Año: 2021

Guía N: 1 INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA Grado:

DÉCIMO

Área: Ciencias Naturales y Medio

Ambiente

Asignatura: Ciencias Naturales

Docente (s): Luz Dayra Mejía

Jaime José Maya Tobar TIEMPO: 20 DÍAS

BIENVENIDOS chic@s al fascinante mundo del estudio de la química. A pesar de las circunstancias de las circunstancias en las que nos encontramos, espero ver un grupo de jóvenes y señoritas motivados, inquietos, habidos por explorar y aprender el maravilloso mundo de las ciencias. En este nuevo año lectivo desde la virtualidad interactuaremos y nos conoceremos, ustedes a mí como profesor y yo a ustedes como estudiantes, así que, mucho ánimo, entusiasmo, dedicación y que Dios y la Virgen santísima nos acompañe.

INTRODUCCIÓN: en esta guía haremos un pequeño recuento histórico sobre la química. Luego explicaremos en qué consiste una metodología científica y finalizaremos ilustrando algunos conceptos relacionados con la notación exponencial, la medición y sus aplicaciones en la química.

ACUERDOS: los siguientes aspectos se deben tener muy en cuenta para el éxito y aprendizaje de los contenidos contemplados en la guía de estudio desde la virtualidad. - Las explicaciones de la guía de estudio y recepción de talleres de aplicación práctica se hará únicamente por la plataforma virtual

edmodo. - Puntualidad al reportar asistencia; participación activa, disposición, voluntad e interés en cada una de las asesorías. - Hacer una lectura y repaso metódico-analítico de cada uno de los contenidos contemplados en la presente guía de estudio, que le

permitirán enunciar las unidades básicas del sistema internacional e inglés de medida, sus símbolos respectivos y utilizar los factores de conversión adecuados para pasar de una unidad a otra, así como también, distinguir los conceptos de calor y temperatura e identificar las unidades empleadas para medir estas propiedades.

- Desarrollar el taller de aplicación de la teoría estudiada, justificando debidamente cada una de las respuestas.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN: además de los criterios contemplados en los acuerdos se tendrá en cuenta los criterios de evaluación consignados en el SISTEMA institucional de evaluación y promoción de estudiantes SIEAPE. - El componente 70% conocer y hacer: estudiantes que desarrollan clases virtuales el 70% se evalúa con el desarrollo de la guía y

participación en las clases, el 30% restante presentación de una prueba escrita virtual o presencial, los estudiantes que trabajen bajo el desarrollo de guías en físico; el 70% el desarrollo de la guía y el otro 30% presentarán prueba escrita virtual o presencial.

1. IMPORTANCIA DE LA QUÍMICA

Desde la antigüedad el hombre ha intentado entender por qué y cómo

se producen los fenómenos naturales que observa a su alrededor. Este

anhelo de comprensión ha dado origen a diversas corrientes de

pensamientos, como la religión, el arte o la ciencia.

Una de las principales preocupaciones del hombre, aún desde los

tiempos más remotos, ha sido la de mejorar su forma de vida, para lo cual se ha visto presionado a introducir modificaciones en el medio

que lo rodea.

La química es una ciencia natural mediante la cual el hombre estudia

la composición y el comportamiento de la materia, así como la

relación de ésta con la energía. Pero comprender los fenómenos

naturales no solo le ha servido a la humanidad para satisfacer su

curiosidad. También ha servido para mejorar la calidad de vida de las personas. Así, materiales como plásticos, pinturas o detergentes;

medicamentos como la penicilina, y máquinas como los refrigeradores,

han sido posibles gracias al creciente conocimiento que tenemos del

mundo a nuestro alrededor y muy especialmente gracias a los avances alcanzados en la química. La vida se inicia como resultado de una serie

de reacciones.

Todos los cambios que ocurren en los seres vivos, como el

movimiento, los reflejos, la visión, el pensamiento, son consecuencias

de procesos químicos. La muerte ocurre como resultado de un

desequilibrio producido dentro del organismo y que no ha sido detenido a tiempo.

