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QUÍMICA I
MANUAL DE TRABAJO QUÍMICA I CBTis 49 “José Santana”
M. en C. María Guadalupe Velarde Aguilar
Forma de citar este manual: Velarde-Aguilar, M. G. 2020. Manual de trabajo Química I. Centro de Bachillerato Industrial y de Servicios 49 “José Santana”
QUÍMICA I
TABLA DE CONTENIDO
GUÍA DIDÁCTICA DE LA ASIGNATURA QUÍMICA I ........................ 2
1. Propósito de la asignatura ......................................................................... 2
2. Competencias a desarrollar ....................................................................... 2
3. Contenidos centrales ................................................................................ 3
4. Materiales didáctica .................................................................................. 3
5. Encuadre ................................................................................................ 3
6. Fechas importantes .................................................................................. 3
7. Bibliografia-webgrafía recomendada ........................................................... 4
8. Presentación de la profesora...................................................................... 4
9. Reglamento del curso ............................................................................... 4 TEMA 1: ¿QUÉ ES LA QUÍMICA?.................................................... 5
Química en nuestra vida diaria ...................................................................... 5
Química ¿Ángel o demonio? .......................................................................... 9 TEMA 2: ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA Y CAMBIOS DE FASE ......................................................................................... 11
Características de los sólidos ....................................................................... 12
Características de los líquidos ...................................................................... 13
Características de los gases ........................................................................ 14
Características del plasma........................................................................... 16
Características del condensado Bose-Einstein ................................................ 18
Cambios de estado de la materia ................................................................. 19
Sólido a líquido y de regreso a sólido ..................................................... 20
Sólido a gas y de regreso a sólido ......................................................... 21 Líquido a gas y de regreso a líquido ....................................................... 22
QUÍMICA I
UNIDAD 1
La importancia del pensamiento químico en la
sociedad del siglo XXI
Propiedades de la materia que
permiten caracterizarla
Þ Construye interrelaciones entre ciencia,
tecnología, sociedad y ambiente en contexto histórico y sociales específicos.
Þ Construye opiniones científicamente fundamentadas sobre el impacto de la ciencia y la tecnología en la vida cotidiana asumiendo consideraciones éticas.
Aprendizajes esperados
Þ Identifica la importancia de los modelos científicos en química.
Þ Diferencia, con base en el modelo de partículas, los estados de agregación de la materia.
Þ Distingue entre sólidos, líquidos y gases de manera experimental.
Aprendizajes esperados
QUÍMICA I
GUÍA DIDÁCTICA DE LA ASIGNATURA QUÍMICA I
Componente de formación: Básica Campo Disciplinar: Ciencias experimentales Institución: UEMSTIS Nombre del Plantel: CBTis 49 Ciclo escolar: 2020B Docente: Mtra. María Guadalupe Velarde Aguilar
1. PROPÓSITO DE LA ASIGNATURA
A través de la asignatura de Química I se busca desarrollar en los jóvenes del siglo XXI, la comprensión del mundo en el que vive identificando las características, composición y comportamiento de la materia a través de los métodos de las ciencias. Asimismo, establecer con fundamentos científicos y consideraciones éticas, las interrelaciones y el impacto en la vida cotidiana entre la ciencia, tecnología, sociedad y ambiente.
2. COMPETENCIAS A DESARROLLAR
Competencias genéricas y atributos 5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos. 5.1 Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo cómo cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo. 5.4 Construye hipótesis y diseña y aplica modelos para probar su validez. 5.5 Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular nuevas preguntas. 5.6 Utiliza las tecnologías de la información y comunicación para procesar e interpretar información. 7. Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida. 7.3 Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana. 8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. 8.1 Propone maneras de solucionar un problema o desarrollar un proyecto en equipo, definiendo un curso de acción con pasos específicos.
Competencias disciplinares CE1. Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos. CE2 Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.
QUÍMICA I
CE3 Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas. CE4 Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. CE5 Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones. CE9 Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos.
3. CONTENIDOS CENTRALES
• La importancia del pensamiento químico en la sociedad del siglo XXI • Semejanza y diferencia de los materiales de antes y de ahora y cómo
serán los del mañana. • Estructura y composición de la materia. • Síntesis de sustancias y nomenclatura química. • La reacción química motor de la diversidad natural.
4. MATERIALES DIDÁCTICA
• Se requiere que el alumno posea un cuaderno que será utilizado como portafolio de evidencias.
• Se utilizará un manual de trabajo indicado por la profesora. • Para fines de investigación, consulta y presentación de trabajos se solicitará
al alumno el uso de bibliografía o de recursos en línea de acuerdo a las recomendaciones de la profesora, con el fin de utilizar eficazmente las tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC) para que estén al servicio de los intereses del conjunto de los estudiantes y de toda la comunidad educativa.
• Mientras se mantenga la contingencia sanitaria por la epidemia COVID-19 el curso de Química I se llevará a cabo en la plataforma Edmodo y Facebook de manera asincrónica con los enlaces y códigos de acceso enviados a los correos electrónicos.
