1

CIENCIAS (BIOLOGÍA, FÍSICA, QUÍMICA) MÓDULO 1 Eje temático: El agua – El aire – El petróleo – Los suelos – Los procesos químicos – Los materiales CONTENIDOS CURRICULARES:

1. El agua

a) Relación entre el grado de pureza y los usos del agua; evaporación y destilación de mezclas líquidas; agua destilada.

b) Interpretación de los procesos naturales y artificiales de purificación,

recuperación y contaminación del agua.

c) Explicación de los cambios químicos ocurridos en la reacción de descomposición del agua a partir de medidas de los volúmenes de los gases obtenidos.

2. El aire

a) Detección experimental de CO2, H2O, y O2 en el aire.

b) Observación de la compresibilidad y difusividad de los gases y su explicación a partir de la teoría particulada de la materia.

c) Redacción de un informe acerca de los efectos sobre el ecosistema de

los componentes químicos de las emanaciones gaseosas de los volcanes y géiseres.

d) Realización de un debate acerca de las ventajas y desventajas del

uso del gas natural como fuente de energía.

e) Variación estacional de la composición y calidad del aire; discusión de evidencias en información pública, periodística y especializada.

f) Interpretación química de la causa de adelgazamiento de la capa de

ozono, de la lluvia ácida y del efecto invernadero.

3. El petróleo

a) Los orígenes del petróleo; nombres comerciales y usos de los

productos de su destilación, grado de acidez e índice de cetano del petróleo; octanaje de la gasolina.

b) Comprobación experimental de que los combustibles comerciales

derivados del petróleo son mezclas de compuestos químicos.

2

c) Producción, consumo y reservas a nivel nacional y mundial;

necesidad de sustitutos. 4. Los suelos

a) Clasificación experimental de los suelos por sus propiedades.

b) Análisis crítico acerca de la conservación de los suelos; prevención de su contaminación.

c) Mineralogía: cristales; minerales metálicos y no metálicos; minerales

primarios y secundarios; distribución geográfica de los minerales en Chile. d) Recopilación de antecedentes y realización de un debate acerca del Cu en

Chile: pureza, usos y perspectivas; composición química y características físicas de sus minerales; otros productos de la extracción de Cu, especialmente el Mo.

5. Los procesos químicos

a) Observación directa de procesos de obtención de materiales químicos comerciales en industrias de la zona.

b) Redacción y exposición de un informe acerca de la secuencia de etapas de

los procesos observados y de la dependencia del valor comercial y el grado de pureza de los materiales obtenidos.

c) Contribución de los grandes procesos industriales químicos al desarrollo

económico de Chile; perspectivas de desarrollo de la química fina en Chile.

d) Análisis crítico acerca de la conservación de recursos materiales y energéticos de la Tierra.

3

EL AGUA El agua interviene en todas las formas conocidas de vida, por lo que ha sido llamada el líquido de la vida, y es el único compuesto químico que se halla en la naturaleza en grandes cantidades y en los tres estados físicos. Además, es la sustancia química más abundante en la materia viva. El ser humano, por ejemplo, está compuesto en un 63% de agua, las algas en un 98%, y en la escala inferior tenemos la dentina de los dientes con un 10%.

¿Cuáles son las funciones del agua?

Las funciones del agua están íntimamente relacionadas con sus propiedades, que se podrían resumir en los siguientes puntos:

1. Soporte o medio donde ocurren las reacciones metabólicas. Esta función como disolvente es básica para la vida, pues casi todas las reacciones biológicas tienen lugar en el estado líquido y en un medio acuoso.

2. Amortiguador térmico: se debe a su elevado calor específico y de vaporización. Así, cuando los animales sudan, el agua absorbe calor del cuerpo, ayudando a que este se enfríe.

3. Transporte de sustancias. 4. Lubricante, amortiguadora del roce entre órganos. 5. Favorece la circulación y turgencia. 6. Da flexibilidad y elasticidad a los tejidos. 7. Puede intervenir como reactivo en reacciones del metabolismo,

aportando iones hidrógeno o bien iones hidroxilos al medio.

¿Cuáles son las principales características del agua?

1. El agua es constituyente importante de la atmósfera, particularmente en las regiones húmedas y templadas, y es el compuesto mayoritario de la hidrosfera.

2. El hielo presenta una menor densidad que el agua en estado líquido y, además, exhibe una baja conductividad térmica. Dichas propiedades explican que, a bajas temperaturas, el hielo queda en la superficie de los mares y lagos y no se produce el congelamiento completo de estos depósitos naturales, posibilitando así la existencia de variadas formas de vida acuática.

3. El fenómeno anterior se relaciona con la llamada anomalía del agua, que es una excepción a la regla general de que los sólidos son más densos que los líquidos: la densidad del agua líquida sobre 0ºC es mayor que la del hielo. En estado líquido aumenta hasta alcanzar su valor máximo exactamente a 3,98ºC. A temperaturas mayores que esa se comporta de manera normal, vale decir, como los otros líquidos, disminuyendo su densidad cuando la temperatura aumenta.

4

En el siguiente gráfico podrás apreciar la variación de la densidad del agua entre 0 ºC y 10 ºC.

Ejercicio: Describe qué entiendes por la densidad de una sustancia y cuáles son las unidades más utilizadas para expresarla. ¿En cuánto estimas la densidad del agua a 10°C?

El elevado calor de fusión del hielo y el de evaporación del agua líquida, proveen mecanismos eficientes de absorción del calor que evitan un excesivo aumento de la temperatura terrestre. Existe una creciente preocupación por el calentamiento global de la Tierra, ya que elevación de su temperatura media implica un empeoramiento de las condiciones climáticas debido a la reducción de la masa de hielo de los casquetes polares. Esto involucra la desaparición gradual de uno de los mecanismos que regulan la temperatura del planeta.

Ejercicio: Averigua qué es el calor de fusión de un sólido y compara los calores de fusión del hielo con los de algunos metales.

Por otra parte, cabe destacar que los recursos de agua dulce son extremadamente limitados, no llegando ni al 1% del total de agua en la Tierra. Este recurso, del cual se prevé una creciente escasez, se halla, principalmente, en forma de hielo y en las aguas subterráneas.

5

La mayor parte de la población mundial vive en deficientes condiciones sanitarias, asolada por enfermedades que se extienden de manera epidémica como resultado de la falta de agua potable y de higiene. Entre estas enfermedades se cuentan la hepatitis, el cólera y la fiebre tifoidea.

¿Qué sabes acerca de la contaminación del agua? El agua se contamina a través de procesos de origen natural y también, muy especialmente, como resultado de la actividad humana en el ámbito doméstico, agrícola e industrial.

¿Sabías que el agua puede ser purificada natural y artificialmente?

Un proceso de purificación natural del agua es a través de su ciclo, que contempla evaporación, condensación y filtración. A través de la evaporación y su posterior condensación se elimina gran parte de las sustancias disueltas, en particular las sales. El vapor de agua precipita en forma de diminutas gotas (lluvia) o de cristales de hielo (nieve), según cuáles sean las condiciones de temperatura y presión. Por otra parte, el agua superficial penetra hacia el interior de la tierra, filtrándose a través de medios permeables como la grava y la arena. En este proceso se separa la mayor parte del material en suspensión. En la siguiente dirección podrás ver un esquema del ciclo del agua: http://ga.water.usgs.gov/edu/watercyclespanishhi.html

La purificación artificial del agua, que en general es bastante costosa, se realiza en laboratorios por destilación. Para ello, se hierve el agua y los vapores se condensan para así obtener agua prácticamente libre de sales. Sin embargo, normalmente contiene disueltos los gases de la atmósfera, en particular el dióxido de carbono, el que produce una acidificación del agua, por lo que esta puede disminuir su pH, llegando hasta valores próximos a 5,0.

6

En la siguiente figura se ilustra un aparato simple de destilación.

