentes de emisiones. La contaminación ocurre durante los meses de verano cuando las
condiciones del clima son propicias para formar el ozono al nivel del suelo: mucho sol y temperaturas
altas.
United States Enviromental Protection Agency. (2000). El Ozono y su Salud.
Washington: EPA. Tomado de: http://www.epa.gov/airnow/elozono_cl.pdf
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El lado “oscuro de la cuantificación
Lo esencial de la química de la contaminación
Se llama ecosistema al conjunto de elementos y condiciones que rodean a un sujeto. La relación entre el individuo y su medio ambiente es muy estrecha y recíproca. Por una parte el medio ambiente determina las condiciones de vida de una población, pero los hábitos de la población también modifican al ecosistema. Los ecosistemas de un medio ambiente no coexisten aisldos sino combinados.
Si vemos la Tierra como un gran ecosistema podemos identificar que el aire, el agua y el suelo forman subsistemas denominados atmosfera, hidrosfera y litosfera respectivamente. Si además consideramos a los habitantes de cada subsistema, se habla de la biosfera.
La contaminación del aire.
Se llama contaminación del aire usualmente a la presencia de sustancias en la atmosfera resultante bien sea de la actividad humana o de procesos naturales, presentes en concentración suficiente, por un tiempo suficiente y bajo circunstancias tales que interfieran con el bienestar, salud o propiedades de las personas o el medio ambiente.
Antecedentes
Atmosfera es la envoltura gaseosa que rodea a algunos cuerpos celestes. Un cuerpo celeste sin esta envoltura en el día se calienta mucho y en la noche sería muy frio. Por ejemplo mercurio es un planeta frio de noche y caluroso de día, la temperatura más alta en el día es 427°C (por la cercanía al Sol) y de noche es de -183°C.
La atmosfera varía en cada cuerpo celeste. Por ejemplo la atmosfera del Sol consta de hidrógeno y helio principalmente; la de Venus, CO2 con nubes de H2SO4; la de Marte, CO2; la de Júpiter H2 (90%) y He (10%); las de Saturno, Urano, Neptuno, H2, He y CH4 y la de Plutón CH4.
La atmosfera tiene algunas consecuencias en el cuerpo celeste.
1) Protege la superficie de los choques de aerolitos y evita la variación drástica de temperatura del día
a la noche. Los gases como CO2, H2O y CH4 hacen la regulación térmica. Se llaman gases invernadero
porque absorben energía la energía del Sol (en el día) la conservan hasta la noche y la disipan
evitando que baje mucho la temperatura.
2) Las propiedades químicas de la atmosfera dependen de los gases que contiene. La Tierra es el único cuerpo del sistema solar con oxígeno, agente oxidante que da a la atmosfera propiedades oxidantes. Por el contrario las atmosferas con hidrogeno son reductoras y los elementos químicos permanecen sin combinar.
3) En el caso particular de la tierra en su relación con los seres vivos. Nuestro planeta es el único con vida la cual se alimenta de la atmosfera. Ella es la fuente del CO2 para la fotosíntesis de las plantas, y del O2 para la respiración de los animales. La atmosfera es la fuente de nitrógeno que las bacterias fijadoras usan para transformarlo en sales de nitrógeno que pueden absorber las plantas.
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Clasificación de la atmósfera según la temperatura
Según su temperatura la atmosfera se divide en 4 zonas: Troposfera, Estratosfera, Mesosfera y Termosfera. La zona más importante en el estudio del clima y la contaminación es la troposfera capa inferior con una altura que va de 15 Km en el ecuador a 10 Km en los polos.
¿Qué es la ozonosfera? Se llama ozonosfera a la región de la estratosfera en la cual el ozono es abundante y se localiza entre los 25 y 35 Km de altura. En esta región el ozono (O3) transforma los rayos ultravioleta (UV) de alta energía en calor, y evita que lleguen a la superficie de la tierra y destruyan el fitoplancton de los océanos, el cultivo de los alimentos, la formación de cataratas y cánceres de piel en los seres humanos, etc., en otras palabras evita la destrucción de la vida en nuestro planeta.
Enfoque microscópico de las reacciones fotoquímicas
Una reacción fotoquímica es la transformación molecular de la materia iniciada por la absorción de
radiación visible, infrarroja o ultravioleta. La consecuencia inmediata de esta absorción se llama proceso
fotoquímico primario.
Las reacciones fotoquímicas difieren de las químicas en un aspecto. La ruptura de enlaces en los
reactivos no ocurre por el choque las moléculas, a consecuencia de su movimiento térmico, sino por
absorber la energía de un rayo de luz.
La energía que gana una molécula al absorber un rayo de luz es mucho mayor que la debida a un choque
molecular. Por esto las reacciones fotoquímicas son eficientes para convertir energía luminosa a química.
La reacción fotoquímica más cotidiana es la fotosíntesis: las plantas verdes (con clorofila) transforman la
luz en energía química a partir del CO2 y el H2O y la almacenan en los enlaces de los carbohidratos. Otros
procesos naturales también son parcial o totalmente fotoquímicos, por ejemplo la fotografía y el
blanqueado de la ropa expuesta a la luz solar. El ozono protector de la estratosfera se produce por este
camino.
La base de las reacciones fotoquímicas es el principio de la mecánica cuántica de que toda la energía
existe en paquetes llamados cuantos, y que los cuantos de radiación electromagnética, llamados fotones,
actúan como partículas. La energía de cada fotón es directamente proporcional a la frecuencia de la luz
según la ecuación de Planck:
E= hν
Generalmente la energía se expresa en función de la longitud de onda de la luz. En la ecuación anterior
se relaciona la energía con la longitud de onda, (se lee lambda), mediante la ecuación:
c= νλ
Resolviendo para η (se lee nu) y sustituyendo en la ecuación de Planck la energía de un cuanto en
función de su longitud de onda es:
Ε=һν =
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La energía es inversamente proporcional a la longitud de onda. Un fotón de longitud de onda pequeña
tiene alta energía, pero si tiene longitud de onda grande su energía es pequeña.
Tomada de: http://elorbitaldegenerado.blogspot.mx/2011/02/si-cae-un-arbol-en-medio-del-bosque-y.html
En la figura anterior se observa que la luz UV tiene menor longitud de onda que la visible por lo que sus
fotones son de mayor energía; los de infrarrojo, de mayor longitud de onda, son de menor energía.
En resumen: en las reacciones fotoquímicas los enlaces de los reactivos se rompen al chocar con fotones
de alta energía. Los fotones de mayor energía son los de menos longitud de onda.
El efecto de la luz ultravioleta (UV) sobre la molécula de oxigeno depende de la longitud de onda. Por
ello se clasifican como A, B y C.
1) Los rayos UV de mayor longitud de onda (320 a 400 nm), se llaman UV-A. La mayor longitud de
onda les da menor energía, son menos peligrosos.
2) Los rayos UV de longitud intermedia (290 a 320 nm) se llaman UV-B: Por su energía intermedia
producen quemaduras solares y envejecen la piel, se relacionan con 2 tipos de cáncer. El cáncer
localizado que se controla por tratamiento y, el generalizado, o melanoma, que es fatal.
3) Los rayos de menor longitud de onda (200ª 290nm) se llaman UV-C. Por su alta energía tienen un
efecto biológico muy activo, retrasan la división celular y a dosis muy elevadas producen
mutación y muerte de células irradiadas. Ellos generan la capa de ozono a partir del oxígeno de la
atmosfera.
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La contaminación y el debilitamiento de la capa de ozono
En la capa de ozono la molécula de oxigeno choca con un fotón UV-C, de energía superior a la del enlace O=O. El enlace se rompe dando 2 átomos de Oxígeno, la ecuación fotoquímica es:
O2 (g) + hv (UV-A) 2 O (g) ( 242.4nm)
Imagen tomada de: http://fresco-pa-ciencia.blogspot.mx/
Los átomos de oxígeno se llaman radicales libres y son tan radiactivos que inmediatamente se combinan con otra molécula de oxígeno para formar ozono.
O(g) + O2(g) O3(g) (estable)
La radiación UV-B tiene la energía necesaria para romper los enlaces del ozono, más débiles que los del oxígeno, y lo destruyen. Cuando un fotón UV-B choca con una molécula de ozono la rompe, y produce una molécula de oxígeno y un radical oxígeno. Este átomo de oxígeno libre regenera la molécula de oxígeno.
O3(g) + hv (UV-B) O2(g) + O(g) ( 325nm)
Estas reacciones fotoquímicas liberan energía en forma de calor, que calienta la estratosfera y evitan que llegue a la superficie de la tierra radiación UV-C, y la mayor parte de la UV-B. Esta es la química “invisible” con la cual la capa de ozono nos protege.
El ozono por su gran actividad reacciona con una variedad de compuestos que hace unos 35 años se consideraban inertes, hoy son contaminantes: los clorofluorocarbonos.
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National Aeronautics and Space Administration, (2013). Vivir en un invernadero sería terrible. NASA. Tomada de:
http://spaceplace.nasa.gov/greenhouse/sp/
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La química oscura de los clorofluorocarbonos
En 1928 Midgley Jr. sintetizó los clorofluorocarbonos. Buscaba un compuesto refrigerante no tóxico e incombustible, en tres días encontró el diclorodifluorometano, producido por Dupont con el nombre de Freon-12(CFC-12). Se produjo en escala comercial en la década de 1930. Los CFC son ideales para refrigeradores. Son inertes y no venenosos para el hombre por lo que también se usaron como propelentes en aerosoles e insecticidas.
En 1970 James Lovelock construyó un aparato para medir la concentración de los CFC y en 1971 en la Antártida, los detectó en la estratosfera. En 1973 publicó sus resultados y en su artículo expresó “no se piensa que la presencia de estos compuestos signifique ningún peligro”.
En 1973 el estudiante mexicano Mario Molina Ingeniero Químico, egresado de la Facultad de Química de la UNAM, realizaba su tesis doctoral en la Universidad de California en Irvine dirigido por Franck Sherwood Rowland. Estudia la suerte de los CFC por curiosidad ante el informe de Lovelock, Molina y Sherwood piensan que en la estratosfera los rayos UV descomponen a los CFC, liberando átomos de cloro (radicales libres). Cada radical cloro, reacciona con una molécula de O3, para formar ClO y una molécula de O2. Esta reacción no parece representar ningún peligro; pero un átomo de Oxígeno, puede reaccionar con monóxido de cloro para descomponerlo en un radical cloro y oxígeno molecular.
El cloro puede atacar y destruir otra molécula de ozono y el proceso se puede repetir 100,000 veces hasta que el cloro participe en otra reacción que lo estabilice.
Cl + O3 (g) ClO + O2
ClO + O O2 + Cl (inicia el ciclo)
En resumen, cada radical Cl proveniente de los CFC destruye cerca de 100,000 moléculas de O3, Molina y Sherwood se dieron cuenta de que la capa de ozono estaba en serio peligro y, con precaución, dieron la voz de alarma en la revista Nature, con el descubrimiento del agujero en la capa de ozono, la hipótesis quedo comprobada. Los CFC no son los únicos compuestos que destruyen al ozono. La lista de los principales compuestos que destruyen al ozono es la siguiente:
Compuesto Radical libre
Clorofluorocarbonos Cl
Fertilizantes NO
Agua, metano H y OH
A partir de 1970 solo Estados Unidos y Escandinavia prohibieron los CFC, como propelentes. La evidencia del agujero de ozono convenció a los legisladores en el mundo del peligro lo que propició el Protocolo de Montreal (1987) firmado por 43 países para disminuir la producción total en 1999 hasta el nivel del 50% de ese momento. En julio de 1990 en Londres se revisó este protocolo y 92 países acordaron eliminar los CFC para el año 2000. México es signatario de este protocolo por lo que en 1993 redujo el consumo nacional de los CFC al nivel de 1989.
