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Ciencias 3. Química. Cuaderno de trabajo reforzará en los alumnos los conocimientos y habilidades relacionados con la asignatura, como la comprensión científica de la Naturaleza, la representación e interpretación de fenómenos naturales y el reconocimiento de la ciencia como una actividad humana en constante evolución.

Esta obra se elaboró con base en el programa de estudios de Ciencias 3 de nivel secundaria, por lo que constituye un apoyo completo para el curso.

Al finalizar cada lección de Ciencias 3. Química. Cuaderno de trabajo se incluye una actividad práctica. En los recuadros “Tecnología” se aborda el uso de las tecnologías

de la información y la comunicación. El cuaderno incluye también una evaluación por bloque.

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Eli Fernández de GortariFrancisco Javier Rodríguez Gómez

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Eli Fernández de GortariFrancisco Javier Rodríguez Gómez

CdTCiencias3NM-P01.indd 1CdTCiencias3NM-P01.indd 1 12/14/13 4:43 PM12/14/13 4:43 PM

fue elaborado en Editorial Nuevo México por el siguiente equipo:

La presentación y disposición en conjunto y de cada página de Ciencias 3. Química. Cuaderno de trabajo son propiedad del editor. Queda estrictamente prohibida la reproducción parcial

o total de esta obra por cualquier sistema o método electrónico, incluso el fotocopiado,sin autorización escrita del editor.

D. R. © 2014 por EDITORIAL NUEVO MÉXICO, S. A. de C. V.Avenida Río Mixcoac 274, colonia Acacias, C. P. 03240, delegación Benito Juárez, México, D. F.

ISBN: 978-607-712-112-1Primera edición: enero de 2014

Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana. Reg. Núm. 3012

Impreso en México/Printed in Mexico

Cuaderno de trabajo

CIENCIAS 3Química

Dirección General de ContenidosAntonio Moreno Paniagua

Dirección de EdicionesWilebaldo Nava Reyes

Gerencia de SecundariaIván Vásquez Rodríguez

Gerencia de Arte y DiseñoHumberto Ayala Santiago

Coordinación de SecundariaÓscar Díaz Chávez

Coordinación EstatalesJosé de Jesús Arriaga Carpio

Coordinación de DiseñoCarlos A. Vela Turcott

Coordinación de IconografíaNadira Nizametdinova Malekovna

Coordinación de RealizaciónGabriela Armillas Bojorges

AutoresEli Fernández de Gortari yFrancisco Javier Rodríguez Gómez EdiciónLuis Antonio Munguía DíazCorrección de estiloPablo Mijares Muñoz y Mónica Méndez GarcíaEdición de realizaciónHaydée Jaramillo BaronaDiagramaciónFelicia Garnett RuizEdición digitalMiguel Ángel Flores MedinaDiseño de portada e interioresRaymundo Ríos VázquezIconografíaJ. Iván Navarro JuárezFotografíaArchivo Santillana, Repositorio Global Santillana, Wikimedia commons, Shutterstock, Archivo Digital, Glowimages, pág 11: Kekyalyaynen/Shutterstock.com, pág. 38: Hung Chung Chih/Shutterstock.com, pág. 68: Huguette Roe/Shutterstock.comIlustraciónAlma Julieta Núñez CruzDigitalización de imágenesJosé Perales Neria


Presentación

E ste libro se diseñó para que entiendas mejor los temas del curso de Ciencias 3. Química de tercero de secundaria.

Con el conocimiento que adquieras en el curso, te será posible entender de qué están compuestos un grano de sal y los planetas y galaxias que existen en el Universo, entre muchos otros objetos. De esta manera com-prenderás muchos fenómenos que ocurren a escalas microscópicas y que tienen consecuencias en nuestro entorno, como son el fuego, los colores y la propia vida.

Con este material, pretendemos que pongas en práctica los conocimien-tos que adquieras en tu clase de Química y que amplíes tu conocimiento y tus habilidades por medio de retos, ejercicios o preguntas que relacionan los conceptos de tu curso con ejemplos de las ciencias químicas y de la vida cotidiana.

Algunas actividades están diseñadas para que las hagas de forma indi-vidual, pero también encontrarás prácticas de investigación y experi-mentación para realizar en equipo, lo que te permitirá intercambiar ideas, discutir puntos de vista y enriquecer tu conocimiento y tu trabajo colectivo.

La química nos permite entender lo que ocurre alrededor y nos ayuda a enriquecer nuestra visión y a ampliar nuestras experiencias. Además, es una ciencia muy importante en la vida cotidiana, pues tiene una gran in-cidencia en la elaboración de alimentos, la producción de medicamentos y diferentes materiales, en el avance de la tecnología, la utilización de la energía y en muchas áreas vitales para los seres humanos.

Recuerda que la química estudia el cambio de la materia a nivel molecular y que entender sus principios no solo te permitirá comprender estos cam-bios, sino modificarlos para lograr tus objetivos, cubrir las necesidades de tu comunidad o mejorar el mundo que te rodea.

Esperamos que disfrutes del estudio de esta ciencia y que este libro te ayude a profundizar y mejorar tus conocimientos y habilidades acerca de ella.

Los autores

3


Índice

Bloque 1Las características de los materiales 9

Tema 1. La ciencia y la tecnología en el mundo actual 1. Relación de la química y la

tecnología con el ser humano, la salud y el ambiente 10Práctica 1 12

Tema 2. Identificación de las propiedades físicas de los materiales 2. Propiedades cualitativas 14

Práctica 2 16 3. Propiedades extensivas 18

Práctica 3 20 4. Propiedades intensivas 22

Práctica 4 24

Tema 3. Experimentación con mezclas 5. Mezclas homogéneas

y heterogéneas 26Práctica 5 30

6. Métodos de separación de mezclas con base en las propiedades físicas de sus componentes 32Práctica 6 34

Tema 4. ¿Cómo saber si la muestra de una mezcla está más contaminada que otra? 7. Toma de decisiones relacionadas con:

la contaminación de una mezcla 36Práctica 7 38

8. Concentración y efectos 40Práctica 8 42

Tema 5. Primera revolución de la química 9. Aportaciones de Lavoisier: la ley

de conservación de la masa 44Práctica 9 46

Evaluación 48

Bloque 2Las propiedades de los materiales y su clasificación química 51

Tema 1. Clasificación de los materiales10. Mezclas y sustancias puras:

compuestos y elementos 52Práctica 10 54

Tema 2. Estructura de los materiales11. Modelo atómico de Bohr 56

Práctica 11 5812. Enlace químico 60

Práctica 12 62

Tema 3. ¿Cuál es la importancia de rechazar, reducir, reusar y reciclar los metales?13. Propiedades de los metales 64

Práctica 13 6614. Toma de decisiones relacionada

con: rechazo, reducción, reúso y reciclado de metales 68Práctica 14 70

Tema 4. Segunda revolución de la química15. El orden en la diversidad de las

sustancias: aportaciones del trabajode Cannizzaro y Mendeleiev 72Práctica 15 74

Presentación 3 El trabajo de laboratorio 6 Conoce tu cuaderno de trabajo 8

4


5

Tema 5. Tabla periódica: organización y regularidades de los elementos químicos16. Regularidades en la tabla

periódica de los elementos químicos representativos 76Práctica 16 78

17. Carácter metálico, valencia, número y masa atómica 80Práctica 17 82

18. Importancia de los elementos químicos para los seres vivos 84Práctica 18 86

Tema 6. Enlace químico19. Modelos de enlace: covalente

y iónico 88Práctica 19 90

20. Relación entre las propiedades de las sustancias con el modelo de enlace: covalente y iónico 92Práctica 20 94

Evaluación 96

Bloque 3La transformación de los materiales: la reacción química 99

Tema 1. Identificación de cambios químicos y el lenguaje de la química21. Manifestaciones y representación

de reacciones químicas (ecuación química) 100Práctica 21 102

Tema 2. ¿Qué me conviene comer?22. La caloría como unidad

de medida de la energía 104Práctica 22 106

23. Toma de decisiones relacionada con: los alimentos y su aporte calórico 108Práctica 23 110

Tema 3. Tercera revolución de la química24. Tras la pista de la estructura

de los materiales: aportaciones de Lewis y Pauling 112Práctica 24 114

25. Uso de la tabla de electronegatividad 116Práctica 25 118

Tema 4. Comparación y representación de escalas de medida26. Escalas y representación 120