5. ENCUADRE
El valor de las actividades que formarán parte de la evaluación se dará a conocer en cada unidad del semestre.
6. FECHAS IMPORTANTES
• 14 al 20 de octubre: 1er periodo parcial de evaluación ordinaria • 28 de octubre: entrega de boletas • 2 de noviembre: Día inhabil • 16 de noviembre: Día inhabil • 17 al 19 de noviembre: 2do periodo parcial de evaluación ordinaria • 27 de noviembre: entrega de boletas • 14 al 18 de diciembre: 3er. Periodo parcial de evaluación ordinaria • 21 al 6 de enero: Vacaciones
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7. BIBLIOGRAFIA-WEBGRAFÍA RECOMENDADA
Þ Chang, R. (2000). Química. México: Mc Graw Hill. Þ Google Académico: Integra tesis resúmenes, libros y demás.
https://scholar.google.com.mx/ Þ Khan Academy. https://es.khanacademy.org/science/chemistry Þ Phillips, Strozak y Wistrom (1999). Química conceptos y aplicaciones. México:
Mc Graw Hill Þ Revista: ¿Como ves de la UNAM? Disponible en:
http://www.comoves.unam.mx/ Þ UNAM: Portal de la dirección general de la Escuela Nacional Preparatoria. http://quimica.dgenp.unam.mx/bachillerato/material-de-apoyo Þ Zumdahl, S. y DeCoste, D. (2012). Principios de Química. México: Cengage
Learning Editores, S.A. de C.V. 8. PRESENTACIÓN DE LA PROFESORA
María Guadalupe Velarde Aguilar, Bióloga con Maestría en Ciencias Biológicas por la UNAM, actualmente profesora de la asignatura de Química I en el CBTis 49. Como buena bióloga le encantan todos los animales (sí incluyendo las arañas) y adora las plantas, considera que la vida sin rock no tiene ningún sentido, un buen día siempre comienza con un buen café, la bicicleta y la lavadora de ropa son los mejores inventos de la humanidad, el pan es la mejor y más elegante creación culinaria de la historia y desde luego sostiene que la ciencia es la poesía de la realidad. Contacto oficial en el correo: [email protected]
9. REGLAMENTO DEL CURSO
Interacción en plataformas – Cualquier alumno que muestre faltas de respeto en la interacción virtual a través de las plataformas hacia sus compañeros o maestra será motivo de sanción. Identificación apropiada– Los alumnos deberán utilizar su nombre completo (incluidos sus apellidos y nombres) en los perfiles que utilice para las plataformas de trabajo, cualquier usuario que tenga un nombre inapropiado será eliminado de los grupos y clases. Trabajos – Deberán presentarse de manera puntual en la fecha establecida puesto que se debe cumplir con un calendario de entrega de calificaciones. Comunicación – Es responsabilidad de los estudiantes estar atentos a sus plataformas de trabajo y en la página de la escuela (https://cbtis49.edu.mx/) para cualquier comunicación oficial respecto a los cursos o respecto a sus actividades académicas. Calificaciones– Es responsabilidad de los estudiantes estar atentos a la calificación de cada unidad y en caso de ser necesario solicitar una aclaración de la misma en cuanto se le entregue su calificación, esto con el fin de realizar la modificación de la misma en tiempo y forma. Conectividad a internet – Es responsabilidad de los estudiantes notificar a la profesora de manera oportuna si no tiene posibilidad de conexión a internet para que se le brinden indicaciones acerca de la forma de trabajo.
¡Bienvenidos a la preparatoria!
QUÍMICA I
TEMA 1: ¿QUÉ ES LA QUÍMICA?
La Química es la ciencia que estudia la composición de todo lo que nos rodea,
así como de su transformación. Todos los días a nuestro alrededor ocurren
fenómenos que transforman la naturaleza de los objetos que nos rodean. En
nuestro propio cuerpo todo el tiempo existen transformaciones químicas
increíbles ¿puedes creer que los átomos que forman tu cuerpo alguna vez
podrían haber pertenecido a un dinosaurio o a un brócoli, o
a tu artista favorito o incluso a las estrellas desde las que
surgieron todos nuestros elementos químicos hace miles de
millones de años?
En una época más reciente los humanos hemos sido capaces
de comprender las leyes que rigen nuestra naturaleza y hemos aprendido
cómo manipularla, y con ello hemos obtenido materiales increíbles muy
distintos a los que se encuentran naturalmente, por ejemplo muchos de
nuestros medicamentos, los plásticos, el vidrio, la pantalla táctil de tu celular
o el shampoo con el que lavaste tu cabello esta mañana.
Comenzaremos este fascinante viaje por la Química con la Actividad de
apertura de tu Cuadernillo de Actividades.
