1. Ciencias 3 Química
Secundaria 3
Ciencias
Química
José Antonio López Tercero Caamaño
3
3
Ciencias 3 Química integral cov1 1
4/15/08 10:22:10 AM
2.
3. Ciencias
Química
José Antonio López Tercero Caamaño
3
Ciencias 3. Química
El libro
es una obra colectiva, creada y diseñada
en el Departamento de Investigaciones
Educativas de Editorial Santillana,
con la dirección de Clemente Merodio López.
1
5. >Presentación
La ciencia, con todos los conocimientos y aplicaciones tecnológicas que
implica, es la actividad humana que más ha modificado al mundo a lo
largo de los últimos siglos. Su desarrollo engloba los principales deseos y
posibilidades del ser humano, pues ha sido creada para saciar la curiosidad, facilitar la vida y resolver grandes retos que a su vez van dando origen
a otros nuevos, más complejos y apasionantes.
Y, si piensas que tú no formas parte de esta actividad porque no eres “un
científico”, estás en un error. En la actualidad nadie resulta ajeno a la ciencia, pues de una u otra forma todos disfrutamos de los beneficios que genera su aplicación o estamos expuestos a circunstancias y problemas que,
para resolverse, requieren el conocimiento o el desarrollo de técnicas.
Pero tú sí tienes un gran privilegio, que desafortunadamente no comparten todos los habitantes de este planeta: la posibilidad de conocer y
comprender los fundamentos principales que rigen esas ideas y aplicaciones, que ya de por sí forman parte de tu vida. Y al conseguirlo, no sólo
podrás valorar lo útil que te resulta, sino que comprobarás que saber y
entender son dos verdaderos placeres que, además de disfrutarlos, nos animan a apreciar y a respetar más al Universo y a la vida.
La química, que será el eje de nuestras actividades, es mucho más que
un conjunto de conocimientos y experimentos de laboratorio. Es transformar el entorno y a la vez conservarlo; es poder analizar lo que vemos e
imaginar cómo es internamente; es poder llevar beneficios a toda la humanidad en aspectos como la salud, la alimentación, el aprovechamiento
de energía o la conservación del ambiente. Así lo han entendido muchos
grandes pensadores e investigadores cuyos logros han ido construyendo
esta ciencia y que nos han heredado la responsabilidad de llevar esos avances por buen camino.
Al escribir este libro intentamos que la química y la ciencia en general
formen parte de la esencia de los lectores y lectoras, para ello hemos buscado actividades y ejemplos que puedan resultar atractivos, representativos
y útiles con el fin de que cada quien construya su propio conocimiento;
procuramos usar un lenguaje claro y sencillo, además de recordar continuamente que lo que estamos analizando tiene relación e influencia con
todo lo que nos rodea.
Deseamos que disfrutes la aventura que aquí inicia y, sobre todo, que te
ayude a construir un entorno en el que te desenvuelvas con más libertad, más
opciones para elegir qué hacer, más conciencia que respalde tus acciones y
más satisfacción por tus logros.
3
6. > Estructura de tu libro
Para que te familiarices rápidamente con tu libro de Ciencias 3, con énfasis en química, a continuación te presentamos
una breve descripción de sus contenidos.
Enlace
En estas páginas desarrollamos un tema que te ayudará a recordar lo que aprendiste en los cursos
de Ciencias 1 y 2. Te resultará de gran utilidad, pues recuerda que todos los conocimientos están
ligados entre sí y lo que ya sabes te facilitará la comprensión de lo que vamos a trabajar en este
curso.
Bloques
El libro está organizado en cinco bloques,
en los cuales encontrarás diversas secciones.
Cada bloque inicia con una imagen acompañada de fragmentos de poemas de grandes autores de la literatura hispanoamericana que, como parte de la cultura, han
resaltado aspectos de la ciencia y la Naturaleza. En la página siguiente
está la descripción de lo que aprenderás y una pequeña reflexión que te
llevará a responder ¿Qué piensas? sobre los temas que se van a tratar.
Con esto empezarás a “calentar motores”…
Para comenzar
Una breve introducción te permitirá reconocer antecedentes de los temas
del bloque y te ayudará a identificar por qué es importante empezar a
conocerlos.
Lección
El mar como un
vasto cristal azogado
refleja la lámina
de un cielo de
zinc;
lejanas bandada
s de pájaros mancha
n
el fondo bruñido
de pálido gris.
El sol como un
vidrio redondo
y opaco
con paso de enfermo
camina al cenit;
el viento marino
descansa en la
sombra
teniendo de almohad
a su negro clarín.
Las ondas que
mueven su vientre
de plomo
debajo del muelle
parecen gemir.
Sentado en un
cable, fumand
o su pipa,
está un mariner
o pensando en
las playas
de un vago, lejano,
brumoso país.
RUBÉN DARÍO
(NICARAGUA, 1867-19
16)
Uno de los factores
capaces de modific
plantas es la compos
ar el crecimie
nto de las
ición del suelo
y no sólo debido
tes que aporta,
a los nutriensino también porque
algunos material
rán su aparienc
es modificaia. Entre ellos,
las sustancias llamada
contrarios” las
s ácidos y “sus
bases son un ejemplo
interesante.
Algunos árboles
frutales, como
los manzanos,
naranjos, además
los ciruelos y los
de plantas con
flores como las
lias, sólo crecen
azaleas y las camebien en terrenos
ácidos, mientra
cebolla, la alfalfa
s que el frijol,
y el chícharo
la
necesitan de
básicos. Los agricult
ores pueden modific suelos ligeramente
añaden un poco
ar esta caracter
de cal para neutrali
ística:
zar la acidez y
suelo quede básico,
logran que el
mientras que si
añaden estiérco
la acidez.
l se favorecerá
¿Conoces otros
ejemplos en los
que hayas oído
dos y bases? ¿Y
mencionar ácila oxidación y
4.1. No sólo la genética
la reducción?
Este tipo de fenómen
determina el color
hortensias rosas
os químicos será
de las flores. Las
crecen en suelo
dio en este cuarto
nuestro objeto
de estu- básico, mientras que las azules calizo, que es ligeramente
bloque. ¿Estás
listo?
provienen de un
ligera acidez.
Si la tierra tiene
suelo
un exceso de alcalinida con
basicidad, las flores
do
serán blanco-ve
rdosas.
imitación
observación, la
1.1. Mediante la la experiencia
Naturaleza y
de la
años,
hace miles de
acumulada desde
su entorno para
el hombre ha adaptado es.
satisfacer sus necesidad
si pudiera ver cómo
de la prehistoria
mado
tendría un hombre
los siglos, ha transfor
Imagina qué reacción
, a lo largo de
pero
día. El ser humano
úan con su medio,
vivimos hoy en
las especies interact
os e inle rodea. Todas
analizar los fenómen
casi todo lo que
su capacidad de
ísticas,
distinguen por
con otras caracter
los humanos se
te. Esto, junto
permitió
conscien
arlos de forma
con las manos,
tentar modific
y transformarlos
para
ad de asir objetos
y adaptar su medio
como la posibilid
instrumentos útiles
s.
empezar a crear
a los hombres
se y vivir más cómodo
experiendes, proteger
mediante la
resolver sus necesida
la
antiguas, logrados
las civilizaciones
ades maravillosas:
Los avances de
a otras capacid
forma oral, y luego
n trascender gracias
inicialmente de
cia diaria, pudiero
s, inventos y
ad de comunicarse,
Muchos proceso
memoria y la posibilid
a la escritura.
labores de
dieron origen
generaciones; las
con símbolos que
mejorando por
a poco
acumulando y
izadas y poco
o más especial
técnicas se fueron
gente
es lugares surs se fueron haciend
antigua había
En diferent
1.2. En la Grecia la razón, pero no solían
las diferentes persona
clases sociales.
y técnicas de
de oficios y de
ntal,
dedicada a cultivar
diferentes ideas
práctico ni experime
apareció la división
desarrollando
cación.
manual
desarrollar trabajo
iones que fueron
te o de comuni
ban que la actividad
gieron civilizac
pues considera
ción, de transpor
to
os, de construc
de los esclavos.
¿en qué momen
sólo era digna
obtención de aliment
de conocimientos,
tiene
de acumulación
esta pregunta no
En este proceso
“ciencia”? Aunque
partir del
que llamamos
s decir que a
comenzó la actividad
determinada, podemo de ver la Naturaleza y
a perfectamente
esta forma
una respuest
hicieron que
ntes que las comulos factores que
siglo xv se dieron
cambios más impacta
as.
el motor de los
volviera
sociedades modern
de aprender se
a las complejas
y las aplivisto hasta llegar
a sin la ciencia
nidades hayan
sociedad modern
ientos
os imaginar la
muchos conocim
Hoy no podríam
tecnología. Pero
la gente
por medio de la
inaccesibles para
caciones que genera
tanto que resultan
algunos
ha provocado
muy complejos,
lo tecnológico
científicos son
controversias.
y, además, el desarrol
ciencia genere
no especializada,
esta cienla imagen de la
y cómo empezó
que hacen que
¿Cuándo
problemas
¿Qué papel
para hacer ciencia?
los químicos?
¿Qué hace falta
¿A qué se dedican
en tu vida
os “química”?
esta ciencia
cia que llamam
¿Cómo influye
el objeto del análisis
la sociedad actual?
cuestiones serán
desempeñan en
as y muchas otras
ciudades
diaria? Estas pregunt
de las grandes
tema de estudio.
1.3. La imagen
desarrollo de la
en nuestro primer
es el reflejo del
de los años
por los cursos
que ya conoces
en la
biología y la física,
estudio se centra
Su campo de
Al igual que la
tees una ciencia.
maciones que puede
anteriores, la química su composición y las transfor
ar en
desde lo más lejano
a tu alrededor,
materia, en particul
de la gran
todo lo que aprecias
podrás darte cuenta
Si consideras que
ner.
de materia,
los conocimiencuerpo está hecho
. Pero ¡no te asustes!,
hasta tu propio
que hay para analizar los procedimientos que se siguen
cantidad de cosas
da
historia y
a lo largo de la
ción clara y organiza
tos acumulados
n tener la informa
los avances y logros
ciencia nos permite
, para que sigamos
por medio de la
e las
damos con facilidad
provecho mediant
para que la compren
saquemos el máximo
do y para que le
que se van generan
de
o la tecnología.
en el desarrollo
se logran utilizand
química influye
aplicaciones que
des humanas, la
permite la genetodas las activida
conocimiento,
Como
des y
de ampliar el
nuestras activida
a pues, además
la vida cotidian
s que modifican
ya
, pero sin saberlo
materiales y proceso
ración de nuevos
mucho de química
ahora no sabes
res: tal vez por
costumb
ella.
estás inmerso en
s que te rodean,
que
o
por ejemplo, los
en el ambiente
vivos, los que están hombre, contienen
por el
los fabricados
sustancias químicas.
1.4. Todos los materiale
forman a los seres
ísticas
de sus caracter
o debe muchas
que el mundo modern particular, con la manipulación,
No podemos negar
química en
provocado que
las ciencias. La
materiales ha
al desarrollo de
to de diversos
ya consideramos
y aprovechamien
apariencia que
transformación
os tomen una
des y fenómen
muchas activida
la siguiente imagen:
crees, observa
lo
cotidiana. Si no
Cada bloque contiene tres lecciones. En las dos primeras encontrarás diferentes temas, preguntas, actividades e ilustraciones, repartidas en recuadros y secciones.
A lo largo del texto hay algunas palabras o frases resaltadas, que son términos clave de esta asignatura. Del mismo modo en ocasiones se destacan «frases o definiciones» para que les pongas atención, pues resultan importantes.
Entre los recuadros que incluimos en las lecciones, cuando el tema lo amerita, están los siguientes:
• Reflexiona: los temas de este curso están relacionados con tu vida, el medio y la sociedad y vale la pena hacer conciencia
de estos vínculos.
• Tiempos paralelos: encontrarás información interesante sobre otros aspectos de la vida, el conocimiento y la historia
que tienen relación con el tema que se trata y su momento.
• Las TIC y Las TIC por tu cuenta: te sugerimos algunas herramientas tecnológicas con las que podrás profundizar y practicar lo estudiado.
