Libro editorial santillana

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3 Ciencias José Antonio López Tercero Caamaño Química
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    13-Jun-2015
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  • 1. Ciencias 3 QumicaSecundaria 3Ciencias Qumica Jos Antonio Lpez Tercero Caamao33Ciencias 3 Quimica integral cov1 14/15/08 10:22:10 AM

2. Ciencias Qumica Jos Antonio Lpez Tercero Caamao3 Ciencias 3. QumicaEl libro es una obra colectiva, creada y diseada en el Departamento de Investigaciones Educativas de Editorial Santillana, con la direccin de Clemente Merodio Lpez.1 3. El libroCiencias 3. Qumica fue elaborado en Editorial Santillana por el siguiente equipo:Edicin: Lucy Macas Arvizu Asistencia editorial: Luz Mara Gonzlez, Nelly Prez Coordinacin editorial: Roxana Martn-Lunas Rodrguez Revisin tcnica: Mara Eugenia Colsa Gmez Correccin de estilo: Octavio Hernndez Rodrguez, Luz Mara Gonzlez ndice de trminos: Luz Mara Bazalda Monroy Diseo de interiores: Francisco Ibarra Meza, Fausto Adrin Urbn Brizuela Diseo de portada: Francisco Ibarra Meza Coordinacin de Iconografa: Germn Gmez Lpez Ilustracin: Mauricio Morales Salcedo, Marcela Muoz Gazca, Rolando Baca Ramrez, Ricardo Ros Delgado, Hugo Morales Rodrguez, Mauricio Gmez Morin Fuentes, Teresa Martnez Ilustracin de portada: Teresa Martnez Investigacin iconogrfica: Juan Miguel Bucio Trejo Fotografa: Magal Sarmiento Fradera, Francisco Palma Lagunas, Roco Echvarri Rentera, Archivo Santillana, Jpiter Images, Science Photo Library, Reuters Digitalizacin de imgenes: Jos Perales Neria, Gerardo Hernndez Ortiz, Mara Eugenia Guevara Snchez Diagramacin: Fausto Adrin Urbn Brizuela, Yair Caedo, Andrs ArroyoRecursos didcticosCiencias 3 QumicaCiencias Qumica Jos Antonio Lpez Tercero Caamao3 Jos Antonio Lpez Tercero Caamao34/1/08 6:35:51 PMEditora en Jefe de Secundaria: Roxana Martn-Lunas Rodrguez Gerencia de Investigacin y Desarrollo: Armando Snchez Martnez Gerencia de Procesos Editoriales: Laura Milena Valencia Escobar Gerencia de Diseo: Mauricio Gmez Morin Fuentes Coordinacin de Arte y Diseo: Francisco Ibarra Meza Coordinacin de Iconografa: Germn Gmez Lpez Coordinacin de Servicios Electrnicos: Vctor Vallejo Paquini Fotomecnica electrnica: Gabriel Miranda Barrn, Manuel Zea Atenco, Benito Sayago Luna La presentacin y disposicin en conjunto y de cada pgina de Ciencias 3. Qumica son propiedad del editor. Queda estrictamente prohibida la reproduccin parcial o total de esta obra por cualquier sistema o mtodo electrnico, incluso el fotocopiado, sin autorizacin escrita del editor. D. R. 2007 por EDITORIAL SANTILLANA, S. A. DE C. V. Av. Universidad 767 03100, Mxico, D. F.Primera edicin: abril, 2008 Miembro de la Cmara Nacional de la Industria Editorial Mexicana. Reg. Nm. 802 Impreso en Mxico2 4. >PresentacinLa ciencia, con todos los conocimientos y aplicaciones tecnolgicas que implica, es la actividad humana que ms ha modificado al mundo a lo largo de los ltimos 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, ms complejos y apasionantes. Y, si piensas que t no formas parte de esta actividad porque no eres un cientfico, ests 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 aplicacin o estamos expuestos a circunstancias y problemas que, para resolverse, requieren el conocimiento o el desarrollo de tcnicas. Pero t s 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 s forman parte de tu vida. Y al conseguirlo, no slo podrs valorar lo til que te resulta, sino que comprobars que saber y entender son dos verdaderos placeres que, adems de disfrutarlos, nos animan a apreciar y a respetar ms al Universo y a la vida. La qumica, que ser el eje de nuestras actividades, es mucho ms 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 cmo es internamente; es poder llevar beneficios a toda la humanidad en aspectos como la salud, la alimentacin, el aprovechamiento de energa o la conservacin del ambiente. As 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 qumica 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 tiles con el fin de que cada quien construya su propio conocimiento; procuramos usar un lenguaje claro y sencillo, adems de recordar continuamente que lo que estamos analizando tiene relacin e influencia con todo lo que nos rodea. Deseamos que disfrutes la aventura que aqu inicia y, sobre todo, que te ayude a construir un entorno en el que te desenvuelvas con ms libertad, ms opciones para elegir qu hacer, ms conciencia que respalde tus acciones y ms satisfaccin por tus logros.3 5. > Estructura de tu libro Para que te familiarices rpidamente con tu libro de Ciencias 3, con nfasis en qumica, a continuacin te presentamos una breve descripcin de sus contenidos.EnlaceEn estas pginas desarrollamos un tema que te ayudar a recordar lo que aprendiste en los cursos de Ciencias 1 y 2. Te resultar de gran utilidad, pues recuerda que todos los conocimientos estn ligados entre s y lo que ya sabes te facilitar la comprensin de lo que vamos a trabajar en este curso.BloquesEl libro est organizado en cinco bloques, en los cuales encontrars diversas secciones. Cada bloque inicia con una imagen acompaada 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 pgina siguiente est la descripcin de lo que aprenders y una pequea reflexin que te llevar a responder Qu piensas? sobre los temas que se van a tratar. Con esto empezars a calentar motoresPara comenzarUna breve introduccin te permitir reconocer antecedentes de los temas del bloque y te ayudar a identificar por qu es importante empezar a conocerlos.LeccinEl mar como un vasto cristal azogado reeja la lmina de un cielo de zinc; lejanas bandada s de pjaros mancha n el fondo bruido de plido 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 clarn. Las ondas que mueven su vientre de plomo debajo del muelle parecen gemir. Sentado en un cable, fumand o su pipa, est un mariner o pensando en las playas de un vago, lejano, brumoso pas. RUBN DARO(NICARAGUA, 1867-1916)Uno de los factores capaces de modific plantas es la compos ar el crecimie nto de las icin del suelo y no slo debido tes que aporta, a los nutriensino tambin porque algunos material rn su aparienc es modificaia. Entre ellos, las sustancias llamada contrarios las s cidos y sus bases son un ejemplo interesante. Algunos rboles frutales, como los manzanos, naranjos, adems los ciruelos y los de plantas con flores como las lias, slo crecen azaleas y las camebien en terrenos cidos, mientra cebolla, la alfalfa s que el frijol, y el chcharo la necesitan de bsicos. Los agricult ores pueden modific suelos ligeramente aaden un poco ar esta caracter de cal para neutrali stica: zar la acidez y suelo quede bsico, logran que el mientras que si aaden estirco la acidez. l se favorecer Conoces otros ejemplos en los que hayas odo dos y bases? Y mencionar cila oxidacin y 4.1. No slo la gentica la reduccin? Este tipo de fenmen determina el color hortensias rosas os qumicos ser de las flores. Las crecen en suelo dio en este cuarto nuestro objeto de estu- bsico, mientras que las azules calizo, que es ligeramente bloque. Ests listo? provienen de un ligera acidez. Si la tierra tiene suelo un exceso de alcalinida con basicidad, las flores do sern blanco-ve rdosas.imitacin observacin, la1.1. Mediante la la experiencia Naturaleza yde la aos, hace miles de acumulada desde su entorno para el hombre ha adaptado es. satisfacer sus necesidadsi pudiera ver cmo de la prehistoria mado tendra un hombre los siglos, ha transfor Imagina qu reaccin , a lo largo de pero da. El ser humano an con su medio, vivimos hoy en las especies interact os e inle rodea. Todas analizar los fenmen casi todo lo que su capacidad de sticas, distinguen por con otras caracter los humanos se te. Esto, junto permiti conscien arlos de forma con las manos, tentar modific y transformarlos para ad de asir objetos y adaptar su medio como la posibilid instrumentos tiles s. empezar a crear a los hombres se y vivir ms cmodo 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 smbolos que mejorando por a poco acumulando y izadas y poco o ms especial tcnicas se fueron gente es lugares surs se fueron haciend antigua haba En diferent 1.2. En la Grecia la razn, pero no solan las diferentes persona clases sociales. y tcnicas de de oficios y de ntal, dedicada a cultivar diferentes ideas prctico ni experime apareci la divisin desarrollando cacin. manual desarrollar trabajo iones que fueron te o de comuni ban que la actividad gieron civilizac pues considera cin, de transpor to os, de construc de los esclavos. en qu momen slo era digna obtencin de aliment de conocimientos, tiene de acumulacin esta pregunta no En este proceso ciencia? Aunque partir del que llamamos s decir que a comenz 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 ms 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 podram tecnologa. Pero la gente por medio de la inaccesibles para caciones que genera tanto que resultan algunos ha provocado muy complejos, lo tecnolgico cientficos son controversias. y, adems, el desarrol ciencia genere no especializada, esta cienla imagen de la y cmo empez que hacen que Cundo problemas Qu papel para hacer ciencia? los qumicos? Qu hace falta A qu se dedican en tu vida os qumica? esta ciencia cia que llamam Cmo influye el objeto del anlisis la sociedad actual? cuestiones sern desempean 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 delde los aos por los cursos que ya conoces en la biologa y la fsica, estudio se centra Su campo de Al igual que la tees una ciencia. maciones que puede anteriores, la qumica su composicin y las transfor ar en desde lo ms lejano a tu alrededor, materia, en particul de la gran todo lo que aprecias podrs darte cuenta Si consideras que ner. de materia, los conocimiencuerpo est 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 cin 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 mximo do y para que le que se van generan de o la tecnologa. en el desarrollo se