Molina, Rowland y Paul Crutzen (Amsterdam, Holanda 3.12.1933-) obtuvieron en 1995 el premio Nobel. Actualmente Mario Molina tiene la nacionalidad estadounidense.
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Desde que una molécula de CFC se emite a la biosfera tarda 15 años para llegar a la ozonosfera y dañarla. Un sustituto de los CFC son los Hidrofluorocarbonos, que por ser más reactivos, se descomponen en la troposfera.
Espriella, A. (2007). El Lado oscuro de la cuantificación en: Química moderna: de
lo cuantitativo a lo significativo, México, Espriella-Magdaleno, pp. 52 – 55
Actividad de aprendizaje 10 a. Con tu equipo investiga
en la web, libros y/o revistas y responde las siguientes preguntas. ¿Qué consecuencias tienen la disminución del ozono en la estratosfera? ¿Cuáles son las soluciones posibles?
b. Con la información recabada en los dos
momentos de la investigación, sintetiza la información y elabora un tríptico que cumpla con la tarea de difusión y concientización que te encargo Mario Molina.
c. En clase forma equipos, presenten y
coevaluen los trípticos.
d. En plenaria reflexionen acerca de los aprendizajes obtenidos con esta actividad y determinen su nivel de logro al resolver el problema planteado.
Actividad Experimental:
Realiza la actividad titulada: Materiales de Laboratorio
Lo lograrás a través de: la Rubrica (ver anexo del bloque).
Atributo 4.1:
Expresa ideas y conceptos mediante
representaciones lingüísticas, matemáticas
o gráficas.
Atributo 5.1:
Ordena información de acuerdo con
categorías, jerarquías y relaciones.
Disciplinar 2:
Fundamenta opiniones sobre los impactos
de la ciencia y la tecnología en su vida
cotidiana, asumiendo consideraciones
éticas.
Competencias 4 y 5:
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BLOQUE 2: Utiliza la teoría cinética molecular para explicar la composición y comportamiento del aire.
TIEMPO: 16 HORAS
UNIDAD DE COMPETENCIA: Analiza la composición química del aire y sus propiedades, con base en el modelo cinético corpuscular, la experimentación y las aportaciones históricas de los modelos atómicos, valorando la importancia de los gases que nos rodean.
DESEMPEÑOS A LOGRAR POR LOS ESTUDIANTES
Clasifica a los elementos, compuestos y mezclas que usa en la vida cotidiana, tomando en cuenta su composición
Utiliza el modelo cinético corpuscular mediante la aplicación de las leyes de los gases y sus usos en la vida diaria.
Reconoce los modelos atómicos considerando la evolución a través del tiempo. Describe la masa, carga y ubicación de las partículas subatómicas por medio de la
evolución de los modelos atómicos Reconoce y aplica las reglas de nomenclatura de los óxidos no metálicos a partir de las
propiedades químicas del oxígeno. Analiza las propiedades físicas y químicas de la materia, a través de metodología experimental.
1. Observa tu entorno y anota las cosas que están a tú alrededor y
responde las siguientes preguntas:
¿De qué están hechas las cosas?
¿De qué se compone la materia? ¿Crees que la materia y la energía se relacionan? ¿Por qué?
PROBLEMA A RESOLVER
Situación didáctica
Para percibir las características del mundo que nos rodea, podemos y debemos
usar todos nuestros sentidos. Los científicos han utilizado la observación para
conocer los secretos de la materia y la energía. Un ejemplo han sido los rayos X que
permiten observar indirectamente los huesos cuando una persona sufre una fractura de algún
hueso. Sin embargo, en mujeres embarazadas, se usa la técnica del ultrasonido para detectar el
estado del feto dentro del vientre materno y no una radiografía. ¿Sabes cuál es el comportamiento
de las partículas en ambas técnicas? ¿Por qué una es peligrosa y otra no para el cuerpo humano en
desarrollo? ¿Crees que el comportamiento de ciertas partículas ha llevado a los científicos a
formular modelos atómicos?
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Actividad de aprendizaje 11
1. Basado en la información que a continuación leerás, realiza las siguientes actividades en tu cuaderno:
a) ¿Por qué una muestra cualquiera de roca pesa más en la Tierra que en la Luna?
b) ¿Cómo definirías el concepto de materia?
MATERIA.
El aire, el agua, las plantas, las piedras, todos los seres vivos y todo cuerpo es materia. La materia es todo aquello que presenta resistencia al cambio de movimiento y está formada por partículas (átomos y moléculas), ocupa un
lugar en el espacio, tiene masa y para cambiar requiere energía. La materia se presenta en forma muy diversa pero toda ella tiene la misma estructura química.
A la fecha no se ha podido obtener una definición clara y sencilla de lo que es la materia, sin embargo se afirma que todo lo que constituye el cosmos es materia. De acuerdo con las teorías de la física relativista, la materia tiene cuatro manifestaciones en el universo que son: la masa, la energía, el espacio y el tiempo. De estas, la masa y la energía son las que más se manifiestan de una forma cuantitativa en las transformaciones químicas. Sin olvidar que todo cambio ocurre en espacio y tiempo determinados.
MASA.
La existencia de materia en forma de partículas y la cantidad de materia que tiene un cuerpo se denomina masa. Una de las definiciones más completas de masa es la que da M.J. Sienko: “La masa es una medida cuantitativa de las propiedades inerciales intrínsecas de un objeto, es decir, la tendencia de un objeto a permanecer en reposo si se encuentra quieto o a continuar en movimiento si se encuentra en movimiento.”
Respecto al peso, este se define como la fuerza con la cual un objeto es atraído hacia la Tierra y, naturalmente, puede ser ligeramente distinta en los diferentes puntos de la superficie terrestre debido a las variaciones de altitud y latitud. En otras palabras, puesto que la fuerza puede cambiar, el peso de un objeto no es constante. Sin embargo, su masa es constante y se puede determinar comparando su peso con un objeto de masa conocida.
Ramirez,V.M.,(2011). Química General, México: Patria, pp 33-34
Atributo 4.3:
Identifica las ideas claves de un texto
o discurso oral e infiere conclusiones a
partir de ella.
Competencias 4:
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ENERGÍA.
La energía, a diferencia de
la materia, es difícil de
“ver”. Pero podemos ver
manifestaciones y signos
de su presencia por todas partes.
Esta manifestación de la materia es muy
importante en las transformaciones químicas,
ya que siempre existen cambios en clase y
cantidad de energía, asociados a los cambios
de masa. Actualmente la energía es
considerada como el principio de actividad
interna de la masa, lo anterior explica por
ejemplo, la luz y el calor desprendidos en la
combustión de la madera o del papel.
Todo el Universo es dinámico, está en
constante movimiento y transformación...
gracias a la energía.
Ni siquiera los físicos saben a ciencia cierta
qué es la energía, no saben de qué está
formada o cuál es su auténtica naturaleza,
pero a pesar de eso todos la conocemos,
además de que convivimos a diario con ella, y
la podemos conceptualizar de la siguiente
manera:
La energía es la capacidad de un cuerpo o
sistema de transferir CALOR o realizar un
TRABAJO.
Por eso, una persona posee energía ya que es
capaz de caminar, correr, transportar cosas, y
hacer muchas otras actividades, en otras
palabras es capaz de realizar trabajo.
La electricidad es energía ya que es capaz de
hacer girar las aspas de una licuadora, un
ventilador, y producir movimiento de algunas
máquinas. La energía se define como la
capacidad de producir un trabajo, donde
trabajo significa el mover la masa para vencer
una fuerza.
¿De dónde proviene?
Se denomina fuente de energía a todo lo que
es capaz de producirla; y estas fuentes se
clasifican en dos: Renovables y No
renovables.
Para esto ponemos algunos ejemplos.
Renovables:
· Solar
· Hidráulica
· Eólica
· Biomasa
· Mareomotriz
No Renovables:
· Carbón, Petróleo, Gas Natural
· Geotérmica
· Nuclear
¿Por qué solo se transforma, no se crea y
tampoco se destruye?
Todas las fuentes de energía que se
encuentran en la Tierra provienen de una
fuente principal, la del sol, a excepción de la
Geotérmica y la Nuclear.
Lo podemos comprobar de mejor manera con
un ejemplo:
El sol emite sus rayos hacia la tierra, esta
energía solar al contacto con el agua del mar
produce evaporación de la misma, el agua al
precipitarse hacia la tierra va cargada de
energía cinética, dirigiéndose por ríos y
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cascadas; esta energía se puede aprovechar
para transformarla en energía eléctrica
utilizando grandes máquinas.
Una vez transformada en energía eléctrica
ésta es utilizada de varias maneras: cuando
llega a nuestras casas, es transformada
nuevamente, ahora en energía lumínica una
parte, otra en energía calórica (focos), en
energía cinética (movimiento de algunas
máquinas domésticas eléctricas), y es así
como continúa formando un ciclo.
De esta manera podemos comprobar que la
energía “No se crea ni se destruye,
simplemente se transforma”.
TIPOS DE ENERGÍA
Cada una de las formas en que se manifiesta la energía se puede clasificar en dos tipos:
Cinética. Debida al movimiento o de su velocidad, (chocar, empujar, romper objetos etc.)
Potencial. Energía que se acumula en un cuerpo al alejarlo de su posición de equilibrio.
La suma de ambas se denomina energía mecánica.
PRINCIPALES FORMAS EN QUE SE PUEDE ENCONTRAR LA ENERGIA
Energía térmica se debe al movimiento de las partículas que constituyen la materia. Un cuerpo
a baja temperatura tendrá menos energía térmica que otro que esté a mayor temperatura. La
transferencia de energía térmica de un cuerpo a otro debido a una diferencia de temperatura se
denomina calor.
Energía interna: Es la que poseen los cuerpos debido al movimiento de sus moléculas.
Energía calorífica: Es la energía que se transfiere entre dos cuerpos que están a distinta
temperatura o entre un objeto y su entorno. Se puede poner de manifiesto en dos situaciones:
Cuando un cuerpo cede calor a otro que presenta menor temperatura, sería el caso de un
radiador que cede calor para que aumente la temperatura de la habitación en que se
encuentra.
Cuándo un cuerpo cambia de estado, cede o absorbe calor del medio que lo rodea. Por
ejemplo, cuando el agua del mar se evapora lo consigue absorbiendo calor del entorno.
Energía sonora: Es la transmisión, a través del aire, de las vibraciones producidas por un objeto.
Energía Luminosa: La luz, sea la que sea es una forma de energía. Una piedra a la que le da el sol
aumenta su temperatura, la luz se está transformando en energía calorífica. Existen coches
prototipo que se mueven por energía solar. Las denominadas células fotovoltaicas transforman
la energía solar (Luz del Sol) en electricidad.
Energía Eléctrica: La energía eléctrica es el movimiento de cargas eléctricas en un conductor.
Normalmente estas cargas son electrones. Los electrones son partículas muy pequeñas que
forman parte de los átomos y que están cargadas negativamente. La electricidad es una forma
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de energía muy usada en nuestra sociedad, de hecho el resto de las formas de energía se
transforman en esta, muchas veces para su utilización.
Energía Química: La materia está constituida por átomos, estos se unen entre sí formando
moléculas que caracterizan a la sustancia. Por ejemplo el agua está formada por dos átomos de
hidrógeno y uno de oxígeno, y gracias a estas uniones el agua posee las propiedades que todos
conocemos. Cuando una molécula se transforma en otra distinta se desprende o se absorbe
calor. Esta es una forma de energía que se denomina energía química.
Por ejemplo si se quema un trozo de madera, la madera se transforma en
cenizas y CO2 y se desprende calor. Todas las combustiones son
reacciones en las que se desprende CO2 y calor al transformarse unas
sustancias en otras por su reacción con oxígeno. Otro ejemplo es la
combustión de la gasolina, gracias a ella se mueven los automóviles y
esto es energía química.
