Unidad 0 y 1

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Unidad 0 y 1

  1. 1. transformatodo seQUÍMICA • 3er.AÑO C.B.Graciela SaraviaBernarda SegurolaMónica FrancoMariella Nassi
  2. 2. TODO SE TRANSFORMA© Editorial Contexto Todos los derechos reservados Montevideo - Uruguay Tel./Fax: (02) 901 9493 (02) 707 3852 E-mail: info@editorialcontexto.com.uy 1aEdición - Febrero 2010 Por más información y contenidos adicionales, visite: www.editorialcontexto.com.uy Diseño Gráfico: grafica|mente info@graficamente.com.uy Equipo: Diseño: Fernando Saravia Armado: Fernando SaraviaTodos los derechos reservados. Prohibida la reproducción total o parcial de este libro,por ningún medio electrónico o mecánico, incluyendo fotocopiado, grabado ocualquier sistema de almacenaje o recuperación, sin la autorización explícita del editor.
  3. 3. “Cada uno da lo que recibe,luego recibe lo que da.Nada es más simple, no hay otra norma:nada se pierde todo se transforma.”J. DrexlerDedicamos este libro a nuestros maestros,de quienes hemos recibido la enseñanza y el ejemplo.Y a quienes fueron, son y serán nuestros alumnos;a ellos tratamos de dar tanto como hemos recibido.Bernarda, Graciela, Mariella y Mónica
  4. 4. Todo se transforma es un libro concebido como apoyo para el cursode Química de Tercer año de Ciclo Básico, siguiendo la secuencia delprograma de la Reformulación 2006 de Educación Secundaria y que seadecua a los temas propuestos para el curso del mismo nivel de Educa-ción Técnico Profesional.Por tratarse del primer acercamiento a la Química, se presentan losconceptos estructurantes de esta disciplina en un lenguaje sencillo sinperder rigurosidad, desarrollando con más extensión algunos temasque resultan importantes para la formación científica de los ciudada-nos. Así, cada docente podrá seleccionar el nivel de profundidad, ade-cuando el curso al contexto, los intereses de sus alumnos y la realidaddel medio.Se aportan referencias históricas que ayudan a entender la incidenciaque ha tenido la Química desde sus orígenes hasta nuestros días, enestrecho vínculo con los procesos socio-económico-culturales de cadaépoca.A lo largo del texto se trabajan siempre de manera paralela el nivel ma-croscópico, descriptivo, el nivel corpuscular, interpretativo y el nivelsimbólico propios de la disciplina. Así, la modelización constituye unode los hilos conductores del texto, a lo largo del cual se van propo-niendo modificaciones en la medida que se dispone de nuevos conoci-mientos, siendo necesario en algunos casos la ampliación y en otros lasustitución del mismo.El texto se inicia con una introducción que aborda la importancia dela experimentación, las normas para el trabajo seguro en el laborato-rio. Se presentan los pictogramas correspondientes a los productosquímicos así como las frases de riesgo y seguridad de los mismos. Acontinuación se desarrollan tres módulos divididos en capítulos, quesiguen la secuencia programática vigente en Educación Secundaria. Alfinal, se incluye un cuarto módulo referido a las propiedades y aplica-ciones de diferentes materiales -algunos de última tecnología- así comolas formas de reciclarlos o desecharlos, temas que hoy en día resultande relevancia para la toma de decisiones, especialmente las referidas alcuidado del ambiente.Presentación
  5. 5. Los temas se plantean con abordajes actualizados, producto de reflexi-vos procesos de transposición didáctica. Asimismo, el libro presentauna perspectiva de aplicación práctica de los conocimientos químicos,de manera que los conceptos no resulten estructuras teóricas alejadasdel mundo cotidiano de los jóvenes.Cada capítulo cuenta con una lectura bajo el título Ampliando el ho-rizonte…, donde se aportan novedades en relación a las aplicaciones,investigaciones, noticias, curiosidades y descubrimientos. En algunasoportunidades se ha incluido una sección denominada Algo de his-toria… para dar una visión contextualizada del tema. Su lectura noresulta indispensable para el desarrollo de la secuencia de contenidos.Asimismo se presentan ejemplos y situaciones desde un abordaje inter-disciplinario que permite al estudiante reconocer las relaciones entrelas asignaturas que estudia.Al final de cada capítulo se sugieren actividades de complejidad crecienteque consisten en situaciones problemáticas, ejercicios con aplicacionesdirectas y -otras no tan obvias-, experimentos, encuestas, debates, uso delas tecnologías de la información y la comunicación, juegos, adivinanzas,historietas e informaciones suministradas parcialmente de modo quepuedan servir como disparadores de pequeñas investigaciones.“En ciencias lo importante son las preguntas, las respuestas son siempreprovisorias”Prof. Dr. Jorge ServiánEste libro ha contado con los invalorables y generosos aportes delriquecedores comentarios.Vaya también nuestro agradecimiento a: Consejo de Educación Secundaria Equipo Directivo del Liceo Nº 35 “I.A.V.A” Prof. Olga Segurola Droguería Industrial Uruguaya Bromyros S.A.Dr. Jorge Servián, así como las oportunas sugerencias de las ProfesorasSonia Lazzerini, Perla Sulé y Silvia Mederos. Agradecemos todos susen
  6. 6. 8 todo se transforma Química • 3º C.B.Unidad O......................................................................................11Capítulo 1 Química: ¿para qué?.............................................................................. 12 Recorriendo juntos el camino de la Química.............................................................................................12 Actividades...................................................................................................................................15 Ampliando el horizonte..................................................................................................................17Capítulo 2 El laboratorio........................................................................................18 El laboratorio, un lugar de trabajo compartido......................................................................................... 18 Precauciones en el laboratorio........................................................................................................... 18 Precauciones con las sustancias ........................................................................................................19 Precauciones con el material de laboratorio.........................................................................................19 Material de laboratorio...........................................................................................................................20 Etiquetas: pictogramas, frases R y S .......................................................................................................24 Pictogramas......................................................................................................................................24 Frases R y S.......................................................................................................................................26 Actividades..................................................................................................................................28 Ampliando el horizonte................................................................................................................. 30Unidad 1 ..................................................................................... 31Capítulo 1 Los estados físicos. Sus características..................................................32 Estado sólido......................................................................................................................................... 32 Estado líquido ....................................................................................................................................... 33 Estado gaseoso..................................................................................................................................... 33 Ejemplos .......................................................................................................................................... 34 Actividades.................................................................................................................................. 35 Ampliando el horizonte................................................................................................................. 37Capítulo 2 Concepto de modelo..............................................................................38 Reglas del modelo................................................................................................................................. 39 Interpretación de los estados físicos utilizando el modelo discontinuo ....................................................40 Estado sólido....................................................................................................................................40 Estado líquido...................................................................................................................................40 Estado gaseoso..................................................................................................................................41 ¿A qué se llama estados de agregación de la materia?.........................................................................41 Actividades..................................................................................................................................42 Ampliando el horizonte................................................................................................................. 43Capítulo 3 Transformaciones de la materia. Los cambios físicos...............................44 Cambios de estado ................................................................................................................................ 45 Interpretación de los cambios de estado utilizando el modelo de partículas ............................................46 Evaporación......................................................................................................................................46 Fusión ...........................................................................................................................................46Contenido