El agua que se va a destilar es vaciada en el matraz de destilación y por calentamiento se produce su ebullición. Los vapores son condensados en el refrigerante, en el que circula agua fría. En el matraz de Erlenmeyer se recoge el agua en estado líquido, ya destilada. Aunque la destilación provee agua de alta pureza, su alto costo no la perfila como un procedimiento apropiado para la purificación de agua a gran escala.

Ejercicio: Habrás escuchado hablar de destilación y de rectificación. ¿Cuál es la diferencia entre estos procedimientos? ¿Por qué no se habla de agua rectificada pero sí de agua destilada? ¿Qué es la potabilización del agua?

El proceso para potabilizar el agua consiste básicamente en cuatro etapas: 1) precloración y floculación; 2) decantación; 3) filtración; y 4) cloración. En la primera etapa se eliminan, mediante el tratamiento con cloro, los microorganismos. Posteriormente se adicionan agentes floculantes (como sulfato de aluminio) que producen una aglutinación de las partículas contaminantes, separadas, en esta etapa, por decantación. En un tercer momento, se filtra el agua para separar las partículas de menor tamaño y, eventualmente, se adiciona carbón activado para eliminar las sustancias que imparten al agua mal sabor y olor. Finalmente, se vuelve a adicionar cloro para eliminar los microorganismos que aún pueden estar presentes en el agua.

7

Decantación Filtración Cloración Precloración y floculación

Ejercicios: Busca en Internet esquemas o dibujos sobre los procesos de potabilización del agua. Intenta elaborar, a pequeña escala, una planta de purificación del agua. ¿Qué materiales requieres para este proyecto? Si es necesario pídele ayuda a tu profesor(a) de Educación Tecnológica. ¿Qué efectos causa la contaminación de las aguas? La bioacumulación es el problema más serio que deben enfrentar los organismos que habitan en el agua y la tierra. Metales pesados y sustancias orgánicas, provenientes de diferentes actividades humanas, se transfieren de un organismo a otro a través de la cadena alimentaria. El proceso ocasiona serias alteraciones al medio acuático y muchas veces trastornos genéticos que difícilmente se pueden reparar.

8

¿Qué usos podemos dar al agua?

El agua tiene múltiples usos, pues es una sustancia vital en la supervivencia de los seres vivos y muy importante, además, en actividades agrícolas, industriales y de minería. Para funciones como la refrigeración, alimentación de calderas de vapor y lavado de textiles, el agua debe tener una baja concentración de sales de calcio y magnesio. Las aguas que tienen estas características se denominan blandas, mientras que las aguas duras contienen una alta concentración de esas sales y no forman espuma con los jabones.

Las aguas del norte de Chile son particularmente duras y el carbonato de calcio alcanza en algunas ciudades concentraciones de alrededor de 800 partes por millón (ppm), lo que significa que 1 millón de gramos o 1000 kg de esa agua contiene 800 g de CaCO3. El agua de ciudades del sur de Chile, en cambio, es generalmente mucho más blanda y puede contener solo 60 g de CaCO3 por 1000 kg de agua, es decir, 60 ppm de carbonato de calcio.

¿Has escuchado acerca de la dureza del agua?

La piedra caliza, el carbonato de calcio y la dolomita, sal doble de carbonato de calcio y carbonato de magnesio, se encuentran comúnmente en la superficie de la tierra en ciertos sectores y a menudo penetran en los suministros de agua. El carbonato de calcio es insoluble en agua, pero en presencia de anhídrido carbónico, proveniente de la atmósfera, se transforma en bicarbonato de calcio, según lo muestra la siguiente ecuación

CaCO3(s) + CO2(ac) + H2O(l) Ca(HCO3) 2 (ac)

El bicarbonato de calcio en solución acuosa se encuentra como los iones Ca2+ y como bicarbonato, HCO3

1-. La presencia de los iones Mg2+ y Ca2+ determina que esta agua sea calificada como agua dura (K), que puede distinguirse según su dureza temporal o su dureza permanente. Cuando la dureza es temporal, los iones calcio y magnesio se encuentran en forma de bicarbonatos de calcio y magnesio. Esta dureza se elimina por la descomposición térmica de las sales, bicarbonatos de calcio y magnesio, que se encuentran en solución. Al someter a ebullición esta agua, se produce lo siguiente: Ca(HCO3) 2 (ac) = CaCO3 (s) + H2O (l) + CO2 (g)

9

El carbonato de calcio y carbonato de magnesio corresponden al sarro que se forma en las teteras, en los hervidores de agua o en las paredes internas de las calderas, por ejemplo. El sarro puede ser disuelto a través de un tratamiento con un ácido débil, como el ácido acético contenido en el vinagre. La reacción que describe este proceso es la siguiente: CaCO3 (s)+ 2 CH3COOH (ac) = Ca 2+(ac) + 2 CH3COO- (ac) + H2O (l) + CO2 (g) En el caso de la dureza permanente, los iones calcio y magnesio están como sales de sulfato de calcio y sulfato de magnesio. Esta dureza del agua se puede eliminar mediante resinas de intercambio iónico; otro método alternativo es la adición de carbonato de sodio, con lo que se logra la precipitación del carbonato de calcio. La reacción que describe este cambio es la siguiente: Na2CO3 + CaSO4 CaCO3 + Na2SO4

Jabones Los jabones son sales de ácidos grasos de cadena carbonada larga, que puede ser entre 12 a 18 átomos de carbono. El sector del grupo alquilo es apolar, y por lo tanto es soluble en grasas y aceites, pero insoluble en agua. El extremo donde se encuentra el grupo carboxílico es muy polar, y por tanto soluble en agua. El jabón tiene un extremo hidrofílico (amante del agua) y otro hidrofóbico (temeroso o repelente al agua), y es soluble en aceites y grasas. La suciedad se adhiere al cuerpo y a la ropa como una capa de grasa o aceite, por lo que el jabón tiene la constitución perfecta para rodear a la grasa o aceite por su extremo hidrofóbico y permitir que su extremo hidrofílico esté en contacto con el agua donde es soluble.

10

Representación esquemática de dos micelas formadas por moléculas de jabón en agua. Las micelas forman una dispersión coloidal y se eliminan con el agua. La dureza del agua, independiente de que esta sea temporal o permanente, es determinante en la disminución de la acción limpiadora de los jabones. Los iones Ca2+ y Mg2+ forman sales insolubles con las moléculas orgánicas del jabón; en el lenguaje corriente se dice que el jabón “se corta”. Esto obliga a utilizar una mayor cantidad de jabón y, además, dificulta el proceso de enjuague, ya que las telas se impregnan con las sales insolubles precipitadas.

¿Cuál es la estructura del agua?

El agua es un compuesto que está constituido por dos átomos de hidrógeno unidos a un átomo de oxígeno. Los enlaces hidrógeno – oxígeno son covalentes, dado que comparten un par electrónico. Debido a que el oxígeno tiene un carácter no metálico mayor, el par electrónico de enlace está más cerca de este elemento que del hidrógeno, determinando la polaridad del enlace. La estructura de la molécula de agua es angular, y el ángulo de enlace es de 105º, tal como lo muestra la siguiente figura:

11

La estructura del agua es un dipolo, donde el oxígeno tiene una densidad de carga negativa, y asociado a los hidrógenos encontramos una densidad de carga positiva.

La condición de polaridad de las moléculas del agua hace que estas se atraigan entre sí, generando una interacción molecular entre el polo positivo de una molécula y el polo negativo de otra, mediante una asociación llamada puente de hidrógeno o enlace puente de hidrógeno. ¿Cuáles son las propiedades del agua?

Las características estructurales de la molécula de agua explican las propiedades generales de esta, como su elevado punto de fusión y de ebullición en comparación con sus análogos del mismo grupo del sistema periódico (H2S, H2Se, H2Te). Si se siguiera la tendencia de estos compuestos, el agua debería hervir a alrededor de –100ºC, como se muestra en el valor extrapolado de la siguiente figura. La razón que explica la mayor energía que es necesario aplicar para que el agua alcance su punto de ebullición, responde a la formación de estructuras más estables producto de las atracciones ejercidas por los puentes de hidrógeno. Las atracciones establecidas por estos son las que determinan la dureza del hielo y su baja densidad, que a su vez se debe a la estructura abierta del sólido, donde se ordenan las unidades H2O enlazadas entre sí por enlaces de hidrógeno.