Energía Magnética: La energía magnética es muy compleja. Una
manifestación sencilla de ella son los imanes. Los imanes son capaces de
atraer a cuerpos metálicos, por lo tanto son capaces de realizar trabajo.
Geotérmica: Es la contenida en el interior de la Tierra. Esta energía sale al exterior:
~En forma de gases a altas temperatura.
~En forma de vapor y agua hirviendo.
~En forma de agua caliente.
Energía radiante:Es la que poseen las ondas electromagnéticas como la luz visible, las ondas de
radio, los rayos ultravioleta (UV), los rayos infrarrojo (IR), etc. La característica principal de esta
energía es que se puede propagar en el vacío, sin necesidad de soporte material alguno. Ej.: La
energía que proporciona el Sol y que nos llega a la Tierra en forma de luz y calor, las radiografías son
también ejemplos de este tipo de energía.
Energía Atómica o Nuclear: Los átomos de que está constituida la materia presentan una zona
central que se denomina núcleo .Este núcleo es muy estable y difícil de romper. Si se consigue
romper o transformar, este núcleo se desprende gran cantidad de energía. Esta energía se denomina
atómica o nuclear. La cantidad de energía que se desprende en un proceso nuclear es muy grande, y
además muy difícil de controlar ya que una vez comenzado el proceso este continúa por si solo
implicando cada veza más átomos. A este tipo de reacción se le denomina reacción en cadena.
Museo interactivo de la ciencia (2008) La energía no se
crea, ni se destruye, solo se transforma. Ecuador: Tomado
y modificado de: http://abalorios.us/carmen/energia.pdf
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Actividad de aprendizaje 12
1. De las sustancias enumeradas a continuación, ¿Cuáles contienen materia y cuáles no? Argumenta tu respuesta con tu compañero de junto comparando tus resultados.
2. luz 4.limones 7. agua 10. sonidos musicales
3. aire 5.azúcar 8. calor 11. gas natural
4. leche 6. vidrio 9. oxígeno 12. rayos láser
2. Indica en cada inciso cuando se refiere a energía potencial o energía cinética:
a) Un temblor_______________________________
b) Un automóvil que corre en una pista de carreras______________________________
c) Una pelota de futbol que va a ser pateada________________________________
d) El látex de un globo inflado__________________
e) Un libro cerrado__________________________
3. En cada uno de los siguientes casos, indica en qué tipo de energía se transforma:
a) Al emplear la licuadora__________________________________________________
b) Al quemar gasolina en un automóvil________________________________________
c) Al encender una vela____________________________________________________
d) Al utilizar una lámpara de pilas____________________________________________
e) Cuando cae luz del sol sobre un calentador solar de agua _______________________
Actividad de aprendizaje 13.
1.- Señala con una X, la columna a la que corresponda correctamente si es un cambio
o es una propiedad de la materia, apoya tu trabajo con la información que tienes
posteriormente.
Atributo 4.3:
Identifica las ideas claves de un texto
o discurso oral e infiere conclusiones a
partir de ella.
Atributo 5:2
Ordena Información de acuerdo con
categorías, jerarquías y relaciones.
Competencias 4 y 5:
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Propiedad intensiva
Propiedad Extensiva
Propiedad Química
Fenómeno físico
Fenómeno químico
Fusión de la cera.
Inflamabilidad.
Solubilidad
Volumen de una pelota.
Formación de ácido láctico en la producción de yogurt.
Estirar una liga.
Punto de ebullición del agua.
La lluvia
Maleabilidad
Elasticidad de una liga.
El movimiento de una bicicleta
2.- Las siguientes son propiedades del azufre. Forma
equipos de 4 integrantes y clasifiquen cada uno como
propiedad física o química. Den a conocer sus
resultados posteriormente en plenaria.
a) Es un elemento frágil de color amarillo. ____________
b) Reacciona con el carbono, formando bisulfuro de
carbono. ________________________
c) No se disuelve en agua._________________________
d) Se desmorona con facilidad cuando se aplasta.__________________________________
e) Arde en oxígeno, formando un gas.____________________________________________
f) No conduce la corriente eléctrica._____________________________________________
CAMBIOS DE LA MATERIA.
FENÓMENOS FÍSICOS Y FENÓMENOS QUIMICOS
A las modificaciones o cambios que experimentan las sustancias bajo la acción de las diferentes formas
de la energía, se les llama fenómenos.De esta manera, todo cambio que se produce en las sustancias de
manera natural o provocada es un fenómeno.
Las modificaciones o cambios que no alteran la composición íntima de la sustancia o que lo hacen solo
de un modo aparente y transitorio, reciben el nombre de fenómenos físicos.Estos fenómenos
desaparecen al cesar la causa que los origina. En su mayoría son fenómenos reversibles.
Atributo 4.3:
Identifica las ideas claves de un
texto o discurso oral e infiere
conclusiones a partir de ella.
Competencias 4:
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Cuando el cambio experimentado modifica permanentemente la naturaleza íntima de la sustancia y no
es reversible, el fenómeno es de tipo químico. Antes y después del cambio se tienen sustancias
diferentes con propiedades diferentes.
Ejemplos de fenómenos físicos:Reflexión y refracción de la luz, formación del arco iris,
dilatación de un metal,fusión de un metal, disolución del azúcar, cambios de estado.
Ejemplos de fenómenos químicos:Digestión de los alimentos, fenómeno de la visión, corrosión de los
metales , revelado de una fotografía, explosión de una bomba, combustión de un cerillo, acción de
medicamentos, fotosíntesis, fermentación.
PROPIEDADES FUNDAMENTALES DE LA MATERIA.
Toda sustancia tiene un conjunto de propiedades, y la mejor forma de reconocer y describir a la
materia es mediante sus propiedades que son las características que la identifican. Estas se subdividen
en dos categorías:
Rosalinda Allier, Sandra Castillo,(2011),Química general, Primera edición, Mc Graw Hill, pp. 9-10
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Actividad de aprendizaje 14
El profesor escogerá solo a 2 equipos que realizarán las siguientes tareas:
Equipo 1: ¿Consideran que el bronce tiene mejores propiedades que las que presentan los elementos que la forman: Cobre y estaño? Fundamenten su respuesta. Mencionen por lo menos cinco utensilios, piezas o artículos en donde se utiliza el bronce.
Equipo 2: ¿Qué propiedad distingue a diferentes gases contenidos en globos y permite que unos se eleven y otros se queden a nivel del suelo? Argumenten su respuesta.
Estos equipos desarrollarán su exposición para la siguiente clase a través de una presentación de power point.
Actividad de aprendizaje 15
a) Realiza la siguiente lectura en plenaria y escribe sobre la línea el cambio de estado al cual se
refiere la oración: evaporación, condensación, deposición, congelación, fusión o
sublimación.
La gota de agua que da la nube como regalo para la flor
_________________________
En vapor se desvanece cuando se levanta el sol________________________________
Y nuevamente al cielo sube hasta la nube que la soltó…__________________________
En el paisaje siempre nevado acurrucado sobre el volcán_________________________
Hay millones de gotitas convertidas en cristal__________________________________
En el invierno la nieve crece, en el verano la funde el sol_________________________
La gotita sube y baja, baja y sube… __________________________________________
Atributo 4.3:
Identifica las ideas claves de un texto o
discurso oral e infiere conclusiones a
partir de ella.
Disciplinar 4:
Obtiene, registra y sistematiza la
información para responder a
preguntas de carácter científico,
consultando fuentes relevantes.
Competencia Genérica y Disciplinar 4:
Lo lograrás a través de: la Lista de cotejo
(ver anexo del bloque).
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32
ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA.
La materia se presenta ante nosotros en forma de partículas, que al
agregarse, constituyen las sustancias. Las partículas conservan determinada cantidad
de energía cinética, pero existe cierto grado de cohesión entre ellas. Los tres estados
comunes de la materia son sólido, líquido, y gaseoso. Existe un cuarto estado el
plasma; y en años recientes el mundo científico dio a conocer un quinto estado llamado condensación
de Bose-Einstein.
Tabla 1. 1 Cambios de estado de la materia
Estado de agregación Características
Sólido
Las sustancias ocupan un volumen definido y normalmente tienen forma propia,
La movilidad de las partículas que las constituyen es casi nula, y presentan gran cohesión.
En el estado sólido las partículas solamente pueden moverse vibrando u oscilando alrededor de posiciones fijas, pero no pueden moverse trasladándose libremente a lo largo del sólido.
Las partículas en el estado sólido propiamente dicho, se disponen de forma ordenada, con una regularidad espacial geométrica, que da lugar a diversas estructuras cristalinas.
Al aumentar la temperatura aumenta la vibración de las partículas.
La energía cinética de sus partículas es muy baja.
Líquido
Ocupa un volumen fijo, pero es necesario colocarlo en un recipiente.
El líquido tomará la forma del recipiente que lo contenga.
La movilidad y las fuerzas de cohesión de sus partículas son intermedias.
Debido a las fuerzas de atracción entre sus partículas, éstas se encuentran muy próximas unas de otras, pero con cierta libertad para moverse.
La energía cinética de sus partículas es mayor.
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Gaseoso
El gas no tiene forma ni volumen definidos. Por lo que debe
almacenarse en un recipiente cerrado.
Sus partículas poseen gran energía cinética, por lo que éstas
presentan movimientos desordenados.
El gas tiende a ocupar todo el volumen del recipiente en que está
confinado.
La energía cinética de sus partículas es muy elevada.
CAMBIOS DE ESTADO DE
AGREGACIÓN.
En nuestro medio ambiente
y bajo ciertas condiciones, las sustancias se
presentan en uno de los estados de agregación
antes mencionados, pero pueden cambiar de un
estado a otro si las condiciones cambian. Estas
condiciones son presión y temperatura.
El ejemplo más claro está en el agua,
ordinariamente es un líquido que al llevarse a
un congelador disminuye su temperatura y se
solidifica. El hielo puede recibir calor del agua
líquida y se funde. Si ahora esta masa
de agua líquida se calienta, la energía
cinética de las partículas aumenta y el
líquido se transforma en vapor.Como
puedes observar, el aumento o
disminución de la temperatura puede
provocar el paso de un estado de
agregación a otro, dando como
resultado un cambio de estado.
(Figura 1.11)
Fusión: es el paso de sólido a líquido.
Ejemplo: el hielo a agua líquida se
funde.
Vaporización: es el paso de líquido a gas.
Ejemplo: el agua líquida pasa a vapor de agua
evaporándose lentamente (secándose un
recipiente o una superficie con agua) o al entrar
en ebullición el líquido (hierve).
Volatilización: es el paso de sólido a gas.
Ejemplo: el azufre o el yodo sólidos al
calentarlos pasan directamente a gas.
El paso de un estado de agregación más
desordenado a otro más ordenado se denomina
cambio de estado regresivo. Estos cambios de
estado regresivos son:
Figura 1. 1 .Cambios de estado de la materia
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34
Condensación: es el paso de vapor a líquido.
Ejemplo: en los días fríos de invierno el vapor
de agua de la atmósfera se condensa en los
cristales de la ventana que se encuentran fríos o
en el espejo del cuarto de baño. Condensan los
vapores, como el vapor de agua, o el de
cloroformo. Los vapores condensan por
enfriamiento o por compresión. En cambio los
gases, para pasar al estado líquido, primero
deben ser enfriados hasta cierta temperatura,
llamada temperatura crítica, y luego deben ser
comprimidos. La temperatura crítica es por
tanto la temperatura por encima de la cual es
imposible licuar un gas. Cada gas tiene una
temperatura crítica determinada.
Solidificación: Es el paso de líquido a sólido.
Ejemplo: el agua de una cubitera dentro del
congelador se solidifica formando cubitos de
hielo.
