Experimentos de Fisica y Quimica Blas Carrera

Grupo Blas Cabrera Felipe


ESTADOS DE AGREGACIN Y CONSTITUCIN DE LA MATERIA

Jos Fernndez Gonzlez Francisco Rodrguez de Armas Nicols Elrtegui Escartn Juan Prez Torres

INTRODUCCIN


UNIDAD DIDACTICA Estados de agregacin y constitucin de la materia

Objetivos de la unidad Relacin de experiencias y actividades Programacin Gua didctica Experiencias alternativas

Textos y curiosidades 85/6 La densidad anmala del agua El hielo/ Metales lquidos/ El olor a frescura/ La abundancia de los elementos qumicos/ El anillo bencnico/ La densidad/ Los nombres de los elementos qumicos/ El Flor.

Investigacin 85/3 La difusin 85/3 La solubilidad.

Documentos CI. 9 La materia y sus propiedades.


UNIDAD DIDACTICA

Estados de agregacin y constitucin de la materia

RELACION DE EXPERIENCIAS Y ACTIVIDADES E.- Separacin de los componentes de una mezcla. * E.- Separacin de una mezcla de azufre, azcar y limaduras. E.- Destilacin de un vino tinto o agua de mar. * E.- Destilacin fraccionada de un crudo petrolfero. E.- Desalinizacin de agua del mar. * E.- Cristalizacin de una disolucin de sulfato cprico. * E.- El jardn del qumico. * E.- Extraccin de colorantes. * E.- Extraccin de aromatizantes y sabores de plantas y frutos naturales. * E.- Extraccin de combustibles: latex o recino. * E.- Separacin de la clorofila de otros pigmentos. E.- Cromatografa de papel. * E.- Preparacin de disoluciones, suspensiones y emulsiones. E.- Presencia de las sales minerales en los seres vivos. * E.- Determinacin del contenido de agua en seres vivos. * E.- Descomposicin de materia orgnica vegetal. * E.- Descomposicin de materia orgnica animal. * A.- Divisin de un cuerpo. * E.- Anlisis granulomtrico (tamizado). * E.- Fabricacin de abrasivos. * A.- Bunsen. * E.- Caractersticas fsicas del agua. E.- La fusin. * E.- Fusin del hielo y vaporizacin del agua. E.- Fusin y solidificacin del naftaleno. * E.- Realizacin de una nevada. * E.- Barco a propulsin a vapor. E.- Electrlisis del agua.


UNIDAD DIDACTICA Estados de agregacin y constitucin de la materia. (continuacin) RELACION DE EXPERIENCIAS Y ACTIVIDADES

A.- Confeccionar una lista de materiales slidos, lquidos y gases y clasificarlos E.- Modelos fluyendo. A.- Reconocer estados de agregacin. * E.- Determinacin del punto de ebullicin de un lquido. E.- Los distintos cambios de estado. A.- Interpretacin de grficas. E.- Relacin de sustancias y clasificacin. A.- Clasificacin de sustancias homogneas y heterogneas. E.- Diferencia entre agua destilada y agua de mar. E.- Decantacin de una mezcla de agua y aceite. A.- Disoluciones habituales. E.- Separar la sal de una arena de playa seca. * E.- Cmo preparar una disolucin? E.- Descomposicin del xido de mercurio (II) E.- Electrlisis de cloruro de cobre (II) A.- Lectura "Los elementos" "Distribucin de elementos". * A.- Lectura comprensiva: "Bajando por la escalera" * E.- Cmo teir flores blancas. * E.- La smosis en la piel de calamar. * E.- Disolucin de azcar en agua y su vaporizacin. Calentamiento dl azucar. * E.- Calentamiento de clara de huevo y miel. * E.- Puntos de congelacin y ebullicin de disoluciones: agua de mar, disolucin de urea. * E.- La gallina ciega E.- La "caja negra" * A.- Lectura Grecia: los tomos" A.- Trabajo en fichas. A.- Simulacin del experimento de Rutherford. A.- Esquemas de modelos A.- El ltimo nivel-rbita de electrones A.- Lectura "Los tomos se unen" A.- Lectura "Formas de enlace"

Grupo Blas Cabrera Felipe UNIDAD DIDCTICAActividades Experiencias Enumerar los estados de agregacin de la materia. de agregacin. de la estructura interna de la materia. Establecer criterios de diferenciacin de s, l, g. Definir operacionalmente fusin, solidificacin, evaporacin, ebullicin condensacin y sublimacin. Disear y realizar una experiencia sencilla para comprobar la evolucin de la.temperatura durante un cambio de estado. Clasificar materiales de la vida diaria en homogneos. heterogneos, puros y mezclas. Definir operacionalmente sustancia homognea, sustancia heterognea, sustancia pura y mezcla. Describir y realizar procedimientos sencillos para separar los componen tes de una mezcla. Reconocer disoluciones habituales de la vida diaria. Descubrir y realizar procedimientos sencillos para descomponer compuestos Distinguir entre elemento y compuesto. Reconocer que todas las sustancias qumicas se componen de partculas. Reconocer el tomo como ltimo componente de los elementos qumicos. Enumerar las partculas componentes del tomo: electrones, protones, neutrones ''Z'' "A". Distinguir en la estructura entre ncleo y corteza. Reconocer la utilidad de los modelo Esquematizar la estructura de la corteza en su ltimo nivel. A.Simulacin del Experimento de Rutherford. A * Esquemas de modelos. A. El ltimo nivel-orbita de electrones A. Lectura "Los tomos se unen Nocin de enlace Estructura atmica Modelo Rutherford A.Caja negra Modelo atmico: su utilidad A.Confeccionar una lista de materiales slidos, lquidos y Estados de agregacin de la materia Cambios de estado. E.Modelos fluyendo. E.los distintos cambios de estado. E.Fusin E.Fusin y solidificacin de naftaleno. A.Interpretacin de grficas. E.Relacin de sustancias y clasificacin A.Clasificacin de sustancias homogneas y heterogneas. E.Diferencia entre agua destilada y agua de mar. E.Separacin de los componentes de una mezcla. E.Desalinizacin de agua de mar. E.Decantacin de una mezcla de agua y aceite. E. Cromatografa de papel. A.Reconocimiento de disoluciones habituales. E. Separar la sal de una arena seca de playa. E. Destilacin de un vino tinto o agua de mar. E.Descomposicin de xido de mercurio (II) E. Electrlisis del cloruro de cobre (II) A.lectura: "Los elementos" "Distribucin de elementos A. Revisin "Modelos fluyendo". Compuesto y elemento qumico Disoluciones - Insistir en las disoluciones conocidas de la materia viva. - Aprovechar las experiencias para clculos de 5h % en peso y volumen. - Relacionar con las rocas y minerales. - Hacer ver que la matera viva y no viva est formada por comp. y elem. - Pelcula: "Obtencin desustancias de la Naturaleza. - Pelcula cosmos - Aconsejable el uso de las fichas como transparencias. -Incidir en el tamao y en la neutralidad elctrica. - Aproximacin al modelo de Bohr 4h 2h Mtodos de separacin y/o descomposicin de una mezcla. 6h Clasificacin de sustancias: homogneas, he terogneas, puras, mezclas. - Las rocas son ejemplos de mezclas naturales. - Fijar el instrumento de observacin antes de clasificar estados, puesto que la clasificacin puede cambiar segn la tcnica de observacin. 6h - Posibilidad de utilizar instrumental (lupa, microscpio, etc.) para distinguir los estados de agregacin. Clasificar materiales de la vida da ra segn su estado gases y clasificarlos. Interpretacin del cambio de estado como modificacin A.Reconocer estados de agregacin. Contenidos Observaciones Tiempo

Objetivos de la Unidad


BIBLIOGRAFIA Barahora, S.; Brincones-, I.; Buiza, C.; Nieda, J. y Puente, J. "La materia y sus propiedades. Documento MEC. Ciencia Integrada. CI.9 Reforma Medias MEC (1984). Rodrguez de Armas, F. y Merino Rubio, J.J.: Dep. Ciencias Experimentales C.E.I. La Laguna (1985). De la Hoz Huerta, J,; Recio Flores, E.; Alcntara Bello, J.J. y Siiva Henschkel, C. Dep. Ciencias Experimentales. I.B. Blas Cabrera Felipe Lanzarote (1986). Prats, F. y del Amo Y. "Trabajos prcticos de Fsica, Qumica" (dos tomos) 2 de B.U.P. Akal (1983). Averbuj, E. Naturalia 8" Barcanova (1983) VlazoV, T. "Qumica Recreativa Akal (1982). Fdez. Glez., J. "Sem. Fsica y Qumica I.B. Pto. Cruz". Apuntes de Atmica elemental. (1983)




GUA DIDCTICA



ACTIVIDAD

CONFECCIONAR UNA LISTA DE MATERIALES SOLIDOS, LQUIDOS Y GASES; CLASIFICARLOS.

Preguntar una lista de materiales diversos que los alumnos conocen de su entorno inmediato. Ir tirando de cada alumno para que todos puedan sugerir alguna aportacin. Tratar que distintos grupos los clasifiquen en tres tipos segn su estado.

Dada la relacin de materiales siguientes:

- hierro - vino - cardo - aire - jamn - agua con hielo - trozo granito

- sal comn - sardina - leche - yeso - humo - queso -gas butano

- pirita

Tratar de completar una tabla como la adjunta con cada uno de ellos. Material hierro slido Estado fija Forma fijo Volumen no Fluidez

Cristales transparentes de calcita (carbonato clcico).


EXPERIENCIA

MODELOS FLUYENDO DE LA HOZ, J; RECIO,F. y ALCNTARA Ciencias Experimentales.I.B. Blas Cabrera Felipe.Lanzarote (1986)

FUNDAMENTO

Los slidos lquidos y gases son cotidianos en cualquier lugar trabajo; determinemos algunas caractersticas que le son propias para poder caracterizarlos, incluso en el caso de que una misma sustancia la conozcamos en varios estados.

MATERIAL

- 3 vasos - 3 frascos

- agua - garbanzos

- arena o azcar - hielo

- arroz - plomo

PROCEDIMIENTO

Contribucin 1.

Verter agua muy despacio en un vaso. Hacer lo mismo con arena o azcar. Repetir la operacin con el agua el azcar pero ahora en un frasco de forma arbitraria.

CUESTIONES Podemos establecer alguna semejanza en cmo se vierten estas sustancias? Qu forma adquieren en el frasco? Si echamos agua y arena en otros recipientes qu formas adquiririan? Qu suceder si utilizamos garbanzos?. Comprubalo. Si utilizamos naranjas, adquieren la forma del lugar donde las hayamos metido (vagn, remolque, saco, etc.) al igual que sucede con el agua la arena? Acepta o rechaza criticamente la hiptesis: Los lquidos estn formados por partes muy pequeas que no vemos, y que se comportan igual que las partes de las que pueden estar constitudos los slido, (azucar, arena, garbanzos, naranjas, melones,...)

Contribucin 2. Calentar hielo y plomo separadamente. Dejar luego enfriar ambos lquidos hasta volver a slido. CUESTIONES Qu se observa cuando los slidos se calientan? A medida que se calienta el plomo, se dilata cada vez ms? Hasta cundo? Ser esto, consecuencia de que las partes comienzan a separarse cuando los slidos calientan? Y cuando las formas lquidas se solidifican qu pasa con las partes que forman el lquido?