  7. 7. 9todo se transformaQuímica • 3º C.B. Expresión simbólica de los cambios de estado........................................................................................ 47 Actividades..................................................................................................................................48 Ampliando el horizonte..................................................................................................................51Capítulo 4 Sistemas...............................................................................................52 Interpretación de sistemas usando el modelo discontinuo ...................................................................... 53 Sistemas homogéneos...................................................................................................................... 53 Sistema heterogéneo ........................................................................................................................ 53 Actividades.................................................................................................................................. 54 Ampliando el horizonte..................................................................................................................57Capítulo 5 Sistemas heterogéneos.........................................................................58 Métodos de separación de fases............................................................................................................. 59 Tamización ....................................................................................................................................... 59 Decantación......................................................................................................................................60 Sedimentación .................................................................................................................................60 Filtración........................................................................................................................................... 61 Centrifugación..................................................................................................................................62 Imantación........................................................................................................................................ 63 Otros métodos de separación de fases...............................................................................................64 Separación de fases de un sistema trifásico .......................................................................................64 Actividades.................................................................................................................................. 65 Actividades experimentales sugeridas...........................................................................................68 Ampliando el horizonte................................................................................................................. 69Capítulo 6 Soluciones............................................................................................70 Representación de una solución con el modelo de partículas....................................................................71 Ejemplos de soluciones......................................................................................................................71 Proceso de disolución........................................................................................................................71 ¿Por qué el azúcar se disuelve en el agua y el aceite no?..................................................................... 72 Representación del proceso de disolución usando el modelo de partículas .............................................. 72 El agua: ¿el solvente universal? ¿el solvente vital?................................................................................... 73 Otros solventes...................................................................................................................................... 73 ¿Diluir o disolver? ................................................................................................................................. 74 Interpretación de una dilución usando el modelo de partículas............................................................75 Soluciones concentradas y diluidas.........................................................................................................75 Actividades.................................................................................................................................. 76 Ampliando el horizonte.................................................................................................................80Capítulo 7 Métodos de fraccionamiento..................................................................81 ¿Es posible extraer los componentes de una solución?........................................................................ 81 Cristalización.........................................................................................................................................82 Destilación 83 Cromatografía sobre papel.....................................................................................................................84 Conclusiones ........................................................................................................................................ 85 Actividades..................................................................................................................................86 Actividades experimentales sugeridas...........................................................................................88 Ampliando el horizonte.................................................................................................................89Capítulo 8 Las sustancias.......................................................................................90 Representaciones empleando el modelo de partículas............................................................................. 91 Sustancias químicas ¿“buenas” o “malas”?............................................................................................ 92
  8. 8. 10 todo se transforma Química • 3º C.B. Sustancias naturales y artificiales...................................................................................................... 93 Identificación de sustancias...................................................................................................................94 Actividades.................................................................................................................................. 95 Ampliando el horizonte................................................................................................................. 99Capítulo 9 Sustancias puras: simples y compuestas...............................................101 Transformaciones de las sustancias puras..............................................................................................101 Primera actividad experimental.............................................................................................................102 Calentamiento de sacarosa...............................................................................................................102 Electrólisis del agua.........................................................................................................................104 Resumiendo.....................................................................................................................................105 Actividades................................................................................................................................ 106 Actividades experimentales sugeridas......................................................................................... 108 Ampliando el horizonte................................................................................................................109Capítulo 10 Elemento químico.................................................................................110 Termólisis de sacarosa..................................................................................................................... 111 Electrólisis del agua......................................................................................................................... 111 Resumiendo..................................................................................................................................... 111 Interpretación de la descomposición del agua usando el modelo de partículas........................................112 Modificaciones a las reglas del modelo..................................................................................................112 Representación de la descomposición del agua usando el modelo de partículas................................. 113 Fórmulas químicas - Introducción...................................................................................................... 113 Elementos químicos .............................................................................................................................114 Los nombres....................................................................................................................................114 Los símbolos.................................................................................................................................... 115 Variedades alotrópicas..........................................................................................................................116 El elemento oxígeno y sus variedades alotrópicas..............................................................................116 El elemento carbono y sus variedades alotrópicas.............................................................................. 117 Resumen ..........................................................................................................................................118 Ejemplos ..........................................................................................................................................118 Algo de historia... Concepto de elemento...............................................................................................119 Actividades.................................................................................................................................120 Ampliando el horizonte................................................................................................................126Capítulo 11 Transformaciones de la materia. Los cambios químicos......................... 127 ¿Cómo se pueden reconocer los cambios químicos?..........................................................................127 Actividad experimental ........................................................................................................................ 128 Manifestaciones de las transformaciones químicas........................................................................... 128 Actividad experimental.........................................................................................................................129 Estudio de un cambio químico..........................................................................................................129 Comparando cambios físicos con cambios químicos..........................................................................130 Actividades.................................................................................................................................132 Actividades domiciliarias experimentales sugeridas......................................................................134 Actividades experimentales sugeridas. ........................................................................................135 Ampliando el horizonte................................................................................................................136
  9. 9. 11todo se transformaQuímica • 3º C.B.Unidad OQuímica: ¿para qué?El laboratorioCapítulo 1Capítulo 2