La descomposición de los organismos muertos la ocasionan

catalizadores, suministrados por bacterias que originan sustancias como gas carbónico, agua y sales minerales, que inician el ciclo en

otros seres vivos. Usted se puede considerar como la colección más

importante de sustancias y reacciones químicas del mundo, y su

cuerpo, con seguridad, posee átomos que pertenecieron a Jesucristo,

Einstein, Sócrates, y por su puesto de algún dinosaurio Prehistórico.

Cuando se entiendan los mecanismos de las reacciones químicas en

nuestro organismo, es decir, cuando la biología molecular se encuentre

más avanzada, será posible aumentar ostensiblemente la cantidad y la

calidad de vida.

2. ¿QUE ES LA QUÍMICA?

Es la ciencia que estudia la materia:

2.1 En su estructura.

2.2 En sus propiedades o características que permiten diferenciarla.

2.3 En las transformaciones que ésta experimenta y los fenómenos energéticos que pueden ocurrir en esos cambios.

3. OBJETIVOS

Los principales objetivos de la Química son:

3.1 Formación de las sustancias y descomposición de las mismas.

3.2 Propiedades generales de la materia y de las diversas sustancias.

3.3 Los cambios que ocurren cuando unas sustancias se ponen en

contacto con otras (reacciones químicas).

Se observa claramente la diferencia fundamental entre la Química, y

otras ciencias, que como la Física, también estudian la materia.

La Física se interesa por los cuerpos pero en su aspecto cinético,

dinámico; la Química más bien estáticamente, le importa la sustancia en sí; la Física por el contrario, estudia el movimiento de los cuerpos,

la fuerza con que son atraídos, sus vibraciones, su estado eléctrico, su

estado magnético, etc.; fenómenos que no afectan la naturaleza de la

sustancia: el hierro sigue siendo hierro a pesar de estar magnetizado, el cobre no deja de ser lo que es por el hecho de estar electrizado.

La química como ciencia auxiliar suministra a otras ramas del

conocimiento, como la medicina, la geología, la agronomía, etc., el enorme caudal de sus investigaciones, pero también recibe variados y

útiles aportes de otros campos de la ciencia. Vacunas, fármacos,

fertilizantes, abonos, insecticidas, plásticos, textiles, papel, etc., son el resultado de variados y complejos procesos químicos, indispensables

para el progreso de la humanidad.

4. ¿QUE ES CIENCIA?

Es un sistema de conocimientos, en desarrollo, obtenidos por los

diferentes métodos cognoscitivos, que se reflejan en conceptos

exactos, que pueden ser verificados y comprobados en la práctica social.

5. DIVISIÓN DE LA QUÍMICA

La Química se divide en dos grandes ramas:

5.1 QUIMICA GENERAL.

Que estudia la estructura de la materia, sus propiedades y

las leyes que rigen sus transformaciones.

5.2 QUIMICA DESCRIPTIVA. También llamada Química aplicada, que estudia las

propiedades particulares de cada sustancia para determinar

su aplicación a otras ramas de la ciencia, de ahí las

denominaciones de: Química médica, Química

farmacéutica, Química del petróleo, Química textil,

Química de los plásticos, Química de suelos, Química

agrícola, etc.

La gran diversidad y volumen de conocimientos acumulados por la

química, al igual que el acelerado avance de la técnica, han hecho de

que para facilitar su estudio se subdivida en áreas especializadas como:

Química inorgánica, orgánica, analítica, bioquímica, fisicoquímica

y nuclear.

5.3 QUÍMICA INORGANICA O MINERAL

Estudia la mayoría de los elementos y compuestos distintos del Carbono y

sus derivados.

5.4 QUÍMICA ORGANICA O DEL CARBONO

Estudia los compuestos que poseen el elemento Carbono en

su estructura.

5.5 QUÍMICA ANALITICA

Es la base experimental de la Química; identifica y

determina la estructura y composición de la materia. Comprende:

Análisis Cualitativo: Identifica los componentes de una

muestra dada de materia.

Análisis Cuantitativo: Determina la cantidad precisa de

cada uno de los componentes de una muestra de cualquier

sustancia.

