Introducción a la Química

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Muchos científicos a pesar de seguir filosofías y creencias erróneasde su época, pudieron brindar grandes aportes para la ciencia

y la sociedad del futuro.

Estos científicos eran conocidos como alquimistas porque practicabantales filosofías en aquel tiempo, se afanaban constantemente en des-cubrir una piedra milagrosa (piedra filosofal) que les permitiera conver-tir (transmutar) metales no nobles (cobre, hierro, entre otros) en elcodiciado oro, curar algunas enfermedades y hasta lograr la inmortali-dad. Para lograr este objetivo realizaban experimentos sin una secuen-cia controlada o sin procedimientos de optimización.

Por ejemplo, el alquimista alemán Henning Brand, en el año 1669, conla intención de descubrir la piedra filosofal realizaba experimentos, enlos cuales, intentaba hacer transmutar orina humana en oro, utilizandoun sistema para destilar una mezcla de arena con orina; fueron un totalde 50 cubos de orina que utilizó. A pesar de no haber logrado su objetivo descubrió una nueva sustan-cia, a la cual llamó fósforo en honor al dios griego eósforo. Actualmente los compuestos formados con esta sustancia se utilizan enla producción de fertilizantes para la agricultura, en la levadura artifi-cial, en lámparas fluorescentes, en la producción de acero y bronce, enla prevención de la corrosión en tuberías, en pastas dentales, deter-gentes, entre otras aplicaciones.

Método Científico ObservaciónExperimentaciónLeyHipótesisTeoría

Sistemas de medición utilizados enQuímica

Cantidades expresadas en notacióncientífica Suma y resta en notación científicaMultiplicación y división en notación científica

Medidas de Longitud Medidas de Superficie Medidas de Volumen

Medidas de CapacidadMedidas de Masa Medidas de TemperaturaMedidas de TiempoDensidadDiferencia entre Masa y PesoEquivalencias entre el Sistema Interna- cional y el Sistema Inglés.

Definición de QuímicaEvolución de la QuímicaDivisión de la Química y relación con otras cienciasImportancia de la Química en losdiferentes campos industriales.

"Aquel que duda y no investiga, se tornano sólo infeliz, sino también injusto".

Blaise Pascal

Introducción al estudiode la Química

Competencias Generales:Competencias Generales: Cognoscitiva, Metodológica, Social y de Logro

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1. ¿Cuál es la diferencia entre los pensamientos de la edad antigua y la edad media?

En base a la lectura, contesta las siguientes preguntas:

2. ¿Gracias a qué tipo de herramientas o técnicas se pudo generar un avance en la evolución de la Química?

3. ¿A partir de qué siglo se considera a la Química como una ciencia de carácter experimental y no solamenteteórica o filosófica?

4. Menciona dos aplicaciones de la Química en la industria.

Evolución del Pensamiento QuímicoEvolución del Pensamiento QuímicoEn la época primitiva (Edad de Piedra y Edad de los Metales), se daba un sentido mági-co y místico a los materiales y a los cambios que se observaban en la naturaleza, crean-do una definición abstracta de los fenómenos cotidianos.

En la antigua Roma, la filosofía sustituyó al misticismo, ya que intentó explicar la natu-raleza y la composición de los materiales mediante la razón humana. Esta época secaracterizó por la incertidumbre, ya que no se podía demostrar correctamente muchospostulados y teorías de aquel entonces.

En la Edad Media, la humanidad avanzó en la comprensión de los materiales al surgirun nuevo pensamiento conocido como “alquimia”. Se creía que los materiales se trans-formaban y perfeccionaban hasta convertirse en oro. Además, se utilizaron algunasherramientas para apoyar estas investigaciones, tales como la balanza, el mechero, entreotras.

En el siglo XV comenzaron a sustituirse las explicaciones filosóficas por aquellasbasadas en la experimentación. Surgió así la Química Analítica propuesta por RobertBoyle y Antoine Lavoisier, los cuales fortalecieron la investigación científica. Noobstante, el pensamiento humano recién comenzaba a despertar.

A partir del siglo XIX (Revolución Industrial), los descubrimientos y las máquinas ledieron un giro a la sociedad; pero es en el siglo XX cuando la Química alcanzó su desa-rrollo científico, encontrándose hoy en día integrada a muchas áreas del conocimientoy a diversas aplicaciones industriales.

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¡Recuerda!La ley científica no presentaexcepciones, a diferenciade las leyes del ámbitosocial las cuales pueden sercambiadas o reformadas.

Método CientíficoDesde la antigüedad el hombre ha buscado explicaciones sobre la naturaleza de loque ve, siente y escucha; sin embargo, muchas veces encontraba dificultades parallegar a una conclusión, por lo cual, le era imprescindible la necesidad de desarro-llar una secuencia de procedimientos, formulando métodos para llegar alconocimiento de la verdad. El hombre a través de la historia siempre ha estado enbúsqueda del conocimiento; es así como se origina el método científico.

Se define como método científico a un conjunto de pasos ordenados que sonseguidos y empleados por el investigador, con el objetivo de ampliar elconocimiento científico de algún fenómeno observado, y que éste sea de aplicaciónútil para el hombre.

Los pasos del método científico, comunes a todos sus modelos, son: la observación,el planteamiento del problema, la formulación de hipótesis, la experimentación, elregistro y el análisis de datos (leyes), la confirmación de hipótesis, y la enunciaciónde teorías.

Los modelos del método científico de mayor relevancia son: el inductivo o experi-mental y el teórico o deductivo.

Método InductivoActualmente es el más utilizado por la comunidad científica. Se inicia con la partici-pación de los órganos de los sentidos para la captación y análisis de los fenómenosnaturales que ocurren a nuestro alrededor.

Luego, se hacen pruebas a las observaciones, modificando los factores o variablesque influyen tanto en lo cualitativo (propiedades) como en lo cuantitativo (canti-dades).

Todo investigador o científico, después de haber observado y experimentado, llegaa establecer relaciones entre las variables, que son expresadas mediante fórmulas oenunciados.

Observación: Aplicación de los órganos de los sentidos en el análisis de unobjeto o de los diferentes factores que influyen en el desarrollo de un fenómeno.

Experimento: Observado el objeto o fenómeno, realizamos estudios controla-dos o investigaciones controladas del mismo.

Ley Científica: Resumen de los experimentos realizados al objeto o fenómeno,mediante fórmulas o enunciados. La ley científica no presenta excepciones.

Unidad 1 Introducción al estudio de la Química

La palabra método provienede la unión de dos vocablosgriegos, meta: hacia, a lolargo y odos: camino.

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Método DeductivoSon pocos los científicos que utilizan este método; sin embargo, aquellos que hanhecho uso del mismo han ayudado al avance de la ciencia y de la tecnología, son loscasos de Isaac Newton con su Teoría Gravitacional y Albert Einstein con su Teoríade la Relatividad.

El punto de partida del método deductivo es una teoría ya conocida, que es tomadacomo hipótesis. A ella, se adicionan nuevas leyes que, en su mayoría, son descu-biertas por el método deductivo, originando así una nueva teoría; ésta es aceptadapor la comunidad científica después de comprobar que explica muchos fenómenosconocidos con un nuevo enfoque.

En los laboratorios se realizan observaciones de nuevas propiedades de las sustan-cias, al mismo tiempo que se experimenta su comportamiento al mezclarse con otrassustancias químicas. Esto origina el enunciado de nuevas leyes, hipótesis y teorías.En conclusión, el método científico es ampliamente aplicado en Química y en todaslas demás ciencias.


Algunos ejemplos son: la ley de conservación de la masa, ley de las proporcionesdefinidas y otras que serán temas de estudio en las siguientes unidades.Las leyes científicas no explican o dan una respuesta a las preguntas que se origi-naron en la observación. ¿Por qué? ¿Cómo? ¿Qué factores o variables explican elfenómeno?, etc. Las respuestas a estas preguntas, que de manera anticipada tratande explicar un fenómeno, se denominan hipótesis.

Hipótesis: Es una explicación tentativa de la ley científica. Es una suposicióna la solución del problema que deberá ser probada nuevamente en experimentos.