  10. 10. Química: ¿para qué?Capítulo 1 Recorriendo juntos el camino de la QuímicaEstamos comenzando el curso de tercer año. Este es el momentoadecuado para asomarnos a un mundo nuevo y fascinante, para apren-der a observar nuestro entorno a través de los ojos de la Química quenos presentan la realidad bajo una mirada diferente.No podemos escapar de la Química ni del uso que se hace de ella:nos rodea, está junto a nosotros en todo momento, y aún más, está ennosotros mismos… (fig.1).En este momento, es posible leer estas líneas porque se han puestoen funcionamiento muchos procesos químicos, tanto para editar estelibro como para realizar su lectura.Piensa que para producir el libro fue necesario fabricar el papel y lastintas de diferentes colores; anteriormente a ello, se produjo el creci-miento de cada árbol de donde se extrajo la pulpa de celulosa, se realizóel proceso de blanqueo de la misma, la obtención de diferentes colo-rantes para preparar las tintas, etc. Así podemos seguir pensando porejemplo, en los materiales con los que están construidas todas las má-quinas que se usaron en las distintas etapas y, en cada momento, se pue-den identificar cambios químicos tanto naturales como provocados porel hombre.La luz que se refleja en esta página es captada por tus ojos y transfor-mada en impulsos nerviosos que al llegar al cerebro provocan comple-jos cambios químicos, haciendo posible que puedas ver e interpretar elsignificado de todo lo que aquí estás leyendo (fig. 2). Fig. 1. La Química en nuestra vida.Fig. 2.La Química es una ciencia expe-rimental que estudia las propie-dades de la materia, su compo-sición y las transformaciones.12 Capítulo 1 • Química: ¿para qué? Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  11. 11. La sucesión que se describió, es un mínimo ejemplo que ilustracómo la Química está en todas partes, aunque no se perciba directa-mente. En este instante, en todo el Universo, están sucediendo cambiosquímicos: es importante aprender sobre ellos para entenderlos, modifi-carlos y producir otros.El acceso a los conocimientos químicos nos brinda la posibilidad decomprender la contribución que esta rama de la ciencia ha tenido y tie-ne para el desarrollo de la sociedad.Además, nos permite entender mejor el mundo y favorece nuestraformación como ciudadanos libres y responsables. Con estos conoci-mientos seremos capaces de tomar decisiones acertadas en situacionestales como: comprar un producto u otro, utilizar determinado tipo deenvases y evitar otros, seleccionar los alimentos más adecuados, sabercómo y dónde desechar diferentes clases de residuos…y más aún, po-dremos opinar y votar leyes que hagan referencia a cuestiones ambien-tales o energéticas por ejemplo. Y lo mejor de todo es que no lo haremoscaprichosamente, ni influidos por la publicidad ni las modas pasajeras,sino porque conoceremos las ventajas y los inconvenientes de cada unade las posibilidades o sabremos cómo y dónde informarnos.Lo anteriormente mencionado nos permite descartar la idea gene-ralizada de la presencia de la Química solo en el laboratorio ya que estátambién en las fábricas, en la industria, en la naturaleza y en todas lassituaciones de la vida cotidiana ¡hasta nos acompaña en la cocina denuestra casa…!La sensibilización que logremos en este curso quizás sea para algu-nos el despertar de una vocación y para todos, el adquirir los conoci-mientos químicos para asumir la necesidad de cuidarse y cuidar el am-biente (fig. 3 y 4).En diálogos con familiares o amigos cuando se tratan temas relacio-nados con la Química, lo primero que surge es una imagen negativa,asociándola a contaminación y materiales tóxicos.Lamentablemente algunos accidentes en zonas cercanas a fábricas, elinadecuado manejo de ciertos productos, la falta de tratamiento de re-siduos y las noticias sensacionalistas contribuyen a reforzar esta visión.Por otra parte, la expresión “producto químico” muchas veces se aso-cia con algo peligroso, cuando no necesariamente es así. Es frecuenteescuchar que no se consume determinado alimento porque tiene mu-chos “químicos” y sin darnos cuenta nos estamos expresando mal. Porejemplo, un simple pan, elaborado con harina de trigo, sal, levadura yagua contiene muchos de los llamados “productos químicos” (en rea-lidad, sustancias químicas) como glúcidos, sales minerales, vitaminas,proteínas y hasta el agua utilizada es una sustancia química, que ade-más es imprescindible para la vida.Fig. 3. Cuidando el medio ambiente: siclasificamos los residuos facilitamos el re-ciclado de los mismos y disminuimos lacontaminación.Fig. 4. Escultura en Punta del Este. Ennuestro país hay preocupación por elcuidado del ambiente y por hacer llegarel mensaje a todos los ciudadanos y a losturistas.13Química: ¿para qué? • Capítulo 1Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  12. 12. A veces encontramos etiquetas de alimentos donde se destaca “sinagregado de químicos”, en una forma de publicidad que se basa en estaidea latente y que al mismo tiempo la fortalece erróneamente. Quizáslo más ético sería colocar en los envases “sin agregado de conservantes”o también “sin aditivos” para que el mensaje al consumidor sea el co-rrecto: que en la elaboración del alimento no se usó ninguna “sustanciaextra” para darle color, o intensificar el sabor o inclusive conservarlodurante más tiempo.Sin embargo, debemos reconocer que muchas veces el agregado depequeñas cantidades de estas “sustancias extra”, permitidas por las nor-mas bromatológicas, hacen posible comprar un alimento que perduremás tiempo o que su aspecto sea más apetecible.Miremos ahora la otra cara de la moneda. Los estudios científicos yel avance tecnológico han permitido mejorar nuestra calidad de vida aldesarrollar por ejemplo nuevos medicamentos cada vez más específicospara el tratamiento de enfermedades.La propia Química es capaz también de proveer soluciones a proble-mas de contaminación y de toxicidad de algunos productos.La Química contribuye también a cubrir necesidades de los sereshumanos, logrando producir nuevos materiales que pueden usarse enla vestimenta, la construcción de instrumentos, casas o automóviles.Estos nuevos materiales hacen posible que se potencien cualidadesde las materias primas originales como aumentar la conductividad eléc-trica, disminuir las dimensiones del producto final, resistir la corrosióno el ataque de los agentes climáticos, facilitar el moldeado, incrementarlas propiedades estéticas, almacenar más información en espacios másreducidos y muchas veces, bajar costos, posibilitando el acceso a deter-minados objetos por la mayoría de los consumidores (fig. 5).Se produce también una importante variedad de productos comofertilizantes, pesticidas, pinturas, detergentes, perfumes, cosméticos,cada vez mejores al lograr que sean más efectivos en su finalidad y po-tencialmente menos perjudiciales para el ambiente (fig 6).Estos son algunos de los motivos por los cuales resulta tan impor-tante el estudio de la Química, dando respuesta a la pregunta inicial:¿para qué?Podríamos seguir enumerando otros beneficios que obtenemos delos avances científicos, pero iremos descubriéndolos mientras recorre-mos el camino que hoy juntos iniciamos.La Química no es ni buena nimala; lo que puede ser cuestio-nado es el uso que de ella hace-mos los seres humanos.Fig. 5. Los nuevos materiales creados uotros modificados químicamente tienenmúltiples aplicaciones que posibilitancambios en la vida cotidiana.Fig. 6. Diferentes productos están a dis-posición de los consumidores con pro-puestas variadas y muy específicas parasatisfacer cada necesidad buscando a suvez el menor impacto negativo en el am-biente.14 Capítulo 1 • Química: ¿para qué? Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  13. 13. Aplicaciones y problemas1) Lee la noticia de la figura 1 que ha sido extraída de un periódicouruguayo, y publicada en agosto de 2008. Piensa cuál debe ser la actitud de un ciudadano responsable antesde opinar o votar en un posible plebiscito sobre el tema.En el año 1997 se incluyó en elartículo 27 de la ley 16.832 (leymarco del sistema eléctrico)el texto que prohíbe el uso deenergía de origen nuclear enel territorio nacional. En el año2005 se presentó un proyectode ley planteando la deroga-ción de dicho artículo.Ahora, debatir esta cuestióncobró fuerza en el Uruguayabriendo la posibilidad de ins-talar una planta de energía nu-clear.Fig. 1. Ejercicio 1.2) En la etiqueta de la figura 2 están los ingredientes del dulce de le-che; muchos de ellos pueden llevar a la expresión “este alimentotiene muchos químicos”. a) ¿Cuáles de los ingredientes considerarías como “químicos”? b) ¿Cuál es la vida útil aproximada de ese alimento y por qué? ¿Esposible su exportación a países que no lo producen? Encuesta y debate3) a) Organiza un debate con tus compañeros de clase sobre el impac-to de la Química en la vida actual y en el pasado. Es más productivo si se distribuyen roles de defensores y opo-sitores: industriales, químicos, productores agropecuarios, am-bientalistas, ciudadanos comunes (no implicados en el uso di-recto de la Química como oficinistas, amas de casa, estudiantes,etc.), personas con cargos gubernamentales relacionados con eldesarrollo industrial, energético, con el cuidado ambiental, etc. b) Sobre este tema puedes realizar una encuesta previa aplicandoun cuestionario a personas de diferentes ámbitos de manera quete orienten en los planteos del debate.Fig. 2. Ejercicio 2.Actividades15Química: ¿para qué? • Capítulo 1Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  14. 14. Investiga y reflexiona4) El uso de fertilizantes es un tema conflictivo debido a la posibilidadde contaminación. Sin embargo ¿es posible aumentar la produc-ción agrícola, en relación al aumento de la población, sin el uso deellos? Reflexiona al respecto (Sugerencia: puedes analizarlo juntocon los profesores de otras asignaturas como Geografía e Historia).5) En el mercado se ofrece una línea de dermocosmética naturalActenz a base de “marcela”. Estos productos surgen de investigacio-nes científicas desarrolladas con el esfuerzo conjunto de la Facultadde Química y el Instituto de Investigaciones Biológicas ClementeEstable del Uruguay (fig.3). a) ¿Cómo se usa tradicionalmente la “marcela”? b) ¿Qué propiedad importante tiene esta hierba? c) ¿Cuál es la misión y los logros del Instituto Clemente Estable?Fig. 3. Ejercicio 5.6) En la actualidad es posible consumir alimentos de variados oríge-nes aún de lugares alejados e inclusive fuera de la época tradicionalde cosecha. ¿Cómo participa la Química para lograr estos beneficios? Busca información sobre cómo se conservaban los alimentos en laantigüedad y sobre los métodos actuales.Fig. 3. Ejercicio 5.16 Capítulo 1 • Química: ¿para qué? Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  15. 15. Ampliando el horizonte...Luego de leer atentamente el artículo:• Extrae de él el fundamento en el cual se basa la gastronomía molecular yexplícalo con tus palabras.• Entabla un debate en clase distribuyendo roles que apoyen las posicionesa favor y en contra de esta práctica culinaria.Llegó la gastronomía molecular.La gastronomía molecular es una nueva disciplina que ayuda-ría a lograr platos con mayor calidad y sabor. Además de ollas ycucharas tradicionales, se usan pipetas, tubos de ensayo, termó-metros y sifones de nitrógeno.Desde que el hombre primitivo descubrió el modo de hacerfuego y empezó a preparar sus alimentos con toda la creatividadde la que es capaz, los sabores y los aromas de las cocinas se con-virtieron en tendencias que evolucionan al ritmo de necesidadesy gustos.