logran utilizand qumica influye aplicaciones que des humanas, la permite la genetodas las activida conocimiento, Como des y de ampliar el nuestras activida a pues, adems la vida cotidian s que modifican ya , pero sin saberlo materiales y proceso racin de nuevos mucho de qumica ahora no sabes res: tal vez por costumb ella. ests inmerso ens que te rodean, que o por ejemplo, los en el ambiente vivos, los que estn hombre, contienen por el los fabricados sustancias qumicas.1.4. Todos los materiale forman a los seressticas de sus caracter o debe muchas que el mundo modern particular, con la manipulacin, No podemos negar qumica en provocado que las ciencias. La materiales ha al desarrollo de to de diversos ya consideramos y aprovechamien apariencia que transformacin os tomen una des y fenmen muchas activida la siguiente imagen: crees, observa lo cotidiana. Si noCada bloque contiene tres lecciones. En las dos primeras encontrars diferentes temas, preguntas, actividades e ilustraciones, repartidas en recuadros y secciones. A lo largo del texto hay algunas palabras o frases resaltadas, que son trminos clave de esta asignatura. Del mismo modo en ocasiones se destacan frases o definiciones para que les pongas atencin, pues resultan importantes. Entre los recuadros que incluimos en las lecciones, cuando el tema lo amerita, estn los siguientes: Reflexiona: los temas de este curso estn relacionados con tu vida, el medio y la sociedad y vale la pena hacer conciencia de estos vnculos. Tiempos paralelos: encontrars informacin interesante sobre otros aspectos de la vida, el conocimiento y la historia que tienen relacin con el tema que se trata y su momento. Las TIC y Las TIC por tu cuenta: te sugerimos algunas herramientas tecnolgicas con las que podrs profundizar y practicar lo estudiado. Glosario: incluimos la definicin o significado de algunas palabras que Reflexiona Glosario aparecen resaltadas para facilitarte la comprensin del texto. Contaminacin Imagina que ests en algn lugar de tu Pinsale!: para construir tu aprendizaje, es importante que pongas presencia en un medio de cualquier casa, el que ms te guste, y piensa en los tipo de agente que normalmente no se objetos que hay ah. 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 Pinsale! 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 matemticas y otras las Naturaleza o sonen qumica durante investigaciones producto mente de la qu ventajas hubiera representado que de algunael siglo xix se desarrollaron mltiples industria o proceso de translos alquimistas organizaran y anotaran disciplinas nos resultan de utilidad, y aqu describiremos procesos industriales, formacin creados por el hombre.los cuales influclaramente su informacin y la comparTorito Las aspectos tu cuenta yeron en todos losTIC por de la societieran con los dems, con un lenguaje cmo emplearlos. dad: la instalacin de grandes fbricas comn? Tienes idea de cmo preguntas siguientes Para resolver las se ha Torito: los problemas y razonamientos ms difciles apamodific las Los medios de informacin y comuni- abordado este aspecto en la qumica formas de produccin, debers recordar claramente las difecacin continuamente en acarreando cambios en la economa, informan sobre moderna? Comparte tus ideas con tus rentes unidades de volumen y masa que recen como reto; seguro que podrs con ellos! aspectos relacionados con el cambio la situacin social de los obreros, en la compaeros. estudiaste desde la primaria y en los global. Con ciudades, que poltica y el diseo de las el fin de en entiendas cursos anteriores de fsica y matemti A fondo!: complementamos algunos temas con aspectos la cantidad demejor el fenmeno 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 comprala con la de tus com/va/documentos/2628553.asp actuales a. ciencia y la tecnolog4compaeros. Si tienes dudas, acrcate a tu maestro o maestra. 1. En un da con alta contaminacin en, los s, las conservas , las pilas las fibras sintticas combustibles, o envoltura s de empaque y los materiale producto de industrias son ejemplos de1.5. Las medicinaqumicas. 6. Trabajo cientfico: para reconocer el trabajo de grandes hombres de ciencia y analizar cmo desarrollaron su labor. Notas curiosas: esta informacin muchas veces te sorprender. Comprubalo!: la qumica se presta para que pongas a prueba muchas de las experiencias que describimos, as que no las dejes pasar. Ponte a prueba: averigua si eres capaz de desarrollar lo que se te pide; claro que podrs! 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 sabesPreguntas y ejercicios para que emplees lo que ya entendiste.Manos a la obra!Las ciencias y en particular la qumica requieren la experimentacin y en esta seccin encontrars las ms diversas actividades para desarrollar en el laboratorio, en la cocina o en el espacio del que dispongas en tu escuela para ello. Aunque la mayora de las veces emplears materiales comunes y sencillos de conseguir, en ocasiones sugerimos experimentos ms complejos que necesitan la asesora de tus maestros o el empleo de materiales que deben manejarse con precaucin. Te vas a sorprender con muchos fenmenos que guarda la ciencia! Nuevamente, puedes averigua r lo que has asimilad siguientes pregunta o con las s. Selecciona la opcin que las adecuadamente complete y comprueba tus respuestas al final cin Integrem de la secos, en la pgina 212. 1. En las estructur as de hierro sin la adecuada protecci n contra el oxgeno del aire el metal se oxida y se produce el polvo naranja que seguramente has visto en muchas ocasione s. Este xido se forma con el catin de hierro +3 y el oxgeno. Revisa cuntos electrone s de valencia tiene el oxgeno e indica cul de las siguiente s frmulas corresponde al compuesto referido: a) FeO b) Fe Oc)FeO d) Fe O2. Otro elemento que puede tener reaccin similar una es el cobre, que hace la siguiente: Cu + OCuOa) La reaccin no cumple con la ley de conserva masa porque el cin de la agua desapareci. b) La reaccin cumple con la ley de conserva porque los reactivos cin de la masa y los productos son las mismas sustancias. c) La reaccin no cumple con la ley de conservacin de la masa porque hay ms compuestos diferente s en los reactivos en los producto que s. d) La reaccin cumple con la ley de conservacin de la masa porque en los reactivos y los producto s hay la misma cantidad de tomos de los mismos elementos. 5. El propano es uno de los gases derivados del petrleo que se quema en las estufas para cocinar. Su frmula condensada es C H . Cul de las siguientes estructuras cumple con los principio s que hemos estudiad o sobre los enlaces?3.33. El producto de la oxidacin se llama xido de hierro(III).Para balancear la reaccin, cules seran los coeficientes correctos? a) 2, 1, 2 c) 1, 2, 3 b) 0, 1, 0 d) 1, 2, 2 3. En la fabricaci n del jabn se calent el carbonato de calcio para formar xido de calcio. Revisa las frmulas de estos reactivos e indica cul es la reaccin correcta y balanceada: a) CaO + CO b) CaCO c) 2CaCO d) 2CaO + OCaCO CaO + CO CaO + 2CO 2CaO4. En el mismo procedimiento se potasio, KOH, mediante la reaccin sintetiz hidrxido de en cio, CaO, y el carbonato de potasio, agua del xido de calK CO , como continuacin: aparece a CaO + K CO + HO Cul de las siguiente s frases sobre esta2KOH + CaCO reaccin es correcta?6. El butano, el otro gas de la estufa pano, tambin se forma con carbono que viene con el proe hidrgeno. Sus carbonos forman cuatro una cadena en secuencia, slo covalentes simples, con enlaces uno tras otro. Cuntos tomos geno debe tener de hidrla molcula para cumplir correctam la regla del octeto? ente con a) 6 b) 10c) 8 d) 4necesitaras para de tu mismo peso 3. Cuntas personas kilogramos? del hierro. juntar 1 mol de la masa atmica tabla peridica en lugar de 4. Busca en la expresas en gramos si ese dato lo tuvieras una Recuerda que de hierro. Si corresun mol de tomos uma, tendrs moles de tomos metal, a cuntos tonelada de este tomos son? ponde? Y cuntosEn la primera leccin de este bloque trabajam cin que, como os con la idea recordars, es un de concentravalor que represen componentes de ta la proporcin una mezcla. Los entre los datos de concent como masa de racin 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 qumico os de muchos procesos y fenmen s, plean mezclas os varan cuando de diferentes concent se emraciones. Con conocers un ejemplo el siguiente experim al respecto: entoNECESITAS: 7 vasos de precipita dos de 250 mL Azcar blanca Etiquetas Una cuchara Colorantes vegetales , por lo menos amarillo y rojo azul, Probeta grande Un embudo de separacin con una manguera de ltex unida a su tubo de salida (si no lo tienes puedes usar una botella de plstico con un tapn, una manguerita y una pinza de tender la ropa). Un soporte universa l con anillo.