Sublimación. Es el paso de gas a sólido.
Generalmente se utiliza el ciclo completo de gas
a vapor y luego a sólido.
Ramírez, V.M. (2010), Química, México: Grupo
Editorial Patria, pp.35-37
1. Investiga cómo se elabora un artículo científico.
2. Traer diferentes imágenes de mezclas utilizadas en la vida cotidiana para su
clasificación en homogéneas y heterogéneas para la siguiente clase.
Actividad de aprendizaje 15
a. Realiza la siguiente lectura en
equipos de 3 integrantes
b. Elabora individualmente un
cuadro descriptivo de elementos, compuestos y
mezclas.
c. Haz una lista para diferenciar entre mezclas
homogéneas y heterogéneas basada en las imágenes
solicitadas, que se utilizan en la vida cotidiana y pégalas
en tu cuaderno.
d. Retomando la actividad de aprendizaje 3,
contesta la siguiente pregunta: ¿El bronce es un
compuesto? ¿Por qué?
Atributo 4.3:
Identifica las ideas claves de un texto o
discurso oral e infiere conclusiones a
partir de ella.
Disciplinar 4:
Obtiene, registra y sistematiza la
información para responder a
preguntas de carácter científico,
consultando fuentes relevantes.
Competencia Genérica y Disciplinar 4:
Lo lograrás a través de: la Lista de cotejo
(ver anexo del bloque).
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35
Clasificación y composición de la materia.
Los químicos distinguen varios subtipos de materia según su composición y
propiedades. La clasificación de la materia comprende las sustancias, las mezclas,
los elementos y los compuestos, así como los átomos y las moléculas.
Sustancias puras (elementos y compuestos). No presentan contaminación de otra
sustancia y tiene propiedades físicas y químicas bien determinadas, ya que todas sus partículas son
iguales, con una composición definida y constante. Estas pueden ser:
Elemento: Lo forman átomos del mismo tipo y no pueden descomponerse por medios químicos
en otra sustancia más sencilla. Hasta el momento se conocen 118elementos, de los cuales 92 se
encuentran de forma natural en la Tierra; los demás se han obtenido por medios sintéticos, a
través de procesos nucleares. Los elementos se representan mediante símbolos de una, dos
letras. Ejemplo: Hidrógeno (H), Oxígeno (O), Nitrógeno (N), Sodio (Na). La mayoría son sólidos,
cinco líquidos y doce gaseosos. Se encuentran ordenados de acuerdo a sus propiedades en la
tabla periódica.(Figura 1.12 a)
Compuesto: Es la combinación de dos o más elementos en proporciones constantes y definidas.
Con intervención de energía pueden descomponerse en sustancias más pequeñas o formar
nuevas sustancias con propiedades diferentes a las que le dieron origen, y sus componentes no
pueden separarse por medios físicos. Ejemplo. Sal común de mesa (NaCl), dióxido de carbono
(CO2).(Figura 1.12 b)
MEZCLAS
Una mezcla es la unión de dos o más sustancias puras en proporciones variables, cuyos
componentes conservan sus propiedades individuales. Algunos ejemplos son el aire, las bebidas con gas,
la leche, el cemento. Las mezclas no tienen una composición constante y pueden separarse por medios
físicos.
Figura 1. 2. a) Elementos representativos de la tabla periódica. b) Molécula de amoniaco un compuesto altamente tóxico.
a) b)
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36
Las mezclas pueden ser:
o Homogéneas: Los componentes de estas mezclas están distribuidos uniformemente en una sola
fase, por lo que no se distinguen las partículas que las forman. Ejemplos: el petróleo, que es una
mezcla de hidrocarburos, el aire, es una mezcla de gases. Este tipo de mezclas también se les
conoce como disoluciones. Una disolución es una mezcla homogénea, en la cual:
o La sustancia que se encuentra en menor proporción se llama soluto.
o La sustancia que se encuentra en mayor proporción es el disolvente.
o Heterogéneas: Es aquella en la que las partículas de sus diferentes constituyentes se
pueden distinguir a simple vista, o con la ayuda de una lupa o un microscopio, es decir se
pueden distinguir distintas fases. También existen sistemas heterogéneos de varias fases,
formado por un solo componente, como ocurre cuando tenemos agua líquida en equilibrio
con hielo y vapor de agua. Hay tres fases - sólida, líquida y gaseosa, pero solo un
componente - agua. (Figura 1.13)
En las mezclas se involucran dos fases, una dispersante (generalmente es líquido),
regularmente se encuentra en mayor cantidad y es en la que se distribuye la otra fase
regularmente sólida a la que se le llama fase dispersa. Las mezclas heterogéneas se pueden
agrupar en:
o Emulsión: Es una mezcla heterogénea constituida de dos líquidos no miscibles entre sí, en el
que la fase dispersa está compuesta de pequeños glóbulos distribuidos en el vehículo en el
cual son inmiscibles, pueden presentarse como semisólidos o líquidos.
o Suspensión: Las suspensiones son mezclas heterogéneas formadas por un sólido en polvo
(soluto) o pequeñas partículas no solubles (fase dispersa) que se dispersan en un medio
líquido (dispersante o dispersora). Sus partículas son mayores que las de las disoluciones y
los coloides, lo que permite observarlas a simple vista. Sus partículas se sedimentan si la
suspensión se deja en reposo.
o Coloide: Los coloides son mezclas intermedias entre las soluciones y las suspensiones. Las
partículas en los coloides son más grandes que las moléculas que forman las soluciones.
Para clasificar una sustancia como coloidal, las dimensiones de las partículas del soluto
están comprendidas entre 10 y 100 nm (1 nanómetro = 1x10-9 m) mientras que las
moléculas en solución están entre 0.1 y 10 nm.
Mezcla heterogénea (agua + aceite); 2) Mezcla homogénea (agua + sal)
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37
ACTIVIDAD EXPERIMENTAL (Calendario del profesor)
Realiza la actividad titulada: Elementos, Compuestos y Mezclas.
Actividad de aprendizaje 17.
Con el equipo de laboratorio al que perteneces, realiza la investigación y el diseño de un método
de separación de mezclas de tu elección, (no deben repetirse en el grupo). Deberán realizarlos
siguientes pasos:
a. Formular el marco teórico, la hipótesis y diseñar el
procedimiento del método de separación de mezclas.
b. Incluir las normas de seguridad que su procedimiento
requiera.
c. Realizar el experimento y
registrar resultados.
d. Analizar los resultados y escribir un informe.
a) Elaborar una presentación de powerpoint con
máximo de 7 diapositivas con la información.
b) Solicitar a tu maestro de laboratorio las
sustancias y el equipo que necesites previamente a tu
sesión de laboratorio.
c) En el laboratorio tendrás 30 minutos para
instalar tu equipo. Posteriormente cada equipo tendrá
como máximo 8-10 minutos para explicar al grupo su
método de separación de mezclas experimentalmente
apoyados de su presentación de p.p.
Actividad de aprendizaje 18
1. Realiza la lectura de “Los estados físicos y la teoría cinética molecular”.
2. Elabora un mapa conceptual de la lectura.
Atributo 5.4:
Construye hipótesis y diseña y aplica
modelos para probar su validez.
Atributo 5.5:
Sintetiza evidencias obtenidas mediante la
experimentación para producir
conclusiones y producir nuevas preguntas.
Disciplinar 4:
Obtiene, registra y sistematiza la
información para responder a preguntas de
carácter científico, consultando fuentes
relevantes y realizando experimentos
pertinentes.
Competencia Genérica 5 Disciplinar 4:
Lo lograrás a través de: la Lista de cotejo
(ver anexo del bloque).
Lo lograrás a través de: la Lista de cotejo (ver anexo del bloque).
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38
ESTADOS FÍSICOS Y
TEORÍA CINETICO-
MOLECULAR.
Comportamiento de las
moléculas. Vamos ahora a poner atención en
la forma cómo actúan las moléculas desde el
punto de vista físico, es decir, cómo se
encuentran en los cuerpos y cómo se
comportan cuando se presentan
interacciones entre ellos. Para determinarlo,
basta con observar los cuerpos que nos
rodean y la forma como intervienen en los
fenómenos naturales lo mismo que en los
que son provocados por el hombre; no te
extrañe, que el hacerlo, se llegue a
conclusiones extrañas que van contra el
sentido común y hasta contra lo que indican
nuestros sentidos.
En seguida describiremos algunas
observaciones que nos pueden ayudar a
determinar el comportamiento de las
moléculas.
Movimiento browniano. A principios del siglo
antepasado, Robert Brown (1773-1858),
mezcló granos de polen muy pequeños con
agua para observarlos con un microscopio,
notando que, a pesar de ser inanimados,
presentaban movimiento rectilíneo que
frecuentemente cambiaba de dirección,
sentido y velocidad, movimiento que
presentan todas las partículas pequeñas que
se encuentran suspendidas en los líquidos y
los gases)
A esta tipo de movimiento, se le dio el
nombre de movimiento browniano en honor
del primer investigador que lo observó; de su
estudio se dedujo que las moléculas de todas
las sustancias, se encuentran animadas de un
movimiento semejante, cuyo cambio de
dirección, sentido y velocidad se debe a los
choques que se presentan entre ellas,
semejantes a los que se observan entre la
bolas de billar, los que deben ser
perfectamente elásticos, con lo que se
conservan la energía y el ímpetu, o cantidad
de movimiento. De no ser así, al transcurrir el
tiempo las moléculas acabarían por
detenerse.
TEORIA CINETICA MOLECULAR
Después de las observaciones anteriores se
llegará a la sorprendente conclusión de que el
aire, tan transparente y continuo, el agua,
que se ve tan lisa y homogénea, lo mismo
que una columna de concreto o acero, que
sostiene el enorme peso de muchos pisos, se
encuentran formados por moléculas
separadas y en movimiento.
Academia General de Química del NMS de la BUAP Bloque de Aprendizaje: Los gases que nos rodean.
39
Todo lo anteriormente indicado, junto con
otras muchas observaciones que pueden
hacerse, llevaron al planteamiento de la
Teoría Cinética Molecular ahora
perfectamente comprobada, cuyos
principales postulados son:
1. Toda la materia se encuentra
formada por pequeñísimas partículas
llamadas moléculas.
2. Estas moléculas se encuentran
animadas de movimiento rectilíneo,
que constantemente cambia de
dirección y de velocidad.
3. Cuando las moléculas se acercan
demasiado, las interacciones entre
ellas, hacen que sean repelidas, lo
que provoca que cambien de
dirección y de velocidad, pero de tal
manera que el ímpetu y la energía se
conserven. Es decir, sus choques son
totalmente elásticos.
Los estados físicos y la teoría cinética
molecular.
La primera aplicación que se puede dar a esta
teoría, es la explicación de la existencia de los
estados físicos. Así, debido a su movimiento,
las moléculas presentan energía cinética, que
tiende a separarlas.
Además, por las fuerzas atractivas o
repulsivas que se presentan entre ellas,
tienen energía potencial que tiende a
juntarlas o a separarlas. Del valor relativo de
estas energías depende el estado físico que
presenta la sustancia de que se trata:
Si la energía potencial es mayor que
la cinética, se presenta el estado sólido, por
ello, las moléculas de las sustancias sólidas
presentan posiciones casi fijas, animadas
únicamente de movimientos oscilatorios de
pequeña amplitud. Claro está que, cuanto
mayor sea la diferencia entre las dos formas
de la energía que presentan las moléculas,
tanto más duro es el sólido correspondiente.
Si la energía potencial y la energía
cinética presentan valores semejantes, se
presenta el estado líquido.
Por ello, las moléculas de las
sustancias líquidas se encuentran muy
cercanas entre sí, no pueden separarse
mucho, pero fácilmente se deslizan unas
sobre las otras. Pero si la energía potencial es
ligeramente mayor que la cinética, se trata de
líquidos viscosos, como las mieles o los
aceites; en cambio, si es ligeramente menor,
se trata de líquidos movibles, como el agua,
el alcohol y el éter.