Práctica 26 12227. Unidad de medida: mol 124

Práctica 27 126

Evaluación 128

Bloque 4La formación de nuevos materiales 131

Tema 1. Importancia de los ácidos y las bases en la vida cotidiana y en la industria28. Propiedades y representación

de ácidos y bases 132Práctica 28 134

Tema 2. ¿Por qué evitar el consumo frecuente de los “alimentos ácidos”?29. Toma de decisiones relacionada

con: importancia de una dieta correcta 136Práctica 29 138

Tema 3. Importancia de las reacciones de óxido y de reducción30. Características y representaciones

de las reacciones redox 140Práctica 30 142

31. Número de oxidación 144Práctica 31 146

Evaluación 148

Bloque 5Química y tecnología 151

Proyecto. ¿Puedo dejar de utilizar los derivados del petróleo y sustituirlos por otros compuestos? 152

Evaluación 157


6

El trabajo de laboratorio

Parte de la labor de los científicos, para conocer y ex-plicar los fenómenos que se presentan en la Naturale-za, es realizar experimentos, los cuales desempeñan un papel preponderante en la búsqueda del conocimien-to: es el punto que permite verifi car una hipótesis, un postulado o una teoría.

La experimentación es una manera de buscar respues-tas a muchas interrogantes planteadas en ciencias, ya que ponen en práctica los conocimientos multidiscipli-narios y tecnológicos, además de desarrollar ciertas ha-bilidades, se procura la solución de los planteamientos.

La organización del laboratorio escolar

El trabajo de laboratorio

Las ciencias naturales como la química, la biología y la física se desarrollan a partir de la observación de los fenómenos naturales. Cada una de ellas abor-da un tipo de fenómenos. La biología se encarga de estudiar a los seres vivos

y la física de estudiar el movimiento de los cuerpos. Por su parte, la química centra sus esfuerzos en el estudio de los cambios sufre la materia a nivel molecular dentro de las reacciones químicas.

En ninguna de las tres ciencias naturales es posible adquirir conocimiento solamen-te a partir de la observación. Aun cuando existen excepciones, el proceso que estas ciencias llevan a cabo después de la observación es el de la experimentación.

En la experimentación, como su nombre lo dice, los científicos realizan experimentos para determinar si sus hipótesis son correctas o incorrectas. A veces, la experimen-tación sirve para comprobar teorías, pero en la mayoría de los casos es la base para formularlas.

Para realizar un experimento, es importante que nuestro objeto de estudio sea lo más simplificado posible, de tal manera que solo entren en juego algunas variables para explicarlo y que utilicemos algún sistema de medida para conocer la magnitud de estas.

Otro requisito es que llevemos una clara memoria de los acontecimientos que se dan a lo largo del experimento. Esto se debe a que una característica de todo ex-perimento es la repetitividad, lo cual quiere decir que si alguien, en cualquier parte del mundo, desea hacer el mismo experimento que nosotros, debe poder hacerlo sin problemas para verificar nuestros resultados.

El laboratorio de química

Una de las diferen-cias entre las ciencias naturales es que en la experimentación quí-mica generalmente se llevan a cabo, pre-cisamente, reaccio-nes químicas, lo cual no sucede en la bio-logía ni en la física.En la experimentación química intervienen reactivos y produc-tos con muy diversas propiedades, muchos de ellos tóxicos, co-rrosivos o dañinos para la salud.

6


7

Recomendaciones de seguridad en el laboratorio escolar

La seguridad es un aspecto muy importante para el trabajo en los laboratorios de Ciencias, pues representa una gran responsabilidad compartida por todos los que realizan alguna actividad en ese lugar: profesores y estudiantes.

El riesgo de sufrir un accidente depende fundamentalmente de las condiciones de seguridad en el laboratorio, la manera de conducirte al realizar un procedimien-to y, sobre todo, de cómo se utilice el material y las sustancias necesarias en cada práctica.

Una parte de tu formación en la educación básica es que aprendas acerca de las normas de seguridad que debes seguir en ciertos lugares y situaciones; las habili-dades que adquieras para evitar accidentes en el laboratorio te servirán, segura-mente, a lo largo de toda la vida.

Además, el laboratorio escolar te brindará la oportunidad de conocer el manejo de los reactivos químicos, el material de vidrio y el fuego, cuyas exigencias precisan de una gran disciplina y responsabilidad de los participantes para evitar cualquier tipo de accidente.

Cuando trabajes en el laboratorio es conveniente que siempre atiendas las indica-ciones de tu profesora o profesor, pues tienen la fi nalidad de proteger tu integridad; asimismo, cuando tengas una duda manifi éstala y no realices ningún procedimien-to hasta que tengas muy claro lo que vas a hacer.

Es recomendable que junto con tu profesor o profesora elaboren, de común acuerdo, un reglamento para el trabajo en el laboratorio escolar. A continuación te propor-cionaremos las recomendaciones básicas para el trabajo en el laboratorio que de-berán estar incluidas en este reglamento.

• Siempre que entres al laboratorio viste bata de al-godón y trabaja con lentes de protección; en caso necesario, usa guantes. Estas acciones evitarán que sufras daños en tu ropa, piel y ojos. Si tienes pelo largo, procura llevarlo recogido.

• No comas, ni bebas, tampoco juegues dentro del laboratorio. Además, los alimentos y bebidas pu-eden contaminarse con las sustancias que manejes en las prácticas. Cuida que no entren niños al laboratorio.

• Manipula con cuidado el material de vidrio porque éste es frágil. Cuando se llegue a romper alguno, ten mucho cuidado con el manejo de los residuos, en es-pecial si contenía algún tipo de sustancia.

En un laboratorio de química es necesario contar con la protección adecuada. Es indispensable usar una bata blanca de algodón (no de otras fibras). El color blanco permite identificar rápidamente si alguna sustancia entró en contacto con nosotros y en qué lugar lo hizo.

También es necesario portar anteojos de plástico en todo momento para prevenir salpicaduras en los ojos, guantes de plástico para cu-brir las manos, y zapatos cerrados para evitar que alguna sustancia entre en contacto con tus pies.

Además de estas precauciones, debes llevar el pelo recogido, si acaso lo tienes largo; de preferencia no utilizar ropa de materiales sintéti-cos, ya que estos reaccionan rápidamente con muchas sustancias y son muy inflamables.

Otros objetos de seguridad con que debe contar un laboratorio de química es un lavaojos para limpiar los ojos en caso de un accidente; una regadera por si alguna sustancia se derrama en ti y necesitas ba-ñarte, y campanas con extractor para expulsar los gases tóxicos que se desprenden de algunas reacciones.

Además de las medidas de seguridad mencionadas, se requiere unplan de acción para saber qué hacer en caso de accidentes. En ese plan debe considerarse un botiquín médico, teléfonos de bom-beros, protección civil y hospitales, ubicación de salidas de emer-gencia, alarmas contra incendios y de alerta de accidente, así como marcar zonas seguras al aire libre, etcétera. Para que todo ello fun-cione, es importante realizar simulacros de emergencia mínimo dos veces por año.