La base esencial para formular hipótesis es que toda causa origina un efecto.

Finalmente, cuando se confirma la veracidad de una hipótesis por medio de laexperimentación y, en consecuencia, la ley inducida tiene validez porque puede sercomprobada en cualquier lugar con las condiciones fijadas, se le da el grado deTeoría.

Teoría: Es una hipótesis, que sometida a experimentos, no se le ha encontradocontradicción alguna, siendo aceptada por la comunidad científica.

¡Recuerda!Método inductivo: va de loparticular a lo general.

Método deductivo: va de logeneral a lo particular.

¡Recuerda!El método científico es unasecuencia ordenada depasos, por ejemplo nopodemos ir de la obser-vación del fenómeno a laley científica sin antes haberrealizado experimentos.

SSuummaa eenn nnoottaacciióónn cciieenntt íí ff iiccaa RReessttaa eenn nnoottaacciióónn cciieenntt íí ff iiccaa

3.8 x 10-7 + 2.9 x 10-9 +1.55 x 10-6

Desarrollo:0.38 x 10-6 +0.0029 x 10-6 +1.55 x 10-6

= (0.38+0.0029+1.55) x 10-6

= 1.93 x 10-6

25.456 x 10-2 - 343.715 x 10-3

Desarrollo:25.456 x 10-2 – 34.3715 x 10-2

= -8.92 x 10-2

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¿Sabías que?

Cuando compramos unamedicina solicitamos quetenga un compuesto en unacierta cantidad de mili-gramos (10-3 g). Estas canti-dades comúnmente son250 mg o 500 mg.

¡Recuerda!1) Producto de potencias de

igual base.10a.10b = 10a+b

2) Cociente de potenciasde igual base.

10a / 10b = 10a-b

3) Potencia de una potencia.(10a)b = 10a.b

Ejemplos

Sistemas de medición utilizados en Química Los investigadores o científicos, en las etapas de observación y experimentación,necesitan realizar mediciones y a su vez expresarlas de manera concisa. En esta sec-ción se considerarán las principales magnitudes utilizadas en los laboratorios, lamanera de expresarlas y sus equivalencias entre los distintos sistemas de medidas.

Cantidades expresadas en notación científica Algunas cantidades en Química son muy grandes y otras, muy pequeñas; por ejem-plo, en un gramo de oro hay 3 056 302 990 303 091 841 397 átomos de oro y eldiámetro de un átomo mide aproximadamente 0.000 000 000 1 metros; no obstantea estas cantidades las podemos escribir de manera breve y concisa con ayuda de lanotación científica.

La notación científica consiste en dejar el número de la forma:N x 10n

donde 1 ≤N≤10 , nXZ - {0}. n será entero positivo si al punto decimal se lo recorrehacia la izquierda del número, caso contrario será entero negativo.

Suma y resta en notación científicaPara sumar y restar en notación científica es necesario que la base 10 tenga el mismoexponente.

MMuulltt iippll iiccaacciióónn eenn nnoottaacciióónn cciieenntt íí ff iiccaa DDiivviiss iióónn eenn nnoottaacciióónn cciieenntt íí ff iiccaa

(15.458 x 10-20)(2.7 x 10-15)Desarrollo:(15.458)(2.7) x 10-20-15

= 41.7366 x 10-35

= 4.17 x 10-34

(2.9 x 10-17)/(1.3 x 10-14) Desarrollo:(2.9/1.3) x 10-17+14

= 2.23 x 10-3

Ejemplos

Multiplicación y división en Notación CientíficaPara multiplicar aplicamos la propiedad del producto de potencias de igual base ypara dividir, la propiedad del cociente de potencias de igual base.


Ejemplos

UUnn ggrraannoo ddee oorroo DDiiáámmeettrroo ddee uunn ááttoommoo

3 056 302 990 303 091 841 397 0.000 000 000 121 espacios

Exponente positivo

Notación Científica: 3.06 x 1021

10 espaciosExponente negativo

Notación Científica: 1 x 10-10

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1. Analiza la siguiente frase y encierra en un círculo elliteral correcto:La hipótesis de cómo resolver un problema en el ámbitode la Química implica...

a. El diseño de equipos o aparatos para medir el fenó-meno.

b. El diseño de aparatos y la elección de los medios deinvestigación.

c. Una suposición a un problema, no requiere pensar enmedios materiales.

a. Una hipótesis es una ____________ o conjetura pre-via sobre las causas del fenómeno observado.

b. El punto de partida del método deductivo es una___________.

c. Los modelos más utilizados en el método científicoson: el ____________ y el _____________ .

d. El ________________________ es un proceso derazonamiento que intenta no solamente describir loshechos sino también explicarlos.

a. La diferencia del tamaño promedio de un átomo dealuminio: 0.000000000143 m con uno de carbono:0.000000000091 m

b. La masa de una ballena jorobada puede llegar a ser40000000 gramos.

a. La observación consiste en un examen crítico ycuidadoso de los fenómenos.

b. Las leyes deben ser probadas mediante experi-mentos.

Según las partes del método inductivo, tenemos:

( ) Observación de( ) Formulación de( ) Diseño de

a. hipótesisb. fenómenosc. experimentos

( )

( )

2. Escribe los literales de la derecha en los paréntesisde la izquierda, según corresponda:

3. Escribe V de ser verdadero o F de ser falso:

4. Expresa las siguientes cantidades en notación cien-tífica:

a. La cantidad total de celulosa en kilogramos.b. La relación de celulosa entre el laurel y el cedro.c. La cantidad total de celulosa de la madera eucalipto

producida en un año.

5. La celulosa es un compuesto orgánico, principal-mente utilizado en la fabricación de papel, explo-sivos, celuloide, seda artificial, barnices. Esta bio-molécula se encuentra en un porcentaje del 50% enla madera. Supón que una industria procesa diaria-mente 123500 kilogramos de laurel, 25000 kilo-gramos de eucalipto y 78400 kilogramos de cedro.Calcula :

1. Completa las siguientes premisas:

a. Un enfoque a nivel general, considerando un todo,para luego describir un fenómeno

b. Desarrollar métodos que abarcan un simple hecho,para luego generalizarlo en forma de postulado.

c. Análisis de carácter global, pero puntualizando ydescribiendo cada fenómeno.

a. Compara el poder de conductividad térmica (capaci-dad para conducir el flujo de calor) entre la fibra devidrio (4.3 x 10-4 W/m °C) con respecto al asbesto(0.000345 W/m °C)

b. De la relación vidrio/asbesto efectuada en a. ¿Cuál deestos aislantes es más efectivo?

a. La relación diametral entre los glóbulos rojos y lasplaquetas de la sangre.

b. La suma diametral total de 5 glóbulos rojos con 27plaquetas.

c. La diferencia diametral entre 4 glóbulos rojos y 3 pla-quetas.

2. Analiza las siguientes frases y encierra en un círcu-lo el literal correcto:Un análisis inductivo significa:

4. Los glóbulos rojos de la sangre tienen forma dedisco cóncavo con un diámetro promedio de0.0000072 m y las plaquetas con forma de discotienen un diámetro promedio de 0.0000025 m. Determina y expresa en notación científica:

3. Los materiales de tipo compuesto (metales - cerámi-cos) son muy utilizados en la industria moderna. Un

ejemplo de éstos es la fibra de vidrio, la cual es muyresistente a altas temperaturas y se la utiliza muchocomo protección en hornos industriales para evitarlas pérdidas de calor. Responde las siguientes pre-guntas:

Competencias Específicas: Establece diferencias entreuna ley y una teoría., Identifica hipótesis y variables de un

problema.

c. Una hipótesis resume los experimentos reali-zados. ( )

Expresar en mm el radio atómico del magnesio cuya medida es 160 pm.

radio atómico = 1.6 x 102 pm x x = 1.6 x 10-17 mm

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¿Sabías que?El amstrong es una unidadmuy utilizada para expresarlongitudes atómicas, nopertenece al SI.

