TEMA 13

MATERIA : fenómenos físicos y químicos

Esta composición ha sido realizada en el I.E.S. Alhendín, pero está basada en las diapositivas creadas por el profesor:

D. José Luis Sánchez Guillén

Destinado en el I.E.S. Pando (Oviedo)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tiempo en horas.

Po

sici

ón

( K

m)

30

25

20

15

10

5

Gráfica posición/tiempo.

Indica el tipo de movimiento que llevó el móvil en cada tramo

REPOSO

MOVIMIENTOS UNIFORMES EL RESTO

• Describe lo que hizo el móvil en el gráfico anterior.

•Salió de la referencia con velocidad constante de 20 km/h.

•Al cabo de una hora (se encuentra en la posición 20 Km), se detiene permaneciendo en reposo durante dos horas.

• Después, regresa a la referencia durante una hora con velocidad de 10Km/h.

• Posteriormente se vuelve a alejar de la referencia durante 2 horas con velocidad constante de 5 Km/h.

• Se detiene otra hora.

•Se vuelve a alejar durante 1 hora con velocidad de 15 Km/h.

•Da la vuelta regresando a la referencia durante otra hora con velocidad de 10Km/h, encontrándose finalmente en la posición 15 Km.

•Calcular el espacio total recorrido y la velocidad media que llevó en todo el recorrido.

espacio total = 20 + 10 + 10 + 5 + 10 = 55 Km

tiempo total = 10 horas

velocidad media = 55 Km / 10 h = 5,5 Km/h

Como término medio en cada hora recorrió una distancia de 5,5 Km

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tiempo en horas.

Vel

ocid

ad e

n km

/h

30

25

20

15

10

5

Gráfica velocidad/tiempo.

0 horas – 0 km/h1 hora – 20 km/h2 horas – 20 km/h3 horas – 20 km/h4 horas – 10 km/h5 horas – 10 km/h6 horas – 15 km/h7 horas – 20 km/h8 horas – 20 km/h9 horas – 25 km/h10 horas – 15 km/h

Indica el tipo de movimiento que llevó el móvil en cada tramo

UNIFORME

VARIADOS EL RESTO

X= 20 km

T = 0 sX= 80 km

T = 2 h

REALIZA EL SIGUIENTE PROBLEMA

¿ Qué espacio recorrió el móvil ?

Aunque esté en la posición 80Km, recorrió 60Km ya que partió desde la posición 20Km

¿ Cuál fue la velocidad media que llevó ?

Vm = espacio / t = 60 Km / 2h = 30 Km/h

Es muy importante no confundir espacio recorrido con posición ocupada aunque a veces coinciden ¿ en qué caso?. Cuando el móvil parte desde la referencia

¿Para dónde hace fuerza la rueda de un coche: hacia delante o hacia tras? ¿Por qué?

Solución: Hace fuerza hacia detrás (acción) y el suelo responde con una fuerza hacia delante (reacción) igual y de sentido contrario que hace avanzar el coche. Ambas fuerzas son simultáneas a pesar del modo en que se nombran

Por lo tanto la fuerza que pone en movimiento al coche no la hace el motor, sino la carretera.

¿Podrías aplicar el principio de acción y reacción a la hélice de un barco?

Solución: La hélice de un barco desplaza grandes cantidades de agua hacia tras (acción) esto genera una fuerza igual y de sentido contrario que impulsa el barco hacia delante.

Igual que antes, no es el motor del barco el que empuja hacia delante al barco, es el mar quien lo hace. Un cuerpo no puede hacerse fuerza a si mismo, la fuerza siempre actuará desde fuera de él.

¿Por qué cuando disparamos con una escopeta se produce un retroceso del arma?

Solución: La bala, impulsada por los gases hacia delante (acción) genera una fuerza igual y de sentido contrario (reacción) aplicada sobre el arma que hace que ésta golpee con fuerza contra el hombro del que dispara.

¿Qué sucederá si un astronauta lanza con fuerza una llave inglesa hacia delante?

Solución: El lanzamiento de la llave hacia delante (acción) generará una fuerza igual y de sentido contrario (reacción) que lanzará al astronauta en sentido contrario al de la llave.

Reacción

Acción

Como se aprecia en la simulación, ambas fuerzas son simultáneas a pesar del nombre asignado.

¿Por qué cuando golpeamos con fuerza una bola en el centro de otra la primera se para?

Solución: La primera bola golpea a la segunda con una fuerza (acción) lo que genera que la segunda golpee a la primera con otra fuerza (reacción) que la detiene.

Observaciones:

Observa las siguientes sustancias y anota en la tabla el resultado de tus observaciones. ¿Qué conclusiones podemos extraer?

Relación de sustancias

Estado Color Cristalización1 Aspecto2

Agua Líquida incolora No Uniforme

Sal de cocina Sólida Blanca o incolora Sí Uniforme

Tierra Sólida Marrón No No uniforme

Granito Sólida variable Sí No uniforme

Azufre Sólido Amarillo Sí Uniforme

1) Sí o no cristalalizada.