> Cuando hayas hecho las mezclas, revulvelas hasta que el azcar 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 mdela con el densme tro que hiciste en el experime anterior y observa nto su apariencia. Todas son disoluciones de azcar en agua, pero son iguales? > Tras tus observac iones aade a cada vaso unas tas de colorante govegetal, mezcln 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-ndigo o ail y 7-violeta) . Si no sabes qu colores emplear, comntalo con tus compaeros 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 cunta disoluci n emplears de cada una. Agrega con cuidado la disolucin delDESARROLLO: > En los siete vasos etiquetad os prepara las disoluciones que se indican en el cuadro y cpialo en tu cuaderno para que lo vayas completando.AutoevaluacinPara que t mismo valores si vas avanzando correctamente, en algunas lecciones encontrars preguntas de opcin mltiple en las que debers razonar empleando lo que ya sabes para indicar la respuesta correcta. Podrs consultar si tuviste razn al final de la leccin, pero, no hagas trampa!Integremos3.34.El propano del gas licuado de petrleo viene mezclado con otro compuesto similar pero de cuatro carbonos, el butano.patas en de sillas? Y cuntas hay en 1 mol 1. Cuntas sillas es de sillas? total tienen estas una gota de agua el volumen de como 2. Considera que en cuntos planetas 1 mol de gotas, superficie 0.25 mL; si tuvieras total si en la poner el volumen la Tierra podras m? de 1 360 000 000 terrestre hay cercaAl final de la leccin, algunas lecturas, actividades, preguntas y ejercicios, te ayudarn a relacionar entre s y repasar los temas analizados.ProyectosA lo largo de la leccin hemos abordado diferentes temas y es momento de que los retomemos con algunos ejercicios para repasarlos e integrarlos. Para comenzar, lee con atencin 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 ao 2000 estuvo acompaada de muchas predicciones de catstrofes. En los ltimos meses de 1999 era comn escuchar frases como el fin del mundo est cerca o grandes problemas se aproximan. Evidentemente nada de esto sucedi, pero muchas personas pasaron momentos amargos creyendo en esos falaces presagios. Diariamente, en muchas revistas, en peridicos, en la radio y la televisin, podemos escuchar horscopos y predicciones que tienen el mismo fundamento falso que las ideas caticas sobre el ao 2000. Suelen ser tan generales, que se adaptan a cualquier persona en muchas circunstancias; sin embargo, basta que una prediccin 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 caf y de la mano, las curaciones milagrosas y hasta la observacin de seres extraterrestres no han probado ser ms que fraudes llevados a cabo por El tema de este proyecto es de vital importancia. Si escuchas algn noticiario muy astuta y abusiva, vida de obtener beneficios aprogente vechando la ignorancia de otras personas. o lees algn peridico, sabes que con frecuencia el agua es centro de discusioLos conocimientos y predicciones obtenidos por medio del nes y apreciaciones: cmo se lleva a una zona habitacional?, qu usos sedesarrollo de la ciencia, antes de ser considerados correctos, le da?, qu debe hacerse para que sea potable?, cmo remediar la enorme esca- sometidos a muchas pruebas reproducibles. son sez que afecta a muchas regiones del mundo?, se debe privatizar su manejo?Aun as, en ocasiones descubrimos nuevos fenmenos 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 stas y muchas otras cuestiones relacionadas con el vital lquido. an hay muchas cosas que no sabemos explicar, lo seguir haciendo, por un camino muy diferente al de las ideas basadas al Incluso se dice que las guerras del siglo XXI tendrn como motivo el accesoen creencias o especulaciones sin sustento. agua potable, pues ya en la actualidad hay poblaciones que no cuentan conLa nica forma de estar libre de charlatanes est en el conocimiento y el anlisis de las circunstancias en que suceden los ella mientras que en otras regiones abrimos el grifo y dejamos escapar litros y fenmenos. La credibilidad y la capacidad de prediccin son litros mientras nos cepillamos los dientes o no reparamos las tuberas cuando de las caractersticas ms importantes de la ciencia. dos 1.142. Tres cuartas partes de la superficie se desperdician miles de metros cbicos por fugas de diversos tamaos. terrestre estn cubiertas de agua, pero la que se puede usar para consumo humano Aunque el agua total del planeta ha permanecido prcticamente constante est cada vez ms escasa, por qu?La tercera leccin de los primeros cuatro bloques y todo el Bloque 5 contienen sugerencias de proyectos para que desarrolles en equipo, con la asesora de tu maestra o maestro. Algunos sern realizados por todo el grupo, y otros se repartirn para que cada equipo investigue sobre diferentes temas.Una nueva actitudEl conocimiento que iremos construyendo no slo sirve para saber ms, sino tambin para provocar formas de comportamiento ms acordes con la Naturaleza, el respeto, la tica, la tolerancia y los diferentes valores que nos ayudan a convivir armnicamente. Reflexionaremos un poco sobre ello en esta seccin.1. Tras leer el texto: a) Busca en un diccionario las palabras que no entendiste. b) Anota en tu cuaderno cules son las ideas principales que crees que se tratan en el texto. c) Comenta con tus compaeros algunos ejemplos de casos que se parezcan a lo que se describe en el texto. d) Debate en grupo cules son las principales diferencias entre el conocimiento cientfico y el empleado para hacer predicciones como las catstrofes del ao 2000. e) Busca horscopos para el mismo da o la misma semana en diferentes peridicos o revistas y compara si son iguales para cada signo. Debate en grupo por qu hay diferencias entre ellos y concluye sobre la confiabilidad de esas predicciones. 2. A continuacin aparecen algunas frases relacionadas con diferentes formas de aproximarnos al conocimiento. Clasifcalas como falsas o verdaderas, escribe en tu cuaderno la justificacin de tus respuestas y compralas con las contestaciones del resto del grupo: a) El razonamiento es suficiente para saber si un conocimiento es correcto. b) La medicin es indispensable para el desarrollo de la ciencia, pues nos permite obtener parmetros que podemos comparar en diferentes momentos. c) Los modelos que se emplean en ciencia representan la verdad sobre el fenmeno que abarcan. d) Los conocimientos cientficos, como estn 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 deforestacin, 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 qumicas ni se producen contaminantes, tambin favorece al fenmeno de calentamiento global que ya hemos tratado. Podras explicar por qu ocurre esto? 4. Observa la siguiente grfica, relacionada con la concentracin de CO en la atmsfera y la temperatura promedio del ambiente a lo largo del tiempo. Analzala y explica qu conclusiones puedes obtener de ella.durante muchos millones de aos 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 mayora de las actividades industriales, las de limpieza, las de cocina y las del bao van dejando restos biolgicos y qumicos que contaminan, de forma que esa agua se vuelve inutilizable. Por eso se oye decir con frecuencia que el agua se acabar, pero ms correctamente deberamos referirnos al agua potable. Dado que el diagnstico a corto plazo es alarmante, resulta de gran importancia que todos echemos a andar los mecanismos de solucin que estn a nuestro alcance, que pueden ser tan grandes como la instalacin de plantas purificadoras para que las empresas no regresen al ambiente agua contaminada, o el organizar medidas para ahorrarla y reutilizarla en las pequeas actividades domsticas. T ya colaboras? Con la realizacin 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 acuferos, la verdadera reserva para el hombre, slo representan 0.61%: mientras que aprovechamos la de los lagos, 0.009%, y de ros, con tan slo 0.0001% del total.1.144. El agua es indispensable para la sobrevivencia y el estilo de vida de las sociedades est absolutamente condicionado por las circunstancias en que sta se encuentre.Para terminarAunque hayamos terminado el bloque, siempre hay mucho ms por saber, y en esta seccin trataremos de resaltar la importancia de lo que estudiamos y cmo puede servirnos para ir ms all. Al final de tu libro encontrars una tabla peridica de los elementos para facilitar tus consultas en todo momento. Esperamos que, ahora que ya tienes una idea de la organizacin de tu libro, te adentres en l con entusiasmo y lo disfrutes al mximo.Estructura de tu libro5 7. >CONTENIDO ENLACE10BLOQUE 1. LAS CARACTERSTICAS DE LOS MATERIALES16LECCIN 1. LA QUMICA, LA TECNOLOGA Y T 1.1 Cul es la visin de la ciencia y la tecnologa en el mundo actual? Relacin de la qumica y la tecnologa con el ser humano y el ambiente 1.2 Caractersticas del conocimiento cientfico: el caso de la qumica Experimentacin e interpretacin Abstraccin y generalizacin Representacin a travs de smbolos, diagramas, esquemas y modelos tridimensionales Caractersticas de la qumica: lenguaje, mtodo y medicin 1.3 T decides: cmo saber que una muestra de una sustancia est ms contaminada que otra? Toxicidad19LECCIN 2. PROPIEDADES FSICAS Y CARACTERIZACIN DE LAS SUSTANCIAS 2.1 Qu 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 agregacin 2.2 Se pueden medir las propiedades de los materiales? Propiedades extensivas: masa y volumen Medicin de propiedades extensivas Propiedades intensivas: temperatura de fusin y de ebullicin, viscosidad, densidad, concentracin (m/v), solubilidad Medicin de propiedades intensivas 2.3 Qu se conserva durante el cambio? La primera revolucin de la qumica: el principio de conservacin 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 clasificacin particular: el caso de las mezclas Mezclas homogneas y heterogneas Propiedades y mtodos de separacin de mezclas619 19 24 28 29 30 31 33 4248 48 48 49 50 57 58 5862 62 72 72 74 76 76 77 77 82 8. LECCIN 3. PROYECTOS. AHORA T EXPLORA, EXPERIMENTA Y ACTA Quin es el delincuente? El anlisis de la investigacin cientfica Qu hacer para reutilizar el agua?92 93 95BLOQUE 2. LA DIVERSIDAD DE PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Y SU CLASIFICACIN QUMICA98LECCIN 1. MEZCLAS, COMPUESTOS Y ELEMENTOS 1.1 La clasificacin de las sustancias Experiencias alrededor de diferentes clasificaciones de sustancias Mezclas: disoluciones acuosas y sustancias puras: compuestos y elementos 1.2 Cmo es la estructura de los materiales? El modelo atmico Organizacin de los electrones en el tomo. Electrones internos y externos Modelo de Lewis y electrones de valencia Representacin qumica de elementos, molculas, tomos, iones e istopos 1.3 Clasificacin cientfica del conocimiento de los materiales La segunda revolucin de la qumica: el orden en la diversidad de sustancias Aportaciones del trabajo de Cannizzaro y Mendeleiev 1.4 T decides: qu materiales utilizar para conducir la corriente elctrica? 