QUÍMICA EN NUESTRA VIDA DIARIA
Para que comprendamos mejor cuales son algunas de las cosas que podemos conocer a través del estudio de la Química, veamos algunos ejemplos con los elementos de la tabla periódica:
Ve a tu Guía de Actividades y realiza la Actividad de Apertura
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Ne
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Por cierto, hablando de Venus y Fósforo ¿ya te enteraste de la noticia que encontraron fosfina (PH3) en Venus? Pues
sí la Química también ayuda a estudiar la vida en otros planetas
Actividades sugeridas (opcionales):
1 Observa el siguiente video para conocer dónde se encuentra presente en tus actividades
diarias:
Las aportaciones de la Quimica a todos los ámbitos de la sociedad
https://www.youtube.com/watch?v=y6Zl7MsXbag
2 ¿Sabías que en nuestro Smartphone tenemos más tecnología que el que tenía la NASA
cuando llegó a la luna? Ese gran avance tecnológico, tiene mucho qué ver con Química. En este enlace podrás conocer cuáles son algunos elementos químicos que forman nuestros celulares.
https://www.eltiempo.com/vida/ciencia/de-que-elementos-estan-hechos-los-celulares-o-smartphones-146018
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QUÍMICA ¿ÁNGEL O DEMONIO?
Ahora que ya conoces algunos de los fenómenos que estudia la Química y los beneficios que podemos obtener de ella, vamos a estudiar cómo es que a la par de esos beneficios también algunos de sus usos y aplicaciones pueden llegar a ser perjudiciales para nosotros y nuestro planeta.
LECTURA
La Química: Ciencia central en el siglo XXI
Bernardo Herradón
La madurez de la química como ciencia moderna se alcanzó a finales del siglo XVIII gracias a los experimentos de Lavoisier (1743-1794), que demostró la naturaleza de las reacciones químicas y la conservación de la masa en las mismas. Estas investigaciones y las de otros químicos relevantes de la época condujeron al estudio de sustancias naturales (lo que era lógico teniendo en cuenta que la química es una de las 5 ciencias naturales básicas); pero, con el objeto de imitar a la naturaleza, los químicos empezaron a preguntarse si se podrían generar sustancias naturales en un tubo de ensayo y, aún más relevante, obtener sustancias no naturales que podrían mejorar las propiedades de las sustancias naturales.
De estas investigaciones surgió el área de la síntesis química; que dio lugar a una de las definiciones más sugestivas de la química, como “la ciencia que crea su propio objeto” (Berthelot, 1827-1907). En esta frase está recogido el carácter creativo de la química, que le hace parecer al arte, pues en palabras de Lehn (nacido en 1937, Premio Nobel en 1987): “La química es como el arte. Por ambos caminos obtienes cosas. Con la química puedes cambiar el orden de los átomos y crear realidades que no existían”.
En esta frase están recogidos dos de los conceptos fundamentales de la química: átomo y molécula. El átomo es la unidad más pequeña de materia que mantiene su identidad o sus propiedades, y que no es posible dividir mediante procesos químicos. Un átomo está constituido por un núcleo cargado positivamente, dónde reside la mayor parte de su masa, y que distingue los átomos de los distintos tipos de sustancias simples (los elementos químicos). El núcleo está rodeado por electrones, que son partículas muy pequeñas cargadas negativamente. Sin embargo, en la naturaleza no existen átomos aislados (se pueden tener en experimentos muy controlados de laboratorio) y estos generalmente se combinan entre sí (una excepción es un grupo de elementos químicos, los gases nobles, que tienen poca tendencia a formar compuestos). Los átomos (idénticos o distintos) se unen compartiendo electrones, formando moléculas; que es la unidad básica de estudio de la química.
Todo lo que nos rodea en nuestro planeta está constituido por moléculas. Por eso, se puede decir que todo es química. Esta característica hace que la química sea considerada la ciencia central. La química interacciona con otras ciencias, como la toxicología, la ciencia de los alimentos, las ciencias medioambientales, la ciencia de los materiales, las
“Con nuestro conocimiento en
química podemos construir o destruir”
QUÍMICA I
ciencias agrícolas, la veterinaria, la medicina, la biología y la física. En todas estas ciencias se usan conceptos y métodos de la química (basados en el empleo y manipulación de moléculas) para estudiar fenómenos y/o generar productos de consumo. Por poner algunos ejemplos, todo lo que comemos es una mezcla de sustancias químicas (ya sean naturales o artificiales) o el efecto biológico que tienen las sustancias química se tiene que explicar a nivel molecular, lo que influye en ciencias biomédicas, toxicología y ciencias medioambientales.
Cuando los químicos se dieron cuenta que podían crear nuevas sustancias químicas, empezaron a buscar aplicaciones. Ya en el siglo XIX, la química era una ciencia de moda en la sociedad pues proporcionaba muchas sustancias (mejoras en la producción de alimentos, tejidos, colorantes, jabones, metales, medicamentos) que facilitaban la vida de las personas.
Actualmente la química beneficia a la sociedad en los siguientes aspectos:
1) Nos proporciona una vida más larga.
