EL VIATGE DELS ÀTOMS

1. Introducció.

Idees principals del text que has de tindre clares i que s’han comentat a classe:

* Tota la matèria està formada per àtoms. I què és la matèria? Doncs matèria és tot allò que té massa i ocupa un espai a la natura. Tot el que existeix a l’Univers és matèria o energia. Al llarg del curs descobrirem característiques de la matèria i de l’energia. De moment, comencem per la matèria. Així, tota la matèria que ens envolta es contrueix a partir d’uns mòduls o unitats que els científics van anomenar àtoms. La matèria pot ser visible per als nostres ulls (una fulla d’un arbre, un llapis, la teua ma, etc) o invisible (l’oxigen que respires, un bacteri, etc) però, siga visible o no, està formada per àtoms. * Els àtoms son per a la natura com les peces d’un joc de construccions com el Lego. En els jocs de construccions com el Lego hi ha peces de diferents colors i tamanys que pots unir i combinar com vulgues per a construir els objectes que imagines. A la natura és paregut: hi ha diferents tipus d’ àtoms que, segons com s’uneixen, formen unes substàncies o unes altres. Podem dir que les peces de Lego del mateix color i tamany representen un tipus d’àtom. I àtoms “iguals” representen el que els científics han anomenat elements químics. De segur que ja en coneixes uns quants...

* Els àtoms viatgen per la natura des de fa milions d’anys...alguns des de l’inici de l’Univers! Aleshores...d’on venen els àtoms? Doncs depèn del tipus d’àtom o element. Hi ha dos elements químics, l’Hidrogen i l’Heli, que existeixen des del principi (recordes la teoria del Big Bang?); uns altres, com el Carboni, l’Oxigen, el Silici o el Ferro, es formen dins de les estreles i tots els elements que són més pesats que el Ferro, es formen durant les explosions supernova d’algunes estreles. Així, les estreles són “fàbriques” d’energia (que emeten contínuament a l’espai) i d’elements químics que van guardant al seu interior. Algunes estreles exploten al morir. En esta explosió anomenada supernova, llancen tots els elements químics que tenen dins i, a més, formen molts més de nous. Tots estos elements es dispersen per l’Univers a gran velocitat...i comença el seu viatge. Per això diuen que som “polvo de estrelles” perquè quasi tots els àtoms del nostre cos es van formar en alguna de les estreles de l’Univers. * Quasi tots els àtoms del nostre cos es renoven cada cert temps. No hi ha una data exacta però entre 7 i 10 anys renovem quasi tots els àtoms del nostre cos, excepte alguns com els àtoms de les nostres neurones. I com els renovem? Doncs incorporem de nous gràcies a l’aire, a l’aigua i als aliments; i eliminem en la suor, al defecar, al orinar, en les llàgrimes, quan ens cau un pel o es tallem les ungles; quan sagnem al fer-nos una ferida... * Els àtoms viatgen per la natura passant d’un cos a un altre... La matèria i l’energia ni es creen ni es destrueixen, sols es transformen. Tot a la natura està en un procés de canvi constant i, d’alguna manera, connectat. Els àtoms que en este instant de temps formen part del teu cos tenen una història. Abans de formar part de tu han format part d’un altres cossos (vius o inerts) i han passat a formar part de tu a través de l’aire, l’aigua, els aliments...fins i tot alguns van formar part dels teus avantpassats. Alguns existeixen des de l’inici de l’Univers (uns 14.700 milions d’anys!) i la majoria vénen d’alguna estrela que fa milions d’anys va existir a anys-llum de distància, en una galàxia potser encara desconeguda per a l’espècie humana....no et sembla meravellós? T’imagines que cadascun dels teus àtoms poguera contar-te la seua història?

2. La Taula Periòdica dels elements químics. A mesura que els científics van descobrint elements químics nous van organitzant-los en una taula anomenada Taula Periòdica. Fins ara hi ha 118 elements; 98 es poden trobar a la natura i 20 són artificials o sols existeixen a l’espai. Cada element té un nom i un símbol característic. En la Taula Periòdica de baix sols apareixen els símbols dels més importants per a nosaltres i que poc a poc, anirem coneixent. A mesura que anem descobrint-los, completa el quadre de baix i pinta la casella de la Taula Periòdica amb el color corresponent. Ja pots començar, de segur que ja saps uns quants!

símbol i nom símbol i nom símbol i nom símbol i nom símbol i nom

3. Substàncies pures: elements i compostos. A.1. a) Observa les següents imatges e intenta classificar-les en elements/substàncies simples i compostos.

b) Quin criteri has seguit per a fer-ho?