Por último, si la energía cinética es
mayor que la energía potencial, se presenta
el estado gaseoso.
Las moléculas se alejan entre sí, todo
lo que les permiten las paredes del recipiente
que los contiene.
Seguramente habrás ya imaginados modelos
macroscópicos de los cuerpos en los tres
estados físicos, quizá habrás pensado que los
sólidos son como las trincheras de ladrillos
acomodados para su venta, o para su uso en
alguna construcción; los líquidos, como una
gran cantidad de esferas de vidrio en una
caja; y los gases, como un gran número de
moscas o abejas vivas, encerradas en un
recipiente.
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40
LEYES DE LOS GASES
El conocimiento de los gases y algunas leyes que gobiernan su comportamiento pueden
ayudarnos a comprender la naturaleza de la materia y permitirnos tomar decisiones concernientes a
temas importantes del ambiente y la salud.
Cuando hablamos de un gas lo describimos en términos de propiedades que caracterizan a los
gases:
Propiedad Descripción Unidad (es) de medición
Presión (P) Fuerza que ejerce el gas contra las paredes del contenedor.
Atmósfera (atm); mm Hg; torr; pascal
Volumen (V) Espacio ocupado por el gas. Litro (L); mililitro (mL)
Temperatura (T) Determina la energía cinética y velocidad de movimiento de las partículas de gas.
Celsius (°C); Kelvin (K)
Cantidad (n) Cantidad de gas presente en un contenedor. Gramos (g); moles (n)
Las cuales están íntimamente relacionadas. La forma en la que se estudió la conexión entre ellos
confirma una regla del método científico: para estudiar un sistema conviene mantener constantes la
mayor cantidad de variables. De esta manera las Leyes de los gases llevan e nombre de su descubridor:
1. Ley de Boyle (temperatura constante)
2. Ley de Charles (presión constante)
3. Ley de Gay-Lussac (volumen constante)
Estas leyes son válidas para los llamados gases ideales. Se dice que los gases a baja presión y
alta temperatura se “comportan idealmente” cuando estas condiciones no se cumplen, se dice que los
gases se desvían del comportamiento ideal.
Ley de Boyle
En 1660, Robert Boyle encontró una relación inversa entre
la presión y el volumen de un gas cuando la temperatura se
mantiene constante. La expresión matemática de la Ley de Boyle
indica que el producto de la presión de un gas por su volumen
constante:
Como se tratará siempre de comparar entre dos
gases, la ecuación de Boyle se escribe:
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41
Ley de Charles
En 1787. Jacques Charles, químico e inventor francés,
investigo la relación entre la temperatura y el volumen de un gas
ideal, manteniendo constantes las otras dos variables (la presión y el
número de partículas del gas). Descubrió que cuando se mantienen
constantes las dos variables mencionadas, si de calienta un gas de 0
°C a 1 °C, se expande 1/273 de su volumen. También pudo observar
que haciendo el proceso contrario, esto es, bajando la temperatura
de 0 °C a -1 °C, se contraía el volumen en esa cantidad. Charles
razonó que si un gas a 0 °C fuera enfriando a -273 °C (actualmente se
ha encontrado que el valor es de -273.15 °C), su volumen sería cero.
Todos los gases se convierten en líquidos o en sólidos antes de llegar a esa temperatura. Para
llegar a la licuefacción, además de reducir la temperatura, es necesario aplicar una presión mucho
mayor que la presión constante del experimento. Como vimos anteriormente, a esa temperatura se le
llamó el cero absoluto, por ser la temperatura a la cual el volumen se aproxima a cero (ya que las
partículas de un gas tienen, aunque muy pequeño, un volumen), Como esta temperatura ya había sido
prevista por el físico inglés Kelvin, a la escala de temperaturas que parten del cero absoluto se le dio el
nombre de escala de Kelvin.
La expresión de esta ley es:
Que se puede describir así:
Ley de Gay-Lussac
A fines de 1700, Joseph –Louis Gay-Lussac en un descubrimiento muy similar al efectuado por
Jacques Charles, encontró que la relación entre la presión y la temperatura kelvin era directamente
proporcional, pT, siempre y cuando el volumen y el número de partículas se mantuvieran constantes.
O en forma equivalente:
Esta relación es conocido como la ley de Gay-Lussac, y su representación grafica P vs T es
idéntica a la ley de Charles, expresando la T en K.
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42
Esta ley indica que la temperatura debe aumentar si la presión se incrementa. Así mismo, si la
presión disminuye, la temperatura debe crecer. Estos cambios se observan; por ejemplo, cuando se
esparce sobre la piel un aerosol desodorante o un perfume en aerosol.
La sensación fría sobre la piel, se debe a que la presión en el aerosol disminuye al ser expulsada
y la temperatura sufre una disminución similar.
Ley combinada de los gases
Cuando existen cambios en dos variables de un gas por ejemplo, la presión y al temperatura, y hay un
número constante de partículas, caso que se presenta frecuentemente en la práctica se puede combinar
de manera algebraica las 3 leyes antes mencionadas para llegar a la ecuación de la ley combinada de los
gases, que se comportan de manera ideal:
P1 V1/ T1 = P2 V2 / T2
Félix, E. A., De Oyarzabal, O. J., Velasco, H. M (1972), Lecciones de
física, 1ª. Ed., Compañía Editorial Continental, México, pp.541
Actividad de aprendizaje 19.
Resuelve en tu cuaderno los
siguientes problemas:
1. El freón 12 (nombre
común para el compuesto CCl2F2) se emplea
mucho en los sistemas de refrigeración, pero en
la actualidad se ha reemplazado con otros
compuestos que no ocasionan la descomposición
de la capa protectora de ozono en la región
superior de la atmósfera. Considere una muestra
de 1.5 L de CCl2F2 a una presión de 56 torr. A
continuación, la presión varía a 150 torr a
temperatura constante.
a) ¿Aumentará o disminuirá el volumen del
gas?
b) ¿Cuál será el nuevo volumen del gas?
2. Una muestra de gas neón tiene un volumen de 5.40 L y una temperatura de 15 °C. Encuentra el
nuevo volumen del gas después de que la temperatura aumenta a 42 °C a presión constante?
Atributo 5.4:
Sigue instrucciones y procedimientos de
manera reflexiva, comprendiendo como
cada uno de sus pasos contribuye al
alcance de un objetivo.
Atributo 8.1:
Propone maneras de solucionar un
problema definiendo un curso de acción
con pasos específicos.
Competencia Genérica 5 y 8:
Academia General de Química del NMS de la BUAP Bloque de Aprendizaje: Los gases que nos rodean.
43
3. Los contenedores de aerosol son peligrosos si se calientan porque pueden explotar. Supón que un
contenedor de aerosol para el cabello, con una presión de 4.0 atm a temperatura ambiente de 25
°C, se lanza al fuego. Si la temperatura del gas dentro del aerosol alcanza 402 °C, ¿cuál será su
presión? El contenedor de aerosol explotaría si la presión interior supera 8.0 atm. ¿esperarías que
explote?
4. Una burbuja de 25.0 mL se libera del tanque de aire de un buzo a una presión de 4.0 atm y una
temperatura de 11 °C ¿Cuál es el volumen (mL) de la burbuja cuando llega a la superficie del océano,
donde la presión es de 1.0 atm y la temperatura de 18 °C?
Actividad de aprendizaje 20.
Con el apoyo de tu profesor,
forma equipos de 4 integrantes, investiguen y
realicen una presentación, electrónica o de
cualquier otro material sobre el modelo atómico
que te indique tu profesor. La presentación se
realizará en la próxima sesión.
Actividad de aprendizaje 21.
Elabora en tu libreta una tabla
como la que se muestra a
continuación y llénala con los datos requeridos
acerca de cada modelo atómico escuchando a tus
compañeros en sus exposiciones de la actividad
de aprendizaje 7.
Modelo Año Aciertos Errores Dibujo del modelo
Actividad de aprendizaje 22.
1. Investiga en el internet la información necesaria para completar la
siguiente tabla y comparte posteriormente con tus compañeros en clase.
Atributo 4.3:
Identifica las ideas clave en un texto o
discurso oral e infiere conclusiones a partir
de ellas.
Atributo 5.6:
Utiliza las tecnologías de la información y
comunicación para procesar e interpretar
información.
Atributo 8.1:
Propone maneras de solucionar un
problema definiendo un curso de acción
con pasos específicos.
Competencia Genérica 4, 5 y 8:
Academia General de Química del NMS de la BUAP Bloque de Aprendizaje: Los gases que nos rodean.
44
Nombre del
elemento Símbolo
Número atómico
(Z)
Número de masa (A)
Número de protones
Número de neutrones
Número de electrones
Al 27
12 12
Potasio 20
16 15
56 26
N 15
Calcio 42
38 50
14 16
56 138
Actividad de aprendizaje 23.
1.- Realiza la siguiente lectura en plenaria.
2.- Representa la configuración electrónica para los siguientes elementos.
Elemento Z Configuración electrónica
Acomodo de los electrones en sus orbitales.
Sodio
11 1s2 2s2 2p6 3s1
___ _____ _____ 1s 2s 2px ____ _____ ____ 2py 2pz 3s
Nitrógeno
Cloro
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45
Cromo
Kriptón
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA.
La organización de los electrones dentro del átomo requiere de una serie de reglas
básicas que responden a los “principios de la Teoría Cuántica” y quedan representados
por la Configuración Electrónica.
La configuración electrónica de un átomo se entiende como “La distribución de los electrones
en los diferentes niveles y orbitales de un átomo”.
¿Cómo se escribe la configuración electrónica? Para describir la configuración electrónica de un átomo
es necesario:
Saber el número de electrones que el átomo tiene, es decir el numero atómico (Z)
Ubicar a los electrones en cada uno de los niveles de energía comenzando por el primer
nivel(mínima energía) que es el más cercano al núcleo (n = 1), y siguiendo luego el “Diagrama
llenado de los orbitales”
Los orbitales se llenan según la regla de la máxima multiplicidad (nunca utilice el siguiente nivel
si el anterior no está lleno).
Respetar la capacidad máxima de electrones en cada nivel y orbital atómico de cada átomo.
Los electrones ubicados en el último nivel de energía serán los electrones de valencia.
La distribución de los electrones en los orbitales se realiza considerando tres principios fundamentales:
Principio de mínima energía. Establece que los electrones van llenando primero los orbitales
de menor energía.
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46
Principio de exclusión de Paulling. Establece que cada orbital acepta como máximo 2 electrones
que deben tener espines contrarios.
Principio de máxima multiplicidad de Hund. Jamás se pueden aparear los electrones dentro de los
orbitales sin que antes cada orbital tenga por lo menos un electrón. Deberán existir el mayor número de
electrones desapareados posibles.
En una configuración electrónica, un electrón puede ser representado simbólicamente por:
Los números cuánticos para el último electrón en este
ejemplo serían:
n = 3 m = -1
l = 1 s = +1/2
El esquema de llenado de los orbitales atómicos de un
elemento lo podemos obtener utilizando la regla de las
diagonales, para ello debes seguir la flecha del esquema
comenzando por 1s y siguiendo la flecha podrás ir
completando los orbitales con los electrones en forma
correcta. Recordemos que el número máximo de electrones
en los subniveles es:
s: 2 electrones
p: 6 electrones
d:10 electrones
f: 14 electrones
O también puedes usar la secuencia de llenado de orbitales
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6
Ejemplo:
CLORO 17Cl
Debemos dar la distribución electrónica para el elemento CLORO, que como su número atómico
indica tiene 17 electrones. Para ello seguimos la regla de las diagonales. 1s22s2 2p6 3s2 3p5
Ahora, si analizamos detenidamente lo que pasa en cada orbital, podemos ver que:
En el subnivel s del 1º nivel los dos electrones se encuentran en el orbital tipo s
En el subnivel s del 2º nivel los dos electrones se encuentran en el orbital tipo s.