El poder disolvente del agua frente a otras sustancias incrementa las posibilidades de contaminación, más todavía al interior de la corteza terrestre, donde el agua se suele encontrar a altas temperaturas, en particular, en zonas con actividad volcánica.

12

La solubilidad de las sales en el agua aumenta con la temperatura, como se puede observar, por ejemplo, en el caso del cloruro de potasio.

En este caso hay una relación prácticamente lineal entre la solubilidad de la sal en agua y la temperatura, pero no debes pensar que eso debe ser siempre así.

El poder disolvente del agua ha provocado que esta sea caracterizada como un solvente universal, pero tal designación debe ser evitada, ya que no existe un disolvente con tales características, como tampoco habría recipiente alguno en el cual pudiera ser contenido. De hecho, el agua no disuelve grasas, aceites, celulosa, metales nobles, cuarzo y una gran cantidad de materiales de naturaleza muy diversa.

13

Ejercicio asociado a la geología: Averigua sobre el origen de la formación de algunas cavernas en lugares en que abunda la caliza, CaCO3. ¿Cuál es la explicación del fenómeno desde el punto de vista de la química? El fenómeno de autoionización del agua provee una baja concentración de iones H+ y OH-, lo que explica su casi nula conductividad eléctrica y neutralidad desde el punto de vista ácido-base (la concentración molar de iones hidrógeno y de iones hidróxilo es de 1 x 10-7). Recuerda que el pH del agua es 7.

H2O (l) = OH- (ac) + H+ (ac)

La autoionización se produce, entre otros factores, como consecuencia de la polaridad de las moléculas de agua.

Por otra parte, el fenómeno de electrólisis del agua se basa justamente en su naturaleza eléctrica. Dicho proceso no ocurre de manera espontánea, pero puede ser producido por acción de la corriente eléctrica cuando se aplica un potencial eléctrico, suministrado por una pila o batería, a dos placas metálicas sumergidas en una disolución acuosa.

Es importante que jamás intentes utilizar la corriente eléctrica de la red domiciliaria de 220 V para hacer experimentación, ya que esto puede desencadenar un accidente fatal. Por lo anterior, para los experimentos, solamente debes ocupar pilas pequeñas de 1,5 V o, como máximo, 9 V.

La descomposición electrolítica es un proceso endergónico que se puede llevar a cabo en un Voltámetro de Hoffman.

14

Se puede advertir la presencia de hidrógeno en el agua acercando una pajilla encendida, pues, al ser el hidrógeno un combustible, debería generar una pequeña explosión. La presencia de oxígeno, en tanto, se puede comprobar al acercar una pajilla en ignición, lo que debería encender una llama, dado el carácter de comburente que tiene el oxígeno. El volumen de hidrógeno obtenido es el doble que el volumen de oxígeno, lo que está en concordancia con los coeficientes estequiométricos 2 para el hidrógeno y 1 para el oxígeno, de la ecuación de descomposición.

H2O(l) 2 H2(g) + O2(g)

15

EL AIRE El oxígeno atmosférico sustenta la vida de los organismos aeróbicos y, por el alto grado de naturalidad en la relación que tenemos con él, solemos no valorar su vital importancia. Esto cambia, sin embargo, cuando se presentan eventos de grave contaminación atmosférica, en especial en zonas urbanas con altos niveles de emisión gaseosa y con deficientes condiciones de ventilación producidas por la escasez de vientos, a lo que se suman factores climáticos agravantes, como el de inversión térmica.

Ejercicio de conexión con el clima y la química ambiental: Averigua sobre las características del fenómeno de inversión térmica y elabora un breve informe sobre el tema. ¿Cómo está compuesto el aire? Casi un 80% de las moléculas del aire son nitrógeno (exactamente un 78,1%) y aproximadamente un 21% lo constituye el oxígeno. Otros gases presentes en menores cantidades son el dióxido de carbono, (CO2) y los gases nobles como el helio (He), neón (Ne), argón (Ar), criptón (Kr) y xenón (Xe). El último exponente de la familia de los gases nobles, el radón (Rn), es un gas radiactivo que se genera de manera natural en el subsuelo y se filtra al interior de las viviendas. Este es un importante factor de riesgo en la génesis del cáncer pulmonar y es particularmente alto en ciertas zonas geográficas que contienen elevadas concentraciones de minerales de uranio.

El aire es una fuente de recursos de la que se extraen sustancias como el oxígeno y nitrógeno, pero también es, como el agua, un recurso que se contamina fácilmente. Esto último se debe a que entre las moléculas existen grandes espacios libres que pueden fácilmente ser ocupados por otros gases, propiedad que se conoce como difusión, y que explica también por qué los gases se mezclan entre sí. Todos los gases se difunden, tanto los emitidos en diversos procesos industriales, como los provenientes de la actividad agropecuaria, que aportan considerables volúmenes de metano (CH4) y etileno (C2H4). Están, también, los gases que son emitidos en fenómenos naturales como las erupciones volcánicas y los géiseres. Las emanaciones volcánicas contienen comúnmente los gases SO2, H2S, HCl, CO2, además de vapor de agua. Ejercicio de conexión con el cuidado del medio ambiente y con la agricultura: Reúne información sobre el origen y la importancia de las emisiones de hidrocarburos en la ganadería y elabora un breve informe.

16

Un poco más acerca de la contaminación del aire… Un “contaminante” es una sustancia que está "fuera de lugar". Un buen ejemplo de ello puede ser el caso del gas ozono (O3). Cuando este gas se encuentra en el aire que respiramos, es decir, bajo los 25 kilómetros de altura habituales, es un contaminante que tiene un efecto dañino para la salud, por lo que en esa circunstancia se le conoce como "ozono malo". Pero el mismo gas, cuando está en la estratosfera, forma la capa que protege de los rayos ultravioletas del Sol a todas las formas de vida en la Tierra, siendo considerado, en este caso, como "ozono bueno". Un lugar importante en la contaminación de la atmósfera es ocupado por las emisiones gaseosas resultantes de la combustión de los combustibles fósiles: gas natural, petróleo diesel, gasolina y queroseno. Estos gases contaminantes son de naturaleza muy diversa. Los contaminantes más comunes son el dióxido de carbono (CO2), el monóxido de carbono (CO), y los óxidos de nitrógeno (NO), en particular NO y NO2.

Clasificación de los contaminantes: Generalmente, se distingue entre contaminantes primarios y secundarios del aire. Los primeros son emitidos como tales, mientras que los contaminantes secundarios se forman en complejas reacciones que ocurren en la atmósfera y en las que intervienen, frecuentemente, el oxígeno atmosférico y la radiación solar.

17

La Purificación del aire: respuesta necesaria a su contaminación La purificación del aire es un proceso complejo. Los gases contaminantes son dispersados y diluidos por el movimiento de grandes masas de aire (vientos, corrientes de convección, etc.) y los contaminantes gaseosos más solubles en agua disminuyen su concentración atmosférica a través de diversos fenómenos climáticos (formación de neblina y lluvias, principalmente), pero también suelen contaminar los suelos y aguas. Hemos dicho que el aire contiene cerca de una quinta parte en volumen de oxígeno, pero en el caso de las ciudades donde existe una gran contaminación, es necesario enriquecer el aire con más oxígeno. Una forma de poder hacerlo es disminuyendo la tala de árboles y creando más áreas verdes, que favorezcan el consumo de anhídrido carbónico y la formación de oxígeno.