ESTADOS DE AGREGACION DE LA MATERIA

En la Naturaleza la materia se nos presenta, a simple vista, en diferentes estados de agregacin o compactacin de sus partes; y fundamentalmente son tres los estados: slidos, lquidos y gases.

El componente de la Naturaleza que ms sobresale por su presentacin indiscriminada en cualquiera de los tres estados es el agua. Basta con observar cualquier paraje de nuestro alrededor.


Todos los cuerpos estn constituidos por partculas muy pequeas - microscpicas -, unidas entre si de diferentes maneras. Dependiendo de la intensidad de la fuerza con que se encuentren unidas las partculas la materia se presenta en tres formas o estados llamados "estados de agregacin

SOLIDO LIQUIDO GASEOSO ESTADOS DE AGREGACIN

Si se modifica la intensidad de las fuerzas de unin de las partculas los cambian de estado de agregacin: cambios de estado

Estado slido.

Las fuerzas de unin entre partculas son fuertes. Las partculas estn en posiciones rgidas, no se pueden mover . La distancia entre partculas es constante, no cambia El volumen y la forma de un slido son fijos.

Estado lquido.

Las Fuerzas de unin entre partculas son dbiles. Las partculas no estn en posiciones rgidas, se pueden mover. La distancia entre partculas es constante, no cambia El volumen de un lquido es fijo y la forma variable.

Estado gaseoso.

Las fuerzas de unin entre partculas son des reciables Las partculas se mueven libremente en todas las direcciones e intentan ocupar el mximo volumen disponible. El volumen y la forma de un gas son variables


RECONOCER ESTADOS DE AGREGACION

De las siguientes sustancias de la tabla, clasificarlas segn sus estados de agregacin

Sustancia A B C D E

Forma Fija Variable Fija Variable Variable

Color Rojo Blanco Incoloro Rojo Blanco

Volumen Fijo Variable Fijo Variable Fijo

Sabor Dulce Salado Inspido Rancio Dulce

CAMBIOS DE ESTADO: Disminucin de las fuerzas entre partculas

SOLIDO

------------

LQUIDO

------------

GAS

Aumento de las fuerzas entre partculas

Cuando se acta sobre las fuerzas entre partculas, se modifica el estado de agregacin de una sustancia; por ejemplo, variando la temperatura de la misma.

Al comunicar energa a una sustancia, las partculas aumentan de energa -mayor Aumento o disminucin de las fuerzas entre partculas ENERGA movimiento. Los desplazamientos son mucho mayores y no se retienen las partculas en SUS posiciones

Energa

Energa

SOLIDO

dilatacin

LQUIDO

dilatacin

GAS


Los nombres que reciben los distintos cambios de estado vienen definidos en la siguiente grfica:

SLIDO Solidificacin LQUIDO Licuacin GAS Vaporizacin Fusin sublimacin


EXPERIENCIA

LOS DISTINTOS CAMBIOS DE ESTADO

Cambiar de estado una sustancia es un proceso bsicamente anlogo en cualquiera de los casos aunque adopte distintos aspectos segn el rango de temperatura que se requiera.

EXPERIENCIA 1 Material - Cuchara grande - Pinza de madera

FUSIN

Mechero trozo de plomo o estao

PROCEDIMIENTO Colocar sobre la cuchara el trozo de plomo o de estao de que disponemos y calentarlo con la ayuda del mechero.

CUESTIONES Explicar el fenmeno observado se pueden hacer figuras con este metal? De qu forma? A que se debe el gran uso y aplicaciones de este material? Enumera las aplicaciones.

EXPERIENCIA 2

VAPORIZACIN-EBULLICIN

Material-

Vaso de precipitado de 100 cm Mechero 1 recipiente (bao mara)

3

Agua de mar Agitador Balanza

-

Preparar el agua de mar (o se pesan unos 10 gr. de sal y se disuelven en un poco de agua) para calentarla dentro del vaso de precipitado, de forma lenta al bao mara, desde que comienza la ebullicin hasta la total evaporacin y obtencin de la sal purificada en cristales. Pesar de nuevo la sal resultante estimando el % de prdidas si se hizo a travs de una disolucin. Cuestiones Si es agua de mar a qu saben los cristales? qu es?


-

Cul es el % de sal en el agua de mar? Compara la experiencia con el proceso que se sigue en las salinas. Qu es la ebullicin? en qu consiste la vaporizacin? cmo se suele llamar la vaporizacin de la superficie del lquido?

-

Si no se calienta y se deja mucho tiempo al aire libre se evaporar el agua? A dnde se ha marchado? de dnde ha tomado la energa el agua para la evaporacin?

EXPERIENCIA 3

SUBLIMACIN

Material

- Cpsula de porcelana - Mechero - Tubo de ensayo

- Trozos de yodo - Pastillas de naftalina para la ropa - Pastillas ambientadoras o desodorantes

Procedimiento

Tomar unos gramos de yodo y colocarlos en la cpsula de porcelana. Calentar muy suavemente. Si se dispone de pastillas ambientadoras o de naftalina, colcalas en un ambiente caldeado o calintalas muy poco sobre la cpsula.

Cuestiones Explica lo que ocurre en cada caso. En qu consiste la sublimacin? Repite la experiencia del yodo pero colocndolo dentro de un tubo de ensayo tapado. Qu ocurre al calentar? y al enfriar posteriormente? dnde se queda ahora el yodo? Si le aades un poco de tetracloruro de carbono Cl4C, qu sucede?


EXPERIENCIA 4

SOLIDIFICACIN

Material 1 vela Esptula o cucharilla - Mechero

Procedimiento Encender la vela y comprobar cmo evoluciona el espelme. Deja caer una gota sobre una hoja de papel y otra gota sobre una cucharilla de caf calentada previamente. Toma un trozo de espelme, calintalo y luego djalo enfriar y observar su evolucin.

Cuestiones Cmo evoluciona el espelme al enfriarse? A qu se debe su comportamiento en la cucharilla caliente? En qu consiste el cambio de estado del espelme? Una vez consumida la vela podramos hacer una nueva vela dispusiramos de mecha? qu porcentaje se ha perdido en la combustin? por qu? El procedimiento de enfriamiento es parecido a meter agua en un congelador?

EXPERIENCIA 5

LICUACIN

Material Hielo Frasco con tapa

Procedimiento Colocar el hielo dentro del frasco y taparlo lo ms hermticamente posible para que cuando se convierta en agua, sta no pueda salir del frasco. Desde que se coloca el hielo dentro del frasco observar durante unos diez minutos qu le sucede a las paredes exteriores del frasco.

Cuestiones Qu producto aparece en las paredes exteriores del frasco? puede ser agua del interior. De dnde sale este lquido? Explica en qu consiste el cambio de estado acontecido? Al levantar la tapa de un caldero que est al fuego escurre agua. De dnde procede? Podemos provocar esto en el laboratorio? Colocar un azulejo encima de un vaso de agua hirviendo.


LA FUSIN

Fundamento El comportamiento de distintos slidos ante un calentamiento es diferente, siendo el indicador ms notorio la fusin. MATERIAL Tapa de lata de conservas Base soporte con nuez, aro Mechero y vela, cera. Limaduras de hierro, azufre Cloruro de plata Plomo, estao, trozo de alambre de cobre

DESCRIPCIN Realizar con una herramienta, tres abolladuras en una misma depresin circulas de la tapa. Colocar aqu el tamao de una lenteja de cera, azufre y cloruro de plata. En la misma depresin distribuir las dems sustancias de igual forma. Situacin y cantidades han de ser las mismas. Montar el dispositivo de la figura con la vela en el eje de la tapa e ir acercando poco a poco el aro con la tapa, hasta que llegue a distancias en que comienza a calentarse suavemente. Cuando el calentamiento de la vela sea poco, a pesar de la cercana, sustituirla por un mechero. CUESTIONES Qu orden de fusin se observa? Ser el mismo comportamiento el de la cera que el de un trozo de vela o un poco de espelme? Comprubalo. Por qu funden unas sustancias antes que otras? Qu les sucede a las que necesitan ms energa? Podras calcular los puntos de fusin con alguna variante? Te puede servir esto para estudiar comparativamente la fusin de otras sustancias? Cules ensayaras? Comprubalo.

BIBLIOGRAFA CHEM: "Chemical Education Material Study: Manual del Laboratorio". Leccin 2.Revert (1982).


FUSION Y SOLIDIFICACIN DEL NAFTALENO

Fundamento Los slidos presentan una forma propia y en general se densos que los lquidos. Los slidos estn formados por molculas fuertemente unidas entre s por fuerzas intermoleculares de cohesin. Estas molculas ocupan posiciones fijas, pero pueden oscilar alrededor de su posicin con pequeos movimientos vibratorios. La amplitud de es movimientos depende de la energa interna del cuerpo, reflejado por la temperatura. Muchos slidos presentan formas geomtricas en su estado natural (cristales), que pueden ser visibles a simple vista (sal comn, cuarzo, mrmol, etc.) o slo por procedimientos complejos. Calentemos una sustancia slida hasta que pase a lquida (fusin) y dejar enfriar el lquido para que vuelva al estado slido (solidificacin)

MATERIAL Base soporte, aro, 2 nueces, rejilla, 2 pinzas Mechero Vaso de precipitado de 250 cm Tubo de ensayo ancho Agitador Termmetro Cronmetro Naftaleno3

DESCRIPCIN Montar el esquema adjunto colocando agua en el caso hasta sus 2/3. Poner en el tubo de ensayo un poco de naftaleno en polvo y el termmetro. Cuidar que el bulbo del termmetro quede completamente cubierto por el naftaleno y est completamente sumergido en el agua (bao mara) Agitar continuamente el agua y anotar la temperatura cada 1/2 minuto, y las observaciones ms destacables


Cuando la temperatura sea de unos 85 C, retirar el mechero, esperar un poco y volver a anotar las temperaturas y observaciones sin dejar de agitar el agua. Al llegar a los 60C concluye la experiencia. tiempo Calentamiento temperatura observaciones tiempo Enfriamiento temperatura observaciones

CUESTIONES Qu cambios se han producido?. Describe los cambios de estado acontecidos. Dibuja grficamente las grficas temperatura-tiempo para el calentamiento y para el enfriamiento del naftaleno Estudia las grficas obtenidas y expresa las conclusiones con claridad interpretando los resultados._Observa las grficas obtenidas por otros equipos de trabajo Qu ocurre con la temperatura mientras se producen los cambios de estado? Cul es el punto de fusin del naftaleno? y el de solidificacin? Qu importancia tiene el punto de fusin de una sustancia pura? Qu ocurre con la energa comunicada durante los cambios de estado? Por qu se calienta el naftaleno al bao mara, en lugar de hacerlo directamente a la llama, lo que hubiera resultado ms rpido y cmodo por qu se agita el agua continuamente? Cmo operar para encontrar un punto de fusin superior a los 100C? El punto de fusin de una sustancia pura es una de sus propiedades caractersticas por la cual se puede identificar, y detectar adems la presencia de impurezas en una sustancia que se crea pura. En que se basa dicha deteccin? Todos los slidos funden a una temperatura caracterstica llamada punto de fusin que coincide con el de solidificacin? Mientras ocurre un cambio de estado no se produce cambio en la temperatura?. Para determinacin experimental de puntos de fusin se utiliza frecuentemente el Aparato de Thiele. Procura documentarte y describir con funciona. Cmo explicas mediante modelos la diferencia-entre slido cristal y amorfo? Cuando el magma eruptivo procede de los volcanes, sale a la superficie terrestre, se enfra y solidifica. Las rocas eruptivas resulta pueden estar formadas por masas amorfas o por mezclas de cristales. A qu atribuyes esta diferencia?