101 101LECCIN 2. TABLA PERIDICA 2.1 Estructura y organizacin de la informacin fsica y qumica en la tabla peridica Identificacin de algunas propiedades que contiene la tabla peridica: nmero atmico, masa atmica y valencia Regularidades que se presentan en la tabla peridica. Metales y no metales Caractersticas de: C, Li, F, Si, S, Fe, Hg 2.2. Cmo se unen los tomos? El enlace qumico Modelos de enlaces: covalente, inico y metlico El agua como un compuesto ejemplar LECCIN 3. PROYECTOS. AHORA T EXPLORA, EXPERIMENTA Y ACTA101 102 110 111 116 118 120 127 127 128 134 138 141141 143 153 162 162 163 167174Contenido7 9. Cules son los elementos qumicos importantes para el buen funcionamiento de nuestro cuerpo? Cmo funcionan las drogas? 174 177BLOQUE 3. LA TRANSFORMACIN DE LOS MATERIALES: LA REACCION QUMICA182LECCIN 1. LA REACCIN QUMICA 1.1 El cambio qumico Experiencias alrededor de algunas reacciones qumicas La formacin de nuevos materiales 1.2 El lenguaje de la qumica Los modelos y las molculas El enlace qumico y la valencia Ecuacin qumica. Representacin del principio de conservacin de la masa 1.3 Tras la pista de la estructura de los materiales La tercera revolucin de la qumica: aportaciones del trabajo de Lewis y Pauling 1.4 T decides: cmo evitar que los alimentos se descompongan rpidamente? Conservadores alimenticios Catalizadores185 185 185 187 191 191 192202 204 207LECCIN 2. LA MEDICIN DE LAS REACCIONES QUMICAS 2.1 Cmo contar lo muy pequeo? Las dimensiones del mundo qumico El vnculo entre los sentidos y el microcosmos Nmero y tamao de partculas. Potencias de 10 El mol como unidad de medida214 214 217 217 220 223193 196 196LECCIN 3. PROYECTO 230 Qu me conviene comer? 230 Aporte energtico de los compuestos qumicos de los alimentos. Balance nutrimental 230 Cules son las molculas que componen a los seres humanos? 235 Caractersticas de algunas biomolculas formadas por CHON 235BLOQUE 4. LA FORMACIN DE NUEVOS MATERIALES LECCIN 1. CIDOS Y BASES 1.1 cidos y bases importantes en nuestra vida cotidiana Experiencias alrededor de los cidos y las bases Neutralizacin8240 243 243 243 246 10. 1.2 Modelo de cidos y bases Modelo de Arrhenius 1.3 T decides: cmo controlar los efectos del consumo frecuente de los alimentos cidos? LECCIN 2. OXIDACIN Y REDUCCIN 2.1 La oxidacin: un tipo de cambio qumico Experiencias alrededor de la oxidacin 2.2 Las reacciones redox Experiencias alrededor de las reacciones de xido-reduccin Nmero de oxidacin y tabla peridica LECCIN 3. PROYECTOS: AHORA T EXPLORA, EXPERIMENTA Y ACTA Puedo dejar de utilizar los derivados del petrleo y sustituirlos por otros compuestos? Cmo evitar la corrosin? 248 249 256 260 260 260 263 263 264276 276 282BLOQUE 5. QUMICA Y TECNOLOGA286PROYECTO 1. CMO SE SINTETIZA UN MATERIAL ELSTICO?288TEMAS Y PREGUNTAS OPCIONALES 1. Qu ha aportado Mxico a la qumica? Principales contribuciones de los investigadores qumicos al desarrollo del conocimiento qumico 2. Por qu usamos fertilizantes y plaguicidas? 3. De qu estn hechos los cosmticos y algunos productos de aseo personal como los jabones? 4. En qu medida el ADN nos hace diferentes? 5. Qu combustible usar? 6.Cules son las propiedades de algunos materiales que utilizaban las culturas prehispnicas? 7. Cul es el papel de la qumica en diferentes expresiones artsticas?295 295Bibliografa Direcciones de Internet Tabla peridica de los elementos ndice de trminos 295 298301 304 307 310 312 314 316 317 318Contenido9 11. >Enlace Luces, cmara, accin!No te sorprendas, ests en el libro correcto y no en el inicio del rodaje de una pelcula. Pero este texto, que tiene como objetivo acercarte a temas de ciencia y tecnologa, en particular de qumica, comenzar por donde menos lo esperas. Si le preguntramos a la gente qu profesiones Aunque no lo creas, en la realizacin de una pelcula cree que estn ms alejadas de la ciencia, hay tanta fsica o qumica como arte. entre las respuestas ms comunes seguramente encontraramos: cantante, actor, pintor, beisbolista, fotgrafo, escritor, rbitro de futbol, escultor, locutor o bailarn. Como vers, mencionamos ejemplos relacionados con actividades artsticas o deportivas que se consideran culturales, recreativas o de esparcimiento, y que muchas personas practican aun sin ser profesionales. Efectivamente, no es indispensable saber fsica, biologa, qumica o matemticas para jugar un partido de futbol o pintar un cuadro. Sin embargo, esas actividades estn ms relacionadas con la ciencia y la tecnologa de lo que crees, pues las ciencias y las artes son creaciones humanas que requieren imaginacin, creatividad y entrega. Las actividades que la sociedad emplea como medios de diversin o esparcimiento, como asistir a un concierto, ver una pelcula, ir a un museo, admirar a los deportistas en los Juegos Olmpicos o bailar en una discoteca, no son ajenas a la ciencia y la tecnologa, pues aprovechan muchas de sus creaciones, descubrimientos e inventos. T ya conoces los principales temas de la biologa y la fsica pues los has estudiado en los cursos pasados, as que seguramente podrs imaginar muchos ejemplos que ilustren la afirmacin anterior. Como una forma de comprobarlo, a continuacin encontrars algunos casos con los que podrs recordar algo de lo que ya estudiaste.Los logros cientficos y las creaciones artsticas generan gran satisfaccin y placer!10 12. La biologa en las actividades recreativas Sin lugar a dudas, entre los conocimientos cientficos ms provechosos para cualquier persona estn aquellos que se refieren a nuestras funciones vitales. Como muestra podemos mencionar el estudio de los alimentos El desarrollo muscular y la nutricin. Todos debemos ser cuidadosos con lo que comemos de los atletas es diferente segn su especialidad. para conservar la salud, pero este aspecto es especial para deportistas, acrbatas, 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 nutricin como parte de su equipo; sus comidas son controladas y diferentes segn el momento de entrenamiento o competencia en que se encuentren. As, un velocista y un maratonista tienen diferente estructura corporal y comen de forma distinta: el primero necesita energa disponible rpidamente, por ejemplo, de azcares 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 ms lentamente. La anatoma del cuerpo humano tambin es de gran inters para quienes deben cuidarse de lesiones y desarrollar una constitucin fsica acorde con su actividad, pero otros profesionales, como los artistas plsticos, deben dominarla a la perfeccin. Seguramente has visto esculturas o pinturas de grandes artistas que plasman hasta el ms mnimo detalle de huesos, msculos, venas y arterias en sus cuadros. Si conoces a alguien que haya estudiado la carrera de pintura, podrs averiguar que entre las materias obligatorias que curs est precisamente la anatoma humana. Pensando en los espectadores o los viajeros, los diseadores y constructores de butacas tambin deben saber anatoma, pues los asientos de estadios, teatros o aviones deben ser ergonmicos, es decir, tener la forma adecuada para que sean cmodos y permitir una postura correcta. Leonardo da Vinci (1452-1519), uno de los ms grandes pintores, escultores e inventores, fue tambin de los primeros estudiosos de la anatoma.El diseo de asientos se hace pensando en las medidas anatmicas promedio, pero a vecesEnlace11 13. >EnlaceEl conocimiento sobre los animales y sus necesidades tampoco es ajeno a la industria del espectculo, el entretenimiento y la diversin. Los veterinarios son indispensables en circos y zoolgicos, en los cuales hay que considerar el comportamiento y las necesidades de las diferentes especies para disear sus viviendas y saber hasta dnde es conveniente su contacto con la gente. El cautiverio es una situacin estresante para muchos de estos animales, y su sufrimiento puede ser muy grande si no se Algunos domadores han sido vctimas 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 asesora de bilogos especialistas. La propia Naturaleza suele ser un gran espectculo y en Mxico tenemos muchos ejemplos, gracias a su gran variedad de ecosistemas. Pocas cosas hay que sean ms impresionantes que ver las ballenas en el Mar de Corts en Baja California, pasear entre las mariposas Monarca en algunos bosques de Michoacn o bucear en los arrecifes de los litorales de los miles de kilmetros de costa mexicana. Desafortunadamente, la falta de cultura y conocimiento sobre lo importante que es la conservacin 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 ayudara mucho a la conservacin 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 14. Tambin hay fsica en el entretenimiento El curso pasado aprendiste que la fsica tiene muchos campos de accin y estudio; sin la mecnica, el electromagnetismo, la termodinmica o la ptica, las industrias del espectculo y del entretenimiento no seran siquiera parecidas a lo que conocemos. Si te emocionan las carreras de cualquier tipo, No hay lugar ms divertido para estudiar los temas ya sea de deportistas, relacionados con la fuerza o la energa que una feria. de caballos o de coches, requerirs comprender a la perfeccin trminos como trayectoria, velocidad, aceleracin o potencia que estudiaste como parte de la mecnica. Prcticamente todos los Entre los deportes olmpicos, la natacin atrae a muchos campos de estudio de la fsica se emplean en las carreras de espectadores. Si te gusta nadar y tienes idea de cmo hacerlo bien, coches. Podras pensar en intenta medir en cunto tiempo recorres una distancia determinada ejemplos que demuestren esta y compralo con este dato: el rcord mundial de la carrera de 100 m afirmacin? de nado libre es de 47.84 s, que impuso el holands Pieter van den Hoogenband en Sydney, Australia, el 19 de septiembre de 2000; para lograrlo, adems de cientos de horas de prctica y de ejercicios complementarios a la natacin, se necesita un impresionante anlisis tcnico: la posicin de brazos, piernas, cabeza y tronco debe estar perfectamente controlada en cada movimiento para disminuir al mximo la friccin con el agua, que tambin es afectada por la textura y la forma del traje de bao y hasta por el vello corporal; se deben fortalecer determinados msculos para que el rendimiento sea ptimo en el momento y la zona adecuados; hay que dominar la trayectoria y el impulso ms intenso al dar las vueltas. Cualquier mnimo detalle puede ayudar para ser el vencedor o para romper un rcord, lo que cada vez resulta ms difcil.