ud.1 física y química 2º eso (lomce) ed.2016
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Ejercicios, actividades y tareas de recapitulación
Al finalizar la unidad y para que compruebes si has afianzado los conocimientos, se plantean unas actividades agrupadas por con-tenidos.Las actividades están clasificadas en tres niveles de dificultad me-diante los siguientes símbolos:
Sencilla, media, difícil.
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Luz y sonido
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Unidad 8PRÁCTICA DE LABORATORIO
ObjetivoLlevar a cabo algunas experiencias relacionadas con la naturaleza y la percepción del color.
Naturaleza del colorEl color es una sensación fisiológica y psicológica que solo algunas especies animales comparten con el ser humano. Ante la pregunta: «¿qué se percibe al mirar?», una posible respuesta sería: «formas de diversos colores». Sin embargo, un objeto parece de diferentes colores cuando se ilumina con luces de distinto color. Entonces ¿es el color una característica propia del objeto? La respuesta es no.
El color que se percibe es el resultado de la interacción de la luz de la fuente luminosa con el material del objeto iluminado y de la interpretación que realiza el órgano de la visión del ser vivo de la luz que recibe del objeto.
Un mismo objeto puede ser percibido de distinto color por diferen-tes especies animales, ya que procesan la luz que reciben de dis-tintas maneras. Por tanto, los ojos no muestran «las cosas tal cual son», sino como un modo especial de verlas.
Desarrollo■■ Mezcla aditiva de luces de color
1. En una habitación oscura se colocan sobre una mesa tres flexos con bombillas blanca, roja y amarilla. Los flexos se encuentran alineados y separados entre sí aproximadamente una distancia de un metro y se orientan de tal forma que estén paralelos con respecto a una pantalla blanca colocada sobre una pared.
2. Se encienden los flexos para que emitan luz sobre la pantalla sin que existan interferencias entre los tres haces emitidos de luz.
3. Se coloca un obstáculo, por ejemplo, una vasija, delante de la pantalla dentro del cono de luz emitido por cada flexo y en una posición tal que las tres vasijas sean bien visibles. El resultado es que la vasija que se ve verde al ser iluminada con luz blanca se ve oscura cuando se la ilumina con luz roja o muy amarilla cuando se la ilumina con luz amarilla.
4. Se cambian las bombillas a los flexos, de forma que tengas bom-billas de colores rojo, verde y azul oscuro. Se encienden los fle-xos y se dirigen los tres haces de luz sobre una misma zona de la pantalla. Se observa que la mezcla de las tres luces da una iluminación de color blanco.
¿Qué es el color?
MATERIALES■■ 3 focos tipo flexo.■■ Bombillas de colores azul oscuro, rojo, verde, amarillo y blanco; se re-comienda usar bombillas led tipo par 38.
■■ 3 vasijas o jarrones.■■ Pinturas de dedos de los colores amarillo, magenta y cian.
■■ Pantalla blanca de pared.■■ Superficie lisa de un tablero de una mesa.
EPI: ■■ Bata de laboratorio.
Flexo.
Bombilla led tipo par 38.
5. Se repite la experiencia, pero usando solo dos luces, de forma que: a) se mezclan luces roja y verde, b) se mezclan luces roja y azul oscuro y c) se mezclan luces verde y azul oscuro. El resul-tado es que la sensación en el ojo es en: a) de color amarillo, en b) de color magenta y en c) de color cian.
Mezcla aditiva de luces de color
Focos luminosos Sensación en el ojo
Rojo + verde + azul oscuroRojo + verdeRojo + azul oscuro Verde + azul oscuro
BlancoAmarilloMagentaCian
Explicación: al iluminar con luz blanca un objeto que no absorba la luz parece de color blanco, ya que refleja todos los colores. Por el contrario, si un objeto absor be todos los colores de la luz blan-ca, aparece a los ojos de color negro.
Las luces roja, verde y azul oscuro se llaman luces de colores prima rios, porque cuan do se mezclan producen en el ojo la sensa-ción de blan co. Todas las demás luces de color se logran mezclan-do adecuadamente las luces de los colores primarios y es una mezcla aditiva. Se llama colores complementarios a aquellos co-lores distintos cuya mezcla proporciona otro color diferente. Así, el rojo y el verde son colores complementarios porque producen el color amarillo.
■■ Mezcla sustractiva de colores
1. Se dispone de tres tarros de pinturas de dedos de los colores ama-rillo, magenta y cian, de forma que se toma con el dedo de la mano un poco de pintura (pigmento) y se extiende sobre la mesa.
2. Se realizan las siguientes mezclas de colores. Se obtiene un co-lor diferente:
Mezcla sustractiva de pigmentos
Absorbe la luz
Refleja la luz (sen sación visual)
Amarillo + magentaAmarillo + cianMagenta + cian
Azul + verdeAzul + rojoVerde + rojo
RojoVerdeAzul
Explicación: En el estudio de la mezcla de colores hay que distinguir entre la mezcla de luces de colores y la mezcla de materias colo-readas, llamadas pigmentos, ya que la mezcla de los colores de los pigmentos es una mezcla sustractiva y no aditiva.
Todos los procedimientos para imprimir colores sobre una super-ficie, como en un tablero o en un papel, se basan en la producción de mezclas sustractivas, mientras que la formación de colores en la televisión está basada en la mezcla aditiva, ya que no emite luz reflejada, sino la producida directamente en la pantalla.
Los colores primarios de los pigmentos son amarillo, magen ta y cian, porque absorben un color primario de la luz blanca y reflejan los otros dos.
Mezcla de luces roja, verde y azul os-curo.
Pigmento de color
Absorbe la luz
Refleja las luces de color
Amarillo Azul Roja + verde
Magenta Verde Roja + azul
Cian Roja Verde + azul
Los colores primarios de los pigmen-tos son amarillo, magenta y cian. He aquí una gran diferencia entre el oído y el ojo, pues las personas pode-mos distinguir dos sonidos diferentes que lleguen mezclados, pero si mez-clamos dos colores, percibimos un color diferente.
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Proyecto
Desarrollo de contenidos
Práctica de laboratorio
Presentación de la unidad
Organización de la unidad
Desafío PISA
A través de la lectura de un texto motivador y relacionado con la aplica-ción de la ciencia en la sociedad, se plantean actividades donde hay que poner en acción la comprensión del citado texto, la relación de tareas que necesiten la búsqueda de información complementaria en bibliogra-fía escrita o en Internet y la realización de trabajos escritos individuales o en grupo que requieran el uso de recursos informáticos adecuados para la presentación de la información y su exposición escrita u oral. El diseño de estos «desafíos » está inspirado en las pruebas PISA. 229
Luz y sonido
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Unidad 8DESAFÍO PISA
El conocimiento de la velocidad del sonido es muy importante en el caso de un avión que vuele a una velocidad mayor que la del sonido. En este caso, las ondas sonoras se agolpan a los lados del avión y se crea una interferencia entre ellas, que origina una onda de amplitud muy grande llama-da onda de choque, que tiene forma cónica con el vértice en el extremo delantero del avión.
Cuando el avión vuela con una rapidez mayor que la del sonido, se dice que viaja a velocidad super-sónica. Esta velocidad se expresa mediante el llamado número de Mach, M, que es la relación entre la velocidad del objeto, en este caso el avión, y la del sonido en el medio en el que se encuentre:
=M objeto
sonido
v
v
Cuando un avión alcanza la velocidad del sonido, se produce una detonación y la formación de la onda de choque se percibe mediante una estela característica. La onda de choque de un avión supersónico (M > 1) es muy molesta, de forma que si el avión vuela a poca altura produce mucho ruido y transporta energía sufi-ciente como para romper los cristales de ventanas.
En el esquema adjunto se muestra el vuelo de un avión a distintas velocidades. En I, II y III el avión vuela a una velocidad inferior a la del sonido. En IV el avión está rompiendo la barrera del sonido y en V vuela a una velocidad supersónica, con la consiguiente formación de la onda de choque.
La barrera del sonido
I
II
III
IV
V
ActividadesTras la lectura del texto anterior, realiza las siguientes actividades:
Actividad 1: Indica cuál es la afirmación correcta:
A: Una onda de choque es una onda luminosa visible por la estela que deja.
B: El número de Mach, M, tiene las unidades de una velocidad.
C: Una velocidad supersónica es aquella en la que M = 1.
D: Un avión supersónico que vuele a baja altura produce mucho ruido y es capaz de romper los cris-tales de las ventanas de los edificios próximos.
Actividad 2: Lee el siguiente párrafo: «No es necesario subirse a un avión de caza para romper la barrera del sonido. En un circo, el domador de animales puede utilizar un látigo, cuyo movimien-to puede ser más rápido (casi siempre) que la velocidad del sonido. Esto también produce un estruendo sónico en miniatura. Las ondas de aire de alta velocidad resultantes producen ese es-truendo de sonido o estallido. Si el latigazo se produce sobre una superficie sucia o polvorienta, la onda de choque provocará un le-vantamiento del polvo que esté alrededor del origen de la onda.»
¿Crees que el fenómeno del estruendo sónico por el chasquido del látigo puede ocurrir en la vida cotidiana, como cuando se toma una toalla y se sacude rápidamente una de sus puntas? Para ello, da una explicación de dicho hecho mediante una respues-ta escrita razonada en torno a cinco líneas.
Actividad 3: Expresa en km/h la velocidad correspondiente a M = 1,5 y justifica si es posible conseguir una velocidad Mach = 1 con un automóvil.
Actividad 4: Busca información comple-mentaria en Internet e indica las causas por las que ya no está en servicio el avión supersónico de pasajeros Concorde.
Actividad 5: A partir de la información del texto y de la que puedes hallar sobre vuelos supersónicos y la barrera del sonido en las enciclopedias virtuales, contesta la siguiente pregunta: ¿son frecuentes los viajes a velocidades superiores a la del sonido? Y para ello realiza un juicio crítico sobre el tema planteado mediante una presentación en forma de PowerPoint, confeccionado al efecto mediante cinco diapositivas.
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Mi proyecto A través de un texto se contextualiza la tarea que hay que realizar en la unidad con relación al proyecto de investigación que se tra-bajará durante el curso. Estas tareas te ayudarán a experimentar y reflexionar sobre los diferentes tipos de métodos e instrumen-tos de trabajo, no solo en relación con el desarrollo de la unidad, sino también en otros contextos en los que puedan ser relevantes el conocimiento científico y su utilización.
Evalúate
A continuación comienza el desarrollo de contenidos explicado con un lenguaje sencillo, comprensible y riguroso, y siempre acompañado, don-de se requiera, de fotografías y gráficos para mejorar la comprensión. Para aclarar las posibles dudas surgidas se intercalan numerosos ejer-cicios y actividades resueltos, que son problemas resueltos explica-dos de forma sencilla y rigurosa.A lo largo del texto se plantean gran número de actividades y tareas que sirven para comprobar, comprender y afianzar los contenidos desarrollados en cada epígrafe, y conocer ejemplos de su aplicación que se encuen-tran en la vida cotidiana.
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Unidad 5 El movimiento y sus causas
El estado de movimiento con el que está ani mado un objeto depende del observador. Por ello, para describir cualquier movimiento hay que elegir un observador y describir un sistema de referencia respecto del que se localizan las sucesivas posiciones del objeto.
3.1. Trayectoria
La trayectoria es la línea imaginaria que une las sucesivas posicio-nes que ocupa un objeto respecto del sistema de referencia.
La trayectoria es una línea en un mapa, una carretera, un camino, las huellas marcadas en la nieve o la estela que deja en el cielo un re-actor.
Las trayectorias pueden ser líneas rectas o líneas curvas. Las trayec-torias curvilíneas pueden ser circunferencias, elipses, parábolas u otro tipo de curva cualquiera.
Trayectoria rectilínea. Trayectoria circular. Trayectoria curvilínea.
3.2. Distancia recorridaLa distancia recorrida por un objeto se mide sobre la trayectoria re-corrida y se calcula restando las coordenadas de las posiciones con-sideradas.
En una línea recta En una línea curva
Distancia = ∆x = xfinal − xinicial Distancia = ∆e = efinal − einicial
Las distancias en el SI se miden en metros, m, y si son relativamente grandes, como la que hay entre dos ciudades, en kilómetros, km.
1 km = 1 000 m
3.3. Tiempo transcurridoPara precisar el instante en el cual un móvil ocupa una posición determi nada, hay que elegir una referencia de tiempo. Lo más sencillo es poner en marcha un cronómetro, real o imaginario, en el mismo instante en que comienzan las observaciones.
El tiempo transcurrido se mide en el SI en segundos, s, y con frecuen-cia se utiliza una unidad de medida más grande como la hora, h.
1 h = 60 min y 1 min = 60 s ⇒ = =1 h 1 h 60 min1 h
60 s1 min
3600 s
Elementos del movimiento3.
Distancia recorrida en una línea recta y en una línea curva.
0
0
xinicial
einicial
∆x
xfinal
∆eefinal
La noción de despacio o deprisa es algo intuitivo a los sentidos. Al pa sear, correr o ir en bicicleta se dice que vamos despacio o deprisa.Para comprender lo despacio o deprisa que caminamos, se necesita definir alguna magnitud que nos permita medir y comparar. Esta magni-tud es la velocidad media.
Se denomina velocidad media, vm, a la distancia que recorre un objeto en la unidad de tiempo.
Para calcular la velocidad media que lleva un objeto, se divide la dis-tancia recorrida entre el tiempo empleado en recorrerla.
=velocidad media distancia recorridatiempo empleado
; sus unidades son = −ms
m · s 1
La velocidad instantánea es la que lleva un objeto en un instante de-terminado. Es la cantidad que indica el velocímetro de un automóvil.
4.1. La unidad km/hSe aprecia mejor si un móvil va despacio o deprisa expresando la ve-locidad media en km/h que en m/s.
Para pasar de unas unidades a otras, hay que utilizar los correspon-dientes factores de conversión.
= =1 kmh
1 kmh
1000 m1 km
1 h3 600 s
1 m3,6 s
= =1 ms
1 ms
1 km1000 m
3 600 s1 h
3,6 km1 h
Velocidad media y velocidad instantánea
4.
El velocímetro indica el módulo del vector velocidad instantánea y el cuentakilóme-tros indica la distancia recorrida.
Rapidez o celeridadLa velocidad se identifica con la rapidez o celeridad cuando la trayectoria del móvil es una lí-nea recta o no se tienen en cuenta los cambios de la direc-ción del movimiento.
Un atleta corre la carrera de 100 m lisos en 9,84 s. Determina su velocidad media y exprésala en km/h.
La velocidad media es: = = =vdistancia
tiempo100 m9,84 s
10,16 msmedia
La velocidad expresada en km/h es: = = ⋅ ⋅ =v 10,16 ms
10,16 ms
1 km1000 m
3600 s1 h
36,58 kmhmedia
Un atleta de maratón recorre los 42,195 km de que consta la prueba en un tiempo de 2 h 13 min 16 s. Determina la velocidad media expresada en km/h y en m/s.
Expresando el tiempo en horas: = = + + =t 2 h 13 min 16 s 2 h 13 min 1 h60 min
16 s 1 h3600 s
2,22 h
La velocidad media es: = = =vdistancia
tiempo42,195 km
2,22 h19 km
hmedia
En unidades del SI: = = ⋅ ⋅ =v 19 kmh
19 kmh
1000 m1 km
1 h3600 s
5,28 msmedia
Ejercicios y actividades resueltos
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El libro comienza con una doble página dedicada al proyecto del curso con un texto introductorio y tres apartados: Sitúate ante el trabajo a realizar plantea una serie de cuestiones sobre el texto que llaman a la reflexión, Lo que tienes que hacer muestra lo que harás durante el desarrollo del proyecto y el objetivo per-seguido y, por último, Pasos a seguir señala cuáles son los pasos que tendrás que hacer por unidad para realizar el proyecto.
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2005 fue el año internacional de la FísicaPRIMER TRIMESTRE : Título del primer trimestre
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¿Qué es la ciencia?PROYECTO
Formad grupos de tres personas:
a) Leed el texto anterior con detalle y haced un breve comentario sobre:■■ ¿Cuál puede ser el propósito del texto?■■ Justificar si el concepto de la ciencia ha quedado explicitado de forma clara y concisa.
b) Indicad las conclusiones que se pueden obtener tras la lectura del texto.
c) ¿Se puede considerar que es importante dedicar esfuerzos al trabajo científico o bien como ya hay tantos descubrimientos científicos, no hace falta seguir investigando y dedicar tantos recursos económicos a la ciencia?
Sitúate ante el trabajo a realizar
A lo largo del curso tienes una interesante tarea por delante: analizar el papel de las ciencias de la Física y de la Química y su relación con la sociedad.
El producto final que tienes que crear es una presentación en la que cuentes a tus compañeros y compa-ñeras de clase tus conclusiones o afirmaciones personales sobre el conjunto de toda la tarea solicitada.
Para realizar la presentación, te proponemos estos dos formatos digitales: un libro encuadernado en Flip PDF o una presentación en PowerPoint. Sin embargo, si conoces otros formatos digitales (progra-mas, aplicaciones online, etc.) en los que presentar este trabajo, consúltalo con tu profesor y ¡ade-lante! Ten siempre en cuenta que lo importante es que tu trabajo sea claro y atractivo visualmente.