2) La vida es más saludable. Haciendo medicinas y piezas de recambio para nuestro cuerpo.
3) Nos suministra agua que podemos beber, usar para nuestra higiene o regar nuestras plantaciones.
4) Nos ayuda a tener más y mejores alimentos. El uso de productos químicos (abonos, fertilizantes, protectores de cosechas, entre otros) ha mejorado considerablemente la productividad de nuestros campos de cultivo.
5) Cuida de nuestro ganado. Lo que repercute en nuestra alimentación.
6) Nos proporciona energía: calor en invierno, frescor en verano, electricidad para la iluminación, nos permite circular en vehículos.
7) Hace que nuestras ropas y sus colores sean más resistentes y atractivos; mejora nuestro aspecto con perfumes, productos de higiene y de cosmética; contribuye en la limpieza del hogar y de nuestros utensilios; ayuda a mantener frescos nuestros alimentos; y prácticamente nos proporciona todos los artículos que usamos a diario.
8 ) Nos permite estar a la última en tecnología: el ordenador más potente y ligero; el móvil más ligero; el sistema más moderno de iluminación, el medio de transporte adecuado; el material para batir marcas deportivos; y muchas aplicaciones más.
¿Cuál será el papel de la química en el siglo XXI? Las ciencias, y especialmente la química, tendrán que atender las necesidades de la sociedad futura. Aunque no podemos predecir el futuro, sabemos los problemas con lo que nuestra sociedad se va a enfrentar en las próximas décadas. Los retos serán en:
1) Energía. Actualmente nuestra sociedad es consumidora en exceso de energía, una consecuencia de nuestro progreso. La energía que consumimos procede principalmente de los combustibles fósiles (petróleo, gas natural y carbón). Los inconvenientes son serie: recursos limitados, no renovables, y contaminantes. Además, desde el punto de vista químico, quemar derivados del petróleo supone que estamos gastando miles de compuestos químicos que suponen las materias primas con las que fabricamos bienes de consumo, principalmente los plásticos y polímeros con múltiple de aplicaciones. El futuro de la energía depende del uso de fuentes renovables (por ejemplo, la solar), que convertiremos en electricidad. La química está desarrollando procesos y materiales con lo que se puede aprovechar más eficientemente la energía solar y almacenar de manera adecuada energía eléctrica (pilas, baterías, supercondensadores, células de combustible, etc.).
2) Medio ambiente. El deterioro medioambiental está estrechamente relacionado con nuestro consumo excesivo de energía. Si conseguimos los objetivos indicados en el
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apartado anterior, también contribuiremos a resolver el problema medioambiental. Es indudable que parte de la culpa de la alta contaminación ambiental se debe al uso excesivo y no adecuado de sustancias químicas. La química contribuirá implantando procesos industriales que sean medioambientalmente más adecuado (química verde), sustancias químicas menos perjudiciales e investigando métodos para eliminar contaminantes ambientales.
3) Salud. La química seguirá proporcionando compuestos biológicamente activos que se usarán como fármacos. También se desarrollarán biomateriales que servirán para reparar o reemplazar partes de nuestro cuerpo.
4) Alimentos y agua. La química seguirá contribuyendo a que los campos sean más productivos y mejorará la calidad de los alimentos. Un aspecto importante es que tenemos que conseguir métodos de purificación de agua que sean transportables a cualquier lugar del planeta.
5) Materiales tecnológicos. El futuro dependerá de tener instrumentos útiles en nuestro trabajo, ocio y vida cotidiana. Dentro de estos desarrollos tenderemos a la miniaturización (la nanotecnología es el futuro y la química tiene mucho que aportar) en dispositivos electrónicos, mejores equipamientos deportivos y muchas más aplicaciones.
Para resolver estas necesidades, todas las ciencias y las tecnologías serán necesarias y se plantearán aproximaciones multidisciplinares; dónde la química seguirá suministrando moléculas para preparar materiales y aportará métodos y conceptos para racionalizar resultados. Por esto, la química seguirá siendo la ciencia central en el siglo XXI.
Tomado de: https://www.madrimasd.org/blogs/quimicaysociedad/2011/09/10/132641
TEMA 2: ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA Y CAMBIOS DE FASE
Para lograr estudiar los estados de agregación de la materia, primero debemos comprender qué es materia.
La Física de partículas ha avanzado de una manera impresionante y ahora existe toda una gama de explicaciones con respecto a lo que es la materia, pero no nos adentraremos a esa disciplina, bastará con saber que materia es básicamente todo lo que nos rodea, todo aquello que podemos percibir con nuestros sentidos: lo que podemos tocar, ver, oler: nuestros cuerpos
Ve a tu Guía de Actividades y realiza la Actividad 1
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están hechos de materia, nuestras mascotas, el café que bebemos por las mañanas, el aire que respiramos etc.