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.Enlace13 15. >EnlaceOtro 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 est bien planeado y construido, se escucharn todos los sonidos ntidamente, aun en el rincn ms alejado del escenario. Los teatros ms Todos los instrumentos musicales, los aparatos antiguos que todava existen fueron construidos con de sonido y los sistemas de iluminacin base en la experiencia de sus arquitectos, que eran dependen de la corriente elctrica en este tipo de espectculos. verdaderos genios. Hoy hay ingenieros especialistas en el diseo de auditorios y se apoyan en complejos programas de computacin que simulan el viaje de las ondas a travs 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 acstica. Como un concierto de msica clsica, la msica sonorizada por medios electrnicos en grandes auditorios es igualmente emocionante. El sistema de sonido, la iluminacin y los efectos especiales estn basados por completo en los avances de la ciencia y la tecnologa. Posiblemente los cientficos que descubrieron la electricidad, el magnetismo o la corriente elctrica nunca imaginaron la gran cantidad de aparatos y aplicaciones que se desarrollaran despus. Como parte del tema de la electricidad, estudiaste tambin las ondas electromagnticas, con Escuchar la msica que nos gusta en vivo, las que se han generado en una sala con buena acstica, es una las aplicaciones ms experiencia inolvidable. sorprendentes en las comunicaciones y la xx caus furor el cine, basado diversin. 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 enfrentarn a serios problemas que pueden incluso dejarlos mudos.14 16. en luz que pasa a travs de micas con imgenes que se van moviendo, o la radio, que permite escuchar seales que viajan por el aire y se captan con antenas, la aparicin de la televisin 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 televisin en la vida cotidiana es benfica o nociva para las sociedades, pero esto no depende de la Desde los televisores de bulbos hasta las pantallas de tecnologa con la que funciona, sino de los plasma se ha modificado la tecnologa, pero sigue siendo criterios para definir los contenidos. igualmente sorprendente que a travs del aire, por un A la informacin que obtenemos por radio o cable, con una cinta magntica o con un disco de plstico se obtenga la informacin para disfrutar de las imgenes televisin hoy se suma la de Internet; el uso y el sonido. de estas tecnologas tiene tanta importancia que ya se manejan trminos como la era de las comunicaciones o la sociedad de la informacin para describir los tiempos modernos. De hecho, uno de los factores que determina las diferencias entre los pases desarrollados y los que estn en vas de desarrollo es precisamente la capacidad tecnolgica de comunicarse.Tercera llamada comenzamos! Si la fsica y la biologa influyen en la industria del entretenimiento, cmo lo har la qumica? Seguramente podrs contestar esta pregunta y otras relacionadas con los ms variados campos de accin 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 diversin, intentaremos tambin que se d el fenmeno inverso: aprender qumica puede ser una aventura no slo til, sino tambin placentera y divertida. Qu tal si lo intentamos?El manejo eficiente de la informacin va ms all de la diversin y el entretenimiento: condiciona el avance de la sociedad.Enlace15 17. >Bloque 1 > Las caractersticas de los materialesEl alquimista (fragmento) Lento en el alba un joven que han gastado la larga reflexin y las avaras vigilias considera ensimismado los insomnes braseros y alquitaras () En su oscura visin de un ser secreto que se oculta en el astro y en el lodo, late aquel otro sueo de que todo es agua, que vio Tales de Mileto. Jorge Luis Borges (Argentina, 1899-1986)16 18. >Lo que aprenders LECCIN 1LECCIN 2LECCIN 3La qumica, la tecnologa y tPropiedades fsicas y caracterizacin de las sustanciasProyectos. Ahora t explora, experimenta y actaConocers diferentes visiones sobre la ciencia y la tecnologa, en particular sobre la qumica, e identificars la influencia de los medios de comunicacin en la transmisin de esas opiniones.Clasificars diferentes sustancias por medio del anlisis y comparacin de sus propiedades.En la tercera leccin de cada bloque t sers el protagonista principal, pues aunque todo el libro requiere tu participacin activa, aqu debers tomar decisiones sobre qu hacer y cmo actuar en situaciones concretas; para ello, en este caso tendrs que echar mano de todo lo estudiado y consultar variadas fuentes de informacin para averiguar quin es el delincuente, y para disear mecanismos que te permitan reutilizar el agua.Reconocers aportaciones del conocimiento qumico que ayudan a satisfacer necesidades del ser humano y revisars su influencia sobre el ambiente. Podrs comparar el conocimiento cientfico con otras formas de aproximarnos a los fenmenos y describirlos. Identificars herramientas tiles para la qumica. Reconocers algunos mecanismos para identificar si algo est contaminado o no.Reconocers la importancia de medir para caracterizar propiedades extensivas e intensivas de los materiales. Aprenders a manejar diferentes instrumentos de medicin tiles para la qumica. Descubrirs y analizars el trabajo de Antoine Laurent de Lavoisier, que fue decisivo para identificar qu se conserva durante los cambios. Identificars diversas mezclas, reconocers sus propiedades y comprobars que sus componentes pueden separarse por diferentes mtodos.>Qu piensas? Al observar la Naturaleza podemos apreciar gran cantidad de materiales. Si aadimos los productos generados con la intervencin del ser humano, la lista se hace casi interminable. Asmate a una tienda o mercado y pregntate si sabes cmo est hecho y qu utilidad tiene todo lo que ah se expende. La publicidad se encarga de que conozcamos las virtudes de los No hace dao porque no tiene qumicos productos para hacerlos atractivos. Pero muchas veces se transmite informacin que puede ser cuestionable. Seguramente has escuchado frases como: lo natural no hace dao o este producto es nocivo porque es sinttico, que colocan en desventaja a aquello obtenido por medio de la ciencia y la tecnologa, o bien otras que se apoyan en estas actividades, como: est hecho con tecnologa de punta o cientficos expertos lo avalan. Acaso son la ciencia y la tecnologa heronas o villanas? T qu piensas?17 19. >PARA COMENZAR 1.1. Mediante la observacin, la imitacin de la Naturaleza y la experiencia acumulada desde hace miles de aos, el hombre ha adaptado su entorno para satisfacer sus necesidades.1.2. En la Grecia antigua haba gente dedicada a cultivar la razn, pero no solan desarrollar trabajo prctico ni experimental, pues consideraban que la actividad manual slo era digna de los esclavos.1.3. La imagen de las grandes ciudades actuales es el reflejo del desarrollo de la ciencia y la tecnologa.18Imagina qu reaccin tendra un hombre de la prehistoria si pudiera ver cmo vivimos hoy en da. El ser humano, a lo largo de los siglos, ha transformado casi todo lo que le rodea. Todas las especies interactan con su medio, pero los humanos se distinguen por su capacidad de analizar los fenmenos e intentar modificarlos de forma consciente. Esto, junto con otras caractersticas, como la posibilidad de asir objetos y transformarlos con las manos, permiti a los hombres empezar a crear instrumentos tiles y adaptar su medio para resolver sus necesidades, protegerse y vivir ms cmodos. 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 smbolos que dieron origen a la escritura. Muchos procesos, inventos y tcnicas se fueron acumulando y mejorando por generaciones; las labores de las diferentes personas se fueron haciendo ms especializadas y poco a poco apareci la divisin de oficios y de clases sociales. En diferentes lugares surgieron civilizaciones que fueron desarrollando diferentes ideas y tcnicas de obtencin de alimentos, de construccin, de transporte o de comunicacin. En este proceso de acumulacin de conocimientos, en qu momento comenz 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 ms impactantes que las comunidades hayan visto hasta llegar a las complejas sociedades modernas. Hoy no podramos imaginar la sociedad moderna sin la ciencia y las aplicaciones que genera por medio de la tecnologa. Pero muchos conocimientos cientficos son muy complejos, tanto que resultan inaccesibles para la gente no especializada, y, adems, el desarrollo tecnolgico ha provocado algunos problemas que hacen que la imagen de la ciencia genere controversias. Qu hace falta para hacer ciencia? Cundo y cmo empez esta ciencia que llamamos qumica? A qu se dedican los qumicos? Qu papel desempean en la sociedad actual? Cmo influye esta ciencia en tu vida diaria? Estas preguntas y muchas otras cuestiones sern el objeto del anlisis en nuestro primer tema de estudio.Bloque 1 Las caractersticas de los materiales 20. >LECCIN 1La qumica, la tecnologa y t Al igual que la biologa y la fsica, que ya conoces por los cursos de los aos anteriores, la qumica es una ciencia. Su campo de estudio se centra en la materia, en particular en su composicin y las transformaciones que puede tener. Si consideras que todo lo que aprecias a tu alrededor, desde lo ms lejano hasta tu propio cuerpo est hecho de materia, podrs 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 informacin 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 mximo provecho mediante las aplicaciones que se logran utilizando la tecnologa. Como todas las actividades humanas, la qumica influye en el desarrollo de la vida cotidiana pues, adems de ampliar el conocimiento, permite la generacin de nuevos materiales y procesos que modifican nuestras actividades y costumbres: tal vez por ahora no sabes mucho de qumica, pero sin saberlo ya ests inmerso en ella.1.1 Cul es la visin de la ciencia y la tecnologa en el mundo actual?1.4. Todos los materiales que te rodean, por ejemplo, los que forman a los seres vivos, los que estn en el ambiente o los fabricados por el hombre, contienen sustancias qumicas.Relacin de la qumica y la tecnologa con el ser humano y el ambiente Reflexiona No podemos negar que el mundo moderno debe muchas de sus caractersticas al desarrollo de las ciencias. La qumica en particular, con la manipulacin, transformacin y aprovechamiento de diversos materiales ha provocado que muchas actividades y fenmenos tomen una apariencia que ya consideramos cotidiana. Si no lo crees, observa la siguiente imagen:Imagina que ests en algn lugar de tu casa, el que ms te guste, y piensa en los objetos que hay ah. 