1 A =1.0 x 10-10 m

¡Recuerda!Existen dos sistemas demedida: el Sistema Inglésutilizado en los EstadosUnidos y en muchos territo-rios de habla inglesa, y elSistema Internacional deUnidades de Medida quees el estándar, es decir, uti-lizado por la mayoría de lospaíses a nivel mundial.

¡Recuerda!Los múltiplos y submúltiplosde la unidad son generadospor potencia de diez. Sonnombrados por prefijos queacompañan a la unidad:

Durante la observación de un fenómeno u objeto, el investigador necesita medir losfactores o variables que influyen en el mismo. Para este fin se debe tomar una unidad como patrón que servirá de referencia paracomparar cuantitativamente aquellos factores o variables. A este proceso se loconoce como medir.

Las magnitudes más utilizadas en Química son las del Sistema Internacional (SI),entre las cuales predominan las básicas como: longitud, masa, temperatura, tiempo,cantidad de sustancia; y las derivadas como superficie, volumen y densidad.

Medidas de LongitudSon muy utilizadas para medir el tamaño de átomos o moléculas y las distanciasentre ellos. La unidad patrón es el metro (m); sin embargo, esta unidad algunas vecessuele ser muy pequeña, por lo que en Química es común utilizar medidas inferioresa los submúltiplos del metro como lo son: la micra, la milimicra y el amstrong A .


Ejemplo

Medidas de SuperficieSon utilizadas para medir el área de cualquier superficie. Por ejemplo, la sal comúno cloruro de sodio (NaCl) es un sólido cristalino que tiene un ordenamiento estruc-tural interno denominado celda unitaria. Existen siete tipos de celdas unitarias, parael caso del cloruro de sodio se presenta el tipo cúbica. Podemos entonces a través delas medidas de superficie encontrar el área de las caras de la referida celda.

10-12m1 pm

103mm1 m

Determinar el área total (en cm2) de la celda unitaria del cloruro de sodio, si seconoce que la arista mide 564 pm.

La celda unitaria del cloruro de sodio es de forma cúbica, por lo tanto el área total= 6 a2, siendo a= 564 pm .

a = 5.64 x 102 pm x x = 5.64 x 10-8 cm

a2 = 3.18 x 10-15 cm2

Área total = 6 a2 = 6(3.18 x 10-15) = 1.91 x 10-14 cm2

Ejemplo

10-12m1 pm

102cm1 m

Factor Prefijo Símbolo1024 yotta Y1021 zetta Z1018 exa E1015 peta P1012 tera T109 giga G106 mega M103 kilo k102 hecto h101 deca da10-1 deci d10-2 centi c10-3 mili m10-6 micro μ10-9 nano n10-12 pico p10-15 femto f10-18 atto a10-21 zepto z10-24 docto y

¡Recuerda!En medidas de volumen ycapacidad son útiles lassiguientes unidades y equi-valencias:

Ejemplos de volúmenes:1 ml z 20 gotas de ungotero medicinal5 ml z 1 cucharadita250 ml z 1 tasa

Medidas de CapacidadSon también medidas de volumen, pero que sirven exclusivamente para medir líqui-dos o gases en un envase o recipiente.

El litro (l) es la unidad patrón. Entre las medidas de volumen y capacidad existe unarelación: 1 l = 1000 cm3 como se puede notar en la figura de arriba.

En Ecuador, es común la venta de botellas de agua de 500 cc (cm3). Si una fábricaembotelladora de agua quiere envasar 10 m3 de agua, ¿cuántas botellas de 500 ccenvasará?

Primero, procedemos a realizar la conversión de m3 a cc:

10m3 . . = 1 x 107 cm3

Luego, = 20000 botellas.

El siguiente gráfico muestra los principales instrumentos de laboratorio de Químicautilizados para medir volúmenes de líquidos.

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Medidas de VolumenEstas medidas son frecuentemente utilizadas en Química y en nuestro diario vivir.Las encontramos en los rótulos de botellas para agua, bebidas gaseosas, jugos, líqui-dos, desinfectantes, etc., expresadas en cc (centímetros cúbicos), dándonos unamedida del contenido de sustancia.

El metro cúbico (m3) es la unidad patrón, para la cual se tomó como referencia uncubo con dimensiones de 1 m de arista, como lo muestra el siguiente gráfico:


Ejemplo

1000 l1 m3

1000 cm3

1 l

1 x 107 cm3

500 cc

UnidadesVolúmenes de

SólidosVolúmenes de

Líquidosm3 lcm3 mldm3 μl

Equivalencias1 l = 1 dm3

1 ml = 1 cm3 = 1 cc1 ml = 1000 μl

1 dm3 = 1000 cm3

1 l = 1000 cc = 1000 ml1 m3 = 1000 l

Determinar la masa en gramos de un anillo de oro de 24 kilates. Recordar que elkilate se lo utiliza para medir las masas del diamante, oro y piedras preciosas; unkilate equivale a 205 mgRealizando un factor de conversión, obtenemos:

24 kilates . . = 4.920g de oro

Es decir que, el anillo de oro tiene una masa de 4.920 gramos.

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¿Sabías que?Para definir al gramo setomó como referencia lamasa de 1 ml o 1 cm3 deagua pura a 4ºC.

Principales factores deconversión entre escalas

Para convertir grados Fah-renheit en grados Celsius.

ºC = ------ (ºF-32)

Para convertir grados Cel-sius en grados Fahrenheit.

ºF = ------ (ºC)+32

Para convertir grados Cel-sius en grados Kelvin.

K = ºC+273.15

Medidas de MasaRepresentan la cantidad de materia presente en un objeto. Son muy utilizadas en loslaboratorios de Química cuando se necesita medir la masa de alguna sustancia quese obtuvo o se va a utilizar durante un experimento.

La unidad patrón es el kilogramo; sin embargo, es una unidad poco utilizada.Podemos notar que está compuesta por el prefijo kilo=103, por lo cual, se toma comoreferencia para los múltiplos y submúltiplos al gramo. La balanza es el instrumen-to en los laboratorios que se utilize para la medición de masas.

Medidas de TemperaturaCuando nos acercamos a un horno, cuando tomamos un cubo de hielo en nuestrasmanos o cuando realizamos ejercicios físicos en días soleados o nublados, sentimosuna sensación de mayor o menor calidez, que refleja nuestra temperatura, la cual sepuede medir a través de un termómetro.

A nivel mundial se están utilizando 3escalas de temperatura, cuyas unidadesson: ºC (grados celsius), ºF (gradosFahrenheit) y K (kelvin). El Kelvin esla unidad de la temperatura en el SI. Elgráfico de la derecha muestra la com-paración entre escalas, tomando comoreferencia los puntos de congelación yebullición del agua: en la escala cel-sius, estos son 0ºC y 100ºC, respectiva-mente, en la escala Fahrenheit en 32ºFy 212ºF; y en la escala de temperatu-ra absoluta, 273 K y 373 K. El ceroabsoluto en la escala Kelvin es la tem-peratura más baja que puede llegar aalcanzar una sustancia.0 K = -273.15 ºC.


Ejemplo

Expresar en grados Fahrenheit y Kelvin la temperatura corporal promedio de lospollos (41 ºC).

En Fahrenheit: ºF = (41)+32 = 105.8; en Kelvin: K = 41+273.15 = 314.15

Ejemplo

205 mg1 kilate

2 g1000 mg

95

59

95

Escalas de temperatura comunes

221


1. Expresa las siguientes cantidades en picómetros:

a. El radio atómico del hidrógeno es 0.00000000005 m b. El espesor aproximado de una moneda es 1 mmc. La mínima talla de captura del atún aleta amarilla en

México es 60 cm de longitud.

a. Los instrumentos de laboratorio permiten realizarmediciones de _________________.

b. La unidad patrón de las medidas de capacidad es el_________________________.

c. Un kilate equivale a _____________ pg

2. Completa las siguientes proposiciones:

3. Un alqueire paulista (medida agraria) correspondea 24200m2. Una finca rectangular tiene 1 alqueirey mide 100m de frente. Cuánto mide el fondo de lafinca ?