Los estados de la materia más conocidos son sólidos, líquidos y gases, pero resulta que en realidad se han identificado al menos otros dos. Uno de ellos es el plasma, identificado por William Crookes en 1879, y el otro es el condensado de Bose-Einstein (BEC) que es un divertido estado de la materia cuando eliminas casi toda la energía de un sistema. Los científicos (Cornell, Ketterle y Wieman) que trabajaron con el condensado de Bose-Einstein recibieron un Premio Nobel por su trabajo en 2001.
¿Qué constituye un estado de la materia? Se trata del estado físico y la energía de los átomos y las moléculas. Piensa en los sólidos. Las propiedades físicas de un sólido a menudo incluyen "duro" y "quebradizo". Los líquidos son fluidos, se mueven un poco y llenan los recipientes. Los gases siempre están a tu alrededor, pero las moléculas de un gas están mucho más separadas que las moléculas de un líquido. Si un gas tiene olor, a menudo podrás olerlo antes de poder verlo.
CARACTERÍSTICAS DE LOS SÓLIDOS
¿Cuál es una característica física de un sólido? Los sólidos pueden ser duros como una roca, suaves como el pelaje, una gran roca como un asteroide o pequeñas rocas como granos de arena. La clave es que los sólidos mantienen su forma y no fluyen como un líquido. Una roca siempre se verá
Sólidos
Líquidos
Gases
Forma Propia Toman la del recipiente
No tienen forma. Llenan totalmente el recipiente que
los contiene
Compresibilidad No se pueden comprimir
Difíciles de comprimir
Sí se pueden comprimir
Volumen No se adaptan al
volumen del recipiente
Se adaptan al volumen del recipiente
Ocupan el volumen del recipiente
Distancia entre partículas Poca Media Grande
Movimiento de partículas Bajo Medio Alto
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como una roca a menos que le pase algo. Lo mismo ocurre con un diamante. Los sólidos pueden mantener su forma porque sus moléculas están muy juntas.
Podría preguntar: "¿Es el talco de bebé un sólido? Es suave y polvoriento". El talco del bebé también es
sólido. Es solo un trozo de talco molido. Incluso cuando muele un sólido en polvo, verá pequeños trozos de ese sólido bajo un microscopio. Los líquidos fluirán y llenarán cualquier forma de recipiente. A los sólidos les gusta mantener su forma.
De la misma manera que un sólido grande mantiene su forma, no se permite que los átomos dentro de un sólido se muevan demasiado. Los átomos y moléculas en líquidos y gases rebotan y flotan, libres para moverse donde quieran. Las moléculas de un sólido están atrapadas en una estructura o disposición de átomos específica. Los átomos aún vibran y los electrones vuelan en sus orbitales, pero el átomo completo no cambiará de posición.
CARACTERÍSTICAS DE LOS LÍQUIDOS
Los líquidos son el segundo estado de la materia del que hablaremos. Los sólidos son objetos que puede sostener y mantener su forma. Los gases flotan a tu alrededor o quedan atrapados en burbujas. Los líquidos se encuentran entre los estados sólido y gaseoso. Ejemplos de líquidos a
temperatura ambiente incluyen agua (H2O), sangre e incluso miel. Si tiene diferentes tipos de moléculas disueltas en un líquido, se llama solución. La miel es una solución de azúcar, agua y otras moléculas.
Los líquidos llenan la forma de cualquier recipiente en el que estén. Si vierte agua en una taza, primero
SÓLIDOS EN LAS CERÁMICAS
Los cuencos de cerámica son un gran ejemplo de sólido. ¿Sabías que las piezas de cerámica componen muchos de los elementos encontrados en civilizaciones antiguas? Los materiales cerámicos suelen estar hechos de arcilla blanda que se calienta y luego se enfría lentamente. La arcilla se vuelve muy dura porque se elimina el agua (H2O) y los enlaces químicos dentro de la arcilla cambian.
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llenará el fondo de la taza y luego llenará el resto. Si congelas esa taza de agua, el hielo tendrá la forma de la taza.
La parte superior de un líquido suele tener una superficie plana. Esa superficie plana es el resultado de la gravedad que tira de las moléculas de líquido. Volvamos a la taza por un momento. Si coloca un cubo de hielo (sólido) en la taza, se quedará allí y no cambiará de forma. A medida que el cubo se calienta y se derrite, el agua líquida llenará el fondo de la taza y tendrá una superficie plana en la parte superior.
Otro rasgo de los líquidos es que son difíciles de comprimir. Cuando comprimes algo, tomas una cierta cantidad de material y lo introduces en un espacio o volumen más pequeño. Forzas a los átomos a acercarse. La mayoría de los sólidos son muy difíciles de comprimir, mientras que los gases son más fáciles. Puede encontrar gases comprimidos en tanques de buceo. Los líquidos están en el medio, pero tienden a ser difíciles de comprimir porque las moléculas ya están muy juntas. Probablemente no pueda comprimir un líquido con las manos. Se necesita mucha fuerza.
