Unidad 3 : Actividad 10
Actividad 10.
Mezclas, compuestos y elementos químicos.
La materia forma todo lo que
nos rodea, y ya vimos que en la Tierra podemos encontrarla en tres estados físicos: sólido, líquido y gaseoso. En general, las
sustancias que encontramos en la naturaleza y que usan las personas, se
encuentran en forma de mezclas, como ocurre, por ejemplo, en los minerales y en
el agua de mar. A través de algunos métodos y técnicas, los seres humanos hemos
aprendido a separar las distintas partes de las mezclas y obtener sustancias
puras: compuestos como el agua o elementos como el oxígeno.
Observe la siguiente actividad.
¿Qué líquido apareció en la pared exterior del recipiente?
son gotas de
agua
¿Dé donde proviene?
del ambiente, por que si es frío hace que le aire se condense
Si alguien vive en un lugar muy seco y caluroso, tal vez no se
deposite ningún líquido en las paredes del recipiente. En ese caso, ¿qué es lo que
falta en el aire de su comunidad que hace que esté tan “seco”?
humedad
Lea
las respuestas a sus compañeros y compañeras.
Estados
de agregación de la materia
En
la cocina tenemos ejemplos de sustancias que se ven y se comportan de manera
muy distinta, de acuerdo a su estructura y propiedades. Observe las figuras de
la derecha.
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Esta
actividad funciona mejor en lugares húmedos. ¿Por qué?
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¿En qué forma o estado físico se encuentra el agua en cada
figura?
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el agua en el vaso es liquida
y el cubo de hielo es solido
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¿Tiene eso algo que ver con la
temperatura? ¿Por qué?
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porque el estado en que se
encuentra el agua depende de la temperatura si hace calor es liquido y si
hace frio es solido
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Toda la materia
está formada por pequeñas partículas llamadas átomos y moléculas, que se unen entre sí a través de fuerzas. A estas fuerzas se
las conoce como fuerzas de cohesión, y a medida
que las fuerzas son mayores, más cerca se
encuentran las partículas unas de
otras. Cuando las partículas se
compactan, se tiene una sustancia en estado sólido, por
ejemplo, un trozo de metal o un cristal de azúcar. Cuando la
temperatura aumenta, la movilidad entre las partículas es mayor y disminuyen las
fuerzas de cohesión, por lo que la materia se
transforma en estado líquido y, si la
temperatura sigue aumentando, finalmente en gaseoso. Si coloca un vaso con
hielo, puede observar el agua presente en el aire condensarse sobre el
vidrio. Al bajar la temperatura, hay un cambio de fase de vapor a líquido. Cada estado de la materia
tiene propiedades distintas que lo caracterizan. Los sólidos tienen forma propia,
volumen fijo y no fluyen.
Los líquidos tienen volumen fijo, pero
su forma depende del recipiente que los contiene y prácticamente no se pueden
comprimir. Los gases no tienen forma ni volumen fijos, ya que las fuerzas de
cohesión molecular son pequeñas y permiten que las moléculas se encuentren separadas,
desordenadas y con gran movimiento.
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El azufre, el
alcohol y el gas butano son ejemplos de sustancias puras en los tres estados
de agregación.
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Ponga a prueba sus conocimientos
Arrastre cada dibujo según el estado de
agregación que
corresponda. Anote un ejemplo de sustancia que pudiera ser representada por
cada ilustración, a
temperatura ambiente.
las particulas mas juntas
representan al estado solido
las mas separadas al gaseoso, y
las que no estan tan separadas son el liquido
Sobre
como influyen la presión y la temperatura en las
transformaciones física de la materia. Lea en su Antología, "Transformaciones del
estado físico de la materia".
Mezclas homogéneas y mezclas heterogéneas
En
su cocina se pueden encontrar y preparar sustancias con aspecto y textura muy
distintos. Por ejemplo: en la siguiente imagen tenemos diferentes recipientes
uno con agua de tamarindo, otro con vinagreta para ensalada y otro con un poco
de leche de magnesia. Observe las tres sustancias. ¿Cómo son cada una?
Ejemplo de
mezclas heterogéneas.
Mezcla heterogénea
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Semejanza
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Diferencia
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Agua
de tamarindo
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es una mezcla heterogenea y esta en estado
liquido
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tiene dos componentes el agua y el tamarindo, tiene dos faces
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Vinagreta
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es una mezcla heterogenea
y esta en estado liquido
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tiene una fase liquida y
una solida
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Leche
de magnesia
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es una mezcla heterogenea
y esta en estado liquido
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es homogénea y tiene
una fase liquida
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Intercambie
sus respuestas con sus compañeros y compañeras y enriquezca su lista de
semejanzas y diferencias.