18

Ejercicio de conexión con la biología y la salud humana: En casos de asfixia se recurre a la reanimación por respiración boca a boca. ¿En qué consiste este tipo de respiración? ¿Cómo se ejecuta en la práctica? Pareciera ser de escasa utilidad insuflar aire espirado en los pulmones de la persona asfixiada. Busca información sobre la composición del aire inspirado y espirado, particularmente en lo que se refiere a la concentración de oxígeno. Efecto invernadero: un nuevo mal a nuestro medio ambiente En los últimos años se ha intensificado el daño ambiental producido por el efecto invernadero, que es provocado por la acumulación de algunos gases en la atmósfera, tales como vapor de agua, metano y óxidos de nitrógeno, siendo el principal responsable de este fenómeno el dióxido de carbono (CO2). Las moléculas de oxígeno (O2), y de nitrógeno (N2), son transparentes a la radiación infrarroja o radiación térmica, por lo que no la absorben. Las moléculas de dióxido de carbono, en cambio, la absorben, haciendo que la energía radiante reflejada sobre la superficie terrestre sea parcialmente captada en la atmósfera. Esto eleva su temperatura y la de la Tierra, hacia donde es irradiada parte de la energía. En la siguiente dirección puedes ver un gráfico que muestra la variación de las emisiones de dióxido de carbono, en millones de toneladas por año, discriminada por región.

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Carbon_Emission_by_Region.png

¿Qué pasa con la capa de Ozono?

También resulta muy preocupante el adelgazamiento de la capa de ozono, puesto que permite que la radiación ultravioleta penetre en una mayor proporción a través de la atmósfera terrestre y aumente notablemente la incidencia de enfermedades que pueden ser fatales, como es el caso del melanoma, un tipo muy agresivo de cáncer a la piel. La radiación ultravioleta produce excitaciones de moléculas de la piel, en particular, de las que transmiten la información genética. Estas moléculas “activadas” o “excitadas” pueden reaccionar con otras modificando los genes, dando así origen a una línea de células que no tienen una función orgánica determinada y que proliferan con rapidez a expensas del tejido circundante.

19

El papel de la capa de ozono en la estratosfera es retener una fracción importante de la radiación ultravioleta proveniente del sol. La emisión a la atmósfera de diversos contaminantes, principalmente de los clorofluorocarbonos, ha ido destruyendo el ozono a un ritmo mucho más rápido que el de su regeneración. Es paradójico que estos compuestos hayan sido valorados durante muchos años para su uso industrial, basándose en su elevada estabilidad en la atmósfera, pero no así en la estratosfera, donde reaccionan con el ozono. En definitiva, la emisión de estos compuestos resultó ser una enorme desventaja para la preservación del medio ambiente, ya que los clorofluorocarbonos pueden alcanzar intactos las altas capas de la atmósfera, en donde son descompuestos por la radiación ultravioleta. Un solo átomo de cloro proveniente de la descomposición de una molécula de clorofluorocarbono puede destruir alrededor de 1000 moléculas de ozono antes de ser separado del ciclo. Ejercicio de conexión con el medio ambiente: Investiga en Internet acerca del proceso de destrucción de la capa de ozono y elabora un breve informe. ¿Qué es la lluvia ácida? Debido a que el agua de lluvia disuelve el CO2 atmosférico y reacciona con él y con óxidos de azufre y de nitrógeno (que son gases eliminados en los procesos industriales), se forman ácidos que le dan una acidez al agua cercana a un grado pH 5. El impacto de la lluvia ácida es enorme, pues cambia el pH del suelo, afectando los cultivos, acidificando ríos y lagos, dañando tanto la vida acuática, como las construcciones y esculturas, especialmente las de mármol y de piedra. Afortunadamente en Chile el grado de acidez de la lluvia ácida no es tan extremo y por lo tanto no resulta tan dañina, pero debemos tomar las medidas necesarias para evitar que esto ocurra.

20

¿Cómo se explica el comportamiento de los gases? La Teoría Cinética Molecular de los gases asume que las moléculas son masas puntuales que se mueven con gran energía cinética. Los postulados de esta teoría son los siguientes:

Toda la materia se compone de diminutas partículas denominadas moléculas.

Las moléculas de gas se encuentran en movimiento continuo y al azar, desplazándose en línea recta.

El tamaño de las moléculas es muy pequeño comparativamente con el volumen total que ocupan.

Existe muy baja atracción intermolecular. Las moléculas de gas chocan entre sí y con las paredes del

recipiente que las contiene, pero estos choques se califican como elásticos dado que las moléculas mantienen la energía cinética promedio.

La energía cinética promedio de las moléculas es dependiente de la temperatura.

21

¿Cuáles son las propiedades de los gases? Los gases se pueden comprimir, es decir, se puede disminuir el espacio que ocupan las moléculas aumentando la presión, o bien disminuyendo la temperatura. Otra propiedad importante es que los gases se expanden y, por lo tanto, pueden aumentar el espacio que ocupan si se experimenta un aumento de temperatura o una disminución de la presión. La tercera propiedad importante que presentan los gases es que todos se difunden, es decir, se entremezclan las moléculas de diferentes gases. Estas propiedades se pueden explicar por la Teoría Cinético Molecular. Ley de Boyle-Mariotte. El gráfico ilustra la relación existente entre el volumen y la presión de una masa gaseosa a temperatura constante.

22

El volumen de una masa gaseosa a temperatura constante es inversamente proporcional a la presión.

V 1/α P V = cte x 1 / P P x V = cte

P1 V1 = P2 V2

Ley de Charles Cuando se deja caer nitrógeno líquido (-196 º C) sobre el globo, el gas que está dentro del globo se enfría y el volumen disminuye, tal como se observa en la figura.

El volumen de una masa gaseosa a presión constante es directamente proporcional a la temperatura. V α T (K) V = cte x T (K)

V1 / T1(K) = V2 / T2(K)

Ley de Gay-Lussac Para una masa fija de gas a volumen constante la presión es directamente proporcional a la temperatura absoluta (Kelvin).

P1 / T1(K) = P2 / T2(K)

23

Ecuación de estado de los gases ideales

La masa molar de un gas tiene como unidad g/mol e indica la masa expresada en gramos de un mol, que corresponde a un conjunto de 6,022 x 1023 moléculas. Un mol (6,022 x 1023 moléculas) de cualquier gas en condiciones normales de presión y temperatura (presión 1 atmósfera y temperatura 0ºC p 273 K) ocupa 22,4 litros. La expresión de la ecuación de estado de los gases es: P V = n R T Donde:

n es el número de moles. V es el volumen y debe estar expresado en litros. P es la presión y debe estar expresada en atmósferas. T es la temperatura y debe estar expresada en Kelvin. R es la constante de proporcionalidad.

R = 0,082 atm L /mol K

24

25

EL PETRÓLEO El petróleo es un recurso energético de enorme importancia. La mayor parte de los artículos tecnológicos que usamos han sido fabricados a partir de algún producto obtenido del petróleo. De hecho, no son solamente los tecnológicos, pues si analizamos los objetos que nos rodean, nos daremos cuenta de que muchos de ellos han sido producidos a partir del petróleo. Este es el caso, por ejemplo, de la suela de los zapatos, la escobilla de dientes, los envases de productos domésticos como el champú, los limpiavidrios, el lavalozas, las fibras sintéticas de nuestra ropa, el piso plástico sintético sobre el cual caminamos, el bolígrafo con que escribimos o el teléfono. ¿Para qué sirve el petróleo?

El petróleo se utiliza, por su propiedad de combustible, principalmente como fuente de energía, pero además da origen a la Petroquímica, que es la industria donde sus componentes se utilizan en la síntesis de distintas sustancias químicas que son utilizadas en la confección de artículos de uso variado. Te preguntarás cómo es que todavía se quema un recurso tan valioso que ha llevado millones de años en formarse y que, para todos los fines prácticos, se trata de un recurso no renovable. Este es un asunto complejo, ya que además del uso industrial que se le da para la producción de diversos artículos, la industria también utiliza procesos que involucran la generación de energía, como transportar materias primas y distribuir productos. La pregunta puede ser, más bien, en qué medida cada uno de nosotros está dispuesto a renunciar o reducir el uso de los artículos tecnológicos que parecen imprescindibles, como el automóvil o la televisión. Pero también se plantea el problema de cómo reducir el uso del petróleo como recurso para la generación de electricidad o calefacción durante el invierno.