Lo que tienes que hacer
Pasos
Para conseguir este reto personal, lo importante es ir paso a paso. Y para que no te canses, solo tendrás que dar dos pasos por unidad.1. El trabajo científico. PASO 1: La ciencia es…
PASO 2: La investigación científica de la química en España.2. Propiedades de la materia. PASO 3: El agua en la naturaleza.
PASO 4: El funcionamiento de un frigorífico.3. Mezclas y sustancias puras. PASO 5: La autodepuración del agua.
PASO 6: ¿Qué es la liofilización? 4. La reacción química. PASO 7: La producción de alimentos.
PASO 8: La Química y la salud.5. El movimiento y sus causas. PASO 9: El movimiento en la antigüedad.
PASO 10: Ley de la caída libre.6. Astronomía y gravitación. PASO 11: Los satélites naturales.
PASO 12: Satélites artificiales.7. Energía. PASO 13: La energía y la humanidad.
PASO 14: ¿El hidrógeno: el combustible del futuro?8. Luz y sonido. PASO 15: El origen de la visión.
PASO 16: La transmisión del sonido.9. Calor y temperatura. PASO 17: La evolución del concepto de calor.
PASO 18: La cadena energéticia.
¿QUÉ ES LA CIENCIA?La ciencia se define como la búsqueda del conocimiento de nosotros mis-mos y de todo lo que nos rodea, mediante la ciencia buscamos las leyes que rigen el funcionamiento del universo con la finalidad de entenderla y poder controlar-la. Etimológicamente la palabra ciencia proviene del latín scientia que significa conocimiento.
La ciencia representa la curiosidad que tiene el ser humano en comprender el por qué estamos aquí y cuáles son las leyes naturales que nos gobierna, dentro del aparente caos del universo gracias a la ciencia sabemos que los planetas no se mueven al azar sino que describen órbitas elípticas alrededor de una estrella, es decir mediante la ciencia estamos eliminando el aparente caos en búsqueda de las leyes fundamentales que rigen el universo y nuestra existencia.
Durante las últimas décadas estamos viviendo como la expansión y el conocimiento sobre las di-versas áreas de la ciencia se incrementa exponencialmente, el secreto de dicha expansión recae en la necesidad de conocer y controlar los fenómenos naturales que nos rodean con la finalidad
de utilizarlos para satisfacer nuestras necesidades, así pues utiliza-mos los electrones de los átomos como medio de energía eléc-
trica que alimenta a todos los aparatos electrónicos de uso cotidiano, conocemos los fenómenos químicos y biológicos de los virus con la finalidad de eliminarlos para mejorar nuestra salud o incluso queremos modificar nuestro
ADN para mejorar ciertas características físicas y men-tales.
En el año 1543 Nicolas Copérnico demostró que la Tierra se mueve alrededor del Sol imponiendo
el modelo Heliocéntrico sobre las creencias religiosas que presentaban a la Tierra como el centro del Universo,
este hito es considerado como el inicio del renacimien-to científico en donde grandes científicos de la antigua
Europa como Galilelo Galilei, Johannes Kepler o el gran Isa-ac Newton estudiaron la naturaleza descubriendo patrones mate-
máticos los cuales les permitieron predecir y controlar el com-portamiento de ciertos fenómenos. El termómetro, el microscopio, el telescopio o la ley de gravitación universal son descubrimientos que pertenecen a esta época del nuevo amanecer de la ciencia.
Tras los descubrimientos de Isaac Newton en diversas materias de la ciencia como la física, las matemáticas o la astronomía, la ciencia resurgió con todo su esplendor en la antigua Europa, cien-tíficos de la talla de Faraday, Maxwell, Thomson o Darwin nos permitieron conocer al átomo, dominar la electricidad o saber que somos una rama evolutiva de nuestros «hermanos» los chimpancés.
Desde principios del siglo XX hasta la actualidad la ciencia ha tomado un protagonismo espe-cial en nuestras vidas, todo lo que nos rodea es fruto del conocimiento de nuestra naturaleza
humana y del universo, en esta época el descubrimiento de la física cuántica nos hizo comprender que aquello que creíamos conocer en nuestro mundo no funciona a escala
microscópica. Planck, Einstein o Hubble son entre otros muchos grandes científicos de esta época en donde hemos conocido que el universo se produjo tras una gran explo-
sión hace 13.800 millones de años, nuestro ADN contiene toda la información genética o que gracias a la teoría de la relatividad es posible viajar en el
tiempo. El desarrollo de la electrónica, la informática y las telecomunicacio-nes ha desempeñado un papel clave haciendo un mundo global en donde
podemos comunicarnos con cualquier persona en cualquier lugar del mundo.
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La doble página inicial de la unidad presenta una tabla que rela-ciona los estándares de aprendizaje con las competencias que vas a trabajar a lo largo de la unidad, un sumario de contenidos, un texto introductorio y el apartado La ciencia a nuestro alre-dedor, donde podrás darte cuenta de la utilidad de lo que vas a estudiar a lo largo de la unidad. Competencias: competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología (CMCT), competencia en comunicación lingüística (CCL), competencias sociales y cívicas (CSC), competencia para apren-der a aprender (CPAA), competencia digital (CD), sentido de la iniciativa y espíritu emprendedor (SIE), conciencia y expresiones cul-turales (CEC).
No se puede entender nuestro mundo sin saber químicaEl gran desarrollo que ha tenido la Química se debe al extraordina-rio avance que ha experimentado el conocimiento de los procesos químicos a nivel microscópico, mediante el desarrollo de la teoría atómica de Dalton y la teoría de colisiones, como aplicación de la teoría cinética de la materia al caso de las reacciones químicas, lo que ha permitido obtener una amplia diversidad de compuestos quí-micos, con los que elaborar muchos materiales que satisfacen las necesidades básicas de la humanidad, aumentando su bienestar.
No obstante, a veces se habla de Química con recelo, asociándo-la a contaminación o veneno. Incluso hay casas comerciales, que con el fin de mejorar su imagen de marca, llegan a imprimir en la etiqueta de los envases la observación «no contiene compuestos químicos» como si la sustancia envasada no fuera de por sí uno o varios compuestos químicos. Sin embargo, la Química no es la responsable del mal uso que de ella se pueda hacer. Sólo gracias a la ciencia y a la industria será posible que la población del siglo xxi esté debidamente alimentada, vestida y alojada. El reto está en conocer los riesgos y beneficios del uso que se haga de la ciencia en general, y de la Química en particular, y, además, de actuar solidariamente para asegurar el progreso de la humanidad.
La ciencia a nuestro alrededor
■■ ¿A qué se puede llamar reacción química? ■■ Cita una serie de inconvenientes que se producirían si dejase de existir el petróleo a partir mañana.
■■ ¿Crees que en la actualidad se puede beber directamente el agua de un río, como hacían nuestros abuelos y abuelas cuando eran niños y niñas?
En esta unidad
1. Las sustancias puras2. El lenguaje químico3. Iones: cationes y aniones4. Modelos atómicos5. La ordenación de los elementos químicos6. La unión de elementos químicos7. Cambios físicos y químicos
8. Representación de una reacción química
9. Elementos químicos y compuestos químicos de especial interés
10. ¿Cómo sucede una reacción química?
11. La química en la sociedad
12. La química y el medioambiente
Vamos a aprender a... Competencias
Saberes científicos
–Reconocer la diferencia entre sustancia simple y compuesta y entre elemento químico y compuesto químico y las ideas básicas de la teoría atómica de Dalton y del lenguaje químico. –Saber en qué consiste un modelo atómico y la unión de los elementos químicos. –Diferenciar cambio físico de cambio químico. –Reconocer los principales problemas ambientales.
CMCT, CPAA
Lectura y comprensión
–Distinguir entre masa atómica, masa molecular y masa-fórmula, entre fórmula empírica y molecular y entre compuesto químico y mezcla. –Saber representar una reacción química mediante el modelo de bolas, interpretar una ecuación química y explicar cómo sucede una reacción química. –Entender las reacciones químicas de combustión.
CMCT, CCL
Tratamiento de la información y competencia digital
–Saber buscar información complementaria en los buscadores de internet y en sus enciclopedias virtuales para analizar las características de las reacciones químicas. –Reconocer la importancia de utilizar modelos gráficos para la explicación de los cambios químicos mediante las herramientas digitales adecuadas.
CMCT, CD
Aprende a aprender ciencia
–Conocer la importancia de la existencia de teorías en el campo de la ciencia. –Que el saber científico es acumulativo y en continua evolución conforme avanzan las técnicas experimentales realizadas en los laboratorios. –Aplicar las normas de seguridad para la realización de un trabajo correcto en el laboratorio.
CMCT, CPAA, SIE
La ciencia en la sociedad
–Conocer la influencia que tienen la ciencia en la sociedad y el aspecto divulgativo de la misma en los medios de comunicación social.
CMCT, CSC
Proyecto: ¿Qué es la ciencia?
–Conocer la problemática de la producción de alimentos. –Conocer la importancia de la Química en la salud.
CCL, CPAA, CSC, CMCT, CD, SIE
La materia y sus cambios
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En este apartado aprenderás a realizar paso a paso una experien-cia de laboratorio relacionada con los conceptos sobre los que versa la unidad y con los que trabajarás el método científico.
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Luz y sonido
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Unidad 8PRÁCTICA DE LABORATORIO
ObjetivoLlevar a cabo algunas experiencias relacionadas con la naturaleza y la percepción del color.
Naturaleza del colorEl color es una sensación fisiológica y psicológica que solo algunas especies animales comparten con el ser humano. Ante la pregunta: «¿qué se percibe al mirar?», una posible respuesta sería: «formas de diversos colores». Sin embargo, un objeto parece de diferentes colores cuando se ilumina con luces de distinto color. Entonces ¿es el color una característica propia del objeto? La respuesta es no.
El color que se percibe es el resultado de la interacción de la luz de la fuente luminosa con el material del objeto iluminado y de la interpretación que realiza el órgano de la visión del ser vivo de la luz que recibe del objeto.
Un mismo objeto puede ser percibido de distinto color por diferen-tes especies animales, ya que procesan la luz que reciben de dis-tintas maneras. Por tanto, los ojos no muestran «las cosas tal cual son», sino como un modo especial de verlas.
Desarrollo■■ Mezcla aditiva de luces de color
1. En una habitación oscura se colocan sobre una mesa tres flexos con bombillas blanca, roja y amarilla. Los flexos se encuentran alineados y separados entre sí aproximadamente una distancia de un metro y se orientan de tal forma que estén paralelos con respecto a una pantalla blanca colocada sobre una pared.
2. Se encienden los flexos para que emitan luz sobre la pantalla sin que existan interferencias entre los tres haces emitidos de luz.
3. Se coloca un obstáculo, por ejemplo, una vasija, delante de la pantalla dentro del cono de luz emitido por cada flexo y en una posición tal que las tres vasijas sean bien visibles. El resultado es que la vasija que se ve verde al ser iluminada con luz blanca se ve oscura cuando se la ilumina con luz roja o muy amarilla cuando se la ilumina con luz amarilla.
4. Se cambian las bombillas a los flexos, de forma que tengas bom-billas de colores rojo, verde y azul oscuro. Se encienden los fle-xos y se dirigen los tres haces de luz sobre una misma zona de la pantalla. Se observa que la mezcla de las tres luces da una iluminación de color blanco.
¿Qué es el color?
MATERIALES■■ 3 focos tipo flexo.■■ Bombillas de colores azul oscuro, rojo, verde, amarillo y blanco; se re-comienda usar bombillas led tipo par 38.
■■ 3 vasijas o jarrones.■■ Pinturas de dedos de los colores amarillo, magenta y cian.
■■ Pantalla blanca de pared.■■ Superficie lisa de un tablero de una mesa.
EPI: ■■ Bata de laboratorio.
Flexo.
Bombilla led tipo par 38.
5. Se repite la experiencia, pero usando solo dos luces, de forma que: a) se mezclan luces roja y verde, b) se mezclan luces roja y azul oscuro y c) se mezclan luces verde y azul oscuro. El resul-tado es que la sensación en el ojo es en: a) de color amarillo, en b) de color magenta y en c) de color cian.
Mezcla aditiva de luces de color
Focos luminosos Sensación en el ojo
Rojo + verde + azul oscuroRojo + verdeRojo + azul oscuro Verde + azul oscuro
BlancoAmarilloMagentaCian
Explicación: al iluminar con luz blanca un objeto que no absorba la luz parece de color blanco, ya que refleja todos los colores. Por el contrario, si un objeto absor be todos los colores de la luz blan-ca, aparece a los ojos de color negro.
Las luces roja, verde y azul oscuro se llaman luces de colores prima rios, porque cuan do se mezclan producen en el ojo la sensa-ción de blan co. Todas las demás luces de color se logran mezclan-do adecuadamente las luces de los colores primarios y es una mezcla aditiva. Se llama colores complementarios a aquellos co-lores distintos cuya mezcla proporciona otro color diferente. Así, el rojo y el verde son colores complementarios porque producen el color amarillo.
■■ Mezcla sustractiva de colores
1. Se dispone de tres tarros de pinturas de dedos de los colores ama-rillo, magenta y cian, de forma que se toma con el dedo de la mano un poco de pintura (pigmento) y se extiende sobre la mesa.
2. Se realizan las siguientes mezclas de colores. Se obtiene un co-lor diferente:
Mezcla sustractiva de pigmentos
Absorbe la luz
Refleja la luz (sen sación visual)
Amarillo + magentaAmarillo + cianMagenta + cian
Azul + verdeAzul + rojoVerde + rojo
RojoVerdeAzul
Explicación: En el estudio de la mezcla de colores hay que distinguir entre la mezcla de luces de colores y la mezcla de materias colo-readas, llamadas pigmentos, ya que la mezcla de los colores de los pigmentos es una mezcla sustractiva y no aditiva.
Todos los procedimientos para imprimir colores sobre una super-ficie, como en un tablero o en un papel, se basan en la producción de mezclas sustractivas, mientras que la formación de colores en la televisión está basada en la mezcla aditiva, ya que no emite luz reflejada, sino la producida directamente en la pantalla.
Los colores primarios de los pigmentos son amarillo, magen ta y cian, porque absorben un color primario de la luz blanca y reflejan los otros dos.
Mezcla de luces roja, verde y azul os-curo.
Pigmento de color
Absorbe la luz
Refleja las luces de color
Amarillo Azul Roja + verde
Magenta Verde Roja + azul
Cian Roja Verde + azul
Los colores primarios de los pigmen-tos son amarillo, magenta y cian. He aquí una gran diferencia entre el oído y el ojo, pues las personas pode-mos distinguir dos sonidos diferentes que lleguen mezclados, pero si mez-clamos dos colores, percibimos un color diferente.
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5
Ejercicios, actividades y tareas de recapitulación
Al finalizar la unidad y para que compruebes si has afianzado los conocimientos, se plantean unas actividades agrupadas por con-tenidos.Las actividades están clasificadas en tres niveles de dificultad me-diante los siguientes símbolos:
Sencilla, media, difícil.
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Luz y sonido
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Unidad 8PRÁCTICA DE LABORATORIO
ObjetivoLlevar a cabo algunas experiencias relacionadas con la naturaleza y la percepción del color.
Naturaleza del colorEl color es una sensación fisiológica y psicológica que solo algunas especies animales comparten con el ser humano. Ante la pregunta: «¿qué se percibe al mirar?», una posible respuesta sería: «formas de diversos colores». Sin embargo, un objeto parece de diferentes colores cuando se ilumina con luces de distinto color. Entonces ¿es el color una característica propia del objeto? La respuesta es no.
El color que se percibe es el resultado de la interacción de la luz de la fuente luminosa con el material del objeto iluminado y de la interpretación que realiza el órgano de la visión del ser vivo de la luz que recibe del objeto.
Un mismo objeto puede ser percibido de distinto color por diferen-tes especies animales, ya que procesan la luz que reciben de dis-tintas maneras. Por tanto, los ojos no muestran «las cosas tal cual son», sino como un modo especial de verlas.
Desarrollo■■ Mezcla aditiva de luces de color
1. En una habitación oscura se colocan sobre una mesa tres flexos con bombillas blanca, roja y amarilla. Los flexos se encuentran alineados y separados entre sí aproximadamente una distancia de un metro y se orientan de tal forma que estén paralelos con respecto a una pantalla blanca colocada sobre una pared.
2. Se encienden los flexos para que emitan luz sobre la pantalla sin que existan interferencias entre los tres haces emitidos de luz.
3. Se coloca un obstáculo, por ejemplo, una vasija, delante de la pantalla dentro del cono de luz emitido por cada flexo y en una posición tal que las tres vasijas sean bien visibles. El resultado es que la vasija que se ve verde al ser iluminada con luz blanca se ve oscura cuando se la ilumina con luz roja o muy amarilla cuando se la ilumina con luz amarilla.
4. Se cambian las bombillas a los flexos, de forma que tengas bom-billas de colores rojo, verde y azul oscuro. Se encienden los fle-xos y se dirigen los tres haces de luz sobre una misma zona de la pantalla. Se observa que la mezcla de las tres luces da una iluminación de color blanco.
¿Qué es el color?