2) Uniforme o no uniforme. No uniforme: cuando tiene partes que presentan diferente aspecto y propiedades.

Hay propiedades de la materia, como la masa, volumen,… que no caracterizan (o diferencian) a las sustantancias entre sí. Con ellas, no podemos identificar sustancias. Otras, como temperaturas de fusión, ebullición, densidad, color… si son típicas de cada tipo de sustancia; se les llama propiedades características y son muy útiles dentro de la química.

Calentemos la mezcla de hierro y azufre. ¿ Qué tipo de fenómeno hemos realizado? Justifica la respuesta.

Sulfuro de hierro Separación mediante un imán

Gas

Calentemos la mezcla de hierro y azufre.

Es un fenómeno químico, o reacción química

Lo sabemos porque las sustancias iniciales (reactivos: hierro y azufre) han cambiado, transformándose en otras completamente nuevas (productos: sulfuro de hierro).

H He

Li Be B C N O F Ne

Na Mg Al Si P S Cl Ar

K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr

Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe

Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn

Fr Ra Ac

Cs Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu

Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lw

Tabla periódica de los elementos

• La tabla periódica de los elementos: http://www.lenntech.com/espanol/tabla-periodica.htm

• La tabla periódica de los elementos: http://www.geocities.com/erkflores/Tabla.htm

• La tabla periódica de los elementos: http://www.pntic.mec.es/eos/MaterialesEducativos/mem2000/tablap/index.htm

• Historia de la tabla periódica: http://www.lenntech.com/espanol/tabla-peiodica/historia-de-la-tabla-peri%C3%B3dica.htm

Nombra los elementos de las dos columnas (izquierda) y las seis de la derecha

Las ecuaciones químicas: Ley de la conservación de la masa.

Trata de ajustar la ecuación de oxidación del hierro. En esta reacción química el hierro (Fe) reacciona con el oxígeno (O2) para dar óxido de hierro (III) también llamado óxido férrico (Fe2O3).

Fe + O2 Fe2O3

reactivos productos

Ecuación sin ajustar.

Ecuación ajustada. Fe + O2 Fe2O3

reactivos productos

4 3 2

Hay que conseguir el mismo número de átomos en los dos lados de la ecuación química; al existir 2 ó 3 átomos de O, nos tenemos que ir al m.c.m. de esos números, es decir 6 átomos. Para ello tenemos que poner los coeficientes 3 y 2. El resto es fácil, hay que conseguir 4 átomos de hierro en el primer miembro.

La síntesis del amoníaco consiste en la siguiente reacción química:

N2 + 3H2 2NH3

+

nitrógeno hidrógeno amoníaco

Hacer un esquema atómico molecular de cómo tiene lugar esta reacción.

Según Dalton, una reacción química consiste en un reagrupamiento de átomos para formar moléculas diferentes. Para ello las moléculas tienen que chocar y conseguir que los átomos de los reactivos se independicen; luego se agrupan de un modo diferente. Lo veremos en la siguiente diapositiva.

Como los átomos son indestructible, debemos conseguir el mismo número de ellos en ambos miembros; por eso se conserva la masa en las reacciones, y las ecuaciones deben quedar ajustadas.

La síntesis del amoníaco.

El amoníaco se fabrica haciendo reaccionar a gran presión y temperatura nitrógeno e hidrógeno.

En las reacciones químicas los átomos de los reactivos se reagrupan de diferente manera para formar los productos de la reacción.

nitrógeno hidrógeno

amoníaco

Disolvemos cloruro cuproso en agua y le intentamos hacer una electrolisis (pulsar botón rojo). Razona si la sustancia es elemental o compuesta.

Cloruro de cobre (CuCl)

Disolución en agua

12 V

CloroCobre

ánodo cátodo

Es compuesta (compuesto químico) porque puede dar reacción por sí misma.

Hagamos la electrolisis de otra sustancia compuesta: el agua.

12 V

1) Se echa en un recipiente agua a la que se le ha añadido unas gotas de ácido sulfúrico*, para que sea más conductora.

2) Se introducen en el agua dos tubos de ensayo llenos del líquido.

3) En el interior de los tubos se introducen sendos electrodos de platino.

4) Se hace pasar a través de los electrodos una corriente eléctrica suministrada por una batería de 12V o también por unas pilas de petaca de 4,5V**.

5) Veremos que ambos tubos de ensayo se empiezan a llenar de gas.

6) Las moléculas de agua se descomponen formándose oxígeno, en el polo positivo e hidrógeno en el negativo.

* El ácido sulfúrico es peligroso. Es necesaria la presencia del profesor para manipularlo.