Reactivos

Dentro de la experimentación en química se utiliza gran variedad de sustancias con muy diversas propiedades. Por esta razón es impor-tante que, antes de provocar una reacción, investigues cuáles son las características de las sustancias involucradas y cómo pueden reaccionar.

Para ello existen documentos llamados “fichas de seguridad”, don-de se mencionan algunas de las propiedades químicas y físicas más importantes de las sustancias, las precauciones que se deben tomar para utilizarlas, los posibles daños a la salud, así como algunas de las medidas que se deben tomar en caso de algún accidente.

Otra de las consideraciones que debes tener antes de emprender un experimento, es el tipo de residuos que obtendrás de una reacción y cómo debes desecharlos. De esta manera evitarás contaminar y pre-vendrás daños sanitarios y perjuicios en la estructura del laboratorio.

Recuerda en todo momento que tú eres el responsable de tu seguri-dad y la de tus compañeros.

Lavaojos.

Regadera de emergencia.

Campana de laboratorio.

Reactivos.


Esta obra está organizada en cinco bloques, cada uno inte-grado por temas que a su vez se dividen en lecciones. En el quinto bloque realizarás un proyecto. Cada lección aporta conocimientos y propone actividades para lograr los apren-dizajes esperados de acuerdo con el programa de la asigna-tura Ciencias 3. Química.

Las lecciones incluyen una breve introducción y la sección “Ejercita tus habilidades”, en la que te invitaremos a reflexionar, investigar, responder preguntas y dibujar, así como a comple-tar cuadros informativos. En las actividades pondrás en juego diversas habilidades que te ayudarán a desarrollar competen-cias científicas y otras relacionadas con diferentes asignaturas.

Al finalizar las lecciones de cada tema, aparece una práctica que puede realizarse en el laboratorio, en casa o en trabajo de campo. En cada práctica evalua-rás tu aprendizaje y valorararás tus resultados res-pondiendo los cuestionamientos correspondientes.

Al concluir el estudio de cada bloque, tendrás la oportunidad de conocer tus avances mediante una evaluación.

En el proyecto del último bloque te proponemos un conjunto de actividades con las que integrarás y aplicarás conocimientos, habilidades y actitudes que adquiriste durante el curso.

En este cuaderno te sugerimos visitar sitios de Internet re-lacionados con temas para el aprovechamiento de la tec-nología, pero te invitamos también a acercarte a todas las fuentes posibles de información como son la biblioteca de tu escuela, libros, periódicos, revistas, museos, instituciones y

todo lo que permita enriquecer tu conocimiento y aprendizaje.

Si cuentas con un dispositivo mó-vil, escanea el código QR ubica-do en los recuadros “Tecnología” para tener acceso a las páginas de Internet. Toma en cuenta que en algunos dispositivos los archivos PDF se descargan automática-mente, y en ocasiones se requiere tener instaladas las extensiones (plug-in) necesarias para que las páginas abran correctamente.

Conoce tu cuaderno de trabajo

Bloque 3 ∙ Lección 21

3. Menciona todas las partes que componen estas reacciones químicas y escribe a un lado de cada símbolo su significado.

HCl(g) + NH3(g) NH4Cl(s)

C(s) + O2(g) CO2(g)

4. Observa y completa las reacciones.

Na + Cl2(g) NaCl(s)

H2 + O2 2H2O(l)

Al + 3Cl2(g) 2AlCl3

5. Responde si la reacción es exotérmica o endotérmica.

a. Cuando mezclamos hidróxido de sodio y agua la temperatura de la disolución final aumenta.

Es una reacción

b. Cuando el oxígeno entra en contacto con una descarga eléctrica se produce ozono acompañado de una disminución de la temperatura.

Es una reacción

6. ¿Qué utensilio de laboratorio utilizarías para determinar si una reacción es exotérmica o endotérmica?

7. Utiliza el método de tanteo para comprobar que la siguiente reacción

cumple con el principio de conservación de la masa.

C6H12O6 + O2 CO2 + H2O

— C —

— O —

— H —

TECNOLOGÍA

Las bolsas de aire que nos previenen de daños mayores en un choque entre autos se inflan con gran velocidad gracias a la producción de nitrógeno, producto de la reacción de descomposición de la acida de sodio.

2NaN → 2Na + 3N2(g)

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Evaluación

Bloque 3

Selecciona la opción correcta y rellena el círculo correspondien te en la plan tilla de respuestas.

1. Es un ejemplo de un tipo de reacción química.

a. Oxidaciónb. Repulsiónc. Biyecciónd. Atracción

2. ¿Cuál de las siguientes reacciones está correctamente escrita?

a. H2 + O2 → H2Ob. 2H2 + O2 → 2H2Oc. 4H2 + 2O2 → H2Od. 3H2 + 6O2 → 6H2O

3. Una caloría, en términos de nutrición, equivale a…

a. 100 caloríasb. 1 000 caloríasc. 10 000 caloríasd. 100 000 calorías

4. ¿Qué tipo de magnitud física se mide en calorías?

a. Energía eléctricab. Energía radiantec. Energía eólicad. Energía calorífica

5. El consumo excesivo de alimentos con gran aporte calórico puede producir…

a. cáncerb. obesidadc. enfisemad. meningitis

6. ¿Qué grupo de alimentos debemos consumir en mayor proporción?

a. Lácteos y carnesb. Frutas y verdurasc. Pastas y cerealesd. Granos y leguminosas

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s las partes que componen estas reacciones químicas y o de cada símbolo su significado.

HCCl(g) + NNHH3(g) NH4Cl(s)

C(s) + O22(g) COO2(g)

pleta las reacciones.

+ Cl2(g) NaCl(s)

+ O2 2H2O(l)

+ 3Cl2(g) 2AlCl3

eacción es exotérmica o endotérmica.

clamos hidróxido de sodio y agua la temperatura de lanal aumenta.

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TECNOLOGÍA

Las bolsas de aire que nos previenende daños mayores en un choque entre autos se inflan con gran velocidad graciasa la producción de nitrógeno, producto de la reacción de descomposición de la acida de sodio.

2NaN → 2Na + 3N2(g)

1TEMA


Lección 21

Cambios químicos y el lenguaje de la química

APRENDIZAJES ESPERADOS

Describe algunas manifestaciones de cambios químicos sencillos (efervescencia, emisión de luz o calor, precipitación, cambio de color).Identifica las propiedades de los reactivos y los productos en una reacción química.Representa el cambio químico mediante una ecuación e interpreta la información que contiene.Verifica la correcta expresión de ecuaciones químicas sencillas con base en la Ley de conservación de la masa.Identifica que en una reacción química se absorbe o se desprende energía en forma de calor.

Manifestaciones y representación de reacciones químicas(ecuación química)

Todo lo que nos rodea está hecho de mezclas de sustancias químicas, en realidad, nosotros también estamos compuestos de ellas. Uno de los fenó-menos clave para explicar la gran diversidad de sustancias que podemos observar es el cambio químico.

Los cambios químicos se dan gracias a la interacción entre materia y ener-gía. ¿Quién no ha visto cómo se convierten los colores y texturas de los ali-mentos cuando los calentamos en un sartén, las burbujas en los refrescos al abrirlos o el cambio cuando quemamos cualquier porción de materia?

En realidad, los cambios que podemos observar a simple vista son conse-cuencia de transformaciones a nivel molecular, donde se rompen y forman nuevos enlaces entre los átomos que componen a las moléculas, produ-ciendo nuevas moléculas con arreglos atómicos muy distintos al que tenían originalmente.