• Glosario: incluimos la definición o significado de algunas palabras —que
Reflexiona
Glosario
aparecen resaltadas— para facilitarte la comprensión del texto.
Contaminación
Imagina que estás en algún lugar de tu
• ¡Piénsale!: para construir tu aprendizaje, es importante que pongas
presencia en un medio de cualquier
casa, el que más te guste, y piensa en los
tipo de agente que normalmente no se
objetos que hay ahí. En tu cuaderno haz
a funcionar tu razonamiento, y te vamos a pedir que lo hagas en
Tiempos paralelos
encuentra y que altera el equilibrio del
¡Piénsale!
una lista de al menos veinte productos
varias ocasiones.
mismo, sin importar la fuente de la que
o materiales que recuerdes de ese lugar,
provenga.Para una actividad como la alquimia,
indicandoComo consecuencia del gran avance de
si fueron tomados directa• Herramientas: algunos conocimientos de matemáticas y otras
las Naturaleza o sonen química durante
investigaciones producto
mente de la
¿qué ventajas hubiera representado que
de algunael siglo xix se desarrollaron múltiples
industria o proceso de translos alquimistas organizaran y anotaran
disciplinas nos resultan de utilidad, y aquí describiremos
procesos industriales,
formación creados por el hombre.los cuales influclaramente su información y la comparTorito
Las aspectos tu cuenta
yeron en todos losTIC por de la societieran con los demás, con un lenguaje
cómo emplearlos.
dad: la instalación de grandes fábricas
común? ¿Tienes idea de cómo preguntas siguientes
Para resolver las se ha
• Torito: los problemas y razonamientos más difíciles apamodificó las Los medios de información y comuni- abordado este aspecto en la química
formas de producción,
deberás recordar claramente las difecación continuamente en
acarreando cambios en la economía, informan sobre moderna? Comparte tus ideas con tus
rentes unidades de volumen y masa que
recen como reto; ¡seguro que podrás con ellos!
aspectos relacionados con el cambio
la situación social de los obreros, en la
compañeros. estudiaste desde la primaria y en los
global. Con ciudades, que
política y el diseño de las el fin de en entiendas
cursos anteriores de física y matemáti• ¡A fondo!: complementamos algunos temas con aspectos
la cantidad demejor el fenómeno yy lo que puede
productos generados
cas. Piensa y calcula bien antes de dar
hacerse para revertirlo, www.analitica.
que son muy interesantes.
la respuesta y compárala con la de tus
com/va/documentos/2628553.asp
actuales
a.
ciencia y la tecnologí
4
compañeros. Si tienes dudas, acércate a
tu maestro o maestra.
1. En un día con alta contaminación en
, los
s, las conservas
, las pilas
las fibras sintéticas
combustibles,
o envoltura
s de empaque
y los materiale
producto de industrias
son ejemplos de
1.5. Las medicina
químicas.
7. • Trabajo científico: para reconocer el trabajo de grandes hombres de ciencia y analizar cómo desarrollaron su labor.
• Notas curiosas: esta información muchas veces te sorprenderá.
• ¡Compruébalo!: la química se presta para que pongas a prueba muchas de las experiencias que describimos, así que no
las dejes pasar.
• Ponte a prueba: averigua si eres capaz de desarrollar lo que se te pide; ¡claro que podrás!
• Para la historia: analizar la historia siempre ayuda a comprender la actualidad.
• Fuera de clase: de vez en cuando, te sugeriremos actividades para que las realices por tu cuenta.
Para ayudarte a organizar el conocimiento, a repasar y practicar lo aprendido, hemos incluido
las siguientes secciones:
Aplica lo que sabes
Preguntas y ejercicios para que emplees lo que ya entendiste.
¡Manos a la obra!
Las ciencias y en particular la química requieren la experimentación y en esta sección encontrarás las más diversas actividades para desarrollar en el laboratorio, en la cocina o en el espacio
del que dispongas en tu escuela para ello. Aunque la mayoría de las veces emplearás materiales
comunes y sencillos de conseguir, en ocasiones sugerimos experimentos más complejos que necesitan la asesoría de tus maestros o el empleo de materiales que deben manejarse con precaución.
¡Te vas a sorprender con muchos fenómenos que guarda la ciencia!
Nuevamente,
puedes averigua
r lo que has asimilad
siguientes pregunta
o con las
s. Selecciona la
opción que las
adecuadamente
complete
y comprueba tus
respuestas al final
ción “Integrem
de la secos”, en la página
212.
1. En las estructur
as de hierro
sin la
adecuada protecció
n contra el
oxígeno
del aire el metal
se oxida y se
produce el
polvo naranja que
seguramente has
visto en
muchas ocasione
s. Este óxido se
forma con
el catión de hierro
+3 y el oxígeno.
Revisa
cuántos electrone
s de valencia tiene
el oxígeno e indica
cuál de las siguiente
s fórmulas corresponde
al compuesto referido:
a) FeO
b) Fe O
c)FeO
d) Fe O
2. Otro elemento
que puede tener
reacción similar
una
es el cobre, que
hace la
siguiente:
Cu + O
CuO
a) La reacción
no cumple con
la ley de conserva
masa porque el
ción de la
agua desapareció.
b) La reacción
cumple con la
ley de conserva
porque los reactivos
ción de la masa
y los productos
son las mismas
sustancias.
c) La reacción
no cumple con
la ley de
conservación de
la masa porque
hay más
compuestos diferente
s en los reactivos
en los producto
que
s.
d) La reacción
cumple con la
ley de
conservación
de la masa porque
en los
reactivos y los producto
s hay la misma
cantidad de átomos
de los mismos
elementos.
5. El propano
es uno de los
gases
derivados del
petróleo que se
quema en
las estufas para
cocinar. Su fórmula
condensada es C
H . ¿Cuál de
las siguientes
estructuras cumple
con los principio
s que
hemos estudiad
o sobre los enlaces?
3.33. El producto
de la oxidación
se
llama óxido de
hierro(III).
Para balancear
la reacción, ¿cuáles
serían
los coeficientes
correctos?
a) 2, 1, 2
c) 1, 2, 3
b) 0, 1, 0
d) 1, 2, 2
3. En la fabricaci
ón del jabón se
calentó
el carbonato de
calcio para formar
óxido de
calcio. Revisa
las fórmulas de
estos reactivos e indica cuál
es la reacción
correcta y
balanceada:
a) CaO + CO
b) CaCO
c) 2CaCO
d) 2CaO + O
CaCO
CaO + CO
CaO + 2CO
2CaO
4. En el mismo
procedimiento
se
potasio, KOH,
mediante la reacción sintetizó hidróxido de
en
cio, CaO, y el
carbonato de potasio, agua del óxido de calK CO , como
continuación:
aparece a
CaO + K CO
+ HO
¿Cuál de las siguiente
s frases sobre esta
2KOH + CaCO
reacción es correcta?
6. El butano,
el otro gas de la
estufa
pano, también
se forma con carbono que viene con el proe hidrógeno. Sus
carbonos forman
cuatro
una cadena en
secuencia, sólo
covalentes simples,
con enlaces
uno tras otro.
¿Cuántos átomos
geno debe tener
de hidróla molécula para
cumplir correctam
la regla del octeto?
ente con
a) 6
b) 10
c) 8
d) 4
necesitarías para
de tu mismo peso
3. ¿Cuántas personas
kilogramos?
del hierro.
juntar 1 mol de
la masa atómica
tabla periódica
en lugar de
4. Busca en la
expresas en gramos
si ese dato lo
tuvieras una
Recuerda que
de hierro. Si
corresun mol de átomos
uma, tendrás
moles de átomos
metal, ¿a cuántos
tonelada de este
átomos son?
ponde? ¿Y cuántos
En la primera
lección de este
bloque trabajam
ción que, como
os con la idea
recordarás, es un
de concentravalor que represen
componentes de
ta la proporción
una mezcla. Los
entre los
datos de concent
como masa de
ración pueden
soluto/volumen
expresarse
de mezcla, porcent
volumen o ppm,
aje en masa, porcent
entre otras formas,
aje en
y son muy importa
pues los resultad
ntes para los químico
os de muchos
procesos y fenómen
s,
plean mezclas
os varían cuando
de diferentes concent
se emraciones. Con
conocerás un ejemplo
el siguiente experim
al respecto:
ento
NECESITAS:
7 vasos de precipita
dos de 250 mL
Azúcar blanca
Etiquetas
Una cuchara
Colorantes vegetales
, por lo menos
amarillo y rojo
azul,
Probeta grande
Un embudo de
separación con
una manguera de látex
unida a su tubo
de salida (si no
lo tienes puedes
usar una botella
de plástico
con un tapón,
una manguerita
y una pinza de
tender la ropa).
Un soporte universa
l con anillo.
> Cuando hayas
hecho las mezclas,
revuélvelas
hasta que el azúcar
se disuelva perfectam bien
todos los vasos.
ente en
Observa las disolucio
nes y marca
las diferencias
entre todas ellas.
> Mide su volumen
final, calcula su
densidad o mídela con el densíme
tro que hiciste
en el experime
anterior y observa
nto
su apariencia.
Todas son disoluciones de azúcar
en agua, pero
¿son iguales?
> Tras tus observac
iones añade a
cada vaso unas
tas de colorante
govegetal, mezclán
dolos para que
obtengas los colores
del arco iris en
secuencia en
cada vaso (1-rojo,
2-naranja, 3-amaril
lo, 4-verde, 5azul, 6-índigo
o añil y 7-violeta)
. Si no sabes qué
colores emplear,
coméntalo con
tus compañeros
haz pruebas en
o
otro vaso con agua.
> Arma un aparato
como el que se
ve en la figura,
dando en especial
cuique el extremo
final de la manguera llegue exactame
> Divide el volumen nte a la base de la probeta.
de tu probeta
en siete partes
para que calcules
cuánta disolució
n emplearás de
cada una. Agrega
con cuidado la
disolución del
DESARROLLO:
> En los siete
vasos etiquetad
os prepara las
disoluciones que
se indican en
el cuadro
y cópialo en tu
cuaderno para
que lo vayas completando.
Autoevaluación
Para que tú mismo valores si vas avanzando correctamente, en algunas lecciones encontrarás preguntas de opción múltiple en las que
deberás razonar empleando lo que ya sabes para indicar la respuesta
correcta. Podrás consultar si tuviste razón al final de la lección, pero, ¡no hagas trampa!
Integremos
3.34.
El propano del
gas licuado de
petróleo viene
mezclado con
otro
compuesto similar
pero de cuatro
carbonos, el butano.
patas en
de sillas? ¿Y cuántas
hay en 1 mol
1. ¿Cuántas sillas
es de
sillas?
total tienen estas
una gota de agua
el volumen de
como
2. Considera que
¿en cuántos planetas
1 mol de gotas,
superficie
0.25 mL; si tuvieras
total si en la
poner el volumen
la Tierra podrías
m?
de 1 360 000 000
terrestre hay cerca
Al final de la lección, algunas lecturas, actividades, preguntas y ejercicios, te ayudarán a relacionar entre sí y repasar los temas analizados.
Proyectos
A lo largo de la lección hemos abordado diferentes temas y es
momento de que los retomemos con algunos ejercicios para
repasarlos e integrarlos.
Para comenzar, lee con atención el siguiente texto y anota
en tu cuaderno las palabras que no comprendas; posteriormente realiza las actividades que se indican.
La ciencia, el mejor profeta
La llegada del año 2000 estuvo acompañada de muchas predicciones de catástrofes. En los últimos meses de 1999 era
común escuchar frases como “el fin del mundo está cerca”
o “grandes problemas se aproximan”. Evidentemente nada de
esto sucedió, pero muchas personas pasaron momentos amargos creyendo en esos falaces presagios.
Diariamente, en muchas revistas, en periódicos, en la radio
y la televisión, podemos escuchar horóscopos y predicciones
que tienen el mismo fundamento falso que las ideas caóticas
sobre el año 2000. Suelen ser tan generales, que se adaptan
a cualquier persona en muchas circunstancias; sin embargo,
basta que una predicción resulte verdadera para que la gente
empiece a creerlas todas, sin pensar que, de las miles que hay,
casualmente alguna puede ocurrir.