MATERIALES■■ 3 focos tipo flexo.■■ Bombillas de colores azul oscuro, rojo, verde, amarillo y blanco; se re-comienda usar bombillas led tipo par 38.
■■ 3 vasijas o jarrones.■■ Pinturas de dedos de los colores amarillo, magenta y cian.
■■ Pantalla blanca de pared.■■ Superficie lisa de un tablero de una mesa.
EPI: ■■ Bata de laboratorio.
Flexo.
Bombilla led tipo par 38.
5. Se repite la experiencia, pero usando solo dos luces, de forma que: a) se mezclan luces roja y verde, b) se mezclan luces roja y azul oscuro y c) se mezclan luces verde y azul oscuro. El resul-tado es que la sensación en el ojo es en: a) de color amarillo, en b) de color magenta y en c) de color cian.
Mezcla aditiva de luces de color
Focos luminosos Sensación en el ojo
Rojo + verde + azul oscuroRojo + verdeRojo + azul oscuro Verde + azul oscuro
BlancoAmarilloMagentaCian
Explicación: al iluminar con luz blanca un objeto que no absorba la luz parece de color blanco, ya que refleja todos los colores. Por el contrario, si un objeto absor be todos los colores de la luz blan-ca, aparece a los ojos de color negro.
Las luces roja, verde y azul oscuro se llaman luces de colores prima rios, porque cuan do se mezclan producen en el ojo la sensa-ción de blan co. Todas las demás luces de color se logran mezclan-do adecuadamente las luces de los colores primarios y es una mezcla aditiva. Se llama colores complementarios a aquellos co-lores distintos cuya mezcla proporciona otro color diferente. Así, el rojo y el verde son colores complementarios porque producen el color amarillo.
■■ Mezcla sustractiva de colores
1. Se dispone de tres tarros de pinturas de dedos de los colores ama-rillo, magenta y cian, de forma que se toma con el dedo de la mano un poco de pintura (pigmento) y se extiende sobre la mesa.
2. Se realizan las siguientes mezclas de colores. Se obtiene un co-lor diferente:
Mezcla sustractiva de pigmentos
Absorbe la luz
Refleja la luz (sen sación visual)
Amarillo + magentaAmarillo + cianMagenta + cian
Azul + verdeAzul + rojoVerde + rojo
RojoVerdeAzul
Explicación: En el estudio de la mezcla de colores hay que distinguir entre la mezcla de luces de colores y la mezcla de materias colo-readas, llamadas pigmentos, ya que la mezcla de los colores de los pigmentos es una mezcla sustractiva y no aditiva.
Todos los procedimientos para imprimir colores sobre una super-ficie, como en un tablero o en un papel, se basan en la producción de mezclas sustractivas, mientras que la formación de colores en la televisión está basada en la mezcla aditiva, ya que no emite luz reflejada, sino la producida directamente en la pantalla.
Los colores primarios de los pigmentos son amarillo, magen ta y cian, porque absorben un color primario de la luz blanca y reflejan los otros dos.
Mezcla de luces roja, verde y azul os-curo.
Pigmento de color
Absorbe la luz
Refleja las luces de color
Amarillo Azul Roja + verde
Magenta Verde Roja + azul
Cian Roja Verde + azul
Los colores primarios de los pigmen-tos son amarillo, magenta y cian. He aquí una gran diferencia entre el oído y el ojo, pues las personas pode-mos distinguir dos sonidos diferentes que lleguen mezclados, pero si mez-clamos dos colores, percibimos un color diferente.
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Desafío PISA
A través de la lectura de un texto motivador y relacionado con la aplica-ción de la ciencia en la sociedad, se plantean actividades donde hay que poner en acción la comprensión del citado texto, la relación de tareas que necesiten la búsqueda de información complementaria en bibliogra-fía escrita o en Internet y la realización de trabajos escritos individuales o en grupo que requieran el uso de recursos informáticos adecuados para la presentación de la información y su exposición escrita u oral. El diseño de estos «desafíos » está inspirado en las pruebas PISA. 229
Luz y sonido
228
Unidad 8DESAFÍO PISA
El conocimiento de la velocidad del sonido es muy importante en el caso de un avión que vuele a una velocidad mayor que la del sonido. En este caso, las ondas sonoras se agolpan a los lados del avión y se crea una interferencia entre ellas, que origina una onda de amplitud muy grande llama-da onda de choque, que tiene forma cónica con el vértice en el extremo delantero del avión.
Cuando el avión vuela con una rapidez mayor que la del sonido, se dice que viaja a velocidad super-sónica. Esta velocidad se expresa mediante el llamado número de Mach, M, que es la relación entre la velocidad del objeto, en este caso el avión, y la del sonido en el medio en el que se encuentre:
=M objeto
sonido
v
v
Cuando un avión alcanza la velocidad del sonido, se produce una detonación y la formación de la onda de choque se percibe mediante una estela característica. La onda de choque de un avión supersónico (M > 1) es muy molesta, de forma que si el avión vuela a poca altura produce mucho ruido y transporta energía sufi-ciente como para romper los cristales de ventanas.
En el esquema adjunto se muestra el vuelo de un avión a distintas velocidades. En I, II y III el avión vuela a una velocidad inferior a la del sonido. En IV el avión está rompiendo la barrera del sonido y en V vuela a una velocidad supersónica, con la consiguiente formación de la onda de choque.
La barrera del sonido
I
II
III
IV
V
ActividadesTras la lectura del texto anterior, realiza las siguientes actividades:
Actividad 1: Indica cuál es la afirmación correcta:
A: Una onda de choque es una onda luminosa visible por la estela que deja.
B: El número de Mach, M, tiene las unidades de una velocidad.
C: Una velocidad supersónica es aquella en la que M = 1.
D: Un avión supersónico que vuele a baja altura produce mucho ruido y es capaz de romper los cris-tales de las ventanas de los edificios próximos.
Actividad 2: Lee el siguiente párrafo: «No es necesario subirse a un avión de caza para romper la barrera del sonido. En un circo, el domador de animales puede utilizar un látigo, cuyo movimien-to puede ser más rápido (casi siempre) que la velocidad del sonido. Esto también produce un estruendo sónico en miniatura. Las ondas de aire de alta velocidad resultantes producen ese es-truendo de sonido o estallido. Si el latigazo se produce sobre una superficie sucia o polvorienta, la onda de choque provocará un le-vantamiento del polvo que esté alrededor del origen de la onda.»
¿Crees que el fenómeno del estruendo sónico por el chasquido del látigo puede ocurrir en la vida cotidiana, como cuando se toma una toalla y se sacude rápidamente una de sus puntas? Para ello, da una explicación de dicho hecho mediante una respues-ta escrita razonada en torno a cinco líneas.
Actividad 3: Expresa en km/h la velocidad correspondiente a M = 1,5 y justifica si es posible conseguir una velocidad Mach = 1 con un automóvil.
Actividad 4: Busca información comple-mentaria en Internet e indica las causas por las que ya no está en servicio el avión supersónico de pasajeros Concorde.
Actividad 5: A partir de la información del texto y de la que puedes hallar sobre vuelos supersónicos y la barrera del sonido en las enciclopedias virtuales, contesta la siguiente pregunta: ¿son frecuentes los viajes a velocidades superiores a la del sonido? Y para ello realiza un juicio crítico sobre el tema planteado mediante una presentación en forma de PowerPoint, confeccionado al efecto mediante cinco diapositivas.
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Mi proyecto A través de un texto se contextualiza la tarea que hay que realizar en la unidad con relación al proyecto de investigación que se tra-bajará durante el curso. Estas tareas te ayudarán a experimentar y reflexionar sobre los diferentes tipos de métodos e instrumen-tos de trabajo, no solo en relación con el desarrollo de la unidad, sino también en otros contextos en los que puedan ser relevantes el conocimiento científico y su utilización.
118
¿Qué es la ciencia?
EVALÚATEUnidad 4MI PROYECTO
La reacciones químicas han contribuido de manera notable a que dispongamos de más y mejores cosechas, de un ganado más sano y de alimentos más seguros.
Además, los terrenos agrícolas son cada vez más productivos.
Un hecho culminante para alcanzar esta situación fue la producción industrial de amoníaco (la base de los fertilizantes), desarrollado por Fritz Haber (Premio Nobel de Química en 1919). Esta síntesis provocó una auténtica revolución agrícola.
Busca información complementaria y contesta las si-guientes preguntas:
a) Realiza por escrito una breve biografía de Haber en diez líneas.
b) Explica lo que se observa en la fotografía.
c) Realiza una exposición en grupos de tres personas so-bre la relevancia que tuvo la síntesis experimental del amoníaco de Haber.
Paso 7: La producción de alimentos
«La química y la biomedicina han mantenido una intensa relación desde tiempo inmemorial. Las mo-léculas de interés biológico (proteínas y ácidos nucleicos, principalmente) han sido objeto de es-tudio de la comunidad científica, que ha contribui-do a conocer su estructura y su mecanismo de acción. Los avances de las nuevas tecnologías es-tán permitiendo realizar predicciones por ordena-dor de actividades biológicas y propiedades far-macológicas, que ahorran mucho tiempo y dinero».
A partir de este texto y buscando información complementaria en bibliografía más especializada o en Internet, redacta una información sobre el significado de dicho texto buscando la explicación de los términos proteínas y ácido nucleico y el nuevo sentido de los avances farmacológicos.
Paso 8: La química y la salud
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Evalúate
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EVALÚATEUnidad 4 La materia y sus cambios
Autoevaluación 1. Un anión es una especie: a) Atómica cargada
positivamente. b) Atómica cargada negativa-mente. c) Atómica con un número de protones igual al número de neutrones. d) Atómica o molecular cargada negativamente
2. La fórmula del pentóxido de dinitrógeno es: a) 2 NO5. b) N2O5. c) N25O. d) N5O2.
3. Indica que afirmación es falsa a) El agua es un compuesto químico. b) El cloruro de hidrógeno tiene la formula HCl2. c) El nitrógeno del aire tiene la fórmula N2. d) El cloruro de sodio es un compuesto químico iónico.
4. En el aire que se respira existen principalmen-te los gases: a) Oxígeno, cloro y vapor de agua. b) Nitrógeno, oxígeno, vapor de agua y dióxido de carbono. c) Hidrógeno, oxígeno y dióxido de carbono. d) Neón, cloro y oxígeno.
5. La combustión del metano produce dióxido de carbono y agua. ¿Cuál de las siguientes ecua-ciones químicas describe dicho proceso?:
a) CH4 + O2 → CO2 + 2 H2O. b) CH4 + 2 O2 → → CO2 + 2 H2O. c) CH4 + O2 → CO2 + H2O. d) CH4 + ½ O2 → CO2 + H2O.
6. De las siguientes afirmaciones indica cuál es-cierta: a) Hervir agua es un fenómeno quími-co. b) Las mezclas tienen fórmula química. c) Los conceptos sustancia pura y compues-to químico tienen el mismo significado. d) Las disoluciones no tienen fórmula química.
7. Reacción química es sinónimo de: a) Ecuación química. b) Todo tipo de cambio. c) Cambio químico. d) Descomposición de una sustancia.
8. La lluvia ácida es una lluvia que contiene: a) Ácidos de óxidos de azufre. b) Ácidos de óxidos de nitrógeno. c) Ácido carbónico pro-cedente del óxido de carbono. d) Diversos ácidos en cantidad apreciable con efecto per-judicial para el medioambiente.
9. Contaminar y ensuciar son conceptos: a) Di-ferentes. b) Iguales. c) Opuestos. d) Guardan una cierta relación entre si.
10. En una reacción química de combustión: a) Se produce dióxido de carbono y vapor de agua. b) Monóxido de carbono y vapor de agua. c) Se requiere el aporte al sistema de una gran can-tidad de energía para que tenga lugar la mis-ma. d) Se necesita el concurso de carbón para que ocurra.
Soluciones: 1. d - 2. b - 3. b - 4. b - 5. a - 6. c - 7. d - 8. d - 9. a - 10. d
Mis progresos
Unidad 4 Sobresaliente¡Soy muy competente!
BienSoy competente,
pero puedo mejorar
SuficienteSoy competente,
pero debo mejorar
InsuficienteMe faltan competencias.
¡Debo esforzame mucho más!
¿Sé aplicar lo aprendido?
Diferencio las sustancias puras, los elementos de los compues-tos químicos y caracterizo los átomos, sus uniones y los cam-bios químicos.
Diferencio sustancias puras y elementos de compuestos quí-micos, los átomos y sus unio-nes y muchas veces reconozco los cambios químicos.
Tengo problemas para diferen-ciar elementos de compuestos químicos y para distinguir las uniones de los átomos y los cambios químicos.
No soy capaz de diferenciar las sustancias puras, los elemen-tos de los compuestos quími-cos, ni distingo las uniones de los átomos, ni los cambios quí-micos.
Sé hacer… Resuelvo ejercicios de com-posiciones centesimales, sé interpretar una reacción quí-mica y caracterizo las reaccio-nes de combustión.
Resuelvo ejercicios de compo-siciones centesimales, sé in-terpretar una reacción química y reconozco a veces reaccio-nes de combustión.
Resuelvo a veces ejercicios de composiciones centesimales, y me cuesta interpretar las rea-cciones químicas.
No sé resolver ejercicios de composiciones centesimales, ni interpretar las reacciones quí-micas.
La tecnología y yo…
Navego, encuentro mucha in-formación interesante en la web y tengo dominio de las he-rramientas TIC para la realiza-ción de las actividades pro-puestas.
Navego, encuentro a veces in-formación interesante en la web y tengo dominio alto de las herramientas TIC para la reali-zación de las actividades pro-puestas.
Navego con dificultad por la web, y mi forma de utilizarla no es adecuada y tengo poco dominio de las herramientas TIC para realizar las activida-des propuestas.
Me cuesta mucho navegar por la web, no sé utilizarla y no ten-go dominio de las herramientas TIC para la realización de las actividades propuestas.
¿Sé trabajar en grupo?
Asumo mi rol sin interferir en el trabajo de los demás y apor-to ideas al grupo.
Asumo mi rol, aporto ideas al grupo, pero suelo interferir en el trabajo de los demás.
Asumo mi rol, no aporto ideas al grupo e interfiero en el tra-bajo de los demás.
No asumo mi rol e interfiero en el trabajo de los demás sin aportar ideas al grupo.
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Al término de cada unidad didáctica, en el apartado Evalúate, se vinculan los contenidos y las actividades realizadas en dos secciones. En Autoevaluación se plantean diversas preguntas tipo test centradas en los conocimientos explicados en la unidad y cuya solu-ción se muestra en la misma página. En el apartado Mis progresos se incorporan unas rúbricas finales de autoevaluación para que reflexiones sobre tus progresos.
IMPORTANTE:
Todas las actividades propuestas en este libro deben rea-lizarse en un cuaderno de trabajo, nunca en el propio libro. Regístrate en nuestra web y accede a los
recursos adicionales: <www.editex.es>.
A continuación comienza el desarrollo de contenidos explicado con un lenguaje sencillo, comprensible y riguroso, y siempre acompañado, don-de se requiera, de fotografías y gráficos para mejorar la comprensión. Para aclarar las posibles dudas surgidas se intercalan numerosos ejer-cicios y actividades resueltos, que son problemas resueltos explica-dos de forma sencilla y rigurosa.A lo largo del texto se plantean gran número de actividades y tareas que sirven para comprobar, comprender y afianzar los contenidos desarrollados en cada epígrafe, y conocer ejemplos de su aplicación que se encuen-tran en la vida cotidiana.
124 125
Unidad 5 El movimiento y sus causas
El estado de movimiento con el que está ani mado un objeto depende del observador. Por ello, para describir cualquier movimiento hay que elegir un observador y describir un sistema de referencia respecto del que se localizan las sucesivas posiciones del objeto.
3.1. Trayectoria
La trayectoria es la línea imaginaria que une las sucesivas posicio-nes que ocupa un objeto respecto del sistema de referencia.
La trayectoria es una línea en un mapa, una carretera, un camino, las huellas marcadas en la nieve o la estela que deja en el cielo un re-actor.
Las trayectorias pueden ser líneas rectas o líneas curvas. Las trayec-torias curvilíneas pueden ser circunferencias, elipses, parábolas u otro tipo de curva cualquiera.
Trayectoria rectilínea. Trayectoria circular. Trayectoria curvilínea.
3.2. Distancia recorridaLa distancia recorrida por un objeto se mide sobre la trayectoria re-corrida y se calcula restando las coordenadas de las posiciones con-sideradas.
En una línea recta En una línea curva
Distancia = ∆x = xfinal − xinicial Distancia = ∆e = efinal − einicial
Las distancias en el SI se miden en metros, m, y si son relativamente grandes, como la que hay entre dos ciudades, en kilómetros, km.
1 km = 1 000 m
3.3. Tiempo transcurridoPara precisar el instante en el cual un móvil ocupa una posición determi nada, hay que elegir una referencia de tiempo. Lo más sencillo es poner en marcha un cronómetro, real o imaginario, en el mismo instante en que comienzan las observaciones.
El tiempo transcurrido se mide en el SI en segundos, s, y con frecuen-cia se utiliza una unidad de medida más grande como la hora, h.