** No hacer esta experiencia con corriente eléctrica de la red (peligro de electrocución).

Oxígeno

Hidrógeno

Escribe la reacción ajustada del fenómeno anterior y hacer un diagrama atómico/molecular de cómo ocurre.

12 V

H2

H 2

O2H 2

O 2

H 2H2

H 2

O2

2H2O 2H2 + O2

1) Pon en un tubo de ensayo un poco de oxígeno puro.

2) Introduce en su interior una astilla con una brasa en el extremo.

3) Observa lo sucedido y trata de dar una explicación.

1) Pon en un tubo de ensayo un poco de oxígeno puro.

2) Introduce en su interior una astilla con una brasa en el extremo.

3) Observa lo sucedido y trata de dar una explicación.

El oxígeno es una sustancia elemental que favorece la llama. A esa reacción del oxígeno con otra sustancia, desprendiendo gran cantidad de energía y con presencia de llama se le llama combustión. Los productos de la misma son los óxidos de los elementos presentes en la sustancia que arde.

La astilla se prende, luciendo una llama durante un buen rato

La sustancia que arde se llama combustible, y el oxígeno es el comburente.

Las velas se mantienen más tiempo encendidas cuanto mayor es el volumen de aire del cual disponen. El oxígeno por lo tanto es un componente que está en el aire. Además, el aire contiene otros componentes que no favorecen o permiten la combustión, ya que en el interior de los recipientes no se queda un vacío.

Las velas se mantienen más tiempo encendidas cuanto mayor es el volumen de aire del cual disponen. El oxígeno por lo tanto es un componente que está en el aire. Además, el aire contiene otros componentes que no favorecen o permiten la combustión, ya que en el interior de los recipientes no se queda un vacío.

Ponemos tres velas encendidas dentro de otros tantos recipientes de diferente tamaño. Observa lo que sucede y extrae conclusiones al respecto.

Ponemos tres velas encendidas dentro de otros tantos recipientes de diferente tamaño. Observa lo que sucede y extrae conclusiones al respecto.

Hagamos la combustión de una vela. La cera es un hidrocarburo que tiene de fórmula C49H100

Observa lo que ocurre y escribe la reacción ajustada de lo ocurrido.Observa lo que ocurre y escribe la reacción ajustada de lo ocurrido.

Enciende una vela en el interior de un recipiente invertido ¿qué sucede?Enciende una vela en el interior de un recipiente invertido ¿qué sucede?

La vela luce durante un rato y termina por apagarse; ello ocurre cuando se agota el oxígeno del interior. También vemos que el vaso se empaña por dentro, indicando la formación de agua en la combustión . La reacción ajustada será:

C49H100 + 74 O2 49 CO2 + 50 H2O

En las combustiones, los átomos de oxígeno que hay en el aire se unen a los átomos de carbono que hay en la cera de la vela y se forma una nueva sustancia: el dióxido de carbono. Esta sustancia es gaseosa. Como ya sabemos, este proceso en el que se forman nuevas sustancias al unirse de otra manera los átomos de las anteriores es una reacción química. Esta reacción química produce además energía en forma de luz y de calor.

Veamos una animación de cómo se origina el dióxido de carbono en cualquier combustión. El resto de elementos ( como el hidrógeno que hay en la molécula de cera) se combinarán con el oxígeno de una forma similar.

C + O2 CO2

El agua de la cubeta asciende por el tubo a medida que la vela se mantiene encendida, apagándose finalmente.

La explicación es fácil con lo conocido en anteriores diapositivas:

• Según la reacción ajustada que vimos, se consume oxígeno del aire interior, y aunque se forma en su lugar otro gas ( dióxido de carbono), el número de moléculas formadas es menor que las de oxígeno consumidas. Por ello al final se creará un pequeño vacío que obliga a que el agua ascienda por su interior.

•Como el aire contiene otros gases que permanecen sin reaccionar, el ascenso no será total .

El agua de la cubeta asciende por el tubo a medida que la vela se mantiene encendida, apagándose finalmente.

La explicación es fácil con lo conocido en anteriores diapositivas:

• Según la reacción ajustada que vimos, se consume oxígeno del aire interior, y aunque se forma en su lugar otro gas ( dióxido de carbono), el número de moléculas formadas es menor que las de oxígeno consumidas. Por ello al final se creará un pequeño vacío que obliga a que el agua ascienda por su interior.

•Como el aire contiene otros gases que permanecen sin reaccionar, el ascenso no será total .

1) Pon una vela encendida en el interior de una cubeta con agua. Para sujetarla puedes emplear un poco de plastilina.

2) Coloca encima de la vela un recipiente de cristal invertido.

3) Observa lo que ha sucedido.

Hacer una interpretación del fenómeno.

1) Pon una vela encendida en el interior de una cubeta con agua. Para sujetarla puedes emplear un poco de plastilina.

2) Coloca encima de la vela un recipiente de cristal invertido.

3) Observa lo que ha sucedido.

Hacer una interpretación del fenómeno.