BIBLIOGRAFA Paraira, M. y Parejo, C.: COU: Qumica Experimental". Vicens Vives Paraira, M.: Laboratorio: gua general de prcticas de Qumica HORA (1981).


ACTIVIDAD:

INTERPRETACIN DE GRFICAS

Interpretar las grficas siguientes:


EXPERIENCIA :

RELACION DE SUSTANCIAS Y CLASIFICACIN

FUNDAMENTO Al observar detenidamente sustancias de la vida diaria, notamos muchas veces a simple vista que no son puras, es decir, que estn formadas por 'mezclas' de ingredientes distintos. Por ejemplo, si observamos un potaje de verduras, podremos ver los ingredientes diferentes que la constituyen: papas, pia. espinacas, zanahorias, . ... y algunos glbulos de grasa, todo mezclado con el agua utilizada para su cocido. Examina las sustancias que se exponen en el material y clasifcalas: MATERIAL: Slidos: Madera. Granito Hierro y azufre Tiza. Terrn de azcar. Peladilla troceada. Lquidos: Agua de mar. Agua y aceite. Vino. Caf. Leche. Caf con leche.

CUESTIONES Se distinguen a simple vista partes diferentes en cada una de las muestras anteriores? Qu criterio o criterios utilizaras para su clasificacin dentro de cada grupo? Enumralos y justifcalos. Clasifica los materiales de cada grupo, atendiendo al criterio o criterios establecidos en el apartado anterior.

CLASIFICACIN DE SUSTANCIAS EN HOMOGNEAS Y HETEROGNEAS

Clasificar en sistemas homogneos y heterogneos las sustancias que a continuacin se relacionan: Potaje Cuerpo humano. Humo de un cigarro. Espuma de afeitar Agua del grifo Leche condensada. Detergente slido para lavadoras. Cemento Yeso Detergente lquido.


DIFERENCIA ENTRE AGUA DESTILADA Y AGUA DE MAR

FUNDAMENTO

Una mezcla heterognea se distingue con facilidad a menudo a simple vista o recurriendo a una lupa o microscopio. Por el contrario, no es posible concluir que toda mezcla homognea constituya una sustancia pura. Por ejemplo, es difcil distinguir una muestra de agua destilada de otra de agua de mar.

MATERIAL Vaso de precipitados de 250 cm Mechero Bunsen. Muestras de agua destilada y agua de mar.3

PROCEDIMIENTO Tmense dos muestras de 150 cm cada una, de agua destilada y agua de mar. Virtanse en dos vasos de precipitados -por separado- y calintense a ebullicin.3

CUESTIONES

-

Ha cambiado el sabor del agua destilada despus de hervir? Y el sabor del agua de mar? Si has notado algn cambio en el sabor de alguna de las muestras, a qu crees que es debido?

-

Cul crees que es la sustancia pura? Por qu?


SEPARACION DE LOS COMPONENTES DE UNA MEZCLA

FUNDAMENTO Cuando se pretenden separar las sustancias que componen un sistema, se utilizan los mtodos de separacin adecuados a ste. Frecuentemente son varios mtodos los que se aplican sucesivamente en una mezcla separativa.

MATERIAL agua arena limaduras de hierro sal comn serrn zahorra o picn cartn colador vaso precipitado 1/2 litro, 1/4 litro soporte con aro, nuez, aro, pinza embudo papel de filtro matraz refrigerante mechero esptula imn cernidera o tamiz Destilador antiguo


DESALINIZACIN DE AGUA DE MAR

FUNDAMENTO Las aguas muy salobres y el agua de mar contienen grandes proporciones de muy variadas sales en su composicin, pero es mayoritaria la sal comn o cloruro de sodio (NaCl) Un problema acuciante en la regin canaria es la desalinizacin del agua para hacerla viable al consumo; esto es aplicar procesos fsicos en los cuales el agua pierde prcticamente todas las sales en disolucin. El conocido proceso destilacin es energticamente antieconmico. La energa solar se podra aplicar en Canarias de forma mas o menos efectiva para la obtencin de agua dulce, dependiendo el sistema de transformacin de lo usos a que vaya a destinarse el agua. Los sistemas posibles en Canarias son: Utilizando la energa solar o o o los alambiques solares invernaderos de riego por lluvia evaporacin sbita por etapas

Utilizando la energa elica o o o o smosis inversa comprensin de vapor electrodilisis congelacin


EXPERIENCIA 1

SEPARACIONES

MATERIAL - 1 trozo de palo - plstico transparente - 1 plato grande - 1 plato pequeo - plastilina - 2 tacos iguales de madera - agua salada

DESCRIPCIN AGUA ARENA LIMADURAS SAL SERRN ZAHORRA CARTN CARTN Flotacin SERRN Los slidos se secan y se les somete a la accin de un imn con lo que se separan las limaduras de hierro. El picn se separa de la arena con una cernidera o un tamiz. Destilacin Magnetismo AGUA SAL Tamizado CUESTIONES - Cmo explicar que los papeles, cartn y serrn se puedan separar por flotacin? - Qu tipo de sustancias pueden separarse con imanes? - Haz visto usar alguna vez un cribado o tamizado aunque no se llame as? Describe cuando y de que se trata. - Porque el agua y la sal atraviesan el-papel de filtro? Cuando se hace caf, hay un filtrado? Explica que sucede en este caso. - Cmo se puede hacer una destilacin? Porqu no se hizo una evaporacin ARENA LIMADURAS AGUA Y SAL Filtracin

Para separar estos componentes aplicamos primero una flotacin para que el serrn y el cartn los podamos separar con un colador. El resto se somete a una filtracin y en el filtrado, por una destilacin, se puede separar el agua y la sal.

ARENA, LIMADURAS Y PICN

PICN

BIBLIOGRAFA - Averbuj, E. : "Naturalia 8" Barcanova (1984).


DESCRIPCIN Tal como indica la figura llenar el vaso pequeo de agua salada y poner el palo fijado con plastilina a modo de mstil de tienda. Recubrir todo con el plstico, que se sujeta debajo del plato grande, el cual recoge el agua que escurre por las paredes internas del plstico.

EXPERIENCIA 2

MATERIAL

-

recipiente grande agua salada vaso plstico transparente piedra.

DESCRIPCION Llenar el recipiente grande con agua salada y colocarle en el centro un vaso vaco y seco. Recubrir la instalacin con un plstico transparente y colocarle una piedra encima, como indica la figura, para que se curve el techo. El agua potable gotea dentro del vaso.


EXPERIENCIA 3 MATERIAL Tablas de madera Vidrio plano transparente Papel de aluminio o espejo Aislante: serrn o papel de peridico Plstico negro Tubo plstico para desages Silicona para sellar Tubo de goma Botella vaca

DESCRIPCION Se construye primeramente el destilador solar de agua segn se muestra en el esquema. Para ello se necesita una caja rectangular de 1 m de superficie y unos 20 cm de profundidad y otra algo mayor para que pueda contener a la primera y una capa de aislante (serrn o papel de peridico). La altura del lado que contiene la superficie reflectante (papel de aluminio o un espejo) ha de ser tal, que la tapa de vidrio quede situada con un ngulo aproximado de unos 45 . El fondo de la caja se recubre con plstico negro para impermeabilizarlo. El canaln de agua destilada puede hacerse cortando longitudinal mente por la mitad un tubo de plstico para desages, cuidando que sea blanco y que tenga una pequea inclinacin. Las tapas laterales de la caja pueden ser dos chapas de madera y una vez colocado todo, es necesario sellar todas las uniones con silicona, dejando dos orificios de entrada y salida de agua acoplados con tubos de goma.2

Construido el aparato, se llena su fondo con agua salada y se coloca al sol. La radiacin har evaporar el agua, que se condensar sobre la cara interior del vidrio, resbalando hasta el canaln

donde se recoge y se extrae del aparato por medio de un tubo de goma, almacenndose en una botella.

CUESTIONES Determinar el tiempo que transcurre desde que el aparato se pone al s hasta que comienza a salir de l, la primera gota de agua. Una vez aparezca el agua destilada, calcular el caudal de destilacin. Explica el proceso de evaporacin-condensacin y estima qu pasara si la profundidad de la capa de agua en la caja fuera mayor. Qu sucedera si en el lugar en que est situado el destilador solar comenzase a soplar el viento? Cmo influye sobre la desalinizacin la capa de gotas depositada sobre el vidrio? Cmo se podra determinar que el agua que se destila est libre de sales? Conoces aplicaciones de este sistema? Cmo influye la transparencia del material? Qu sucedera si el fondo de la caja fuese rugoso? Realizar un trabajo bibliogrfico de documentacin de la serie de procesos que se pueden aplicar en la desalinizacin Intentar mejorar alguno de los procesos por medio de plsticos de


colores (azul, rojo, negro, etc.) e intentar calcular el porcentaje de mejora o detrimento. Averiguar si influye la superficie del agua usando recipientes de agua a evaporar de distintas reas. Describe como influiran variables como: horas de sol al da, temperaturas mximas y mnimas, humedad relativa, direccin y velocidad del viento, orientacin del destilador, tensin superficial: gotas o pelcula fina de agua. Estudia trminos como: Energa solar/ Energa radiante (E= h)

tipos y unidades / Reflexin y refraccin / Equilibrio trmico: temperatura de equilibrio/ Calor / Energa absorbida/ Absorcin de cuerpos negros / Energa interna y temperatura / Efecto invernadero. Determina el rendimiento o eficacia y compara con un destilador elctrico. Realizar un estudio econmico. Escenificar o describir una historia de cmic en la que un grupo de nufragos obtiene agua potable por alguno de los mtodos descritos. Averiguar cuantos litros de agua se producen por horas de sol en cualquiera de los mtodos, y en consecuencia si podran subsistir los nufragos.

BIBLIOGRAFA Elrtegui Escartn, N.; Fernndez Gonzlez, J. y Jarabo Friedrich, F.: "Energas renovables: 23 experiencias prcticas" Publicacin del Centro de Cultura Popular Canaria. En prensa (1985). Ministerio de Obras Pblicas (MOPU). Campaa Educativa sobre el agua. GUIA DIDCTICA: ciclo superior de EGB. (1985). Gonzlez Hurtado, Juliana: "La obtencin del agua destilada en los Centros de Enseanza" Nueva Rev. Ens. Medias Nuestra Aula, el laboratorio, n 2, 23. (1983). Jarabo Friedrich, F. y Fdez Glez, J.: "Energas alternativas renovables: Un futuro para Canarias? Servicio Publicaciones de la Univ. La Laguna. (1983).


ESQUEMA


MEZCLAS

La mayora de sustancias con las que entramos en contacto diariamente son mezclas. Basta recordar el agua potable, trozo chocolate, vela, mantequilla, vino, granito, residuos slidos, etc.

Tratamiento de residuos slidos


Realizar una crtica comentada al cuadro-esquema siguiente:

HETEROGNEA SUSTANCIA MATERIAL HOMOGNEA CUERPO SIMPLE SUSTANCIA PURA1

DISOLUCIN ELEMENTOS QUMICOS

CUERPO COMPUESTO

SUSTANCIA HETEROGNEA

Las propiedades dependen de la porcin elegida. Por ejemplo: huevo, potaje, granito, tortilla..