5.6 BIOQUÍMICA

Denominada también Química Biológica, se encarga de las

transformaciones que se llevan a cabo dentro de los seres

vivos y está muy relacionada con la química orgánica.

5.7 FISICOQUÍMICA

Se interesa por la estructura de la materia y los cambios energéticos en los procesos químicos; se fundamenta en las

leyes y teorías existentes para explicar las transformaciones

de la materia.

5.8 QUÍMICA NUCLEAR

Estudia la estructura íntima de la materia y la actividad

química de los núcleos de los átomos.

6. LA QUÍMICA A TRAVÉS DE LA HISTORIA

Al hacer un pequeño recuento del desarrollo histórico de la química encontramos que ha pasado por los siguientes periodos: prehistórico,

alquimia, yatroquímica, neumática, del flogisto, moderno y atómico.

6.1 PERIODO PREHISTÓRICO.

El hombre de la edad de piedra logró la

combustión de la madera y produjo el fuego, hecho con el cual nace la historia de la

Química.

El hombre primitivo se interesaría en primer lugar por los metales por ser materiales resistentes y duraderos a los que

podía dárseles forma con mayor o menor

facilidad. Su descubrimiento y utilización dan

origen a las diferentes edades:

Edad de oro. Descubrimiento del oro la plata y el cobre.

Edad de bronce. Descubrimiento del bronce por aleación

del cobre con el estaño. Fabricación de armas.

Edad de hierro. Fabricación de acero por aleación del

hierro con el carbón. Iniciación de la metalurgia.

En pueblos tan antiguos como los sumarios, asirios y babilonios se

extraían estos metales de las minas. De todas las civilizaciones antiguas, las más avanzadas en las artes químicas fueron:

China. Los chinos elaboraron la seda artificial, conocimiento que pasó

luego al Japón, se extendió por Asia, y a principios de nuestra era se desarrolló en Europa. También los chinos fabricaron el papel, la

pólvora, la porcelana; practicaban pinturas sobre telas, bronce o

madera.

Egipto. La química entre los egipcios se caracterizó por un aspecto

eminentemente práctico. Era ejercida a manera de ritos religiosos, en

forma secreta y por personas elegidas sus laboratorios funcionaban

anexos a los templos.

Los egipcios fueron maestros de la fabricación de vidrios y esmaltes;

preparación del jabón, perfumes, bálsamos, betún; sales de sodio,

potasio, cobre y aluminio; productos de belleza y venenos; imitaron a

la perfección los metales nobles, así como el rubí, el zafiro y la

esmeralda; utilizaron ampliamente el cuero y la lana, el algodón y el lino que sabían blanquear y teñir con índigo, púrpura y rubia, no

desconociendo el uso de mordientes; con gran perfección

embalsamaban los cadáveres, como agente detergente usaron la trona

(carbonato de sodio natural), de las cenizas de la madera extraían la potasa (carbonato de potasio). Pero todas estas prácticas eran

fundamentalmente empíricas y no constituían una ciencia ni siquiera

en forma rudimentaria

Grecia. Cabe anotar que, mientras los egipcios dieron a la química un

aspecto práctico, los griegos se enrumbaron en el lado de la filosofía

especulativa.

El hombre prehistórico, al buscar el origen de la naturaleza de todo lo

que le rodeaba creo los mitos en los que cada cosa, cada fuerza natural

era un dios o una figura humana; de aquí las cosmogonías de los

pueblos primitivos, en las que los fenómenos se imaginan producidos

por fenómenos sobrenaturales cuya intervención explican todas las anomalías aparentes del universo.

Este estado teológico de la ciencia se mantuvo hasta el siglo VI a.C. ,

en que apareció en Grecia un poderoso movimiento intelectual la

escuela materialista Jónica primitiva, en Miletos (Asia menor), y sus más grandes filósofos: Tales, Anaximandro y Anaxímenes,

especularon sobre el mundo y sobre la naturaleza de la materia. El

lema de esta escuela era: “De que y de qué modo está hecho el mundo”,

la idea de la existencia de un principio permanente origen de todo fue ya un principio tangible.