Ejercita tus habilidades

1. Escribe algunos ejemplos de cambios químicos cotidianos y menciona cómo se manifiestan macroscópicamente (si efervescen, emiten luz o calor, precipitan o cambian de color).

2. Relaciona las imágenes de una sola reacción; marca con una R las que muestren los reactivos de la reacción y con una P las que muestren sus productos.

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Práctica 21

Conservación de la masa

El principio de conservación de la masa enuncia que, en cualquier reacción química, la materia en ella ni se crea ni se destruye, solo se transforma.

Esto quiere decir que aún no se conoce una manera en la cual se pueda crear materia de la nada y tampoco es posible destruirla.

Dicho de otro modo, cuando hay una reacción química podríamos pensar que ha aparecido o desaparecido materia, como en una explosión o en un precipitado, pero solo es un engaño de nuestros sentidos.

Los científicos están tan seguros de ello que si en alguno de sus experimen-tos no se cumple este principio, significa que algo anda mal, contrario al principio de conservación de la masa.

Sin embargo, en ciencia siempre debemos tener la mente abierta, ya que puede haber algún fenómeno donde este principio no se cumpla, pero hasta el momento no ha ocurrido, así que estudiaremos algunos ejemplos engañosos.

Propósito: El propósito de esta práctica de laboratorio es que corrobores el principio de conservación de la masa en algunas reacciones, donde a pri-mera vista parecería que no se cumple.

Material

• 1 matraz de fondo plano de 500 mL• 1 balanza analítica• 1 mortero con pistilo• 2 globos• 1 vidrio de reloj

Reactivos

• Agua• 2 pastillas efervescentes o 2 sobres de polvo efervescente (por ejemplo,

sal de uvas)

Procedimiento

Parte 1

1. Muele una de las pastillas efervescentes utilizando el mortero y el pistilo hasta lograr un polvo homogéneo.

2. Pesa el matraz vacío y con 250 mL de agua, el vidrio de reloj solo y con el polvo obtenido y, por último, el globo.

3. Mezcla el polvo dentro del matraz y espera a que se dé la reacción de efervescencia completamente.

4. Al terminar la reacción pesa el matraz con el producto de la misma.Material para la práctica.

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3BLOQUE

La transformación

de los materiales: la reacción

química

Lección 21Manifestaciones y representación de reacciones químicas (ecuación química)Lección 22La caloría como unidad de medida de la energíaLección 23Toma de decisiones relacionada con: los alimentos y su aporte calóricoLección 24Tras la pista de la estructura de los materiales: aportaciones de Lewis y PaulingLección 25Uso de la tabla de electronegatividadLección 26Escalas y representaciónLección 27Unidad de medida: mol

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1BLOQUE

Las características

de los materiales

Lección 1Relación de la química y la tecnología con el ser humano, la salud y el ambienteLección 2Propiedades cualitativasLección 3Propiedades extensivasLección 4Propiedades intensivasLección 5Mezclas homogéneas y heterogéneasLección 6Métodos de separación de mezclas con base en las propiedades físicas de sus componentesLección 7Toma de decisiones relacionadas con: la contaminación de una mezclaLección 8Concentración y efectosLección 9Aportaciones de Lavoisier: la ley de conservación de la masa

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1TEMA

Lección 1


Relación de la química y la tecnología con el ser humano, la salud y el ambiente

En todos los lugares encontramos evidencias del avance tecnológico. Este avance ha sido vertiginoso en la historia del ser humano y, en los últimos doscientos años, los progresos han sido inmensos. La tecnología ha cambia-do nuestra forma de vida en muchos sentidos. Los avances se ven reflejados aun en cosas que parecen mínimas, pero cuesta trabajo imaginar la vida diaria sin esos satisfactores.

En el campo de la medicina, por ejemplo, el desarrollo de vacunas y me-dicamentos efectivos es un muy buen ejemplo de los avances de la quími-ca, específicamente de la bioquímica, es decir, del estudio de las reacciones químicas asociadas con la vida.

En el campo de las comunicaciones, el transporte, la conservación de ali-mentos y la preservación del ambiente también ha habido grandes avances.

En algunos casos, el ser humano no reflexionó acerca de las consecuencias que implicaba el avance tecnológico y, a la larga, hubo repercusiones. Un ejemplo fue el abuso de combustibles fósiles en los vehículos automotores sin considerar el impacto ambiental. Actualmente se emplean combustibles que dañan mucho menos al planeta.


1. Llena el cuadro que compara la vida en México hace cien años con la época actual en tu comunidad.

Situación Hace cien años Actualidad

Comunicación escrita de una ciudad a otra

Tratamiento de enfermedades

infecciosas

Conservación de alimentos

Cuidado del ambiente (elige agua,

aire o tierra)

La ciencia y la tecnología en el mundo actual


Identifica las aportaciones del conocimiento químico y tecnológico en la satisfacción de necesidades básicas, en la salud y en el ambiente.Analiza la influencia de los medios de comunicación y las actitudes de las personas hacia la química y la tecnología.

El desarrollo de medicamentos efectivos ha impactado a la salud de millones de personas en todo el mundo.

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2. Reúnanse en equipos de cuatro estudiantes y comparen sus respuestas con las de sus compañeros.

3. Seleccionen uno de los cuatro aspectos del cuadro anterior y escriban cómo se ha visto reflejado el avance tecnológico en su comunidad.

4. ¿De qué manera el avance tecnológico en el transporte ha modificado el ambiente en tu comunidad?

5. Escribe dos beneficios de la medicina tradicional y dos beneficios de la medicina moderna.

Medicina tradicional Medicina moderna

6. Las pilas que emplean algunos aparatos electrónicos están fabricadas con metales que, en función de su concentración, pueden ser tóxicos. Escribe en las columnas algunas ventajas y desventajas de usar estas pilas.

V entajas Desventajas

Ejemplo de avance tecnológico en la comunicaciones.

El desarrollo industrial sin control afecta el ambiente.

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Práctica 1


Los medios de comunicación y las actitudes de las personas hacia la química y la tecnología

La tecnología ha impulsado el desarrollo del ser humano en muchos aspec-tos. Pero cuando se abusa de la tecnología, hay consecuencias adversas o im-previstas y por eso algunas personas piensan que la tecnología es negativa.

Propósito: El propósito de esta práctica es que identifiques los aspectos po-sitivos y negativos de la aplicación de la tecnología en tu vida diaria y en tu comunidad.

Material

• Computadora con acceso a Internet, periódicos o revistas sobre ciencia y tecnología.

Procedimiento

1. Busca en tu comunidad dos ejemplos de uso razonable y positivo de la tecnología.

2. Busca dos ejemplos de abuso de la tecnología, que hayan dañado el am-biente o a las personas que te rodean.

3. En Internet, periódicos, revistas o fuentes informativas cercanas a ti, busca y lee una noticia o reportaje que hable de tecnología y química.

Evaluación

1. Contesta con base en los resultados de tu investigación.

a. ¿La nota ofrece un enfoque positivo o negativo de la tecnología?

b. ¿Se presenta a la química como algo dañino? ¿Cómo?

c. ¿Los argumentos del autor de la nota son de tipo objetivo (investiga-ción documentada o reporte de hechos) o subjetivo (opinión personal)?

Existen también las tecnologías llamadas “limpias” que no contaminan.