CARACTERÍSTICAS DE LOS GASES
Los gases están por todas partes. Es posible que hayas oído hablar de las fumarolas de los volcanes o la atmósfera. La atmósfera es una envoltura de gases que rodea la Tierra. En los sólidos, los átomos y las moléculas son compactos y están muy juntos. Los líquidos tienen átomos que se extienden un poco más. Las moléculas de los gases están realmente dispersas, llenas de energía y en constante movimiento de forma aleatoria.
UN OCEANO LÍQUIDO
Hay muchos líquidos a tu alrededor. Los océanos, lagos y ríos son buenos ejemplos de agua líquida. Los científicos están buscando otros planetas que tengan agua líquida, pero los planetas requieren condiciones muy específicas para tener agua como la conocemos.
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¿Cuál es otra característica física de los gases? Los gases pueden llenar un recipiente de cualquier tamaño o forma. No importa qué tan grande sea el contenedor. Las moléculas se extienden para llenar todo el espacio por igual. Piense en un globo. No importa qué forma le dé al globo, se llenará uniformemente con las moléculas de gas. Incluso si haces un animal de globo, las moléculas
se distribuyen por igual en toda la forma.
Los líquidos solo pueden llenar el fondo de un recipiente, mientras que los gases pueden llenarlo por completo. La forma de los líquidos depende mucho de la gravedad, mientras que los gases menos densos son lo suficientemente ligeros como para tener más libertad para moverse.
¿Gas o vapor?
Es posible que escuches el término "vapor". Vapor y gas significan lo mismo. La palabra vapor se usa para describir gases que generalmente son líquidos a temperatura ambiente. Buenos ejemplos de estos tipos de líquidos incluyen agua (H2O) y mercurio (Hg). Obtienen el título de vapor cuando están en fase gaseosa. Probablemente escucharás el término "vapor de agua", que significa agua en estado gaseoso. Los compuestos como el dióxido de carbono (CO2) suelen ser gases a temperatura ambiente. Los científicos rara vez hablarán sobre el vapor de dióxido de carbono.
Gases comprimidos
Los gases contienen grandes cantidades de energía y sus moléculas se dispersan lo más posible. En comparación con los sólidos o líquidos, los sistemas gaseosos esparcidos se pueden comprimir con muy poco esfuerzo. Los científicos y los ingenieros utilizan ese rasgo físico todo el tiempo. Las combinaciones de aumento de presión y disminución de temperatura fuerzan los gases a entrar en contenedores que usamos todos los días.
Es posible que tengas aire comprimido en una botella rociadora o sientas cómo el dióxido de carbono sale de una lata de refresco. Ambos son ejemplos de gas forzado a entrar en un espacio más pequeño a mayor presión. Tan pronto como el gas se introduce en un ambiente con una presión más baja, sale
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precipitadamente del recipiente. Las moléculas de gas se mueven de un área de alta presión a una de baja presión.
CARACTERÍSTICAS DEL PLASMA
Los plasmas se parecen mucho a los gases, pero los átomos son diferentes porque están formados por electrones e iones libres de un elemento como el neón (Ne). No encuentras plasmas naturales con demasiada frecuencia cuando caminas. No son cosas que sucedan regularmente en la Tierra.
Si alguna vez has oído hablar de la aurora boreal o de los relámpagos esféricos, es posible que sepas que son tipos de plasmas. Se necesita un entorno muy especial para mantener los plasmas en funcionamiento. Son diferentes y únicos de los otros estados de la materia. El plasma es diferente de un gas porque está formado por grupos de partículas cargadas positiva y negativamente. En el gas de neón, los electrones están todos unidos al núcleo. En el plasma de neón, los electrones pueden moverse libremente por el sistema.
Encontrar un plasma
Si bien los plasmas naturales no se encuentran a su alrededor con tanta frecuencia, los plasmas artificiales están en todas partes. Piensa en las bombillas fluorescentes. No son como las bombillas normales. Dentro del tubo largo hay un gas. La electricidad fluye a través del tubo cuando se enciende la luz. La electricidad actúa como fuente de energía y carga el gas. Esta carga y excitación de los átomos crea un plasma brillante dentro de la
GASES EN GLOBOS
Los globos no son técnicamente gases, Son pequeños trozos de goma. Sin embargo, el helio (He) dentro del globo es un gas. El helio es un gas noble que tiene una masa atómica muy baja. En su estado gaseoso, es más ligero que el aire. Los átomos de helio tienen una masa menor que las moléculas de nitrógeno (N2) y oxígeno (O2) que llenan la mayor parte de nuestro aire. La menor
masa y ligereza ayuda a que los globos floten.
Ve a tu Guía de Actividades y realiza la Actividad 2
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bombilla. La electricidad ayuda a despojar a las moléculas de gas de sus electrones.
