Unidad 3 : Actividad 10
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Actividad 10. Mezclas, compuestos y elementos
químicos.
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La materia forma todo lo que nos rodea, y ya
vimos que en la Tierra podemos encontrarla en tres estados físicos: sólido,
líquido y gaseoso. En general, las sustancias que encontramos en la
naturaleza y que usan las personas, se encuentran en forma de mezclas, como
ocurre, por ejemplo, en los minerales y en el agua de mar. A través de
algunos métodos y técnicas, los seres humanos hemos aprendido a separar las
distintas partes de las mezclas y obtener sustancias puras: compuestos como
el agua o elementos como el oxígeno.
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Observe la siguiente actividad.
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¿Qué líquido
apareció en la pared exterior del recipiente?
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R=agua
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¿Dé donde proviene?
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R=el agua proviene del aire por el cambio de temperatura
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Si alguien vive en
un lugar muy seco y caluroso, tal vez no se deposite ningún líquido en las paredes
del recipiente. En ese caso, ¿qué es lo que falta en el aire de su comunidad
que hace que esté tan “seco”?
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R=Todos los gases se expanden, solo a menor densidad disminuye la temperatura con lo que podría realizarse este cambio físico |
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Lea las respuestas
a sus compañeros y compañeras.
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Estados de agregación de la materia
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En la cocina
tenemos ejemplos de sustancias que se ven y se comportan de manera muy
distinta, de acuerdo a su estructura y propiedades. Observe las figuras de la
derecha.
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Esta actividad funciona mejor en lugares
húmedos. ¿Por qué?
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¿En qué forma o estado físico se encuentra el agua en cada figura?
R=solida, liquida
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¿Tiene eso algo que ver con la temperatura? ¿Por qué?
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R=si porque a temperatura ambiente el estado de agregación del agua es liquida y conforme se le disminuye o aumenta calor hace un cambio físico
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Toda la materia está formada por pequeñas partículas llamadas átomos
y moléculas, que se unen entre sí a través de fuerzas. A estas fuerzas se
las conoce como fuerzas de cohesión, y a medida que las fuerzas son mayores,
más cerca se encuentran las partículas unas de otras. Cuando las partículas
se compactan, se tiene una sustancia en estado sólido, por ejemplo, un
trozo de metal o un cristal de azúcar. Cuando la temperatura aumenta, la
movilidad entre las partículas es mayor y disminuyen las fuerzas de
cohesión, por lo que la materia se transforma en estado líquido y, si la
temperatura sigue aumentando, finalmente en gaseoso. Si coloca un vaso con
hielo, puede observar el agua presente en el aire condensarse sobre el
vidrio. Al bajar la temperatura, hay un cambio de fase de vapor a líquido.
Cada estado de la materia tiene propiedades distintas que lo caracterizan.
Los sólidos tienen forma propia, volumen fijo y no fluyen.
Los líquidos tienen volumen fijo, pero su forma depende del
recipiente que los contiene y prácticamente no se pueden comprimir. Los
gases no tienen forma ni volumen fijos, ya que las fuerzas de cohesión
molecular son pequeñas y permiten que las moléculas se encuentren
separadas, desordenadas y con gran movimiento.
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El azufre, el alcohol y el gas
butano son ejemplos de sustancias puras en los tres estados de agregación.
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Ponga a prueba sus conocimientos
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Arrastre cada
dibujo según el estado de agregación que corresponda. Anote un ejemplo de
sustancia que pudiera ser representada por cada ilustración, a temperatura
ambiente.
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Sobre como influyen
la presión y la temperatura en las transformaciones física de la materia. Lea
en su Antología, "Transformaciones del estado físico de la
materia".
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Mezclas homogéneas y mezclas heterogéneas
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En su cocina se
pueden encontrar y preparar sustancias con aspecto y textura muy distintos. Por
ejemplo: en la siguiente imagen tenemos diferentes recipientes uno con agua
de tamarindo, otro con vinagreta para ensalada y otro con un poco de leche de
magnesia. Observe las tres sustancias. ¿Cómo son cada una?
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Ejemplo de mezclas heterogéneas.
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Intercambie sus
respuestas con sus compañeros y compañeras y enriquezca su lista de
semejanzas y diferencias.