Para Tales de Mileto (585 a. C.).

Observando que el alimento de animales y plantas es

la humedad, concluyó que el origen de todas las

cosas es el agua: tierra, aire, todos los seres y cosa del universo son en última instancia producto de

transformación del agua.

Para Anaximandro de Mileto (546 a.C).

Consideró que el universo estaba hecho, en su

totalidad, de una sola sustancia fundamental, el

apairon. Las cosas aparecieron de la determinación del apairon, debido a que el movimiento produjo en

su seno la separación de los contrarios. Los seres

vivos se han producido en el curso del proceso

natural. El apairon es también el fin a donde todas las cosas irán a parar en su corrupción.

Para Anaxímenes de Mileto (524 a. C.).

El origen y esencia de todas las cosas es el aire. Las

cosas y seres del universo son en ultima el producto

de la transformación del aire. El universo es una

especie de ser viviente que respira y que se mantiene unido y ordenado, envuelto por el aire infinito que los

circunda.

Otros filósofos griegos fueron:

Heráclito de Efeso (540-450 a. de C)

Sostuvo que el mundo “No ha sido creado por

ningún hombre “sino por un elemento primero, el

fuego, a partir del cual se han creado

contradictoriamente todas las cosas. Todo cambia constantemente, todo es devenir; la base del

cambio es la lucha de los contrarios y su síntesis

fundamental.

Empédocles (445 a. de C).

Aceptó los elementos de sus antecesores, a los que

agrego uno más, la tierra; postulando que los

elementos constituyentes del universo eran: tierra,

agua, aire y fuego. Estos cuatro elementos

mezclados en proporciones variadas constituyen las

cosas del mundo empírico.

Aristóteles (384-322a de C).

Nació en Estagira. Estableció los modos de manifestarse al tacto los

cuatro elementos Empédocles: lo caliente, lo húmedo y lo seco.

De acuerdo al diagrama, si la tierra que es seca y fría, se calienta y humedece

se convierte en aire y así sucesivamente. A los cuatro elementos de

Empédocles, agrego otro, “el éter o quinta esencia”, de naturaleza semiespiritual, eterno, y que no está sujeto a cambios.

A Aristóteles se debe las primeras tentativas del método experimental

en las ciencias; también fue el primero en definir la combinación química.

Uno de los grandes aportes que los griegos hicieron a la química, fue

dar el primer paso a la explicación de la constitución íntima de la materia.

Leucipo y su discípulo Demócrito, consideraron que la sustancia

primaria era sólida, increada, indestructible,

discontinua, y formada por pequeñas partículas

materiales, imperceptibles, dotadas de

movimientos, con forma determinada, ni se crean,

ni cambian , ni perecen (los átomos). Postularon

lo que hoy se considera como los fundamentos de la teoría atómica:

Toda la materia está formada por

partículas pequeñísimas llamadas átomos que son eternos, indestructibles, indivisibles.

Los átomos de elementos diferentes varían en peso y tamaño.

El espacio entre los átomos es vacío.

Los átomos están en movimiento constante.

Plantón y Aristóteles se declaran adversarios del atomismo y niegan la discontinuidad de la materia y el vacío, proponiendo la teoría de la

continuidad de la materia.

Epicuro (341-370 a de C).

Dio el nombre de átomo (indivisible). Revivió y

apoyo el atomismo de Demócrito. No admite en la

naturaleza más que la materia, y descarta la existencia de un Dios creador del universo.

6.2 PERIODO DE LA ALQUIMIA.

La alquimia se inicia en Egipto y Mesopotamia hace aproximadamente

22 siglos; posteriormente se extendió por Arabia, India, China y tuvo

su máximo apogeo en Europa en la época Medieval.

En un principio fue la principal preocupación de los alquimistas la

consecución de la piedra filosofal, llamada

también quinta esencia que tendría la propiedad de

transformar los metales en oro. Otro objetivo era el de conseguir la eterna juventud, lo cual era un

hecho si se lograba preparar el “elixir filosofal o

de la larga vida”, imaginado como una infusión

de la piedra filosofal, el cual debía eliminar la enfermedad, devolver la juventud, prolongar la vida e incluso asegurar la inmortalidad.