Les substàncies pures es representen mitjançant fórmules químiques anomenades molècules. En la fórmula d’un molècula apareixen els símbols dels elements químics que la formen i, amb subíndex, el número d’àtoms de cada element que la formen. La molècula és la part més xicoteta que presenta totes les propietats físiques i químiques d’una substància. Si està formada per àtoms d’un mateix element químic representarà una substància simple i si està formada per diferents elements representarà un compost. Així, per exemple, la fórmula química de la glucosa és C6H12O6. De la seua fórmula obtenim la següent informació: - La molècula de glucosa està formada per tres elements químics: C, H i O, per tant, és un compost. - La molècula de glucosa té sis àtoms de carboni, dotze àtoms d’hidrogen i sis àtoms d’oxigen, es a dir, en total té 24 àtoms.

A.2. Raona i completa el quadre.

Substància Molècula Fórmula N. Elements N. Àtoms Classificació

H2O

O3

O2

CH4

Substància Molècula Fórmula N. Elements N. Àtoms Classificació

CO2

C6H12O6

Al

NaCl

C

C

Conceptes clars: element, compost, molècula i fórmula química Un element químic és una substància pura que no pot descompondre’s en cap altra substància pura més senzilla. Es coneixen 118 elements químics diferents, dels quals 90 són naturals, i la resta artificials. Cada element es representa per un símbol d'una o dues lletres, Un compost químic és una substància pura formada per dos o més elements químics i que pot descompondre's en aquests per mètodes químics apropiats. Els composts químics tenen una estructura química definida, única i amb una relació determinada dels components.

La majoria dels elements químics existeixen en combinació amb altres elements formant els composts químics. De fet, només una petita quantitat d'elements es troben lliures a la natura: els gasos nobles en forma d'àtoms solitaris, l'oxigen i el nitrogen en forma de molècules diatòmiques, O2 i N2, el sofre en forma de molècules de vuit àtoms, S8, el carboni en forma de grafit o diamant i els metalls nobles coure, argent, or i platí.

En la fórmula química d’un molècula apareixen els símbols dels elements químics que la formen i, amb subíndex, el número d’àtoms de cada element que la formen. La molècula és la part més xicoteta que presenta totes les propietats físiques i químiques d’una substància. Si està formada per àtoms d’un mateix element químic representarà una substància simple i si està formada per diferents elements representarà un compost.

Mescles: Homogènies i heterogènies. A.3. Observa amb atenció els recipients que el professor/a ha dut a classe, investiga i completa el quadre.

¿Què és? ¿Té aspecte uniforme?

Estat (s/l/g)

Classificació (homogènia/heterogènia)

Investiga els seus components

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

Conceptes clars: mescla homogènia i mescla heterogènia En química, una mescla o barreja és una substància formada per dos o més components de tal forma que no ocorre una reacció química entre ells i cadascun dels components manté la seva identitat i propietats químiques.

Una mescla homogènia és aquella en la que no es poden distingir els components a simple vista, ja que presenta una distribució uniforme de les diferents partícules i qualsevol dels seus punts té la mateixa composició, propietats i estat. Les mescles homogènies també s’anomenen dissolucions.

Una mescla heterogènia és una mescla on se n'aprecien a simple vista els seus components, per tant, la seua composició no és uniforme.

A.4. Indica baix de cadascun dels quadres si conté una substància simple, un compost o una mescla:

A.5. Observa les següents caixes i respon les qüestions:

a) Quines caixes contenen un element? b) Quines caixes contenen un compost? c) Quines caixes contenen una mescla? d) Quines caixes contenen una mescla de dos elements? e) Quines caixes contenen una mescla de dos compostos? f) Quines caixes contenen una mescla d’un element i un compost? g) Quines caixes contenen una mescla de dos elements i un compost?