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47
En el subnivel p del 2º nivel los seis electrones se encuentran de dos en dos en cada orbital tipo
p.
En el subnivel s del 3º nivel los dos electrones en el orbital s.
En el orbital tipo p del 3º nivel los cinco electrones se encuentran de dos en dos en los orbitales
px y py, pero en el orbital pz solo existe un electrón o sea:
·
·
·
Palacio, H., Quintanilla, M., (2009) Química. México: Progreso Editorial, pp 71-72
Actividad de aprendizaje 11.
1. Realiza la lectura “Propiedades químicas del aire” y elabora una tabla relacionando los fenómenos químicos con los elementos y compuestos que ahí intervienen.
ALGUNAS PROPIEDADES QUÍMICAS DEL OXÍGENO, EL NITRÓGENO Y LOS ÓXIDOS DEL NITRÓGENO. Las propiedades químicas de
los gases atmosféricos nos informan sobre el tipo de reacciones que estos pueden experimentar. Oxígeno: La mayor parte del oxígeno
contenido en la atmósfera es producido por los bosques y el plancton, a través de la fotosíntesis. Este gas está constituido por moléculas diatónicas, conformadas por dos átomos de oxígeno (O2). El oxígeno es bastante inactivo a temperatura ambiente, pero a temperaturas elevadas, sus moléculas se combinan fácilmente con otras sustancias. Por ejemplo, la combustión es una reacción atribuible a la presencia de oxígeno. En consecuencia, el oxígeno
es considerado como un gas comburente.
Hidrógeno: El hidrógeno, por su parte, es un gas de la atmósfera terrestre que, en las capas inferiores, constituye un porcentaje muy pequeño (0,001%), en cambio, en el sol corresponde a la mitad de la masa solar. El hidrógeno es un elemento gaseoso, inodoro, incoloro e insípido, cuyas moléculas están formadas por dos átomos de hidrógeno (H2). El hidrógeno es relativamente inerte a temperatura ambiente, pero con una pequeña ignición, en presencia de oxígeno, reacciona violentamente. Por esta cualidad, podemos afirmar que el hidrógeno es combustible. La reacción entre el hidrógeno y oxígeno libera grandes cantidades de energía en forma de luz y calor, dando como producto vapor de agua.
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48
Dióxido de carbono: Es un compuesto generado de dos formas: por la respiración de los seres vivos y como resultado de la combustión. Este gas es incoloro, inodoro y poco reactivo. Está formado por carbono y oxígeno (CO2). El CO2 puro extingue una llama impidiendo la combustión. El CO2 se disuelve en agua, reacciona con ella y produce pequeñas cantidades de ácido carbónico (H2CO3), el cual hace variar el pH de las disoluciones. Por esta razón se le considera un óxido ácido. El CO2 se utiliza en la elaboración de bebidas efervescentes y en fabricación de bicarbonato de sodio (NaHCO3).
Ozono: Es un gas incoloro de olor penetrante. Su constitución atómica es similar a la del oxígeno (O2) ya que tiene tres átomos de oxígeno (O3). Se produce en forma natural en la estratosfera, a unos 30 Km de la corteza terrestre, por la acción de la radiación ultravioleta (UV) del sol sobre las moléculas de oxígeno. La transformación del oxígeno en ozono requiere de la absorción de energía y ocurre según la siguiente ecuación: 3O2 + energía → 2O3 Debido a su gran poder oxidante, el ozono se utiliza para decolorar aceites y ceras y para esterilizar el agua potable. En estos procesos se oxidan las sustancias extrañas contenidas en esos materiales.
Nitrógeno:Es el gas más abundante en la atmósfera. Está constituido por moléculas biatómicas (N2). A la temperatura y a la presión atmosférica que se encuentra a nivel del mar, este gas no reacciona con otro elemento. La gran estabilidad del nitrógeno dificulta que se formen nuevos compuestos. A temperaturas muy elevadas, reacciona con algunos metales muy reactivos como el litio (Li) y el magnesio (Mg). El nitrógeno es muy importante en la formación de proteínas, tanto vegetales como animales. La etapa esencial, es su conversión en amoníaco (NH3) o ácido nítrico (HNO3). Un proceso natural importante es la fijación del nitrógeno implica la acción de ciertas bacterias que se encuentran en las raíces de las leguminosos, como lo porotos, lentejas, el trébol y la alfalfa. Estas bacterias contienen enzimas que aceleran la transformación del nitrógeno en amoníaco (NH3), desde donde pueden comenzar a ser utilizado por las plantas y animales en la síntesis de las distintas proteínas elementales.
Centro Nacional de Cálculo. 2005 PROPIEDADES QUÍMICAS DEL
OXÍGENO, EL NITRÓGENO Y LOS ÓXIDOS DEL NITRÓGENO. México, tomado de
http://iquímica.blogspot.com/2005/07/guía-de-opoyo-propiedades-químicas-del.html
Actividad de aprendizaje 12
Elabora en tu libreta una tabla periódica para clasificar y ubicar los elementos químicos en metales y no metales.
Atributo 5.2:
Ordena información de acuerdo con
categorías, jerarquías y relaciones.
Competencia Genérica 5:
Academia General de Química del NMS de la BUAP Bloque de Aprendizaje: Los gases que nos rodean.
49
Actividad de aprendizaje 13.
Aplica las reglas de nomenclatura para nombrar y escribir las fórmulas de los óxidos no
metálicos e identifica los que son contaminantes atmosféricos.
Fórmula N. sistemática N. stock N. tradicional Contaminantes
atmosféricos
N2O3
CO2
As2O5
N2O5
TeO2
Óxido de
selenio (II)
SO2
Cl2O7
P2O5
CO
Anhídrido sulfuroso
Trióxido de azufre
Anhídrido hipocloroso
Dióxido de carbono
Anhídrido perclórico
Trióxido de diboro
.Anhídrido brómico
Heptóxido de diyodo
Óxido de cloro (VII)
Óxido nitroso
Academia General de Química del NMS de la BUAP Bloque de Aprendizaje: Los gases que nos rodean.
50
REGLAS DE
NOMENCLATURA
INÓRGANICA.
La nomenclatura es el conjunto
sistematizado de reglas que regulan la
designación de fórmulas y nombres para las
sustancias químicas.
Se revisará a los compuestos inorgánicos, de
los cuales, a pesar de que constituyen casi la
totalidad de los elementos químicos, sólo han
sido descubiertos y sintetizados
aproximadamente un millón y medio.
Existen nombres comunes con los cuales se
identifica a los compuestos, basados algunas
veces en sus características físicas, químicas,
organolépticas, toxicológicas, o algunos de
sus diferentes aplicaciones. Por ejemplo, el
oxido nitroso (N2O), que utilizaba como
anestésico en odontología era conocido como
gas hilarante porque al ser inhalado provoca
risa, el ácido fórmico (HCOOH), se le llama así
porque es producido por la hormiga, Fórmica
ruffa; la cal viva es el óxido de calcio (CaO); la
sal de mesa es el cloruro de sodio (NaCl) a la
pirita de sulfuro de hierro, se le conoce como
“Oro de los tontos”.
Los nombres comunes o triviales son
arbitrarios y no toman en cuenta la
composición química de las sustancias por lo
que fue necesario asignarle a cada
compuesto un nombre característico que lo
diferenciara de las demás y que indicara su
composición química.
Aunque algunos nombres comunes se utilizan
con frecuencia, en química se prefiere usar
nombres sistemáticos para identificar con
precisión la composición química de las
sustancias.
Con este fin, el 1921 se fundó la Unión
Internacional de Química Pura y Aplicada
(IUPAC, International Unión Of Pure and
Applied Chemistry), tiene a su cargo la
elaboración de los métodos y reglas para
nombrar a los compuestos y escribir sus
fórmulas.
Para poder utilizar adecuadamente la
nomenclatura oficial y aplicar mejor sus
reglas se requieren algunos conceptos
fundamentales, como la estructura atómica y
el número de oxidación.
Es la que nos brinda información sobre la
capacidad de combinación de los elementos o
sea su VALENCIA así como su ESTADO o
NUMERO DE OXIDACION.
Existe una clasificación que ubica a los
elementos representativos en ocho grupos
identificados como A y a los de transición en
B. Los elementos representativos son
conocidos así porque el número de grupos
representa la cantidad de electrones en su
CAPA DE VALENCIA o sea el ULTIMO NIVEL y
la cantidad de electrones en esa capa nos
indica la valencia máxima que el elemento
puede presentar. La VALENCIA de un
elemento se refiere a la capacidad de
combinación que presenta; en el caso de los
NO METALES se relaciona con el número de
átomos de hidrógeno con que se puede
enlazar y en los METALES con cuántos átomos
de cloro se une.
Academia General de Química del NMS de la BUAP Bloque de Aprendizaje: Los gases que nos rodean.
51
Valencia
Es la capacidad que tiene un átomo de un
elemento para combinarse con los átomos de
otros elementos y formar compuestos. Por
ejemplo: Na: [Ne]3s1 tiene un electrón de
Valencia, y el F: [He]2s22p5 tiene 7
electrones de valencia.
Número de oxidación.
Número de oxidación, es número de
electrones que un átomo ha idealmente
obtenido o cedido para adquirir una
configuración electrónica estable.
Número de oxidación para los metales.
Número de oxidación
1+
Número de oxidación
2+
Número de oxidación 3+
Litio
Sodio
Potasio
Rubidio
Cesio
Francio
Plata
Li
Na
K
Rb
Cs
Fr
Ag
Berilio
Magnesio
Calcio
Estroncio
Zinc
Cadmio
Bario
Radio
Be
Mg
Ca
Sr
Zn
Cd
Ba
Ra
Aluminio Al
Número
de
oxidación
1+,2+
Número
de
oxidación
1+, 3+
Número de
oxidación:
2+,3+
Cobre
Mercurio
Cu
Hg
Oro
Talio
Au
Tl
Níquel
Cobalto
Hierro
Ni
Co
Fe
Número
de
oxidación:
2+, 4+
Número
de
oxidación
2+, 3+, 6+
Número de
oxidación: 2+,
3+, 4+, 6+, 7+
Platino
Plomo
Estaño
Pt
Pb
Sn
Cromo Cr Manganeso Mn
Número de oxidación para los no metales.
Número de oxidación:
1-
Número de oxidación:
1+/-, 3+, 5+, 7+
Número de oxidación:
2-
Flúor F Cloro
Bromo
Yodo
Cl
Br
I
Oxígeno O
Academia General de Química del NMS de la BUAP Bloque de Aprendizaje: Los gases que nos rodean.
52
Número de oxidación:
+/-2, 4+, 6+
Número de oxidación:
2, +/- 3, 4+, 5
Número de oxidación:
3+/-, 5+
Azufre
Selenio
Teluro
S
Se
Te
Nitrógeno N Fósforo
Arsénico
Antimonio
P
As
Sb
Numero de
oxidación:
2+/-, 4+
Número de
oxidación:
4+
Número de
oxidación:
3+
Carbono C Silicio Si Boro B
Número de
oxidación:
1+/-
Hidrógeno H
TIPOS DE NOMENCLATURAS.
Para nombrar los compuestos químicos inorgánicos se siguen las normas de la IUPAC (unión
internacional de química pura y aplicada). Se aceptan tres tipos de nomenclaturas para los
compuestos inorgánicos, la sistemática, la nomenclatura de stock y la nomenclatura tradicional.
NOMENCLATURA SISTEMÁTICA.