SUSTANCIA HOMOGNEA

Las propiedades no dependen de la porcin elegida, permanecen constantes en todos los puntos de la sustancia. Por ejemplo: vino, hielo, carbn, agua, ....

DISOLUCIN.

Sistema homogneas cuyas propiedades dependen de las cantidades relativas de sus componentes. Por ejemplo: agua de mar, Coca-Cola, caf.

SUSTANCIA PURA.

Sistema homogneo, cuyas propiedades no dependen de las cantidades relativas de sus componentes. Por ejemplo: agua, oxgeno, mercurios. Las sustancias puras pueden subdividirse en: SIMPLES: por estar constituidas por un solo elemento qumico. Se representan por el smbolo del elemento. Por ejemplo: Hg, Ag, Au, U, COMPUESTOS: por estar formados por varios elementos qumicos. Se representan por medio de una frmula qumica. Por ejemplo: H2O, NaCI

MEZCLA

Unin de una serie de sustancias puras, tanto simples como compuestas, que siguen conservando sus propiedades individuales, pero que configuran un material homogneo a heterogneo.

1

Suponemos que la sustancia pura se presenta en unas condiciones tales que slo puede existir en

un estado de agregacin y en una sola de sus fases (caso de poseer varias), en cuyo caso ser siempre homognea.


EXPERIENCIA

DECANTACION DE UNA MEZCLA DE AGUA Y ACEITE

FUNDAMENTACIN En varias ocasiones hemos tenido que usar el alio de una ensalada, que no es otra cosa que una mezcla de vinagre y aceite, con un poco de sal disuelta. Si recuerdan antes de su uso se debe agitar para lograr una mezcla porque el estar en reposo ha hecho que el agua, o disolucin acuosa de vinagre, se ha separado del aceite.

MATERIAL agua o vinagre aceite recipiente transparente con tapa

PROCEDIMIENTO Aadir en un frasco ( o botella plstica ) un tercio de agua y dos tercios de aceite (proporcin de un alio), tpalo y agtalo varias veces. Dejar entonces en reposo.

CUESTIONES - Qu lugar ocupa el agua y cul el aceite? Quin supones que tiene mayor densidad? - Tarda ms o menos tiempo en separarse segn hayan sido el nmero de sacudidas y su intensidad? - Dispn de una lupa para observar las gotas influye la agitacin en el tamao de gota? - Existe relacin entre la agitacin y el tiempo que tarda en decantarse?


CROMATOGRAFA DE PAPEL

Separacin de los componentes de una tinta o colorante

FUNDAMENTO La mayora de las sustancias, tal y como se presentan en la Naturaleza, son mezclas. Cuando estas son lquidas, o se forman disoluciones, se pueden separar cualitativamente y reconocer su existencia por cromatografa. Este mtodo se basa en la diferente solubilidad de distintas sustancias en un mismo disolvente, y por consiguiente diferente velocidad de difusin (diferente poder de retencin) en el soporte absorbente que se emplea. Esta es una tcnica de anlisis cualitativo para iones inorgnicos y sustancias coloreadas de productos naturales, usando un absorbente y un diluyente revelador.

MATERIAL papel de filtro eluyente revelador: agua, alcohol, etc. muestra de productos naturales vasos de precipitado de 1/2 litro y 1/4 litro base soporte con nuez y pinza pinza de madera o traba

DESCRIPCIN

Procedimiento sencillo: Colocar un papel de filtro plano encima de un vaso de precipitado con eluyente. Poner una gota de muestra y 2 o 3 del eluyente sobre el papel de filtro.

Procedimiento normal: Colocar la tira de papel sujeta por el tope y sumergida en la parte baja (sin tocar las paredes) en el eluyente que asciende por el papel. Las gotas de muestra se colocan en la parte baja del papel y por encima del eluyente revelador. El papel as tratado y seco se denomina cromatograma. Cuando se trata de analizar por cromatografa iones presentes en el suelo, se disuelve la muestra de suelo en cido y luego se diluye. Una vez que los iones se han extendido en el cromatograma a diferentes zonas (transportados por el reactivo revelador), debido a su diferente velocidad de difusin (por fenmenos de absorcin y capilaridad), las distintas zonas-iones se reconocern por los matices de color. As, por ejemplo, utilizando un sulfuro (Na2S, (NH4)2S, H2S, etc.) como eluyente o revelador, se puede detectar Fe++ ++

en una muestra. Un par de gotas de la muestra con Fe= ++

colocadas sobre el papel de

filtro se difunde. El eluyente o revelador de S al alcanzar el in Fe en el papel, debido al FeS

formar una mancha negruzca


Tambin se pueden separar los componentes de una tinta, colorante natural o tinta de rotulador, por cromatografa de papel. Para ello disponer una cubeta con agua como eluyente revelador y colgar el papel de filtro ligeramente inmerso en agua. En la parte inferior del papel marcar puntos, con rotuladores de diferentes colores o colorantes naturales, cuidando que estas marcas estn por encima del nivel del agua.

Cuestiones

-

Qu sucede si se utiliza como soporte absorbente una tiza? Qu pasa con los distintos colores? son colores puros? Diferencia de los colores resultantes en la cromatografa con los cados inicialmente. Qu alcance le ves a la cromatografa para la deteccin de iones sustancias en cualquier situacin: alimentos, aguas consumo, aguas depuradas, etc.?

-

Conoces algn lugar que haga alusin a estos colorantes? Habrs observado que la mayora de las plantas de esta zona son de colores llamativos y de fuerte olor. Podras relacionarlo con las condiciones extremas de medio? y con la polinizacin?

Bibliografa Etopa, I.; Fernndez, J.; Trujillo.' J.; -Villalobos, S. y Prez Torres "AULA DE LA

NATURALEZA: gua del profesor". Madres del Agua (Granadilla). Itinerarios. Pte Publicacin (1985). Paraira, M. y Parejo, C.: "COU: Qumica Experimental". Viven Vives Gonzlez Martn C. y Calama Crego, M. M.: "Prcticas de Qumica'' S.M. (1980). Salom Bonet, F. y Cantarino Aragn, M. H.: "Curso de prcticas de Biologa General".


ACTIVIDAD

RECONOCIMIENTO DE DISOLUCIONES HABITUALES

En nuestro entorno hay una gran cantidad de disoluciones, en las que tanto disolvente como solutos pueden ser slidos, lquidos o gases. Determinar cules de los siguientes materiales son disoluciones y cuales no:

.caf . coca-cola . aire . humo . latn . cobre . bronce . hierro . savia vegetal

. spay insecticida (flis) . gasolina . agua para lentillas . lquido de batera de coche . acetona . agua oxigenada . zumo . sangre . leche

. agua fuerte . agua con gas . alcohol . miel . helado . esencia de limn . amoniaco . t . caldo

En algunos de ellos est especificada la composicin o bien, es fcil de encontrar. Con aquellos que consideras disoluciones rellena el siguiente cuadro:

material

disolvente

solutos

composicin

COMENTAR CUADRO TIPO DE DISOLUCIONES

SOLUTO

DISOLVENTE slido

EJEMPLOS chocolate slido (cacao, harinas), aleaciones metlicas. lquido agua y azcar, agua de mar, vino humo, siroco, polvo

slido

lquido gas

slido lquido lquido gas

amalgamas de Hg, petrleo en nafta vino-agua, vino, cuba-libre. nubes, roco, escarcha, aire hmedo

slido gas lquido gas

goma-espuma, corcho blanco gaseosas, amoniaco en agua aire, butano (mercaptanos)


EXPERIENCIA

SEPARAR LA SAL DE UNA ARENA DE PLAYA SECA

FUNDAMENTACIN En la Naturaleza las sustancias no se presentan puras, precisando el hombre conocer tcnicas fsicas para purificar los productos natura les. Aunque la sal comn se suele obtener a partir del agua de mar, puede tener inters su obtencin a partir de la arena marina, pues en la operacin tendremos ocasin de aplicar varias tcnicas fsicas para obtener la sal.

MATERIAL arena de mar embudo papel de filtro erlenmeyer o kitasato vaso de precipitado agua destilada varilla, base soporte y aro nuez y rejilla metlica mechero balanza granatario

DESCRIPCIN Determinar en una balanza una masa de 100 g de arena seca. Ponerla en un filtro de papel, dentro de un embudo, que descansa en un aro de forma que el desage quede sobre el erlenmeyer o kitasato. Medir 100 cm de agua destilada y aadirla muy lentamente sobre la arena. Esperar a que la arena deje de escurrir con esta agua de lavado repite la operacin varias veces. Finalmente, el agua de los sucesivos lavados se lleva a un vaso de precipitado, previamente pesado y se calienta a sequedad (puede dejarle que se evapore lentamente), determinando as la masa de sal para una mera pesada y calculando la diferencia.3

CUESTIONES Haz un esquema de las diferentes operaciones realizadas par separar la sal, de la arena. - En la operacin qu % de agua queda retenida en la arena? cm de agua aadida... cm agua recogida... cm de agua retenida ... - Qu porcentaje en peso tiene la arena seca en sal? . masa de arena... masa de sal obtenida... % de sal... - Cmo comprobaras si en la arena sigue quedando sal? - Separada la sal y la arena Qu haras para obtener la primitiva arena de mar? - Qu se puede hacer para purificar la sal obtenida? - Acerca un imn a la arena antes y despus de realizar la experiencia y describe el fenmeno.3 3 3


DESTILACIN DE UN VINO TINTO O AGUA DE MAR

FUNDAMENTO La destilacin es un proceso fsico de separacin muy ensayado en la industria qumica. Los componentes de una mezcla se pueden separar por destilacin, sin reaccin qumica alguna cuando son lquidos y su punto de ebullicin es diferente. Tanto ms completa es la separacin cuanto mayor sea la diferencia de las sustancias componentes.

MATERIAL 2 base soporte con pinza aro, 2 nueces mechero matraz con tubuladura termmetro 0-300C 2 tapones de goma horadados 1 refrigerante mangueras de goma tubo acodado para recogida de destilados 2 probetas de 50 cm3

material poroso (jable,picn)

DESCRIPCIN Colocar unos 200 cm de la mezcla a separar en el matraz (vino tinto, agua de mar) y realizar el montaje esquematizado en la figura. Cuando se llegue al punto de ebullicin del componente ms voltil, la temperatura se estabiliza durante un tiempo, mientras termina de pasar este componente al estado gaseoso que luego al circular por el refrigerante se condensa y se puede recoger el componente prcticamente puro. Tan pronto la temperatura inicie un nuevo ascenso cambiar la probeta porque se va a producir la misma situacin con otro nuevo componente de punto de ebullicin ms alto. De esta forma podemos separar y recoger toda una serie de compuestos de puntos de ebullicin sucesivamente ms elevados. En el matraz queda un residuo de destilado de componentes slidos e impurezas de los lquidos destilados.3

CUESTIONES Construye la grfica de la temperatura frente al tiempo. Interprtala.


-

De qu color es el primer destilado de vino tinto? Qu compuesto ser? Determinar color, olor, sabor y punto de ebullicin aproximado (consultando con el de la bibliografa y explica las diferencia

-

El vino tinto da algn destilado de color? De-qu est compuesto fundamentalmente? Qu contendrn los residuos del matraz?

-

El vino tiene agua? A qu temperatura hierve sta? En el agua de mar Cul es el punto de ebullicin? A qu es debido este resultado? De qu son los residuos? El agua destilada es salada, por qu?