A.6. Imagina que les boles blanques de les caixes de l’activitat anterior foren àtoms d’oxigen (O), i que les boles negres foren àtoms de carboni (C). Indica en quina de les caixes tindríem: a) Àtoms d’O:

e) Àtoms d’oxigen i de carboni:

b) Àtoms de C:

f) Molècules de CO i CO2:

c) Molècules de diòxid de carboni: CO2:

g) Oxigen, Carboni i CO:

d) Molècules de monòxid de carboni CO:

h) Oxigen i CO:

A.7. Qüestions per a investigar i conèixer millor els elements químics

1. Què és un element químic?

2. Quins són els dos elements químics que existeixen quasi des del principi de l’Univers?

3. Quins elements químics es formen dins de les estreles?

4. Què es una supernova?

5. Quins són els elements més abundants a l’Univers?

6. Quin és el combustible actual del Sol per a produir energia?

7. Quin és l’element més abundant a l’atmosfera?

8. Quins són els elements més abundants a l’escorça terrestre?

9. Quins són els tres elements més abundants dels éssers vius?

10. Quin és el combustible actual del Sol per a produir energia?

11. Què diferencia un element d’un compost?

12. Cada quan de temps es renoven els àtoms del nostre cos?

13. Quin tipus de cèl·lules no renoven mai els seus àtoms?

14. Quin significat té la frase “som pols d’estreles”?

15. Què caracteritza a una substància pura?

16. Quina diferencia hi ha entre una substància pura i una mescla?

17. Quina diferencia hi ha entre una mescla homogènia i una mescla heterogènia?

18. Quina és la fórmula de l’oxigen que respirem?

19. Quina és la fórmula de la molècula de metà?

20. Les substàncies en estat gasós tenen àtoms? I massa?

21. Quin és l’element característic de la matèria orgànica?

22. Com s’anomena la substància simple que ens protegeix dels rajos UV del Sol? Escriu la seua fórmula

23. Com s’anomena el gas que porten algunes begudes? Quins elements el formen?

24. Quin element és beneficiós per a la higiene i prevenció de problemes bucals?

25. Quins elements formen l’acer inoxidable (material de molts utensilis de cuina)?

26. Quins elements formen l’or blanc?

27. Quina estructura té la sal NaCl?

28. Què tenen en comú el grafit i el diamant?

29. Quins és l’element més important de les bateries dels mòbils?.

30. Quins són els únics elements químics que poden estar en la natura en forma atòmica (àtoms solts)?

31. Quin és l’ element que s’utilitza majoritàriament per al cablejat elèctric?.

32. Quin element químic s’utilitza per mantindré la higiene de les piscines?

33. Quin és l’element principal dels combustibles fòssils (petroli)?

34. Quin element present en la llet és fonamental per al desenvolupament dels ossos?.

35. Quin element és essencial en l’hemoglobina: proteïna responsable del color de la sang i encarregada de transportar l’oxigen?.

36. Quins elements químics formen la molècula d’ADN?

37. Quin és l’ únic metall que a temperatura ambient està en estat líquid?.

38. Quin element químic present en els plàtans és molt important per al sistema muscular?

39. L’aigua mineral és una substància pura?

40. Com s’anomenen els tres tipus de partícules subatòmiques que formen els àtoms per dins?

A.8. Anàlisi del viatge dels àtoms d’alguns elements químics en la història del Pop Up

ELEMENTS FRAGMENT DE LA HISTÒRIA A REPRESENTAR…

Una estrela explota (supernova) i molts àtoms ixen disparats en totes direccions...

Formació de la Terra (un punt que va donant voltes i creixent a mesura que afegeix matèria interestel·lar...fins que apareix la Terra).

Milions d'anys després ...Una ovella corre lliure i feliç pel camp. De sobte, es xoca contra un arbre i cau morta a terra. Passen dies i nits i els bacteris del sol la descomponen i els nutrients passen a terra.

Un agricultor sembra llavors en el lloc on va morir l’ovella. El cel s'ennuvola i comença a ploure. Surt el sol i creix un taronger. L'arbre absorbeix pels arrels nutrients del sòl i realitza la fotosíntesi. Creixen les taronges.

Una xica embarassada cull unes quantes taronges, entra en casa, es fa un suc de taronja i se’l beu. A l'estómac se separen les substàncies i circulen pel cos a...pell, muscles i pulmons.

La xica fa esport. Al suar transpira vapor d'aigua que passa a l'atmosfera, on s’uneix amb altres molècules de vapor d’aigua per formar els núvols. Els músculs consumeixen la glucosa per obtindré energia i al respirar s’elimina diòxid de carboni.

La xica està dormint i, a través del cordó umbilical, passa la vitamina C del suc al bebè. Passen mesos i apareix el nadó.

25 anys després...El nadó s'ha fet gran, és científic i crea fibra de carboni a partir de fibres tèxtils d'ovella. Amb la fibra de carboni construeix un satèl·lit.

Es llança el satèl·lit i s'allunya de la Terra per estudiar el sol.

El satèl·lit es desintegra prop del sol, hi ha una explosió i els seus àtoms tornen a l'espai exterior...FI?