Los trabajos de los alquimistas aunque infructuosos en el

descubrimiento de la piedra filosofal y del elixir de la larga vida, produjeron indudables progresos a la química del laboratorio ya que

idearon gran cantidad de equipos entre los cuales se cuentan hornos de

calentamiento y equipos de destilación. Durante este tiempo se

descubrieron varios elementos como el fósforo, arsénico; antimonio y

bismuto e igualmente se estudiaron las propiedades de muchos

compuestos; obtuvieron el alcohol o espíritu del vino, y ácidos

minerales como el nítrico y el sulfúrico.

La alquimia fue en general una práctica secreta debido a los hombres

que la relacionaban con la magia y a causa de Dios, pues los

alquimistas se creían los elegidos para ser depositarios de la verdad y

por ello no debían divulgar sus conocimientos.

6.3 PERIODO DE LA YATROQUÍMICA

Se inició en el año de 1.500 con Paracelso, quien

afirmaba que uno de los objetivos principales de la

química era el de obtener drogas para el tratamiento

de las enfermedades. Aparece una transición entre la

alquimia y la verdadera química, que se conoce como yatroquímica o química médica. Paracelso, médico suizo, alquimista

y profesor, poseía una amplia información de la química de su tiempo

y enfatizó sobre la importancia del método experimental como medio

para llegar al conocimiento.

6.3 PERIODO DE LA NEUMÁTICA

Este periodo se caracterizó por el estudio de los gases. Juan Bautista

Von Helmont invento la palabra gas y la introdujo en la química

(1.609) reconoció la existencia del gas carbónico, llamándolo “gas

silvestre”.

Robert Boyle, es el primer químico que rompe abiertamente con la

tradición alquimista. En su obra “El químico escéptico” destruye la teoría de los cuatro elementos de Empédocles.

Precisó el concepto moderno de elemento químico

adopta la teoría atómica para explicar las

transformaciones químicas, además establece los conceptos de mezcla y combinación. Formula la ley

empleada en gases denominada “ley de Boyle” o

“ley de la compresibilidad de los gases.

6.5 PERIODO DEL FLOGISTO

George Sthal, químico y médico Alemán, propone la teoría del

Flogisto, supone que toda sustancia combustible, contiene un

“principio inflamable” denominado flogisto; en la combustión se

desprende el flogisto con acompañamiento de luz y calor y queda un

residuo, la “ceniza” del cuerpo combustible. Cuanto más inflamable

es un cuerpo más rico es en flogisto. El producto de la combustión es más pesado que el cuerpo sin quemar.

Metal + Calor Ceniza + Flogisto.

6.6 PERIODO MODERNO

Antonio Lavoisier destruye la teoría del flogisto al explicar el proceso

de la combustión desde el punto de vista de la oxidación; observó que

parte del aire en contacto con el material que ardía se empleaba en su combustión y que el aumento de

peso era igual al peso del aire que desaparecía.

Según Lavoisier el aire estaba formado por dos gases

y que solo uno de ellos intervenía en la combustión. Crea las bases de la química moderna. Establece la

noción precisa de sustancia pura. En sus investigaciones usa

sistemáticamente la balanza y el principio de la conservación de la

materia. Participa en la elaboración de una nueva nomenclatura, introduce el método científico en la química y se le considera el

fundador de la “fisiología” por sus estudios acerca de la respiración.

La química tuvo su principal evolución durante el siglo XIX llamado el siglo de la química, porque gran número de científicos descubrieron

principios fundamentales: Faraday con la electroquímica, John Dalton

en 1808 enunció su teoría atómica basándose en la antigua de Leucipo

y Demócrito, y junto con Proust y Gay Lussac propusieron las leyes

fundamentales de la química.

Un paso fundamental fue la síntesis de la Urea por el químico alemán

Wholer en 1828, a partir del cianato de amonio; con esta síntesis acabo con teoría vitalista que decía que solo los seres vivos podían sintetizar

compuestos orgánicos.