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 transformacin creados por el hombre. Cuando los tengas, compara tu escrito con el de algunos compaeros y comenten para tratar de responder la pregunta: cmo influye la qumica en nuestras vidas?1.5. Las medicinas, las conservas, loscombustibles, las fibras sintticas, las pilas y los materiales de empaque o envoltura son ejemplos de producto de industrias qumicas.Leccin 1 La qumica, la tecnologa y t19 21. >leccin 11.6. De verdad crees que todos los cientficos son superdotados, estn locos o tienen apariencia extraa? Acaso conoces a mucha gente as?1.7. Muchos productos que se anuncian para bajar de peso y tener cuerpos esculturales no slo no funcionan, sino que pueden ser peligrosos para la salud.Debido a que el desarrollo y la aplicacin de la qumica han producido muchos avances encaminados a satisfacer necesidades bsicas, como la alimentacin, la salud o el vestido, y a hacer ms cmoda y atractiva la vida cotidiana, podramos pensar que toda la gente tiene una opinin favorable de esta disciplina. Sin embargo, como consecuencia de estas aplicaciones se han producido tambin algunos efectos indeseables, como la produccin excesiva de basura, la contaminacin del aire, el agua y el suelo, la aparicin de muchos productos txicos, la generacin de armas o la extincin de algunas especies. Si sumamos a esto el hecho de que algunos conocimientos se van especializando y haciendo cada vez ms complejos y poco accesibles para la poblacin en general, el resultado es que las opiniones sobre la ciencia y la tecnologa se dividen. La importancia que tiene la imagen de la qumica en la sociedad va mucho ms all de las opiniones, pues stas repercuten en los ms variados mbitos. Como muestra, analiza las siguientes frases: >> La publicidad aprovecha la ignorancia de la gente para que se vendan productos, muchas veces intiles, avalndolos con frases muy cientficas; sin embargo, para promocionar otros artculos se elogia su origen natural, como si no hubiera productos naturales txicos o lo artificial fuera necesariamente daino. >> En los medios polticos y econmicos, en los que se decide el gasto destinado a asuntos de ciencia y tecnologa, en ocasiones las opiniones favorables o desfavorables sobre estos temas influyen ms que las ideas de los expertos para aprobar o rechazar proyectos como, por ejemplo, la biotecnologa, la clonacin, los anticonceptivos, el uso de energticos o las investigaciones espaciales. >> El uso excesivo de algunos procesos, como la quema de combustibles para transportes, industria o calefaccin, han generado problemas como el aumento de la temperatura global de la atmsfera. Muchos cientficos han dado seales de alerta y han sugerido estrategias para disminuir estos efectos, pero algunos gobiernos los ignoran y sus decisiones se basan en criterios principalmente econmicos y de negocios.Reflexiona Seguramente conoces muchos ms ejemplos que ilustran tanto la utilidad y beneficio de la qumica como los problemas y opiniones que genera. Comntalos con tus compaeros y conoce sus opiniones.1.8. El calentamiento global, que estalterando el clima del mundo, ser culpa de la qumica?20Bloque 1 Las caractersticas de los materiales 22. >Manos a la Obra! Las opiniones sobre qumica y tecnologa a debate! >> Con la participacin de todo el grupo, organicen una discusin que tenga como tema central: Resulta benfico el desarrollo de la qumica y la tecnologa? >> Para tener informacin ms amplia sobre el tema, te sugerimos que previamente hagas una encuesta entre tus familiares, amigos o conocidos. Piensa qu preguntas podras hacer y organzalas junto con las respuestas. Ah te van algunas ideas de preguntas para que abarques distintos aspectos importantes: a) Mencione algunos beneficios que hayan generado la investigacin cientfica y la tecnologa en los campos que se indican: Alimentacin Empaques y envolturas Salud Vestido Agricultura Vivienda Transporte Diversin b) Con respecto a la pregunta anterior, describa tambin problemas que se hayan generado para la gente, la sociedad o el ambiente. c) Haciendo un balance de los aspectos benficos y los problemas, cree usted que el desarrollo de la ciencia sea positivo o negativo? d) Cree usted que la solucin de los problemas generados por las aplicaciones tecnolgicas podran resolverse sin el conocimiento cientfico? Si as lo cree, sugiera cmo.e) En qu o quin cree usted que recae la responsabilidad de los problemas: en la ciencia, en los cientficos, en los fabricantes de tecnologa, en los comerciantes, en los medios que publicitan los productos, en los consumidores, en alguien ms? >> Arregla y organiza las preguntas como consideres mejor y aade todo lo que creas que te aportar informacin para discutir en el debate. >> La idea es que, tras reunir y revisar la informacin, el da 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 ests de acuerdo, pero haz un esfuerzo para encontrar los argumentos que avalaran esa opinin. >> Para el buen funcionamiento de la sesin sera conveniente que eligieran a un compaero 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 podra ser el secretario, para ir anotando frases a manera de resumen de cada aportacin, ya sea en el pizarrn o en una hoja. >> Una vez que hayan terminado los argumentos de ambas partes, procuren obtener conclusiones del grupo y antenlas en sus cuadernos para que quede constancia de la actividad. 1.9. Organiza tus ideas y preprate para defenderlas lo mejor posible en el debate.Leccin 1 La qumica, la tecnologa y t21 23. Tiempos paralelos En enero de 2007 se reunieron en Davos, Suiza, los lderes polticos ms importantes del mundo en el Foro Econmico Mundial. Los temas que trataron se centraron en la pobreza, el poder de la economa china, la paz en Medio Oriente y el cambio climtico. A principios de febrero del mismo ao, cientficos de todo el mundo, reunidos en el panel de la Organizacin de las Naciones Unidas (ONU) sobre el clima, alertaron una vez ms sobre la responsabilidad del ser humano y la quema de combustibles en este cambio climtico, y presentaron alarmantes conclusiones. En los peridicos de esos das se leyeron encabezados como los siguientes:El cambio climtico afectar a la mayora de los negocios: ejecutivos de todo el mundo Este ao en Davos aumentan al doble los interesados en el tema Davos, 24 de enero de 2007. Las prin- cutivos encuestados se encuentra muy cipales compaas del mundo a travs preocupado por las condiciones del clide sus presidentes ejecutivos (CEO) manifestaron gran preocupacin por Bush dice tomar el asunto en serio el costo que tendr el cambio climtiy promete reduccin de combustioco sobre los negocios, y consideraron a nes en 20% para el 2017 este problema como ms alarmante que el terrorismo, la inestabilidad poltica y la escasez de petrleo y otros recursos. ma; sin embargo, entre los empresarios La firma de consultora estadounidense norteamericanos la cifra baja a slo el Price Waterhouse Coopers (PwC) pre- 18%... sent un sondeo en el Foro Econmico Por su parte, el presidente de Estados Mundial, en el que el 40% de los eje- Unidos, George Bush, present diversoscompromisos para reducir la emisin de bixido de carbono y para sustituir el petrleo por etanol, pese a que an no ha ratificado su apoyo al Protocolo de Kyoto para hacer frente al calentamiento global Los lderes empresariales se muestran muy optimistas pues consideran que la globalizacin trae importantes oportunidades de expansin y penetracin geogrfica, pero estn conscientes de que deben basar este crecimiento en tecnologas no contaminantesUrge frenar el calentamiento global La Torre Eiffel, el Coliseo Romano, la Puerta de Alcal, el Arco del Triunfo y miles de hogares europeos apagan luces cinco minutos ante el llamado de ambientalistas Pars/Pekn, 1 de febrero de 2007. Un grupo de 2,500 cientficos de 130 pases, la mayor autoridad sobre el cambio climtico reunida en Pars, advirti que muchos de los efectos observados se mantendrn o crecern por siglos aun cuando se pongan en marcha medidas22El nivel de los ocanos seguir creciendo durante mil aos, advierten los cientficos del panel de la ONU para frenar las emisiones de gases deBloque 1 Las caractersticas de los materialescarbono producto, principalmente, de la quema de combustibles fsiles Por otro lado, en Pekn, China, cientficos advirtieron que el aumento de temperatura en la meseta Qinghai-Tibet, derretir glaciares, secar ros y provocar grandes sequas 24. Grupo ligado a Bush ofrece soborno a expertos para que alteren reporte sobre el cambio climtico La Tierra podra calentarse hasta 6.4 C a fines del siglo XXI. La nica solucin est en disminuir emisiones de gases de efecto invernadero en todos los pases Pars, 2 de febrero de 2007. Segn un reporte de la prensa local, un grupo norteamericano que incluye a las mayores empresas petroleras, entre ellas ExxonMobil, ofreci dinero y viticos a los miembros del Panel Intergubernamental en Cambio Climtico (IPCC) para que suavizaran el informe de la ONUpublicado este viernes, que cuenta con el aval de expertos de 130 pases El informe ha dejado atrs suposiciones para confirmar que el calentamiento se debe al 90% de las actividades humanas principalmente de los pases industrializados y de economas 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 Antrtica y Groenlandia contribuyen al aumento del nivel del mar y se observan grandes ascensos en las precipitaciones de las partes orientales de Amrica, el norte de Europa y Asia CentralRescata las principales ideas que aparecen en los fragmentos anteriores, escrbelos en tu cuaderno y comntalas con tus compaeros para responder: qu relacin tiene la qumica con estas noticias? Y, en qu 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 destruccin del ambiente.Las TIC por tu cuenta Los medios de informacin y comunicacin continuamente hablan sobre aspectos relacionados con el cambio global. Con el fin de que entiendas mejor el fenmeno y lo que puede hacerse para revertirlo, podras llevar a cabo las siguientes consultas: > Analiza el video La qumica y el ambiente, vol. XIII de la coleccin El mundo de la qumica, si es que lo tienen en tu escuela. > Averigua qu son los protocolos de Kyoto y de Montreal; para ello puedes consultar las pginas 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.aspLeccin 1 La qumica, la tecnologa y t23 25. 