“Este es un momento en la historia de la cocina en el que yano basta con hablar de creatividad, sino que esa palabra debe iracompañadaporotra:investigación”,comentaelchefFerránAdriá.Hoy existen varios lugares en el mundo donde se cocina usan-do un nuevo“instrumental tecnológico”. El nitrógeno envasado ensifones se usa para “crear nuevas texturas”. Por ejemplo, se puedeconvertir una sopa en algo con la dureza de una cáscara de huevo.Y algo para entender sobre sabores y calidad (atributos que según loschefs moleculares se ven beneficiados con esta disciplina) se puede perci-bir en la carne asada. Una vez que está fuera del horno, tiende a secarse ya perder su buen tono y sabor. Un cocinero molecular puede utilizar unajeringa para inyectarle la dosis exacta de agua para evitar ese“deterioro”.Realizando observaciones a través de un microscopio electrónico secomprobó que es mejor colocar la sal después de poner la carne al fuego.No es cierto eso de que conviene antes porque así se va impregnando de apoco. Un dato más, para hacer dulces o mermeladas de frutas, lo mejor esusar una ollita de cobre: cuando las frutas se cocinan liberan moléculas depectina y el óxido de cobre que reviste el recipiente ayuda a que se reagru-pen y que las jaleas resulten más sabrosas.Si uno lo piensa bien, tienen mucho en común la ciencia y la cocina. Elensayo y el error están sobrevolando cualquiera de sus proyectos. Por algo,a los secretos gastronómicos de la abuela también se los conoce como“fórmulas infalibles”.Extraído y adaptado del artículo de Clarín.com tendencia : fisicos y quimicos trabajan junto a los chefs.17Química: ¿para qué? • Capítulo 1Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  16. 16. El laboratorioCapítulo 2 El laboratorio, un lugar de trabajo compartidoEn diferentes locales comerciales de nuestro país están a la ventajuegos de “química” para niños y jóvenes que incluyen un manual deinstrucciones para el manejo de sustancias y materiales aconsejandoademás la presencia de adultos. Sin embargo, la Química no es un juegoy es necesario un espacio físico especialmente acondicionado para rea-lizar las actividades experimentales de manera segura: el laboratorio.El laboratorio debe ser un lugar amplio, luminoso, ventilado y conaberturas adecuadas que permitan un fácil ingreso y salida del mismo.Debe contar con piletas y saneamiento adecuados, un botiquín de pri-meros auxilios, un extintor para fuegos, y en lo posible tener una cam-pana con extractor para eliminar gases y vapores producidos en algu-nos experimentos.El trabajo compartido en el laboratorio implica asumir con respon-sabilidad y compañerismo las tareas propuestas, adoptando conductasque minimicen los riesgos para evitar daños personales o materiales(fig. 1).Para ello es necesario considerar algunas precauciones para realizarun trabajo seguro.Precauciones en el laboratorio• el laboratorio es un salón de clase, donde no debes trasladarte in-necesariamente ni consumir alimentos o bebidas• con los integrantes de tu equipo habla lo necesario y en voz baja¿Qué puedohacer?TRABAJORIESGOSDAÑOSSIEMPRE elFig. 1. En el laboratorio trabajamos enforma ordenada y responsable.GENERAPUEDEN ORIGINAR18 Capítulo 2 • El laboratorio Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  17. 17. • antes de trabajar, debes quitarte los abrigos, bufandas, etc, para fa-cilitar los movimientos, dejándolos en el lugar destinado para ello• coloca en la mesa solo los útiles necesarios para trabajar• el cabello largo puede ocasionarte accidentes y para evitarlos pro-cura no tenerlo suelto• el cuidado del material es tu responsabilidad• lee atentamente el procedimiento y las precauciones indicadas encada caso (fig.2)• controla si dispones de todo el material necesario, de lo contrariosolicítalo a tu Profesor o al Ayudante Preparador• al finalizar el trabajo, debes limpiar y ordenar las mesasPrecauciones con las sustancias• no debes tocar, oler, ni probar ninguna de las sustancias• si es necesario percibir el olor de una sustancia, no acerques lanariz a la boca del recipiente; utilizando la mano como pantalla,debes hacer llegar una pequeña cantidad de vapor a tu nariz.• lee atentamente las etiquetas de los frascos antes de usarlos• no devuelvas a los frascos de origen las sustancias sobrantes• descarta adecuadamente los residuosPrecauciones con el material de laboratorio (fig. 3)• el mechero debe permanecer apagado si no se está utilizando• para calentar el material de vidrio se debe apoyar sobre la rejillametálica• los tubos de ensayo se calientan directamente sobre la llama delmechero, sosteniéndolos con pinza de madera y moviéndolossuavemente en forma circular• el material de porcelana se puede calentar directamente sobre lallama durante períodos prolongados• luego de calentar material de vidrio o porcelana apóyalo sobremadera o similar; recuerda que tienen el mismo aspecto cuandoestán calientes o cuando no lo estánFig. 2. Para trabajar en el laboratorio de-bemos conocer las normas de seguridad.Se llama material de labora-torio al conjunto de todos losinstrumentos y recipientesusados en el laboratorio deQuímica, por ejemplo balan-zas, probetas, tubos de ensa-yo, mecheros, etc.Fig. 3. Material de Laboratorio.Fig. 4. Laboratorio de Química I.A.V.A. ayer y hoy. El laboratorio es un lugar de trabajo compartido donde la experimentaciónaporta significativamente a los procesos del aprendizaje de la Química. Esta tarea se desarrolla de manera segura cuando todosconocen y asumen de manera responsable las normas de seguridad.Cuídate, cuida a tus compa-ñeros y cuida el ambiente.¿Qué puedohacer?Debemos CONOCER lasNormas de Seguridadpara trabajarSIN causar DAÑOSy debemos CUMPLIRcon estas Normas paraque los INCIDENTESNO se transformen enACCIDENTES19El laboratorio • Capítulo 2Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  18. 18. NombreVaso de BohemiaUsado para:contener,calentar, bañosde aguaNombreTubo de ensayoUsado para:contener,calentarNombreProbeta (vidrio,plástico)Usado para:medir volumenNombreTermómetroUsado para:medirtemperaturaNombreCuentagotas opipeta PasteurUsado para:agregar o extraerlíquidos porgoteoNombreVarillaUsado para:agitarNombrePisetaUsado para:colocar aguadestilada enlos tubos deensayo u otrosrecipientesNombreMatrazUsado para:contener ycalentar líquidos Material de laboratorio20 Capítulo 2 • El laboratorio Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  19. 19. NombreCristalizadorUsado para:realizarcristalizacionesNombreMatraz aforadoUsado para:prepararsolucionesNombreMatrazErlenmeyerUsado para:calentar,contenerNombreMortero ( vidrio,porcelana)Usado para:pulverizarsólidos y/omezclarlosNombreEmbudoUsado para:filtrar y trasvasarNombreEmbudo dedecantaciónUsado para:separar líquidosno misciblesNombrePipetagraduadaUsado para:medir volumenNombrePipeta aforadaUsado para:medir volumenNombreVidrio de relojUsado para:contenerpequeñascantidades desólidosNombreRefrigeranteUsado para:Condensarvapores.21El laboratorio • Capítulo 2Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  20. 20. NombreCrisolUsado para:calentardurante tiempoprolongado atemperaturaselevadasNombreTriángulo de pipaUsado para:sostenercápsula o crisolal realizarcalentamientodirecto sobrela llama delmecheroNombreRejilla metálicaUsado para:sostener losrecipientes devidrio y lograruna distribuciónuniforme delcalor en la basede los mismosNombreTrípodeUsado para:sostener la rejillametálica o eltriángulo de pipaNombreSoporte universaly pinzasUsado para:sostener yorganizar elmaterial alcombinar arometálico ydiferentes pinzasNombrePinza de maderaUsado para:sostener eltubo de ensayopara calentarlodirectamente ala llamaNombreMechero dealcoholUsado para:calentarNombreMechero Bunsen(de gas)Usado para:calentarNombreCápsula (metal oporcelana)Usado para:calentardurante tiempoprolongado atemperaturaselevadas22 Capítulo 2 • El laboratorio Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  21. 21. NombrePinza de metalUsado para:manipularmaterial devidrio o deporcelana que hasido calentadoNombreGradilla(madera,plástico, metal)Usado para:apoyar tubos deensayoNombreEspátulas/cucharasUsado para:retirar sólidos delos frascosNombreTubo de gomaUsado para:hacer conexionesNombrePera de gomaUsado para:cargar la pipetaNombreBalanzaUsado para:medir masaNombreFrasco goteroUsado para:verter líquidospor goteoNombreTapones degomaUsado para:tapar frascos,tubos, matracesNombrePapel de filtroUsado para:separar sólidopulverizado deun líquidoNombreescobillasUsado para:limpiar el interiordel material devidrioMono ybiperforados23El laboratorio • Capítulo 2Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  22. 22. Etiquetas: pictogramas, frases R y SPictogramasEs importante, al utilizar ciertos productos químicos en diferentesámbitos (en la industria, en el agro, en el laboratorio, en el hogar), co-nocer las indicaciones de los riesgos en su manipulación y eliminación.Al considerar estas advertencias se pueden tomar las precauciones ne-cesarias y así trabajar en forma adecuada (fig. 5).La seguridad se refiere tanto al cuidado personal como al cuidadodel ambiente. Por ejemplo, el supergás es inflamable y al transportarlose debe advertir sobre este hecho; los camiones que recogen la basu-ra de los hospitales deben llevar la señalización bien visible que indica“riesgo biológico” (fig. 6).Para indicar los riesgos que pueden surgir al usar productos quími-cos, se utilizan cada vez con mayor frecuencia determinados símbolosque nos aportan esa información de manera clara.A estas representaciones, se les denomina pictogramas. Ya conocesalgunos, por ejemplo, aquellos relacionados con las señalizaciones detránsito. Interpretar el significado de los mismos es, más que una nece-sidad, una obligación.Los pictogramas son representaciones que, combinando figurasdibujos y colores, brindan información de manera concreta eindependiente del idioma.En química, el uso de los pictogramas es imprescindible al etiquetarlos recipientes (fig. 7).Fig. 7. Los pictogramas se encuentran también en las etiquetas de los productos quese venden en las farmacias o droguerías.Fig. 5. Mediante el uso de pictogramases posible dar mensajes de carácter uni-versal para que puedan ser interpretadossalvando así las diferencias de idiomas.Fig. 6. Recipiente para descartar mate-rial contaminado.24 Capítulo 2 • El laboratorio Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  23. 23. PictogramasExplosivosustanciasque reaccionanviolentamenteliberandoenergía yproduciendogasesCorrosivosustanciasque en contactocon los tejidosvivos y ciertosmaterialespueden provocarla destrucción delos mismosInflamablesustanciasque ardenExtremadamenteinflamablePeligrosopara elentornosustancias quecontaminan elambienteTóxicosustanciasque por inhala-ción, ingestióno absorción enla piel puedencausar dañosgraves, agudos ocrónicos e inclu-so la muerteMuy tóxicoIrritantesustanciasque produceninflamación encontacto conojos, piel y víasrespiratoriasNocivosustanciasque producenlesiones leves alser absorbidasComburente- oxidantesustanciasque facilitan lainflamación delos materialescombustibles ymantienen losincendiosRiesgo biológicoRiesgo asociadoa la acciónde agentesbiológicos quepuedan causarenfermedadesEFTOF+T+XnCNXi25El laboratorio • Capítulo 2Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  24. 