1 h = 60 min y 1 min = 60 s ⇒ = =1 h 1 h 60 min1 h
60 s1 min
3600 s
Elementos del movimiento3.
Distancia recorrida en una línea recta y en una línea curva.
0
0
xinicial
einicial
∆x
xfinal
∆eefinal
La noción de despacio o deprisa es algo intuitivo a los sentidos. Al pa sear, correr o ir en bicicleta se dice que vamos despacio o deprisa.Para comprender lo despacio o deprisa que caminamos, se necesita definir alguna magnitud que nos permita medir y comparar. Esta magni-tud es la velocidad media.
Se denomina velocidad media, vm, a la distancia que recorre un objeto en la unidad de tiempo.
Para calcular la velocidad media que lleva un objeto, se divide la dis-tancia recorrida entre el tiempo empleado en recorrerla.
=velocidad media distancia recorridatiempo empleado
; sus unidades son = −ms
m · s 1
La velocidad instantánea es la que lleva un objeto en un instante de-terminado. Es la cantidad que indica el velocímetro de un automóvil.
4.1. La unidad km/hSe aprecia mejor si un móvil va despacio o deprisa expresando la ve-locidad media en km/h que en m/s.
Para pasar de unas unidades a otras, hay que utilizar los correspon-dientes factores de conversión.
= =1 kmh
1 kmh
1000 m1 km
1 h3 600 s
1 m3,6 s
= =1 ms
1 ms
1 km1000 m
3 600 s1 h
3,6 km1 h
Velocidad media y velocidad instantánea
4.
El velocímetro indica el módulo del vector velocidad instantánea y el cuentakilóme-tros indica la distancia recorrida.
Rapidez o celeridadLa velocidad se identifica con la rapidez o celeridad cuando la trayectoria del móvil es una lí-nea recta o no se tienen en cuenta los cambios de la direc-ción del movimiento.
Un atleta corre la carrera de 100 m lisos en 9,84 s. Determina su velocidad media y exprésala en km/h.
La velocidad media es: = = =vdistancia
tiempo100 m9,84 s
10,16 msmedia
La velocidad expresada en km/h es: = = ⋅ ⋅ =v 10,16 ms
10,16 ms
1 km1000 m
3600 s1 h
36,58 kmhmedia
Un atleta de maratón recorre los 42,195 km de que consta la prueba en un tiempo de 2 h 13 min 16 s. Determina la velocidad media expresada en km/h y en m/s.
Expresando el tiempo en horas: = = + + =t 2 h 13 min 16 s 2 h 13 min 1 h60 min
16 s 1 h3600 s
2,22 h
La velocidad media es: = = =vdistancia
tiempo42,195 km
2,22 h19 km
hmedia
En unidades del SI: = = ⋅ ⋅ =v 19 kmh
19 kmh
1000 m1 km
1 h3600 s
5,28 msmedia
Ejercicios y actividades resueltos
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PRIMER TRIMESTRE : Título del primer trimestre
6
PROYECTO
¿QUÉ ES LA CIENCIA?La ciencia se define como la búsqueda del conocimiento de nosotros mis-mos y de todo lo que nos rodea, mediante la ciencia buscamos las leyes que rigen el funcionamiento del universo con la finalidad de entenderla y poder controlar-la. Etimológicamente la palabra ciencia proviene del latín scientia que significa conocimiento.
La ciencia representa la curiosidad que tiene el ser humano en comprender el por qué estamos aquí y cuáles son las leyes naturales que nos gobierna, dentro del aparente caos del universo gracias a la ciencia sabemos que los planetas no se mueven al azar sino que describen órbitas elípticas alrededor de una estrella, es decir mediante la ciencia estamos eliminando el aparente caos en búsqueda de las leyes fundamentales que rigen el universo y nuestra existencia.
Durante las últimas décadas estamos viviendo como la expansión y el conocimiento sobre las di-versas áreas de la ciencia se incrementa exponencialmente, el secreto de dicha expansión recae en la necesidad de conocer y controlar los fenómenos naturales que nos rodean con la finalidad
de utilizarlos para satisfacer nuestras necesidades, así pues utiliza-mos los electrones de los átomos como medio de energía eléc-
trica que alimenta a todos los aparatos electrónicos de uso cotidiano, conocemos los fenómenos químicos y biológicos de los virus con la finalidad de eliminarlos para mejorar nuestra salud o incluso queremos modificar nuestro
ADN para mejorar ciertas características físicas y men-tales.
En el año 1543 Nicolas Copérnico demostró que la Tierra se mueve alrededor del Sol imponiendo
el modelo Heliocéntrico sobre las creencias religiosas que presentaban a la Tierra como el centro del Universo,
este hito es considerado como el inicio del renacimien-to científico en donde grandes científicos de la antigua
Europa como Galilelo Galilei, Johannes Kepler o el gran Isa-ac Newton estudiaron la naturaleza descubriendo patrones mate-
máticos los cuales les permitieron predecir y controlar el com-portamiento de ciertos fenómenos. El termómetro, el microscopio, el telescopio o la ley de gravitación universal son descubrimientos que pertenecen a esta época del nuevo amanecer de la ciencia.
Tras los descubrimientos de Isaac Newton en diversas materias de la ciencia como la física, las matemáticas o la astronomía, la ciencia resurgió con todo su esplendor en la antigua Europa, cien-tíficos de la talla de Faraday, Maxwell, Thomson o Darwin nos permitieron conocer al átomo, dominar la electricidad o saber que somos una rama evolutiva de nuestros «hermanos» los chimpancés.
Desde principios del siglo XX hasta la actualidad la ciencia ha tomado un protagonismo espe-cial en nuestras vidas, todo lo que nos rodea es fruto del conocimiento de nuestra naturaleza
humana y del universo, en esta época el descubrimiento de la física cuántica nos hizo comprender que aquello que creíamos conocer en nuestro mundo no funciona a escala
microscópica. Planck, Einstein o Hubble son entre otros muchos grandes científicos de esta época en donde hemos conocido que el universo se produjo tras una gran explo-
sión hace 13.800 millones de años, nuestro ADN contiene toda la información genética o que gracias a la teoría de la relatividad es posible viajar en el
tiempo. El desarrollo de la electrónica, la informática y las telecomunicacio-nes ha desempeñado un papel clave haciendo un mundo global en donde
podemos comunicarnos con cualquier persona en cualquier lugar del mundo.
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7
2005 fue el año internacional de la Física
7
¿Qué es la ciencia?
Formad grupos de tres personas:
a) Leed el texto anterior con detalle y haced un breve comentario sobre:■■ ¿Cuál puede ser el propósito del texto?■■ Justificar si el concepto de la ciencia ha quedado explicitado de forma clara y concisa.
b) Indicad las conclusiones que se pueden obtener tras la lectura del texto.
c) ¿Se puede considerar que es importante dedicar esfuerzos al trabajo científico o bien como ya hay tantos descubrimientos científicos, no hace falta seguir investigando y dedicar tantos recursos económicos a la ciencia?
Sitúate ante el trabajo a realizar
A lo largo del curso tienes una interesante tarea por delante: analizar el papel de las ciencias de la Física y de la Química y su relación con la sociedad.
El producto final que tienes que crear es una presentación en la que cuentes a tus compañeros y compa-ñeras de clase tus conclusiones o afirmaciones personales sobre el conjunto de toda la tarea solicitada.
Para realizar la presentación, te proponemos estos dos formatos digitales: un libro encuadernado en Flip PDF o una presentación en PowerPoint. Sin embargo, si conoces otros formatos digitales (progra-mas, aplicaciones online, etc.) en los que presentar este trabajo, consúltalo con tu profesor y ¡ade-lante! Ten siempre en cuenta que lo importante es que tu trabajo sea claro y atractivo visualmente.
Lo que tienes que hacer
Pasos
Para conseguir este reto personal, lo importante es ir paso a paso. Y para que no te canses, solo tendrás que dar dos pasos por unidad.1. El trabajo científico. PASO 1: La ciencia es…
PASO 2: La investigación científica de la química en España.2. Propiedades de la materia. PASO 3: El agua en la naturaleza.
PASO 4: El funcionamiento de un frigorífico.3. Mezclas y sustancias puras. PASO 5: La autodepuración del agua.
PASO 6: ¿Qué es la liofilización? 4. La reacción química. PASO 7: La producción de alimentos.
PASO 8: La Química y la salud.5. El movimiento y sus causas. PASO 9: El movimiento en la antigüedad.
PASO 10: Ley de la caída libre.6. Astronomía y gravitación. PASO 11: Los satélites naturales.
PASO 12: Satélites artificiales.7. Energía. PASO 13: La energía y la humanidad.
PASO 14: ¿El hidrógeno: el combustible del futuro?8. Luz y sonido. PASO 15: El origen de la visión.
PASO 16: La transmisión del sonido.9. Calor y temperatura. PASO 17: La evolución del concepto de calor.
PASO 18: La cadena energéticia.
¿QUÉ ES LA CIENCIA?La ciencia se define como la búsqueda del conocimiento de nosotros mis-mos y de todo lo que nos rodea, mediante la ciencia buscamos las leyes que rigen el funcionamiento del universo con la finalidad de entenderla y poder controlar-la. Etimológicamente la palabra ciencia proviene del latín scientia que significa conocimiento.
La ciencia representa la curiosidad que tiene el ser humano en comprender el por qué estamos aquí y cuáles son las leyes naturales que nos gobierna, dentro del aparente caos del universo gracias a la ciencia sabemos que los planetas no se mueven al azar sino que describen órbitas elípticas alrededor de una estrella, es decir mediante la ciencia estamos eliminando el aparente caos en búsqueda de las leyes fundamentales que rigen el universo y nuestra existencia.
Durante las últimas décadas estamos viviendo como la expansión y el conocimiento sobre las di-versas áreas de la ciencia se incrementa exponencialmente, el secreto de dicha expansión recae en la necesidad de conocer y controlar los fenómenos naturales que nos rodean con la finalidad
de utilizarlos para satisfacer nuestras necesidades, así pues utiliza-mos los electrones de los átomos como medio de energía eléc-
trica que alimenta a todos los aparatos electrónicos de uso cotidiano, conocemos los fenómenos químicos y biológicos de los virus con la finalidad de eliminarlos para mejorar nuestra salud o incluso queremos modificar nuestro
ADN para mejorar ciertas características físicas y men-tales.
En el año 1543 Nicolas Copérnico demostró que la Tierra se mueve alrededor del Sol imponiendo
el modelo Heliocéntrico sobre las creencias religiosas que presentaban a la Tierra como el centro del Universo,
este hito es considerado como el inicio del renacimien-to científico en donde grandes científicos de la antigua
Europa como Galilelo Galilei, Johannes Kepler o el gran Isa-ac Newton estudiaron la naturaleza descubriendo patrones mate-
máticos los cuales les permitieron predecir y controlar el com-portamiento de ciertos fenómenos. El termómetro, el microscopio, el telescopio o la ley de gravitación universal son descubrimientos que pertenecen a esta época del nuevo amanecer de la ciencia.
Tras los descubrimientos de Isaac Newton en diversas materias de la ciencia como la física, las matemáticas o la astronomía, la ciencia resurgió con todo su esplendor en la antigua Europa, cien-tíficos de la talla de Faraday, Maxwell, Thomson o Darwin nos permitieron conocer al átomo, dominar la electricidad o saber que somos una rama evolutiva de nuestros «hermanos» los chimpancés.
Desde principios del siglo XX hasta la actualidad la ciencia ha tomado un protagonismo espe-cial en nuestras vidas, todo lo que nos rodea es fruto del conocimiento de nuestra naturaleza
humana y del universo, en esta época el descubrimiento de la física cuántica nos hizo comprender que aquello que creíamos conocer en nuestro mundo no funciona a escala
microscópica. Planck, Einstein o Hubble son entre otros muchos grandes científicos de esta época en donde hemos conocido que el universo se produjo tras una gran explo-
sión hace 13.800 millones de años, nuestro ADN contiene toda la información genética o que gracias a la teoría de la relatividad es posible viajar en el
tiempo. El desarrollo de la electrónica, la informática y las telecomunicacio-nes ha desempeñado un papel clave haciendo un mundo global en donde
podemos comunicarnos con cualquier persona en cualquier lugar del mundo.
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En esta unidad
1. La actividad experimental en el laboratorio2. La organización y el trabajo en el
laboratorio3. Material e instrumentos básicos de un
laboratorio de ciencias4. Productos químicos habituales de
laboratorio e interpretación de su etiquetado
5. Normas de seguridad e higiene en un laboratorio
6. Equipos de protección habituales de un laboratorio
7. Medida de magnitudes8. Unidades: Sistema Internacional de
Unidades9. La ciencia en la prensa y en las TIC
Vamos a aprender a… Competencias
Saberes científicos
–En qué consiste la actividad experimental en el laboratorio. –Distinguir entre magnitud y unidad y reconocer las unidades del SI. –Saber en qué consiste la notación científica y la conversión de unidades. –Conocer las reglas para considerar cuáles deben ser las cifras signifi-cativas en las medidas y la operación de redondeo de cifras.
CMCT, CPAA
Lectura y comprensión
–Comprender las normas para la organización del trabajo en el laborato-rio, las normas de seguridad e higiene y los equipos de protección habi-tuales de todo laboratorio de ciencias. –Conocer y saber cuál es la utilidad del diferente material que existe en un laboratorio de química. –Distinguir los distintos tipos de productos químicos de un laboratorio por sus pictogramas.
CMCT, CCL
Tratamiento de la información y competencia digital
–Saber buscar información complementaria en los buscadores de inter-net y en sus enciclopedias virtuales para analizar las características de la actividad científica. –Reconocer la importancia de utilizar las TIC para encontrar la relación de la ciencia con otros campos de los saberes tecnológicos, culturales y sociales.
CMCT, CD
Aprende a aprender ciencia
–Conocer la importancia del trabajo experimental bien realizado en un laboratorio de ciencias. –Que el saber científico es acumulativo y en continua evolución confor-me avanzan las técnicas experimentales realizadas en los laboratorios. –Aplicar las normas de seguridad para la realización de un trabajo co-rrecto en el laboratorio.
CMCT, CPAA, SIE
La ciencia en la sociedad
–Conocer la influencia que tiene la ciencia en la sociedad y el aspecto divulgativo de la misma en los medios de comunicación social.
CMCT, CSC
Proyecto: ¿Qué es la ciencia?
–Comprender que es la ciencia. –Conocer algunos aspectos de la investigación científica de la química en España.
CCL, CMCT, CD, CPAA, CSC, SIE
El trabajo científico
1
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Las ciencias experimentalesLa actividad científica es inherente a la naturaleza humana en su afán por conocer, comprender, explicar y controlar el mundo que le rodea.
Las ciencias de la naturaleza, en general, y la química y la física, en particular, constituyen un conjunto de conocimientos y métodos de trabajo que intentan describir y explicar los fenómenos que ocurren en nuestro entorno, y para ello necesitan del trabajo en el laboratorio.
El laboratorio de investigación para los científicos o el laboratorio didáctico para conocer y reproducir la forma de trabajar de los químicos y de los físicos es un lugar especial que requiere del co-nocimiento de una serie de instrumentos, de técnicas básicas y del respeto y cumplimiento de las normas de seguridad, pues el mismo puede ser un lugar peligroso que no se debe evitar si se quiere conocer ciencia, pero que por ello es preciso adoptar acti-tudes y medidas de actuación preventivas para evitar los peligros que se pueden encontrar en un laboratorio de ciencias.
La unidad se completa con el estudio de las magnitudes y de las unidades de las ciencias físicas y químicas y las operaciones bá-sicas con las unidades de las magnitudes que debe realizar todo estudiante de ciencias.
La ciencia a nuestro alrededor
■■ ¿A qué se puede llamar experimento?■■ ¿Sabrías decir por qué un laboratorio es un lugar de trabajo y no un recinto de divulgación de la ciencia?
■■ ¿Cómo se puede medir si el agua que contiene un recipiente está fría o caliente sin introducir la mano en él? ¿Y cómo se mide si una persona está triste o alegre?
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Unidad 1
En un laboratorio de ciencias se almacenan productos químicos o pre-parados peligrosos, y existe el riesgo de que se produzcan situaciones como derrames o salpicaduras de productos químicos a la piel o a los ojos, por lo que es importante que el trabajo en un laboratorio esté organizado y se realice respetando unas normas de seguridad.
1. Los grifos de agua y las salidas de gas deben mantenerse siempre cerrados, excepto cuando se estén utilizando.
2. No se deben contaminar los reactivos de las botellas. Para ello: a) Nunca se debe devolver el reactivo sobrante a la botella de donde se sacó. b) Nunca se deben introducir pipetas, espátulas u otros materiales directamente en los recipientes en donde estén contenidos los reactivos. c) Nunca debe dejarse el tapón de una botella boca abajo en contacto con la mesa de trabajo.
3. No se debe calentar el material de laboratorio de vidrio, a no ser que se indique que es resistente al fuego.
4. Antes de iniciar una práctica, se debe conocer la teoría de la misma y contar con el material y reactivos necesarios para realizarla.
5. Antes de abandonar el laboratorio, el material debe quedar perfectamente recogido, los aparatos utilizados se deben dejar en su sitio y la mesa de trabajo usada debe quedar lim-pia, así como el fregadero, en donde no deben abandonarse los residuos o el material de laboratorio ensuciado.