4. Un tanque cilíndrico cuya capacidad es de 500 l,se llena hasta el borde con alcohol etílico.Se requiere construir un tanque de 2 metros de alto,¿Cuál sería el radio del mismo en cm?Datos: Volumen cilindro = πr2h; r=radio, h=altura

5. Para preparar café, es necesario moler los granosde la semilla del café. ¿Disminuirá el volumen y lamasa de los granos de la semilla del café al sermolidos?

a. En Guayaquil, temperatura alta 27 ºC y temperaturabaja 73 ºF.

b. En Loja, temperatura alta 300.15 K y temperaturabaja 14 ºC.

c. En Cuenca, temperatura alta 18 ºC y temperatura baja280.15 K.

6. La escala más utilizada en Química es la Celsius yes también muy utilizada para medir diariamente latemperatura en la mayoría de los países y ciudades.Convierte las siguientes temperaturas de época deverano en grados Celsius, grados Fahrenheit ykelvin, respectivamente.

a. La unidad de masa en el SI de medidas es el kilo-gramo.

b. El amstrong es poco utilizado en Química.c. A la unidad de temperatura en el SI se la conoce como

grado Kelvin.

d. 500 cm3 de agua equivalen a 500 gramos.

1. Encierra en un círculo los literales correctos:

a. Calcula la altura promedio del ceibo y exprésala en mm.

b. Calcula el diámetro promedio delceibo y exprésalo en pm.

c. Calcula el promedio del troncoA = πr2 y exprésalo en m2.

2. La plata es un metal muy utilizado en la construcciónde estructuras para edificios. Es un sólido cristalinoy tiene una estructura microscópica en forma de cel-das cúbicas. Determina el área de una sola cara deesta celda, si se conoce que su arista mide 408.7pm. Exprésala en mm2.

4. El volumen específico de una sustancia es el cocienteentre el volumen y la masa de dicha sustancia. Seconoce que el volumen total de una caldera es de500 m3, además que la calidad del vapor (el % devapor que posee una mezcla vapor-líquido) es de0.85. ¿Cuál es el volumen específico del vapor en lacaldera, si la masa total (líquido y vapor) es de 800kg?

5. El ceibo es un árbol de copa irregular, alcanza unaaltura de 10 a 12 m y el diámetro de su troncooscila entre los 50 y 80 cm. Su madera es blanda yliviana, de color amarillento. Se lo utiliza en la fabri-cación de aparatos ortopédicos y armazones demonturas.

¿Cuánto será la producción anual de este gas?.Exprésala en toneladas (1 ton = 1000 kg).

3. La combustión del carbón genera mucha contami-nación ambiental. Se conoce que diariamente seproducen aproximadamente 3000 kg de CO2 (gascontaminante de la atmósfera).

Competencias Específicas: Distingue los diferentes tiposde medida de acuerdo con su naturaleza.

El achiote es un arbusto o árbol pequeño. La porción carnosa que envuelve a lasemilla es utilizada industrialmente como colorante para productos alimenticioscomo el queso y la mantequilla, en aceites, ceras, pinturas, cosméticos y, en fibrastextiles como la seda y algodón. El tiempo de germinación de la semilla del achiotenormalmente es de 2 semanas. Expresar este tiempo en segundos.

Realizando el respectivo factor de conversión, obtenemos:

2 semanas . . . . = 1209600s

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El Sistema Sexagesimal esun sistema de numeraciónde posición que emplea labase sesenta. Tuvo su ori-gen en la antigua Babilonia.Se lo utiliza en la mediciónde ángulos y coordenadasgeométricas. Su unidadestándar es el grado. Tene-mos así las respectivas divi-siones del grado: minutosde arcos (1/60 de grado) ysegundos de arco (1/60 deminuto).

Medidas de TiempoTe has preguntado cuánto tarda una tableta de Alka-Seltzer en terminar de hacerefervescencia (burbujas) en un vaso con agua, o qué tiempo le toma a un pedazo demanzana para que cambie su coloración. Las medidas de tiempo son muy impor-tantes en las industrias, por ejemplo, en las industrias procesadoras de alimentos olas de fármacos es de suma relevancia el tiempo de elaboración y el tiempo deexpiración de sus productos para el consumo humano.

La unidad de tiempo en el Sistema Internacional de Medidas es el segundo (s). Paramedir el tiempo utilizamos el sistema sexagesimal, el Sistema Internacional y otrasunidades aceptadas por el SI:

DensidadLa densidad se la define como la razón: cantidad de masa sobre volumen.Matemáticamente se la representa como: ρ = m/ν. La densidad es una característicao propiedad de las sustancias, que nos ayuda a compararlas por medio del grado deligereza o pesadez. Un ejemplo clásico se da con el agua y el aceite, porque si verte-mos en un recipiente volúmenes de ambas sustancias, notaremos que se forman dosfases, el agua por ser más densa (pesada) pasará a la parte inferior del recipiente,mientras que el aceite que es menos denso (ligero), pasará a la parte superior.

En el Sistema Internacional, la unidad de medida de la densidad es el kg / m3 ; sinembargo, la unidad más utilizada es el g / cm3 . Otra medición muy utilizada enQuímica es la densidad relativa, la cual no posee unidades (es adimensional), y sela obtiene como el cociente entre la densidad de la sustancia y la densidad del agua.


Ejemplo

SSiisstteemmaa SSeexxaaggeessiimmaall SSiisstteemmaa IInntteerrnnaacciioonnaall ddeeMMeeddiiddaass

OOttrraass uunniiddaaddeessaacceeppttaaddaass ppoorr eell SSII

1 min = 60 s1 h = 60 min

segundo = sdecisegundo = 10-1 scentisegundo = 10-2 smilisegundo = 10-3 s

microsegundo = 10-6 snanosegundo = 10-9 spicosegundo = 10-12 s

femtosegundo = 10-15 sattosegundo = 10-18 s

1 d = 24 h1 semana = 7 días

1 mes = 4 semanas1 año = 12 meses1 lustro = 5 años

1 década = 10 años1 siglo = 100 años

1 milenio = 1000 años

7 días1 semana

24h1 día

60 min1 h

60 s1 min

¿Sabías que?

23

¿Sabías que?Entre todos los líquidos elque menor densidad tienees el hidrógeno licuado:0,07 g/cm3; siendo catorceveces más ligero que elagua. Es utilizado junto aloxígeno en las pilas de com-bustible de los transbor-dadores de la NASA. Estaspilas pueden llegar a fun-cionar hasta 80000 horas.

Diferencia entre Masa y PesoComúnmente se confunden estos términos y se utilizan de manera errónea. La masaes la medida de la cantidad de sustancia o materia de un objeto (cuerpo) y como yala hemos estudiado anteriormente, se la mide en kilogramos, gramos, toneladas, etc.No obstante, el peso es una fuerza cuya unidad es el Newton (N), y en términos físi-cos es la fuerza que ejerce la Tierra sobre el objeto; se lo obtiene como el productode la masa por la gravedad (aceleración constante = 9.8 m/s2).La masa que constituye a un cuerpo es la misma en cualquier lugar del universo;pero el peso es diferente debido a la gravedad.

La siguiente tabla muestra las densidades de sustancias comunes:

En una probeta de 50 ml se vierte agua hasta el nivel de 30 ml. Luego se depositaun anillo metálico de masa 4.920 g y el nivel del agua sube aproximadamente hasta30.255 ml. ¿Cuál es la densidad del anillo? ¿ De qué metal esta hecho el anillo?

El primer paso a realizar es calcular el volumen desplazado originado por el anillo.V = Vf - Vo = 30.255ml - 30ml; Vf: volumen final, Vo: volumen inicialV = 0.255 ml

Luego, aplicando la fórmula de la densidad se obtiene:

ρanillo = = 19.3

Observando la tabla de densidades, el anillo es de oro.