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d. Menciona un caso en el cual una tecnología moderna sea positiva, pero que su abuso dañe al ser humano.

e. Escribe el texto para un anuncio comercial de diez segundos acerca de un producto tecnológico nuevo relacionado con la química. Puede ser un antibiótico, un alimento enriquecido con vitaminas, un mate-rial que servirá para mejorar el transporte o las comunicaciones, un fertilizante, etcétera. Tu anuncio comercial debe resaltar que el pro-ducto es resultado del progreso tecnológico y que mejora o sustituye algo ya existente, y debe mencionar las ventajas y las limitaciones. No olvides aclarar a quién va dirigida esta publicidad.

f. ¿Cuál fue tu intención al elaborar el anuncio publicitario?

g. ¿Cómo evaluar si el público responde a tu anuncio como esperabas? Presenta tu anuncio a un compañero o a un familiar, si estás traba-jando en casa, y anota lo que opina de tu propuesta.

h. Finalmente, subraya las palabras clave o palabras que definen la in-tención del anuncio comercial con base en la intención que tenías ori-ginalmente y confirma si son percibidas de esa manera por la persona a la que le leíste la propuesta. Anota esas palabras clave a continua-ción y concluye si pueden ser consideradas positivas o negativas.

ALGO MÁS

Los anuncios comerciales de alimentos en los medios de comunicación a veces emplean las frases “libre de aditivos químicos” o “100% natural”, como una ventaja sobre otros productos, es decir, se hace mención de la química como si esta fuera algo “malo”, sin recordar la gran cantidad de procesos bioquímicos existentes en los organismos naturalmente.

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2TEMA Identificación de las propiedades físicas

de los materiales

Lección 2 Propiedades cualitativas

Las propiedades físicas de un material son las características que se pueden medir y observar sin que haya cambio de la composición de la sustancia. De esta manera, el hierro fundido es químicamente igual que un lingote de hie-rro, pero sus propiedades físicas son diferentes. En otras palabras, el cambio en el estado de agregación no altera la naturaleza del metal: el hierro si-gue siendo hierro, sea sólido o líquido. Las propiedades físicas dependen, en buena medida, del estado de agregación, y las características del ambiente influyen en dicho estado.

Las propiedades físicas pueden evaluarse de manera cualitativa o cuanti-tativa. Una evaluación cualitativa solamente aporta información sobre la presencia de una propiedad y aunque esta propiedad se puede comparar entre dos materiales, los términos serán “el material A es más duro o más brillante que el material B”, pero no hay una escala y no podemos cuantifi-car dicha propiedad. Una evaluación cuantitativa permite conocer un va-lor numérico de una propiedad, lo que implica que se hace referencia a una escala. Muchas veces las escalas para medir provienen de estudios cualita-tivos de una propiedad.


1. Analiza las características de la olla y la tetera.

Hierro en estado de agregación líquido.


Clasifica diferentes materiales con base en su estado de agregación e identifica su relación con las condiciones físicas del medio.

Olla de aluminio. Tetera de plata.

a. Un objeto es de aluminio y otro de plata. ¿Cuál de los dos es más bri-

llante?

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b. ¿Es posible decir cuántas veces es más brillante un objeto que el otro simplemente viendo las fotografías? ¿Cómo podría plantearse una escala para evaluar el brillo metálico?

c. A simple vista, se observan zonas planas en los dos objetos. Recuerda que la maleabilidad es la capacidad de un material de deformarse y formar láminas. ¿Puedes decir cuál material es más maleable? ¿Cómo podrías saberlo?

2. Escribe si las propiedades que se mencionan en el cuadro, son físicas o químicas y si son cualitativas o cuantitativas.

Propiedad ¿Física o química?¿Cualitativa o cuantitativa?

Dureza

Densidad(masa de un objeto

dividida entre su volumen)

Maleabilidad

Ductibilidad(capacidad de un

material de deformarse formando alambres)

3. Explica si alguna de estas propiedades se ve modificada por el estado de agregación de una sustancia. Para ayudarte, piensa en un material en dos de sus estados de agregación y compáralos (por ejemplo, agua líqui-da y hielo, dióxido de carbono gaseoso y hielo seco, un metal sólido y uno fundido, etcétera).

15



Propiedades físicas cualitativas

Las propiedades físicas pueden ser cualitativas o cuantitativas. A veces no resulta fácil medirlas, pues algunas cambian en función de la temperatura y entonces hay que mencionar a qué temperatura se realizó la medición. De hecho, el estado de agregación de un material depende de la temperatura, a veces en un intervalo muy grande pero a veces basta poco calentamiento para tener grandes cambios.

Propósito: En esta práctica te proponemos que analices la dependencia de las propiedades físicas de los materiales de manera cualitativa en función de la temperatura y su estado de agregación. A continuación se propone un experimento para evaluar propiedades físicas de manera cualitativa y que puedas concluir acerca de la relación que guarda esta propiedad con el ambiente.

Material

• Un cubo de hielo• Una barra metálica de 10 cm de largo• Un mechero o algún medio de calentamiento• Pinzas que permitan sostener la varilla metálica

Procedimiento

1. Observa el cubo de hielo y verifica que donde empieza a derretirse hay también agua líquida. ¿Es este un cambio químico o físico? ¿De qué depende?

2. Sostén la varilla con unas pinzas aisladas y caliéntala por un extremo. Emplea el mechero con mucho cuidado. Coloca la varilla caliente sobre el hielo. ¿Qué observas? ¿Cuáles estados de agregación del agua puedes observar simultáneamente?

3. Repite este experimento, pero ahora calienta menos la varilla metálica. ¿Se observa lo mismo que cuando calentaste más? ¿Por qué?

Práctica 2

Material para la práctica.

1

2

16



4. Dibuja tus observaciones en los espacios.

Evaluación

1. Después de realizar este experimento, ¿puedes decir a qué temperatura se funde el agua? ¿Y a qué temperatura el agua se evapora? ¿Se trata de un experimento cualitativo o cuantitativo?

2. ¿De qué depende el estado de agregación del agua?

3. ¿Qué harías para plantear una escala y pasar de una determinación cua-litativa a una cuantitativa?

4. Escribe dos ventajas y dos desventajas de realizar una determinación cualitativa de una propiedad de un material.

Ventajas Desventajas

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Propiedades extensivas

Las propiedades de la materia pueden ser extensivas o intensivas:

• Las propiedades extensivas dependen de la cantidad de materia.• Las propiedades intensivas no dependen de la cantidad de materia.

Un ejemplo de propiedad extensiva es la masa: a mayor cantidad de mate-ria, mayor masa. Puede decirse lo mismo del volumen: para una sustancia dada, a mayor cantidad de masa, mayor volumen.


1. Si el peso (resultado de la acción de la gravedad sobre la masa de un cuerpo) es proporcional a la masa, ¿se trata de una propiedad intensiva o extensiva? ¿Cómo demostrarías tu respuesta?

2. Una pieza de oro de 1 cm3 tiene una masa de 19.32 gramos. Un joyero te dice que una joya que vende es de oro puro y tiene un volumen de 5 cm3.

a. ¿Cuánto debe pesar esa joya?

b. Si la joya pesa menos, ¿qué se puede decir de la pureza del oro em-pleado en la manufactura de la joya?

3. De acuerdo con la ley monetaria de México (diputados.gob.mx/LeyesBiblio/

pdf/152.pdf) el anillo exterior de las monedas de un peso pesa 0.33 gra-mos y puede ser fabricado de una aleación 96% de aluminio y 2.5% de magnesio. Si la densidad del aluminio es 2.7 g

cm3 y la del magnesio es 1.74 gcm3 ,

contesta:

a. ¿Cuántos gramos de aluminio y de magnesio se necesitan para fabri-car una moneda?

b. ¿Cuántos gramos de cada elemento se requieren para elaborar diez monedas?

c. ¿Qué volumen de cada elemento, en cm3, hace falta para elaborar una moneda?

d. ¿Qué volumen de cada elemento, en cm3, se necesita para elaborar diez monedas?