6. Los residuos sólidos insolubles, como papeles de filtro usados, tapones de corcho, cerillas apagadas y material de vidrio roto se deben depositar en las papeleras que se encuentren a los lados de las mesas de trabajo, nunca en los desagües.
7. Los residuos líquidos no se desecharán nunca por el des-agüe, se deben echar a garrafas adecuadas, sólidas y re-sistentes a los residuos, debidamente identificadas para su correcta eliminación.
8. Los productos obtenidos en el laboratorio deben introducirse en un recipiente adecuado a tal efecto y deben etiquetarse poniendo la fecha y nombre del producto y los reactivos sóli-dos sobrantes se deben volver a almacenar adecuadamente.
9. En el fregadero se debe limpiar con agua y jabón el material de vidrio y cerámico utilizado, para poder usarlo posteriormente.
Normas para la organización del trabajo en el laboratorio
Calentamiento de tipo eléctrico.
La organización y el trabajo en el laboratorio
2.
Calentamiento con un mechero Bunsen de laboratorio.
1. ¿Crees que es lo mismo hipótesis de un fenómeno que explicación del mismo?
2. ¿Por qué se comunican los resultados de los descubrimientos científicos en revistas especializadas?
3. ¿Por qué debe haber orden en el trabajo en un laboratorio?
Actividades y tareas
El desarrollo de la ciencia se basa en encontrar y comprobar las in-terconexiones lógicas entre fenómenos que, aparentemente, pueden parecer aislados e inconexos. Así, no es casual que la sal común sea muy soluble en agua y el hierro no: el tipo de enlace y la fuerza del mismo entre las partículas que componen uno y otro justifican de forma lógica este hecho.
El lugar natural del trabajo de todo científico es el laboratorio, y su labor consiste en realizar una serie de observaciones bajo una serie de con-diciones o de realizar una serie de experimentos y buscar las causas de lo observado (el porqué) y, por último, comunicar lo que se descubierto.
1.1. Experimentación Un experimento es un examen científico realizado bajo unas condi-ciones determinadas, que se fijan mediante unos valores de unas va-riables específicas, como la presión o la temperatura. De este modo, se puede diseñar un experimento para observar la temperatura a la que entra en ebullición una determinada sustancia.
1.2. Buscar el porqué del fenómeno observadoLa comparación de lo observado con otro hecho similar conocido permite encontrar su causa en base a la comprobación de una hipó-tesis o suposición de lo que ocurre en el fenómeno analizado.
1.3. Comunicación científicaSe debe registrar y transmitir lo observado en un lenguaje adecuado para que pueda ser comprendido por toda la comunidad científica.
1. Esté bien preparado y se haya reflexionado sobre el mismo previamente. Por esta razón, antes de llegar al laboratorio el alumno debe estudiarlo para que sepa en cualquier mo-mento qué está haciendo y por qué lo hace.
2. Se observe todo lo que ocurre durante el mismo. 3. Se anoten todos los resultados e incidencias que ocurran
durante el experimento. Se utilizará para ello el cuaderno de laboratorio.
4. Se busquen las explicaciones lógicas a los resultados obte-nidos. Si se observa algo que no coincide con lo esperado, se repetirá la experiencia. Si se obtienen los mismos resul-tados, habrá que dar una explicación lógica basada en los conocimientos en ese campo.
5. A partir de cada experimento se ha de hacer un esfuerzo por ampliar los conocimientos sobre el fenómeno estudiando, consultando libros o revistas, como ayuda para la interpre-tación de los resultados obtenidos.
El aprovechamiento de un experimento depende de que:
Saber másEl laboratorio es el lugar donde se realizan un gran número de experimentos y donde se inten-ta encontrar la respuesta a los «por qué» que incita la experi-mentación. Es, por tanto, un lu-gar de estudio y desde luego no es un sitio en el que exclusiva-mente se sigue un guion.
La actividad experimental en el laboratorio
1.
La física y la químicaLa física es el estudio científico de las leyes que rigen el com-portamiento de la materia y de la energía.La química es el estudio cientí-fico de la organización, compo-sición, estructura y propieda-des de la materia y sus cambios, así como de las transformacio-nes que experimentan las sus-tancias materiales.
Laboratorio de Química.
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Unidad 1 El trabajo científico
En un laboratorio de ciencias se almacenan productos químicos o pre-parados peligrosos, y existe el riesgo de que se produzcan situaciones como derrames o salpicaduras de productos químicos a la piel o a los ojos, por lo que es importante que el trabajo en un laboratorio esté organizado y se realice respetando unas normas de seguridad.
1. Los grifos de agua y las salidas de gas deben mantenerse siempre cerrados, excepto cuando se estén utilizando.
2. No se deben contaminar los reactivos de las botellas. Para ello: a) Nunca se debe devolver el reactivo sobrante a la botella de donde se sacó. b) Nunca se deben introducir pipetas, espátulas u otros materiales directamente en los recipientes en donde estén contenidos los reactivos. c) Nunca debe dejarse el tapón de una botella boca abajo en contacto con la mesa de trabajo.
3. No se debe calentar el material de laboratorio de vidrio, a no ser que se indique que es resistente al fuego.
4. Antes de iniciar una práctica, se debe conocer la teoría de la misma y contar con el material y reactivos necesarios para realizarla.
5. Antes de abandonar el laboratorio, el material debe quedar perfectamente recogido, los aparatos utilizados se deben dejar en su sitio y la mesa de trabajo usada debe quedar lim-pia, así como el fregadero, en donde no deben abandonarse los residuos o el material de laboratorio ensuciado.
6. Los residuos sólidos insolubles, como papeles de filtro usados, tapones de corcho, cerillas apagadas y material de vidrio roto se deben depositar en las papeleras que se encuentren a los lados de las mesas de trabajo, nunca en los desagües.
7. Los residuos líquidos no se desecharán nunca por el des-agüe, se deben echar a garrafas adecuadas, sólidas y re-sistentes a los residuos, debidamente identificadas para su correcta eliminación.
8. Los productos obtenidos en el laboratorio deben introducirse en un recipiente adecuado a tal efecto y deben etiquetarse poniendo la fecha y nombre del producto y los reactivos sóli-dos sobrantes se deben volver a almacenar adecuadamente.
9. En el fregadero se debe limpiar con agua y jabón el material de vidrio y cerámico utilizado, para poder usarlo posteriormente.
Normas para la organización del trabajo en el laboratorio
Calentamiento de tipo eléctrico.
La organización y el trabajo en el laboratorio
2.
Calentamiento con un mechero Bunsen de laboratorio.
1. ¿Crees que es lo mismo hipótesis de un fenómeno que explicación del mismo?
2. ¿Por qué se comunican los resultados de los descubrimientos científicos en revistas especializadas?
3. ¿Por qué debe haber orden en el trabajo en un laboratorio?
Actividades y tareas
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Unidad 1
En un laboratorio de ciencias se usa una gran variedad de utensilios, que depende de la aplicación que se les atribuya. Se puede diferenciar entre material metálico y complementario de madera, goma o corcho, material cerámico y material de vidrio con los que se elabora muchos instrumen-tos de laboratorio. Además, en todo laboratorio se utiliza un gran núme-ro de instrumentos básicos como balanzas, lupas, microscopios, estufas, hornos mufla, cronómetros, placas calefactoras, agitadores magnéticos, baños de agua y de aceite termostáticos y aspiradores para pipetas.
3.1. Material metálico y complementarioEl material metálico suele ser de hierro o de acero, aunque también se utiliza cobre por su gran conductividad, tanto del calor como de la corri-ente eléctrica. Entre los instrumentos fabricados con estos materiales se pueden citar los siguientes: escobillas, pinzas, espátula, aro, doble nuez, mechero bunsen, rejilla para trípode, gradilla de tubos de ensayo, etc.
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3.2. Material cerámicoEl más frecuente es la porcelana resistente a calentamientos prolon-gados y temperaturas elevadas. Se utiliza generalmente para inflamar sustancias y desecarlas. Con porcelana se fabrican morteros, embu-dos Büchner, crisoles y placas de toques para análisis.
3.3. Instrumentos importantes de laboratorioLos instrumentos más importantes son las estufas de laboratorio, los hornos mufla, los baños de agua o aceite termostáticos, las placas ca-lefactoras, los agitadores magnéticos y los distintos tipos de balanzas.
Agitador magnético simple y conjunto formado por placa calefactora y agitador magnéticos.
Material e instrumentos básicos de un laboratorio de ciencias
3.
Balanzas de laboratorio.
Material metálico y complementario: 1. Gradilla para tubos de ensayo. 2. Pinzas. 3. Pinzas para tubos de ensayo. 4. Pinzas para crisoles. 5. Cucharilla. 6. Escobilla. 7. Espátula. 8. Pinza. 9. Triángulo. 10. Pinza Hoffmann. 11. Trípode y rejilla.12. Doble nuez. 13. Mechero Bunsen. 14. Mariposa. 15. Pinza de Mohr. 16. Soporte.
Material cerámico.
Estufa de laboratorio.
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Unidad 1 El trabajo científico
3.4. Material de vidrioEs el material más utilizado en el laboratorio, ya que resiste a un mayor número de sustancias químicas. El vidrio Pyrex presenta una gran estabilidad térmica, resiste la acción de todos los ácidos, ex-cepto el fluorhídrico y el fosfórico glacial, y también resiste las es-terilizaciones repetidas. Con vidrio se pueden fabricar los siguientes utensilios:
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Manipular líquidos en un laboratorio suele ser una tarea que entraña un cierto peligro, sobre todo al trasvasar pequeñas cantidades de los mismos de un recipiente a otro, para lo cual se suele emplear una pipeta. Se debe evitar la succión de los líquidos directamente median-te la pipeta y para ello se hace un trasvase mecánico acoplando a la misma un aparato aspirador o una simple pera de succión de goma, lo que evita el empleo de la boca de la persona para realizar la succión del líquido con la pipeta.
Aspirador para pipeta.
Material de vidrio. 1. Bureta. 2. Pipeta. 3. Tubo de ensayo. 4. Probeta graduada. 5. Vaso de precipitado. 6. Erlenmeyer. 7. Embudo de decantación. 8. Refrigeran-te. 9. Matraz de destilación. 10. Desecador. 11. Matraz aforado. 12. Embudo. 13. Kitasa-to. 14. Cristalizador. 15. Vidrio de reloj. 16. Thiele.
Pera de succión y su colocación sobre una pipeta.
Consulta en bibliografía o en internet y contesta las siguientes preguntas:
4. ¿Qué diferencia existe entre una balanza analógica y otra digital?
5. ¿Por qué es tan útil el vidrio Pyrex? Explica las diferencias que tiene con un vidrio normal.
6. ¿En qué se diferencian un horno y una estufa mufla?
7. ¿Por qué se debe aspirar líquidos en el laboratorio con la ayuda de un succionador?
Actividades y tareas
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Unidad 1
1. El laboratorio siempre se debe llevar protección ocular cuando se realicen procesos que puedan ser peligrosos para los ojos: a) Se manipulen productos químicos corrosivos, tóxicos o irritantes. b) Se calienten productos químicos. c) Se realicen reacciones químicas exotérmicas.
2. El mayor peligro del laboratorio es el fuego, por lo que se debe reducir al máximo la utilización de llamas vivas en el laboratorio. Si se puede, es mejor emplear mantas calefac-toras o baños que el mechero Bunsen.
3. Para encender un mechero Bunsen se utilizaran encendedo-res piezoeléctricos largos, nunca cerillas, ni encendedores de llama. Nunca se debe poner la cabeza o la ropa cerca de la llama de un mechero Bunsen. El pelo largo se deberá lle-varse recogido y algunos productos para el pelo como las lacas y las gominas convierten el pelo más inflamable de lo usual y deben evitarse.
4. Cuando se manipule líquidos inflamables, como el etanol, se debe hacer con mucho cuidado y hay que mantenerlos alejados de las llamas. Igualmente no se debe calentar lí-quidos en un recipiente totalmente cerrado.
5. Hay que evitar el contacto de productos químicos con la piel, especialmente si son tóxicos o corrosivos, mediante el uso de guantes de un solo uso.
6. Se ha de llevar puesta siempre la bata de laboratorio y co-rrectamente abrochada y nunca se deben llevar sandalias abiertas, pues el calzado debe proteger los pies. Siempre se lavaran las manos después de terminar el trabajo en el la-boratorio.
7. Nunca se olerán gases directamente, ni se inhalarán vapores de productos químicos, y se debe trabajar en una vitrina de laboratorio con campana extractora de gases cuando se utilicen productos corrosivos, irritantes o tóxicos.
8. No se llenarán los tubos de ensayo más de 2 o 3 cm. Cuando se calienten se debe utilizarán pinzas y orientar la abertura de los mismos en dirección contraria a las personas próxi-mas. Igualmente, no se debe utilizar el dedo para tapar un tubo de ensayo al agitarlo, antes hay que tapar el tubo de ensayo con un tapón de corcho o caucho.
9. No se forzará nunca un pequeño tubo de cristal cuando se quiera sacarlo o meterlo a través de un tapón de corcho o caucho. Siempre hay que envolver el tubo con un trozo de tela cuando se realice esta operación.
10. Nunca se debe probar o saborear algo en el laboratorio y tampoco se debe comer ni beber en el laboratorio.
Normas a tener en cuenta en el trabajo en un laboratorio
■■ Se informará siempre de los accidentes que ocurran en el laboratorio, aunque sean pe-queños, a la persona respon-sable del mismo.
■■ Siempre se trabajará sin pri-sas y nunca solo en el labo-ratorio.
■■ No realizarán experimentos no autorizados. Si se tiene que diseñar o planificar una inves-tigación, se debe conseguir la correspondiente aprobación antes de llevarla a cabo.
8. Explica la diferencia entre un tóxico y un producto corrosivo.
9. ¿Por qué hay que mantener lejos de las llamas los líqui-dos inflamables?
10. ¿Cuál es el sentido de la campana ex-tractora de una vitri-na de laboratorio?
Actividades y tareas
Normas de seguridad e higiene en un laboratorio
5.
En un laboratorio se clasifican los productos químicos con un criterio útil para su almacenamiento. Para ello se debe conocer la información que se recoge en el etiquetado y envasado de los mismos y los peligros aso-ciados a su manipulación. La identificación de los peligros potenciales de los productos químicos que se utilizan en un laboratorio es impres-cindible para poder trabajar de manera segura y prevenir accidentes. La manipulación de productos químicos presenta unas características de peligrosidad, ya que pueden ser tóxicos, corrosivos o inflamables, y ello se puede materializar en accidentes si no se toman las medidas adecuadas. Los riesgos se relacionan con la peligrosidad intrínseca de los productos químicos, la cantidad a manipular y el tipo y tamaño del envase.La información sobre peligros y consejos de prudencia de un deter-minado producto químico se suministra a través de la etiqueta, que contiene, además, un pictograma, es decir un símbolo, creado de for-ma similar a otros muchos como las señales de tráfico, que por medio una imagen sencilla destaca la información que se quiere hacer llegar.
■■ Explosivos: pueden explosionar bajo el efecto de una causa externa: calor, fricción o percusión, liberando energía en for-ma de calor, presión o radiación en un tiempo muy breve.
■■ Inflamables: arden con facilidad y desprenden llamas de forma inmediata.
■■ Comburentes: si entran en contacto con otros productos, particularmente con los inflamables, originan una reacción química fuertemente exotérmica.
■■ Gases a presión.■■ Tóxicos: por inhalación, ingestión o penetración cutánea
pueden entrañar riesgos graves, agudos o crónicos e incluso la muerte.
■■ Corrosivos: en contacto con los tejidos vivos pueden ejercer sobre ellos una acción destructiva.
■■ Mutagénicos, carcinogénicos y teratogénicos: un agente mutagénico es una sustancia que, por inhalación, ingestión o penetración cutánea, puede producir alteraciones en el material genético de las células. Un carcinogénico puede producir cáncer o aumento de su frecuencia, y un teratóge-no lesiones en el feto durante su desarrollo intrauterino.
■■ Nocivos e irritantes: un agente nocivo es una sustancia o preparado que, por inhalación, ingestión o penetración cu-tánea, puede entrañar riesgos de gravedad limitada, mientras que un irritante es aquella sustancia o preparado no corro-sivo que. por contacto inmediato, prolongado o repetido con la piel o mucosas puede provocar una reacción inflamatoria.
■■ Peligrosos para el medio ambiente.
Clasificación de los productos químicos mediante un pictograma
Etiqueta de un producto químico.
Cestas para el transporte de productos químicos.
Productos químicos habituales de laboratorio e interpretación de su etiquetado
4.
Pictogramas
Pictogramas de peligro de los productos químicos, referidos a:
■■ Explosivos.■■ Inflamables.■■ Comburentes.■■ Gases a presión.■■ Tóxicos.■■ Corrosivos.■■ Mutagénicos, carcinogénicos y teratogénicos.
■■ Nocivos e irritantes. ■■ Peligrosos para el medioam-biente.