1.2 Caractersticas del conocimiento cientfico: el caso de la qumica 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 creacin de muchas obras pictricas, musicales, literarias y de todos tipos. Esta forma de representar los sucesos tiene como nicos lmites la imaginacin y la creatividad; se han desarrollado tcnicas que los artistas pueden dominar y los productos pueden gustarnos o no, pero cualquier representacin es vlida.1.11. Conocimiento emprico: 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 prcticas del ser humano tienen un origen parecido, pero la capacidad de observacin, el anlisis, la acumulacin de experiencias y transmisin de ideas permiti que se desarrollaran tcnicas complejas, apoyadas en procesos de prueba y error.1.13. La religin: como parte de la cultura de diferentes regiones y como una interpretacin 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 as lo cree, sin necesidad de cuestionamientos ni demostraciones.? 241.15. La ciencia: qu tiene de especial esta forma de conocer y transformar el mundo? Qu se requiere para llevarla a cabo? Por qu ha generado tantos desarrollos tecnolgicos? Comparte algo con las otras formas de conocer el mundo?Bloque 1 Las caractersticas de los materiales1.14. La filosofa: 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 empez a buscar cmo se construyen las explicaciones lgicas y racionales, pero en este esfuerzo los primeros filsofos generaron algunas ideas falsas, ya que trataron de explicar fenmenos naturales slo de forma racional, y no todo lo que suena o parece lgico es necesariamente verdadero. Por ejemplo, Aristteles (384-322 a. de n. e.), uno de los primeros analistas del pensamiento, propona explicaciones con gran rigor de razonamiento que hoy sabemos que no son ciertas, como decir que los objetos pesados caen siempre ms rpido que los ligeros. 26. Trata de responder las preguntas que aparecen en la figura 1.15. Con las siguientes actividades relacionadas con la qumica, que es una ciencia, trataremos que recuerdes muchas cosas que ya sabes y as te sea ms fcil dar las respuestas.Glosario Instinto: conjunto de pautas de reaccin o comportamiento que contribuye a la conservacin de la vida de un individuo o de la especie.Dogma: proposicin que se acepta como firme y cierta y como principio innegable de una ciencia o doctrina. Y antes de la qumica qu? Si buscamos los antecedentes de los qumicos 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 filosficas, comenz entre los griegos de la escuela de Alejandra y se fue extendiendo hacia oriente y occidente, hasta abarcar todo el Mediterrneo, las regiones rabes, Medio Oriente y China.Para la historia la produccin de bienes o las intrigas, permita acrecentar el poder y el dominio. Como algunos de ellos mezclaban sus experiencias con actividades ocultistas y hacan negocios poco honestos actuando como charlatanes, tambin se les vea como magos o brujos. Entre los principales objetivos de los alquimistas estaba convertir diversos metales en oro, que ya entonces era un material sinnimo de riqueza. Muchos conocimientos sobre las sustancias y sus cambios fueron descubiertos en esta bsqueda, pero muchos ms se perdieron, pues ellos mismos llevaban poco control de los procesos, los mantenan en secreto para no ceder privilegios y llamaban a cada cosa con nombres que los dems no entendan.1.16. Henning Brand (1630-1710) fue un alquimista alemnque, en la bsqueda de convertir otros metales en oro, obtuvo por primera vez un slido brillante, el fsforo blanco; lo logr hirviendo su orina, calentndola con arena y condensando los vapores generados.Los alquimistas se dedicaban a combinar sustancias, analizar fenmenos naturales, disear aparatos, experimentar con venenos y muchas actividades ms que les permitan mostrar hechos asombrosos y hasta desarrollar tcnicas tiles, lo que hizo que muchos de ellos recibieran proteccin de los gobernantes de sus regiones y adquirieran una posicin de privilegio, pues su conocimiento aplicado a las armas,1.17. El mdico suizo Theophrastus Bombastus vonHohenheim, mejor conocido como Paracelso, fue el creador de la iatroqumica, disciplina en la que experimentaba con diferentes sustancias qumicas para curar, como un antecedente del uso de las medicinas. A l se atribuye la frase: La dosis hace el veneno.Leccin 1 La qumica, la tecnologa y t25 27. Pinsale! Para una actividad como la alquimia, qu ventajas hubiera representado que los alquimistas organizaran y anotaran claramente su informacin y la compartieran con los dems, con un lenguaje comn? Tienes idea de cmo se ha abordado este aspecto en la qumica moderna? Comparte tus ideas con tus compaeros.La importancia del trabajo experimental Tal como lo era la alquimia, la qumica 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 til para llevar a cabo trabajo prctico y, con imaginacin e ingenio, pueden ponerse en prctica experiencias grandiosas. Lo que s es importante es organizar este trabajo, pues experimentar no es slo revolver sustancias por ocurrencia, lo que puede resultar incluso peligroso. Ya conoces el laboratorio? Como parte de este curso podrs apreciar muchos cambios sorprendentes, observars fenmenos que te ayudarn a comprender el porqu de algunas ideas y podrs disear 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 l se desarrollarn muchas de las actividades que te proponemos en este libro. En la primera ocasin que acudas al laboratorio, ser importante que identifiques algunos aspectos: >> Funcionan bien las puertas como para salir en caso de emergencia? >> Con qu instalaciones est equipado?1.18. Localiza las tomas de agua, de gas y los contactos elctricos, que suelen ser de utilidad.>> Qu equipo usars para proteccin?1.19. Analiza con tu grupo la conveniencia de emplear una bata, guantes y gafas de proteccin siempre que sea necesario.26Bloque 1 Las caractersticas de los materiales 28. >> Qu equipo hay contra incendios?1.20. Localiza extintores, regaderas omantas y analiza cmo y cundo se usan.>> Qu tipo de actividades estn restringidas? Razona qu riesgos tendra tu salud y el desarrollo de los experimentos si se pudiera comer o beber, fumar, jugar y trabajar solo o sin atencin en el laboratorio.Herramientas1.21. Nunca pruebes, toques o huelas directamente un reactivo de laboratorio, pues la experiencia puede ser muy peligrosa.>> Qu materiales, aparatos y sustancias hay en el laboratorio?Tu trabajo experimental ser tan importante para este curso, que sera conveniente que llevaras un registro continuo, claro y organizado de tus actividades en un cuaderno especial o bitcora. Con las observaciones registradas podrs analizar y buscar explicaciones o interpretar lo ocurrido con ms facilidad. Qu tal si la estrenas con una descripcin y un esquema del laboratorio que acabas de analizar?1.22. A medida que vayamos trabajando, conocers aparatos especialmente diseados para medir, calentar, contener, mezclar y muchas otras funciones. La mayora se pueden sustituir por material casero, as que no te preocupes si no cuentas con alguno de ellos.Leccin 1 La qumica, la tecnologa y t27 29. Ahora que ya conoces el laboratorio, te sugerimos que lleves a cabo los siguientes experimentos, con los que pondrs en prctica acciones y actitudes deseables para hacer ciencia; organzate en equipos de tres o cuatro personas. En cada actividad resaltaremos aspectos de la construccin del conocimiento cientfico; pon mucha atencin, pues lo que aprendas te ser til cada vez que tengas relacin con la ciencia. Adems, sigue las indicaciones y las medidas de precaucin que se recomiendan, pues de lo contrario puedes tener accidentes o echar a perder el material. Fjate tambin que cuando se mencionan sustancias qumicas, se acompaa su nombre con el smbolo que los qumicos le damos, y que forma parte del lenguaje de esta ciencia.Experimentacin e interpretacin En este primer experimento que realizars con tu equipo te proponemos poner especial atencin en la observacin 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 qumico sangriento1.23. PRECAUCIN! Recuerda que en el laboratorionunca debes probar las sustancias y que es conveniente lavarte bien al terminar.Necesitas: Dos vasos de precipitados de 100 mL Esptula o cuchara pequea Algodn Cloruro de hierro(III), FeCl3 Tiocianato de potasio, KSCN Agua28Bloque 1 Las caractersticas de los materialesDesarrollo: >> En cada vaso pon 10 mL de agua. >> En uno de ellos aade con la esptula un poco de tiocianato de potasio y revuelve hasta que se disuelva. >> Enjuaga y seca muy bien la esptula y en el segundo vaso agrega un poco de cloruro de hierro(III). Disuelve bien y vuelve a lavar la esptula. >> Humedece un algodn con la disolucin de cloruro de hierro(III) e impregna una parte de tu brazo con ella. >> Moja la esptula con la disolucin de tiocianato de potasio y toca con ella la zona del brazo mojada con la otra disolucin, simulando que te cortas. >> Observa qu ocurre y al terminar lvate muy bien con agua y jabn. A naliza y concluye: >> Compara la apariencia de las sustancias en disolucin antes y despus de reunirlas: parecen lo mismo? >> De acuerdo con lo observado, crees que se trate de un cambio fsico en el que slo se reunieron las sustancias o de un cambio qumico en el que stas se transformaron en otras? >> La sola observacin te aporta toda la informacin para comprender lo sucedido? Qu ms crees que hace falta? >> Comenta con tu equipo qu pudo suceder y concluyan con la asesora de su profesor. 