Lección 3

APRENDIZAJE ESPERADO

Identifica las propiedades extensivas (masa y volumen) e intensivas (temperatura de fusión y de ebullición, viscosidad, densidad, solubilidad) de algunos materiales.

Moneda mexicana de un peso.

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e. ¿Qué se puede concluir en relación con la cantidad de materia y el volumen?

4. Escribe en la columna izquierda la letra correspondiente a la propiedad descrita.

a. Masab. Volumenc. Temperatura de fusiónd. Temperatura de ebullicióne. Viscosidadf. Densidadg. Solubilidad

Propiedad extensiva relativa al espacio ocupado por un material

Propiedad intensiva, que es la cantidad máxima de materia que puede disolverse en un disolvente dado a un temperatura establecida

Propiedad intensiva que es la oposición de un líquido a fluir

Propiedad extensiva que se refiere a la cantidad de materia de un objeto

Propiedad intensiva que se refiere a la temperatura que debe alcanzarse para que un material pase de sólido a líquido

Propiedad intensiva que se refiere la cantidad de masa que ocupa la unidad de volumen de un objeto

Propiedad intensiva que se refiere a la temperatura que debe alcanzarse para que un material pase de líquido a vapor

5. ¿Cómo determinarías la solubilidad de un material sólido en un volumen conocido de agua?

6. A partir de tu respuesta a la pregunta 5, ¿qué ocurriría si trabajaras con el doble del volumen de agua? ¿Cuánta masa esperarías que se disolvie-ra en relación con la solubilidad que se menciona en la pregunta 5? ¿Es la solubilidad una propiedad intensiva o extensiva?

19


Práctica 3

Medición de propiedades extensivas

Las propiedades extensivas dependen de la cantidad de materia de un objeto o material. La cantidad de materia puede medirse directamente empleando una balanza pero otras propiedades se pueden determinar re-lacionando dos o más propiedades extensivas.

Propósito: El propósito de esta práctica es que determines y relaciones pro-piedades extensivas y obtengas una nueva propiedad.


Material

• 1 probeta graduada de 100 mL• 20 monedas de 1 peso• Varios pedazos de grava más o menos del

mismo tamaño y que quepan en la probeta graduada (de ser necesario emplea una probeta más grande)

• Balanza granataria• Agua

Procedimiento

1. Llena la probeta de 100 mL con agua hasta la mitad, es decir, 50 mL.

2. Revisa la probeta y anota cuál es el menor cambio de volumen, expresado en mililitros, que puedes registrar.

.

3. En caso de que las divisiones de la probeta sean mayores a 1 mL te recomendamos que emplees más monedas para que puedas regis-trar los cambios que se presentarán.

4. Pesa las monedas en conjunto, de modo que puedas calcular el promedio por moneda.

Peso de las veinte monedas, expresado en gramos:

Peso promedio de cada moneda, expresado en gramos:

5. Ahora agrega monedas a la probeta, de cuatro en cuatro (si tu probeta tiene divisiones muy amplias, quizá debas emplear un número mayor de monedas para apreciar el cambio). Registra cuánto aumentó el volumen de agua en cada adición de monedas. Completa la tabla.

Bloque 1 ∙ Lección 3 20


Número de monedas

agregadas

Masa total de monedas en gramos

Volumen inicial (en mL)

Volumen final (en mL)

Diferencia de volumen

(volumen final – volumen inicial) (en mL)

0 0 50 50 0

4

8

12

16

20

6. El volumen de agua desplazado depende del número de monedas agre-gadas, es decir, de la masa de monedas. Para dejar esto claro, realiza una gráfica con los puntos de la segunda y quinta columnas.

Evaluación

1. A partir de esta gráfica, predice cuál sería el volumen desplazado, en mL, si agregaras diecisiete monedas a la probeta.

2. ¿Puedes concluir cuál es la densidad de cada moneda? Recuerda que cada moneda está formada de dos aleaciones, pero aun así es posible determinar la densidad (en g

mL) de cada una.

3. ¿Puede aplicarse el mismo procedimiento para determinar la densidad de la grava? Inténtalo y reporta la densidad en la siguiente línea.

4. ¿La densidad es una propiedad intensiva o extensiva?

Masa de monedas (g)

Volumen de agua desplazada (mL)



Lección 4


Explica la importancia de los instrumentos de medición y observación como herramientas que amplían la capacidad de percepción de nuestros sentidos.

Propiedades intensivas

Para observar y medir algunas propiedades, será necesario usar instrumen-tos de medición que permitan cuantificarlas y ampliar nuestras capacida-des de percepción.

Muchos fenómenos de la Naturaleza ocurren a escala microscópica y para observarlos hay que emplear lentes de aumento o microscopios. En ocasio-nes, se requieren instrumentos más finos que permitan observar más deta-lles, incluso a nivel atómico.

La precisión y exactitud de la medida depende de la selección del instru-mento de medición. En química se emplea material de vidrio graduado o volumétrico: a. el material volumétrico o aforado (matraces, pipetas, etcé-tera) tiene una marca (llamada “aforo”) que indica que llevando el volumen hasta ese nivel se tiene la cantidad exacta que se indica en el instrumental; b. el material graduado muestra una escala en la que es posible medir toda una serie de valores según se desee o sea necesario.


1. Para medir una propiedad debemos usar instrumentos de medición ade-cuados. Por ejemplo, no es prudente emplear una balanza de laboratorio o la de una tienda para pesar un automóvil. En el ejercicio siguiente, une con líneas el instrumento de medición con lo que puede medir.

Lupa. Termómetro clínico. Pirómetro digital. Microscopio.

A. Temperatura del cuerpo humano

B. Imagen de células animales

C. Temperatura del hierro fundido

D. Huella digital

a. b. c. d.



2. Para preparar una taza de café se sigue la siguiente receta:

“Se ponen 250 mL de agua a hervir, cuando se consigue la ebullición, se agrega una cucharada de café molido y se deja un minuto más. Después de eso, se apaga y se deja reposar. Finalmente se endulza agregando 1 g de azúcar”.

a. ¿Cuáles de los siguientes materiales de laboratorio tendrías que em-plear para seguir esta receta? Justifica tu respuesta.

Operación Material ¿Sí o no? Justificación

Medir el agua para el café

Matraz volumétrico

de 250 mL

Medir el agua para el café

Vaso de precipitados

de 250 mL

Medir la cantidad de

café

Balanza granataria

Medir el tiempo de ebullición

Cronómetro

Medir la cantidad de

azúcar

Balanza granataria

3. Analiza las imágenes y contesta. ¿Con qué medirías 200 mL de un líqui-do: un matraz aforado de 250 mL o un vaso de precipitados de 500 mL? Justifica tu respuesta.



Práctica 4

Propiedades de la materia e instrumentos de medición

Para elaborar instrumentos de medición, se establecen escalas universa-les con las que se pueden comparar los objetos que se desea conocer. Por ejemplo, todos los países han acordado que la unidad de longitud, el me-tro, se define en función de la longitud de onda asociada con un átomo de un elemento (kriptón), pero antes se tenía un patrón de platino-iridio que marcaba cuál era exactamente la longitud del metro. El asunto principal, en cualquier caso, es que los involucrados en la medición acuerden cuál re-ferencia se va a emplear.

Propósito: Elaborar una escala propia de temperatura.