Los problemas que se derivan del agotamiento de las reservas de petróleo se han situado en el centro de muchos debates. Esto porque el petróleo comenzará a faltar y deberemos enfrentarnos tanto a su escasez como al elevado costo de muchos artículos derivados de la industria petroquímica, así como a la dificultad de transportar insumos básicos a los habitantes de las grandes ciudades.

26

Ejercicio conexión con la sociedad: Escribe una historia que se relacione con el agotamiento del petróleo, imaginando que este se ha terminado. ¿Cómo describirías, en ese contexto, un día de tu vida? Puedes pedirle a tu profesor(a) de Lenguaje y Comunicación que revise tu trabajo.

¿Qué sabes acerca de la composición del petróleo y la destilación? El petróleo contiene una enorme variedad de hidrocarburos, que son compuestos formados por carbono e hidrógeno y que pueden ser separados, a través de una destilación fraccionada, según su punto de ebullición. El hidrocarburo más simple y de menor punto de ebullición es el metano (CH4), constituyente principal del gas natural. Los combustibles más importantes que se obtienen del petróleo son el gas natural, el gas licuado, las gasolinas, el gasóleo (o petróleo diesel) y el queroseno, mal llamado “parafina”. Los residuos resultantes del proceso de fraccionamiento son sustancias bituminosas como el alquitrán y los asfaltos, que se utilizan en grandes cantidades en la construcción de caminos, aeropuertos, etc. La destilación fraccionada se realiza en torres de fraccionamiento que disponen de salidas a diferentes alturas. En las partes más bajas de la torre se sacan las fracciones menos volátiles y, a medida que la altura aumenta, se recogen las fracciones de menor punto de ebullición, gasolinas y gas. La calidad de una gasolina se especifica por el denominado “índice de octano”, que corresponde al porcentaje del comúnmente mal llamado isooctano (ya que es el 2,2,4-trimetilpentano) en una mezcla isooctano/heptano, la que en un motor de prueba tiene un comportamiento dependiente de la proporción en que se encuentren ambos hidrocarburos, con lo que se generan gasolinas de diferentes octanajes. El isooctano tiene la propiedad de no producir una explosión espontánea cuando es comprimido con aire en el interior del cilindro. La autoignición es indeseable, ya que, en el motor de combustión, la explosión se produce por acción de la chispa generada en la bujía. De otro modo, el motor tiene menor rendimiento y un mayor desgaste. Por otra parte, el heptano es un mal combustible y explota espontáneamente al ser comprimido con aire. En el motor Diesel, en cambio, la ignición debe ocurrir por la simple compresión de la mezcla del combustible con el aire. En este caso, un componente como el octano actúa desfavorablemente. El índice de cetano, en tanto, da cuenta de la calidad del combustible diesel.

27

El hexadecano normal o n-hexadecano, un hidrocarburo lineal de 16 átomos de carbono, tiene un breve retardo de la ignición y se le asigna un índice cetano de 100; el heptametilnonano, un hidrocarburo del mismo número de átomos de carbono, pero muy ramificado, presenta un considerable retardo en la ignición y se le ha asignado un índice cetano de 15. El índice de cetano es, en consecuencia, una medida de la calidad de la ignición del diesel y es equivalente al porcentaje por volumen del cetano en la mezcla con heptametilnonano, la que se compara con la calidad de ignición del combustible prueba.

¿Cuál es la constitución de los hidrocarburos? Los hidrocarburos son compuestos que están constituidos por carbono e hidrógeno, donde los enlaces carbono-hidrógeno son covalentes. Dependiendo de si todos los enlaces son simples o si existe entre carbono y carbono un doble o un triple enlace, se forman los Alcanos, Alquenos y Alquinos.

28

En los alcanos, la fórmula general que determina el número de átomos de hidrógeno en relación al número de átomos de carbono es CnH2n+2. Todos estos compuestos tienen como terminación “ano” y para indicar el número de átomos de carbono se usan prefijos como met (1), et (2), prop (3), but (4), pent (5), y luego se continúa con los prefijos griegos. Algunos alcanos importantes son: Metano, de fórmula condensada CH4, es un combustible y el principal componente del gas natural. Propano (C3H8) y butano (C4H10), dos gases combustibles y componentes fundamentales del llamado “gas licuado”. Ejercicio de conexión con la sociedad: Investiga sobre el poder calorífico del metano en comparación con el propano y butano. ¿Cuál es considerado un mejor combustible? ¿Por qué muchas personas que se cambiaron de “gas licuado” a “gas natural” tuvieron que adecuar sus artefactos? ¿Qué ventajas y desventajas tiene el “gas natural” por sobre el “gas licuado”? Los alquenos poseen un doble enlace entre carbono y carbono, su fórmula condensada es CnH2n. Uno de los alquenos más importantes es el eteno o etileno, de fórmula C2H4. Se trata de una sustancia gaseosa a temperatura ambiente y que constituye la materia prima para la producción de polímeros como el polietileno. Otros alquenos dan origen a otros polímeros. Conexión con la naturaleza: Investiga y responde: ¿Qué son las feromonas? ¿Son alcanos, alquenos o alquinos? ¿Qué función cumplen? Los alquinos tienen como fórmula general CnH2n-2 y poseen un triple enlace entre dos átomos de carbono. El acetileno o etino es el alquino más simple y a la vez un combustible muy importante.

29

LOS SUELOS

Estructura interna de la Tierra

Posteriormente a la formación de la Tierra, el calor liberado por las colisiones entre partículas, junto con el calor emitido por la desintegración de los elementos radiactivos, provocó la fusión del interior de la Tierra. Los elementos más densos quedaron en el fondo, mientras que los más livianos se situaron en las capas superiores.

El interior de la Tierra se caracteriza por un aumento gradual de la temperatura, la presión y la densidad en la medida en que aumenta su profundidad. Algunos cálculos permiten concluir que en el interior de la Tierra la temperatura puede superar los 6.700 °C. Capas que componen la Tierra: La Tierra consta de tres regiones principales, que son:

La corteza, que es la capa externa de la Tierra cuyo grosor oscila entre los 3 y 70 kilómetros. Se divide en corteza oceánica y corteza continental. La primera tiene un grosor que oscila entre los 3 y 15 kilómetros y está compuesta por rocas oscuras denominadas basaltos. La corteza continental, por su lado, consta de una gran variedad de rocas.

El manto, que es la capa rocosa y sólida que llega hasta unos 2.885 kilómetros de profundidad y que corresponde aproximadamente al 82 % del volumen de la Tierra.

El núcleo, que está compuesto fundamentalmente de hierro, con algo de níquel y de otros elementos. Puede dividirse en el núcleo externo e interno: el primero es una capa metálica fundida donde la circulación de materia en el planeta en rotación genera el campo magnético de la Tierra; el núcleo interno, en tanto, es una esfera sólida rica en hierro, que a pesar de su elevada temperatura (debido a la gran presión), se encuentra en estado sólido.

Formación del suelo:

El suelo cubre la mayor parte de la superficie terrestre y conjuntamente con el aire y el agua, es uno de nuestros recursos más indispensables. También como en el caso de aquellos recursos, muchas personas consideran que la calidad del suelo está garantizada, pero esto no es así, ya que se puede contaminar fácilmente.

¿Qué es el suelo? Con pocas excepciones, la superficie de la Tierra está cubierta por el regolito, una capa de roca y fragmentos minerales producidos por meteorización. Algunas personas llaman a este suelo material, pero el suelo es más que acumulación de restos meteorizados.

30

El suelo es una combinación de materia mineral y orgánica, agua y aire. La composición de los suelos varía, pero siempre están presentes los mismos cuatro componentes.