30. >Manos a la Obra! Abstraccin y generalizacin Con la actividad anterior pudiste darte cuenta de que un experimento nos permite obtener informacin, pero la experiencia con la que ya contamos y el anlisis razonado son lo que nos permite interpretar lo ocurrido. As que la construccin y el desarrollo de la ciencia requieren de la abstraccin, que implica procesar la informacin por medio del razonamiento. Este procesamiento se presenta desde que hacemos hiptesis, 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 vlido, es preciso repetir muchas veces los experimentos y analizar si todos los factores que pueden influir estn siendo considerados, pues cuando los cientficos afirman una idea es porque as sucede en todas las pruebas que han realizado. Tambin 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 vara, habr que modificar las explicaciones, justificaciones o leyes que se haban considerado vlidas. Las ciencias se autocorrigen cuando es necesario.cido clorhdrico, HCl, cido sulfrico, H2SO4, cido ntrico, HNO3 Vinagre (es disolucin en agua de una sustancia llamada cido actico, CH3COOH) Disolucin de azcar de mesa (se llama sacarosa, C12H22O11) Alcohol etlico, CH3CH2OH Sobre de sal de uvas (lo consigues en la farmacia)1.25. Asegrate siempre de que todo el material est limpio antes de usarlo. Desarrollo: >> Pon los 6 tubos en la gradilla y con la esptula aade a cada uno un poco de bicarbonato de sodio, procurando que todas las cantidades sean similares. >> Aade al primer tubo 2 mL de la disolucin de cido clorhdrico, observa lo que sucede, y repite el proceso con los dems tubos cambiando en cada uno el lquido (cido sulfrico, cido ntrico, vinagre, disolucin de azcar y alcohol etlico). 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 qu sustancias contiene el polvo.1.24. Para manejar las condiciones en las que ocurren los fenmenos, muchas veces es necesario trabajar en ambientes creados para mantener todas las variables bajo control.Qu tienen en comn? Necesitas: 6 tubos de ensayo Gradilla Esptula Pipeta de 5 mL Bicarbonato de sodio, NaHCO3 Disoluciones de los siguientes cidos que preparar tu maestro:A naliza y concluye: >> Describe lo que ocurri en cada tubo y en la sal de uvas. >> Haz una lista de las sustancias con las que ocurri algo similar. >> Piensa: el jugo de limn contiene, entre otros componentes, una sustancia llamada cido ctrico, qu crees que pasar si agregas jugo de limn al bicarbonato de sodio? Por qu? Sera deseable que comprobaras tu suposicin con tu equipo, ya sea en el laboratorio o en casa. >> Aunque en este caso slo se hicieron unas cuantas reacciones, aplicaste alguna generalizacin? Por qu? Comenta con tu equipo y anota tus conclusiones.Leccin 1 La qumica, la tecnologa y t29 31. Representacin a travs de smbolos, 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 comprensin, la representacin y la comunicacin de las ideas y descubrimientos son fundamentales para el avance, y para facilitarlas podemos echar mano de esquemas, diagramas, cuadros, grficas. 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 qumica y el ambiente, como ejemplo observa y analiza las siguientes figuras que contienen informacin til para ese tema:Pases que generan mayor emisin de dixido de carbono 1800 1600Millones de toneladas de dixido de carbono1400 1200 1000 800 600 400 200del mundo se generaron ms emisiones de dixido de carbono a la atmsfera durante el ao 2000. Qu factores crees que influyan en la generacin de ms o menos contaminantes?30ra niail UcBr asa ra li Au stx ico MFr an cialia ItaCaUn id oiana d Co re ad el Su r1.26. Esta grfica muestra en qu pasesRe in oemana AlIn din JapRu siain a ChEUA0PasesLas explicaciones y representaciones que logran los cientficos no son necesariamente verdaderas. Aunque deben ser lgicas, apoyarse en experiencias, permitir hacer predicciones que s se cumplen y no fallar ante ningn fenmeno observable, no dejan de ser propuestas o modelos, que pueden sustituirse o modificarse si se descubre algo que los contradiga o se propone unaBloque 1 Las caractersticas de los materiales 32. explicacin que se considere mejor. Un modelo ser ms 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 pequeas bolas y varillas, que representan tomos y los enlaces que los unen. Obviamente, el tamao, el color e incluso la forma que se aprecian en este modelo tridimensional no necesariamente coinciden con la realidad, pero son una representacin de las sustancias que forman parte indispensable de la comprensin de la qumica.Caractersticas de la qumica: lenguaje, mtodo y medicin La qumica, parte del conocimiento universal, comparte con las dems ciencias la visin objetiva de los fenmenos, 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 cientficas, como vers en diversos ejemplos que desarrollaremos a lo largo del texto. Por otro lado, esta visin 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 fenmenos que se analizan en qumica se aprovechan conocimientos adquiridos empricamente, pero la ciencia requiere ir ms all para comprobarlos y sistematizarlos. A diferencia de las ideas de la religin, de la astrologa y de otras actividades esotricas, en qumica jams partiremos de dogmas o de principios que no puedan someterse a la duda y al diseo de mecanismos de comprobacin. La qumica tiene tambin sus particularidades de lenguaje y representacin. Ya empezaste a conocer los nombres de algunas sustancias y los smbolos que se les asignan, y tambin algunos materiales y aparatos que se emplean comnmente en esta disciplina. Adems, la clasificacin de los materiales y los objetos de estudio es otra herramienta que facilita y organiza el trabajo. Habrs notado tambin que, si bien no hay un mtodo nico de desarrollo de la ciencia, hay ciertos aspectos como la planeacin, la observacin, la abstraccin, la experimentacin, la comprobacin, el anlisis, la interpretacin y la comunicacin de resultados que se presentan en todos los procesos de la qumica. Como una forma de transmitir los logros y conocimientos, existen publicaciones peridicas especializadas en qumica a las cuales los cientficos envan artculos en los que describen con todo detalle y rigor sus descubrimientos y la forma en que los consiguieron para que otros puedan reproducirlos. Tambin hay libros y revistas de divulgacin, 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 qumica an nos falta analizar otra ms, una que fue fundamental para que los primeros qumicos se distinguieran de los alquimistas: la medicin. Con el siguiente experimento podrs ver un ejemplo de la importancia de medir.CH4CO2H2O1.27. Representacin tridimensional de las molculas de dixido de carbono, CO2 , metano, CH4, y agua, H2O, estn entre las principales generadoras del llamado efecto invernadero y el calentamiento global.1.28. Las diferentes sustancias se puedenclasificar de acuerdo con sus propiedades comunes. Por ejemplo, los llamados cidos, entre otras caractersticas, reaccionan de forma similar.Leccin 1 La qumica, la tecnologa y t31 33. >Manos a la Obra! Qu combustible libera ms energa al quemarse?Alcohol etlico y gasolina 1 probeta de 50 o 100 mLfacilidad, as que no prendas cerillos hasta no estar seguro de que ambos combustibles estn en las lmparas cerradas.Desarrollo: >> Etiqueta las lmparas (alcohol y gasolina). >> Con la balanza, mide la masa de cada una de las lmparas y anota en tu bitcora 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 colcalos en la respectiva lmpara. >> En cada vaso aade 50 mL de agua medidos con la probeta. >> Enciende las lmparas e inicia el calentamiento del agua. >> Controla la temperatura de cada vaso y cuando el termmetro marque 70 C coloca la tapa de la lmpara para que se apague la mecha. >> Mide en la balanza la masa restante de cada combustible y comprala con la cantidad inicial.Necesitas: 2 lmparas de alcohol 2 vasos de precipitados de 250 mL 2 tripis y rejillas con asbesto 2 termmetros 2 soportes universales con pinzas Probeta de 50 mL BalanzaA naliza y concluye: >> Comenta con tu equipo qu factores o variables controlaste durante el experimento y describe cmo lo hiciste en cada caso. >> Cmo puedes saber cul de los dos combustibles aporta ms energa por unidad de masa? >> Qu importancia tiene medir para que esta experiencia te permita responder la pregunta anterior?GasolinaAlcohol1.29. Vas a usar alcohol y gasolina, que se incendian con mucha1.30. El trabajo cientfico se desarrolla en muchos campos, pero los objetivos son comunes: descubrir los secretos de la Naturaleza, comunicarlos, compartirlos y disear formas de aprovecharlos.Reflexiona 1. Explica en tu cuaderno, con tus propias palabras: qu son el trabajo y el conocimiento cientficos? 2. Comenta con tus compaeros cmo se relaciona la qumica con la fsica, la biologa, la geografa, las matemticas, la historia, la economa, la cocina y el arte. Podrn encontrar campos de accin donde se requieran varias de ellas a la vez?32Bloque 1 Las caractersticas de los materiales3. En una revista apareci un anuncio en el que se ofreca la venta de agua de un manantial que cura una gran cantidad de enfermedades con slo ingerirla durante un mes. Por otro lado, en un comercial de televisin se mostr cmo en cinco das la aplicacin de una crema logr que los usuarios bajaran cinco kilogramos de grasa de la cintura. Qu crees que hara un qumico si estuviera interesado en estas informaciones? 34. 1.3 T decides: cmo saber que una muestra de una sustancia est ms contaminada que otra? Ya hemos visto, con diversos ejemplos, que mediante la aplicacin de los conocimientos que genera la qumica se busca resolver necesidades bsicas