Para nombrar compuestos químicos según esta nomenclatura se utilizan los prefijos: MONO_, DI_,
TRI_, TETRA_, PENTA_, HEXA_, HEPTA_ ...
Cl2O3 Trióxido de dicloro
I2O Monóxido de diyodo
NOMENCLATURA DE STOCK.
En este tipo de nomenclatura, cuando el elemento que forma el compuesto tiene más de una
valencia, ésta se indica al final, en números romanos y entre paréntesis:
FeO Óxido de hierro (II)
Fe2O3 Óxido de hierro (III)
NOMENCLATURA TRADICIONAL.
En esta nomenclatura para poder distinguir con qué valencia funcionan los elementos en ese
compuesto se utilizan una serie de prefijos y sufijos:
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53
3 número
de
oxidación
4 número
de
oxidación
Hipo_
_oso
número de oxidación
menor
número de oxidación
mayor
2 número
de
oxidación
_oso
1 número
de
oxidación
_ico
Per_
_ico
ÓXIDOS.
Son compuestos binarios formados por la combinación de un elemento y oxígeno. Hay dos clases
de óxidos que son los óxidos básicos y los óxidos ácidos (anhídridos).
ÓXIDOS ÁCIDOS O ANHÍDRIDOS.
Son compuestos binarios formados por un no metal y oxígeno. Su fórmula general es:
N2OX
Donde N es un no metal y la X el número de oxidación del no metal (el 2 corresponde el número de
oxidación del oxígeno).
El número de oxidación se intercambian entre ellos y se escriben como subíndices. (Si el número
de oxidación es par se simplifica).
número
de
oxidación
Fórmula N. sistemática
(la más frecuente)
N. stock
N. tradicional
1
F2O
Monóxido de diflúor
Óxido de flúor
Anhídrido hipofluoroso (excepción a la norma general de
prefijos y sufijos)
Cl2O Monóxido de dicloro Óxido de cloro (I) Anhídrido hipocloroso)
2 SO Monóxido de azufre Óxido de azufre (II) Anhídrido hiposulfuroso
3 I2O3 Trióxido de diodo Óxido de Iodo (III) Anhídrido sulfuroso
4 SeO2 Dióxido de Selenio Óxido de selenio (IV) Anhídrido selenioso
5 Br2O5 Pentóxido de dibromo Óxido de bromo (V) Anhídrido brómico
6 S2O3 Trióxido de azufre Óxido de azufre (VI) Anhídrido sulfúrico
7 I2O7 Heptóxido de diodo Óxido de Yodo (VII) Anhídrido peryódico
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54
La nomenclatura tradicional de los óxidos de nitrógeno es un tanto especial
número de
oxidación Fórmula N. sistemática * N. stock * N. tradicional
2 NO
Óxido nitroso
4 NO2
Óxido nítrico
3 N2O3
Anhídrido nitroso
5 N2O5
Anhídrido nítrico
Zárraga.Velázquez. Rojero, Castells, (2004), Química, Mc Graw Hill, México, pp. 21.
Solís Correa Hugo E., (1994), Nomenclatura Química, Mc Graw Hill, México. pp 54-56
ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 14
FINAL DE BLOQUE
Elabora un artículo científico
sobre tu problema a resolver.
Usa la información que
tienes sobre la elaboración
de un artículo científico, que hiciste de tarea.
Entrégalo a tu profesor en la fecha que te
indique.
Lo lograrás a través de: la Rubrica (ver anexo
del bloque).
Atributo 4.3:
Identifica las ideas clave en un texto o
discurso oral e infiere conclusiones a partir
de ellas.
Atributo 6.4:
Estructura ideas y argumentos de manera
clara, coherente y sintética.
Competencia Genérica 4 y 6:
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55
BLOQUE 3: Valora la calidad del aire analizando las principales fuentes de contaminación.
TIEMPO: 16 HORAS
UNIDAD DE COMPETENCIA: Valora la importancia de la atmosfera, a partir de analizar las fuentes naturales y antropogénicas que la contaminan, promoviendo una actitud de cuidado ambiental.
DESEMPEÑOS A LOGRAR POR LOS ESTUDIANTES
1. Analiza las fuentes naturales y antropogénicas, considerando sus efectos nocivos en la salud y
medidas de prevención.
2. Relaciona los anhídridos (óxidos no metálicos) con la formación de la lluvia ácida,
mediante la realización de una actividad práctica
3. Esquematiza los problemas ambientales, considerando definición, reacciones, causas
y efectos.
4. Investiga y analiza los gases contaminantes en la atmósfera de la ciudad de México y
Puebla, haciendo un análisis comparativo de sus efectos en la atmosfera y en los seres vivos
5. Valora la contaminación atmosférica y sus efectos ambientales y a la salud por medio de una
reflexión crítica.
Responde y comparte a la clase las siguientes preguntas:
a. ¿Qué es un contaminante ambiental?
b. ¿Es lo mismo hablar del efecto invernadero y del calentamiento
global? Justifica tu respuesta.
c. En lista los conceptos que conozcas y que estén relacionados con la
temática “calidad del aire”
PROBLEMA A RESOLVER Situación didáctica
Dentro del programa “un verano con un investigador” que promueve la BUAP (del
cual tú ya eres parte) y habiendo ya reconocido la importancia de la capa de ozono
y el efecto de los contaminantes sobre ella, y siguiendo el proceso de difusión y
concientización de tu comunidad escolar, se te solicita investigar y dar respuesta al
hecho de que si la contaminación ambiental tiene que ver con las lluvias torrenciales que se han
dado en la ciudad de Puebla en los últimas meses y que han provocado las peores inundaciones
registradas en los últimos 30 años en esta ciudad. Para realizar esta tarea deberás trabajar
conjuntamente con tres investigadores más: uno experto en el área de la salud, un historiador, un
experto en previsión y seguridad y tú que eres un químico ambiental.
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Actividad de aprendizaje 15.
a. Organízate con ayuda de tu
profesor en equipos de cuatro integrantes
y asignen a cada integrante el rol que
desarrollará en esta investigación.
b. Cada equipo deberá de investigar
en la web, en libros y/o revistas:
¿Qué es un contaminante?
¿Qué es la contaminación atmosférica?
¿Cuáles son las principales fuentes de
contaminación atmosférica?
¿Cuáles son los contaminantes
atmosféricos más comunes?
¿Cuándo la contaminación
atmosférica tiene carácter local y cuándo global?
c. Forma binas y con la información investigada elaboren un mapa mental.
d. En clase Intercambien el mapa mental elaborado con otro equipo y realicen la coevaluación
del mismo.
Contaminación del Aire
El aire es indispensable para la vida sobre la Tierra. La adición de materia
indeseable trasportada por el aire, como el humo, cambia la cambia la
composición de la atmosfera de la Tierra, perjudicando posiblemente la vida y
alterando materiales. Designamos este fenómeno este fenómeno atmosférico
como contaminación del aire. Solemos reservar la palabra de “contaminación”
para la alteración de la atmosfera al aire libre por las actividades del hombre, aunque la
contaminación del aire podrá resultar acaso de acontecimientos en los que el hombre nada tenga
que ver, como, por ejemplo, en la dispersión, del polen, las erupciones volcánicas o los incendios de
bosques provocados por el rayo. Comprendemos que la contaminación del aire pueda controlarse
por medio de filtros y otros dispositivos técnicos. ¿Por qué no aplicar, pues estos métodos de
control para prevenir la liberación de contaminantes en la atmósfera y gozar así, sin contrapartida
alguna, de las comodidades humanas que la tecnológica nos proporciona? Los problemas surgidos
por la alteración de un ecosistema son sutiles, complejos, de vastas consecuencias, duraderos y, en
algunos, casos diferidos. Si el ecosistema considerado es la comunidad entera de la vida sobre la
Tierra, y si el trastorno afecta a una parte tan importante del ecosistema como es atmósfera,
sabemos que la solución será sencilla.
Atributo 4.3:
Identifica las ideas claves de un texto
o discurso oral e infiere conclusiones a
partir de ella.
Disciplinar 4. Obtiene, registra y
sistematiza la información para
responder a preguntas de carácter
científico, consultando fuentes
relevantes
Competencia 4:
Lo lograrás a través de: la lista de cotejo (ver anexo del bloque).
Academia General de Química del NMS de la BUAP Bloque de Aprendizaje: Los gases que nos rodean.
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Actividad de aprendizaje 16: Expertos de Historia
a. Investiguen en la web, libros y/o
revistas: ¿Qué circunstancias
históricas dieron lugar al
incremento de gases de efecto
invernadero en la atmósfera?
¿Cómo han ido evolucionando los cambios climáticos de
la Tierra? ¿Cuál fue el uso inicial de los
clorofluorocarbonos (CFC)? ¿Qué características de los
clorofluorocarbonos (CFC) propiciaron su uso
generalizado en el mundo moderno? ¿Qué evolución ha
tenido el agujero de la capa de ozono desde su
descubrimiento? Desde el año 1989, ¿qué países han
reducido más sus emisiones de dióxido de carbono?
¿Cuál ha sido la evolución de los niveles de emisión de
gases contaminantes a la atmósfera que contribuyen al
calentamiento global (a la destrucción de la capa de
ozono)?
b. Intégrense como un solo equipo y organicen su información. Utilizando las TIC preséntenla a la
clase en un tiempo de 15 a 20 minutos.
Actividad de aprendizaje 17: Expertos de Química Ambiental
a. Realicen una investigación documental cerca de ¿Cómo se clasifican los
contaminantes? ¿Qué es el Calentamiento global (el Agotamiento de la
capa de ozono? ¿Qué contaminantes, y de qué tipo, causan el
Calentamiento global (el Agotamiento de la capa de ozono)? ¿Cuáles son
los principales contaminantes que contribuyen al calentamiento global (al
agotamiento de la capa de ozono)? ¿Qué es el efecto invernadero (la capa
de ozono)? ¿Cuáles son las causas del efecto invernadero (de la destrucción del ozono)?
b. Los expertos en Química ambiental deberán reunirse e integrar sus investigaciones para exponer
sus resultados en 15 a 20 minutos ante la clase
Atributo 4.3:
Identifica las ideas claves de un texto
o discurso oral e infiere conclusiones a
partir de ella.
Disciplinar 2. Establece la
interrelación entre la ciencia, la
tecnología, la sociedad y el medio
ambiente en contextos históricos y
sociales específicos.
Disciplinar 4. Obtiene, registra y
sistematiza la información para
responder a preguntas de carácter
científico, consultando fuentes
relevantes.
Competencia 4:
Lo lograrás a través de: la Rubrica (ver anexo del bloque).
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58
Actividad de aprendizaje 18:
Con la información provista
por esta comisión llena la
siguiente tabla:
Fuente de contaminación
Contaminante que produce
Origen de la fuente
Efecto en la atmosfera
Características de este efecto
Atributo 4.3: Identifica las ideas claves de un texto o
discurso oral e infiere conclusiones a partir de ella.
Atributo 5.2: Ordena información de acuerdo con
categorías, jerarquías y relaciones.
Disciplinar 4. Obtiene, registra y sistematiza la
información para responder a preguntas de carácter
científico, consultando fuentes relevantes
Competencia 4 y 5
Academia General de Química del NMS de la BUAP Bloque de Aprendizaje: Los gases que nos rodean.
59
Actividad de aprendizaje 19:
Expertos en Salud
a. Investiguen en la web,
libros y/o revistas ¿Cuáles son los efectos
perjudiciales del Calentamiento global (del
Agotamiento de la capa de ozono) sobre los
ecosistemas terrestres y acuáticos? ¿Qué
ejemplos sustentan los efectos del calentamiento
global y del agotamiento del ozono en
ecosistemas terrestres y acuáticos? ¿Cuáles son
los efectos del calentamiento global (del
agotamiento de la capa de
ozono) sobre la salud? ¿Por qué
es importante el ozono (y los
gases de efecto invernadero)
en la atmósfera?
b. Los expertos en salud deberán reunirse e integrar sus
investigaciones para exponer sus resultados a la clase
en 15 a 20 minutos usando las TIC.