Otro ejemplo de plasma es un letrero de neón. Al igual que las luces fluorescentes, los letreros de neón son tubos de vidrio llenos de gas. Cuando se enciende la luz, la electricidad fluye a través del tubo. La electricidad carga el gas y crea plasma dentro del tubo. El plasma se ilumina con un color especial según el tipo de gas que haya en su interior. Los gases inertes se utilizan generalmente en letreros para crear diferentes colores. Los gases nobles como el helio (He), el neón (Ne), el argón
(Ar) y el xenón (Xe) se utilizan en los letreros.
También ves plasma cuando miras las estrellas. Las estrellas son grandes bolas de gases a temperaturas realmente altas. Las altas temperaturas cargan los átomos y crean plasma. Las estrellas son un buen ejemplo de cómo la temperatura de los plasmas puede ser muy diferente. Las luces fluorescentes son frías en comparación con las estrellas realmente calientes. Sin embargo, siguen siendo ambas formas de plasma, incluso con las diferentes características físicas.
PLASMA EN LAS ESTRELLAS
Los plasmas son gases muy energizados que han perdido sus electrones. Las estrellas, incluidos el Sol, están cubiertas de plasma. Los iones de hidrógeno (H) y helio (He) flotan alrededor del Sol con sus electrones moviéndose libremente.
Actividad sugerida (opcional):
¿Quieres saber cómo se podría hacer plasma en casa? observa el siguiente video:
¿Cómo se Genera Plasma poniendo Uvas en el Microondas? https://www.youtube.com/watch?v=ORN2TRpS1NI&feature=youtu.be
QUÍMICA I
CARACTERÍSTICAS DEL CONDENSADO BOSE-EINSTEIN
El estado de la materia de Bose-Einstein fue el único creado mientras tus padres estaban vivos. En 1995, dos científicos, Cornell y Weiman, finalmente crearon el condensado. Cuando escuches la palabra condensado, piensa en la condensación y la forma en que las moléculas de gas se unen y se condensan en un líquido. Las moléculas se vuelven más densas o se juntan más juntas.
Otros dos científicos, Satyendra Bose y Albert Einstein, lo habían predicho en la década de 1920, pero no tenían el equipo y las instalaciones para hacerlo realidad en ese momento. Ahora lo hacemos. Si los plasmas son átomos súper calientes y súper excitados, los átomos en un condensado de Bose-Einstein (BEC) son totalmente opuestos. Son átomos súper no excitados y súper fríos.
Acerca de la condensación
Primero expliquemos la condensación. La condensación ocurre cuando varias moléculas de gas se juntan y forman un líquido. Todo sucede por una pérdida de energía. Los gases son átomos realmente excitados. Cuando pierden energía, disminuyen la velocidad y comienzan a acumularse. Pueden acumularse en una gota. El vapor de agua (H2O) en forma de vapor se condensa en la tapa de la olla cuando hierve agua. Se enfría sobre el metal y se vuelve líquido nuevamente. Entonces tendrías un condensado.
El BEC ocurre a temperaturas súper bajas. Hemos hablado de escalas de temperatura y Kelvin. En cero Kelvin (cero absoluto) todo movimiento molecular se detiene. Los científicos han descubierto una forma de obtener una temperatura de solo unas mil millonésimas de grado por encima del cero absoluto. Cuando las temperaturas bajan tanto, puede crear un BEC con algunos elementos especiales. Cornell y Weiman lo hicieron con rubidio (Rb).
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¡Que comience la aglomeración!
Entonces, hace frío. Un cubo de hielo frío sigue siendo un sólido. Cuando llegas a una temperatura cercana al cero absoluto, sucede algo especial. Los átomos comienzan a agruparse. Todo el proceso ocurre a temperaturas de unas mil millonésimas de grado, por lo que no verás esto en casa. Cuando la temperatura se vuelve tan baja, las partes atómicas no pueden moverse en absoluto. Pierden casi toda su energía.
Como no hay más energía para transferir (como en sólidos o líquidos), todos los átomos tienen exactamente los mismos niveles, como gemelos. El resultado de este agrupamiento es el BEC. El grupo de átomos de rubidio se encuentra en el mismo lugar, creando un "superátomo". Ya no hay miles de átomos separados. Todos adquieren las mismas cualidades y, para nuestros propósitos, se convierten en una mancha.
CAMBIOS DE ESTADO DE LA MATERIA
¿Cómo cambia la materia de un estado a otro? Los elementos y compuestos pueden pasar de un estado a otro cuando cambian las condiciones físicas específicas. Por ejemplo, cuando la temperatura de un sistema sube, la materia en el sistema se vuelve más agitada y activa. Si se coloca suficiente energía en un sistema, puede ocurrir un cambio de fase a medida que la materia pasa a un estado más activo.