Ejemplo

4.920 g0.255 cm3

gcm3

Si un astronauta con su traje espacial pesa 784 N en la Tierra y se conoce que lagravedad en la Luna es la sexta parte de la existente en la Tierra, entonces:a) ¿Cuál es la masa del astronauta en la Tierra y en la Luna? b) ¿El peso del astronauta en la Luna permanece constante o cuántas veces mayoro menor sería?

a) Determinemos la masa del astronauta:

W = m.g ; donde: W = peso, m = masa, g = gravedad

Ejemplo

SSuussttaanncciiaa DDeennss iiddaadd((gg//ccmm33))

DDeennss iiddaadd((kkgg//mm33))

SólidosPlatino 21.5 21450

Oro 19.3 19320Plomo 11.3 11344Plata 10.5 10500Cobre 9.0 8960Hierro 7.9 7874Acero 7.8 7800

Aluminio 2.7 2699Hielo 0.92 917

Madera 0.9 900

SSuussttaanncciiaa DDeennss iiddaadd((gg//ccmm33))

DDeennss iiddaadd((kkgg//mm33))

LíquidosMercurio 13.6 13600Glicerina 1.26 1260

Agua a 4ºC 1.00 1025Aceite 0.92 920

Alcohol etílico 0.79 791Gasolina 0.68 680

Gases

Dióxido decarbono 0.0018 1.8

Aire 0.0013 1.3

¿Sabías que?El hexafluoruro de azufre esun gas inerte, incoloro e ino-doro, no soluble y cincoveces más denso que elaire. A través de él se pue-den realizar experimentosrelacionados con la grave-dad cero. Un ejemplo acitar es uno de los experi-mentos realizados en laferia de ciencias para niños(Physikshow Bonn 2007) enla Universidad de Bonn, Ale-mania, donde un barco he-cho con papel de aluminioflota en un recipiente llenode este gas.

Chequéalo en:www.youtube.com, “Ship floatingon nothing(2)!”

Una empresa petrolera quiere lograr una producción de 180 mil barriles diarios decrudo de petróleo. ¿A cuántos litros equivaldría esta producción diaria?

Realizando la conversión correspondiente, obtenemos:

180000 barriles . = 30658500 l

24

¡Recuerda!Debemos realizar un factorde conversión o varios fac-tores de conversión para lle-gar a las unidades desea-das. Por ejemplo, si tenemos2345 ml de leche, ¿Cuán-tos envases de plástico deun galón necesitaremos?

2345ml x ----------------------- x ------------------- = 0.62 gl

Cantidad y Unidad conocidaFactor(es) de conversiónCantidad y Unidad deseada

Bastaría sólo un envase.

Equivalencias de Magnitudes entre el Sistema Inglés y el Sistema Internacionalde MedidasEl Sistema Inglés o Sistema Imperial (pues su origen viene de la antigua Roma), esactualmente utilizado por los Estados Unidos y países de habla inglesa. A diferenciadel Sistema Internacional, sus unidades no aumentan o disminuyen en potencias de10, por lo cual también se las conoce como medidas no métricas.


Ejemplo

despejando: m =

Reemplazando el peso y la aceleración de la gravedad, tenemos:

m = = 80kg

La masa del astronauta ya sea en la Tierra o en la Luna es la misma.

b) El peso del astronauta disminuye 6 veces, puesto que la gravedad en la Luna esla sexta parte de la gravedad en la Tierra, luego:

P = 80kg .

P = 130.7N

Wg

784N

9.8 ms2

6

9.8 ms2

MMeeddiiddaass ddee LLoonnggii ttuuddSistema Inglés Sistema Internacional1 pulgada (in) 2.54 cm

1 pie (ft) 30.48 cm1 vara 84 cm

1 yarda (yd) 91.44 cm1 nudo 14.62 m

1 milla terrestre (mi) 1609.35 m, 5280 ft1 milla marina 1852 mSistema Inglés Sistema Inglés

1 pie 12 pulgadas1 yarda 3 pies1 vara 33.07 pulgadas

MMeeddiiddaass ddee MMaassaaSistema Inglés Sistema Internacional

1 onza (oz) 28.35 g2.205 libras (lb) 1 kg

1 arroba (@) 11.34 kg1 quintal (q) 45.36 kg

20 q 0.91 tm2000 lb 0.91 tm

Sistema Inglés Sistema Inglés1 @ 25 lb1 q 100 lb = 4 @

MMeeddiiddaass ddee CCaappaacciiddaaddSistema Inglés Sistema Internacional1 galón (gl) 3.785 l

1 barril 170.325 l

MMeeddiiddaass ddee CCaappaacciiddaaddSistema Inglés Sistema Inglés

1 barril 45 gl

11000ml

1gl3.785l

170.32511 barril

325


1. Escoge el literal incorrecto entre los siguientes enun-ciados.a. Si una persona tiene en la Tierra una masa de 150

libras, en la Luna tendrá una masa 6 veces menorporque hay menos gravedad en este lugar.

b. La densidad del agua es 1000 kg/m3

c. 1h 20min 40s equivalen a 4800 segundos.d. 1 m equivale 3.28 ft.e. Ninguna de las anteriores.

2. Relaciona cada medida del SI con su equivalente enel Sistema Inglés.

3. ¿Por qué el hielo, siendo un sólido, flota en presen-cia del agua, la cual es un líquido?. Justifica turespuesta.

4. El silicio y el germanio son elementos químicos muyutilizados en electrónica, ya que a partir de éstos sefabrican diodos, transistores, circuitos integrados,etc. Sin embargo, el silicio es más utilizado debido

a sus propiedades semiconductoras y su baja densi-dad. Si se necesitan solamente 3g de este elementopor cada diodo y se tiene un volumen de 200 cm3.¿Cuántos diodos se pueden fabricar?Dato: Densidad del silicio es 0.6 g/cm3.

5. La masa de un vaso vacío es 274 g. Se mide conuna probeta graduada 200 ml de aceite debacalao y se vierten en el vaso. Se pesa el vaso consu contenido, obteniéndose un valor de 456 g. a. ¿Cuál es la densidad del aceite en g/cm3? b. Expresa esta cantidad en kg/m3.

a. La masa es una cantidad que permanece ___________, y nos indica la cantidad de___________ que posee un cuerpo.

b. El peso es la fuerza de atracción que ejerce la__________ sobre un cuerpo.

c. La unidad de masa en el SI es el _________ , mientrasque en el Sistema Inglés la unidad es la____________ .

1. Completa las siguientes proposiciones: a. 1868 lb/pie3

b. 116.45 lb/pie3

c. 214.32 lb/pie3


4. Calcula cuánto tiempo tarda en recorrer un bus queva desde Guayaquil hasta Quevedos; si salió delterminal a las 13:25 y llegó a las 16:45. Expresa eltiempo en minutos.

5. Algunos materiales cerámicos pueden soportar tem-peraturas extremadamente altas sin perder susolidez. Son los denominados materiales refracta-rios. Por ejemplo, partes de los cohetes espacialesson construidos de azulejos cerámicos que protegenla nave de las altas temperaturas causadas durantela entrada a la atmósfera.

Calcula la cantidad de azule-jos que se necesitan para elexterior de la nave si la super-ficie de la misma abarca unos1000 pies2. Las dimensionesde cada azulejo son de 40cmx 40cm

3. ¿Cuál es la densidad en lb/pie3 de un átomo dehierro, si se sabe que la masa atómica de este ele-mento es 9.27 x 10-23 g y su radio mide 228 pm?Asume que los átomos tienen una forma esférica.

Vesfera = ------ πr3, r = radio

Competencias Específicas: Compara y analiza proble-mas propuestos con los principios y conceptos aprendidos

sobre densidad, masa y tiempo.

( ) Velocidad (m/s)( ) Densidad (kg/m3)( ) Caudal (m3/s)

a. lb/pie3

b. pulg3/sc. pie/s

a. La densidad puede expresarse en m3/kg

b. Una hora tiene aproximadamente 3600 segun-dos.

c. Una pulgada equivale a 2.54 m

( )

( )( )

43

26

Definición de QuímicaQuímica es la ciencia que estudia la composición, estructura, propiedades de lassustancias y su transformación en otras, a nivel atómico, molecular y macromolec-ular, sin que se alteren los elementos que las integran.