Material

• 1 termómetro graduado• 2 vasos de precipitados de 250 mL• 1 mechero• 1 balanza granataria• Agua• Hielo frappé (es el hielo que se usa en un raspado, es decir, pequeños

trocitos de hielo)• Sal de mesa

Procedimiento

1. Llena cada vaso de precipitados con hielo hasta una altura de 50 mL aproximadamente. Numéralos como 1 y 2.

2. Mide la temperatura del hielo en el vaso 1 con el termómetro. Cuando ya

no cambie, registra el valor en grados Celsius.

3. Pesa en la balanza granataria una cantidad de sal que tú hayas decidido

entre 10 y 50 g. Registra el valor en gramos.

4. Esparce la sal sobre el hielo del vaso 2 y mide la temperatura cuando esta se estabilice. Regístrala en grados Celsius.

5. Compara las temperaturas que obtuviste en cada caso. ¿Son diferentes?

De ser así, ¿cuál es el motivo?

6. Ahora vas a calentar cada vaso de precipitados para disolver el hielo.

7. Mientras se funde el hielo, continúa midiendo la temperatura. Registra el

valor de la temperatura en grados Celsius.

ALGO MÁS

Escalas de temperatura

Una de las primeras escalas de temperatura empleadas en ciencia, fue la propuesta por Reáumur, que propuso como referencia inferior la temperatura de fusión del hielo en agua, mientras que la referencia superior era la temperatura de ebullición del agua, pero dividió la escala en 80 grados. En ambos casos la medición se hizo a nivel del mar. Empleando esas mismas referencias, Anders Celsius en el siglo XVIII propuso una escala que iba de 0 a 100 grados, es decir, era una escala “centígrada”; muchas veces los grados Celsius son llamados también Centígrados por ese motivo. Esta escala no es la única existente, pues además está la propuesta por Fahrenheit que empleó otras referencias y una división distinta. Años después vendría la escala de temperaturas propuesta por Kelvin basada en la teoría cinética de los gases.



8. Posteriormente verás que la temperatura empieza a subir. Lleva el líqui-do a ebullición. En el caso del hielo al que has agregado sal, agita un poco el líquido para ayudar a la disolución de la sal. Registra el valor, en gra-dos Celsius, cuando la temperatura permanezca estable.

9. La temperatura de ebullición del agua a nivel del mar es 100 °C. ¿Coincide este dato con tu medición experimental? ¿Por qué?

Evaluación

1. Una vez que has obtenido los cuatro valores de temperatura (dos de fu-sión y dos de ebullición), en la siguiente figura dibuja tu escala con hielo y agua como una línea vertical paralela a la escala Celsius e incluye tam-bién la escala de hielo con sal. En las líneas de abajo, contesta: ¿Tu escala va ser centígrada o vas a dividir en 180 partes como lo hizo Fahrenheit? ¿Qué criterios vas a emplear para plantear esa división? ¿Qué criterios debe seguir una escala para ser lo más útil posible?



3TEMA

Experimentación con mezclas

Lección 5


Identifica los componentes de las mezclas y las clasifica en homogéneas y heterogéneas.Identifica la relación entre la variación de la concentración de una mezcla (porcentaje en masa y volumen) y sus propiedades.

Mezclas homogéneas y heterogéneas

Una mezcla es una dispersión de una sustancia en otra, sin importar el esta-do de agregación de ninguna de las dos. Las mezclas pueden clasificarse en homogéneas y heterogéneas con base en una simple observación:

Las mezclas heterogéneas son aquellas cuyos componentes se aprecian a simple vista, en tanto que las mezclas homogéneas aparecen como un con-tinuo y sus componentes no se distinguen a simple vista. De hecho, se puede asegurar que una mezcla heterogénea es aquella en la que se pueden distin-guir las fases que la forman, mientras que una mezcla homogénea solamen-te presenta una fase y es uniforme.

Las mezclas heterogéneas reciben distintos nombres: dispersiones, suspen-siones, etcétera; por otra parte, las mezclas homogéneas pueden ser diso-luciones o soluciones. Si son soluciones, analizando una porción, pueden conocerse todas las características de la solución. Las mezclas, ya sean ho-mogéneas o heterogéneas, pueden separarse por medios físicos más o me-nos sencillos, como se verá en la siguiente lección.

Las soluciones son mezclas homogéneas que cuentan con dos componen-tes: el soluto y el disolvente. El soluto es la sustancia que se encuentra en menor cantidad en una disolución, mientras que el disolvente es el que se encuentra en mayor cantidad.

Las disoluciones o soluciones se utilizan mucho en la vida diaria, y aunque suelen prepararse disolviendo un sólido en un líquido, no es raro encontrar soluciones de un líquido en un líquido, o un sólido en un sólido (aleación).

Un parámetro muy importante en una solución es la cantidad de soluto y de disolvente que se va a mezclar. Si es muy baja la cantidad de soluto, este po-dría considerarse una contaminación. De cualquier forma, trabajar con bajas cantidades de soluto lleva a decir que una solución es diluida. Cuando a una solución se le agrega tanto soluto que ya no puede disolverse más, se dice que la solución está saturada. Algunas sustancias son capaces de disolverse más al calentar la disolución, en cuyo caso se habla de soluciones sobresaturadas.


1. Escribe homogénea o heterogénea, según corresponda a las caracterís-ticas de la mezcla.

a. Un chef prepara una ensalada mezclando pedazos de lechuga, gra-nos de elote, trocitos de zanahoria, chayote y un poco de betabel. La

ensalada es una mezcla .

Una ensalada es un ejemplo de mezcla heterogénea.



b. El mismo chef prepara un aderezo para la ensalada mezclando vina-

gre y aceite (vinagreta) sin agitarlos. Esa mezcla es .

c. Antes de agregar la vinagreta, el cocinero la agita de modo que que-den completamente integrados el vinagre y el aceite. Esa vinagreta

es una mezcla .

d. Un albañil mezcla arena, grava y cemento con agua para realizar una

construcción. La mezcla resultante es .

e. Una medicina dice en las instrucciones de uso: “Agite antes de usarse”.

La medicina debe ser una mezcla .

f. Una persona le agrega leche a su café. La mezcla que obtiene es

.

2. Escribe, delante de cada mezcla, si es homogénea o heterogénea.

Mezcla Clasificación

Oxígeno y nitrógeno son los componentes principales que conforman el aire de la atmósfera

Suspensión de cal en agua

Gas carbónico en una bebida gaseosa (antes de abrirla)

Gas carbónico en una bebida gaseosa (después de abrirla)

Acero al carbono (aleación de hierro con pequeñas adiciones de carbono)

Acero inoxidable (aleación de hierro con adiciones de cromo y níquel)

Pintura acrílica para decorar el exterior de casa

Alcohol etílico al 96% v/v (porcentaje en volumen)

Agua oxigenada al 10% v/v

Solución de hipoclorito para blanquear la ropa

3. Menciona un ejemplo de mezcla homogénea y otro de mezcla heterogé-nea que puedas ver en tu casa.

Un café con leche es también una mezcla.



4. ¿Es correcto llamar “alcohol del 96%” al conocido antiséptico domésti-co si ese término se refiere a que de cada 100 unidades de volumen, solo 4 son de agua? Justifica tu respuesta y recuerda que “el soluto es la sus-tancia en menor cantidad y el disolvente es la sustancia en mayor canti-dad en una disolución”.

5. ¿Qué tipo de mezcla es un vino de mesa: homogénea o heterogénea?

6. Una emulsión es una mezcla de agua y aceite que si se deja reposar du-rante mucho tiempo puede separarse. Este es el caso de la mayonesa o una crema cosmética para el cuerpo. ¿Una emulsión es una mezcla ho-mogénea o heterogénea? Argumenta tu respuesta.