Cuando las moléculas pasan de una fase a otra, siguen siendo la misma sustancia. Hay vapor de agua sobre una olla de agua hirviendo. Ese vapor (o gas) puede condensarse y convertirse en una gota de agua líquida en el aire más frío. Si pones esa gota de líquido en el congelador, se convertiría en un sólido trozo de hielo. No importa en qué estado físico se encontraba,
Actividad sugerida (opcional):
Si quieres saber cómo se podría llegar a tener una temperatura cercana la cero absoluto en la Tierra observa el siguiente video (recuerda que en las configuraciones del video puedes traducir al español):
El punto más frío del espacio https://www.youtube.com/watch?v=J9_LmSTtpkI&feature=youtu.be
QUÍMICA I
siempre era agua. Aunque el estado físico cambió, las propiedades químicas fueron las mismas.
Supongamos que tienes un vaso de agua (H2O). Cuando la temperatura del agua sube, las moléculas se mueven más y rebotan mucho más. Si le das suficiente energía a una molécula de agua líquida, escapa de la fase líquida y se convierte en gas. La energía extra permite que las moléculas cambien de estado.
¿Alguna vez has notado que puedes oler un pozole después de que comienza a calentarse? A medida que la energía de las moléculas dentro del pozole se calienta, se escapan como gas. Puedes oler los compuestos volátiles que se mezclan en el aire a su alrededor.
Sólido a líquido y de regreso a sólido
Los cambios de fase ocurren cuando alcanzas ciertos puntos especiales. A veces, un líquido quiere convertirse en sólido. Los científicos usan algo llamado punto de fusión para medir la temperatura a la que un sólido se convierte en líquido.
Imagina que eres un sólido. Eres un cubo de hielo sobre un mostrador. Sueñas con convertirte en agua líquida. Necesitas algo de energía. El calor es probablemente la energía más fácil que puede utilizar para cambiar su estado físico. Los átomos de un líquido tienen más energía que los átomos de un sólido.
UNIDAD I
V ELA R DE-A GUILA R , M. G. | CB T IS 49
Existe una temperatura especial para cada sustancia llamada punto de fusión. Cuando un sólido alcanza la temperatura de su punto de fusión, puede convertirse en líquido. Para el agua, la temperatura debe ser un poco más de cero grados Celsius (0ºC) para que se derrita.
Si fueras sal, azúcar o roca, tu punto de fusión es más alto que el del agua. ¿Cómo sabes ese hecho? Si sus puntos de fusión fueran más bajos, también serían líquidos cuando la temperatura esté por encima de los cero grados Celsius. El reverso del proceso de fusión se llama congelación o solidificación. El agua líquida se congela y se convierte en hielo sólido cuando las moléculas pierden energía.
Sólido a gas y de regreso a sólido
Ustedes saben que los sólidos se derriten y se vuelven líquidos. Algunos de ustedes también pueden haber visto un sólido convertirse en gas. Es un proceso llamado sublimación. El ejemplo más sencillo de sublimación podría ser el hielo seco. El hielo seco es dióxido de carbono sólido (CO2). Sorprendentemente, cuando dejas hielo seco en una habitación, simplemente se convierte en gas. ¿Alguna vez has oído hablar del dióxido de carbono líquido? Se puede realizar, pero no en situaciones normales.
¿Puedes pasar de un gas a un sólido? Por supuesto. La deposición ocurre cuando un gas se vuelve sólido sin pasar por el estado líquido de la materia. Nosotros que vivimos En México puede que no lo hayamos visto, pero más cerca de los polos vemos heladas en las mañanas de invierno. Esos pequeños cristales de escarcha en las plantas se acumulan cuando el vapor de agua del aire se vuelve sólido en las hojas de las plantas.
QUÍMICA I
Líquido a gas y de regreso a líquido
Cuando eres un líquido y quieres convertirte en gas, necesitas encontrar mucha energía. Una vez que puedas dirigir esa energía hacia tus moléculas, comenzarán a vibrar. Si vibran lo suficiente, pueden escapar de las limitaciones del entorno líquido y convertirse en gas. Cuando alcanza su punto de ebullición, las moléculas de su sistema tienen suficiente energía para convertirse en gas y es entonces cuando un líquido se convierte en gas cuando decimos que ha ocurrido una evaporación.
Lo contrario es cierto si eres un gas. Necesita perder algo de energía de sus átomos de gas muy excitados. La respuesta fácil es bajar la temperatura ambiente. Cuando la temperatura desciende, la energía se transferirá de los átomos de gas al ambiente más frío. Cuando alcanzas la temperatura del punto de condensación, te vuelves líquido. Si fueras vapor de agua sobre una olla de agua hirviendo y chocas contra una pared, la pared se enfriaría, absorbería parte de tu energía extra y podrías convertirte rápidamente en un líquido. Los objetos más fríos a menudo absorben energía de los objetos más calientes.
TÉRMINO EN QUÍMICA
CAMBIO DE FASE
Fusión Sólido a líquido Solidificación Líquido a sólido
Evaporación/vaporización Líquido a gas Condensación Gas a líquido Sublimación Sólido a gas Deposición Gas a sólido
Ve a tu Guía de Actividades y realiza las Actividades 3, 4 y 5