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COMUNIDAD
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Las mezclas existen
en abundancia a nuestro alrededor. Si se ponen en contacto dos o más
sustancias distintas y entre ellas no ocurren cambios químicos, se tiene una
mezcla. Hay mezclas en todos los estados de agregación, por ejemplo, el aire
es una mezcla en estado gaseoso; el agua potable lleva disuelto aire y sales,
es una mezcla; una roca formada por distintos minerales es un ejemplo de
mezcla en estado sólido. Según su aspecto y propiedades, las mezclas se separan
en homogéneas y heterogéneas. La palabra homogéneo indica que la mezcla es
uniforme en todas sus partes, o que se ve igual en toda la muestra, como
ocurre con el agua que lleva sal o azúcar disueltas. Una mezcla es
heterogénea si se puede distinguir una separación entre sus componentes, como
ocurre con una emulsión de aceite en agua.
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Sobre este tema,
revise en su Antología la lectura:“Tipos de mezclas y métodos físicos de
separación” (III.5).
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Realice el
experimento 10, de su Manual de experimentos.
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El aire, una mezcla invisible
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El aire es una
mezcla de gases cuyos componentes no podemos distinguir mediante los
sentidos. Entre los distintos tipos de gases que forman el aire puro, ¿cree
que haya alguno que sea tóxico para los seres vivos? Justifique su respuesta.
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R=El aire no resulta toxico solo se le denomina asi cuando contiene mayores cantidades de gases
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Lea la respuesta a
sus compañeras y compañeros, a su asesor o asesora y comenten qué entienden
por aire puro y por aire contaminado. Lleguen juntos a una conclusión y
anótela.
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R= AIRE PURO: Se considera puro cuando se mantiene cierta compisicion
AIRE CONTAMINADO: Se le denomina asi cuando se encuentra esmog
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La atmósfera es la
capa de gases que rodea la Tierra, de ella depende toda la vida en el
planeta, incluso la acuática. Los seres humanos podemos vivir cerca de un mes
sin comida; sobrevivimos sin agua unos pocos días, pero sin aire morimos en
minutos. A nivel del mar, los principales componentes del aire puro son 78.1%
de nitrógeno (N2), 20.9% de oxígeno (O2), 0.9% de argón
(Ar) y 0.03% de dióxido de carbono (CO2).
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El aire es la disolución de varios
gases en nitrógeno. La composición porcentual de cada componente se observa
en esta gráfica.
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En los incendios forestales,
naturales o provocados, se liberan enormes cantidades de dióxido de carbono
que enrarecen el aire.
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Hoy en día nos parece muy fácil reconocer que el aire es una mezcla
de gases transparentes, inodoros e incoloros, pero a los filósofos y científicos
les costó gran trabajo demostrarlo. Mientras que en Mesoamérica, en el
territorio que hoy en día conocemos como México, el Imperio Azteca llegaba
a un periodo de gran esplendor previo a la conquista española, en Europa,
el artista y filósofo italiano Leonardo da Vinci (1452-1519) fue el primero
en sugerir que el aire contenía por lo menos dos gases. Él encontró que
“algo” en el aire era responsable de mantener la viveza de una hoguera y
daba también la posibilidad de vida a los animales y a los seres humanos:
“Donde la flama no puede vivir, ningún animal con aliento lo hará”, dijo.
Esto sembró la inquietud y la búsqueda de otros científicos, pero fue hasta
1772, pocos años antes de la Revolución Francesa y en los años finales de
la Colonia Española en América, que el científico sueco Carl Wilheim Sheele
(1742-1786) publicó un libro en el que describía cómo podía separarse el
aire en distintos gases, y que sólo uno de los gases mantenía encendida la
flama de una vela. Hoy sabemos que ese gas es el oxígeno.
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Ponga a prueba sus conocimientos
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La contaminación
del aire es un problema que puede afectar tanto a comunidades urbanas como a
rurales. Averigüe las acciones que se han tomado en las grandes ciudades y en
las comunidades rurales para reducir la emisión de agentes contaminantes en
el aire. Basándose en esta información, elabore un cuestionario y aplíquelo
entre sus vecinos y familiares en donde les pregunte de qué manera están
colaborando para reducir la contaminación del aire en su comunidad. (Recuerde
que la tala de árboles es nociva porque se reduce la aportación de oxígeno al
aire, y que la quema de madera y de todo tipo de combustibles genera dióxido
de carbono que se libera al ambiente y lo contamina.) Al término, comente las
respuestas con sus compañeros y compañeras y a continuación anote una
conclusión.