24. Frases R y SEn el proceso de etiquetado es fundamental registrar las caracterís-ticas de un producto químico relacionadas con los riesgos y manejo se-guro para evitar daños al ser humano y al ambiente.Frases R: Riesgos EspecíficosLas frases R indican los riesgos específicos al utilizar, transpor-tar y eliminar sustancias.Existe una clasificación de los diferentes riesgos con la que se ha ela-borado una lista de frases R (frase de riesgo) acompañadas de un nú-mero que las identifica (fig. 8).Ejemplos: Inflamable (R 10) Provoca quemaduras (R 34) Irrita los ojos (R 36)Frases S: Consejos de PrudenciaLas frases S indican las conductas a seguir para trabajar demanera segura.En la etiqueta de algunos medicamentos y también en productos delimpieza suele estar indicado:“Mantener fuera del alcance de los niños”Esta frase nos informa acerca de la conducta que debemos adoptarpara usar el producto de manera segura y es un ejemplo de lo que seconoce como frase S (frase de seguridad) que además también tiene unnúmero que la identifica, en este caso: S 2 (fig. 9).Otros ejemplos: Consérvese en lugar fresco (S 3) Evítese el contacto con la piel (S 24) Manténgase el recipiente bien cerrado (S 7)En las etiquetas de los recipientes para almacenar sustancias que seusan en el Laboratorio debe constar la siguiente información (fig. 10):• nombre de la sustancia • fórmula química• pictogramas • frases R y S• fecha de envasado • los peligros y las precauciones• otros datosFig. 8. Las frases R son advertencias delos riesgos.R14 Reacciona violentamentecon el agua.R23 Tóxico por inhalación.R45 Puede causar cáncer.Fig. 9. Las frases S indican la forma se-gura de proceder para evitar accidentes.Fig. 10. La etiqueta debe suministrartoda la información necesaria acerca delas propiedades de la sustancia que per-mitan un manejo seguro evitando acci-dentes.26 Capítulo 2 • El laboratorio Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  25. 25. Algo de historia…La AlquimiaEl punto de partida de la Alquimia parece encontrarse en la Alejandría Helénica enel siglo I a.C. donde un elevado número de aplicaciones experimentales se fundieroncon la filosofía griega y las religiones orientales.La Alquimia no es por su origen solo un arte aplicado que ennoblece metales y fabri-ca colores, sino que también posee un componente religioso y de visión del mundo.El proceso de trasmutación, a pesar de no ser el objetivo final, es una parte esencialde la Gran Obra -el Magnum Opus- queconsiste en alcanzar tanto la perfecciónmaterial como espiritual; encontrar laPiedra Filosofal permitiría ambas trans-formaciones. La Alquimia y el trabajodel alquimista, en ningún momento dela historia ha sido una práctica compar-tida, más bien fue secreta y oculta demanera de no proporcionar resultadosobtenidos para permitir que cada perso-na realice su propia sublimación.Es increíble el aporte que realizó la Al-quimia en relación a procedimientosexperimentales, obtención de sustan-cias, conocimiento de sus propiedadesy fabricación de instrumentos, algunosaún utilizados por la Química.La obtención de licores, de brebajes,de una medicina universal (“Elixir de laLarga Vida”) que no solo curara enfer-medades, sino que también diera “VidaEterna”, puso a la Alquimia en estrechocontacto con la Medicina.La destilación, la fusión, el calentamien-to indirecto en baño de agua o María(su inventora, una alquimista: María laJudía) entre tantos otros procedimientosfueron utilizados por los alquimistas.Los alquimistas a través de sus imágenesy colores, han expresado de una formaingeniosa el mundo interior y más pro-fundo. Este arte ha sido practicado enespecial por chinos, hindúes, egipcios,griegos y árabes. Todos ellos contribu-yeron a darle la forma que, finalmente,presentaba en la Edad Media.Fig. 13. Laboratorio de alquimistas.Fig. 12. Esta reja de hierro forjado mues-tra los símbolos de la farmacia que desdela cultura babilónica se han mantenidohasta nuestros días: la copa que contienelos medicamentos y la serpiente sagradaque les confiere la fuerza de curación.Fig. 11. Ouroboros, víbora que se muer-de su propia cola, simboliza la naturalezacíclica y eterna del Universo. El colori-do forma parte del mensaje: el verde esel color de la iniciación; el rojo se asociacon el objetivo de la Gran Obra.Fig. 14. Cuatro importantes alquimistaspresiden la Obra: Geber, Arnaldo de Vi-llanova, Rhasis y Hermes Trismegisto. Elayudante de la izquierda está machacan-do la materia bruta en un mortero; losdos del medio controlan para que absor-ba continuamente la humedad que ellamisma desprende; el de la derecha, bajolos auspicios de Hermes, está “cociendolo blanco” repetidas veces para hacerlogerminar.27El laboratorio • Capítulo 2Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  26. 26. Aplicaciones y problemas1) Para trabajar en el laboratorio de Química se deben conocer y po-ner en práctica ciertas normas de seguridad. Argumenta sobre cuál es la razón por la cual se indica: • no devolver a los frascos de origen las sustancias sobrantes • recoger el cabello largo durante el trabajo • apagar los mecheros si no están en uso • apoyar sobre madera o similar el material de vidrio o porcelanaluego del calentamiento2) Nombra dos ejemplos del siguiente material de laboratorio:Material de laboratorio: 1er. ejemplo 2do. ejemplode vidrio, con graduaciónde porcelanade vidrio sin graduaciónpara calentamientopara sostener recipientespara medir volumenpara contener3) Nombra los materiales que se encuentran en la foto de la figura 1 eindica cuál es el uso de cada uno de ellos.4) En el momento de limpiar y ordenar las mesas de trabajo es nece-sario tirar las sustancias con las se ha realizado el experimento, ypara ello hay que tener en cuenta que generalmente se descartan dela siguiente forma: • si son sólidos, se envuelven en papel y se tiran en la papelera; • si son líquidos, se abre la canilla y se tiran en la pileta, dejandocorrer abundante agua antes, durante y después de hacerlo Explica por qué se eliminan de manera diferente y la razón de usarabundante agua cuando se trata de líquidos.5) Menciona tres precauciones a tener en cuenta cuando se manipu-lan sustancias en el laboratorio de QuímicaFig. 1. Ejercicio 3. Material de laboratorio.Actividades28 Capítulo 2 • El laboratorio Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  27. 27. 6) Para un experimento se necesita calentar un líquido hasta evapo-rarlo totalmente, para luego observar si en el fondo del recipientequeda o no residuo. a) ¿Cuál de los recipientes aptos para el calentamiento te parece elmás adecuado y por qué? b) ¿Qué otros materiales necesitas para realizar dicho calentamien-to? Realiza una lista de los mismos.7) a) ¿Qué es un pictograma? b) ¿Cuál es la ventaja del uso de pictogramas con respecto a losmensajes expresados con palabras?8) Es conocido que el pelar cebolla produce lagrimeo a la personaque lo está haciendo e inclusive a las que se encuentran muy cerca(fig. 2). Si tuvieras que indicar ese inconveniente con un pictogra-ma, ¿cuál elegirías?9) En la etiqueta de la figura 3 se indica una de las frases R para la sus-tancia cloro. a) ¿Por qué se indica la frase R tanto con el mensaje escrito comocon el número correspondiente? b) Completa la etiqueta con el pictograma adecuado. Investiga y reflexiona10) El material de vidrio que permite medir volúmenes de líquidospuede ser graduado o aforado. Investiga cuál es la diferencia entreellos tanto en el uso como en la precisión lograda en la medida.11) El pictograma de la figura 4 indica riesgo biológico y se puedeencontrar tanto en los camiones que recogen basura hospitalariacomo en las papeleras que hay en algunos consultorios. a) ¿Cuál es esa basura y por qué no se tira en una papelera común? b) ¿Cuáles son los riesgos de la basura hospitalaria?12) Los pictogramas analizados corresponden al código europeo. Existe también el código americano (NFPA) donde los riesgos delas sustancias se indican mediante colores (azul, rojo, amarillo yblanco) y el grado de peligrosidad mediante números (de 0 a 4). a) Investiga el significado de los colores y de los números. b) Indica cuál es la información que aparece en una etiqueta de unfrasco que contiene ácido acético puro (fig. 5). c) Reflexiona sobre cuál de los dos códigos, el europeo o el ameri-cano, es de más fácil lectura.Fig. 3. Ejercicio 9.Fig. 2. Ejercicio 8.Fig. 4. Ejercicio 11.Fig. 5. Ejercicio 12.CLOROR 26 - Muy tóxico por inhalación.29El laboratorio • Capítulo 2Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  28. 28. Ampliando el horizonte...Lee y analiza el texto.Realiza una recorrida por la cocina de tu casa y anota:• productos utilizados (componentes indicados en las etiquetas)• instrumentos de uso frecuente (tradicionales y de tecnologías másactuales)• algunas recetas y los procedimientos que en ellas se indicanLa química en la cocinaTodos los cocineros y las cocineras son químicos –aunquemuchos no lo sepan– y todos los químicos son cocineros, aun-que también lo desconozcan.De hecho la Química empezó en la cocina y fueron losprimeros hombres y mujeres los que produjeron reaccionesquímicas y transformaciones moleculares, asando alimentos,cociéndolos, mezclándolos, haciendo emulsiones, sazonán-dolos, friéndolos, filtrándolos, espesando salsas y destilandolíquidos, llegando incluso a dominar empíricamente algunasoperaciones bioquímicas, como la fermentación para producircerveza y miles de clases de quesos, panes y vinos.Todas estas operaciones, que comprendieron infinitos expe-rimentos, se efectuaron para conservar los alimentos y hacerlosmás digeribles y atractivos modificando su estructura molecular.Los primeros aparatos y operaciones de los alquimistas se tomaronprestados de la cocina, y las ollas, los peroles, los alambiques, los morteros,los hornos y las grandes cucharas para revolver las mezclas fueron los ins-trumentos con los que se comenzó a trabajar con el mercurio, el azufre, elcarbón y toda clase de mejunjes en búsqueda de recetas para producir oro,la piedra filosofal y la eterna juventud.Estos aparatos y procedimientos se fueron modificando poco a poco yalgunos se devolvieron a la cocina notablemente mejorados, por ejemplola olla a presión.Pero la Química sobre todo aportó a la cocina el conocimiento del porqué de las cosas y cuál es la influencia de los diferentes ingredientes y ope-raciones en los resultados finales, permitiendo así cocinar mejor.Visto con los ojos de un experto, la cocina está llena de productos quí-micos para cocinar, como pueden ser el agua, el cloruro de sodio (sal co-mún), los aceites y grasas, el ácido acético (componente del vinagre), lasacarosa (azúcar), proteínas (en huevos, carne, pescado), almidón (papas yharina) y las vitaminas (en frutas y verduras).Extraído y modificado de QUÍMICA Y FUTURO Boletín de Noticias elaborado por la Federación Empresarial de laIndustria Química Española (FEIQUE) www.feique.org30 Capítulo 2 • El laboratorio Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  29. 29. 31todo se transformaQuímica • 3º C.B.Unidad 1Los estados físicos. Sus características.Concepto de modelo.Transformaciones de la materia.Los cambio físicos.Sistemas.Sistemas heterogéneos.Soluciones.Métodos de fraccionamiento.Las sustancias.Sustancias puras: simples y compuestas.Elemento químico.Transformaciones de la materia.Los cambio químicos.Capítulo 1Capítulo 2Capítulo 3Capítulo 4Capítulo 5Capítulo 6Capítulo 7Capítulo 8Capítulo 9Capítulo 10Capítulo 11©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493ss