-

Qu tiene de parecido y de diferente este proceso con el seguido en las salinas?

BIBLIOGRAFA - Rguez de Armas,F. y Merino, J.J.: Seminario de Ciencias Experimentales. Centro de Enseanza Integradas. La Laguna (1985) - Prez Torres, J. y Moreno Jimnez, T. Seminario FyQ I.B.Granadilla (1984)


EXPERIENCIA

DESCOMPOSICION DEL OXIDO DE MERCURIO (II)

FUNDAMENTACIN Qu pasa con las sustancias puras? An pueden ser divididas? Hay sustancias puras que son compuestos, formados por la unin de elementos. Con mtodos adecuados los compuestos se pueden descomponer en los elementos que los formen. En el caso de los polvos rojos de oxido de mercurio al suministrarle energa se descompone.

MATERIAL mechero pinza de madera algodn - tubos de ensayo - polvos rojos de oxido de mercurio

PROCEDIMIENTO

Colocar los polvos suministrados en el interior de un tubo de ensayo y sujetarlo con una pinza de madera por su boca para calentarlo al fuego de 5 a 10 minutos. CUESTIONES - Qu ha sucedido en las paredes del tubo': - Qu sustancias aparecen? Son peligrosos los vapores de mercurio? - El polvillo rojo era un elemento o un compuesto? por qu? - En que se ha empleado la energa suministrada? - Qu queda en el tubo y que sale? como lo averiguas? - Escribe los nombres de los reactivos y productos.

OBSERVACIN Esta reaccin redox aunque muy espectacular es tambin muy peligrosa (por los posibles vapores de mercurio) y dado que resulta difcil controlar a todos los grupos de trabajo se podra hacer a nivel de "experiencia de ctedra", en cuyo caso se podr recoger el oxgeno en una bureta de gases y comprobar su naturaleza.


Sugerencias al profesor

Algo sobre la descomposicin del xido de mercurio.

-

Es MUY IMPORTANTE que la experimente previamente el profesor. No debe decrsele al alumno cual es el producto. Poner poco xido de mercurio, ya que es muy caro y, adems, tardara en descomponerlo totalmente (0,2 cm aprox.).3

-

La lana de vidrio (o similar) se utiliza para que no salgan los vapores mercurio que SON TXICOS!, y se condense en el tubo.

-

El mechero debe ser bunsen y debe ponerse al mximo para que se produzca la reaccin. Con otros xidos metlicos se necesita ms todava y esa es la razn por la que utilizamos xido de mercurio.

-

Al principio se pone negro y los chicos-as creen que ya se ha producido reaccin. Entonces se les puede indicar que lo retiren de la llama y vuelve ve a ponerse rojo, lo que da pie a explicar la diferencia entre un fenmeno fsico y fenmeno qumico.

-

Aunque se note el "empaamiento del tubo" (debido a finas gotitas de Hg) deben seguir calentando hasta que no quede nada del polvillo rojo, para que no quede la menor duda de que se ha descompuesto.

-

Como la aparicin de bolitas de mercurio es evidente, es claro que puede razonar que el "polvo rojo" era un compuesto de mercurio. Para ver que tambin tena oxgeno se puede poner una astilla al rojo a al salida del tubo durante la reaccin y ver como se aviva, aunque no siempre sale bien. Entonces se "descubre" que el polvo rojo era OXIDO DE MERCURIO (Hg0). 2 Hg0 + calor 2 Hg + 02 El calor que le suministramos es el que necesita para romper el enlace.

-

Finalmente, pueden sacar las bolitas invirtiendo el tubo y golpendolo suavemente sobre la mesa. CUIDADO CON LOS ANILLOS DE ORO, PLATA, ETC.. ya que el mercurio se amalgama con ellos (recoger y guardar el Hg).


EXPERIENCIA

ELECTRLISIS DEL CLORURO DE COBRE (II)

FUNDAMENTO La electricidad es una de las causas de procesos de descomposicin de muchas sustancias, mediante un proceso denominado electrlisis. Aparecen de esta forma, y como resultado del proceso, una serie de depsitos que son el fundamento de las galvanizados, baos de metales, etc.

MATERIAL Fuente de alimentacin de 6 V o 12 V Juego de electrodos de grafito Cables conexin 2 pinzas cocodrilo 2 tubos de ensayo vaso precipitados 250 cm agitador cloruro de cobre (II) 2 pinzas, nueces y soporte3

PROCEDIMIENTO Preparar una disolucin de cloruro de cobre (II) y colocarla en el vaso de precipitado. Introducir en el vaso los dos electrodos de carbono pero ahora introducidos en un tubo de ensayo invertido, que, tambin se llena con la disolucin. Conectar la batera y dejar que pase la corriente durante varios minutos.

CUESTIONES - Por qu ha sido necesario. poner en el nodo el tubo invertido y lleno de disolucin? - De qu propiedades se caracteriza el gas producido? - Del gas desprendido en el nodo se dice que tiene olor a "piscina sabes por qu? quin huele a quin? para qu se usa el gas? .- Qu se ha depositado en el otro electrodo, el ctodo? Qu color tiene? - Qu hacer para comprobar que hay un depsito en el ctodo? - Busca en algn texto las reacciones que se han producido en los electrodos. - Si hubieses usado una disolucin de CuBr2 qu gas se obtendra? - Disea una experiencia en que la disolucin a electrolizar sea de cido clorhdrico concentrado. Qu gases se producen ahora? qu resulta en el nodo? y en el ctodo?


Los elementos son, los productos bsicos de que estn compuestas todas las sustancias. Y hay slo unos cien elementos. Y todos los millones de sustancias existentes en la Tierra estn hechas con distintas combinaciones de elementos. Una sustancia hecha por la combinacin de varios elementos se denomina compuesto. Por ejemplo, el agua es un compuesto; en el experimento de la pgina anterior la dividiste en hidrgeno y oxgeno, que son los elementos que la componen. Algunos elementos son sustancias muy conocidas, como el oro, la plata, el oxgeno y el carbono. Otros son productos rarsimos que casi nunca se ven.

Los antiguos griegos pensaban que haba slo cuatro elementos: tierra, aire, agua y fuego

y que todas las cosas estaban hechas de esos cuatro elementos

Ms tarde, en la Edad Media, unas personas denominadas alquimistas pensaban que podan transformar los metales normales en oro con una sustancia llamada Piedra Filosofal. En sus intentos para obtener la Piedra descubrieron mucho sobre

composicin de las distintas sustancias. Pensaron que el azufre, el mercurio y la sal eran los nicos tres elementos y escribieron "recetas" para la Piedra utilizando smbolos para los elementos y metales, como se muestra en el dibujo.

la Casi todas las sustancias de este dibujo, por compuestos de slo seis elementos; la mayor parte de las sustancias del cuerpo humano estn hechas por diferentes combinaciones de los elementos oxgeno, carbono, nitrgeno, hidrgeno, calcio El pelo, la piel, los msculos, la lana y las pieles estn formadas de slo cuatro elementos: oxgeno, hidrgeno, carbono y nitrgeno. Los qumicos todava usan smbolos para los elementos. Suelen ser la primera o primeras letras del nombre del elemento. Todos los qumicos del mundo usan los mismos signos. Los compuestos se representan por los smbolos de los elementos que contienen. Por ello el agua es H2O. El dibujo muestra que hay dos tomos de hidrgeno en cada molcula de agua. incluyendo el cuerpo humano, estn formadas y fsforo.


DISTRIBUCIN DE LOS ELEMENTOS

Los elementos pueden dividirse en dos grupos: los metales, como el oro, el hierro y el estao, y los no metales, como el hidrgeno, el oxgeno y el azufre. Los elementos metlicos comparten ciertas caractersticas. Pueden ser pulimentados para que brillen, conducen la electricidad (es decir, que la electricidad puede fluir por ellos) y son buenos conductores del calor. Estas cualidades les hacen tiles para muchos propsitos, como muestran estos dibujos. Las superficies brillantes de los espejos estn hechas de una fina capa de plata en la parte trasera del cristal

Los radiadores y las sartenes necesitan conducir el calor , por lo que estn hechas de metal.

Los cables que conducen la electricidad suelen estar hechos de cobre cubierto de plstico, que no conduce la electricidad.


Las sustancias se componen de partculas

Toda la materia, por muy pequea que sea la porcin a la que lleguemos, o a la pureza con que esta se encuentre, como es el caso de los elementos qumicos, se encuentra constituida por partculas ms pequeas a las que no podemos llegar con nuestros sentidos. Son los tomos.


EXPERIENCIA

La caja negra Ver un mundo en un grano de arena .......

FUNDAMENTO Que somos ? La respuesta ms simple a esta pregunta es que somos materia. Pero, qu es la materia ? y cmo empez a existir ? Es tal el maravilloso abanico de formas, colores densidades y texturas de las cosas materiales, que puede parecer una tarea intil intentar comprender la naturaleza de la materia. Sin embargo, hace dos milenios y medio los griegos sentaron las bases para comprender mejor la naturaleza de la materia. Desde ese momento, los hombres de ciencia continan buscando generacin tras generacin soluciones a los misterios del gran libro de la naturaleza. A pesar del gran nmero de volmenes ledos e interpretados, tenemos conciencia de estar lejos de haber alcanzado una solucin completa, si en realidad existe. El hombre de Ciencia. debe encontrar la solucin l mismo, porque no puede, como suelen hacer ciertos lectores impacientes, saltar hacia la ltima pagina del libro. Para tener tan slo una solucin parcial, debe reunir los desordenados datos disponibles y hacerlos comprensibles y coherentes por medio del pensamiento creador. Por ejemplo, ni con el ms potente microscopio se pueden ver las partculas que constituyen las sustancias, sin embargo, los cientficos, observando sus propiedades y estudiando su comportamiento en determinadas situaciones, han establecido 'modelos' que son vlidos mientras nuestras observaciones no obliguen a abandonarlos. MATERIAL: Caja grande de cerillas envuelta en papel negra. Imn. - Balanza. - Aguja de hacer punto.

William Blake

PROCEDIMIENTO Cada equipo de la clase va a recibir una caja grande de cerillas envuelta en papel negro. En el interior de esta caja misteriosa se ha colocado 'un objeto que puede estar repetido en otro equipo. La caja no se puede abrir ni mirar en su interior. Mediante tus observaciones y utilizando los instrumentos disponibles, tienes que averiguar la que hay en el interior de la caja. El modelo que establezcas debes argumentarlo con tus observaciones. Nota para el profesor: Se recomiendan los siguientes objetos:

Una chapa de refresca. Un tapn de corcho. Un boliche de cristal. Una bola de acero. Una moneda. Un clavo grande. Una pila.


ACTIVIDAD

SIMULACIN DEL EXPERIMENTO DE RUTHERFORD

Imaginemos que tenemos un pajero lleno, es decir, una habitacin llena de paja, y dispersos entre todo el volumen de heno se encuentran 3 o 4 boliches de acero. Una de las paredes del pajero es de yeso y del lado opuesto tiene la puerta, desde sta disparamos con una escopeta de balines. Los boliches representan los ncleos de varios tomos juntos y la paja simboliza a la corteza atmica, siendo el pajero el material constituido de pocos tomos.

Si disparamos unos mil balines desde la puerta, desde todas las posiciones, procurando darle a la trayectoria un sentido horizontal, y ms tarde revisamos (una vez quitado la paja) la pared del fondo: Cuntos balines piensas que tropiezan con los boliches de acero? Qu proporcin de disparos pueden ser desviados por rozar los boliches? Ser muy grande la proporcin de disparos que atraviesan el heno directamente?.