La lectura de las cartas, del café y de la mano, las “curaciones milagrosas” y hasta la observación de seres extraterrestres no han probado ser más que fraudes llevados a cabo por
El tema de este proyecto es de vital importancia. Si escuchas algún noticiario muy astuta y abusiva, ávida de obtener beneficios aprogente
vechando la ignorancia de otras personas.
o lees algún periódico, sabes que con frecuencia el agua es centro de discusioLos conocimientos y predicciones obtenidos por medio del
nes y apreciaciones: ¿cómo se lleva a una zona habitacional?, ¿qué usos sedesarrollo de la ciencia, antes de ser considerados correctos,
le
da?, ¿qué debe hacerse para que sea potable?, ¿cómo remediar la enorme esca- sometidos a muchas pruebas reproducibles.
son
sez que afecta a muchas regiones del mundo?, ¿se debe privatizar su manejo?Aun así, en ocasiones descubrimos nuevos fenómenos que
invalidan o modifican ideas que se consideraban correctas.
En la actualidad hay muchos especialistas, de todo tipo de disciplinas, ocupa- esta forma ha evolucionado el saber humano y, debido a
De
que
dos en debatir éstas y muchas otras cuestiones relacionadas con el vital líquido. aún hay muchas cosas que no sabemos explicar, lo seguirá
haciendo, por un camino muy diferente al de las ideas basadas
al
Incluso se dice que las guerras del siglo XXI tendrán como motivo el accesoen creencias o especulaciones sin sustento.
agua potable, pues ya en la actualidad hay poblaciones que no cuentan conLa única forma de estar libre de charlatanes está en el conocimiento y el análisis de las circunstancias en que suceden los
ella mientras que en otras regiones abrimos el grifo y dejamos escapar litros y
fenómenos. La credibilidad y la capacidad de predicción son
litros mientras nos cepillamos los dientes o no reparamos las tuberías cuando de las características más importantes de la ciencia.
dos
1.142. Tres cuartas partes de la superficie
se desperdician miles de metros cúbicos por fugas de diversos tamaños.
terrestre están cubiertas de agua, pero la
que se puede usar para consumo humano
Aunque el agua total del planeta ha permanecido prácticamente constante
está cada vez más escasa, ¿por qué?
La tercera lección de los primeros cuatro bloques y todo el Bloque 5 contienen sugerencias de
proyectos para que desarrolles en equipo, con la asesoría de tu maestra o maestro.
Algunos serán realizados por todo el grupo, y otros se repartirán para que cada equipo investigue sobre diferentes temas.
Una nueva actitud
El conocimiento que iremos construyendo no sólo sirve para “saber más”, sino también para provocar formas de comportamiento más acordes con la Naturaleza, el
respeto, la ética, la tolerancia y los diferentes valores que nos ayudan a convivir
armónicamente. Reflexionaremos un poco sobre ello en esta sección.
1. Tras leer el texto:
a) Busca en un diccionario las palabras que no entendiste.
b) Anota en tu cuaderno cuáles son las ideas principales
que crees que se tratan en el texto.
c) Comenta con tus compañeros algunos ejemplos de casos
que se parezcan a lo que se describe en el texto.
d) Debate en grupo cuáles son las principales diferencias
entre el conocimiento científico y el empleado para hacer predicciones como las catástrofes del año 2000.
e) Busca horóscopos para el mismo día o la misma semana
en diferentes periódicos o revistas y compara si son iguales para
cada signo. Debate en grupo por qué hay diferencias entre ellos
y concluye sobre la confiabilidad de esas predicciones.
2. A continuación aparecen algunas frases relacionadas
con diferentes formas de aproximarnos al conocimiento. Clasifícalas como falsas o verdaderas, escribe en tu cuaderno la
justificación de tus respuestas y compáralas con las contestaciones del resto del grupo:
a) El razonamiento es suficiente para saber si un conocimiento es correcto.
b) La medición es indispensable para el desarrollo de la
ciencia, pues nos permite obtener parámetros que podemos
comparar en diferentes momentos.
c) Los modelos que se emplean en ciencia representan la
verdad sobre el fenómeno que abarcan.
d) Los conocimientos científicos, como están comprobados, no evolucionan ni cambian.
e) En la ciencia hay ideas y explicaciones que no se pueden
cuestionar ni plantear experimentos sobre ellas, pues son la
base de nuestras afirmaciones.
3. La deforestación, es decir, la tala de bosques y selvas, es
un grave problema ambiental en la actualidad. Aunque para
llevarla a cabo no es necesario emplear sustancias químicas ni
se producen contaminantes, también favorece al fenómeno de
calentamiento global que ya hemos tratado. ¿Podrías explicar
por qué ocurre esto?
4. Observa la siguiente gráfica, relacionada con la concentración de CO en la atmósfera y la temperatura promedio
del ambiente a lo largo del tiempo. Analízala y explica qué
conclusiones puedes obtener de ella.
durante muchos millones de años y es muy abundante, como puedes ver en
la figura 1.143, menos de 1% puede emplearse para consumo humano. Pero
a esto hay que restarle el hecho de que
la mayoría de las actividades industriales,
las de limpieza, las de cocina y las del
baño van dejando restos biológicos y químicos que contaminan, de forma que esa
agua se vuelve inutilizable. Por eso se oye
decir con frecuencia que el agua se acabará, pero más correctamente deberíamos referirnos al agua potable. Dado que
el diagnóstico a corto plazo es alarmante,
resulta de gran importancia que todos
echemos a andar los mecanismos de solución que estén a nuestro alcance,
que pueden ser tan grandes como la instalación de plantas purificadoras para
que las empresas no regresen al ambiente agua contaminada, o el organizar
medidas para ahorrarla y reutilizarla en las pequeñas actividades domésticas.
¿Tú ya colaboras? Con la realización de este sencillo proyecto puedes poner tu
granito de arena, que no es despreciable en ninguna medida.
1.143. Se estima que hay 1 386 trillones de
litros de agua en el planeta. Los acuíferos,
la verdadera reserva para el hombre,
sólo representan 0.61%: mientras que
aprovechamos la de los lagos, 0.009%, y de
ríos, con tan sólo 0.0001% del total.
1.144. El agua es indispensable para
la sobrevivencia y el estilo de vida
de las sociedades está absolutamente
condicionado por las circunstancias
en que ésta se encuentre.
Para terminar
Aunque hayamos terminado el bloque, siempre hay mucho más por saber, y en esta sección trataremos de resaltar la importancia de lo que estudiamos y cómo puede servirnos para ir “más allá”.
Al final de tu libro encontrarás una tabla periódica de los elementos para facilitar tus consultas en todo momento.
Esperamos que, ahora que ya tienes una idea de la organización de tu libro, te adentres en él con entusiasmo y lo disfrutes
al máximo.
Estructura de tu libro
5
8. >CONTENIDO
ENLACE
10
BLOQUE 1. LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES
16
LECCIÓN 1. LA QUÍMICA, LA TECNOLOGÍA Y TÚ
1.1 ¿Cuál es la visión de la ciencia y la tecnología
en el mundo actual?
• Relación de la química y la tecnología con
el ser humano y el ambiente
1.2 Características del conocimiento científico:
el caso de la química
• Experimentación e interpretación
• Abstracción y generalización
• Representación a través de símbolos, diagramas,
esquemas y modelos tridimensionales
• Características de la química:
lenguaje, método y medición
1.3 Tú decides: ¿cómo saber que una muestra
de una sustancia está más contaminada que otra?
• Toxicidad
19
LECCIÓN 2. PROPIEDADES FÍSICAS Y CARACTERIZACIÓN
DE LAS SUSTANCIAS
2.1 ¿Qué percibimos de los materiales?
• Experiencias alrededor de las propiedades
de los materiales
• Limitaciones de los sentidos para identificar algunas
propiedades de los materiales
• Propiedades cualitativas: color, forma, olor y estados de
agregación
2.2 ¿Se pueden medir las propiedades de los materiales?
• Propiedades extensivas: masa y volumen
• Medición de propiedades extensivas
• Propiedades intensivas: temperatura de fusión
y de ebullición, viscosidad, densidad,
concentración (m/v), solubilidad
• Medición de propiedades intensivas
2.3 ¿Qué se conserva durante el cambio?
• La primera revolución de la química:
el principio de conservación de la masa
• La importancia de las aportaciones
del trabajo de Lavoisier
2.4 La diversidad de las sustancias
• Experiencias alrededor de diversas sustancias
• Una clasificación particular: el caso de las mezclas
• Mezclas homogéneas y heterogéneas
• Propiedades y métodos de separación de mezclas
6
19
19
24
28
29
30
31
33
42
48
48
48
49
50
57
58
58
62
62
72
72
74
76
76
77
77
82
9. LECCIÓN 3. PROYECTOS. AHORA TÚ EXPLORA,
EXPERIMENTA Y ACTÚA
¿Quién es el delincuente?
El análisis de la investigación científica
¿Qué hacer para reutilizar el agua?
92
93
95
BLOQUE 2. LA DIVERSIDAD DE PROPIEDADES
DE LOS MATERIALES Y SU CLASIFICACIÓN QUÍMICA
98
LECCIÓN 1. MEZCLAS, COMPUESTOS Y ELEMENTOS
1.1 La clasificación de las sustancias
• Experiencias alrededor de diferentes
clasificaciones de sustancias
• Mezclas: disoluciones acuosas y sustancias puras:
compuestos y elementos
1.2 ¿Cómo es la estructura de los materiales?
• El modelo atómico
• Organización de los electrones en el átomo.
Electrones internos y externos
• Modelo de Lewis y electrones de valencia
• Representación química de elementos,
moléculas, átomos, iones e isótopos
1.3 Clasificación científica del conocimiento
de los materiales
• La segunda revolución de la química:
el orden en la diversidad de sustancias
• Aportaciones del trabajo de
Cannizzaro y Mendeleiev
1.4 Tú decides: ¿qué materiales utilizar
para conducir la corriente eléctrica?
101
101
LECCIÓN 2. TABLA PERIÓDICA
2.1 Estructura y organización de la información
física y química en la tabla periódica
• Identificación de algunas propiedades
que contiene la tabla periódica: número atómico,
masa atómica y valencia
• Regularidades que se presentan en la tabla periódica.
Metales y no metales
• Características de: C, Li, F, Si, S, Fe, Hg
2.2. ¿Cómo se unen los átomos?
• El enlace químico
• Modelos de enlaces: covalente, iónico y metálico
• El agua como un compuesto ejemplar
LECCIÓN 3. PROYECTOS. AHORA TÚ EXPLORA,
EXPERIMENTA Y ACTÚA
101
102
110
111
116
118
120
127
127
128
134
138
141
141
143
153
162
162
163
167
174
Contenido
7
10. ¿Cuáles son los elementos químicos importantes
para el buen funcionamiento de nuestro cuerpo?
¿Cómo funcionan las drogas?
174
177
BLOQUE 3. LA TRANSFORMACIÓN
DE LOS MATERIALES: LA REACCION QUÍMICA
182
LECCIÓN 1. LA REACCIÓN QUÍMICA
1.1 El cambio químico
• Experiencias alrededor de algunas reacciones químicas
• La formación de nuevos materiales
1.2 El lenguaje de la química
• Los modelos y las moléculas
• El enlace químico y la valencia
• Ecuación química. Representación del principio
de conservación de la masa
1.3 Tras la pista de la estructura de los materiales
• La tercera revolución de la química:
aportaciones del trabajo de Lewis y Pauling
1.4 Tú decides: ¿cómo evitar que los alimentos
se descompongan rápidamente?
• Conservadores alimenticios
• Catalizadores
185
185
185
187
191
191
192
202
204
207
LECCIÓN 2. LA MEDICIÓN DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
2.1 ¿Cómo contar lo muy pequeño?
• Las dimensiones del mundo químico
• El vínculo entre los sentidos y el microcosmos
• Número y tamaño de partículas. Potencias de 10
• El mol como unidad de medida
214
214
217
217
220
223
193
196
196
LECCIÓN 3. PROYECTO
230
¿Qué me conviene comer?
230
• Aporte energético de los compuestos
químicos de los alimentos. Balance nutrimental
230
¿Cuáles son las moléculas que componen
a los seres humanos?