Aproximadamente la mitad del volumen total de un suelo de buena calidad está compuesto por una mezcla de roca desintegrada y descompuesta (materia mineral) y de humus, los restos descompuestos de la vida animal y vegetal (materia orgánica). La otra mitad consiste en espacios porosos donde circula aire y agua entre las partículas sólidas. Aunque la porción mineral del suelo suele ser mucho mayor que la porción orgánica, el humus es un componente esencial, dado que es una fuente de nutrientes vegetales que además determina la capacidad del suelo para retener agua. Esta aporta los nutrientes solubles, la humedad. El aire, en tanto, es la fuente de oxígeno y dióxido de carbono necesarios para que vivan en el suelo la mayoría de las plantas y microorganismos.

Este proceso de formación de suelo, en donde las rocas se van desintegrando, es llamado meteorización, y está regulado por una serie de factores:

Roca madre. El clima. Los cambios de temperatura entre el día y la noche. La cantidad de precipitaciones. El tipo de vegetación. Los animales. El tiempo (puede ser un proceso muy lento). La pendiente.

31

Horizonte O: consiste fundamentalmente en material orgánico. Horizonte A: esta zona está compuesta en gran medida por materia

mineral; sin embargo, la actividad biológica es alta y generalmente hay humus.

Horizonte E: es una capa de color claro que contiene poca materia orgánica.

Horizonte B: es la capa donde existe una mayor acumulación de partículas arcillosas finas, las que potencian la retención de agua en el suelo. Sin embargo, en algunos casos la acumulación de arcilla puede formar una capa muy compacta e impermeable denominada costra.

Horizonte C: se encuentra bajo del suelo verdadero y por encima de la roca madre, siendo una capa parcialmente alterada de esta roca.

En la siguiente dirección puedes ver un esquema de la formación del suelo: http://www.fortunecity.es/expertos/profesor/171/suelos.html ¿Cómo está compuesto el suelo?

Compuestos inorgánicos, no disueltos, producidos por la meteorización y la descomposición de las rocas superficiales. El suelo posee varias partículas, de distintos tamaños, principalmente la piedra, arcilla y grava. Las pequeñas sirven como depósito de nutrientes y también determinan en gran medida la capacidad del suelo para almacenar agua, que es, como ya sabemos, elemento vital para la vida.

Los nutrientes solubles que usan los organismos vivientes en el suelo (bacterias, plantas, etc).

Distintos tipos de materia orgánica, viva o muerta, formada por restos vegetales y animales (aquí está la materia orgánica llamada humus). Representa entre el 2 y el 5 % del suelo superficial de las zonas húmedas, siendo menor a 0,5% en los áridos y mayor de 95% en los suelos de turba.

Aire y agua requeridos por las plantas y por los organismos subterráneos. Entre los gases encontramos grandes cantidades de oxígeno (metabolismo y crecimiento de las plantas), dióxido de carbono disuelto y nitrógeno. El agua o solución del suelo es esencial, ya que gracias a ella los nutrientes son absorbidos por las raíces. Su ausencia produce esterilidad en el suelo.

¿Cuáles son los tipos de suelos más comunes? Según la composición del suelo en relación a sus minerales y componentes orgánicos, podemos determinar su grado de fertilidad. Así, únicamente viendo el color, uno puede determinar la variedad de suelo en el cual está. Los tipos de suelos más comunes son el pedalfero, el pedocal y el laterita.

32

Suelo Pedalfero: se caracteriza por una acumulación de óxidos de hierro y arcillas ricas en aluminio. Los suelos están mejor desarrollados bajo la vegetación forestal, donde grandes cantidades de materia orgánica en descomposición otorgan condiciones ácidas al suelo.

Suelo Pedocal: se caracteriza por una acumulación de carbonato cálcico. Este tipo de suelo se encuentra en lugares secos, con praderas y vegetación arbustiva. En zonas áridas puede haber una capa rica en calcita, denominada caliche. En esas áreas apenas penetra el agua a las profundidades, ya que es retenida por las partículas del suelo de la superficie hasta que se evapora.

Suelo Laterita: este tipo de suelo se presenta en climas cálidos y húmedos. Contiene una alta concentración de óxidos de hierro y aluminio. El primero proporciona un color rojo característico. La actividad bacteriana es muy elevada en los trópicos y prácticamente no hay humus. Las condiciones antes señaladas indican que este tipo de suelo no es apto para el cultivo agrícola.

¿También pueden contaminarse nuestros suelos? El desarrollo industrial y tecnológico ha generado sustancias que, sin un afán de hacer daño, acumuladas en los suelos han llevado a la contaminación de estos. Además, el gran tamaño de las poblaciones y por consiguiente la gran cantidad de material de desecho que se produce hace necesario tener sistemas bien desarrollados de evacuación de basura. Las principales sustancias y fenómenos que han provocado una contaminación en los suelos, son:

Pesticidas: D.D.T., Paratión y Malatión. Rellenos sanitarios: Donde se acumulan los desechos de las

grandes poblaciones. Sustancias químicas peligrosas: Como perclorados y fosfatados,

que son muy difíciles de degradar. Fenómenos de contaminación global: Lluvia ácida.

¿Qué son los minerales?

Un mineral es una sustancia de origen natural con una composición química característica y en donde la mayoría de los metales se encuentran como compuestos inorgánicos.

Un depósito mineral que goza con concentraciones adecuadas para su extracción es denominado, en el ámbito de la economía, como Mena.

33

Clasificación Minerales Metales sin combinar

Ag (plata), Au (oro), Bi (bismuto), Pd (paladio), Pt (platino)

Carbonatos BaCO3 (witherita), CaCO3 (calcita) Halogenuros CaF2 (fluorita), NaCl (halita) Óxidos Cu2O (cuprita), Al2O3 (corindón) Fosfatos Ca3(PO4)2 (roca fosfórica), Ca5(PO4)3OH (hidroxiapatita) Silicatos Mg3(Si4O10)(OH)2 (talco), ZrSiO4 (zircón) Sulfuros FeS2 (pirita), Ag2S (argentita) Sulfatos BaSO4 (barita), CaSO4 (anhidrita) Nitratos NaNO3 (salitre) ¿Qué es la metalurgia? Es la ciencia y tecnología relativas a la extracción de metales de sus fuentes naturales y de su preparación para usos prácticos. Comúnmente comprende varias etapas:

Explotación de yacimientos. Concentración de la Mena. Reducción de la Mena para obtener el metal libre. Refinación y purificación del metal. Mezclado del metal con otros elementos con el propósito de

cambiar sus propiedades. El producto es una aleación. Trabajo de investigación: “El Cu en Chile”. Busca información sobre la producción del cobre en Chile identificando los yacimientos que existen en nuestro país y averiguando cuánto se exporta. Cristales Los átomos que forman los elementos sólidos lo hacen de una forma ordenada y regular (estructuras cristales) o de una forma en que no tienen una estructura ordenada (sólidos amorfos).

Hay varios sistemas cristalinos (formas particulares de ordenación de cristales), siendo su unidad básica la llamada celda unitaria. Cada celda unitaria son paralelepípedos que pueden describirse en términos de las longitudes de las aristas de la celda y los ángulos entre dichas aristas. Existen 7 tipos de estructuras cristalinas.

34

Cúbica simple: a=b=c; ⟨=®=©=90º

Tetragonal: a=b≠c; ⟨=®=©=90º

Ortorrómbica: a≠b≠c; ⟨=®=©=90º

Romboédrica: a=b=c; ⟨=®=©≠90º

Monoclínica: a≠b≠c; ⟨=©=90º, ®≠90º

Triclínica: a≠b≠c; ⟨≠®≠©≠90º

Hexagonal: a=b≠c; ⟨=®=90º, ©=120º

LOS PROCESOS QUÍMICOS Los procesos químicos son una rama de los llamados procesos industriales, que son el conjunto de transformaciones químicas y físicas destinadas a generar un producto final (manufacturado o no), distinto al inicial. Este proceso industrial contempla una serie de etapas previas a la elaboración misma del producto final que pueden consistir tanto en cambios físicos como químicos. Hay una serie de procesos industriales en los cuales participan procesos químicos:

• Fabricación de alimentos. • Purificación de metales. • Limpieza de aguas. • Investigación científica. • Elaboración de medicamentos. • Elaboración de plásticos. • Manufactura de materiales de construcción.