7. Una emulsión puede hacerse con agua dispersa en aceite, pero también puede ser de aceite disperso en agua. ¿Cuáles serían las principales dife-rencias entre esas dos emulsiones?

8. ¿Qué ocurre si una persona toma, sin agitar, una medicina que indica que debe agitarse antes de tomarse?

9. El bronce es una aleación de cobre (Cu) y estaño (Sn). Las características de la aleación (dureza, maleabilidad, punto de fusión, etcétera) depen-den de la cantidad de cada elemento en la aleación. De esta manera, hay varios tipos de bronce dependiendo del uso que se le va a dar. Un bronce común está formado por 88 partes de cobre en masa y 12 partes de esta-ño en masa.

a. ¿Cuántos kilogramos de cobre se necesitan para producir 100 kg de

bronce?

Las emulsiones se utilizan en la industria cosmética.

6



b. Con 10 kg de Sn, ¿cuántos kilogramos de bronce comercial se pueden producir?

c. Para que reaccionen los 10 kg de estaño, ¿cuántos kilogramos de co-bre se deben comprar?

d. Si se disminuyera la cantidad de cobre en el bronce, ¿cómo cambiaría el color del bronce resultante, sabiendo que el cobre es anaranjado intenso y el estaño es plateado? Explica tu respuesta.

e. El cobre es un metal que resiste la corrosión atmosférica. Si se fabri-ca un bronce con menor cantidad de cobre que el necesario para un bronce comercial, ¿cómo cambiará su resistencia a la corrosión? Jus-tifica tu respuesta.

10. De acuerdo con algunos investigadores, una taza de 240 mL de leche entera contiene 8.0 g de grasa, mientras que una taza de leche des-cremada tiene apenas 0.4 g. (hablemosclaro.org/mitosyrealidades.aspx#.

UjCOvH_bWuI). Con base en esta información, contesta.

a. ¿Cuántos gramos de grasa tomaría una persona si al día consumiera dos tazas de 240 mL de leche entera? ¿Y si tomara leche descremada?

b. ¿Cuántos gramos de grasa contiene un litro de leche entera y cuántos un litro de leche descremada?

c. ¿Qué tipo de mezcla es la leche: homogénea o heterogénea?

Objeto de bronce.



Práctica 5

Identificación de mezclas homogéneas y heterogéneas

Las mezclas están formadas por dos o más componentes, de los que se dice que está uno disperso en el otro. De esta manera se puede hablar de una fase dispersa en la otra. En el caso específico de una disolución o solución, el componente mayoritario se llama disolvente, mientras que el minoritario se llama soluto.

Propósito: El propósito de esta práctica es preparar mezclas e identificarlas como homogéneas o heterogéneas.

Material

• 5 vasos de precipitados de 250 mL• 1 mechero o medio de calentamiento• 1 balanza granataria• 2 vidrios de reloj• 1 espátula• 1 cuchara desechable• Azúcar blanca• Azúcar morena o mascabado• Limadura de hierro

Procedimiento

1. Con ayuda de la espátula, pesa 5 g de azúcar blanca y 5 g de azúcar mascabado.

2. A dos vasos de precipitados agrega 100 mL de agua.

3. En uno de los vasos agrega el azúcar blanca y en el otro el azúcar morena, sin agitar. Se obtuvieron dos mezclas: ¿son homogéneas o heterogéneas?

4. Ahora agita ambos vasos de precipitados. ¿Las mezclas que obtuviste son homogéneas o heterogéneas?

5. Calienta ambos vasos hasta llevar el agua a ebullición. Anota los cam-bios que notes y vuelve a contestar: ¿Las mezclas son homogéneas o heterogéneas?




6. Ahora mezcla 1 g de limadura de hierro y 1 g de azúcar blanca. ¿La mezcla resultante es homogénea o heterogénea?

7. Agrega ahora 100 mL de agua y agita. ¿La mezcla resultante es homogé-nea o heterogénea?

8. A la mezcla de limadura de hierro y azúcar, agrega 10 g de azúcar y agita la mezcla resultante. ¿Qué tipo de mezcla es ahora?

9. Toma 100 mL de agua potable y vacíalos en un vaso de precipitados de 250 mL.

10. Agrega 0.5 g de azúcar blanca; agita hasta disolver y prueba la mezcla re-sultante. Para esto, toma una muestra pequeña con la cuchara desechable. Anota tus observaciones. ¿Resultó una mezcla homogénea o heterogénea?

11. Agrega 1 g más de azúcar al vaso anterior. Vuelve a agitar y vuelve a pro-bar la mezcla resultante. Anota tus observaciones. ¿La mezcla resultante es homogénea o heterogénea?

12. Agrega 5 g más de azúcar al vaso anterior, vuelve a agitar y vuelve a probar la mezcla resultante. ¿Cómo ha cambiado el sabor de la mezcla en función de la cantidad de azúcar (fase dispersa) en el agua (fase con-tinua)? ¿La mezcla es homogénea o heterogénea?

13. Aunque agregaras más azúcar al agua, ya no se disolvería más. Se dice que la solución está saturada. ¿Qué ocurrirá si calientas la mezcla?

Evaluación

1. Contesta: ¿Qué te permite saber si una mezcla es homogénea o heterogénea?




Deduce métodos de separación de mezclas con base en las propiedades físicas de sus componentes.

Lección 6

La destilación es un método de separación de mezclas líquidas a nivel industrial y de laboratorio.

Métodos de separación de mezclas con base en las propiedades físicas de sus componentes

Las mezclas homogéneas y las heterogéneas están formadas por dos o más componentes, pero a veces es necesario separar los componentes de dichas mezclas. De hecho, muchas veces esos métodos de separación sirven para purificar algunos de los componentes de las mezclas.

Las separaciones se basan en las propiedades de los componentes de las mezclas.

Por ejemplo, si dos sustancias líquidas forman dos fases, se tiene una mez-cla heterogénea y bastará con esperar a que se separen por gravedad, pues una es más densa que la otra. En cambio, si se tratara de dos sustancias líquidas que forman una solución (mezcla homogénea), podríamos dejarla mucho tiempo, pero no se separarían por diferencia de densidad. Lo mejor es acudir a otra propiedad física: el punto de ebullición. Si el punto de ebu-llición del soluto está suficientemente separado del punto de ebullición del disolvente, será posible separarlos (la recomendación es que sean al menos 5 °C). A la separación de componentes de una mezcla con base en sus puntos de ebullición se le llama destilación.

Si la gravedad basta para separar un sólido en un líquido, por dife-rencia de densidad (mezcla heterogénea), se dice que se separaron por precipitación, sedimentación o decantación.

En una solución, se puede aumentar la temperatura y eliminar el disolvente, con lo que la solución se concentra y, si se deja

enfriar, se puede tener el soluto separado por com-pleto. A veces no hace falta eliminar por comple-to el disolvente, pues al concentrar la solución se puede enfriar el recipiente de manera repentina y formarse los cristales de soluto. Por supuesto, sea en un laboratorio o en la industria (proceso basado en la solubilidad de una sal en un disol-vente en función de la temperatura), el proceso de cristalización debe realizarse en recipientes que soporten un enfriamiento drástico.

A veces hay sustancias dispersas en una fase continua y, si se dejaran preci-pitar, a la larga terminarían sedimentando, aunque en un tiempo muy largo. Por eso conviene emplear el proceso llamado filtración, en el que se pasa una mezcla heterogénea por un medio poroso (con poros muy pequeños) de modo que el sólido se quede en el filtro.


1. El punto de ebullición del etanol es de 80 °C y el del agua es 100 °C (en el nivel del mar). ¿Cómo separarías una mezcla de 77% de etanol en agua?



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