COMUNIDAD
Las
mezclas existen en abundancia a nuestro alrededor. Si se ponen en contacto dos
o más sustancias distintas y entre ellas no ocurren
cambios químicos, se tiene una mezcla. Hay mezclas en
todos los estados de agregación, por ejemplo, el aire es
una mezcla en estado gaseoso; el agua potable lleva disuelto aire y sales, es una
mezcla; una roca formada por distintos minerales es un ejemplo de mezcla en
estado sólido. Según su aspecto y propiedades,
las mezclas se separan en homogéneas y heterogéneas. La palabra homogéneo indica que la mezcla es
uniforme en todas sus partes, o que se ve igual en toda la muestra, como ocurre
con el agua que lleva sal o azúcar disueltas. Una mezcla es
heterogénea si se puede distinguir una separación entre sus componentes, como
ocurre con una emulsión de aceite en agua.
Sobre
este tema, revise en su Antología la lectura:“Tipos de mezclas y métodos físicos de separación” (III.5).
Realice el experimento 10, de su Manual de experimentos.
El aire, una mezcla invisible
El
aire es una mezcla de gases cuyos componentes no podemos distinguir mediante
los sentidos. Entre los distintos tipos de gases que forman el aire puro, ¿cree que haya alguno que sea
tóxico para los seres vivos? Justifique su
respuesta.
Sí hay gases tóxicos pero en menor cantidad, lo que hace mas tóxico son los contaminantes como el dióxido de carbono
Lea
la respuesta a sus compañeras y compañeros, a su asesor o asesora y
comenten qué entienden por aire puro y por aire
contaminado. Lleguen juntos a una conclusión y anótela.
el aire puro no
contiene sustancias toxicas , pero si se mezcla con otros gases como el dioxido
de carbono en exeso si lo es
La
atmósfera es la capa de gases que rodea la Tierra,
de ella depende toda la vida en el planeta, incluso la acuática. Los seres humanos
podemos vivir cerca de un mes sin comida; sobrevivimos sin agua unos pocos días, pero sin aire morimos en
minutos. A nivel del mar, los principales componentes del aire puro son 78.1%
de nitrógeno (N2), 20.9% de oxígeno (O2), 0.9% de
argón (Ar) y 0.03% de dióxido de carbono (CO2).
El aire es la
disolución de varios gases en nitrógeno. La composición porcentual de
cada componente se observa en esta gráfica.
En los
incendios forestales, naturales o provocados, se liberan enormes cantidades
de dióxido de carbono que enrarecen
el aire.
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Hoy en día nos parece muy fácil reconocer que el aire es una
mezcla de gases transparentes, inodoros e incoloros, pero a los filósofos y científicos les costó gran trabajo demostrarlo.
Mientras que en Mesoamérica, en el
territorio que hoy en día conocemos
como México, el Imperio Azteca llegaba a
un periodo de gran esplendor previo a la conquista española, en Europa, el artista y filósofo italiano Leonardo da Vinci
(1452-1519) fue el primero en sugerir que el aire contenía por lo menos dos gases. Él encontró que “algo” en el aire era responsable de
mantener la viveza de una hoguera y daba también la
posibilidad de vida a los animales y a los seres humanos: “Donde la flama no puede vivir,
ningún animal con aliento lo hará”, dijo. Esto sembró la inquietud y la búsqueda de otros científicos, pero fue hasta 1772, pocos
años antes de la Revolución Francesa y en los años finales de la Colonia Española en América, que el científico sueco Carl Wilheim Sheele
(1742-1786) publicó un libro en el que describía cómo podía separarse el aire en distintos
gases, y que sólo uno de los gases mantenía encendida la flama de una vela.
Hoy sabemos que ese gas es el oxígeno.
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Ponga a prueba sus
conocimientos
La contaminación del aire es
un problema que puede afectar tanto a comunidades urbanas como a rurales.
Averigüe las acciones
que se han tomado en las grandes ciudades y en las comunidades rurales para
reducir la emisión de agentes
contaminantes en el aire. Basándose en esta
información, elabore un
cuestionario y aplíquelo entre sus
vecinos y familiares en donde les pregunte de qué manera están colaborando
para reducir la contaminación del aire en
su comunidad. (Recuerde que la tala de árboles es
nociva porque se reduce la aportación de oxígeno al aire, y que la quema de madera y de todo tipo de
combustibles genera dióxido de carbono
que se libera al ambiente y lo contamina.) Al término, comente las respuestas con sus compañeros y compañeras y a
continuación anote una
conclusión.