La Química está en todas partes, somos a diario testigos de muchas transforma-ciones de sustancias, por ejemplo, cuando ingerimos alimentos existe una transfor-mación que se da en nuestro organismo, creando y proporcionándonos la energíaque utilizamos para caminar, correr, estudiar, entre otras actividades.Otro ejemplo lo vemos de manera común cuando estructuras metálicas u objetosmetálicos de hierro reaccionan químicamente con el oxígeno del aire, formando demanera progresiva un herrumbre o también conocido como óxido, así se puede notaruna propiedad en particular que tiene este metal en presencia de oxígeno.

Evolución de la QuímicaArriba se definió a la Química como se la conoce actualmente; sin embargo, hantenido que pasar algún tiempo para que este concepto evolucione. Realmente,después de leer los siguientes párrafos nos daremos cuenta que la Química comociencia se ha desarrollado a partir del siglo XVII, debido a que para ese entonces seorganizaron y ordenaron todos los conocimientos adquiridos a lo largo de la histo-ria.

En la antigüedad, los primeros pasos para el desarrollo de la Química fueron dadosen la antigua Grecia; no obstante, se conoce que ya en Egipto y Mesopotamia sedesarrollaba la metalurgia (técnica de la obtención y tratamiento de los metales). Lasprincipales aportaciones en Grecia fueron hechas por Aristóteles y Demócrito.Aristóteles intentó explicar la naturaleza por medio de su teoría de los cuatro ele-mentos: fuego, aire, agua y tierra, en conjunto con sus respectivas cualidades:caliente, frío, húmedo y seco. Demócrito fue el fundador de la teoría atómica, paraél la materia estaba constituida por átomos indivisibles que se movían en el vacío.

En la Edad Media se destacó la Alquimia, que fue la base de la Química hasta finales delsiglo XVII. El fundamento de la Alquimia consistía en que todos los materiales estabanformados por una específica proporción de los cuatros elementos descritos en la teoría deAristóteles; al variar esta proporción tenía que ser posible transmutar una sustancia enotra. Con este fundamento los alquimistas intentaron fabricar oro a partir de metalesmenos nobles (aquellos que son poco reactivos en presencia de oxígeno), por medio de loque ellos llamaron la piedra filosofal.

Cabe acotar, que los conceptos en los que se basaba la Alquimia, los cuales, no fueronaceptados por mucho tiempo, ahora son justificados de manera experimental en la trans-mutación de elementos, pero no de forma química, ya que la transmutación implica unaalteración física del núcleo de un átomo; sin embargo, existen algunas sustancias en lanaturaleza que transmutan de forma natural como el uranio, el cual después de 4.51 x 109

años cambia a una sustancia denominada torio, así sigue transmutando a otras sustanciascomo el paladio, radio, polonio, bismuto, hasta estabilizarse finalmente en plomo.


Reacción QuímicaSe entiende por reacciónquímica a la transformaciónde una sustancia para gene-rar otras más simples o máscomplejas.

Aportes Científicos deAlquimistas

María la Judía (s. IV - V):Inventó el Kerotakis o bañomaría.

Geber (720 - 800):Descubrió el agua regia,ácido sulfúrico, ácido nítricoy la preparación del alcoholabsoluto.

San Alberto Magno(1193 - 1280):Dio un conocimiento científi-co de los minerales.

Bacon (1210 - 1292):Realizó investigaciones ex-perimentales de la trans-mutación de los metales.

Paracelso (1493 - 1541):Estableció la aplicación delos metales y de sus sales enmedicina. Además estudióde manera sistemática susefectos.

Formación de óxido

27

¿Sabías que?El primer científico queaplicó el método científicoen Química fue el inglésRobert Boyle (1627-1691).Aplicando el modelo inducti-vo, sentó algunas bases dela Química Moderna ydesacreditó las teorías exis-tentes en aquella época pos-tuladas por los alquimistas,las cuales se evidencian enla publicación de su obra Elquímico escéptico.

Entramos a una nueva era conocida como Química Moderna, en la cual se comien-za a aplicar el método científico. Fue así como surgió la primera teoría en Química:“Teoría del flogisto”, que describió y explicó que todos los cuerpos estaban consti-tuidos por un principio inflamable, el cual, se podía transferir de un cuerpo a otro.Esta teoría pretendía explicar el fenómeno de la combustión y fue postulada por elalemán Johann Joachim Becher (1635-1682).

A continuación presentamos las figuras de los principales científicos precursores dela Química Moderna. Sus teorías y descubrimientos serán explicados en las siguien-tes unidades.

Finalmente, en los siglos XIX y XX se tuvo un mayor avance en la ciencia y se logrócontinuos descubrimientos en Química, que han sido aplicados en el desarrolloindustrial, apareciendo de esta manera los países industrializados.

Podemos citar algunos científicos de mayor prominencia como Gay-Lussac (Ley delos volúmenes de gases); Amadeo de Quaregna (Ley de Avogadro); EdwardFrankland (Teoría de la Valencia); Justus Von Liebig (Química Orgánica: su apli-cación a la agricultura y a la fisiología ); Dimitri Mendeleev (Tabla Periódica);August Arrhenius (Teoría de la Disociación Electrolítica); Walther Nernst (Pilasvoltaicas, ecuación de Nernst); Ernest Rutherford (El padre de la física nuclear);Niels Bohr (Estructura atómica y la radiación); Wolfgang Pauli (Mecánica cuánti-ca, principio de exclusión); Linus Pauling (Químico cuántico, naturaleza de losenlaces químicos).


¿Sabías que?Los premios Nobel son otor-gados anualmente a per-sonas que hayan realizadoel mayor beneficio a lahumanidad. Son en totalcinco premios: Física, Quí-mica, Medicina, Literatura yde la Paz. Estos premios llevan el nom-bre del inventor sueco AlfredNobel, quien patentó másde 350 inventos, de loscuales el de mayor transcen-dencia fue el de la dinami-ta. En su testamento, Nobelestableció con su fortuna unfondo para estos premios.Los primeros premios fueronentregados en 1901.

El primer premio Nobel deQuímica fue otorgado alneerlandés Jacobus Henricusvan 't Hoff, por el descubri-miento de “Las leyes de ladinámica química y de lapresión osmótica en solu-ciones".

John Dalton(1766 - 1844)

Jacob Berzelius(1779 - 1848)

Jean-Baptiste Dumas(1800 - 1884)

Robert Boyle(1627 - 1691)

Antonie Lavoisier(1743 - 1794)

Lous Proust(1754 - 1826)

28


División de la Química y su relación con otras ciencias

Importancia de la Química en los diferentes camposindustrialesLa Química tiene una importancia bien marcada en todos los campos industriales,entre los principales podemos citar:

En la industria aeroespacial y aeronáutica las sustancias químicas son muy uti-lizadas, principalmente para la construcción de estructuras metálicas como en losfuselajes de los transbordadores espaciales, aviones o helicópteros; en las fuentes desuministro eléctrico, de combustible y de sistemas de enfriamiento, entre otros.

En la industria alimenticia la Química juega un rol muy importante, por ejemplo,para preservar alimentos se utilizan sustancias químicas que contrarrestan a losmicroorganismos (bacterias y hongos) que causan la degradación temprana del pro-ducto alimenticio, afectando su textura y sabor. Con estas sustancias se consiguealargar el tiempo de consumo.

También la Química está involucrada en la industria textil, pues por medio de pro-cesos químicos se obtienen las principales fibras textiles como las de origen animal,vegetal (obtenidos de la celulosa), de vidrio (origen mineral), o sintéticas (como elnailon).

Del cuadro anterior notamos que la Química se relaciona con otras ciencias paraestablecer una aplicación en particular; por ejemplo: Química y Biología dan origen ala Bioquímica, Química y Astrología dan origen a la Astroquímica. También podemoscitar otro ejemplos como en:Matemáticas.- Los científicos químicos han tenido que utilizar el lenguaje matemáti-co para describir y enunciar leyes y teorías. Las matemáticas también constituyen unaherramienta imprescindible para los cálculos en la Química, por ejemplo, en las rela-ciones estequiométricas.