235
• Características de algunas biomoléculas
formadas por CHON
235
BLOQUE 4. LA FORMACIÓN DE NUEVOS MATERIALES
LECCIÓN 1. ÁCIDOS Y BASES
1.1 Ácidos y bases importantes en nuestra vida cotidiana
• Experiencias alrededor de los ácidos y las bases
• Neutralización
8
240
243
243
243
246
11. 1.2 Modelo de ácidos y bases
• Modelo de Arrhenius
1.3 Tú decides: ¿cómo controlar los efectos
del consumo frecuente de los “alimentos ácidos”?
LECCIÓN 2. OXIDACIÓN Y REDUCCIÓN
2.1 La oxidación: un tipo de cambio químico
• Experiencias alrededor de la oxidación
2.2 Las reacciones redox
• Experiencias alrededor de las reacciones
de óxido-reducción
• Número de oxidación y tabla periódica
LECCIÓN 3. PROYECTOS: AHORA TÚ EXPLORA,
EXPERIMENTA Y ACTÚA
¿Puedo dejar de utilizar los derivados del petróleo
y sustituirlos por otros compuestos?
¿Cómo evitar la corrosión?
248
249
256
260
260
260
263
263
264
276
276
282
BLOQUE 5. QUÍMICA Y TECNOLOGÍA
286
PROYECTO 1. ¿CÓMO SE SINTETIZA UN MATERIAL ELÁSTICO?
288
TEMAS Y PREGUNTAS OPCIONALES
1. ¿Qué ha aportado México a la química?
• Principales contribuciones
de los investigadores químicos
al desarrollo del conocimiento químico
2. ¿Por qué usamos fertilizantes y plaguicidas?
3. ¿De qué están hechos los cosméticos
y algunos productos de aseo personal
como los jabones?
4. ¿En qué medida el ADN nos hace diferentes?
5. ¿Qué combustible usar?
6.¿Cuáles son las propiedades de algunos materiales
que utilizaban las culturas prehispánicas?
7. ¿Cuál es el papel de la química en diferentes
expresiones artísticas?
295
295
Bibliografía
Direcciones de Internet
Tabla periódica de los elementos
Índice de términos
295
298
301
304
307
310
312
314
316
317
318
Contenido
9
12. >Enlace
¡Luces, cámara, acción!
N
o te sorprendas, estás en el libro correcto
y no en el inicio del rodaje de una película.
Pero este texto, que tiene como objetivo acercarte
a temas de ciencia y tecnología, en particular de
química, comenzará por donde menos lo esperas.
Si le preguntáramos a la gente qué profesiones
Aunque no lo creas, en la realización de una película
cree que están más alejadas de la ciencia,
hay tanta física o química como arte.
entre las respuestas más comunes seguramente
encontraríamos: cantante, actor, pintor, beisbolista, fotógrafo, escritor, árbitro de futbol, escultor,
locutor o bailarín. Como verás, mencionamos ejemplos relacionados con actividades artísticas
o deportivas que se consideran “culturales”, “recreativas” o “de esparcimiento”, y que muchas
personas practican aun sin ser profesionales.
Efectivamente, no es indispensable saber física, biología, química o matemáticas para jugar un
partido de futbol o pintar un cuadro. Sin embargo, esas actividades están más relacionadas con la
ciencia y la tecnología de lo que crees, pues las ciencias y las artes son creaciones humanas que
requieren imaginación, creatividad y entrega.
Las actividades que la sociedad emplea como medios de diversión o esparcimiento, como asistir a
un concierto, ver una película, ir a un museo, admirar a los deportistas en los Juegos Olímpicos o
bailar en una discoteca, no son ajenas a la ciencia y la tecnología, pues aprovechan muchas de sus
creaciones, descubrimientos e inventos. Tú ya conoces los principales temas de la biología y la física
pues los has estudiado en los cursos pasados, así que seguramente podrás imaginar muchos ejemplos
que ilustren la afirmación anterior. Como una forma de comprobarlo, a continuación encontrarás
algunos casos con los que podrás recordar algo de lo que ya estudiaste.
¡Los logros científicos y
las creaciones artísticas
generan gran satisfacción
y placer!
10
13. La biología en las actividades
recreativas
Sin lugar a dudas, entre los conocimientos
científicos más provechosos para cualquier
persona están aquellos que se refieren a
nuestras funciones vitales. Como muestra
podemos mencionar el estudio de los alimentos
El desarrollo muscular
y la nutrición. Todos debemos ser cuidadosos con lo que comemos
de los atletas es diferente
según su especialidad.
para conservar la salud, pero este aspecto es especial para deportistas,
acróbatas, bailarines y todos aquellos profesionales que trabajan con su
cuerpo. Los atletas de alto rendimiento, los futbolistas o cualquier deportista profesional, siempre
cuentan con un especialista en nutrición como parte de su equipo; sus comidas son controladas
y diferentes según el momento de entrenamiento o competencia en que se encuentren. Así, un
velocista y un maratonista tienen diferente estructura corporal y comen de forma distinta: el primero
necesita energía disponible rápidamente, por ejemplo, de azúcares ingeridos durante
el desayuno previo a la competencia para lograr mayor rendimiento, mientras que el segundo
debe resistir el esfuerzo durante mucho tiempo, por lo que la noche anterior cena carbohidratos
complejos, como los de las pastas, que se procesan más lentamente.
La anatomía del cuerpo humano también es de gran interés para quienes deben cuidarse de
lesiones y desarrollar una constitución física acorde con su actividad, pero otros profesionales, como
los artistas plásticos, deben dominarla a la perfección. Seguramente has visto esculturas o pinturas
de grandes artistas que plasman hasta el más mínimo detalle de huesos, músculos, venas y arterias
en sus cuadros. Si conoces a alguien que haya estudiado la carrera de pintura, podrás averiguar que
entre las materias obligatorias que cursó está precisamente la anatomía humana.
Pensando en los espectadores o los viajeros, los diseñadores y constructores de
butacas también deben saber anatomía, pues los asientos de estadios, teatros o
aviones deben ser ergonómicos, es decir, tener
la forma adecuada para que sean cómodos
y permitir una postura correcta.
Leonardo da Vinci (1452-1519), uno
de los más grandes pintores, escultores
e inventores, fue también de los
primeros estudiosos de la anatomía.
El diseño de asientos se hace pensando
en las medidas anatómicas promedio,
pero a veces…
Enlace
11
14. >Enlace
El conocimiento sobre los animales y
sus necesidades tampoco es ajeno a la
industria del espectáculo, el entretenimiento
y la diversión. Los veterinarios son
indispensables en circos y zoológicos,
en los cuales hay que considerar el
comportamiento y las necesidades de
las diferentes especies para diseñar
sus viviendas y saber hasta dónde es
conveniente su contacto con la gente.
El cautiverio es una situación estresante
para muchos de estos animales, y su
sufrimiento puede ser muy grande si no se
Algunos domadores han sido víctimas de sus
mascotas, pues han desafiado sus costumbres aun
les trata adecuadamente; para evitar esto
sabiendo el peligro que enfrentaban.
existen leyes y reglamentos que deben
respetarse y que se elaboran con la asesoría de
biólogos especialistas.
La propia Naturaleza suele ser un gran espectáculo y en México tenemos muchos ejemplos, gracias
a su gran variedad de ecosistemas. Pocas cosas hay que sean más impresionantes que ver las ballenas
en el Mar de Cortés en Baja California, pasear entre las mariposas Monarca en algunos bosques de
Michoacán o bucear en los arrecifes de los litorales de los miles de kilómetros de costa mexicana.
Desafortunadamente, la falta de cultura y conocimiento sobre lo importante que es la
conservación del ambiente favorece que los ecosistemas se contaminen, perturben y destruyan, por
lo que poco a poco desaparecen especies y disminuye la posibilidad de asombrarnos con ellas. Como
en todos los casos descritos hasta ahora, un mayor entendimiento colectivo de la ciencia ayudaría
mucho a la conservación y el mejor aprovechamiento de la Naturaleza, sin los cuales nuestra propia
especie corre el riesgo de desaparecer.
Cuando tengas oportunidad, no dejes de conocer estas maravillas de la naturaleza mexicana.
12
15. También hay física en el entretenimiento
El curso pasado aprendiste que la física
tiene muchos campos de acción y estudio;
sin la mecánica, el electromagnetismo, la
termodinámica o la óptica,
las industrias del espectáculo
y del entretenimiento no
serían siquiera parecidas a lo
que conocemos.
Si te emocionan las
carreras de cualquier tipo,
No hay lugar más divertido para estudiar los temas
ya sea de deportistas,
relacionados con la fuerza o la energía que una feria.
de caballos o de coches,
requerirás comprender a la perfección términos como trayectoria, velocidad,
aceleración o potencia que estudiaste como parte de la mecánica.
Prácticamente todos los
Entre los deportes olímpicos, la natación atrae a muchos
campos de estudio de la física
se emplean en las carreras de
espectadores. Si te gusta nadar y tienes idea de cómo hacerlo bien,
coches. ¿Podrías pensar en
intenta medir en cuánto tiempo recorres una distancia determinada
ejemplos que demuestren esta
y compáralo con este dato: el récord mundial de la carrera de 100 m
afirmación?
de nado libre es de 47.84 s, que impuso el holandés Pieter van den
Hoogenband en Sydney, Australia, el 19 de septiembre de 2000; para
lograrlo, además de cientos de horas de práctica y de ejercicios complementarios a la natación,
se necesita un impresionante análisis técnico: la posición de brazos, piernas, cabeza y tronco debe estar
perfectamente controlada en cada movimiento para disminuir al máximo la fricción con el agua,
que también es afectada por la textura y la forma del traje de baño y hasta por el vello corporal;
se deben fortalecer determinados músculos para que el rendimiento sea óptimo en el momento y
la zona adecuados; hay que dominar la trayectoria y el impulso más intenso al dar las vueltas.
Cualquier mínimo detalle puede ayudar para ser el vencedor o para romper un récord, lo que cada
vez resulta más difícil.
En esta alberca se controla el flujo de la corriente para que el nadador practique sin avanzar.
Los movimientos se monitorean y analizan de forma computarizada.
Enlace
13
16. >Enlace
Otro ejemplo muy diferente del estudio del
movimiento lo encontramos en una sala de
conciertos. Es fabulosa la manera en la que viajan
las ondas sonoras que produce cada instrumento;
si el lugar está bien planeado y construido, se
escucharán todos los sonidos nítidamente, aun en
el rincón más alejado del escenario. Los teatros más
Todos los instrumentos musicales, los aparatos
antiguos que todavía existen fueron construidos con
de sonido y los sistemas de iluminación
base en la experiencia de sus arquitectos, que eran
dependen de la corriente eléctrica en este tipo
de espectáculos.
verdaderos genios. Hoy hay ingenieros especialistas
en el diseño de auditorios y se apoyan en complejos programas de computación que simulan el viaje
de las ondas a través del espacio del recinto; pero no basta con la estructura adecuada, pues el
tipo de material de las alfombras, las cortinas, los muros y hasta la ropa de la gente afecta la
acústica.
Como un concierto de música clásica, la música
sonorizada por medios electrónicos en grandes
auditorios es igualmente emocionante. El sistema
de sonido, la iluminación y los efectos especiales
están basados por completo en los avances de
la ciencia y la tecnología. Posiblemente los
científicos que descubrieron la electricidad,
el magnetismo o la corriente eléctrica nunca
imaginaron la gran cantidad de aparatos y
aplicaciones que se desarrollarían después.
Como parte del tema de la electricidad,
estudiaste también las ondas
electromagnéticas, con
Escuchar la música que nos gusta en vivo, las que se han generado
en una sala con buena acústica, es una
las aplicaciones más
experiencia inolvidable.
sorprendentes en las
comunicaciones y la
xx causó furor el cine, basado
diversión. Si a principios del siglo
Los cantantes trabajan con un complicado
instrumento que funciona con corrientes de
aire, como un fuelle; si no lo conocen bien y no
lo manejan adecuadamente, se enfrentarán a
serios problemas que pueden incluso dejarlos
mudos.
14
17. en luz que pasa a través de “micas con
imágenes” que se van moviendo, o la radio,
que permite escuchar señales que viajan por
el aire y se captan con antenas, la aparición
de la televisión a mediados del mismo siglo
estaba destinada a generar el mayor cambio
cultural de todos los tiempos.