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Unidad 1 El trabajo científico
1. El laboratorio siempre se debe llevar protección ocular cuando se realicen procesos que puedan ser peligrosos para los ojos: a) Se manipulen productos químicos corrosivos, tóxicos o irritantes. b) Se calienten productos químicos. c) Se realicen reacciones químicas exotérmicas.
2. El mayor peligro del laboratorio es el fuego, por lo que se debe reducir al máximo la utilización de llamas vivas en el laboratorio. Si se puede, es mejor emplear mantas calefac-toras o baños que el mechero Bunsen.
3. Para encender un mechero Bunsen se utilizaran encendedo-res piezoeléctricos largos, nunca cerillas, ni encendedores de llama. Nunca se debe poner la cabeza o la ropa cerca de la llama de un mechero Bunsen. El pelo largo se deberá lle-varse recogido y algunos productos para el pelo como las lacas y las gominas convierten el pelo más inflamable de lo usual y deben evitarse.
4. Cuando se manipule líquidos inflamables, como el etanol, se debe hacer con mucho cuidado y hay que mantenerlos alejados de las llamas. Igualmente no se debe calentar lí-quidos en un recipiente totalmente cerrado.
5. Hay que evitar el contacto de productos químicos con la piel, especialmente si son tóxicos o corrosivos, mediante el uso de guantes de un solo uso.
6. Se ha de llevar puesta siempre la bata de laboratorio y co-rrectamente abrochada y nunca se deben llevar sandalias abiertas, pues el calzado debe proteger los pies. Siempre se lavaran las manos después de terminar el trabajo en el la-boratorio.
7. Nunca se olerán gases directamente, ni se inhalarán vapores de productos químicos, y se debe trabajar en una vitrina de laboratorio con campana extractora de gases cuando se utilicen productos corrosivos, irritantes o tóxicos.
8. No se llenarán los tubos de ensayo más de 2 o 3 cm. Cuando se calienten se debe utilizarán pinzas y orientar la abertura de los mismos en dirección contraria a las personas próxi-mas. Igualmente, no se debe utilizar el dedo para tapar un tubo de ensayo al agitarlo, antes hay que tapar el tubo de ensayo con un tapón de corcho o caucho.
9. No se forzará nunca un pequeño tubo de cristal cuando se quiera sacarlo o meterlo a través de un tapón de corcho o caucho. Siempre hay que envolver el tubo con un trozo de tela cuando se realice esta operación.
10. Nunca se debe probar o saborear algo en el laboratorio y tampoco se debe comer ni beber en el laboratorio.
Normas a tener en cuenta en el trabajo en un laboratorio
■■ Se informará siempre de los accidentes que ocurran en el laboratorio, aunque sean pe-queños, a la persona respon-sable del mismo.
■■ Siempre se trabajará sin pri-sas y nunca solo en el labo-ratorio.
■■ No realizarán experimentos no autorizados. Si se tiene que diseñar o planificar una inves-tigación, se debe conseguir la correspondiente aprobación antes de llevarla a cabo.
8. Explica la diferencia entre un tóxico y un producto corrosivo.
9. ¿Por qué hay que mantener lejos de las llamas los líqui-dos inflamables?
10. ¿Cuál es el sentido de la campana ex-tractora de una vitri-na de laboratorio?
Actividades y tareas
Normas de seguridad e higiene en un laboratorio
5.
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Unidad 1
La realización de una experiencia de laboratorio determinada requie-re el uso adecuado de los instrumentos de medida y de las magnitudes implicadas en la misma forma que en toda experiencia se utiliza la observación, la medida, el registro de datos y el análisis de los resul-tados obtenidos.
Los objetos y los fenómenos presentan unas propiedades que los ca-racterizan. Así, cuando se dice: el agua hierve a la temperatura de 100 °C, se refiere al fenómeno del cambio de estado de un líquido a gas de la sustancia agua, la propiedad ebullición, y a su medida me-diante la magnitud temperatura y en la unidad de grados celsius.
Una magnitud física es toda propiedad de un objeto o de un fenó-meno físico o químico que se puede medir.
Durante una experimentación se estudia u observa un fenómeno en las condiciones que interesen y se miden los valores que proporcionen las posibles variables que pueden actuar sobre dicho fenómeno.
Variable es todo aquello que pueda provocar cambios en los resul-tados de una experiencia.
Medir es comparar dos magnitudes de las mismas características, de forma que a una de las cuales se le asigna el papel de unidad.
Cantidad es el valor numérico de una magnitud.
Una unidad de medida es una magnitud que se elige como patrón de forma arbitraria y cumple los siguientes requisitos:
■ Siempre tiene el mismo valor, es decir, su valor no puede depen-der de la persona que la utilice, ni del tiempo transcurrido, ni de las condiciones de trabajo.
■ Es universal, o lo que es lo mismo, debe ser fácilmente reprodu-cible y utilizable en cualquier lugar del mundo.
Para que el resultado de una medida sea entendible, hay que elegir una unidad de medida aceptada, utilizar un instrumento de medida adecua-do y establecer unas reglas y unas técnicas apropiadas para su uso.
Son ejemplos de magnitudes físicas: la altura de una persona, la du-ración de un día o la temperatura del cuerpo humano, pues se pueden medir mediante el instrumento adecuado, una cinta métrica, un reloj o un termómetro, respectivamente. Por el contrario, cuando se dice que alguien está alegre se refiere a un estado de ánimo que resulta observable, pero no se puede medir, pues no hay ningún instrumento que mida la alegría. Por tanto, los estados mentales no son magnitu-des físicas.
Medida de magnitudes7.
Balanza digital para la medida de masas.
Proceso de medidaTodo proceso de medida nece-sita aplicar una técnica adecua-da. Así, por ejemplo, al medir la anchura de una puerta, se la compara con una cantidad fija: el metro. Si no se dispone de una cinta métrica, se puede to-mar otra unidad, como la longi-tud del pie de la persona y dan-do los pasos necesarios se mide la anchura de la puerta. La medida es distinta a la realizada con la cinta métrica, pero el proceso de medida realizado es correcto.
11. ¿Qué diferencia existe entre una ducha de seguridad y una fuente lavaojos?
12. Explica cómo medirías la cantidad de agua caída durante una tormenta en el jardín de una casa.
13. ¿Qué quiere decir que una unidad de medida sea universal?
Actividades y tareas
La experiencia indica que los incidentes o accidentes que se producen en un laboratorio pueden ser controlados y tener efectos mínimos si se dispone de elementos de actuación adecuados y en número suficiente.
El trasvase de productos químicos en un laboratorio es un aspecto crítico, pues durante los procesos de trasvases pueden tener lugar proyecciones, salpicaduras, contactos dérmicos, intoxicaciones y quemaduras.
En el transporte de productos químicos dentro del edificio en el que se encuentre el laboratorio, hay que tener en cuenta que los frascos y botellas deben cerrarse inmediatamente después de su uso y se deben transportar cogidos por la base, nunca por la tapa. Las botellas de vidrio se transportarán en un cesto compartimentado y con asas, mientras que para el manejo de garrafas de gran capacidad, se utili-zarán carretillas; no se deben transportar conjuntamente productos químicos incompatibles.
Cuando haya que eliminar residuos se minimizará la cantidad de re-siduos desde el origen, limitando la cantidad de materiales que se usan y que se compran. Los residuos son el vidrio, el papel y el plás-tico roto, los residuos de productos químicos y restos biológicos, los cuales depositarán en contenedores específicos y debidamente señalizados.
Par todo ello, se debe trabajar con los adecuados elementos de pro-tección individual (EPI), como gafas, guantes y bata de laboratorio y que se muestran mediante una señal de protección obligatoria circu-lar de los mismos en color blanco y fondo azul. También se contem-plará el uso de otros sistemas de actuación y protección comple-mentarios: duchas de seguridad, fuentes lavaojos, mantas ignífugas, extintores y neutralizadores, que permiten una rápida actuación para el control de incidentes, tales como incendios y derrames, así como para la descontaminación de personas que hayan sufrido una proyec-ción o salpicadura.
Ducha de seguridad y fuente lavaojos
Neutralizadores, absorbentes
y adsorbentes
Extintory manta ignífuga
La ducha de seguridad es un siste-ma de emergencia habitual para casos de proyecciones con riesgo de quemaduras químicas e incluso si se prende fuego en la ropa. La fuente lavaojos permite la des-contaminación rápida y eficaz de los ojos y está constituida por dos rociadores separados entre 10 y 20 cm que proporcionan un chorro de agua para lavar los ojos o la cara, una pileta, de 25 a 35 cm, provista del correspondiente des-agüe, un sistema de fijación al sue-lo o a la pared y un accionador de pie (pedal) o de codo.
Se emplean en caso de derrames o vertidos accidentales. Normal-mente se debe dispo-ner en el laboratorio de un equipo básico con agentes específicos para ácidos, bases, di-solventes orgánicos y mercurio.
Equipos de protección habituales de un laboratorio
6.Derrames, salpicaduras
y vertidosEn el caso de derrames accidentales, se actuará rápidamente para su ab-sorción, neutralización o eliminación. La eliminación de pequeños der-rames se debe hacer con agentes absorbentes o neutralizantes que, una vez usados, se depositarán en recipientes para residuos.En el caso de salpicaduras de piel y ojos, deben lavarse con abundante agua y no intentará neutralizarlas. Hay que acudir al médico con prontitud, aportando la información contenida en la ficha de datos de seguridad.En el caso de derrames o vertidos sobre la ropa de trabajo, hay que quitársela rápidamente, lavarla o colocarse bajo una ducha.
EPISeñales de protección obligatoria de manos, cuerpo y ojos
La seguridad es una cuestión de sen-tido común, siempre que se conoz-can los riesgos asociados al uso de los productos químicos utilizados.
La manta ignífuga permite una acción eficaz en el caso de fuegos pequeños y sobre todo cuando se prende fuego en la ropa, pero si no es factible con-trolar un pequeño incendio se debe recurrir a un extintor, que es un aparato que contiene un agen-te que se proyecta y dirige sobre el fuego por acción de una pre-sión interna para apagarlo.
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Unidad 1 El trabajo científico
La realización de una experiencia de laboratorio determinada requie-re el uso adecuado de los instrumentos de medida y de las magnitudes implicadas en la misma forma que en toda experiencia se utiliza la observación, la medida, el registro de datos y el análisis de los resul-tados obtenidos.
Los objetos y los fenómenos presentan unas propiedades que los ca-racterizan. Así, cuando se dice: el agua hierve a la temperatura de 100 °C, se refiere al fenómeno del cambio de estado de un líquido a gas de la sustancia agua, la propiedad ebullición, y a su medida me-diante la magnitud temperatura y en la unidad de grados celsius.
Una magnitud física es toda propiedad de un objeto o de un fenó-meno físico o químico que se puede medir.
Durante una experimentación se estudia u observa un fenómeno en las condiciones que interesen y se miden los valores que proporcionen las posibles variables que pueden actuar sobre dicho fenómeno.
Variable es todo aquello que pueda provocar cambios en los resul-tados de una experiencia.
Medir es comparar dos magnitudes de las mismas características, de forma que a una de las cuales se le asigna el papel de unidad.
Cantidad es el valor numérico de una magnitud.
Una unidad de medida es una magnitud que se elige como patrón de forma arbitraria y cumple los siguientes requisitos:
■■ Siempre tiene el mismo valor, es decir, su valor no puede depen-der de la persona que la utilice, ni del tiempo transcurrido, ni de las condiciones de trabajo.
■■ Es universal, o lo que es lo mismo, debe ser fácilmente reprodu-cible y utilizable en cualquier lugar del mundo.
Para que el resultado de una medida sea entendible, hay que elegir una unidad de medida aceptada, utilizar un instrumento de medida adecua-do y establecer unas reglas y unas técnicas apropiadas para su uso.
Son ejemplos de magnitudes físicas: la altura de una persona, la du-ración de un día o la temperatura del cuerpo humano, pues se pueden medir mediante el instrumento adecuado, una cinta métrica, un reloj o un termómetro, respectivamente. Por el contrario, cuando se dice que alguien está alegre se refiere a un estado de ánimo que resulta observable, pero no se puede medir, pues no hay ningún instrumento que mida la alegría. Por tanto, los estados mentales no son magnitu-des físicas.
Medida de magnitudes7.
Balanza digital para la medida de masas.
Proceso de medidaTodo proceso de medida nece-sita aplicar una técnica adecua-da. Así, por ejemplo, al medir la anchura de una puerta, se la compara con una cantidad fija: el metro. Si no se dispone de una cinta métrica, se puede to-mar otra unidad, como la longi-tud del pie de la persona y dan-do los pasos necesarios se mide la anchura de la puerta. La medida es distinta a la realizada con la cinta métrica, pero el proceso de medida realizado es correcto.
11. ¿Qué diferencia existe entre una ducha de seguridad y una fuente lavaojos?
12. Explica cómo medirías la cantidad de agua caída durante una tormenta en el jardín de una casa.
13. ¿Qué quiere decir que una unidad de medida sea universal?
Actividades y tareas
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18
Unidad 1
El Sistema Internacional de Unidades (SI) se basa en el uso de siete magnitudes fundamentales y las demás magnitudes como derivadas.
Magnitudes fundamentales del SI Unidad Símbolo
Longitud metro m
Masa kilogramo kg
Tiempo segundo s
Temperatura kelvin K
Corriente eléctrica amperio A
Intensidad luminosa candela cd
Cantidad de sustancia mol mol
Una magnitud derivada se expresa en función de dos o más magnitu-des fundamentales. Por ejemplo, el volumen de un objeto como una caja rectangular es el producto de sus tres dimensiones: alto X largo X ancho.
8.1. La notación científicaPara expresar con sencillez una cantidad muy grande o muy pequeña se recurre a la notación exponencial o notación científica, que con-siste en escribir la cantidad en forma de potencia de 10. Así, la distan-cia entre la Tierra y el Sol, que es de 150 000 000 000 m (para sepa-rar los miles no se usa un punto, sino una separación), se expresa como: 15 ⋅ 1010 m.
Otra forma de escribir cantidades grandes y pequeñas es utilizando la notación de múltiplos y submúltiplos decimales de las unidades del SI. Esta notación emplea un conjunto de prefijos que al acompañar a la unidad correspondiente indica el factor decimal o la potencia de diez por el que hay que multiplicar. Así, el prefijo kilo es el múltiplo del símbolo k e indica que hay que multiplicar por la potencia 103, luego 1 kg = 103 g.
Múltiplos
Prefijo Símbolo Factor decimal Potencia de 10
teragigamegakilohectodeca
TGMkhda
1 000 000 000 0001 000 000 0001 000 0001 00010010
1012
109
106
103
102
101
Dentro de los submúltiplos se encuentra el centi, de prefijo c, e indi-ca que hay que multiplicar por la potencia 10-2, luego 1 cm = 10-2 m.
Unidades: Sistema Internacional de Unidades (SI)
8.Reglas para escribir y nombrar las unidades
■■ Los símbolos de las unidades se escriben generalmente en minúscula. No obstante, en muchas ocasiones, su nombre procede del apellido de algún científico ilustre y en estos ca-sos se debe escribir el símbolo de la unidad en mayúscula. Así, el símbolo de la unidad de fuer-za, el newton, es N, en honor del científico Isaac Newton.
■■ Los símbolos de las unidades son invariables, no deben es-cribirse en plural ni ir acompa-ñados por un punto final, salvo que se encuentren al final de una frase. Así es correcto ex-presar: g, m, s, N, e incorrecto: g., Grs, seg, m., o cms.
■■ El producto entre dos unida-des se indica con un punto centrado entre ambos símbo-los. Por ejemplo: N ⋅ m
■■ La división de dos o más uni-dades puede indicarse con la barra horizontal, la barra obli-cua y se debe utilizar como criterio preferente la poten-cia negativa.
ms
, m/s, m ⋅ s–1
El tiempoEl tiempo se mide en el laborato-rio con un cronómetro y su uni-dad en el SI es el segundo, aun-que también se usan la hora y el minuto.
1 hora = 60 min = 3 600 s
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Unidad 1 El trabajo científico
Submúltiplos
Prefijo Símbolo Factor decimal Potencia de 10
decicentimilimicronanopico
dcmμnp
0,10,010,0010,000 0010,000 000 0010,000 000 000 001
10–1
10–2
10–3
10–6
10–9
10–12
8.2. Conversión de unidadesLas magnitudes se expresan en múltiplos o submúltiplos de unidades del SI y con frecuencia también en otras unidades que no son del SI. La conversión entre distintas unidades se realiza utilizando un factor de conversión, que es la relación entre dos cantidades iguales expre-sadas en unidades diferentes.
El factor de conversión entre dos unidades se obtiene de la relación que define una unidad en función de la otra. Al multiplicar la cantidad inicial por el factor de conversión y simplificar, desaparece la unidad inicial y aparece la unidad pedida. Así, aplicando la igualdad: 1 km = 1000 m, que define la relación entre ambas unidades, se tiene que el factor
para convertir en m una distancia expresada en km es: 1 000 m1km
o
bien: 10 m1 km
3
Así, la distancia 12,5 km se convierte en m de la siguien-
te forma:
= = ⋅ =distancia 12,5 km 12,5 km 1 000 m1 km
12 500 m
Mientras que la distancia de 12 500 m se expresa en km de la siguien-te forma:
El factor de conversión es ahora: 1 km1 000 m
o: 1 km10 m3 , por lo que:
= = ⋅ =distancia 12 500 m 12 500 m 1 km1 000 m
12,5 km
Kilogramo patrónEl kilogramo se define como la masa que tiene el prototipo in-ternacional, formado de una aleación de platino e iridio, que se guarda en la Oficina Internac-ional de Pesas y Medidas, en Sèvres, cerca de París (Francia).