Industria Textil

Industria Alimenticia

Industria Aeroespacial

429


1. Escoge el literal correcto entre los siguientes enun-ciados.a. Geber descubrió el ácido acético.b. Durante las reacciones químicas existe una transmu-

tación de los elementos de las sustancias reactivas.c. Actualmente existe la piedra filosofal.d. La Alquimia fue la base de la Química hasta finales

del siglo XIX.e. Ninguna de las anteriores.

a. La Química es una ciencia que se encarga del estudiode las ____________.

b. La ___________ se destacó mucho en la Edad Media.c. Antiguamente se consideraba a toda sustancia com-

puesta de: aire, ________, fuego y ____________.d. La teoría del flogisto se caracterizó por su explicación

al fenómeno de la __________e. Química ___________ es la ciencia que estudia al

carbono y sus diferentes compuestos.

2. Completa el siguiente párrafo:

3. Referente a la importancia de la Química, contesta:

c. ¿Crees que los nuevos métodos de investigación ledieron un cambio a la Química?Justifica tu respuesta

a. ¿De qué manera beneficia a la sociedad el estudio dela Química?

b. ¿De qué manera la perjudica?

Relaciona la aplicación de los fertilizantes con laimportancia de la Química y menciona el tipo deindustria con la que está relacionada esta rama dela Química.

4. Uno de los factores más importantes de la fertilidaddel suelo es el nivel de materia orgánica del mismo. El vermicompost, fertilizante orgánico por excelen-cia, es el producto que sale del tubo digestor de lalombriz roja de California. Cuando hablamos deabonado y fertilización, nos referimos a la incorpo-ración de materia orgánica y/o nutrientes mine-rales. La síntesis de ambos se encuentra en el vermi-compost, un fertilizante natural de extraordinariacalidad.

a. Metabolismo de las grasas en el cuerpo hu-

mano______________________________________

__________________________.

b. Comportamiento químico del hierro _____________

_____________________________.

c. Cuantificación de glóbulos rojos en la sangre.

__________________________________________.

d. Compuestos cíclicos del carbono que contienen

azufre._____________________________________

___________________.

e. Síntesis de vitaminas.__________________________

___________________________.

1. Clasifica cada una de estas aplicaciones según surama química y explica por qué.

a. ¿Bajo qué rama de la Química consideras esta apli-cación?

b. ¿Qué significa para tí, un análisis cualitativo y cuan-titativo?


3. Asocia con las letras lo correcto.

4. Para determinar la vida promedio en el hallazgo defósiles se aplica una técnica conocida comoCarbono 14, que implica un análisis de la composi-ción y la cantidad de las sustancias que integraronal fósil.

Competencias Específicas: Relaciona la química y suimportancia con las diferentes ciencias de estudio.

a. La Química Moderna nació en el siglo XVIII .b. Demócrito intentó explicar la naturaleza por

medio de su teoría clásica de los cuatro ele-mentos: fuego, aire, agua y tierra.

c. Paracelso fue un científico de la era moderna.

( )

( )( )

a. Gay Lussacb. Mendeleevc. Bohrd. Arrheniuse. Rutherford

( ) Física nuclear( ) Estructura atómica( ) Tabla periódica( ) Volúmenes de los gases( ) Disociación electrolítica

30



2. Expresa las siguientes cantidades en notación cien-tífica:

d. Cada día en el mundo se consume aproximadamente216 millones de píldoras de aspirina. ¿Cuántas seconsumen en un año?

3. Observa la imagen de los granos:

Competencias Específicas: Aplica principios, defini-ciones y límites aprendidos en esta unidad para determinar una

posible solución de los problemas.

Es el conjunto de pasos a ser seguidos y empleados por el inves-tigador, con el propósito de ampliar el conocimiento científicode algún fenómeno observado, y que éste sea de aplicación útilpara el hombre. Existen algunos modelos para describir el Método Científico,pero los más utilizados son el Inductivo (de lo particular a lo ge-neral) y el Deductivo (de lo general a los particular).El Modelo Inductivo tiene cinco pasos: Observación,Experimentación, Ley científica o natural, Hipótesis y Teoría.

Método Científico

Química es la ciencia que estudia la composición, estructura,propiedades de las sustancias y su transformación en otras anivel atómico, molecular y macromolecular, sin que se alteren loselementos que las integran.La Química tiene dos divisiones: Química Pura y QuímicaAplicada. De la relación con otras ciencias se originan disciplinas intercien-tíficas como la Bioquímica, Astroquímica, entre otras; quepertenecen a la división de la Química Aplicada.Se suscitaron algunos hechos de suma importancia en la histo-ria, los cuales ayudaron a la evolución de la Química como hoyla conocemos, obteniendo como resultado diversas aplicacionesa nivel industrial.

Definición, evolución e importancia de la QuímicaLa notación científica consiste en dejar el número de la formaNx10n, donde 1≤n<10, nXZ -{0}, n será entero positivo si alpunto decimal se lo recorre hacia la izquierda del número, casocontrario será entero negativo.Las Medidas de Longitud nos sirven para medir distancias ytamaños de átomos o moléculas. Su unidad patrón es el metro(m). Las Medidas de Superficie nos sirven para medir áreas de estruc-turas cristalinas (sal común) al nivel micro. La unidad en el SI esel metro cuadrado (m2).Las Medidas de Volumen (unidad patrón: m3) y deCapacidad(unidad patrón: litro) son utilizadas en los laborato-rios de Química y en la vida cotidiana. Existen instrumentos quenos permiten medir volúmenes como la probeta, matraz, entreotros.

Sistemas de medición utilizados en Química

Las Medidas de Masa (unidad patrón: kg), nos sirven paramedir el contenido de materia de un cuerpo u objeto.Las Medidas de Tiempo (unidad patrón: s), nos ayudan a medircuán lentas y cuán veloces pueden ser las reacciones químicas.La Densidad nos permite realizar una comparación de ligerezao pesadez entre sustancias. El peso (fuerza física) es diferente a la masa. La masa es lamisma en cualquier lugar del Universo. El peso varía en funciónde la gravedad en el Universo. El Sistema Inglés es utilizado en USA y países de habla inglesa.Sus unidades no aumentan o disminuyen en potencias de 10,por lo cual también se las conoce como medidas no métricas.

a. 4.1 x 10-7 + 1.35 x 10-9 + 2.13 x 10-5

= 2.17 x 10-5

b. 210 °C es equivalente en el Sistema Inglés a483.15 K

c. El peso es la medida de la cantidad de materia.d. Las propiedades macroscópicas son de fácil

medición.e. La densidad del agua tiene un valor de 1000

kg/m3

f. Una hipótesis es una justificación a una teoría.g. Todas las sustancias químicas son beneficiosas

para la humanidad.h. 210 pm son equivalentes a 2.1 x 10-8 cm

a. El tamaño promedio de un microbio: 0.000004 cmb. La cantidad de neuronas en el sistema nervioso:

10000000000 neuronas.c. Sauces, álamos y abedules son ejemplos de árboles

que pueden llegar a vivir hasta setenta años. Expresaeste tiempo en segundos.

a. ¿Se mueven o no los granos?b. ¿Existen diferencias entre mirar y observar?c. ¿Todo científico o investigador sólo debería mirar

algún fenómeno natural u objeto?

( )

( )( )

( )

( )( )

( )( )

31


4. Realiza las siguientes conversiones:

5. Completa las siguientes proposiciones:

a. 3.25 cm2 en pies2: _________________

b. 208 °F en K: _________________

c. 6.07 g/ml en lb/pulg3: _________________

d. 2 meses en segundos: _________________

e. 35.47 pies3 en dm3: _________________

8. El tiempo de solidificación es una medida de lacapacidad de enfriamiento de un objeto, y dependede las dimensiones del objeto a enfriase. Si se tieneun objeto de forma cúbica cuya arista es 0.85 m.¿Cuánto es el tiempo de solidificación

Ts = Cm ------- ? Cm = 0.12 ----------, A: área de las

caras ,V: volumen del objeto.

a. Determina cuál es la mayor resistenciab. ¿Cuál es el valor para la resistencia equivalente?

Expresa tu resultado en notación científica.