Muchas veces se ha cuestionado si
la influencia de la televisión en la vida
cotidiana es benéfica o nociva para las
sociedades, pero esto no depende de la
Desde los televisores de bulbos hasta las pantallas de
tecnología con la que funciona, sino de los
plasma se ha modificado la tecnología, pero sigue siendo
criterios para definir los contenidos.
igualmente sorprendente que a través del aire, por un
A la información que obtenemos por radio o
cable, con una cinta magnética o con un disco de plástico
se obtenga la información para disfrutar de las imágenes
televisión hoy se suma la de Internet; el uso
y el sonido.
de estas tecnologías tiene tanta importancia
que ya se manejan términos como “la era de las comunicaciones” o “la sociedad de la información”
para describir los tiempos modernos. De hecho, uno de los factores que determina las diferencias
entre los países desarrollados y los que están en vías de desarrollo es precisamente la capacidad
tecnológica de comunicarse.
Tercera llamada… ¡comenzamos!
Si la física y la biología influyen en la industria del entretenimiento, ¿cómo lo hará la química?
Seguramente podrás contestar esta pregunta y otras relacionadas con los más variados campos
de acción en muy poco tiempo, pues vamos a iniciar un viaje por medio del conocimiento de esta
ciencia, de su historia, su desarrollo, sus aplicaciones y su importancia.
Si la ciencia influye en la diversión,
intentaremos también que se dé el
fenómeno inverso: aprender química puede
ser una aventura no sólo útil, sino también
placentera y divertida. ¿Qué tal si lo
intentamos?
El manejo eficiente de la información
va más allá de la diversión y el
entretenimiento: condiciona el avance
de la sociedad.
Enlace
15
18. >Bloque 1
> Las características de los materiales
El alquimista
(fragmento)
Lento en el alba un joven que han gastado
la larga reflexión y las avaras
vigilias considera ensimismado
los insomnes braseros y alquitaras
(…)
En su oscura visión de un ser secreto
que se oculta en el astro y en el lodo,
late aquel otro sueño de que todo
es agua, que vio Tales de Mileto.
Jorge Luis Borges (Argentina, 1899-1986)
16
19. > Lo que aprenderás
LECCIÓN 1
LECCIÓN 2
LECCIÓN 3
La química, la tecnología
y tú
Propiedades físicas
y caracterización
de las sustancias
Proyectos.
Ahora tú explora,
experimenta y actúa
Conocerás diferentes visiones sobre la ciencia y la tecnología, en particular sobre la
química, e identificarás la influencia de los
medios de comunicación en la transmisión
de esas opiniones.
Clasificarás diferentes sustancias por medio
del análisis y comparación de sus propiedades.
En la tercera lección de cada bloque tú serás
el protagonista principal, pues aunque todo el
libro requiere tu participación activa, aquí deberás tomar decisiones sobre qué hacer y cómo
actuar en situaciones concretas; para ello, en
este caso tendrás que echar mano de todo
lo estudiado y consultar variadas fuentes de
información para averiguar “quién es el delincuente”, y para diseñar mecanismos que te
permitan reutilizar el agua.
Reconocerás aportaciones del conocimiento
químico que ayudan a satisfacer necesidades
del ser humano y revisarás su influencia sobre el ambiente.
Podrás comparar el conocimiento científico
con otras formas de aproximarnos a los fenómenos y describirlos.
Identificarás herramientas útiles para la química.
Reconocerás algunos mecanismos para identificar si algo está contaminado o no.
Reconocerás la importancia de medir para
caracterizar propiedades extensivas e intensivas de los materiales.
Aprenderás a manejar diferentes instrumentos de medición útiles para la química.
Descubrirás y analizarás el trabajo de Antoine Laurent de Lavoisier, que fue decisivo
para identificar “qué se conserva durante los
cambios”.
Identificarás diversas mezclas, reconocerás sus propiedades y comprobarás que sus
componentes pueden separarse por diferentes métodos.
> ¿Qué piensas?
Al observar la Naturaleza podemos apreciar gran cantidad de materiales. Si añadimos los productos generados con la intervención del ser humano, la lista se
hace casi interminable. Asómate a una tienda o mercado y pregúntate si sabes
cómo está hecho y qué utilidad tiene todo lo que ahí se expende.
La publicidad se encarga de que conozcamos “las virtudes” de los
No hace daño porque
no tiene “químicos”
productos para hacerlos atractivos. Pero muchas veces se transmite información que puede ser cuestionable. Seguramente has escuchado frases
como: “lo natural no hace daño” o “este producto es nocivo porque es
sintético”, que colocan en desventaja a aquello obtenido por medio de
la ciencia y la tecnología, o bien
otras que se apoyan en estas
actividades, como: “está hecho
con tecnología de punta” o
“científicos expertos lo avalan”.
¿Acaso son la ciencia y la tecnología heroínas o villanas? ¿Tú
qué piensas?
17
20. >PARA COMENZAR
1.1. Mediante la observación, la imitación
de la Naturaleza y la experiencia
acumulada desde hace miles de años,
el hombre ha adaptado su entorno para
satisfacer sus necesidades.
1.2. En la Grecia antigua había gente
dedicada a cultivar la razón, pero no solían
desarrollar trabajo práctico ni experimental,
pues consideraban que la actividad manual
sólo era digna de los esclavos.
1.3. La imagen de las grandes ciudades
actuales es el reflejo del desarrollo de la
ciencia y la tecnología.
18
Imagina qué reacción tendría un hombre de la prehistoria si pudiera ver cómo
vivimos hoy en día. El ser humano, a lo largo de los siglos, ha transformado
casi todo lo que le rodea. Todas las especies interactúan con su medio, pero
los humanos se distinguen por su capacidad de analizar los fenómenos e intentar modificarlos de forma consciente. Esto, junto con otras características,
como la posibilidad de asir objetos y transformarlos con las manos, permitió
a los hombres empezar a crear instrumentos útiles y adaptar su medio para
resolver sus necesidades, protegerse y vivir más cómodos.
Los avances de las civilizaciones antiguas, logrados mediante la experiencia diaria, pudieron trascender gracias a otras capacidades maravillosas: la
memoria y la posibilidad de comunicarse, inicialmente de forma oral, y luego
con símbolos que dieron origen a la escritura. Muchos procesos, inventos y
técnicas se fueron acumulando y mejorando por generaciones; las labores de
las diferentes personas se fueron haciendo más especializadas y poco a poco
apareció la división de oficios y de clases sociales. En diferentes lugares surgieron civilizaciones que fueron desarrollando diferentes ideas y técnicas de
obtención de alimentos, de construcción, de transporte o de comunicación.
En este proceso de acumulación de conocimientos, ¿en qué momento
comenzó la actividad que llamamos “ciencia”? Aunque esta pregunta no tiene
una respuesta perfectamente determinada, podemos decir que a partir del
siglo xv se dieron los factores que hicieron que esta forma de ver la Naturaleza y
de aprender se volviera el motor de los cambios más impactantes que las comunidades hayan visto hasta llegar a las complejas sociedades modernas.
Hoy no podríamos imaginar la sociedad moderna sin la ciencia y las aplicaciones que genera por medio de la tecnología. Pero muchos conocimientos
científicos son muy complejos, tanto que resultan inaccesibles para la gente
no especializada, y, además, el desarrollo tecnológico ha provocado algunos
problemas que hacen que la imagen de la ciencia genere controversias.
¿Qué hace falta para hacer ciencia? ¿Cuándo y cómo empezó esta ciencia que llamamos “química”? ¿A qué se dedican los químicos? ¿Qué papel
desempeñan en la sociedad actual? ¿Cómo influye esta ciencia en tu vida
diaria? Estas preguntas y muchas otras cuestiones serán el objeto del análisis
en nuestro primer tema de estudio.
Bloque 1 › Las características de los materiales
21. >LECCIÓN 1
La química, la tecnología y tú
Al igual que la biología y la física, que ya conoces por los cursos de los años
anteriores, la química es una ciencia. Su campo de estudio se centra en la
materia, en particular en su composición y las transformaciones que puede tener. Si consideras que todo lo que aprecias a tu alrededor, desde lo más lejano
hasta tu propio cuerpo está hecho de materia, podrás darte cuenta de la gran
cantidad de cosas que hay para analizar. Pero ¡no te asustes!, los conocimientos acumulados a lo largo de la historia y los procedimientos que se siguen
por medio de la ciencia nos permiten tener la información clara y organizada
para que la comprendamos con facilidad, para que sigamos los avances y logros
que se van generando y para que le saquemos el máximo provecho mediante las
aplicaciones que se logran utilizando la tecnología.
Como todas las actividades humanas, la química influye en el desarrollo de
la vida cotidiana pues, además de ampliar el conocimiento, permite la generación de nuevos materiales y procesos que modifican nuestras actividades y
costumbres: tal vez por ahora no sabes mucho de química, pero sin saberlo ya
estás inmerso en ella.
1.1 ¿Cuál es la visión de la ciencia y la tecnología
en el mundo actual?
1.4. Todos los materiales que te rodean,
por ejemplo, los que forman a los seres
vivos, los que están en el ambiente o
los fabricados por el hombre, contienen
sustancias químicas.
Relación de la química y la tecnología
con el ser humano y el ambiente
Reflexiona
No podemos negar que el mundo moderno debe muchas de sus características
al desarrollo de las ciencias. La química en particular, con la manipulación,
transformación y aprovechamiento de diversos materiales ha provocado que
muchas actividades y fenómenos tomen una apariencia que ya consideramos
cotidiana. Si no lo crees, observa la siguiente imagen:
Imagina que estás en algún lugar de tu
casa, el que más te guste, y piensa en
los objetos que hay ahí. En tu cuaderno
haz una lista de al menos veinte productos o materiales que recuerdes de
ese lugar, indicando si fueron tomados
directamente de la Naturaleza o son
producto de alguna industria o proceso de transformación creados por el
hombre. Cuando los tengas, compara tu
escrito con el de algunos compañeros y
comenten para tratar de responder la
pregunta: ¿cómo influye la química en
nuestras vidas?
1.5. Las medicinas, las conservas, los
combustibles, las fibras sintéticas, las pilas
y los materiales de empaque o envoltura
son ejemplos de producto de industrias
químicas.
Lección 1 › La química, la tecnología y tú
19
22. >lección 1
1.6. ¿De verdad crees que todos los
científicos son superdotados, están locos o
tienen apariencia extraña? ¿Acaso conoces
a mucha gente así?
1.7. Muchos productos que se anuncian
para bajar de peso y tener cuerpos
esculturales no sólo no funcionan, sino
que pueden ser peligrosos para la salud.
Debido a que el desarrollo y la aplicación de la química han producido
muchos avances encaminados a satisfacer necesidades básicas, como la alimentación, la salud o el vestido, y a hacer más cómoda y atractiva la vida
cotidiana, podríamos pensar que toda la gente tiene una opinión favorable
de esta disciplina. Sin embargo, como consecuencia de estas aplicaciones
se han producido también algunos efectos indeseables, como la producción
excesiva de basura, la contaminación del aire, el agua y el suelo, la aparición de muchos productos tóxicos, la generación de armas o la extinción de
algunas especies. Si sumamos a esto el hecho de que algunos conocimientos se
van especializando y haciendo cada vez más complejos y poco accesibles para
la población en general, el resultado es que las opiniones sobre la ciencia y la
tecnología se dividen.
La importancia que tiene la imagen de la química en la sociedad va mucho
más allá de las opiniones, pues éstas repercuten en los más variados ámbitos.
Como muestra, analiza las siguientes frases:
>> La publicidad aprovecha la ignorancia de la gente para que se vendan
productos, muchas veces inútiles, avalándolos con frases “muy
científicas”; sin embargo, para promocionar otros artículos se elogia
su origen natural, como si no hubiera productos naturales tóxicos o lo
artificial fuera necesariamente dañino.
>> En los medios políticos y económicos, en los que se decide el gasto
destinado a asuntos de ciencia y tecnología, en ocasiones las opiniones
favorables o desfavorables sobre estos temas influyen más que las ideas
de los expertos para aprobar o rechazar proyectos como, por ejemplo,
la biotecnología, la clonación, los anticonceptivos, el uso de
energéticos o las investigaciones espaciales.