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R=La contaminación es un problema de carácter social que nos afecta a todos por vivir en una sociedad a la que debemos de contribuir
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El agua, un compuesto extraordinario
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Si colocamos un
cubo de hielo en un vaso casi lleno de agua, pero evite que se derrame. ¿Qué
cree que sucederá cuando el hielo se derrita? ¿Se derramará el agua o no?
R= No
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Espere media hora y
vuelva a observar el vaso. ¿Se derramó el agua?
R=No
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¿Cómo explica lo
sucedido?
R=Que el hielo tenia mayor volumen que el estado de agregación del agua (liquido)
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Comente con sus
compañeros y compañeras, asesor o asesora lo que observó y escriba un texto
de conclusión.
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R=El volumen del solido es mayor que el liquido por lo que cuando se deshace el hielo este se presenta en menor cantidad de liquido que a consecuencia no se derrama.
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Durante siglos se
pensó que el agua era un elemento químico, ya que ningún método químico de
transformación lograba separar al agua en los que, hoy sabemos, son sus dos
componentes: hidrógeno y oxígeno. El agua no se descompone, salvo a
temperaturas mayores de 2 500°C; sin embargo, el descubrimiento de la
electricidad hizo posible que con el paso de corriente continua, y en
condiciones especiales, el agua se separara en los dos gases que la forman.
Esto parece fácil hoy en día, pero hace tan sólo 250 años era imposible de
realizar. El agua es, sin duda alguna, el líquido más importante sobre el
planeta, ya que constituye entre el 60% y el 90% del peso de los organismos
vivientes y cubre tres cuartas partes de la superficie terrestre. Desde
siempre ha tenido una gran importancia para la vida es indispensable para
cultivar y preparar alimentos, para la higiene y con ella la salud; la
industria la utiliza como medio de enfriamiento y de generación de vapor;
para el drenaje de desperdicios y para el control de los incendios, entre
otras muchas aplicaciones.
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El agua es indispensable para
llevar a cabo todas nuestras actividades.
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Es una sustancia
que conocemos en sus tres estados de agregación (sólido en hielo, líquido y
gas en el vapor). Su densidad es menor en el estado sólido que en el líquido,
por lo que el hielo, contrariamente a lo que podría esperarse, flota en el agua.
Las temperaturas de fusión y de ebullición son muy altas; otra característica
muy particular es su alta capacidad calorífica, una propiedad que le permite
almacenar grandes cantidades de calor sin aumentar mucho su temperatura, por
eso se puede usar agua caliente para mantener calientes otras cosas. Como
forma disoluciones con muchas sustancias, al agua se le llama
“disolvente".
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El agua, por sus propiedades,
disuelve el detergente, el azúcar y el limón, y mantiene calientes los
alimentos.
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Sobre los
compuestos que se disuelven en el agua, revise en la Antología la
lectura:“Solubilidad y concentración” (III.6).
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El oxígeno, un elemento vital
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¿Qué pasa con el
aire de un lugar cerrado y con mucha gente?
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R=El aire se reduce por la cantidad de Co2 que producimos por medio de la respiracion
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¿Qué componente
indispensable del aire se empieza a agotar transcurrido algún tiempo?
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Nitrógeno : 80 % Oxígeno : 19% 1% de Argón, Neón, CO2, CO, H2O
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¿Por qué?
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Porque por medio de la respiración transformamos el aire en estos tipos de componentes |
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COMUNIDAD
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Lea las respuestas
a sus compañeras y compañeros, y escriban alguna experiencia que hayan tenido
relacionada con este tema.
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R=Yo creo que a la mayoría de las personas les ha pasado que están en el metro y se empiezan a sentir sofocados esto es a causa de la respiración de las persona; como en en metro en espacio es reducido todas las personas necesitan respirar y exhalar provocando la reducción de oxigeno. |
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El oxígeno es un
elemento muy importante que se encuentra tanto en la atmósfera como en la
corteza terrestre. Se trata de un elemento, ya que es una sustancia básica de
la materia que no se puede descomponer en otras más simples por métodos
físicos o químicos. Participa en miles de cambios químicos y bioquímicos que
suceden constantemente a nuestro alrededor, desde la indispensable
respiración de los seres vivos, como la oxidación y corrosión de los metales,
hasta la quema de combustibles, entre otros. Forma una gran cantidad de
compuestos, tanto con metales como el hierro, el aluminio o el calcio, como
con no metales como el carbono, el hidrógeno y el nitrógeno. El oxígeno
existe en el aire en forma de molécula diatómica, es decir, como O2,
y también hay otra forma física en la que se encuentra este elemento: el O3,
llamado gas ozono. El ozono es un alótropo del oxígeno, en este caso, en
lugar de tener dos átomos unidos formando una molécula, ahora tenemos tres
con lo que sus propiedades físicas y químicas son diferentes, aunque,
afortunadamente, en mucha menor cantidad, ya que es nocivo para los seres
vivos.