La resistencia equivalente en paralelo se la determinacon la siguiente fórmula:

1/RE = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 +...

a. ¿Cuál es el área de una píldora?b. ¿Cuál el volumen de la píldora?c. ¿Cuál es la densidad de la píldora?d. ¿La píldora en el agua flota o se hunde?

(asume que no es efervescente ) .e. ¿Qué rama de la Química y qué tipo de

industria se relaciona con la elabo-ración de esta sustancia química?

a. El método inductivo va de lo _____________ a lo

_________________.

b. En la notación científica generalmente se deja

_____________ antes del punto decimal.

c. Existen 3 tipos de escalas de temperaturas muy uti-

lizadas, las cuales son: Celsius, Fahrenheit y

___________ o también llamada escala

_____________.

d. El prefijo ___________ equivale a 10-9.

e. Generalmente los líquidos vienen expresados en

___________________.

f. La ______________ es una ciencia que tiene por es-

tudio el comportamiento de la materia, sus cambios y

propiedades.

g. La densidad _____________ se la obtiene al dividir

la densidad de una sustancia sobre la densidad del

agua.

7. Qué aplicación tiene la Química en:

a. Electrónica: ________________________________

__________________________________

b. Alimentos: _________________________________

__________________________________

c. Cerámica: __________________________________

__________________________________

6. Une con líneas según corresponda:a. Medir distancia

b. Pasos ordenados

c. Medir flujo de calor

d. Relación masa-volumen

e. Medir líquidos o gases

f. Contenido de una sustancia

g. Medir superficies

h. Medir cantidad de materia

i. Suposición

método científico

masa

longitud

capacidad

densidad

temperatura

volumen

hipótesis

área

VA

mincm

9. Un vaso con líquido contenía 110.5 ml, luego seadicionó cierta cantidad de perlas de hierro y elnivel del liquido marcó 111.71 cc. La densidad delhierro es de 7.87 g/cc. Indica cuántas perlasaproximadamente se agregaron si se sabe quecada perla tiene una masa de 500 mg.

10.El cloruro de sodio (sal común) se cristaliza enforma de cubos. Se sabe que la densidad relativade la sal es 1.79 y la masa de esta celda es1.23 x 10-24 g. Con estos datos calcula la arista deesta celda en pm. Volumen de cubo = arista3

11. Un circuito eléctrico está compuesto de 3 resisten-cias colocadas en paralelo. Los datos para cadauna de estas resistencias son los siguientes: R1 =1.52 x 105Ω, R2 = 43 x 106Ω, R3 = 0.25 x 104Ω.En base a estos datos contesta lo siguiente:

12. El ácido acetilsalicílico o aspirina es un analgési-co (calma o alivia el dolor) y es un antinflamatorio.Una píldora de aspirina tiene un diámetro de 1.2cm, un grosor de 6 mm y una masa de 0.5 gramos.Contesta las siguientes preguntas:

32


1. Respondo:

FERID MURAD, ganador del Premio Nobel de Medicina en 1998,estuvo de visita en nuestro país a finales de 2006. A él se le atribuye eldescubrimiento de cómo trabaja el óxido nítrico (NO) en el organismo,un gas cuyas propiedades son de mucha aplicación en el campo dela medicina. El NO al aplicarlo en el organismo en dosis controladashace que los vasos sanguíneos se dilaten, mejorando así la circulaciónde la sangre.

Este descubrimiento ocurrió mientras él investigaba otra sustancia lla-mada GMP cíclica y otras intracelulares, para indagar cómo se trans-mite la información entre ellas. Un día observó que habían otras sus-tancias, las cuales, hacían dilatar los vasos sanguíneos y así empezóa investigar qué compuesto era y resultó ser el óxido nítrico.

A raíz de este descubrimiento se conoce que el NO puede ser aplicadoen pacientes con hipertensión o diabetes que tienen una deficiencia deNO. También se lo puede administrar en bebés prematuros para mejorarsu respiración.Luego, las compañías farmacéuticas realizaron pruebas clínicas conpacientes y crearon medicamentos como el viagra (disfunción sexual),nitroposite (ataques cardiacos) e inhaladores (asma).Murad tiene un centro de investigación en Shangai (China), donde todavía sigue investigando junto con otroscientíficos otras alternativas para obtener el óxido nítrico de manera natural.Fuente: Diario El Universo, domingo 26 de noviembre de 2006

Competencias Específicas: Practicidad de los conocimientos teóricos.Identifica las diferentes aplicaciones de la química en la vida diaria.

a. ¿Crees que el Dr. Murad aplicó algún método deinvestigación para descubrir cómo reaccionan losvasos sanguíneos en presencia del NO?

Sí No

¿Por qué?__________________________________

__________________________________________

__________________________________________

b. Si utilizó algún método en particular. ¿Cuál hubierasido el más adecuado?

Inductivo Deductivo

2. Escribo V de ser verdadero o F de ser falso:

4. Uno con líneas según corresponda.

5. Subrayo las ciencias que no tienen relación con eldescubrimiento del NO.3. Encierro en un círculo el literal correcto:

a. El Dr. Murad creó el viagra.b. A partir de la observación el Dr. Murad comen-

zó a investigar la nueva sustancia.c. La aplicación del óxido nítrico resultó ser el

producto de varias experimentaciones de tipocontrolado.

( )

( )

( )

a. El Dr. Murad descubrió el óxido nítrico porpura casualidad o alguna corazonada.

b. El método científico no es una herramientaútil al momento de realizar alguna investigación decualquier índole.

c. En el transcurso del trabajo para descubrir la apli-cación el óxido nítrico se necesitaron evaluar losresultados obtenidos hasta ese momento.

d. Ninguna de las anteriores.

a. Observación

b. Hipótesis

c. Ley

Expansión de los vasos sanguí-neos.

El NO ayuda a la circulación dela sangre.

El NO ayuda a mejorar la circu-lación de la sangre, porque di-lata los vasos sanguíneos.

33


Materiales:

Procedimiento:

Observación:

LA DENSIDAD

1 vaso transparente1 limónSal de mesaAgua

1. Vierte agua en el vaso hasta la mitad.2. Deposita el limón en el vaso y responde la pregunta 1 del

apartado observación. 3. Ahora procede a depositar más agua hasta las 3/4 partes

del vaso. Responde la pregunta 2, en la observación.4. Saca el limón del vaso y comienza a disolver sal en el vaso,

cucharada por cucharada hasta que ya no se pueda disolver.Responde la pregunta 3, en la observación.

5. Deposita nuevamente el limón y responde la pregunta 4, enla observación.

6. Sigue agregando agua hasta el borde del vaso y responde lapregunta 5, en la observación.

1. ¿Qué sucede con el limón? ¿Flota o se hunde?2. ¿Existe algún cambio al depositar más agua?3. ¿Aumentó o disminuyó el volumen del agua?4. ¿Flota o se hunde el limón?5. ¿Qué cambios existen nuevamente con el limón? ¿Flota o se

hunde?.

Explica los fenómenos ocurridos en este experi-mento, ayudándote de los conceptos de densi-dad estudiados en esta unidad.

LA DENSIDAD

7. Explico la relación que existe entre este descubri-miento y las siguientes ciencias:a. Medicina: __________________________________

__________________________________________

b. Química: ___________________________________

__________________________________________

c. Industria Farmacéutica: ________________________

__________________________________________

a. Bebés prematuros: ____________________________

__________________________________________

__________________________________________

b. Hipertensión: _______________________________

__________________________________________

__________________________________________

8. Explico por qué es importante la aplicación delóxido nítrico en:

Competencias Específicas: Pone en práctica losconceptos estudiados en esta unidad mediante un experimento.

a. Físicab. Químicac. Electrónicad. Biologíae. Medicinaf. Agricultura

El Dr. Ferid Murad empezó a __________ las nueva sus-

tancias, debido a que ___________ ciertos cambios en su

investigación primaria. Él ____________ con una sus-

tancia llamada GMP cíclica y otras intracelulares. Al

final ganó el Premio Nobel de Medicina debido a que

descubrió cómo ____________ el NO en el organismo.

6. Asocio las siguientes palabras y completo el texto:

experimentaba observóinvestigar trabaja

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Introducción a la Química