  30. 30. La materia junto con la energía, constituye todo el Universo.Los estados físicos de la materia son: sólido, líquido y gaseoso, cadauno de ellos tiene determinadas características macroscópicas.Puede considerarse un cuarto estado: el plasma, aunque es posibleestudiarlo como una forma especial del estado gaseoso.Analizaremos las propiedades que los cuerpos poseen en los dife-rentes estados físicos, entendiendo por cuerpo toda porción de materia. Estado sólidoLos cuerpos en estado sólidose caracterizan por tener formay volumen propios. Una barra dehierro o un plato, no cambian laforma si se ubican en otro lugar uotra posición (fig 1).Otra característica es la esca-sa dilatación, es decir que experi-mentan variaciones de volumenpoco apreciables a simple vista alrecibir energía en forma de calor.Si se someten a presión, suvolumen no se modifica en for-ma visible: son prácticamenteincompresibles.Macroscópico: significa “quese ve a simple vista”.Cuerpo es una porción demateria.Los estados físicosSus característicasCapítulo 1Fig. 1. Los cuerpos en estado sólido nocambian de forma ni de volumen aunquecambien de lugar o posición.32 Capítulo 1 • Los estados físicos. Sus características. Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  31. 31. Estado líquidoLos cuerpos en estado líquido poseen un volumen determinado,pero su forma es variable y en general fluyen con facilidad. Si un litrode agua está contenido en una jarra, el líquido adopta la forma de la ja-rra. Sin embargo, si se derrama, tiene el mismo volumen (un litro) perocambia notoriamente su forma (fig 2 ).En este estado los cuerpos pueden comprimirse poco por acción dela presión: son algo compresibles. Experimentan mayor variación devolumen por efecto del calor que los cuerpos en estado sólido. Esta pro-piedad, la dilatación, se utiliza como fundamento para la construcciónde algunos termómetros. Estado gaseosoLos cuerpos en estado gaseoso no tienen forma propia y ocupantodo el espacio disponible. Por eso, es frecuente decir que no tienen for-ma ni volumen propios.Los globos usados en publicidad se llenan con gas helio (menos den-so que el aire) para mantenerlos suspendidos. Si se desinflan, el gas queescapa ocupará un volumen mayor, es decir, todo el espacio disponible.Si hay una pérdida de gas de una garrafa, éste ocupará todo el volumendel armario donde se encuentra o todo el volumen de la cocina (fig 3).En comparación con los sólidos y los líquidos, en las mismas condi-ciones, los cuerpos en estado gaseoso experimentan mayores dilatacio-nes. Sometidos a presión su volumen se reduce considerablemente: sonmuy compresibles.Fig 4. Estados físicos y sus características macroscópicas. Estas son generales, exis-tiendo excepciones que muchas veces dependen de las condiciones de trabajo.CARACTERÍSTICASCUERPOS ENESTADO SÓLIDOCUERPOS ENESTADO LÍQUIDOCUERPOS ENESTADO GASEOSOTienen formapropia.No tienen formapropia.No tienen formapropia.Tienen volumenpropio.Tienen volumenpropio.No tienen volumenpropio.Prácticamenteno se puedencomprimir.Se comprimen másque los sólidos.Son muycompresibles.Se dilatan muypoco.Se dilatan más quelos sólidos y menosque los gases.Se dilatan muchomás que los sólidosy los líquidos.Fig. 2. Cuando los líquidos se trasvasano se derraman cambian la forma pero elvolumen permanece invariable.Fig. 3. Los cuerpos en estado gaseoso notienen forma propia y ocupan todo el es-pacio disponible.33Los estados físicos. Sus características. • Capítulo 1Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  32. 32. EJEMPLOSEstado sólidoLa “nieve carbónica” y el “hielo seco” son dióxido de carbono en es-tado sólido.Se le llama:•• hielo, porque su aspecto es similar al hielo común (agua sólida)•• seco,porquepasadirectamentedelestadosólidoalestado gaseosoComo la temperatura de sublimación es –78,5ºC resulta muy útilpara conservar helados en un recipiente de paredes aislantes. La bajatemperatura de los trozos de hielo seco evita que los helados se “derri-tan” con la ventaja que no se mojan porque el hielo seco se convierte alestado gaseoso sin pasar por el estado líquido.Estado líquidoEtanol o alcohol etílico es el nombre químico del líquido llamadocomúnmente “alcohol” de uso doméstico y medicinal.Se vende en diferentes presentaciones:•• “alcohol rectificado”, incoloro, de alto grado de pureza. Se empleacomo desinfectante por su acción bactericida y en las bebidasalcohólicas•• “alcohol azul”, coloreado artificialmente. Contiene impurezas queno lo hacen apto para uso medicinal, ni para ser ingerido, pero sícomo combustible para lámparas, mecheros, etc. y para limpiezaOtras presentaciones: alcohol bórico, alcohol yodado, alcohol euca-liptado, etc., preparados para usos específicos con distintos aditivos.Estado gaseosoLos tanques pintados de color verde que se encuentran en hospitalesy sanatorios contienen dióxígeno a alta presión, que es utilizado paramejorar la respiración de algunos pacientes.En la naturaleza este gas, O2, está presente en el aire y también di-suelto en el agua. En ambos casos es imprescindible para la vida, pueses necesario para la respiración de los seres vivos tanto en la superficieterrestre como en el mundo acuático.Estado gaseoso. Ejemplo: dioxígeno (O2).Estado sólido. Ejemplo: “hielo seco” y “nie-ve carbónica” son anhídrido carbónicoo dióxido de carbono en su estado sólido(CO2).Estado líquido. Ejemplo: alcohol etílicoformando parte de diferentes mezclas lí-quidas según sus aplicaciones.34 Capítulo 1 • Los estados físicos. Sus características. Química • 3º C.B.34 Capítulo 1 • Los estados físicos. Sus características. Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  33. 33. Aplicaciones y problemas1) Explica con un ejemplo la siguiente expresión y argumenta su vali-dez: “los líquidos tienen volumen propio pero no forma propia”.2) Si se produce una pérdida en la cañería de gas de la cocina; ¿por quése percibe muchas veces el olor al ingresar a la casa? (fig.1).3) La dilatación de los sólidos es mínima; sin embargo, esta propie-dad debe ser considerada cuando se emplean ciertos materiales enconstrucción, por ejemplo: • las actuales membranas usadas para impermeabilizar azoteasson elásticas, característica que no tenían las de épocas ante-riores (fig 2) • se debe considerar esta propiedad para construir las paredesvidriadas de las fachadas de edificios (muros cortina) (fig. 3) a) Elabora una explicación válida para fundamentar los ejemploscitados. b) Busca otros ejemplos en los que también deba considerarse ladilatación de los sólidos. c) Escribe comentarios referidos a esta propiedad relacionándoloscon las figuras 2 y 3.Fig. 1. Ejercicio 2. Mediante el olor des-agradable del gas de cañería o del super-gás es posible detectar si hay un escape.Para este fin se les incorporan sustanciasque los odorizan.Fig. 2. Ejercicio 3.Fig. 3. Ejercicio 3.Actividades35Los estados físicos. Sus características. • Capítulo 1Química • 3º C.B. 35Los estados físicos. Sus características. • Capítulo 1Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  34. 34. Investiga y reflexiona4) El aire es una mezcla gaseosa. a) Busca información sobre cuáles son los gases que lo forman y enqué porcentaje está presente cada uno. b) ¿Cómo se obtiene el aire líquido? ¿Qué aplicaciones tiene? (fig. 4).5) El “incinerador de plasma” (fig. 5) permite transformar la basura aelevadas temperaturas (20.000ºC). Una de las ventajas radica en ob-tener los residuos en forma muy reducida, tan compacta que puedeutilizarse para relleno de terrenos. Parece ser la solución ideal para la inmensa cantidad de basura pro-ducida diariamente; sin embargo, presenta múltiples desventajas. Investiga • ¿Cómo se produce el proceso de incineración? • ¿Cuáles son las desventajas de este método? • Algunos afirman que el plasma no es el cuarto estado de la ma-teria ¿cómo lo consideran?6) El Condensado Bose-Einstein (BEC) puede ser considerado comoel quinto estado de la materia. Se logra este “condensado” enfriandociertos materiales a temperaturas muy próximas al cero absoluto(-273ºC) . Investiga • ¿Cuándo se pudo producir este estado? • ¿Cuáles son sus aplicaciones?Fig. 4. Ejercicio 4.Fig. 5. Ejercicio 5.36 Capítulo 1 • Los estados físicos. Sus características. Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  35. 35. Ampliando el horizonte...Luego de leer atentamente el texto responde acerca del plasma:• ¿dónde se encuentra en mayor porcentaje?• ¿qué propiedad importante tiene?• ¿cuáles son las aplicaciones actuales?¿Es el plasma el cuarto estado de la materia?Cuando se habla de los estados de agregación de la materia, se piensaen sólido, líquido y gaseoso. Pero resulta que estos tres estados solo cons-tituyen el 1% del total de la materia que, por el momento, sabemos formael Universo. El plasma es el estado en el que se encuentra la materia queconstituye los cuerpos más abundantes del Universo: las estrellas. Sin irmás lejos, el Sol es, en sí mismo, una masa gigantesca en estado deplasma.“Los plasmas”conducen la corriente eléctrica, característi-ca que el hombre ha aprovechado para desarrollar diversasaplicaciones. Las lámparas o tubos fluorescentes contienenuna pequeña cantidad de vapor de mercurio y un gas inerteque suele ser argón. Al pasar la corriente eléctrica se forma elestado de plasma.Las lámparas fluorescentes presentan una eficiencia ener-gética considerablemente superior comparada con las lám-paras comunes de filamento incandescente. Los carteles deneón y las lámparas del alumbrado urbano usan un principiosimilar.Sin embargo, si algo ha hecho famoso al plasma no son ni los tubosfluorescentes ni los carteles de neón, sino los denominados televisores deplasma. Estos presentan una resolución superior a los convencionales, sibien hay que recordar que la duración de una pantalla de plasma no es in-definida (entre doce y diecisiete años).Lectura extraída y adaptada de:http://www.portaleureka.com/accesible/quimica/81-quimica/212-plasma-el-cuarto-estado-materia37Los estados físicos. Sus características. • Capítulo 1Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  36. 36. Algo de historia...Desde la antigüedad se intentó ex-plicar la ubicación de la Tierra en elUniverso.De acuerdo a los conocimientos decada época el modelo fue cambian-do. Es así que la Teoría Geocéntricacolocaba a la Tierra en el centro delUniverso y los astros, incluido el Sol,giraban alrededor de ella (geo: Tie-rra; centrismo: centro).En el siglo XVI la Teoría Geocéntri-ca fue cuestionada por Copérnico ysurgió el modelo heliocéntrico (He-lios: Sol) que establece que la Tierray los demás planetas giran alrede-dor del Sol.Fig. 1. Representación del modelo helio-céntrico.Concepto de modeloCapítulo 2El término modelo tiene varias acepciones aplicables en diferentesámbitos. Para el estudio que realizaremos en este curso consideraremos:un modelo es un conjunto elaborado de ideas, cuyo propósito esinterpretar los fenómenos observables.Todo modelo se construye con ideas o reglas a partir de las obser-vaciones realizadas y de datos experimentales obtenidos acerca de lossistemas y de las transformaciones que se busca explicar.Por tratarse de ideas, no tienen existencia real: los modelos son cons-trucciones teóricas (fig. 1).Por otra parte, un modelo debe permitir hacer predicciones sobre elcomportamiento de los sistemas en circunstancias diferentes a las quese intentó explicar inicialmente.En síntesis, un modelo tiene dos características fundamentales:• es explicativo, ya que constituye un conjunto de ideas quepermite interpretar los sistemas y sus transformaciones• es predictivo, porque anticipa qué debería suceder en otrassituaciones38 Capítulo 2 • Concepto de modelo. Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  37. 37. Un modelo es válido si las explicaciones que se desprenden de él soncoherentes con los hechos observados y si se cumplen las prediccionesque anticipa.En determinadas circunstancias un modelo pierde validez parcial ototal si no puede explicar las observaciones. Ello puede ocurrir cuandose dispone de nuevos instrumentos que aportan datos antes desconoci-dos o cuando se encuentran situaciones hasta el momento no estudiadas.En esos casos pueden suceder dos cosas:• una modificación del modelo propuesto inicialmente, que permi-ta explicar las nuevas observaciones• la sustitución del modelo inicial por otroAvanzaremos en el estudio de la Química basándonos en un mode-lo: el modelo discontinuo de la materia (fig. 2).Emplearemos el modelo discontinuo de la materia para explicar lassituaciones que se van planteando. Si en algún momento concluimos queeste modelo no es adecuado para interpretar las evidencias experimen-tales o si las predicciones que con él pudiéramos enunciar no se cum-plen, tendríamos que introducirle modificaciones o sustituirlo por otro.¡Te proponemos este desafío para el resto del curso!Muchas veces, para entender mejor cuáles son las reglas de un mo-delo se construyen representaciones usando objetos o dibujos que per-miten “visualizar” las situaciones que se están analizando.Para ello previamente será necesario establecer cuáles son las reglasdel modelo y tenerlas en cuenta al usarlo. Reglas del modeloVamos a considerar que:• la materia está formada por partículas tan pequeñas que nopueden ser vistas• entre las partículas hay espacio vacío• las partículas que forman un mismo “tipo de materia” soniguales entre sí (fig. 3)• aunque la materia experimente transformaciones las partícu-las no se modificanFig. 2. Diferencia entre continuo y dis-continuo.¿Qué significa discontinuo?Consideremos el siguiente ejemplo:esta estrella está dibujada con trazocontinuo.esta otra estrella está dibujada contrazo discontinuo.Fig. 3.Por ejemplo el hierro lo consi-deramos un “tipo de materia”diferente al cobre, por lo tan-to las partículas de hierro soniguales entre sí y diferentes alas partículas del cobre.39Concepto de modelo. • Capítulo 2Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  38. 38. Interpretación de los estados físicosutilizando el modelo discontinuoEstado sólidoPara poder explicar, que los sólidos tienen una forma determinada yun volumen propio aplicando el modelo, es posible pensar que sus par-tículas están muy juntas y por lo tanto el espacio vacío entre ellas debeser mínimo.Considerando entonces que no existe prácticamente espacio entrelas partículas, éstas deben estar ubicadas en posiciones fijas y el únicomovimiento posible sería el de vibración en el lugar. Si las partículasque constituyen los sólidos se mantienen muy juntas y sin posibilidadde movimiento de traslación, debe ser por la existencia de fuerzas deatracción intensas entre ellas.Todo lo anteriormente afirmado permite explicar por qué los sólidosprácticamente no pueden comprimirse (fig. 4).Si el sólido absorbe calor, aumentará la energía de las partículas y porlo tanto vibrarán más en su lugar, lo que nos permite explicar que a nivelmacroscópico no se produzca cambio visible en el volumen del cuerpo.Usando el modelo, se ha podido interpretar por qué al aumentar la tem-peratura la dilatación en los sólidos es escasa.Estado líquidoAplicando el modelo discontinuo, se puede explicar que los líquidosadoptan la forma del recipiente que los contiene si se piensa que las par-tículas no ocupan posiciones fijas sino que se mueven, acomodándosede distintas maneras (fig. 5).Este desplazamiento de las partículas será posible si consideramosque el espacio vacío entre ellas es mayor que en el estado sólido. Tam-bién en forma comparativa, podemos pensar que las fuerzas de atrac-ción interparticulares deben ser de intensidad menor a las que existenentre las partículas en el estado sólido.Es aceptada la idea que las partículas en el estado líquido se en-cuentran ordenadas en pequeños grupos, los cuales son diferentes ycambiantes.Si el líquido absorbe calor aumentará la energía de las partículas, yen consecuencia la agitación de las mismas; si a esto se le agrega la exis-tencia de suficiente espacio vacío, se puede pensar que aumentarán losmovimientos de traslación.El modelo permite explicar que la dilatación en los líquidos es ma-yor que en el estado sólido frente a la misma variación de temperatura.Esta es la propiedad termométrica que se utiliza para la construcción determómetros de líquido.Fig. 4. Representación del estado sólidoutilizando el modelo de partículas.Fig. 5. Representación del estado líquidoutilizando el modelo de partículas.Interparticular significa “en-tre partículas” • Partículas muy juntas • Mínimo espacio vacío interparticular • Partículas separadas formando gruposdiferentes y cambiantes • Mayor espacio vacío interparticular queen el estado sólidoRepresenta una partículaRepresenta una partícula40 Capítulo 2 • Concepto de modelo. Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  39. 39. Estado gaseosoLos cuerpos gaseosos ocupan todo el espacio disponible, por lo tan-to es posible pensar que sus partículas deben estar muy separadas, porlo que el espacio vacío será enorme.Fácilmente se puede deducir que las atracciones entre las partículasdeben ser mínimas y que éstas estarán en continuo movimiento, al azary de manera desordenada (fig. 6 ).Si se aplica presión a un cuerpo gaseoso su volumen disminuye con-siderablemente. Usando el modelo es posible explicar este hecho supo-niendo que las distancias interparticulares se reducen.Por otra parte, los cuerpos en estado gaseoso tienden a expandirse alabsorber calor. Se puede decir entonces que aumenta la energía cinéticade las partículas, que tienden a alejarse aún más.¿A qué se llama estados de agregación de la materia?Los estados de la materia se pueden caracterizar según el grado deagrupación de las partículas.Por esta razón, se les suele denominar estados de agregación de lamateria, haciendo referencia a cuán “disgregadas” o “agregadas” sepiensa que se encuentran las partículas en cada uno de ellos (fig. 7).Fig. 6. Representación del estado gaseo-so usando el modelo de particulas.El término agregación signifi-ca “agrupación de partes for-mando un todo”.Fig. 7. Cuadro explicativo de los tres estados de agregación de la materia aplicando el modelo discontinuo.MODELOESTADO SÓLIDO ESTADO LÍQUIDO ESTADO GASEOSOLas partículas se encuentranen posiciones fijas, muyjuntas.Las partículas forman gruposdesiguales y variables. Seencuentran más alejadas unasde otras con respecto a las delestado sólido.Las partículas se encuentranmuy separadas.El espacio vacío entre laspartículas es casi nulo.Hay más espacio vacío entrelas partículas que en el estadosólido.El espacio vacío entrelas partículas es enormecomparado con el tamaño delas mismas.Las partículas solo puedenvibrar en las posiciones fijas.Las partículas pueden realizarmovimientos de vibración,rotación y traslación.Las partículas se muevenmucho más que en el estadolíquido chocando entre si y conlas paredes del recipiente.Las fuerzas de atracciónentre las partículas son muyintensas.Las fuerzas de atracción entrelas partículas son menosintensas que en los sólidos ymás que en los gases.Las fuerzas de atracciónentre las partículas sonprácticamente nulas.Representa una partícula • Partículas muy separadas (no está re-presentada a escala la distancia entre ellas conrespecto al tamaño de cada una). • El espacio vacío es enorme.41Concepto de modelo. • Capítulo 2Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  40. 40. Aplicaciones y problemas1) a) Si se considera un modelo: • ¿qué funciones debe cumplir? • ¿cuándo pierde validez? b) ¿Cuáles son las principales ideas del modelo discontinuo de lamateria?2) Empleando objetos pequeños como bolitas, tuercas, clavos, figurasgeométricas de papel u otros representa cómo se encuentran laspartículas en los estados sólido, líquido y gaseoso. Demuestra tucreatividad. También puedes hacerlo creando diapositivas y animándolas si locrees apropiado.3) De acuerdo a la interpretación del estado sólido usando el modelodiscontinuo: • deduce si las partículas estarán ordenadas o desordenadas • realiza una predicción sobre cuál será el aspecto de los crista-les de sal, observados con una lupa (fig. 1) • realiza en tu casa o en el laboratorio la observación planteaday verifica si tu hipótesis es válida o no4) Reorganiza las características de los estados físicos a nivel de partí-culas estableciendo una comparación entre ellos. Intenta usar unapalabra o a lo sumo dos en cada casillero.Figura. 2. Ejercicio 5.Estado sólido Estado líquido Estado gaseosoPosición relativa de las partículasEspacio vacío interparticularMovimiento de las partículasFuerzas de atracción interparticularesOrden de las partículas5) Usando el modelo discontinuo de la materia explica los siguienteshechos: a) los líquidos se derraman pero los sólidos no b) si se destapa un perfume en una habitación, luego de ciertotiempo se percibe el aroma en todo el ambiente c) al colocar el contenido de una botella de 500 cm3de agua en unajarra cambia la forma del líquido pero no su volumen (suponerque no hay pérdidas) (fig. 2) d) es imposible evitar que se mezclen dos gases colocados en unrecipiente Fig. 1. Ejercicio 3.Actividades42 Capítulo 2 • Concepto de modelo. Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  41. 41. Ampliando el horizonte...Del modelo de Aristóteles a la AlquimiaEn todas las épocas los seres humanos han construi-do modelos para intentar explicar los hechos observablesy por esa razón el modelo de la materia ha variado en eltiempo.Los filósofos griegos buscaron principios o elementoscomunes a todas las cosas existentes.Entre ellos Empedócles (siglo V a.C) estableció la teoríade los 4 elementos: agua, aire, tierra y fuego.Aristóteles (siglo IV a.C), apoyó esta teoría y agregó a es-tos elementos las cualidades: seco, húmedo, frío, caliente.Entonces la tierra es fría y seca, el agua fría y húmeda, el airehúmedo y caliente, el fuego caliente y seco. Los elementos aladquirir otras características pueden cambiar.Aristóteles supuso que los cielos deberían estar formados por un quin-to elemento, inmutable, que llamó «éter» y lo consideró perfecto, eterno eincorruptible, muy distinto de los cuatro elementos imperfectos.La idea aristotélica que los elementos podían ser transformados, suge-ría que privando a los metales de ciertos atributos -o quizá de todos- y re-duciéndolos de ese modo a materia prima, se les podía dar a continuaciónlos atributos del oro. El origen de la alquimia parece estar en la unión de lapráctica de los trabajadores egipcios de los metales y las teorías de la mate-ria con fuertes bases aristotélicas. Los primeros alquimistas, como Zósimoy Sinesio en el siglo III, combinaron descripciones de aparatos y de opera-ciones prácticas con explicaciones teóricas del Universo.El objeto principal de la alquimia era la producción del oro a partir deotros metales como el plomo, es decir la trasmutación de los metales. Deacuerdo con Aristóteles, tanto el plomo como el oro estaban formados porlos cuatro elementos universales (tierra, agua, aire y fuego). En base a estasideas, los alqumistas pensaban que era posible transformar un metal enotro cambiando las proporciones de los 4 elementos.Extraído y adaptado de“Breve historia de la Química”y“La búsqueda de los elementos”de Isaac Asimov.Lee el texto y responde:• ¿cómo explicaba Aristóteles la composición de la materia?