Actividad de aprendizaje 20:
Con la información presentada por los expertos del área de la salud, selecciona los
contaminantes primarios y secundarios del aire; los efectos en la salud de los seres
vivos, el límite de aceptabilidad. Llena las 4 primeras columnas
Contaminante
En qué nivel se ubica
(contaminante primario o
secundario)
Efectos nocivos sobre la salud
Límite de aceptabilidad
Métodos o alternativas
para evitar su generación
Métodos o alternativas para
corregir su efecto
contaminante
Atributo 4.3:
Identifica las ideas claves de un texto
o discurso oral e infiere conclusiones a
partir de ella.
Disciplinar 2. Establece la
interrelación entre la ciencia, la
tecnología, la sociedad y el medio
ambiente en contextos históricos y
sociales específicos.
Disciplinar 4. Obtiene, registra y
sistematiza la información para
responder a preguntas de carácter
científico, consultando fuentes
relevantes
Competencia 4:
Lo lograrás a través de: la Rubrica (ver anexo del bloque).
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60
Contaminante En qué nivel
se ubica Efectos nocivos sobre la salud
Límite de aceptabilidad
Métodos o alternativas
para evitar su generación
Métodos o alternativas para
corregir su efecto
contaminante
Actividad de aprendizaje 21:
a. Realiza la lectura del artículo
“La noche que Andrés llegó tarde”.
b. Elabora un diagrama que
incluya la formación de óxidos no
metálicos para la formación de la
lluvia ácida. Atributo 4.3:
Identifica las ideas claves de un texto
o discurso oral e infiere conclusiones a
partir de ella.
Competencia 4:
Lo lograrás a través de: la lista de cotejo (ver
anexo del bloque).
Academia General de Química del NMS de la BUAP Bloque de Aprendizaje: Los gases que nos rodean.
61
No siempre lo que cae del cielo son
refrescantes gotas de agua. La lluvia puede
acarrear diversas sustancias que afectan a
los seres vivos y desgastan materiales tan
resistentes como el mármol.
NORMA ESTABA preocupada porque Andrés
no aparecía; ya eran las 9 de la noche y,
como dijo al resto de la familia, “el niño
todavía no llega”.
-Ay mamá, ¡ya bájale! – le dijo Eduardo
mientras se rascaba los brazos-. Mira, en
primer lugar Andrés ya está grande y en
segundo, está lloviendo muy fuerte.
- Sí mamá –agregó Mariana-. Además, ya
sabes que le gusta quedarse a platicar con
sus cuates de la Prepa. Norma volteó a ver a
su marido esperando apoyo, pero él no se
sentía bien del estómago, por lo que sólo
recibió la clásica reclamación de: “¡Dónde
dejaron la botella del antiácido! ¡Anoche
estaba aquí!” Traía una acidez estomacal
terrible, ocasionada por los “chilitos en
nogada” que había comido. “Es que estaban
muy sabrosos”, eso había puesto como
excusa cuando Norma le dijo que al rato no
se anduviera quejando de que le ardía el
estómago.
-¡Ya llegué! –gritó Andrés mientras
abría la puerta de la cocina con la
delicadeza que lo caracterizaba; de un
patadón.
Andrés estaba empapado de pies a
cabeza.
-¡Qué bárbaro! ¡Mira nada más cómo
llegaste! ¿Por qué traes los ojos tan rojos? –
le preguntó su mamá, mirándolo fijamente.
- No sé, me arden mucho –contestó Andrés,
mientras se los tallaba. Después se quitó la
chamarra, entró al baño y salió en seguida
con una toalla en la cabeza.
Mariana se dio cuenta de que ésta era una
gran oportunidad para que los demás
supieran lo que había aprendido en su clase
de química, y en tono doctoral comenzó a
explicarles:
- Lo que pasa es que está lloviendo y debido
a la contaminación, la lluvia que caen en la
ciudad es “lluvia ácida”, por eso a Eduardo le
arden los brazos y a Andrés los ojos.
- Qué lluvia ácida ni que ocho cuartos –Cortó
bruscamente Norma-. ¿Qué andas haciendo
con tus amigos?, ¿qué no has oído lo que
dicen en la tele?
Para no tener que contestar, Andrés dijo
rápidamente:
- Si mamá, la niña ñoña tiene razón.
Por la contaminación, en muchos lugares de
la Tierra cae lluvia ácida, que no sólo irrita la
piel y los ojos, también corroe los metales,
desgasta las esculturas de mármol, e incluso
Academia General de Química del NMS de la BUAP Bloque de Aprendizaje: Los gases que nos rodean.
62
daña los bosques y la vida en los ríos, lagos y
lagunas. ¡Ah! Y además daña nuestras vías
respiratorias.
Después de todo Andrés también había
tomado clases de química.
-¡Uy, cuánto sabes! – Comentó Mariana en
tono de burla y añadió-, mira mamá, la lluvia
siempre es ligeramente ácida debido a que el
agua reacciona con el dióxido de carbono
que hay en la atmósfera y produce ácido
carbónico. Pero cuando el agua de la lluvia
pasa por el aire contaminado, reacciona con
algunas sustancias como el trióxido de azufre
y produce ácido sulfúrico, o con el dióxido de
nitrógeno y produce ácido nítrico. ¿Te das
cuenta? – Continuó, enfática- nos llueve
agua con ácido sulfúrico y ácido nítrico.
- ¡Qué horror! – Dijo Norma- eso suena
peligroso.
- Y lo es –remató Mariana, encantada por el
interés que mostraba Norma.
El papá los escuchaba a medias y aprovechó
el breve silencio que siguió a las palabras de
Mariana para preguntar de nuevo por la
botella de antiácido. Como nadie le hizo
caso, subió a buscarla a su cuarto.
Mariana estaba lista para seguir, pero Andrés
intervino:
- Mi maestro del semestre pasado nos
comentó que la lluvia ácida no sólo se
produce donde se generan los
contaminantes.
Como el viento los puede arrastrar grandes
distancias, la lluvia ácida llega a presentarse
lejos del lugar donde se produjo la
contaminación. También nos dijo que se
había detectado neblina más ácida que el
vinagre o el jugo de limón.
La neblina puede ser tan ácida como el jugo
de limón o el vinagre.
- ¡Órale! ¿Te imaginas bañarte con vinagre? –
comentó Eduardo.
-¡Pues seguro que tú no! ¿Cuándo fue la
última vez que te bañaste? –preguntó
Norma, que se pasaba la vida peleando con
él para que se metiera en la regadera.
-Pues… el otro día –fue la respuesta.
Por suerte para Eduardo, su mamá dejó el
asunto y le preguntó a Mariana:
- ¿De dónde vienen los óxidos esos que
provocan la lluvia ácida?
- Eso es lo que iba a explicar cuando se metió
Andresito –dijo Mariana, que a esas alturas
ya se sentía conferencista-.
El dióxido de azufre lo producen sobre todo
las centrales termoeléctricas. Este dióxido
puede reaccionar con el ozono del aire y
generar trióxido de azufre. Los coches y los
camiones son los principales productores de
óxido de nitrógeno, que al contacto con el
oxígeno se transforma noche, también
Academia General de Química del NMS de la BUAP Bloque de Aprendizaje: Los gases que nos rodean.
63
debido a la producción de ozono por la luz
solar.
-Oye Andrés, ¿ahora quién es el ñoño?
–dijo Mariana.
-¡Ya párenle! – atajó Norma-, parecen
escuincles. En vez de pelear díganme si se
puede hacer algo para reducir la lluvia ácida.
-¡Yo se cómo! –dijo Eduardo, feliz de poder
participar; recientemente había escuchado a
su papá hablar de los coches nuevos-.
Usando catalizadores en los coches.
-Pues sí Lalo, pero la cosa no es tan fácil –
aclaró Andrés-. Aunque los convertidores
catalíticos en los coches reducen la
contaminación, las fábricas en donde se
producen también contaminan con dióxido
de azufre.
-Oye hijo, ¿qué no se puede también reducir
esa contaminación? –preguntó
Norma.
-Sí mamá, pero sale muy caro y repercute en
el costo de la energía eléctrica.
-¡Que está carísima! –comentó Norma.
En ese momento apareció el papá por la
escalera.
-Si ya acabaron, háganme el favor de buscar
el antiácido. Ya revisé en todos los cuartos y
no está.
Mariana se acercó con la anhelada botella,
que había descubierto un momento antes
sobre el estéreo. La balanceaba de un lado a
otro mientras decía a su padre:
“guau, guau, si es perro te muerde”.
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64
Actividad de aprendizaje 22: Expertos en Prevención
y seguridad
a. Investiguen en la web, libros
y/o revistas ¿Cuál sería la mejor forma
de evitar el Calentamiento global (el
agotamiento de la capa de ozono)?
¿Consideras que el efecto invernadero
(la capa de ozono) es importante para
la vida? ¿Qué documentos se han
producido por la comunidad
internacional para hacer frente al
calentamiento global (al agotamiento
de la capa de ozono)? ¿Existe alguna
legislación vigente sobre la emisión de gases
nocivos para la capa de ozono y para gases de
efecto invernadero? ¿Qué acciones propones
para desarrollar voluntades en relación con el
cuidado y la preservación de nuestro planeta?
b. Los expertos en prevención y seguridad deberán
reunirse e integrar sus investigaciones para exponer sus resultados a la clase en 15 a 20
minutos usando las TIC.
Actividad de aprendizaje 23:
Con la información presentada por los expertos del área de prevención y seguridad, completen las dos columnas faltantes de la tabla iniciada en la actividad de aprendizaje 6.
Lo lograrás a través de: la Rubrica (ver anexo del bloque).
Atributo 4.3:
Identifica las ideas claves de un texto o
discurso oral e infiere conclusiones a
partir de ella.
Disciplinar 2. Establece la interrelación
entre la ciencia, la tecnología, la
sociedad y el medio ambiente en
contextos históricos y sociales
específicos.
Disciplinar 4. Obtiene, registra y
sistematiza la información para
responder a preguntas de carácter
científico, consultando fuentes
relevantes.
Disciplinar 7. Hace explícitas las
nociones científicas que sustentan los
procesos para la solución de problemas
cotidianos.
Competencia Genérica 4. Disciplinar 2, 4 y 7.
Academia General de Química del NMS de la BUAP Bloque de Aprendizaje: Los gases que nos rodean.
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Actividad de aprendizaje 24:
De forma grupal elaboren un periódico mural en el que de acuerdo a la
información recabada den respuesta a la problemática que vive Puebla en
torno a las lluvias torrenciales y su relación con los contaminantes
atmosféricos, su historia, sus efectos a la salud y las medidas prevención y
seguridad que deben de tomarse al respecto y comuníquelo a la comunidad
y promuevan la reflexión.
Actividad de aprendizaje 25:
Con la finalidad de difundir esta
información, reúnete con tu equipo
de expertos y presenten los
periódicos murales a tu comunidad
(escuelas, parques, zócalo o
lugares públicos a los que tengas acceso).
Elaboren como equipo un informe grafico (fotos, video,
etc.) de esta actividad y preséntenlo a su profesor.
Lo lograrás a través de: la Rubrica (ver anexo del bloque).
Lo lograrás a través de: la Rubrica (ver anexo del bloque).
Atributo 11.1:
Asume una actitud que favorece la
solución de problemas ambientales
en los ámbitos local, nacional e
internacional.
Disciplinar 7.
Hace explícitas las nociones
científicas que sustentan los procesos
para la solución de problemas
cotidianos.
Competencia Genérica 11 y Competencia Disciplinar 7
Lo lograrás a través de: la Rubrica
(Ver anexo del bloque).