ENTREVISTA
Señor José Valencia: el me dijo que en la ciudad de México se utiliza el programa hoy no circula para así no contaminar el aire
Señora Elvia Vera: contestó que en las zonas rurales se trata de evitar que se talen árboles para que purifiquen el aire
yo opino que lo mas importante es no utilizar mucho el automóvil para evitar que este expulse gases contaminantes, también no que mar basura y no talar árboles
El agua, un compuesto
extraordinario
Si
colocamos un cubo de hielo en un vaso casi lleno de agua, pero evite que se
derrame. ¿Qué cree que sucederá cuando el hielo se derrita? ¿Se derramará el agua o no?
NO se derramara por que el volumen de el cubo de hielo es mayor que el liquido
Espere
media hora y vuelva a observar el vaso. ¿Se derramó el agua?
SI se derramo,
¿Cómo explica lo sucedido?
por que el cubo es agua congelada y si se descongela se
convierte en agia liquida, con esto aumento el volumen del agua
Comente
con sus compañeros y compañeras, asesor o asesora lo que
observó y escriba un texto de conclusión.
que el solido en comparación de el agua , tiene mayor volumen y en el momento en que se derritió ocupa menor volumen
Durante
siglos se pensó que el agua era un elemento químico, ya que ningún método químico de transformación lograba separar al agua en
los que, hoy sabemos, son sus dos componentes: hidrógeno y oxígeno. El agua no se
descompone, salvo a temperaturas mayores de 2 500°C; sin embargo, el
descubrimiento de la electricidad hizo posible que con el paso de corriente
continua, y en condiciones especiales, el agua se separara en los dos gases que
la forman. Esto parece fácil hoy en día, pero hace tan sólo 250 años era imposible de realizar.
El agua es, sin duda alguna, el líquido más importante sobre el
planeta, ya que constituye entre el 60% y el 90% del peso de los organismos
vivientes y cubre tres cuartas partes de la superficie terrestre. Desde siempre
ha tenido una gran importancia para la vida es indispensable para cultivar y
preparar alimentos, para la higiene y con ella la salud; la industria la
utiliza como medio de enfriamiento y de generación de vapor; para el drenaje
de desperdicios y para el control de los incendios, entre otras muchas
aplicaciones.
Es
una sustancia que conocemos en sus tres estados de agregación (sólido en hielo, líquido y gas en el vapor). Su
densidad es menor en el estado sólido que en el líquido, por lo que el hielo,
contrariamente a lo que podría esperarse, flota en el
agua. Las temperaturas de fusión y de ebullición son muy altas; otra
característica muy particular es su alta capacidad calorífica, una propiedad que le
permite almacenar grandes cantidades de calor sin aumentar mucho su
temperatura, por eso se puede usar agua caliente para mantener calientes otras
cosas. Como forma disoluciones con muchas sustancias, al agua se le llama “disolvente".
Sobre
los compuestos que se disuelven en el agua, revise en la Antología la lectura:“Solubilidad y concentración” (III.6).
El oxígeno, un elemento vital
¿Qué pasa con el aire de un lugar
cerrado y con mucha gente?
esta mas caliente
¿Qué componente indispensable del
aire se empieza a agotar transcurrido algún tiempo?
oxigeno
¿Por qué?
porque los seres humanos lo
convertimos en dioxido de carbono al exhalar
COMUNIDAD
Lea
las respuestas a sus compañeras y compañeros, y escriban alguna
experiencia que hayan tenido relacionada con este tema.
El oxígeno es un elemento muy
importante que se encuentra tanto en la atmósfera como en la corteza
terrestre. Se trata de un elemento, ya que es una sustancia básica de la materia que no se
puede descomponer en otras más simples por métodos físicos o químicos. Participa en miles de
cambios químicos y bioquímicos que suceden
constantemente a nuestro alrededor, desde la indispensable respiración de los seres vivos, como la
oxidación y corrosión de los metales, hasta la
quema de combustibles, entre otros. Forma una gran cantidad de compuestos,
tanto con metales como el hierro, el aluminio o el calcio, como con no metales
como el carbono, el hidrógeno y el nitrógeno. El oxígeno existe en el aire en
forma de molécula diatómica, es decir, como O2,
y también hay otra forma física en la que se encuentra
este elemento: el O3, llamado gas ozono. El ozono es un alótropo del oxígeno, en este caso, en lugar
de tener dos átomos unidos formando una molécula, ahora tenemos tres con
lo que sus propiedades físicas y químicas son diferentes, aunque,
afortunadamente, en mucha menor cantidad, ya que es nocivo para los seres
vivos.