>> El uso excesivo de algunos procesos, como la quema de combustibles
para transportes, industria o calefacción, han generado problemas como
el aumento de la temperatura global de la atmósfera. Muchos científicos
han dado señales de alerta y han sugerido estrategias para disminuir estos
efectos, pero algunos gobiernos los ignoran y sus decisiones se basan en
criterios principalmente económicos y de negocios.
Reflexiona
Seguramente conoces muchos más ejemplos que ilustran tanto la utilidad y beneficio de la química como los problemas
y opiniones que genera. Coméntalos con
tus compañeros y conoce sus opiniones.
1.8. El calentamiento global, que está
alterando el clima del mundo, ¿será culpa
de la química?
20
Bloque 1 › Las características de los materiales
23. >¡Manos a la Obra!
¡Las opiniones sobre química y tecnología a debate!
>> Con la participación de todo el grupo, organicen una
discusión que tenga como tema central: “¿Resulta benéfico el desarrollo de la química y la tecnología?”
>> Para tener información más amplia sobre el tema, te sugerimos que previamente hagas una encuesta entre tus
familiares, amigos o conocidos. Piensa qué preguntas
podrías hacer y organízalas junto con las respuestas. Ahí
te van algunas ideas de preguntas para que abarques distintos aspectos importantes:
a) Mencione algunos beneficios que hayan generado la
investigación científica y la tecnología en los campos que se
indican:
Alimentación
Empaques y envolturas
Salud
Vestido
Agricultura
Vivienda
Transporte
Diversión
b) Con respecto a la pregunta anterior, describa también
problemas que se hayan generado para la gente, la sociedad o
el ambiente.
c) Haciendo un balance de los aspectos benéficos y los problemas, ¿cree usted que el desarrollo de la ciencia sea positivo
o negativo?
d) ¿Cree usted que la solución de los problemas generados por las aplicaciones tecnológicas podrían resolverse sin el
conocimiento científico? Si así lo cree, sugiera cómo.
e) ¿En qué o quién cree usted que recae la responsabilidad
de los problemas: en la ciencia, en los científicos, en los fabricantes de tecnología, en los comerciantes, en los medios que
publicitan los productos, en los consumidores, en alguien más?
>> Arregla y organiza las preguntas como consideres mejor
y añade todo lo que creas que te aportará información
para discutir en el debate.
>> La idea es que, tras reunir y revisar la información, el día
del debate el grupo se divida en dos, para que cada mitad
defienda una postura: a favor o en contra. Posiblemente
te toque estar en la mitad con la que no estás de acuerdo,
pero haz un esfuerzo para encontrar los argumentos que
avalarían esa opinión.
>> Para el buen funcionamiento de la sesión sería conveniente que eligieran a un compañero como moderador
con el fin de que vaya dando la palabra a quien le toque,
procurando el equilibrio entre las participaciones de las
dos mitades; otra persona podría ser el secretario, para
ir anotando frases a manera de resumen de cada aportación, ya sea en el pizarrón o en una hoja.
>> Una vez que hayan terminado los argumentos de ambas
partes, procuren obtener conclusiones del grupo y anótenlas en sus cuadernos para que quede constancia de
la actividad.
1.9. Organiza tus ideas y prepárate para defenderlas lo mejor
posible en el debate.
Lección 1 › La química, la tecnología y tú
21
24. Tiempos paralelos
En enero de 2007 se reunieron en Davos, Suiza, los líderes políticos más importantes del mundo en el Foro
Económico Mundial. Los temas que trataron se centraron en la pobreza, el poder de la economía china, la
paz en Medio Oriente y el cambio climático. A principios de febrero del mismo año, científicos de todo
el mundo, reunidos en el panel de la Organización de las Naciones Unidas (ONU) sobre el clima, alertaron
una vez más sobre la responsabilidad del ser humano y la quema de combustibles en este cambio climático,
y presentaron alarmantes conclusiones.
En los periódicos de esos días se leyeron encabezados como los siguientes:
El cambio climático afectará a la mayoría
de los negocios: ejecutivos de todo el mundo
Este año en Davos aumentan al doble los interesados en el tema
Davos, 24 de enero de 2007. Las prin- cutivos encuestados se encuentra muy
cipales compañías del mundo a través preocupado por las condiciones del clide sus presidentes ejecutivos (CEO)
manifestaron gran preocupación por
Bush dice tomar el asunto en serio
el costo que tendrá el cambio climátiy promete reducción de combustioco sobre los negocios, y consideraron a
nes en 20% para el 2017
este problema como más alarmante que
el terrorismo, la inestabilidad política y
la escasez de petróleo y otros recursos. ma; sin embargo, entre los empresarios
La firma de consultoría estadounidense norteamericanos la cifra baja a sólo el
Price Waterhouse Coopers (PwC) pre- 18%...
sentó un sondeo en el Foro Económico Por su parte, el presidente de Estados
Mundial, en el que el 40% de los eje- Unidos, George Bush, presentó diversos
compromisos para reducir la emisión
de bióxido de carbono y para sustituir
el petróleo por etanol, pese a que aún
no ha ratificado su apoyo al Protocolo
de Kyoto para hacer frente al calentamiento global…
Los líderes empresariales se muestran muy optimistas pues consideran
que la globalización trae importantes
oportunidades de expansión y penetración geográfica, pero están conscientes de que deben basar este crecimiento en tecnologías no contaminantes…
Urge frenar el calentamiento global
La Torre Eiffel, el Coliseo Romano, la Puerta de Alcalá, el Arco del Triunfo y miles de hogares
europeos apagan luces cinco minutos ante el llamado de ambientalistas
París/Pekín, 1 de febrero de 2007. Un
grupo de 2,500 científicos de 130 países, la mayor autoridad sobre el cambio
climático reunida en París, advirtió que
muchos de los efectos observados se
mantendrán o crecerán por siglos aun
cuando se pongan en marcha medidas
22
El nivel de los océanos seguirá
creciendo durante mil años,
advierten los científicos del panel
de la ONU
para frenar las emisiones de gases de
Bloque 1 › Las características de los materiales
carbono producto, principalmente, de
la quema de combustibles fósiles… Por
otro lado, en Pekín, China, científicos
advirtieron que el aumento de temperatura en la meseta Qinghai-Tibet, derretirá glaciares, secará ríos y provocará
grandes sequías…
25. Grupo ligado a Bush ofrece soborno a expertos
para que alteren reporte sobre el cambio climático
La Tierra podría calentarse hasta 6.4 °C a fines del siglo XXI. La única solución está en disminuir emisiones
de gases de efecto invernadero en todos los países
París, 2 de febrero de 2007. Según un reporte
de la prensa local, un grupo norteamericano
que incluye a las mayores empresas petroleras, entre ellas ExxonMobil, ofreció dinero
y viáticos a los miembros del Panel Intergubernamental en Cambio Climático (IPCC)
para que suavizaran el informe de la ONU
publicado este viernes, que cuenta con el aval
de expertos de 130 países… El informe ha dejado atrás suposiciones para confirmar que el
calentamiento se debe al 90% de las actividades humanas… principalmente de los países
industrializados y de economías emergentes
como China, India y Brasil… Entre otras con-
clusiones se cita que los mares han absorbido
el 80% de calor generado hasta ahora, los deshielos en la Antártica y Groenlandia contribuyen al aumento del nivel del mar y se observan
grandes ascensos en las precipitaciones de las
partes orientales de América, el norte de Europa y Asia Central…
Rescata las principales ideas que aparecen en los fragmentos anteriores,
escríbelos en tu cuaderno y coméntalas con tus compañeros para responder:
¿qué relación tiene la química con estas noticias? Y, ¿en qué medida todos
estamos involucrados en los problemas que se muestran?
1.10. Diversas agrupaciones aprovechan
los foros y reuniones internacionales para
protestar por asuntos como la pobreza, la
desigualdad o la destrucción del ambiente.
Las TIC por tu cuenta
Los medios de información y comunicación continuamente hablan
sobre aspectos relacionados con el cambio global. Con el fin de que
entiendas mejor el fenómeno y lo que puede hacerse para revertirlo,
podrías llevar a cabo las siguientes consultas:
> Analiza el video “La química y el ambiente”, vol. XIII de la colección El mundo de la química, si es que lo tienen en tu escuela.
> Averigua qué son los protocolos de Kyoto y de Montreal; para ello
puedes consultar las páginas de Internet:
archivo.greenpeace.org/Clima/Prokioto.htm
unfccc.int/portal_espanol/essential_background/feeling_the_
heat/items/3304.php
es.wikipedia.org/wiki/Protocolo_de_Montreal
www.analitica.com/va/documentos/2628553.asp
Lección 1 › La química, la tecnología y tú
23
26. 1.2 Características del conocimiento científico:
el caso de la química
El ser humano tiene la capacidad de apreciar el mundo, analizarlo, describirlo
y modificarlo con diversas acciones y, a lo largo de la historia, estas posibilidades han originado diferentes formas de conocer y actuar.
1.12. El arte: la necesidad de comunicar y de interpretar los
sucesos ha impulsado la creación de muchas obras pictóricas,
musicales, literarias y de todos tipos. Esta forma de representar
los sucesos tiene como únicos límites la imaginación y la
creatividad; se han desarrollado técnicas que los artistas pueden
dominar y los productos pueden gustarnos o no, pero cualquier
representación es válida.
1.11. Conocimiento empírico: muchas especies de animales
son capaces de modificar su entorno y adaptarlo para sobrevivir o
protegerse, y decimos que lo hacen por instinto. Por ejemplo, las
abejas hacen panales y los castores hacen represas. Seguramente
muchas prácticas del ser humano tienen un origen parecido,
pero la capacidad de observación, el análisis, la acumulación de
experiencias y transmisión de ideas permitió que se desarrollaran
técnicas complejas, apoyadas en procesos de prueba y error.
1.13. La religión: como parte de la cultura de diferentes regiones
y como una interpretación del origen y desarrollo del mundo y
el ser humano, las religiones proponen explicaciones y preceptos
que se consideran dogmas. Estas ideas las acepta la gente que
sigue dichos preceptos porque así lo cree, sin necesidad de
cuestionamientos ni demostraciones.
?
24
1.15. La ciencia: ¿qué tiene de especial esta
forma de conocer y transformar el mundo?
¿Qué se requiere para llevarla a cabo?
¿Por qué ha generado tantos desarrollos
tecnológicos? ¿Comparte algo con las otras
formas de conocer el mundo?
Bloque 1 › Las características de los materiales
1.14. La filosofía: es el estudio de los principios que organizan
y orientan el conocimiento, tratando de analizar las causas y
los efectos del pensamiento y las acciones. Desde varios siglos
antes de nuestra era, se empezó a buscar cómo se construyen
las explicaciones lógicas y racionales, pero en este esfuerzo
los primeros filósofos
generaron algunas ideas
falsas, ya que trataron
de explicar fenómenos
naturales sólo de forma
racional, y no todo lo que
“suena o parece lógico”
es necesariamente
verdadero. Por ejemplo,
Aristóteles (384-322
a. de n. e.), uno de los
primeros analistas del
pensamiento, proponía
explicaciones con gran
rigor de razonamiento
que hoy sabemos que no
son ciertas, como decir
que los objetos pesados
caen siempre más rápido
que los ligeros.
27. Trata de responder las preguntas que aparecen en la figura 1.15. Con las
siguientes actividades relacionadas con la química, que es una ciencia, trataremos
que recuerdes muchas cosas que ya sabes y así te sea más fácil dar las respuestas.
Glosario
Instinto:
conjunto de pautas de reacción o comportamiento que contribuye a la conservación
de la vida de un individuo o de la especie.
Dogma:
proposición que se acepta como firme y
cierta y como principio innegable de una
ciencia o doctrina.
Y antes de la química… ¿qué?
Si buscamos los antecedentes de los químicos que hoy trabajan en
modernos laboratorios, tenemos que remontarnos a los primeros
siglos de nuestra era, cuando surgieron los primeros alquimistas. La
alquimia, una mezcla de actividades experimentales y especulaciones
filosóficas, comenzó entre los griegos de la escuela de Alejandría y
se fue extendiendo hacia oriente y occidente, hasta abarcar todo el
Mediterráneo, las regiones árabes, Medio Oriente y China.