¿Qué son los procesos químicos? Los procesos químicos son cambios que sufren las sustancias de variada índole, pudiendo ser transformadas por otras sustancias o por cambios en las condiciones en que se encuentran originalmente.

35

Estos procesos, que se fundamentan en las transformaciones químicas, se llevan a cabo en reactores, que son equipos o recipientes donde ocurre una reacción química en forma controlada (se controla temperatura, presión, cantidad de reactantes, etc.). ¿Cuáles son los tipos de procesos químicos?

1. Proceso metalúrgico. Como se dijo anteriormente, la metalurgia es la ciencia y tecnología de la separación de los metales a partir de sus menas. Una aleación es un material metálico compuesto por dos o más elementos. El proceso metalúrgico involucra varios procesos químicos, entre los que se encuentra la reducción electroquímica, que es la forma de obtener un metal puro a través de la reducción de sus componentes (reducción es un proceso en el cual una sustancia química adquiere uno o más electrones). Se usa como agente reductor (sustancia química que provee de los electrones necesarios para el proceso de reducción) un metal más electropositivo, permitiendo así la separación de los componentes; o por electrólisis (proceso donde se induce una reacción no espontánea) que se realiza en un dispositivo llamado celda electrolítica. 2. Pirometalurgia: son procesos químicos que utilizan temperaturas elevadas para modificar el mineral y reducirlo a metal libre.

3. Electrometalurgia: es el conjunto de procesos de reducción de menas metálicas o de refinación de metales basada en el proceso de electrolisis.

4. Fabricación de alimentos: hay gran cantidad de procesos químicos que involucran la participación de sustancias como saborizantes, colorantes, preservantes y otros.

5. Existe un grupo de procesos químicos donde el reactor es un ser vivo. Estos reactores biológicos los vemos en la limpieza de aguas contaminadas y en el proceso de lixiviación del cobre. Ejercicio de profundización:

Averigua qué tipo de organismos vivos se utilizan en procesos como la limpieza de aguas contaminadas y en la lixiviación del cobre, y explica en forma simple estos conceptos.

¿Quedaste con alguna duda? ¿Te gustaría profundizar más? A continuación te sugerimos bibliografía complementaria y sitios de Internet donde encontrarás más información sobre los temas tratados en este módulo, así como un glosario con los conceptos más importantes.

36

Bibliografía

QuimCom: Química en la comunidad, en su 2ª edición en español (Addison Wesley, 1998). Hay descritos variados experimentos y se formulan muchas preguntas interesantes que deberás responder a través de la reflexión y experimentación.

HILL, J.W. y Kolb, D.K. Química para el nuevo milenio. 8a. Edición, Editorial Prentice Hall, Pearson, 2000. Es un libro escrito en estilo claro y ameno que posee buenas ilustraciones.

Brown, Le May y Bursten. Química: La ciencia central. Editorial Pearson-Prentice Hill. Es un texto con muchas imágenes que trae un completo glosario y un CD como complemento.

Raymond Chang, Química. Editorial McGraw-Hill. Es un texto que tiene todos los temas importantes y fundamentales de la química y además posee capítulos especiales relativos al agua, el aire y la contaminación. Las últimas ediciones traen un CD para complementar las actividades propuestas en el texto.

Tarbuck Edward y Lutgens Frederick, Ciencias de la Tierra, una introducción a la geología física, de la Editorial Prentice Hill, que tiene un tratamiento muy serio y completo acerca del suelo, volcanes, minerales, la Tierra, etc. Está acompañado de un CD que contiene muchas imágenes muy bien logradas. Bailey Philip y Bailey Christina, Química Orgánica de la Editorial Pearson Education, que en un lenguaje fácil y claro expone la nomenclatura, reacciones, conceptos, apoyados por figuras de moléculas orgánicas que respetan la esteroquímica. CHADWICK, Isabel et al. Química, 1º Medio, Editorial Mare Nostrum. TORO, A., y GUTIÉRREZ, S. Química, 1º Medio, Editorial Zig-Zag, 2005. Es un libro completo y con gran cantidad de ilustraciones.

Izamit, T., Miranda, M. y Martínez, J. C. Química 1º Medio, Editorial Arrayán. Consta del texto para el alumno y además un texto para el profesor (Propuesta Didáctica) que presenta sugerencias pedagógicas y ejemplos de actividades experimentales. GUZMÁN, J. Manual de preparación PSU Ciencias, Módulo común obligatorio de Química, Ediciones Universidad Católica de Chile, 2005. Posee varios ejercicios interesantes de la PSU, además de una clara y concisa explicación de la materia.

ÁGUILA, Eugenia et al. Ciencias Químicas I. Editorial Santillana, 1994.

37

Sitios sugeridos

El agua: Un excelente trabajo sobre el agua, con buenas animaciones, llamado: El agua, una molécula extraña. http://www.arrakis.es/~lluengo/agua.html Un completo trabajo sobre propiedades y aplicaciones del agua: http://www.fortunecity.es/expertos/profesor/171/agua.html Este artículo es para aquellos alumnos que quieran conocer nuevas formas de purificación del agua. Purificación del agua por ósmosis inversa: http://www.excelwater.com/spa/b2c/water_tech_5.php?WL_Session=4a04f4ac3076e3ae158cb470b829da3b Completa descripción de agua: http://es.wikipedia.org/wiki/Agua El aire:

Completa decripción del aire: http://es.wikipedia.org/wiki/Aire

Excelente trabajo sobre la contaminación del aire: http://www.conam.gob.pe/educamb/cont_aire.htm

Trabajo sobre la contaminación del aire: http://www1.ceit.es/asignaturas/ecologia/hipertexto/10CAtm1/100ConAt.htm

¿Qué es la contaminación del aire?: http://www.envtox.ucdavis.edu/CEHS/TOXINS/SPANISH/airpollution.htm

El efecto invernadero: http://www.geocities.com/edu112ve/efectoi.html http://www.sagan-gea.org/hojared/Hoja15.htm

Información sobre la capa de ozono: http://www.edunet.ch/activite/wall/encyclopedie/pagozono/principal.htm Video sobre la contaminación ambiental: http://dgtve.sep.gob.mx/tve/programas/video_semana/030127_contaminacion.htm

38

El petróleo:

Aspectos básicos sobre la exploración y explotación de recursos petrolíferos: http://www.enap.cl/framearea.asp?t=de&cod=5&codsec=38&codsubsec=0

Página bastante completa en relación al petróleo: http://www.imp.mx/petroleo/

Todo lo que se debe saber del petróleo: http://es.wikipedia.org/wiki/Petr%C3%B3leo

Estudio sobre la destilación del petróleo: http://www.coiim.es/web/enlaces/Historia%20Industria_CD%20Original/destilac_petroleo.htm Los suelos: Completo trabajo sobre los suelos: http://www.fortunecity.es/expertos/profesor/171/suelos.html El suelo y su relación con las plantas: http://www.geocities.com/rainforest/4754/suelos.htm El suelo, composición y formación: http://natureduca.iespana.es/cienc_suelo_formac.htm Trabajo sobre los componentes y los tipos de suelo: http://www.icarito.cl/icarito/2000/792/link/suelo.html Mineralogía: http://enciclopedia.us.es/index.php/Mineralog%EDa Galería de fotos de minerales: http://www.mineraltown.com/index.php?idioma=1 La estructura de los cristales: http://www.xtal.iqfr.csic.es/Cristalografia/parte_01.html Definición de cristales: http://es.wikipedia.org/wiki/Cristal Un excelente trabajo sobre estructuras cristalinas: www.acienciasgalilei.com/qui/pdf-qui/estruct_cubica.pdf Trabajo sobre la minería chilena: www.sonami.cl/exposiciones/marcos_lima.pdf