LitroUn litro se define como la ca-pacidad de un recipiente que se llena con el volumen que ocupa una masa de 1 kilogramo de agua pura a 4 °C de temperatura y 1 atm de presión atmosférica. Bajo estas condiciones, 1 litro equivale a 1,000028 dm3.
Sabiendo que la unidad de capacidad es el litro y la de volumen es dm3, explica la relación que hay entre dichas unidades.
La capacidad se define como el espacio vacío de alguna cosa que es suficiente para contener otra u otras, mientras que el volumen es el espacio que ocupa un objeto. Por lo tanto, entre ambos tér-minos existe una equivalencia que se basa en la relación entre el litro (unidad de capacidad) y el dm3 (unidad de volumen).
Este hecho puede verificarse experimentalmente de la siguiente manera: si se tiene un recipiente cualquiera con agua que llegue hasta el borde y se introduce en él un cubo sólido cuya medida sea de 1 decímetro por lado, se derramará agua, la cual equivaldrá a la cantidad de agua desplazada por el cuerpo al ser introducido dentro del recipiente (el agua derramada es 1 litro); en consecuencia por lo tanto, puede afirmarse que: 1 dm3 = 1 L.
Ejercicios y actividades resueltos
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Unidad 1
En el mundo actual la comunicación de los avances científicos se lleva a cabo mediante la divulgación de los mismos en revistas especializadas, que cuentan con científicos de reconocido pres-tigio que validan los resultados a publicar como ciertos y que no están sometidos a errores o a manipulaciones de científicos sin escrúpulos. Un extracto de dichas publicaciones se suele divulgar por un nú-mero cada vez mayor de periodistas especializados en la divulga-ción científica en la prensa diaria y los medios de comunicación como televisión e internet, con objeto de que dicha información llegue al público en general de una forma más simplificada. En esta función internet desempeña un gran papel, por medio de los bus-cadores se pueden conocer numerosos hechos científicos a través de los diarios digitales, las enciclopedias virtuales y los blogs de-dicados a la ciencia.Hoy existe una estrecha conexión de la ciencia y la sociedad, lo que hace que sea un factor esencial del desarrollo social. La cien-cia ha llegado al punto de influir sobre la mentalidad de la huma-nidad y la sociedad de hoy no es cautiva de las condiciones pa-sadas o presentes, sino que se orienta hacia el futuro. Así, el insecticida DDT, tan eficaz en el control de plagas de insectos sobre las cosechas de alimentos, se acumula a medida que se avanza en el nivel trófico en la cadena alimenticia y ante el peli-gro de contaminación se ha prohibido su uso en muchos países. Igualmente, los científicos que pusieron a punto la tecnología nuclear para la producción de energía eléctrica nos han legado esa bomba de relojería que suponen los residuos radiactivos, so-bre los que existe una gran preocupación social.Por todo ello además de la comunicación de los avances cientí-ficos para el resto de especialistas, también es importante su divulgación a través de los medios como televisión, internet, pren-sa escrita y revistas de divulgación para el público en general, con objeto de que exista una sensibilización y participación ciu-dadana en la toma de decisiones que afecta a sus vidas y sea una garantía de:
■■ La formación de un espíritu crítico, pues a lo largo de la historia, la ciencia ha desempeñado un gran papel en la liberación de espíritus, es decir, ha contribuido a la formación de un espíritu crítico capaz de cuestionar dogmas, desafiar autoritarismos y desterrar nume-rosos prejuicios.
■■ El disfrute personal o el goce generado por las construcciones científicas, que han ampliado la visión del universo, mostrán-donos su pasado y explicando su posible futuro, y ayudando a la humanidad a comprender fenómenos que durante milenios han espantado a los seres humanos, transmitiéndolos la emo-ción de apasionantes desafíos, a lo que contribuye el creciente número de museos de la ciencia y planetarios en multitud de localidades, que tienen un carácter pedagógico y divulgador de la ciencia.
La ciencia en la prensa y en las TIC
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Revistas científicas.
Ciudad de las Artes y de las Ciencias de Valencia.
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8.3. Cifras significativas y redondeo de cifrasLas cifras significativas son el número de dígitos o cifras que se ob-tienen al realizar una medida con un instrumento.
Así, al medir con una cinta métrica una longitud y obtener 3,24 m, se indica que la cinta métrica utilizada está graduada en centímetros y dicha medida se ha realizado con tres cifras significativas. Esa canti-dad se puede expresar también como 324 cm o 3,24 ⋅ 102 cm. Al es-cribir en notación científica se consigue que el número de cifras sig-nificativas de la medida no dependa de las unidades elegidas.
Igualmente, el número 0,054 se expresa como 5,4 ⋅ 10-2 cuando son dos las cifras significativas, y el número 5 400 se escribe como 5,4 ⋅ 103 cuando son dos las cifras significativas. La misma cantidad se expresa como 5,400 ⋅ 103 cuando las cifras significativas son cuatro.
■■ Toda cifra distinta de cero es significativa, mientras que todo cero situado entre dos cifras significativas es significativo. Así, 4,2067⋅105 tiene cinco cifras significativas.
■■ No son significativos los ceros situados a la izquierda del primer dígito significativo no nulo. Así, 0,008403 tiene cua-tro cifras significativas.
■■ Cualquier cero final o a la derecha de una coma decimal es significativo, si la sensibilidad o precisión del instrumento de medida así lo indica. Así, 34,0 tiene tres cifras significa-tivas, si el instrumento aprecia décimas.
Reglas para considerar cifras significativas
■■ En una suma o en una resta se deben alinear los decimales de las cantidades y expresar el resultado con tantas cifras como se tenga en el número con menos cifras significativas después de la coma decimal, pues el resultado no puede te-ner una mayor precisión que la de cualquiera de los datos que intervienen.
■■ En un producto o en un cociente el resultado se debe expre-sar con el número de cifras significativas que tenga el ope-rando con menor número de cifras significativas.
Cifras significativas en las operaciones algebraicas
Redondear un número es eliminar las cifras que van más allá de la precisión o sensibilidad con la que se debe dar un resultado numérico.
■■ Si el dígito a eliminar es menor que 5, el último dígito que se conserva no cambia de valor: el número 3,84 se redondea a décimas escribiendo 3,8.
■■ Si el dígito que se elimina es 5 o mayor que 5, el último dígi-to que se conserva se aumenta en 1: el número 9,851 redon-deado a décimas es 9,9.
Reglas para realizar un redondeo
Cinta de costura para la medida de longi-tudes de telas.
El metroUn metro es la distancia que re-corre la luz en el vacío durante un intervalo de 1/299792458 de segundo. Inicialmente esta unidad de lon-gitud fue creada por la Acade-mia de Ciencias de Francia en 1791 y fue definida como la diez-millonésima parte de la distan-cia que separa el polo de la línea del ecuador terrestre. Este valor se correspondería con la longi-tud de meridiano terrestre que forma un arco de 1/10 de segun-do de grado centesimal.
Otras relaciones entre unidades
1 kg = 1 000 g1 L = 1 dm3
1 m3 = 1 000 dm3 = 1 000 L1 L = 1 000 mL1 dm3 = 1 000 cm3
1 mL = 1 cm3
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Unidad 1 El trabajo científico
En el mundo actual la comunicación de los avances científicos se lleva a cabo mediante la divulgación de los mismos en revistas especializadas, que cuentan con científicos de reconocido pres-tigio que validan los resultados a publicar como ciertos y que no están sometidos a errores o a manipulaciones de científicos sin escrúpulos. Un extracto de dichas publicaciones se suele divulgar por un nú-mero cada vez mayor de periodistas especializados en la divulga-ción científica en la prensa diaria y los medios de comunicación como televisión e internet, con objeto de que dicha información llegue al público en general de una forma más simplificada. En esta función internet desempeña un gran papel, por medio de los bus-cadores se pueden conocer numerosos hechos científicos a través de los diarios digitales, las enciclopedias virtuales y los blogs de-dicados a la ciencia.Hoy existe una estrecha conexión de la ciencia y la sociedad, lo que hace que sea un factor esencial del desarrollo social. La cien-cia ha llegado al punto de influir sobre la mentalidad de la huma-nidad y la sociedad de hoy no es cautiva de las condiciones pa-sadas o presentes, sino que se orienta hacia el futuro. Así, el insecticida DDT, tan eficaz en el control de plagas de insectos sobre las cosechas de alimentos, se acumula a medida que se avanza en el nivel trófico en la cadena alimenticia y ante el peli-gro de contaminación se ha prohibido su uso en muchos países. Igualmente, los científicos que pusieron a punto la tecnología nuclear para la producción de energía eléctrica nos han legado esa bomba de relojería que suponen los residuos radiactivos, so-bre los que existe una gran preocupación social.Por todo ello además de la comunicación de los avances cientí-ficos para el resto de especialistas, también es importante su divulgación a través de los medios como televisión, internet, pren-sa escrita y revistas de divulgación para el público en general, con objeto de que exista una sensibilización y participación ciu-dadana en la toma de decisiones que afecta a sus vidas y sea una garantía de:
■■ La formación de un espíritu crítico, pues a lo largo de la historia, la ciencia ha desempeñado un gran papel en la liberación de espíritus, es decir, ha contribuido a la formación de un espíritu crítico capaz de cuestionar dogmas, desafiar autoritarismos y desterrar nume-rosos prejuicios.
■■ El disfrute personal o el goce generado por las construcciones científicas, que han ampliado la visión del universo, mostrán-donos su pasado y explicando su posible futuro, y ayudando a la humanidad a comprender fenómenos que durante milenios han espantado a los seres humanos, transmitiéndolos la emo-ción de apasionantes desafíos, a lo que contribuye el creciente número de museos de la ciencia y planetarios en multitud de localidades, que tienen un carácter pedagógico y divulgador de la ciencia.
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El trabajo científico
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Unidad 1PRÁCTICA DE LABORATORIO
ObjetivosLa identificación del material e instrumental más frecuente de un laboratorio de química y la descripción del mismo para su uso de una forma segura.
IntroducciónEs muy importante que los alumnos y alumnas se familiaricen con el material más utilizado en el laboratorio, para manejarlo adecua-damente y desarrollar la habilidad necesaria para realizar todas las prácticas. Además de conocer los nombres y los usos del equi-po de laboratorio, se debe aprender a utilizar las técnicas de cui-dados y de su limpieza para conservar el material en buen estado.
Desarrollo1. Identificación y breve descripción del material de laboratorio
El material de laboratorio que se requiere para la realización de esta práctica se contempla a continuación. Para ello se debe rea-lizar una investigación previa y buscar información complementa-ria de los diferentes materiales para indicar su uso y manejo y completar la tabla que se muestra a continuación:
Nombre: •••Uso: ••• Nombre: •••Uso: ••• Nombre: •••Uso: ••• Nombre: •••Uso: ••• Nombre: •••Uso: •••
Nombre: •••Uso: ••• Nombre: •••Uso: ••• Nombre: •••Uso: ••• Nombre: •••Uso: ••• Nombre: •••Uso: •••
Nombre: •••Uso: ••• Nombre: •••Uso: ••• Nombre: •••Uso: ••• Nombre: •••Uso: ••• Nombre: •••Uso: •••
Nombre: •••Uso: ••• Nombre: •••Uso: ••• Nombre: •••Uso: ••• Nombre: •••Uso: ••• Nombre: •••Uso: •••
El material de un laboratorio de química
MATERIALESLos materiales de laboratorio que se requieren para la realización de esta práctica se contemplan en la tabla que se muestra abajo.EPI:
■■ Bata de laboratorio.■■ Gafas de seguridad. ■■ Guantes de látex
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El trabajo científicoUnidad 1
2. Utilización de material de laboratorio
Una vez reconocido el material del laboratorio de la tabla anterior, realiza las siguientes activida-des o tareas.
14. Indica para qué se emplea el material de vidrio, cerámico, metálico y de madera o de plástico.
15. De los instrumentos de la tabla que sirven para contener líquidos, separa los que tienen la función de medir volúmenes de los que sirven para realizar mezclas.
16. Explica la diferencia que existe entre los dos siguientes recipien-tes de vidrio, que parecen iguales.
17. Explica el significado de las indicaciones que se muestran en los dibujos de los recipientes de vidrio que se muestran debajo.
18. Un instrumento muy utilizado en un laboratorio es el llamado frasco lavador que se muestra a continuación. Realiza una des-cripción de para qué puede utilizarse.
19. ¿En qué consiste un mechero del tipo Bunsen?20. Indica si en la siguientes fotografías hay incorrecciones.
21. Interpreta el siguiente montaje de laboratorio en función del material utilizado para realizar el mismo.
22. ¿Cuáles crees que son las reglas de seguridad más importantes dentro de un laboratorio?
23. ¿Cómo recomendarías que estas reglas fueran reconocidas y recordadas por las personas que realizan trabajos dentro de un laboratorio, incluyéndote a ti?
24. En caso de no contar en el laboratorio con alguna de las instalacio-nes de seguridad recomendadas, como el disponer de una fuente lavaojos, ¿qué precauciones adicionales se deben tener en cuenta?
25. ¿Cuál de las dos batas de laboratorio siguientes crees que es la más apropiada para trabajar en el mismo?
26. ¿Cuál es tu opinión acerca del uso de ropa adecuada y protec-ción para los ojos dentro del laboratorio?
27. ¿Qué debe decir un profesor o profesora a sus alumnos y alumnas que van a clase de laboratorio y dejan las carpetas y bocadillos para el recreo posterior encima de las mesas de trabajo del laboratorio?
Actividades y tareas
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El trabajo científico
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Unidad 1EJERCICIOS, ACTIVIDADES Y TAREAS DE RECAPITULACIÓN
La actividad experimental en el laboratorio
¿Hay alguna diferencia entre observación y rea-lización de un experimento?
Explica las diferencias que puede haber entre un mechero de alcohol y otro de gas.
El empleo del gas en un laboratorio es siempre pe-ligroso, pero se debe usar. ¿Qué es mejordisponer de un sistema general de conducción del gas por todo el laboratorio o tener pequeñas botellas de camping-gas para uso individual que se acoplan directamente al mechero?
Realiza una descripción del montaje mostrado con el matraz en la figura adjunta.
¿Puede haber alguna diferencia en el uso entre una pipeta y una bureta y entre una probeta y un tubo de ensayo?
Busca información complementaria en un texto o en internet y explica para qué se utilizan un embudo Bücher y un Kitasato.
Los productos químicos
¿Por qué no debe dejarse boca abajo el tapón de una botella, como el mostrado en la fotografía, de un producto químico en contacto con la mesa de trabajo?
¿Para qué sirve una etiqueta de un producto de laboratorio?
A partir de las tres fotografías siguientes sobre almacenes de productos químicos en laboratorios de ciencias, explica lo que observas e indica cuál es la mejor disposición de los productos químicos.
¿Es lo mismo mutagénico que carcinogénico?
Busca información complementaria y explica por qué el benceno es una sustancia que no se debe uti-lizar en un laboratorio escolar, aunque su uso en un laboratorio de investigación es frecuente.
La seguridad en el laboratorio
¿Es el laboratorio un lugar seguro?
¿Por qué hay que comprobar siempre que el nom-bre de la botella que se tome sea exactamente el pro-ducto químico que se necesite?
¿Para qué se puede usar una manta ignífuga en un laboratorio?
¿Por qué nunca las botellas de los productos quí-micos no se deben sujetar nunca por el cuello?
¿Qué diferencias puede haber entre un incidente y un accidente de laboratorio?
Explica las diferencias entre un derrame, una sal-picadura y un vertido de productos químicos.
Explica la diferencia que hay entre un EPI y un sis-tema de actuación de protección complementario.
Realiza una descripción en cinco líneas sobre los laboratorios de las siguientes fotografías.
Analiza las tres fotografías siguientes y da una explicación sobre lo observado desde el punto de vista de las normas de seguridad dentro de un labo-ratorio.
Explica el significado de las dos fotografías adjun-tas, teniendo en cuenta también las normas de segu-ridad que se deben seguir en un laboratorio.
Si tu profesor te expulsa del laboratorio por no lle-var el cabello recogido e ir en chancletas, ¿podrías quejarte a la dirección del centro por una actuación incorrecta del mismo?
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21.
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El trabajo científicoUnidad 1
Magnitudes y unidades
¿Hay alguna diferencia entre una magnitud fun-damental y otra derivada? Pon dos ejemplos.
Si alguien te dice que la masa de un objeto es de 83 gramos, ¿qué se puede decir al respecto?
¿Hay diferencia entre magnitud y unidad?
El tiempo empleado en recorrer una distancia es de 2 horas y 53 segundos. Expresa dicha magnitud en minutos.
La velocidad de un móvil se expresa como una dis-tancia dividida entre el tiempo empleado en recorrer-la. Indica si la expresión siguiente es correcta:
40 km ⋅ hora.