Para la historia
la producción de bienes o las intrigas, permitía acrecentar el poder y
el dominio. Como algunos de ellos mezclaban sus experiencias con
actividades “ocultistas” y hacían negocios poco honestos actuando
como charlatanes, también se les veía como magos o brujos.
Entre los principales objetivos de los alquimistas estaba convertir
diversos metales en oro, que ya entonces era un material sinónimo
de riqueza. Muchos conocimientos sobre las sustancias y sus cambios
fueron descubiertos en esta búsqueda, pero muchos más se perdieron, pues ellos mismos llevaban poco control de los procesos, los
mantenían en secreto para no ceder privilegios y llamaban a cada cosa
con nombres que los demás no entendían.
1.16. Henning Brand (1630-1710) fue un alquimista alemán
que, en la búsqueda de convertir otros metales en oro, obtuvo
por primera vez un sólido brillante, el fósforo blanco; lo logró
hirviendo su orina, calentándola con arena y condensando los
vapores generados.
Los alquimistas se dedicaban a combinar sustancias, analizar fenómenos naturales, diseñar aparatos, experimentar con venenos y muchas actividades más que les permitían mostrar hechos asombrosos y
hasta desarrollar técnicas útiles, lo que hizo que muchos de ellos recibieran protección de los gobernantes de sus regiones y adquirieran
una posición de privilegio, pues su conocimiento aplicado a las armas,
1.17. El médico suizo Theophrastus Bombastus von
Hohenheim, mejor conocido como Paracelso, fue el creador
de la iatroquímica, disciplina en la que experimentaba con
diferentes sustancias químicas para curar, como un antecedente
del uso de las medicinas. A él se atribuye la frase: “La dosis hace
el veneno”.
Lección 1 › La química, la tecnología y tú
25
28. ¡Piénsale!
Para una actividad como la alquimia,
¿qué ventajas hubiera representado que
los alquimistas organizaran y anotaran
claramente su información y la compartieran con los demás, con un lenguaje
común? ¿Tienes idea de cómo se ha
abordado este aspecto en la química
moderna? Comparte tus ideas con tus
compañeros.
La importancia del trabajo experimental
Tal como lo era la alquimia, la química es una ciencia experimental, pues
basa muchos de sus conocimientos y logros en el trabajo directo con la materia y sus cambios. Aunque generalmente asociamos los experimentos con
laboratorios equipados con aparatos y sustancias “sofisticados”, cualquier lugar puede ser útil para llevar a cabo trabajo práctico y, con imaginación e
ingenio, pueden ponerse en práctica experiencias grandiosas. Lo que sí es
importante es organizar este trabajo, pues experimentar no es sólo revolver
sustancias por ocurrencia, lo que puede resultar incluso peligroso.
¿Ya conoces el laboratorio?
Como parte de este curso podrás apreciar muchos cambios sorprendentes, observarás fenómenos que te ayudarán a comprender el porqué de algunas ideas
y podrás diseñar experimentos con base en lo que vayas aprendiendo. Para
hacerlo, es importante conocer bien el lugar principal de trabajo. Si tu escuela
cuenta con un laboratorio, en él se desarrollarán muchas de las actividades
que te proponemos en este libro.
En la primera ocasión que acudas al laboratorio, será importante que identifiques algunos aspectos:
>> ¿Funcionan bien las puertas como para salir en caso de emergencia?
>> ¿Con qué instalaciones está
equipado?
1.18. Localiza las tomas de agua, de gas y
los contactos eléctricos, que suelen ser de
utilidad.
>> ¿Qué equipo usarás para
protección?
1.19. Analiza con tu grupo la conveniencia
de emplear una bata, guantes y gafas de
protección siempre que sea necesario.
26
Bloque 1 › Las características de los materiales
29. >> ¿Qué equipo hay contra incendios?
1.20. Localiza extintores, regaderas o
mantas y analiza cómo y cuándo se usan.
>> ¿Qué tipo de actividades están restringidas? Razona qué riesgos tendría
tu salud y el desarrollo de los experimentos si se pudiera comer o beber,
fumar, jugar y trabajar solo o sin atención en el laboratorio.
Herramientas
1.21. Nunca pruebes, toques o huelas
directamente un reactivo de laboratorio, pues
la experiencia puede ser muy peligrosa.
>> ¿Qué materiales, aparatos y sustancias hay en el laboratorio?
Tu trabajo experimental será tan importante para este curso, que sería conveniente que llevaras un registro continuo,
claro y organizado de tus actividades
en un cuaderno especial o “bitácora”.
Con las observaciones registradas podrás analizar y buscar explicaciones o
interpretar lo ocurrido con más facilidad. ¿Qué tal si la estrenas con una descripción y un esquema del laboratorio
que acabas de analizar?
1.22. A medida que vayamos trabajando,
conocerás aparatos especialmente
diseñados para medir, calentar, contener,
mezclar y muchas otras funciones.
La mayoría se pueden sustituir por
material casero, así que no te preocupes
si no cuentas con alguno de ellos.
Lección 1 › La química, la tecnología y tú
27
30. Ahora que ya conoces el laboratorio, te sugerimos que lleves a cabo los
siguientes experimentos, con los que pondrás en práctica acciones y actitudes
deseables para “hacer ciencia”; organízate en equipos de tres o cuatro personas.
En cada actividad resaltaremos aspectos de la construcción del conocimiento científico; pon mucha atención, pues lo que aprendas te será útil cada
vez que tengas relación con la ciencia. Además, sigue las indicaciones y las
medidas de precaución que se recomiendan, pues de lo contrario puedes tener
accidentes o echar a perder el material.
Fíjate también que cuando se mencionan sustancias químicas, se acompaña su nombre con el símbolo que los químicos le damos, y que forma parte
del lenguaje de esta ciencia.
Experimentación e interpretación
En este primer experimento que realizarás con tu equipo te proponemos poner especial atención en la observación detallada de lo que ocurre, para que
luego, aplicando los conocimientos que ya tienes y el razonamiento, intentes
interpretar lo ocurrido:
>¡Manos a la Obra!
Un cambio químico “sangriento”
1.23. ¡PRECAUCIÓN! Recuerda que en el laboratorio
nunca debes probar las sustancias y que es conveniente
lavarte bien al terminar.
Necesitas:
Dos vasos de precipitados de 100 mL
Espátula o cuchara pequeña
Algodón
Cloruro de hierro(III), FeCl3
Tiocianato de potasio, KSCN
Agua
28
Bloque 1 › Las características de los materiales
Desarrollo:
>> En cada vaso pon 10 mL de agua.
>> En uno de ellos añade con la espátula un poco de tiocianato de potasio y revuelve hasta que se disuelva.
>> Enjuaga y seca muy bien la espátula y en el segundo
vaso agrega un poco de cloruro de hierro(III). Disuelve
bien y vuelve a lavar la espátula.
>> Humedece un algodón con la disolución de cloruro de
hierro(III) e impregna una parte de tu brazo con ella.
>> Moja la espátula con la disolución de tiocianato de potasio y toca con ella la zona del brazo mojada con la otra
disolución, simulando que te cortas.
>> Observa qué ocurre y al terminar lávate muy bien con
agua y jabón.
A naliza y concluye:
>> Compara la apariencia de las sustancias en disolución
antes y después de reunirlas: ¿parecen lo mismo?
>> De acuerdo con lo observado, ¿crees que se trate de un
cambio físico en el que sólo se reunieron las sustancias o
de un cambio químico en el que éstas se transformaron
en otras?
>> ¿La sola observación te aporta toda la información para
comprender lo sucedido? ¿Qué más crees que hace falta?
>> Comenta con tu equipo qué pudo suceder y concluyan
con la asesoría de su profesor.
31. >¡Manos a la Obra!
Abstracción y generalización
Con la actividad anterior pudiste darte cuenta de que un experimento nos permite obtener información, pero la experiencia con la que ya contamos y el análisis razonado son lo que
nos permite interpretar lo ocurrido. Así que la construcción
y el desarrollo de la ciencia requieren de la abstracción, que
implica procesar la información por medio del razonamiento.
Este procesamiento se presenta desde que hacemos hipótesis,
es decir, suposiciones razonadas de lo que puede ocurrir, hasta
que analizamos los resultados.
Antes de asegurar que un proceso ocurre o que un conocimiento puede considerarse como válido, es preciso repetir
muchas veces los experimentos y analizar si todos los factores
que pueden influir están siendo considerados, pues cuando
los científicos afirman una idea es porque así sucede en
todas las pruebas que han realizado. También es posible hacer
generalizaciones, es decir, extender un conocimiento que se
ha comprobado muchas veces a todos los casos en los que
se presenten circunstancias similares. Por supuesto que si al
hacer nuevas pruebas con esos casos el resultado varía, habrá
que modificar las explicaciones, justificaciones o leyes que
se habían considerado válidas. Las ciencias se autocorrigen
cuando es necesario.
Ácido clorhídrico, HCl, ácido sulfúrico, H2SO4, ácido
nítrico, HNO3
Vinagre (es disolución en agua de una sustancia llamada
ácido acético, CH3COOH)
Disolución de azúcar de mesa (se llama sacarosa,
C12H22O11)
Alcohol etílico, CH3CH2OH
Sobre de sal de uvas (lo consigues en la farmacia)
1.25. Asegúrate siempre de que todo el material esté limpio
antes de usarlo.
Desarrollo:
>> Pon los 6 tubos en la gradilla y con la espátula añade a
cada uno un poco de bicarbonato de sodio, procurando
que todas las cantidades sean similares.
>> Añade al primer tubo 2 mL de la disolución de ácido
clorhídrico, observa lo que sucede, y repite el proceso
con los demás tubos cambiando en cada uno el líquido (ácido sulfúrico, ácido nítrico, vinagre, disolución de
azúcar y alcohol etílico). Observa y anota lo que ocurre
en cada caso.
>> Disuelve la sal de uvas en medio vaso con agua, observa
y lee en el sobre qué sustancias contiene el polvo.
1.24. Para manejar las condiciones en las que ocurren los
fenómenos, muchas veces es necesario trabajar en ambientes
creados para mantener todas las variables bajo control.
¿Qué tienen en común?
Necesitas:
6 tubos de ensayo
Gradilla
Espátula
Pipeta de 5 mL
Bicarbonato de sodio, NaHCO3
Disoluciones de los siguientes ácidos que preparará tu
maestro:
A naliza y concluye:
>> Describe lo que ocurrió en cada tubo y en la sal de uvas.
>> Haz una lista de las sustancias con las que ocurrió algo
similar.
>> Piensa: el jugo de limón contiene, entre otros componentes, una sustancia llamada ácido cítrico, ¿qué crees que
pasará si agregas jugo de limón al bicarbonato de sodio?
¿Por qué? Sería deseable que comprobaras tu suposición
con tu equipo, ya sea en el laboratorio o en casa.
>> Aunque en este caso sólo se hicieron unas cuantas reacciones, ¿aplicaste alguna generalización? ¿Por qué? Comenta con tu equipo y anota tus conclusiones.
Lección 1 › La química, la tecnología y tú
29
32. Representación a través de símbolos, diagramas, esquemas
y modelos tridimensionales
Como ya pudiste analizar a lo largo de los cursos de Ciencias 1 y 2, el desarrollo de la ciencia implica actividades variadas en las que se emplean muchas
herramientas. La comprensión, la representación y la comunicación de las
ideas y descubrimientos son fundamentales para el avance, y para facilitarlas
podemos echar mano de esquemas, diagramas, cuadros, gráficas. A lo largo
del curso iremos practicando y analizando el empleo de estos recursos y, ya
que iniciamos este bloque hablando entre otros temas de la química y el ambiente, como ejemplo observa y analiza las siguientes figuras que contienen
información útil para ese tema:
Países que generan mayor emisión de dióxido de carbono
1 800
1 600
Millones de toneladas
de dióxido de carbono
1 400
1 200
1 000
800
600
400
200
del mundo se generaron más emisiones de
dióxido de carbono a la atmósfera durante
el año 2000. ¿Qué factores crees que
influyan en la generación de más o menos
contaminantes?