• ¿qué relación se establece entre las ideas aristotélicas y las prácticasalquimistas?• si se hubiera logrado transformar los metales en oro; ¿qué consecuenciaseconómicas habrían surgido?FuegoAguaAirecalientehúmedosecofríoTierra43Concepto de modelo. • Capítulo 2Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  42. 42. Transformaciones de la materiaLos cambios físicosCapítulo 3El vapor de agua es invisible y seencuentra por ejemplo en la zonamás cercana al pico de la caldera.Frecuentemente llamamos “va-por” a la “nube visible” de peque-ñísimas gotitas de agua que seformaron cuando el vapor con-densa en contacto con el aire amenor temperatura.Las nubes son acumulaciones depequeñísimas gotitas de agua yen algunos casos también crista-les de hielo.¿Sabías qué... ?La materia experimenta cambios constantemente. Así por ejemplo,si colocamos agua en el congelador, se transforma en hielo; si dejamosun frasco de alcohol destapado el volumen del líquido va disminuyen-do porque éste se evapora; si mezclamos el contenido de un sobre parapreparar refresco con agua, el polvo se disuelve; si acercamos un fósforoencendido a un trozo de papel, éste arde.En algunas de estas transformaciones, la composición de la mate-ria que experimenta el cambio no se modifica: la sustancia es la mismaantes y después de la transformación, solo se aprecia un cambio en suaspecto.Los cambios de estado como la fusión de un sólido, la evaporaciónde un líquido, la condensación de un vapor y otras transformacionescomo la dilatación de un material, el estiramiento de un resorte soncambios físicos (fig. 1).Un cambio físico es una transformación de la materia en la cualsu composición no se modifica.Fig. 1 El material con el que está fabricado el resorte es el mismo tanto sin estirarcomo estirado. Es decir la composición del resorte es idéntica en ambas situaciones.44 Capítulo 3 • Transformaciones de la materia. Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  43. 43. Cambios de estadoEl siguiente esquema resume los cambios de estado producidos por transferencia de energía en formade calor.Procesos exotérmicosSe llaman exotérmicosaquellos procesos queocurren con liberación deenergía.Vaporización: cambio deestado líquido a gaseoso, quepuede tener lugar como eva-poración o como ebullición.Evaporación: fenómeno quese produce en la superficie dellíquido a cualquier tempera-tura.Ebullición: fenómeno que seproduce en todo el líquido auna temperatura constante ycaracterística.A esa temperatura constantese le llama punto de ebulli-ción y su valor depende dela presión exterior. Si la pre-sión exterior es de 1 atmós-fera (1 atm) se llama punto deebullición normal.Relación entre punto de ebu-llición y presión exterior:a medida que aumenta la pre-sión sobre la superficie dellíquido (presión exterior),aumenta el punto de ebulli-ción y viceversa.(o sublimacióninversa)• evaporación• ebulliciónagua LÍQUIDABROMO GASEOSOYODO GASEOSOagua SÓLIDABROMO LÍQUIDOYODO SÓLIDOFUSIÓNVAPORIZACIÓNSUBLIMACIÓNSOLIDIFICACIÓNCONDENSACIÓNCONDENSACIÓNSÓLIDAProcesos endotérmicosSe llaman endotérmicosaquellos procesos queocurren con absorción deenergía.45Transformaciones de la materia. • Capítulo 3Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  44. 44. Fig. 4. Las partículas de la superficie es-tán solo atraídas por las partículas delinterior del líquido, por lo tanto logransepararse si adquieren suficiente energíapara vencer las fuerzas de atracción.El resto de las partículas, las que se en-cuentran en el interior del líquido, estánatraídas en todas direcciones por otraspartículas.Fig. 5. Representación de la evaporacióncon el modelo de partículas.Fig. 3. Gas y vapor.En el estado gaseoso los cuerpospueden presentarse como gas ocomo vapor. Para cada sustan-cia depende de las condicionesde temperatura y presión.Fig. 2. Cambio físico y el modelo de par-tículas.En un cambio físico las partí-culas no se modifican; varía ladistancia entre ellas, las fuer-zas que las mantienen unidas ysu movimiento. Interpretación de los cambios de estadoutilizando el modelo de partículasAnalizaremos dos ejemplos de cambios físicos (fig. 2).EvaporaciónPara explicar la evaporación tendremos en cuenta que:• este cambio consiste en el pasaje del estado líquido al estado ga-seoso (fig. 3)• las partículas en el estado líquido están formando grupos y semantienen unidas mediante fuerzas de atracción• las partículas en el estado gaseoso están en continuo movimientoy casi no existen fuerzas de atracción entre ellas¿Cómo explicar que en el estado líquido, las partículas logran sepa-rarse venciendo las atracciones entre ellas? Necesariamente debemossuponer que para ello absorben energía (fig. 4).¿Qué partículas tendrán mayor facilidad para separarse del resto sa-liendo del líquido?. Es razonable pensar que las partículas que están enla superficie del líquido tienen mayor facilidad para “salir”, que las ubi-cadas en el interior del mismo.Uniendo ambas respuestas surge una posible explicación: algunaspartículas de la superficie, que adquieren suficiente energía, puedenvencer las fuerzas de atracción logrando “escapar” del líquido. Así pa-san a formar el estado gaseoso (fig. 5).Basándonos en ese razonamiento podemos explicar los factores queafectan la velocidad de evaporación:• si la temperatura aumenta, la energía cinética de las partículas esmayor; por lo tanto habrá más partículas capaces de vencer lasfuerzas de atracción, ya que poseen energía suficiente para lo-grarlo.• según el líquido considerado, cuánto menores son las fuerzas deatracción entre las partículas, menor será la energía necesariapara vencerlas y el líquido se evaporará más fácilmente (líquidosvolátiles).FusiónPara explicar la fusión tendremos en cuenta que:• este cambio consiste en el pasaje del estado sólido al estado líquido• las partículas en el estado sólido están muy juntas, con escasomovimiento y con fuerzas de atracción mayores que en el estadolíquido• en el estado líquido las partículas están más separadas que en elestado sólido y se mantienen unidas mediante fuerzas de atrac-ción de menor intensidadRepresenta fuerza de atracción46 Capítulo 3 • Transformaciones de la materia. Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  45. 45. Representación del estado sólido con elmodelo de partículas¿Cómo se puede explicar que las partículas en el estado sólido logrenvencer las intensas fuerzas de atracción y se separen pasando a formarel estado líquido? (fig.6).Evidentemente en el estado sólido, para que las partículas logrensepararse, deberán adquirir suficiente energía para vencer las intensasfuerzas atractivas que las mantienen muy juntas y unidas.A medida que el sólido va absorbiendo energía del ambiente, au-menta el movimiento de vibración de las partículas sin cambiar su po-sición. La manifestación macroscópica de este proceso es un aumentode temperatura.En el momento que algunas de las partículas del sólido tienen sufi-ciente energía para vencer las fuerzas de atracción que las mantienenunidas, comienza el cambio de estado, es decir la fusión.Macroscópicamente la temperatura no varía porque la energía ab-sorbida por las partículas es usada para vencer dichas fuerzas atractivasy no para aumentar su movimiento.Esa temperatura constante se llama punto de fusión. Expresión simbólica de los cambios de estadoLa Química estudia las transformaciones de la materia y ha estable-cido representaciones simbólicas para transmitir la información.Comenzaremos por simbolizar estas transformaciones indicando:• el cambio mediante una flecha• los estados físicos (fig. 7)Para simbolizar la condensación del agua se escribe: AGUA (g) AGUA (l)Esta expresión se lee:“el agua en estado gaseoso se transforma en agua líquida”.Para simbolizar la fusión del hierro se escribe: HIERRO (s) HIERRO (l)Esta expresión se lee:“el hierro sólido se transforma en hierro líquido”En los cambios físicos no se modifica la composición química dela materia. Esto se evidencia en las expresiones simbólicas del cambiodonde se lee “agua” antes y después de la transformación (o “hierro” enel otro ejemplo).Fig. 6. Representación de la fusión con elmodelo de partículas.Fig. 7. Significado de la simbología quí-mica (notación química).Símbolo SignificadoCambio. Se lee: “setransforma en... ”(s) Estado sólido(l) Estado líquido(g) Estado gaseosoAl absorber energía aumenta el movi-miento de vibración de las partículas,sin cambiar la posición.A nivel macroscópico se manifiesta enun aumento de temperatura.La energía absorbida por las partículasesusadaenvencerlasfuerzasdeatrac-ción que las mantienen unidas y así seproduce la fusión. Durante el cambiode estado la temperatura permanececonstante y a esa temperatura se le lla-ma punto de fusión.47Transformaciones de la materia. • Capítulo 3Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493
  46. 46. Aplicaciones y problemas1) En un experimento se debe medir la temperatura del agua conteni-da en un vaso de Bohemia. La profesora dice: “estamos observando que el mercurio sube por elcapilar del termómetro” y pregunta: “¿Cuál es la propiedad termométrica en que se basa la construcciónde este termómetro?” Varios estudiantes responden (fig.1) a) Indica cuál es la respuesta correcta y justifica la elección. b) Explica por qué esta modificación que experimenta el mercurioes un cambio físico. Luego la profesora les propone aplicando el modelo discontinuo dela materia, elaborar una hipótesis para interpretar ese fenómeno.Las respuestas dadas se encuentran en la figura 2. c) Elige la respuesta correcta. Redacta un argumento a favor de tuelección e indica los errores en las otras respuestas.Fig. 2 Ejercicio 12) La velocidad de evaporación de un líquido es mayor al aumentar lasuperficie del mismo. a) Explica este hecho usando el modelo discontinuo. b) Interpreta con el modelo el siguiente hecho cotidiano: cuandollueve y queda el agua estancada, los charcos se eliminan rápi-damente si se barre el agua (fig.3).3) Al aumentar la temperatura es mayor la velocidad de evaporaciónde un líquido. a) Explica este hecho usando el modelo discontinuo. b) Interpreta con el modelo el siguiente hecho: luego de una lluviala vereda se seca más rápidamente en verano que en invierno yen ninguno de los dos casos el agua hierve (fig.4).Fig. 1 Ejercicio 1Fig. 3 Ejercicio 2Fig. 4 Ejercicio 3ActividadesMariana: entraron partículasde agua al termómetro ypor eso crece el volumendentro del capilar.Joaquín: las partículas demercurio absorben energíay aumentan de tamaño.Felipe: el mercurioabsorbe energía, suspartículas se mueven másy aumenta así el espaciovacío entre ellas.Cecilia: la temperaturaentra al termómetro yhace que las partículas demercurio suban.Mariana: es ladilatación.Joaquín: creo quees la temperatura.Cecilia: para míes el volumen.Felipe: es ladensidad.48 Capítulo 3 • Transformaciones de la materia. Química • 3º C.B.©EditorialContexto2010-Obsequioparadocentessinvalorcomercial-www.editorialcontexto.com.uy-(02)9019493

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