Expresa en la unidad correspondiente del SI el volumen de un cubo cuyo lado mide 10 dm.
Determina el área del césped de un campo de fút-bol que mide 105 m de largo por 64 m de ancho.
Notación científica, múltiplos y submúltiplos
Explica el significado de la siguiente cantidad:
5,25 ⋅ 106.
¿Qué muestra esta cantidad: 3,5 ⋅ 10–18?
Explica el significado y para qué se utilizan los prefijos hecto, nano, tera y centi.
Expresa en notación científica y en la unidad co-rrespondiente del SI:
a) La distancia de 105 km.
b) La masa de 0,00000025 hg.c) El tiempo de 5,3019 h.
Un virus tiene una longitud de 3 nm. Expresa dicha cantidad en la unidad del SI en forma de notación científica.
Indica algunas situaciones de la vida diaria en las que se suelen emplear los prefijos giga y micro.
Expresa: a) En mg, la cantidad de 11 dag. b) En hL, la cantidad de 54 dL.
Utiliza la notación científica y convierte las si-guientes cantidades:
a) 8 Tg en en Gg. c) 24 mm en km.
b) 59 ns en ms. d) 8 L en mm3.
Factores de conversión
La mochila de un alumno tiene una masa de 45 hg. Expresa esta cantidad en g y en kg, indicando los fac-tores de conversión utilizados.
Un embalse contiene 650 hm3 de agua. ¿Cuántas botellas de 1,5 litros se pueden llenar con el agua exis-tente en el embalse?
Sabiendo que, en el caso de la temperatura, el factor de conversión entre las escalas Celsius y Fahrenheit es:
=−°C
100°F 32180
t t , expresa una temperatura de 451 °F en
la escala Celsius.
Cifras significativas
Escribe la cantidad 0,0240791 m en notación cien-tífica, cuando las cifras significativas son: a) Dos. b) Cuatro. c) Cinco.
Expresa la cantidad 32,158 g en kg y en μg, usando dos cifras significativas.
Expresa el volumen 4 289 mL en m3, respetando el número de cifras significativas que hay que utilizar.
Halla la suma de las dos masas siguientes: 38,3 g + 2,631 g y la resta: 26,67 g - 3,5 dg.
Realiza la siguiente operación, expresando el re-sultado de acuerdo con el número de cifras significa-tivas indicadas:
9,006 ⋅ 103 + 1,780 ⋅ 10-12
Realiza la siguiente operación, expresando el re-sultado de acuerdo con el número de cifras significa-tivas utilizadas:
⋅⋅
3,25 101,04 10
5
3
Eliminación de residuos
¿Por qué se debe ventilar siempre el laboratorio después de una sesión de trabajo?
¿Es adecuado tirar los residuos líquidos por el fre-gadero después de trabajar en el laboratorio?
¿Qué se debe hacer con los residuos sólidos de un laboratorio?
23.
24.
25.
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33.
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48.
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El trabajo científico
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Unidad 1DESAFÍO PISA
Texto adaptado del artículo publicado en la sección digital de ciencia del diario El País, 8/12/2014
La historia de la humanidad es, en un sentido amplio, la historia de los descubrimientos científicos, según el Premio Nobel de Química 2014 Stefan Hell, para quien algunos acontecimientos históricos están sobreestimados si se comparan con los logros de la ciencia. Así, por ejemplo, el papel de Napoleón fue sin lugar a dudas muy importante, pero, si me preguntan a mí, segura-mente fue más importante la invención de los fertilizantes, pues sin ellos la gente habría muerto de hambre o se habrían matado unos a otros, a finales del siglo xix, por no poder alimentar a sus hijos. Con ello, explicó, la gente pudo interesarse por otras co-sas como la literatura, la música o el teatro y se lograron bene-ficios para la sociedad, que no fueron un logro de la política, como se podría pensar, sino que fueron los descubrimientos científicos los que, al final, permitieron a los políticos extender el estado del bienestar.
«Europa estuvo durante muchos años en primera línea de la ciencia, lo que fue importante para el mundo y, sin lugar a dudas, bueno para Europa», explicó el investigador del Instituto Max Planck, en Alemania. Hell logró el Nobel de Química junto a los estadounidenses Eric Betzig y William E. Moer-ne por el desarrollo de la microscopía fluorescente de altísima resolución, sentando las bases de la nanoscopía, que permite ver cosas hasta ahora inalcanzables. Rumano de nacimiento, pero de na-cionalidad alemana, Hell calificó de error serio el recorte de los presupuestos para investigación en tiempos de crisis y recordó que nuestra forma de vivir y nuestra calidad de vida están basadas, en última instancia, en los descubrimientos científicos y esto es algo que no siempre se aprecia.
De maneras suaves y hablar pausado, con el que es capaz de transmitir la pasión por su trabajo, Hell explicó la importancia del llamado nanoscopio, gracias al cual es posible observar por prime-ra vez células vivas y penetrar en ellas sin dañarlas. La importancia de poder observar las células vivas radica en que así se puede comprobar cómo trabajan y cómo funcionan para, eventualmen-te, entender cómo se produce una enfermedad.
La Academia Sueca de Ciencias resaltó al conceder el premio que este tipo de microscopía ha abierto nuevos campos en la química y la bioquímica, al poder ver cómo las moléculas crean sinapsis entre las neuronas o trazar proteínas relacionadas con enfermedades como el alzhéimer o el párkinson.
El camino de Hell hacia el Nobel no fue precisamente fácil. El científico europeo, que trabajó de forma independiente a los otros dos premiados, tuvo que enfrentarse al escepticismo de muchos compañeros de profesión. Y todo ello porque se empeñó en demostrar que lo imposible podía ser posible. A finales del siglo xix, el físico y óptico alemán Ernst Abbe estableció que la microscopía óptica no podía observar objetos menores de 0,2 μm, lo que se conoce como límite de difracción. Aunque ese límite sigue existiendo, los premiados encontraron la manera de eludirlo usando mo-léculas fluorescentes, con lo que lograron crear microscopios de una resolución no vista antes, para lo que Hell, por un lado, y Moerner y Betzig, por otro, desarrollaron técnicas diversas.
Hell aseguró que para llegar a resultados de este tipo hace falta tener una educación muy buena, tu propia visión del problema y entenderlo en profundidad. Solo así quizá puedas marcar la diferencia.
El científico eligió un problema que parecía que no se podía resolver movido por la curiosidad y por la diversión, aunque no podía imaginar que llegaría a un resultado tan importante. Los profesores, los colegas y en los libros de texto se decía que nunca podría pasar (eludir el límite de difracción), así son las cosas. Y entonces llegas tú y dices: ha pasado. Es absolutamente genial.
Nuestro estado del bienestar y nuestra calidad de vida están basados en los descubrimientos científicos
Stefan Hell, premio Nobel de Química 2014.
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El trabajo científicoUnidad 1
ActividadesTras la lectura del texto anterior, realiza las siguientes actividades:
Actividad 1: Busca información complementaria y explica el significado de los siguientes conceptos del texto: a) nanoscopio y nanoscopía; b) neurona; c) sinapsis; d) 0,2 μm.
Actividad 2: La entrevista al científico va más allá de lo meramente científico y hace reflexiones que pueden ser polémicas. Por ello, realizad un debate entre grupos de tres personas sobre lo que se pue-de opinar sobre los siguientes dos aspectos:A: ¿Es cierto que muchos acontecimientos históricos militares están sobredimensionados por la in-
fluencia de la sociedad a lo largo del estudio de la historia de las civilizaciones?B: ¿Es cierto que nuestra forma de vivir y nuestra calidad de vida están basadas en los descubrimien-
tos científicos? Apoya el debate con ejemplos.
Actividad 3: ¿Por qué Stefan Hell afirma que, además de tener una educación muy buena, es preciso tener curiosidad para llegar a descubrir algo que pueda ser genial?
Actividad 4: ¿Se debe restringir, en tiempos de crisis económica, la dotación económica a la investi-gación científica por la prioridad que hay que dar al gasto en sanidad, en educación y a las prestacio-nes sociales?
Actividad 5: Lee el siguiente texto y contesta las preguntas. Para ello busca información complementaria en bibliogra-fía de divulgación científica y en internet:
«Cajal y Golgi recibieron de manera conjunta el Premio Nobel de Medicina y Fisiología en 1906. La coparticipación del premio no se debió a la colaboración entre ambos; es más, Golgi y Cajal defendían hipótesis opuestas acerca de la organización del sistema nervioso. Para Golgi, el sistema nervioso poseía una estructura reticular, es decir, no había en él células indi-viduales como en otros tejidos, sino que las neuronas estaban totalmente conectadas a través de sus prolongaciones. Cajal, por su parte, defendía la teoría neuronal, pues veía claro que las neuronas, si bien se encontraban estrechamente interco-nectadas, constituían unidades independientes. Las diferencias entre Golgi y Cajal eran más profundas y llegaron al terreno personal. No obstante, entre enconadas críticas, Cajal reconoció la gran calidad e importancia de la obra científica de Golgi. Hoy sabemos que Cajal tenía razón: la teoría neuronal supuso uno de los mayores hitos de la neuro-ciencia y para ello contó con la técnica de impregnación desarrollada por Golgi, que permitió teñir y observar las neuronas como nunca antes había sido posible.Así pues, cuando Cajal y Golgi se sentaban delante de sus microscopios, armados de papel, lápiz, curiosidad y paciencia, tenían ante sus ojos imágenes prácticamente idénticas. Y sin embargo, nunca vieron lo mismo».
A: Realiza una breve biografía de Camilo Golgi y de Santiago Ramón y Cajal.B: Busca información complementaria de la historia de las diferencias personales entre Golgi y Cajal.C: Hay personas que consideran a Santiago Ramón y Cajal como el científico español más importan-
te. ¿En qué pueden sustentar dicha afirmación?D: ¿Se puede encontrar alguna relación entre los premios Nobel de Hell y de Cajal? E: ¿Qué quiere decir que Golgi y Cajal nunca vieron lo mismo?
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¿Qué es la ciencia?
EVALÚATEUnidad 1MI PROYECTO
Tras la lectura del texto «Qué es la ciencia» indica cuál de las siguientes afirmaciones es la más importante en relación al contenido del mismo y realiza un breve comentario sobre la respuesta:
a) La ciencia es la respuesta a la búsqueda del conocimiento de nuestro interior. b) La ciencia es la respuesta a la curiosidad que sienten las personas. c) La ciencia basa su desarrollo en la explosión científica que hubo en el
Renacimiento y que condujo a la revolución científica en el siglo xVii. d) El progreso de la humanidad se sustenta en el desarrollo de la ciencia.
Paso 1: La ciencia es...
Tras la lectura del siguiente texto contesta las si-guientes preguntas:
«Desde el petróleo hasta el cosmético más sofisticado son productos que requieren de una fase inicial acunada en la química. Así, para que se produzcan, eficientemente, los procesos químicos, de forma que se utilicen lo mejor posible las materias primas y se genere la mínima cantidad de residuos, los especialistas cuentan con un arma muy potente: los catalizadores, unos materiales a los que ha dedicado su vida el químico español Avelino Corma Canós y que le han servido para obtener el Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica 2014.
Avelino Corma es quizá el químico más importante de España en la actualidad y uno de los más citados del mundo. Es un investigador que hace ciencia básica, publica en las mejores revistas y cuenta con más de 100 patentes, cuyos beneficios invierte en el Instituto de Tecnología Química, para que se pueda seguir investigando.
Avelino Corma considera que el nivel internacional de nuestra investigación es muy bueno, tenien-do en cuenta el lugar en el que nos encontramos con nuestro producto interior bruto, y se siente optimista, porque la gente está preparada. Para Corma, la investigación es su pasión y lo que ne-cesitamos es que los jóvenes muy bien preparados, que salen de nuestras universidades y que tienen esa pasión por la investigación, cuenten con una oportunidad después de haber viajado por el extranjero, tras haber visto otras maneras de trabajar y de relacionarse con otros grupos, y pue-dan volver, si así lo desean, y desarrollar su actividad en nuestro país, que falta nos hace».
a) ¿Qué se puede entender por investigador de ciencia básica?b) ¿A qué se puede llamar patente y cuál puede ser la importancia de poseer patentes?c) ¿Por qué es importante que los investigadores viajen al extranjero?d) ¿Cómo se puede considerar el hecho de la donación de Corma de los beneficios de sus patentes
al Instituto de Tecnología Química?
Paso 2: La investigación científica de la química en España
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EVALÚATEUnidad 1 El trabajo científico
Autoevaluación 1. Un experimento es una observación: a) Cual-
quiera. b) Pasiva. c) Condicionada por el lugar en donde se realiza. d) Condicionada por el tipo de experimento que se intenta realizar.
2. En relación a lo que ocurre en un fenómeno, una hipótesis es: a) Una suposición a compro-bar. b) La suposición comprobada. c) Un hecho registrado. d) La descripción del fenómeno.
3. Un trípode es un material de: a) Cristal. b) Ce-rámico. c) Metálico. d) No es un material típico de un laboratorio de química.
4. Un producto químico inflamable es una sus-tancia: a) Que en contacto con otras sustan-cias origina una reacción química muy exotér-mica. b) Que en contacto con los tejidos vivos ejerce una acción destructiva. c) Que en con-tacto con la piel provoca una reacción inflama-toria. d) Que arde con facilidad y desprende llamas de forma inmediata.
5. Para mezclar volúmenes de líquidos se puede utilizar: a) Una pipeta. b) Una bureta. c) Un cri-sol. d) Un matraz.
6. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de masa es: a) El g. b) El kg. c) La onza. d) El mg.
7. El volumen de 0,9 daL en el Sistema Interna-cional de Unidades es igual a: a) 9 L. b) 9 dm3. c) 9 000 cm3. d) 0,009 m3.
8. Una caja mide 1,240 dm de largo por 0,500 dm de ancho y 352 cm de alto. ¿Cuál es su volumen, expresando el resultado con tres cifras signifi-cativas? a) 21,9 L. b) 21,8 L. c) 0,0218 dm3. d) 0,218 dm3.
9. Un factor de conversión es la relación: a) En-tre dos cantidades iguales expresadas en uni-dades diferentes. b) Entre dos cantidades diferentes expresadas en las mismas unida-des. c) De dos magnitudes de las mismas ca-racterísticas. d) De dos magnitudes de dife-rentes características.
10. Una etiqueta de un producto químico contie-ne: a) Un símbolo del mismo. b) Un símbolo que por medio de imágenes destaca la infor-mación que se quiere hacer llegar. c) Una ficha de datos de seguridad del producto químico. d) Una información sobre peligros y consejos de prudencia sobre un determinado producto químico.
Soluciones: 1. d - 2. a - 3. c - 4. d - 5. d - 6. b - 7. d - 8. b - 9. a - 10. d
Mis progresos
Unidad 1 Sobresaliente¡Soy muy competente!
BienSoy competente,
pero puedo mejorar
SuficienteSoy competente,
pero debo mejorar
InsuficienteMe faltan competencias.
¡Debo esforzame mucho más!
¿Sé aplicar lo aprendido?
Sé en qué consiste el trabajo en un laboratorio, conozco la diferencia entre magnitud y unidad y el uso de la notación científica y de las cifras signi-ficativas al medir.
Reconozco la diferencia entre magnitud y unidad, el uso de la notación científica y de las ci-fras significativas y, a veces, en qué consiste el trabajo en un laboratorio.
Tengo problemas para saber en qué consiste el trabajo en el laboratorio, diferenciar magni-tud y unidad y el uso de la no-tación científica y de las cifras significativas.
No soy capaz de saber en qué consiste el trabajo en un labo-ratorio, diferenciar magnitud y unidad y el uso de la notación científica y de las cifras signifi-cativas.
Sé hacer… Aplico las normas de trabajo en un laboratorio, identifico productos por sus pictogra-mas y reconozco el material básico de un laboratorio.
Aplico las normas de trabajo en un laboratorio, identifico productos por sus pictogra-mas y reconozco a veces el material de laboratorio.
Me cuesta aplicar las normas de trabajo en un laboratorio, identificar productos por sus pictogramas y reconocer el material de laboratorio.
No sé aplicar las normas de trabajo en un laboratorio, iden-tificar productos por sus picto-gramas y reconocer el material de laboratorio.
La tecnología y yo…
Navego, encuentro mucha in-formación interesante en la web y tengo dominio de las he-rramientas TIC para la realiza-ción de las actividades pro-puestas.
Navego, encuentro a veces in-formación interesante en la web y tengo dominio alto de las herramientas TIC para la realización de las actividades propuestas.
Navego con dificultad por la web, mi forma de su uso no es adecuada y tengo poco domi-nio de las herramientas TIC para la realización de las acti-vidades propuestas.
Me cuesta mucho navegar por la web, no sé utilizarla y no ten-go dominio de las herramientas TIC para la realización de las actividades propuestas.
¿Sé trabajar en grupo?
Asumo mi rol sin interferir en el trabajo de los demás y apor-to ideas al grupo.
Asumo mi rol, aporto ideas al grupo, pero suelo interferir el trabajo de los demás.
Asumo mi rol, no aporto ideas al grupo e interfiero en el tra-bajo de los demás.
No asumo mi rol e interfiero en el trabajo de los demás sin apor-tar ideas al grupo.
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