30
ra
n
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il
Uc
Br
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li
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el
Su
r
1.26. Esta gráfica muestra en qué países
Re
in
o
em
an
a
Al
In
di
ón
Jap
Ru
sia
in
a
Ch
EU
A
0
Países
Las explicaciones y representaciones que logran los científicos no son
necesariamente verdaderas. Aunque deben ser lógicas, apoyarse en experiencias, permitir hacer predicciones que sí se cumplen y no fallar ante ningún
fenómeno observable, no dejan de ser propuestas o modelos, que pueden sustituirse o modificarse si se descubre algo que los contradiga o se propone una
Bloque 1 › Las características de los materiales
33. explicación que se considere mejor. Un modelo será más valioso cuanto mejor
represente la realidad.
Otro tipo de modelos los puedes ver en la figura 1.27, en la que se muestran
algunos compuestos aprovechando pequeñas bolas y varillas, que representan
átomos y los enlaces que los unen. Obviamente, el tamaño, el color e incluso la
forma que se aprecian en este modelo tridimensional no necesariamente coinciden con la realidad, pero son una representación de las sustancias que forman
parte indispensable de la comprensión de la química.
Características de la química: lenguaje, método y medición
La química, parte del conocimiento universal, comparte con las demás ciencias la visión objetiva de los fenómenos, la necesidad de generar conocimientos que puedan comprobarse y que permitan hacer predicciones que resulten
correctas. Su campo de estudio, centrado en la materia y sus transformaciones, se toca en muchos puntos con otras disciplinas científicas, como verás
en diversos ejemplos que desarrollaremos a lo largo del texto. Por otro lado,
esta visión de la Naturaleza contrasta con la que se maneja en otras formas
de acercarse al conocimiento que ya revisamos, por ejemplo: para muchos de
los fenómenos que se analizan en química se aprovechan conocimientos
adquiridos empíricamente, pero la ciencia requiere ir más allá para comprobarlos y sistematizarlos. A diferencia de las ideas de la religión, de la astrología
y de otras actividades “esotéricas”, en química jamás partiremos de dogmas o
de principios que no puedan someterse a la duda y al diseño de mecanismos de
comprobación.
La química tiene también sus particularidades de lenguaje y representación. Ya empezaste a conocer los nombres de algunas sustancias y los símbolos
que se les asignan, y también algunos materiales y aparatos que se emplean
comúnmente en esta disciplina. Además, la clasificación de los materiales y
los objetos de estudio es otra herramienta que facilita y organiza el trabajo.
Habrás notado también que, si bien no hay un método único de desarrollo
de la ciencia, hay ciertos aspectos como la planeación, la observación, la abstracción, la experimentación, la comprobación, el análisis, la interpretación y la
comunicación de resultados que se presentan en todos los procesos de la química. Como una forma de transmitir los logros y conocimientos, existen publicaciones periódicas especializadas en química a las cuales los científicos envían
artículos en los que describen con todo detalle y rigor sus descubrimientos y la
forma en que los consiguieron para que otros puedan reproducirlos. También
hay libros y revistas de divulgación, que resultan muy atractivos, dedicados a
acercar este conocimiento a toda la sociedad de forma muy accesible.
En todo este conjunto de actividades de la química aún nos falta analizar
otra más, una que fue fundamental para que los primeros químicos se distinguieran de los alquimistas: la medición. Con el siguiente experimento podrás
ver un ejemplo de la importancia de medir.
CH4
CO2
H2O
1.27. Representación tridimensional de
las moléculas de dióxido de carbono, CO2 ,
metano, CH4, y agua, H2O, están entre las
principales generadoras del llamado “efecto
invernadero” y el calentamiento global.
1.28. Las diferentes sustancias se pueden
clasificar de acuerdo con sus propiedades
comunes. Por ejemplo, los llamados ácidos,
entre otras características, reaccionan de
forma similar.
Lección 1 › La química, la tecnología y tú
31
34. >¡Manos a la Obra!
¿Qué combustible libera más energía al quemarse?
Alcohol etílico y gasolina
1 probeta de 50 o 100 mL
facilidad, así que no prendas cerillos hasta no estar seguro de que
ambos combustibles están en las lámparas cerradas.
Desarrollo:
>> Etiqueta las lámparas (alcohol y gasolina).
>> Con la balanza, mide la masa de cada una de las lámparas y anota en tu bitácora los resultados.
>> Monta un equipo como el que se ve en el esquema.
>> Usando la balanza, mide 20 g de alcohol y 20 g de gasolina y colócalos en la respectiva lámpara.
>> En cada vaso añade 50 mL de agua medidos con la
probeta.
>> Enciende las lámparas e inicia el calentamiento del agua.
>> Controla la temperatura de cada vaso y cuando el termómetro marque 70 °C coloca la tapa de la lámpara para
que se apague la mecha.
>> Mide en la balanza la masa restante de cada combustible y compárala con la cantidad inicial.
Necesitas:
2 lámparas de alcohol
2 vasos de precipitados de 250 mL
2 tripiés y rejillas con asbesto
2 termómetros
2 soportes universales con pinzas
Probeta de 50 mL
Balanza
A naliza y concluye:
>> Comenta con tu equipo qué factores o variables controlaste durante el experimento y describe cómo lo hiciste
en cada caso.
>> ¿Cómo puedes saber cuál de los dos combustibles aporta
más energía por unidad de masa?
>> ¿Qué importancia tiene medir para que esta experiencia
te permita responder la pregunta anterior?
Gasolina
Alcohol
1.29. Vas a usar alcohol y gasolina, que se incendian con mucha
1.30. El trabajo científico se desarrolla en muchos campos, pero
los objetivos son comunes: descubrir los secretos de la Naturaleza,
comunicarlos, compartirlos y diseñar formas de aprovecharlos.
Reflexiona
1. Explica en tu cuaderno, con tus propias palabras: ¿qué son el trabajo y el conocimiento científicos?
2. Comenta con tus compañeros cómo se relaciona la química
con la física, la biología, la geografía, las matemáticas, la historia, la
economía, la cocina y el arte. ¿Podrán encontrar campos de acción
donde se requieran varias de ellas a la vez?
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Bloque 1 › Las características de los materiales
3. En una revista apareció un anuncio en el que se ofrecía la venta
de agua de un manantial que cura una gran cantidad de enfermedades con sólo ingerirla durante un mes. Por otro lado, en un comercial de televisión se mostró cómo en cinco días la aplicación de una
crema logró que los usuarios bajaran cinco kilogramos de grasa de la
cintura. ¿Qué crees que haría un químico si estuviera interesado en
estas informaciones?
35. 1.3 Tú decides: ¿cómo saber que una muestra
de una sustancia está más contaminada
que otra?
Ya hemos visto, con diversos ejemplos,
que mediante la aplicación de los conocimientos que genera la química
se busca resolver necesidades básicas
y crear mejores condiciones de vida;
sabemos también que en algunos procesos tecnológicos se pueden generar
contaminantes o se destruyen factores ambientales importantes para la
Naturaleza. Sin embargo, no sólo las
industrias o los transportes generan
contaminación.
Nuestro planeta tiene la capacidad
de regenerar el ambiente ante diversas
alteraciones. Por ejemplo, los cadáveres y restos de seres vivos se descomponen
debido a la erosión y a la actividad de hongos y bacterias, restituyendo sustancias
al medio que son componentes habituales, como dióxido de carbono, CO2,
agua, H2O, y sales con nitrógeno o azufre. Pero todos estos procesos tienen límites y, cuando se sobrepasan, crean serios problemas como, por ejemplo, daños a
la salud, destrucción de especies, erosión del suelo o desajustes en el clima.
Glosario
Contaminación:
presencia en un medio de cualquier
tipo de agente que normalmente no se
encuentra y que altera el equilibrio del
mismo, sin importar la fuente de la que
provenga.
1.31. Muchos fenómenos naturales,
como las erupciones volcánicas, generan
contaminación y alteran las condiciones
reinantes en una región.
1.32. En el suelo, la basura es la forma
de contaminación que fácilmente vemos,
pero el abuso de los plaguicidas y los
fertilizantes, y los desechos urbanos e
industriales, generan serios problemas.
Lección 1 › La química, la tecnología y tú
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36. 1.33. Los ríos, lagos y mares reciben
contaminantes de los desagües industriales,
de los hogares y de los excesos de
fertilizantes y plaguicidas.
1.34. La principal fuente de contaminación
del aire es la quema de combustibles fósiles,
como los derivados del petróleo, el carbón y
el gas natural o metano.
La contaminación del aire preocupa de forma especial a los científicos,
pues según muchos estudios, es la responsable de las alteraciones climáticas que se están presentando desde hace algunos lustros. Los cambios en la
temperatura ambiente en muchas regiones, las variaciones en la fuerza y
las temporadas de los huracanes, las grandes inundaciones o las sequías severas, parecen ser muestra de esta transformación atmosférica paulatina.
Reflexiona
El dióxido de carbono, CO2, es un gas indispensable para que las plantas y algas realicen la fotosíntesis y generen los carbohidratos con
los que se inicia la cadena alimenticia. Del mismo modo, la mayoría de los seres vivos lo liberamos a la atmósfera como producto de
la respiración. Sin embargo, es uno de los llamados gases invernadero,
responsables del calentamiento global que estamos viviendo.
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Bloque 1 › Las características de los materiales
Investiga un poco más sobre estos fenómenos y comenta en grupo:
¿Es igual el CO2 que se produce y consume en los seres vivos que el
que generan las combustiones? ¿Qué factores hacen que este gas,
cuya presencia es natural en la atmósfera, ahora genere problemas?
Con la asesoría del profesor obtengan una conclusión con base en las
respuestas y anótenla en sus cuadernos.
37. Herramientas
¡No es lo mismo “cantidad” que “concentración”!
Para seguir analizando las causas y los efectos de la contaminación
revisaremos un concepto que nos resultará muy útil: concentración.
1.36. Si sirves un vaso de limonada, te llevas sólo
una porción del agua, del azúcar y del jugo de limón,
pero el sabor del líquido es igual que el de la jarra,
pues se determina por la proporción que hay entre los
componentes de la mezcla, aunque las cantidades en
ambos recipientes sean diferentes.
> Si en una jarra de 1.5 L se añaden 3 cucharadas de azúcar, podemos
hacer una operación como la siguiente para expresar la concentración:
1.35. Imagina que vas a preparar una jarra
de limonada y para ello pones tres cucharadas de
azúcar, el jugo de seis limones, completas con agua
hasta tener litro y medio de bebida y agitas.
Analiza las imágenes 1.35 y 1.36. Como podrás darte cuenta, si quieres hacer más cantidad de limonada que mantenga el mismo sabor tendrás que aumentar la cantidad de jugo y azúcar en la misma proporción
que aumentes el agua.
Así como en el agua de limón, en muchos fenómenos naturales y en
diversos procesos de la tecnología las propiedades y los cambios que
se presenten los determinan no sólo las sustancias que haya, sino también la proporción entre ellos. A este dato le llamamos concentración
y existen diversas formas de expresarla.
La forma más sencilla podemos ejemplificarla con algunos de los
datos de la limonada:
3 cucharadas cucharadas
=2
1.5 L
L
La expresión 2 cucharadas/L quiere decir que, para mantener la proporción, será necesario añadir dos cucharadas por cada litro de limonada que se quiera preparar y es una expresión de concentración.
Otra forma de indicar concentraciones es por medio de porcentajes. Por ejemplo, el suero salino que se compra en las farmacias está
hecho con agua y sal en una proporción similar a la que guardan los
líquidos del cuerpo, y la etiqueta dice que es disolución de cloruro de
sodio, NaCl o sal de mesa, al 0.9% en masa. Esto quiere decir que en
cada 100 g de disolución, 0.9 g son de cloruro de sodio. Como podrás
darte cuenta, en los porcentajes es importante que las cantidades de
las sustancias y del total de la mezcla se midan en las mismas unidades,
ya sean de masa o de volumen.
>APLICA LO QUE SABES
1. En un vaso común caben alrededor de 250 mL de líquido. Si quisieras preparar sólo un vaso de limonada que supiera
igual que la de las figuras 1.35 y 1.36, ¿cuánta azúcar y cuánto
limón deberías agregar?
2. Las bebidas alcohólicas tienen indicada la concentración
de alcohol que tienen como porcentaje en volumen. Si un
vino indica 12.5% vol de alcohol, ¿qué quiere decir? ¿Cuánto
alcohol se está ingiriendo si se toma una copa donde hay
150 mL de esa bebida?
Lección 1 › La química, la tecnología y tú
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