Durante muchos siglos, los estudiosos no tenían los conocimientos,
instrumentos ni procedimientos adecuados para contestar a la pregunta: ¿Qué
pasa cuando algo se quema? Una de las explicaciones erróneas más aceptada
establecía que las cosas se quemaban porque contenían una sustancia que
llamaban “flogisto”. Según sus seguidores, el “flogisto” no se podía ver,
pero se desprendía misteriosamente de la materia durante la combustión. Fue
el científico Antoine de Lavoisier, después de haber medido la masa de
metales limpios y bien pulidos, y luego de repetir la operación con metales
oxidados, quien notó que los metales oxidados pesaban más. Él interpretó este
hecho como si algo del aire se depositara sobre los metales y pensó que algo
equivalente debía pasar en el fenómeno de la combustión de la madera u otros
materiales que se quemaban. Así descubrió que uno de los gases del aire, el
oxígeno, era necesario para reaccionar con los materiales combustibles y
formar nuevas sustancias, con la consecuente liberación de luz y calor de una
combustión.
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Sobre los óxidos
metálicos y no metálicos, así como sobre algunos efectos de la combustión,
entre al menú y en la Antología lea “Productos derivados del oxígeno
y de la combustión” (III.7).
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Como casi todo ser
vivo, los peces necesitan oxígeno para respirar; pero dentro del agua, ¿de
dónde lo toman?, ¿cómo lo hacen? El oxígeno que respiran no es el que forma
parte de la molécula de agua. El oxígeno se encuentra disuelto en el agua en
concentraciones variables y de la misma manera que podría estar disuelto el
dióxido de carbono en un refresco, y los peces lo toman a través de sus
branquias. Los factores que determinan la formación de la mezcla líquido-gas
son la superficie de contacto del agua con el aire y la temperatura del agua,
ya que los gases se disuelven mejor en los líquidos a bajas temperaturas.
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Sobre las
diferencias entre los elementos, los compuestos y las mezclas, entre al menú
y en la Antología lea “Sustancias puras” (III.8).
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- La
materia se presenta principalmente en tres estados físicos: sólido,
líquido y gaseoso. Cada uno de ellos depende de qué tan grandes son las
fuerzas de cohesión entre las moléculas o átomos que los conforman. Los
cambios de fase o estado de sólido a líquido y de líquido a gas, ocurren
cuando la temperatura aumenta hasta un punto donde el movimiento de las
partículas es tal que las fuerzas de cohesión se rompen.
- La
mayoría de los materiales del planeta no se encuentran en estado puro,
es decir casi siempre se tienen dos o más componentes; en algunos casos
la apariencia es la de una sola substancia, como en el agua potable,
entonces es una mezcla homogénea, cuando los componentes son distinguibles
se trata de una mezcla heterogénea.
- El
aire es un ejemplo de mezcla gaseosa homogénea necesaria para los seres
vivos. En los últimos tiempos, la quema de combustibles en cantidades
crecientes ha contaminado de tal manera la atmósfera que está provocando
un cambio climático.
- El
agua es un compuesto con propiedades físicas extraordinarias: altos
-para su composición química- puntos de fusión y ebullición, una alta
capacidad calorífica y el hielo flota en el agua líquida. La solubilidad
de una substancia en otra depende principalmente de la temperatura. La
concentración es la medida de la cantidad de solvente en cierta cantidad
de soluto, y puede expresarse en porcentaje de masa o de volumen.
- El
oxígeno que respiramos es un ejemplo de elemento químico. Es muy
abundante en la corteza terrestre y forma numerosos compuestos, de los
cuales destacan los óxidos básicos y los óxidos ácidos. Estos últimos
forman ácidos cuando se combinan con agua, por lo que producen la lluvia
ácida.
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