PARTCULAS DEL ATOMO

PROTONES

Carga + y de la misma magnitud que los electrones. Partculas elementales de masa considerable. Situadas en el ncleo

ELECTRONES

Carga - y de la misma magnitud que los protones Prcticamente tienen una masa despreciable. Se encuentran en la corteza atmica

NEUTRONES

No poseen carga Masa igual que los protones Estn situados en el ncleo


ACTIVIDAD

Esquemas de modelos

Durante muchos aos los hombres se han preguntado si es posible dividir la materia hasta el infinito. La primera teora que habla de discontinuidad de la materia y que postula que la materia est formada por gran nmero de partculas individuales

denominadas tomos, se remonta a la poca clsica con la teora filosfica de Leucipo y Demcrito (460-370 a J. C.). En ningn momento hubo intento serio por relacionar esta teora con observaciones de fenmenos naturales. Parece sorprendente que los grandes pensadores griegos no buscasen una explicacin experimental a sus

abstracciones, pero ellos partan de que todo conocimiento debe adquirirse por medio de la pura especulacin y de que el experimento adems de ser innecesario poda llegar incluso a ser poco digno. El comienzo de la experimentacin cientfica sobre la estructura atmica se comienza a ver en las obras de los filsofos naturales del Renacimiento. la obra del qumico ingls John Dalton es la primera que presenta una discusin detallada de la estructura atmica en trminos modernos. A partir de esta teora y teniendo en cuenta el desarrollo cientfico que se ha venido produciendo, vamos a introducirnos en el estudio de la estructura atmico-molecular de la materia.


Tamao del tomo

La magnitud de un tomo resulta tan pequeo que en las cosas que nos rodean es imposible hacer una comparacin.

Las dimensiones relativas del ncleo y de la corteza son muy diferentes y la comparacin se podra hacer entre la cabeza de un alfiler y una catedral.

Las dimensiones relativas son tan espectaculares que si imaginamos que el ncleo tiene un radio de 1 metro entonces el radio equivalente a la corteza sera de 100.000 metros.



ACTIVIDAD

EL ULTIMO NIVEL - ORBITA DE ELECTRONES

Estudia y critica el planteamiento.

ESTRUCTURA ATOMICA Ncleo: Zona enormemente pequea. Se encuentra la mayor parte del tomo y toda la carga positiva de ste. protones: carga (masa neutrn = masa protn) neutrones: sin carga

Corteza: Zona que ocupa la mayor parte del tomo, de masa despreciable y alberga toda la carga negativa. Los electrones se encuentran girando alrededor del ncleo describiendo rbitas de todo tipo. carga = carga y n protones = n electrones electrones: carga y

El tomo es neutro

En el ncleo hay tantos protones como electrones existen en la corteza atmica.

Los electrones estn distribuidos en la corteza de forma ordenada en "rbitas" o "capas electrnicas" que posee cada una de ellas una energa determinada. "nivel de energa"'.

rbitas

nivel de energa

Las rbitas ms pequeas, que son tambin las ms cercanas al ncleo son tambin las de nivel de energa ms bajo, y las ms exteriores (y grandes) son las ms energticas.


La distribucin de electrones de la corteza atmica en rbitas o niveles de energa la vamos a regir por dos reglas (vlidas para los elementos objeto de estudio en este grado). El n mximo de electrones que cabe en cada rbita nivel de energa viene dado por: 2n2

n de orden de la rbita n = 1 1 rbita o nivel 2.1 n = 2 2 rbita o nivel 2.2 n = 3 3 rbita o nivel 2.32 2

2 electrones 8 electrones 18 electrones

2

En la ltima rbita de cualquier elemento no puede tener ms de ocho electrones.

Se suelen usar dos indicadores de un tomo. - el n atmico Z que representa al n de electrones

Xz

(dada la neutralidad elctrica del tomo tambin representa el n de protones) - el n msico A que representa la cantidad de neutrones y protones del ncleo. (representa la masa del ncleo que prcticamente es la masa del tomo)

A

Z+n=A

n neutrones n protones = n electrones n msico - masa del tomo

Todas las propiedades qumicas de elementos dependen de los electrones; sobre todo, de los electrones de la ltima rbita, , Elementos qumicos del mismo n de electrones exteriores tienen propiedades qumicas similares Todos los elementos de igual masa poseen propiedades fsicas anlogas (iguales). Las propiedades fsicas dependen de la masa de los tomos Propiedades qumicas Propiedades fsicas Z+n=A


Ejemplos: 1 rbita o nivel 2 electrones 2 rbita o nivel 8 electrones 3 rbita o nivel 3 electrones 1 rbita o nivel 2 electrones 2 rbita o nivel 8 electrones 3 rbita o nivel 7 electrones

13 electrones.

Al1327

13 protones 14 neutrones

17 electrones.

Cl

17 35

17 protones 18 neutrones

ISOTOPOS "del mismo lugar" Igual Z Distinto N Distinto A6 14 6 12

Ejem.: C

C

N+Z =A

Diferente n de neutrones

Mismo n atmico

Diferente n msico Diferente masa

Propiedades qumicas

Propiedades fsicas


ACTIVIDAD

LOS ATOMOS SE UNEN PARA FORMAR MOLCULAS

Cuentan que Digenes, un famoso filsofo griego, sola pasearse por el gora con un farol encendido, y observando con curiosidad a la gente. Cuando le preguntaban que hacia de esa guisa, responda indefectiblemente: honrado" No se sabe a ciencia cierta si Digenes consigui su propsito. Pero si su empeo hubiera sido encontrar un tomo aislado apostaramos por su fracaso. "Voy buscando hombre

Y es que, aunque la materia est formada por tomos, rarsima vez se presentan los tomos aislados. Tan slo, como excepcin, en los gases nobles, a los que algunos qumicos, no sin razn, llaman tambin "gases raros". Los tomos, como tales, casi no existen. Su tendencia a estabilizarse, es decir, a conseguir ocho electrones en la ltima capa (o dos, en los tomos ms sencillos) es tan grande que buscan la unin otros para conseguirlo, an a costa de su existencia individual. Estas uniones se llaman "enlaces" y traen como consecuencia la formacin de molculas. Hay tres clases de enlaces qumicos: inico, covalente y metlico. Su estudio es de gran inters porque, como veremos, muchas propiedades de la materia dependen de las caractersticas de los enlaces que forman sus molculas.

Enlace qumico

Neutro

Neutro

Compuesto




EXPERIENCIAS ALTERNATIVAS


SEPARACION DE UNA MEZCLA DE AZUFRE, AZUCAR Y LIMADURAS

FUNDAMENTO Toda mezcla puede llegar a tener su forma especfica de separacin de los componentes, en unos casos puede ser aplicar un proceso sencillo y en otros una propiedad fsica de algunos de los componentes.

MATERIAL - polvos de azufre - azcar (sacarosa) - limaduras de hierro - papel filtro - esptula - vidrio reloj - mechero - soporte con rejilla - cpsula porcelana - imn

DESCRIPCIN Preparar una mezcla arbitraria de azcar, azufre y limaduras. Una vez bien mezclados y colocados sobre el vidrio reloj acercarle el imn por toda la superficie de la mezcla esparcida. Una vez separado el hierro por atraccin magntica, se vierte el resto en un vaso de precipitado con agua destilada. Dada la insolubilidad del azufre en agua y su densidad, ste se puede separar por flotacin, recogindolo sobre la superficie con una esptula y colocndolo sobre el papel de filtro para secarlo. El azcar disuelta en agua forma una disolucin dulce y se puede separar por una evaporacin del agua hasta sequedad. Cuando est muy concentrada la disolucin, antes de perderse toda el agua, conviene pasar a una cpsula de porcelana para realizar la evaporacin del agua final.

CUESTIONES Crees que se vuelven a recuperar las sustancias mezcladas en un 100% Si pesas los materiales mezclados al principio y al final puedes apreciar el % de prdidas (por imprecisiones del operador y del mtodo) Cambia la situacin si cambias el orden de aplicacin de los procesos de separacin? Cmo mejoraras la separacin?


DESTILACIN FRACCIONADA DE UN CRUDO PETROLFERO

Desde que en 1859 se perfor el primer pozo de petrleo, su consumo ha crecido desorbitadamente, llegando a ser el motor actual de la sociedad industrializada. Tan importante cuestin invade el mbito entero de la sociedad humana, afectando, tanto a la vida de cada familia como a la poltica mundial, a la economa internacional y a la estrategia de un desarrollo nacional. Las fracciones ms conocidas son las gasolinas, queroseno, gas-oil, aceite lubricante, parafinas, etc. Para eliminar los constituyentes indeseables de cada fraccin se emplea la purificacin qumica, as como la destilacin, y se usan tambin aditivos para mejorar las caractersticas de lubricantes o combustibles. Los residuos asflticos se usan en carreteras y techos.

MATERIAL - Matraz destilacin con tabuladura - Termmetro hasta 300 C y tapn perforado - vaso precipitado de 1/4 l para bao agua - Base soporte, aro, nueces, pinzas - agua destilada - Material poroso: jable o picn - 2 probetas 25 ml - 4 tubos de ensayo grande - Refrigerante - mechero - balanza

- alcohol o tetracloruro de carbono - Muestra de crudo petrolfero

DESCRIPCION Colocar en el interior del matraz 100 ml de crudo con un trozo de piedra porosa (picn, zahorra, plato poroso, etc.). Cerrar la boca con el tapn dotado de un termmetro. Adaptar en la tubuladura el refrigerante. Recoger los por intervalos de temperaturas : hasta 90C, de 90C a 150C, de 150C a 230C y de 230C a 300C en diferentes tubos de ensayo sumergidos en un bao de agua fra.Hasta 90C Masa probeta 25 cm 3 Masa probeta con destilados Volumen destilados Densidad Solubilidad en agua Solubilidad en alcohol Combustin de 3 gotas con un fsforo 90-150C 150-230C 230-300C

CUESTIONES - Explica de lo que ha sucedido. Extrapola esta situacin al caso de funcionamiento de un refinera. - Cuales de estos productos se le parecen a los comercializados? - Qu te dicen las diferentes derivados de las fracciones? - Compara el comportamiento de solubilidad de cada fraccin - Al tomar 3 gotas de destilado que fraccin no arde con un cerilla encendida? - Calcula los % en masa y volumen de cada fraccin. Bibliografa: Prez Torres, J. y Moreno Jimnez, T. "Prcticas Laboratorio, seminario de Fsica y Qumica del I.B. Granadilla. (1984).


CRISTALIZACIN DE UNA DISOLUCIN DE SULFATO CUPRICO

FUNDAMENTO Generalmente la solubilidad de las sales aumenta con la temperatura.. En consecuencia si preparamos una disolucin saturada en caliente y la dejamos enfriar, una parte del slido disuelto debe depositarse en el fondo en forma de cristales. De esta tcnica se hace uso frecuentemente para la obtencin de sustancias puras, puesto que las pequeas cantidades de impurezas que pudieran acompaar a la sustancia primitiva es de esperar que no cristalizan sino que permanezcan disueltas en el lquido (aguas madres" que se desechan), por no haberse alcanzado su saturacin.