Durante muchos siglos, los estudiosos no tenían los conocimientos,
instrumentos ni procedimientos adecuados para contestar a la pregunta: ¿Qué pasa cuando algo se quema?
Una de las explicaciones erróneas más aceptada establecía que las cosas se quemaban
porque contenían una sustancia que llamaban “flogisto”. Según sus seguidores, el “flogisto” no se podía ver, pero se desprendía misteriosamente de la materia
durante la combustión. Fue el científico Antoine de Lavoisier,
después de haber medido la masa de metales limpios y
bien pulidos, y luego de repetir la operación con metales oxidados, quien
notó que los metales oxidados pesaban más. Él interpretó este hecho como si algo del
aire se depositara sobre los metales y pensó que algo equivalente debía pasar en el fenómeno de la combustión de la madera u otros
materiales que se quemaban. Así descubrió que uno de los gases del
aire, el oxígeno, era necesario para reaccionar con los
materiales combustibles y formar nuevas sustancias, con la consecuente liberación de luz y calor de una
combustión.
Sobre
los óxidos metálicos y no metálicos, así como sobre algunos efectos de
la combustión, entre al menú y en la Antología lea “Productos derivados del oxígeno y de la combustión” (III.7).
Como
casi todo ser vivo, los peces necesitan oxígeno para respirar; pero
dentro del agua, ¿de dónde lo toman?, ¿cómo lo hacen? El oxígeno que respiran no es el
que forma parte de la molécula de agua. El oxígeno se encuentra disuelto en
el agua en concentraciones variables y de la misma manera que podría estar disuelto el dióxido de carbono en un
refresco, y los peces lo toman a través de sus branquias. Los
factores que determinan la formación de la mezcla líquido-gas son la superficie
de contacto del agua con el aire y la temperatura del agua, ya que los gases se
disuelven mejor en los líquidos a bajas temperaturas.
Sobre
las diferencias entre los elementos, los compuestos y las mezclas, entre al menú y en la Antología lea “Sustancias puras” (III.8).
•
La materia se presenta
principalmente en tres estados físicos: sólido, líquido y
gaseoso. Cada uno de ellos depende de qué tan grandes
son las fuerzas de cohesión entre las moléculas o átomos que los
conforman. Los cambios de fase o estado de sólido a líquido y de líquido a gas,
ocurren cuando la temperatura aumenta hasta un punto donde el movimiento de las
partículas es tal que las fuerzas de
cohesión se rompen.
•
La mayoría de los materiales del planeta no se encuentran en estado puro,
es decir casi siempre se tienen dos o más componentes;
en algunos casos la apariencia es la de una sola substancia, como en el agua
potable, entonces es una mezcla homogénea, cuando los
componentes son distinguibles se trata de una mezcla heterogénea.
•
El aire es un ejemplo de mezcla
gaseosa homogénea necesaria para los seres
vivos. En los últimos tiempos, la quema de
combustibles en cantidades crecientes ha contaminado de tal manera la atmósfera que está provocando un
cambio climático.
•
El agua es un compuesto con
propiedades físicas extraordinarias: altos
-para su composición química- puntos de fusión y ebullición, una alta capacidad calorífica y el hielo
flota en el agua líquida. La solubilidad de una
substancia en otra depende principalmente de la temperatura. La concentración es la medida de la cantidad de solvente en cierta cantidad de
soluto, y puede expresarse en porcentaje de masa o de volumen.
•
El oxígeno que respiramos es un ejemplo de elemento químico. Es muy abundante en la corteza terrestre y forma numerosos
compuestos, de los cuales destacan los óxidos básicos y los óxidos ácidos. Estos últimos forman ácidos cuando se combinan con agua, por lo que producen la lluvia
ácida.
Referencia:
Publicada por: la Secretaría
de Educación Pública dentro de sus cursos Ciencias Naturales. Propedéutico para el Bachillerato Unidad 3.
Copyright © 2002-2003 CONEVYT. Consejo Nacional de Educación para la vida y el
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2da versión © All
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Márquez 160, Col. Condesa, México, D.F., C.P. 06140 / Secretaría De Educación
Pública, México, 2007. Autoría: Rosa ma. Catalá Rodes, José Antonio Chamizo
Guerrero y Carmen Sánchez Mora.
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