39

Principales procesos químicos en los suelos: http://www.sagan-gea.org/hojaredsuelo/paginas/26hoja.html Procesos químicos: Proceso químico en la fermentación y formación de pan: http://www.angelfire.com/de3/pascual/ Biolixiviación: http://www.explora.cl/otros/biotec/biolixi.html Los materiales: Completo trabajo sobre los materiales: http://www.monografias.com/trabajos30/materiales/materiales.shtml Introducción a la Ciencia de Materiales: http://www.mailxmail.com/curso/excelencia/cienciamateriales/capitulo1.htm Resumen del curso “Tecnología de los materiales”: http://www.monografias.com/trabajos14/propiedadmateriales/propiedadmateriales.shtml Trabajo sobre los polímeros: http://www.textoscientificos.com/polimeros Glosario Ácido: Sustancia que libera iones hidrógeno (H+) cuando se disuelve en agua. Es capaz de donar un protón y puede aceptar un par de electrones. Adhesión: Atracción entre moléculas diferentes. Afinidad electrónica: Cambio de energía que se produce cuando un átomo en estado gaseoso acepta un electrón para formar un anión. Agente oxidante: Sustancia que puede aceptar electrones de otra sustancia o aumentar el número de oxidación de otras sustancias. Agente reductor: Sustancia que puede donar electrones a otra sustancia o disminuir los número de oxidación de esta. Alcohol: Compuesto orgánico que contiene el hidroxilo, -OH. Aleación: Disolución sólida compuesta por 2 o más metales, o por un metal o metales y uno o más no metales. Átomo: Unidad fundamental de un elemento que puede intervenir en una combinación química. Base: Sustancia que libera iones hidróxido (OH-) cuando se libera en agua. Es capaz de aceptar un protón y donar un par de electrones. Calor: Transferencia de energía entre dos cuerpos que están a diferente temperatura. Cero absoluto: En teoría, la mínima temperatura que se puede alcanzar (-273ºC).

40

Cinética química: Área de la química relacionada con la velocidad o rapidez a la cual se llevan a cabo las reacciones. Combustible fósil: Sustancia de origen orgánico que, al quemarse, produce energía en forma de luz y calor. Condensación: Fenómeno en el que se pasa del estado gaseoso al estado líquido. Corrosión: Deterioro de los metales por un proceso electroquímico. Derivados del petróleo: Productos que se obtienen de la destilación fraccionada del petróleo. Por ejemplo, los combustibles, la bencina y el queroseno. Desecho: Cualquier producto, desagradable o tóxico, que se destina al abandono o se arroja al medio ambiente. Desertificación: Empobrecimiento de los ecosistemas, por el efecto combinado del impacto de las actividades del hombre, la erosión y la sequía. Ductibilidad: Propiedad de las sustancias que se pueden estirar. Se aplica a los metales que pueden moldearse en alambre fino, como el cobre. Electronegatividad: Capacidad de un átomo para atraer electrones hacia él en un enlace químico. Erosión: Degradación o deformación gradual de la superficie terrestre causada por agentes físicos, como el agua y los vientos, y por agentes químicos, como la lluvia ácida. Evaporación: Proceso en el que un líquido se transforma en gas; también se le denomina vaporización. Feromonas: Sustancias químicas que secretan los miembros de una misma especie a fin de comunicarse. Algunas feromonas facilitan la comunicación frente a una situación de alarma; otras, llamadas feromonas sexuales, cumplen el rol de atractores sexuales. Fertilizantes: Sustancias orgánicas o inorgánicas que se añaden a los suelos agrícolas para preservar la productividad de estos. Fuerzas intermoleculares: Fuerzas de atracción entre moléculas. Fuerzas intramoleculares: Fuerzas que mantienen unidos a los átomos en una molécula. Geosfera: Parte sólida de la Tierra. Su capa exterior o litósfera constituye la corteza terrestre. Hidrocarburos: Compuestos orgánicos formados únicamente por átomos de carbono (C) e hidrógeno (H). Humus: Material de color oscuro, que se va formando en el suelo como producto de la descomposición gradual de la materia orgánica proveniente de plantas y animales. Ión: Partícula cargada que se forma cuando un átomo o un grupo de átomos neutros ganan o pierden uno o más electrones. Ley: Enunciado conciso, verbal o matemático, de una relación entre fenómenos que es siempre igual en las mismas condiciones. Ligante: Molécula o ión que está unido al ión metálico de un ión complejo. Masa: Medida de la cantidad de materia que contiene un objeto. Maleabilidad: Propiedad de las sustancias que se pueden moldear de diferentes formas. Muchos metales como el aluminio pueden extenderse en láminas finas.

41

Mena: Mineral del cual puede extraerse un metal aprovechable. Por ejemplo, la bauxita, que se extrae del aluminio. Metales: Elementos químicos con propiedades físicas características que los diferencian de los no metales. Poseen alta conductividad térmica y eléctrica, brillo, maleabilidad y ductibilidad. Metalurgia: La ciencia y la tecnología de la separación de los metales a partir de sus menas y de las aleaciones que se forman. Mezcla: Combinación de dos o más sustancias en las que cada una conserva su identidad. Mineral: Sustancia de origen natural con una composición química promedio. Mol: cantidad de sustancia que contiene tantas entidades elementales (átomos, moléculas u otras partículas) como átomos hay exactamente en 12 gramos de isótopo carbono-12. Molécula: Agregado de por lo menos dos átomos con una distribución definida que se mantienen unidos por fuerzas especiales. No metal: Elementos que por lo general son malos conductores del calor y electricidad. Núcleo: Corazón de un átomo. Número atómico (z): Número de protones en un átomo. Número de oxidación: Número de cargas que tendría un átomo en una molécula si los electrones fueran transferidos completamente en la dirección indicada por la diferencia de electronegatividad. Onda: Perturbación vibratoria mediante la cual se trasmite energía. Paramagnético: Que lo atrae un imán. Una sustancia paramagnética contiene uno o más electrones desapareados. Peso: Fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto. pH: Logaritmo negativo de la concentración de protones. Polímero: Compuesto que se distingue por su alta masa molar, la cual puede llegar a miles o millones de gramos y estar formada por muchas unidades que se repiten. Precipitado: Sólido insoluble que se separa por disolución. Presión: Fuerza aplicada por unidad de área. Propiedad física: Cualquier propiedad de una sustancia que se puede observar sin transformarla en otra. Propiedad química: Cualquier propiedad de una sustancia que no puede estudiarse sin la conversión de dicha sustancia en otra. Protón: Partícula subatómica que tiene una carga eléctrica positiva unitaria. La masa de un protón es aproximadamente 1840 veces la de un electrón. Química: Estudio de la materia y sus cambios. Radiación: Emisión y transmisión de energía a través del espacio, en forma de ondas y/o partículas. Radiactividad: Ruptura espontánea de un átomo emitiendo partículas y/o radiación. Reacción química: Proceso durante el cual una sustancia (o sustancias) cambian para formar una o más sustancias nuevas. Reacción redox: Reacción en la que hay transferencia de electrones o cambio en los números de oxidación de las sustancias que forman parte de ella.

42

Sal: Compuesto iónico formado por un catión diferente al H+ y un anión diferente al OH- o O2-. Semiconductores: Elementos que normalmente no conducen electricidad pero a los que se les puede aumentar su conductividad elevando su temperatura o adicionándoles ciertas impurezas. Sistema: Parte específica del universo bajo estudio. Soluto: Sustancia presente en menor cantidad en una disolución. Sustancia: Forma de materia que tiene una composición definida o constante (número y clase de unidades básicas presentes) y propiedades que la diferencian. Tensión superficial: Cantidad de energía que se requiere para extender o aumentar la superficie de un líquido por unidad de área. Vidrio: Producto óptimamente transparente obtenido de la fusión de materiales inorgánicos que se han enfriado a un estado rígido sin cristalizar. Viscosidad: Medida de la resistencia de un líquido a fluir. Definiciones obtenidas de: ÁGUILA, Eugenia et al. Ciencias Químicas I, Educación Química. Editorial Santillana, 1994. CHANG, R. Química. Editorial McGraw-Hill. 1999. México.