MATERIAL - Mortero con pistilo - probeta - vaso de precipitados - trpode - rejilla - mechero - base soporte, nuez, aro - embudo - papel de filtro - cristalizador - agitador - sulfato cprico

DESCRIPCIN Pulvercese en un mortero unos cristales de sulfato cprico (unos 50 g) y mzclense en un vaso de precipitados con unos 100cm de agua. Calintese hasta unos 80C, agitando continuamente. Fltrese en caliente sobre el cristalizador y seprese el lquido filtrado. Dejar enfriar y reposar en el cristalizador durante varias horas o das. Recuperar entonces los cristales obtenidos y secarlos. La disolucin restante se concentra por evaporacin y se repite el proceso con una nueva cristalizacin.3

CUESTIONES Qu observas en el papel de filtro despus del filtrado? Explcalo Para qu se filtra la disolucin saturada caliente de sulfato cprico Qu contienen las aguas madres, o sea los lquidos finales que se desprecian? Puede interesar la separacin de las aguas madres? Qu suceder si metes las aquas madres en un frigorfico? Podra servir el proceso para otras sales?

BIBLIOGRAFA Prats, Felix y del Amo, Yolanda: "Fsica y Qumica 2 BUP. AKAL (1983)


EL JARDN DEL QUMICO

FUNDAMENTO Aprovechando la disolucin de distintas sustancias se puede lograr que, debido al aumento de concentracin de varias sales se llegue a la saturacin de muchas de ellas, y que stas comiencen a cristalizar de forma caprichosa, pudindose tener un espectculo de colores tal como un jardn.

MATERIAL - vasija grande de cristal transparente (pecera)_ - 1litro de silicato de sodio - 4 litros de agua destilada - CuSO4 (azul) - Cu(NO3)2 - Pb(NO3)2 - MnSO4 - Al2(S04)3 - Fe2(S04)3 - arena blanca de playa - recipiente - cristales de CuCl2 - FeCI3 (marrn) - NiSO4 (verde) - CoCl3 - Co(NO3)2 - MnCl4 - almina - palo de madera (agitador) - manguera de goma

DESCRIPCIN Aadir al recipiente el silicato de sodio y el agua destilada en proporciones de 1/3 y agitar bien. Echarle la arena blanca y fina en el fondo y colocarlo en sitio fijo. Tirar dentro del recipiente de forma aleatoria los cristales de sales metlicas. Con el tiempo aparecern columnas, surgiendo del fondo de diversos colores (parecen hierbas, algas, musgos o corales) segn cuales sean las sales, que aparenta un jardn. Despus de un da extrae todas las "aguas madres" con una manguera (haciendo vaco y colocando un recipiente a una altura ms baja) y adele agua del grifo con bastante sal comn en disolucin y con cuidado para que no se rompan los cristales.

CUESTIONES Cul es el fundamento de la aparicin de tantos cristales variados si la cantidad de agua es grande? Por qu al cambiar el agua la nueva lleva sal comn en disolucin? Por qu no se disuelven los cristales?

BIBLIOGRAFA - Averbuj, E.: "Somos cientficos ... un jardn qumico". Individual, 26. (1981)


EXTRACCIN DE COLORANTES

FUNDAMENTACIN Las flores de colores ntidos (jara de rosa intenso; alhel; violeta del Teide; tajinaste rojo; geranios, violetas, rosas) o las plantas de tonalidades acusadas (coles rojas, beterradas, o los frutos de estas) tienen en su constitucin una serie de colores mezclados, que pueden extraerse en un disolvente adecuado, por molienda y maceracin de la planta o flor, y ser separados de cualquier producto natural.

MATERIAL - Flores o plantas coloreadas - Matraz - Mechero - Embudo - Refrigerante - Frasco de 1/4 litro - Mortero con pistilo - Vaso precipitado de 1/4 litro

- Trpode, soporte, aro, nuez, rejilla, pinza - Papel de filtro - Embudo decantacin

- Disolventes: ter petrleo, acetona, alcohol, Cl4C

DESCRIPCIN Tomando muestras de flores o plantas coloreadas, estas se machacan en un mortero, y luego se puede: a) Aadir un disolvente adecuado (ter, acetona,, benceno, agua etc.) y formar una mezcla homognea por agitacin. Si es necesario calentar un poco suavemente en un vaso de precipitado hasta que disolvente muestre una buena coloracin. Se enfra y filtra, recogindose en un frasco, cerrado hermticamente para evitar la evaporacin del disolvente.

b) Hacer un paquete de papel de filtro con el material molido y luego colocarlo en un matraz suspendido del fondo, en el que se coloca el disolvente. Colocando un refrigerante sobre el matraz se puede calentar este a reflujo durante una hora.

Para realizar la extraccin del colorante se coloca un volumen del extracto, preparado anteriormente, en un embudo de decantacin junto con un disolvente diferente al utilizado y no miscible. Se agita vigorosamente y luego se deja reposar. El colorante queda decantado en una fase lquida que se separa.

CUESTIONES

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Realiza una cromatografa de papel con el extracto resultante. Con el extracto de colorantes de flores se puede estudiar su comportamiento como indicador frente a sustancias cido-base.


-

Aadir unas gotas de colorante en un poco de agua y aadir disoluciones diluidas de cidos y bases, anotando los resultados en comparacin con la actuacin comparativa de los indicadores-colorantes ms conocidos.

-

Imprime un pedazo de papel de filtro con el colorante y salo como papel indicador. Puede servir esta tcnica para la extraccin de colorantes naturales? Cmo se puede preparar un perfume o una bebida de productos naturales? En qu consiste una infusin? Cita alguna de las preparadas en tu casa con fines medicinales.

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La orchilla y la cochinilla han jugado un papel importante en la economa de Canarias porqu? en qu poca histrica?

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La cochinilla en qu planta se da y que repercusin tuvo la introduccin del cultivo en el medio natural canario?

BIBLIOGRAFA (Fotocopia directa del documento) - Etopa, l.; Fernndez, J.; Trujillo, J.; Prez Torres, J.; Villalobos, S. "AULA DE LA NATURALEZA: gua del profesor". Madres del Agua (Granadilla). Itinerarios. Pte Publicacin (1985).


EXTRACCIN DE AROMATIZANTES Y SABORES DE PLANTAS 0 FRUTOS NATURALES

FUNDAMENTO Las plantas aromticas deben su aroma y agradable olor a la presencia en su constitucin de sustancias qumicas aromticas y aceites grasos y esenciales. Entre estos ltimos los ms importantes son el alcanfor, comino, lavanda, azahar, menta, hinojos, hierbas aromticas, corteza de naranjas, fresas, etc.,que se diferencian de los aceites grasos en que la mancha que dejan sobre el papel desaparece lentamente mientras en aquellos tiene un carcter permanente. Un proceso apropiado es la destilacin que arrastre dos corrientes de vapor.

MATERIAL - 2 matraces erlenmeyer 250 ml - tubo acodado de recogida - mortero con pistilo - 2 soportes con aros, rejillas, pinzas - tubo de vidrio para acoples - material aromtico - 2 mecheros - vaso precipitados - refrigerante - agua destilada - papel de filtro - frasco de 1/4 litro

DESCRIPCIN Machaca el material con esencias con ayuda de un mortero y colcalas en un erlenmeyer B con 100 cm de agua destilada hirviendo. De otra parte se inicia la calefaccin del erlenmeyer A lleno de agua a fin de que su vapor atraviese el erlenmeyer B donde se encuentra la maceracin. Comprueba las caractersticas de olor y sabor del aceite agua destilada3

Tambin se podra operar as: el material con esencias despus de machacado en el mortero se coloca en un cartucho de papel de filtro y este se cuelga en un matraz suspendido del fondo, en el que se coloca agua destilada (u otro disolvente). Colocando un refrigerante sobre el matraz se impide la salida de vapores por condensacin de estos y se puede calentar a reflujo durante una hora. CUESTIONES -Qu es un aceite esencial? y un aroma? Qu productos qumicos contiene? -Qu aplicaciones conoces de las sustancias extradas? -En qu se basa la destilacin por arrastre en corriente de vapor? BIBLIOGRAFA: Paraira, M. "Laboratorio = gua general de Prcticas de Qumica". HORA (1981)


EXTRACCIN DE COMBUSTIBLES: LATEX 0 RICINO

FUNDAMENTO Existen vegetales que adems de presentar una gran fraccin de residuo leoso, tienen sustancias que una vez extradas, pueden ser usadas como combustibles, por sus propiedades parecidas, iguales a los derivados del petrleo, en los motores de combustin interna o diesel. Este es el caso de las tabaibas y cardones (Euphorbias) y del trtago (Ricinus Communis).

MATERIAL - Tallos de tabaiba o semillas de trtago - Botella de vidrio transparente de 1 litro y boca ancha. -Pipeta con dispositivo de succin. - Picadora de cocina - Plato hondo. - 500 cm de gasolina.3

DESCRIPCIN Tomar los tallos de tabaiba o las semillas de trtago y molerlos en la picadora de cocina. Introducir la pasta resultante en la botella junto con un volumen aproximadamente igual de agua y de gasolina. Agitar vigorosamente y dejar lo reposar hasta que se separen las dos fases. Separar con la pipeta la fase sobrenadante para extraer el producto energtico (ltex, resina, aceite, etc.) Colocarla en el plato y dejar varios das al aire libre hasta que se evapore el disolvente. Probar a quemar el producto resultante.

CUESTIONES Existe alguna planta energtica cerca de tu casa o colegio? Por qu hay que moler la materia vegetal antes de someterla a extraccin? Indica otros disolventes que puedan utilizarse para realizar esta traccin. Arde la sustancia extrada de la planta? Esto qu significa?

BIBLIOGRAFA Elrtegui, N.; Fernndez., J. y Jarabo, F.Energas Renovables: 21 experiencias prcticas" Centro Cultura Popular Canaria. En prensa (1985). Jarabo, F. Fernndez., J.; Trujillo, D.; Elrtegui, N. ; y Prez, C. : "La Energa de la Biomasa". Ed. ERA SOLAR. Madrid (1984)


SEPARACIN DE LA CLOROFILA DE OTROS PIGMENTOS

FUNDAMENTO La mayora de los pigmentos vegetales que se encuentran en una planta y por supuesto, los mas importantes, se alojan en los plastos. Los pigmentos que aparecen en el cloroplasto podemos clasificarlos en comunes y especficos. En el primar apartado estaran las clorofilas (a y b), las xantofilas y los carotenoides. En el segundo, la fucoxantina (tpico de las algas pardas) y las ficobilinas, ficoeritrina y ficocianina de las algas rojas y azules, como ejemplos de pigmentos ms extendidos. El mas importante es la clorofila porque lleva la responsabilidad de la vida en nuestro planeta, ya que es un pigmento utilizado universalmente en la fotosntesis. MATERIAL Mortero con pistilo Vegetales (hojas de espinaca, maz, alfalfa, etc.) Papel de filtro. 4 matraz erlenmeyer de 100 ml. con tapa 2 matraz erlenmeyer de 250 ml. con tapa Embudo Base soporte con aro, nuez Alcohol etlico Gasolina o ter petrleo PROCEDIMIENTO Embudo decantacin Vaso precipitado 1/4 litro Varilla vidrio 2 chupetina 6 capilares finos Alcohol metlico 92% ter sulfrico 3 probeta 100 cm Hidrxido potsico.

Machacar en un mortero el vegetal (hojas espinaca, etc.) con un poco de alcohol. Dejar macerar un tiempo. Agitar y filtrar el lquido obtenido recogiendo con el filtrado los pigmentos de los cloroplastos. La solucin esta formada por tres pigmentos : la clorofila de color verde, los carotenoides naranjas y las xantofilas amarillas. Tomar una fraccin (la mitad aproximadamente), del extracto alcohlico bruto de pigmentos, y aadirle, dentro de un embudo de decantacin, unos 25 cm de ter de petrleo o gasolina. Agitar suavemente durante un tiempo y dejar que se separen las dos capas lquidas. Eliminar la capa inferior de agua y alcohol. En la capa superior de gasolina o ter, de color verde oscuro, se encuentran los pigmentos. Realizar sucesivos lavados aadiendo 50 cm eliminar la capa inferior acuosa.3 3

de agua; agitando suavemente, dejar decantar y

Separacin cromatogrficaEn este momento podamos realizar una cromatografa de papel (ver experiencia al respecto) del extracto bruto de pigmentos y del extracto purificado, a efectos comparativos. Usar como eluyente alcohol. Cuando los distintos componentes del extracto estn perfectamente separados, se da por terminado el recorrido o frente del disolvente a travs del papel cromato grfico a unos 5 cm del final del mismo. Se vern, entonces, dos bandas bien diferenciadas, una de color naranja perteneciente a


la xantofila y otra de color verde de la clorofila. Como alternativa, utilizando benceno o tolueno como disolvente revelador, aparecer adems una banda de color amarillo de los carotenos.

Separacin lquidaUna vez que se dispone del extracto purificado de pigmentos podemos aadirle unos 50 c de m alcohol metlico (en el embudo de decantacin); agitar y dejar que se separen las dos capas. La capa inferior del alcohol metlico contiene clorofila b y xantofila. Se coloca en el embudo de reparacin con ter sulfrico y agitando continuamente se e aaden 5 o 6 porciones de 5 cm de l agua. Eliminar la capa alcohlica y de agua. En la capa de ter sulfrico (con clorofila b y xantofila) se aade lentamente 15 cm de una disolucin reciente y saturada de KOH en alcohol metlico al 70%. Aadir un poco de agua y agitar. En la porcin inferior de agua y alcohol, aparece un verde oliva de la clorofila b y en la porcin superior de ter sulfrico de color amarillo de la xantofila. La capa superior del ter de petrleo contiene clorofila a y carotenos. Aadirle la disolucin reciente de KOH en alcohol amlico al 30%, agitar y luego incorporar un poco de agua. La parte inferior ser de agua-alcohol, con un verde azulado de la clorofila a y la parte superior es de ter de petrleo anaranjado de la carotina. CUESTIONES - Qu se observa en la primera extraccin del extracto alcohlico bruto de pigmentos? - Si realizas una cromatografa de papel de pigmentos brutos y purificados que diferencias encuentras? - Por qu se eligen vegetales muy coloreados? - Qu tipos de colores asociados a pigmentos has encontrado? Establece la correspondencia y documntate de cada uno de ellos. - Localiza estos pigmentos en las plantas, en las clulas vegetales y esboza su funcin.3 3 3


Vegetal troceado/pigmentos/alcohol

filtrado

residuos filtro

Extracto bruto de pigmentos con alcohol Fraccin gasolina o ter petrleo

extraccin

capa inferior de agua capa superior de gasolina verde oscuro de pigmentos

Lavados con agua

capa inferior de agua

Capa superior de ter (verde oscura) Extracto purificado de pigmentos

extraccin

capa inferior alcohol metlico clorofila b y xantofila

capa superior de ter de petrleo clorofila a y caroteno

extraccin

solucin saturada KOH en alcohol metlico 30% Agua.

ter sulfrico Agua en porciones

capa inferior agua alcohol ( verde azulada) clorofila a

Capa inferior alcohol agua Capa superior de ter sulfrico clorofila b y xantofila

Capa inferior ter petrleo (naranja) carotina


Solucin saturada de KOH en alcohol metlico 30% Agua

Capa inferior agua alcohol (verde oliva) clorofila b

capa superior de ter sulfrico (amarilla) xantofila

BIBLIOGRAFA - Grupo Querus : "Curso Prctico de Ciencias Naturales de 1 de B.U.P." Tomo II pag.39. Akal (1983). - Snchez Daz, M; Aparicio Tejo, P. y Pea Calvo, J.I. "Prcticas de Biologa General". pag.39-5. Ed. Eunsa (1980). - Gonzlez Martn, C. y Calama Grego, M.M. : "Prcticas de Qumica" pag. 150-2 S.M. (1980). - Salom Bonet, F. y Cantarino Aragn, M.H. : "Curso Prctico de Biologa General" . pag. 90-3.


PREPARACIN DE DISOLUCIONES SUSPENSIONES Y EMULSIONES

FUNDAMENTO La disolucin de sustancias da lugar a sistemas homogneos, es decir, aquellos en que cada una de sus menores porciones visibles es idntica a otra. No se puede distinguir en ella parte alguna. Es importante conocer las "disoluciones por que la absorcin de alimentos en el intestino, la penetracin de sales en las plantas, la eliminacin de residuos de los tejidos y muchas otras funciones de los seres vivos ocurren gracias a la disolucin de ciertas sustancias en lquidos disolventes. En el caso de lquidos que no llegan a disolverse dentro de otros se forma una "emulsin" (un lquido est en gotitas muy pequeas dentro de otro).En el caso de un cuerpo slido o lquido muy desmenuzado, sensiblemente visible dentro de un lquido o gas, ste forma una suspensin'' de partculas del primero en el segundo. En las suspensiones y emulsiones, las partculas slidas o las gotitas tienden a separarse del disolvente que las contiene (grasa en la leche, vinagre del aceite, polvo de tiza en el fondo, etc)

MATERIAL - azcar - CUSO4 - arena - papel de filtro - betn - mechero - yogurt - chupetina - gradilla - tubos de ensayo - embudo pequeo - aceite - lupa - caf -embudo decantacin - polvo de tiza - colador - garbanzos - frasco - t -soporte, aro, rejilla - vinagre

DESCRIPCIN Colocar un tubo de ensayo con agua destilada y cada una de las diez sustancias disponibles. Separa con un colador y otro tubo de ensayo y embudo, los componentes de la mezcla. Repetir la operacin con papel de filtro.

CUESTIONES En cuales se ha obtenido un sistema homogneo y en cuales no? Explica la causa. Qu se puede separar y en qu casos? Cules forman un sistema homogneo? Por qu al preparar una infusin de t queda un residuo slido en el colador, mientras que el agua se tie y toma sabor? El agua y azcar han quedado tan transparentes como el principio. Ha desaparecido el azcar?. Comprueba la diferencia de agua pura y con azcar a simple vista y con el gusto. puedes diferenciarlas?. Si pones la disolucin al fuego y dejas hervir el agua se evaporar as hasta dejar en el fondo del vaso el azcar. Qu significa esto?


-

Sustituye el agua y aceite por vinagre y aceite qu cambia? Compara ambas emulsiones. Prepara un alio de aceite(2/3) y vinagre 1/3) para una ensalada. Tapar el frasco y agitarlo varias veces (sobre todo inmediatamente antes de verterlo a la ensalada, para que los dos lquidos no se separen). Con una lupa observa las gotitas nadando en el aceite y relaciona el tamao de las gotas y tiempo que tardan en separarse las dos capas con el grado de agitacin. Al cabo de un tiempo de reposo qu lugar ocupa el vinagre y el aceite? cul es ms denso? cmo puedes separarlos? Despus de separar el vinagre lavar el aceite con agua para eliminar la acidez (usa el embudo decantacin)

Bibliografa - Averbuj, E.: Curso de perfeccionamiento. I Jornadas Sociedad Canaria Enseanza de las Ciencias Viera y Clavijo. La Laquna, septiembre 1984


PRESENCIA DE SALES MINERALES EN LOS SERES VIVOS Cloruro sdico y sales de Calcio.

FUNDAMENTO Dado el medio eminentemente acuoso 75%, que portan los organismos vivos es caracterstica la presencia de sales en disolucin en muy diferentes proporciones, lo que por otra parte constituye una de sus necesidades vitales porque intervienen de dos maneras: por acciones especficas de los iones sobre los fenmenos coloidales y por una activi dad osmtica. Las sales frecuentes son de Cl , HPO4 ; SO4 ; CO3 ; HCO3 y de los iones Na , K , NH4 , Ca , Mg , y otros.++ -

-

=

=

-

+

+

+

++

MATERIAL - Gradilla - sal comn - Disolucin AgN03 0,1 N - Orina - Disolucin oxalato amnico - tubos de ensayo - roca caliza o mrmol - agua destilada - Cscara de huevo, huesos, conchas - cido ntrico

DESCRIPCIN Toma tres tubos de ensayo uno con agua del grifo y sal comn, otro con agua destilada y el tercero con orina y agua destilada. Aade a cada uno unas gotas de AgN03 . Dejar reposar un tiempo y compralos. En tres tubos de ensayo con agua destilada coloca en uno de ellos la roca caliza (Ca ) machacada y en otro cscara de huevo o hueso triturado. Aadirle luego un poco de oxalato amnico.++

CUESTIONES Qu sentido tiene el tubo de ensayo en agua destilada solamente? Qu deduces de la experiencia de la orina? Describe lo mas exhaustivo que puedas, (con su formulacin y reaccin) el fenmeno acontecido. Puede ser ste un mtodo para medir la cantidad de sodio en la orina? Qu deduces de la composicin de la cscara de huevo y el hueso? Cul es la va de entrada a los seres vivios de el sodio y el calcio? Tanto la orina como los huesos y la cscara de huevo porque sern buenos abonos para el suelo? Cmo seria el ciclo que realiza el Na y el Ca? Crees generalizable estos ciclos a los dems elementos minerales presentes en los organismos vivos?

Bibliografa Barahora, S.; Brincones, I.; Buiza, C.; Nieda, J. y Puente, J. : "La materia y sus propiedades" Unidad didctica. Ciencia Integrada. Reforma de Medias de MEC (1985).


DETERMINACIN DEL CONTENIDO DE AGUA EN LOS SERES VIVOS

FUNDAMENTO La vida surge en el medio acutico, hecho que ocasiona unas caractersticas que se imponen a los seres vivos en su organizacin y funcionamiento. Por esto, cualquiera que sea el medio en que habiten, a todos los seres vivios les es imprescindible el agua, aunque sus necesidades y exigencias puedan variar entre amplios lmites. El 70% de las especies animales viven en el agua; del resto, unos viven parte de su vida en el agua o deben volver a ella en poca de reproduccin. Los embriones de los animales terrestres viven en medio hmedo hasta el momento del nacimiento.

MATERIAL - Balanza - Tres tubos de ensayo - Papa, cacahuete, etc - mechero - Pinza para calentar tubos - carne, o embutido, etc. - Hojilla - Manzana o champin, etc

DESCRIPCIN Pesa un tubo en ensayo vaco y anota el resultado. Trocear finamente la muestra de materia viva a analizar e introdcela en el tubo. Vuelve a pesar y anota la masa. Distribuye la muestra en el tubo y calintala nuevamente hasta que adquiera un color ligero y homogneamente tostado. Observars como van apareciendo gotitas de agua condensada en las paredes del tubo. Calienta dichas paredes para evaporar y as eliminar el agua que tiene. Pesa de nuevo el tubo, asegurndote antes de que est bien seco. Anota

Experimentos de Fisica y Quimica Blas Carrera

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