En esta época figuraron muchos exponentes de la investigación química, los cuales sentaron bases firmes para nuestros conocimientos

químicos. Merecen destacarse: Berzelius (pesos atómicos), Lothar

Meyer y Mendeleieff, por la ordenación periódica de los elementos;

Kékule por el descubrimiento de la tetravalencia del carbono y

estructura del benceno; etc.

6.7 PERIODO ATÓMICO

En el siglo XX se inicia la era atómica, con el descubrimiento de los

rayos X por Wilhelm Roentgen en 1895 y el de la radioactividad por

Henry Becquerel en 1896.

A partir de entonces la química avanzó a grandes pasos: se precisó la

estructura del átomo, se hizo posible la transformación de algunos

elementos en otros y se hallaron nuevos elementos.

En el siglo XX es un periodo de grandes cambios. En

1905, Albert Einstein (1879-1955) presenta la teoría

de la relatividad, con lo cual sacude las bases teóricas

de la física y la química.

De este periodo conocido como atómico se destacan: Otto Hahn y

Strassman, quienes descubrieron la fisión nuclear:

Fermi y Oppenheiner quienes realizaron la primera reacción en cadena, base para la fabricación de la bomba

atómica.

En la era espacial la química preparo combustibles y aleaciones para los cohetes y satélites exploradores.

7. EL MÉTODO CIENTÍFICO.

La química es una ciencia experimental lo cual significa que sus

principios y leyes:

Provienen de la experimentación.

Son demostrables en la práctica.

Tienen aplicación de orden práctico.

7.1 CARACTERISTICAS GENERALES

El desarrollo del conocimiento científico, es decir, la creciente comprensión que tenemos del mundo que nos rodea, se basa en la

experimentación y en el posterior planteamiento de explicaciones, que

a sus ves son la base para la construcción de teorías científicas.

Al analizar un determinado fenómeno, intentando establecer por qué

motivo se produce, qué factores intervienen en él, qué relación tiene

con otros fenómenos, etc., se puede proceder de dos maneras. En

algunos casos basta con realizar una descripción detallada del fenómeno, sin necesidad de hacer mediciones, por lo cual se dice que

es un trabajo cualitativo. En otros casos, es necesario realizar

mediciones, precisas y rigurosas para formular matemáticamente las

observaciones y las conclusiones derivadas de éstas. Se dice entonces

que el trabajo científico es cuantitativo

7.2 El PROCESO DEL CONOCIMIENTO

El proceso del conocimiento de la verdad comprende tres fases

fundamentales: Sensitiva, Racional, y Comprobatoria.

7.2.1 Fase Sensitiva. Durante esta fase se perciben los fenómenos directa o indirectamente por sentidos, se acumulan, se clasifican, y se

generalizan los hechos en lo que viene a constituir una LEY

EMPIRICA. El factor humano predominante en esta fase son los

sentidos.

7.2.2 Fase Racional. Se caracteriza fundamentalmente porque en esta

fase se explican las leyes formuladas en la fase sensitiva, mediante

argumentaciones conocidas como HIPÓTESIS, las cuales si son capaces de predecir con cierta exactitud los fenómenos futuros, se

constituyen en teorías, el factor humano predominante en esta fase es

la razón

7.2.3 Fase Comprobatoria. Esta última fase de la investigación

científica, consiste en someter a condiciones experimentales

artificiales, los conocimientos obtenidos en las fases anteriores. En esta fase se logra la mayor aproximación entre el fenómeno real (Objetos)

y el conocimiento que dé él se tiene (Sujeto). Los sentidos y la razón

(Sujeto) se integran al objeto para logar un conocimiento objetivo y

por lo tanto científico, que se constituye en LEY.

7.3 METODOLOGIA CIENTÍFICA.

No existe una metodología única para desarrollar un proceso científico. Cada área del conocimiento tiene sus propios métodos, sus propias

estrategias y enfrenta los problemas de su área desde distintos ángulos;

sin embargo todas se rigen por unos principios comunes. En el caso de

las ciencias experimentales como la química, la biología y la física casi siempre emplean un método común, en el cual se pueden diferenciar

las siguientes etapas:

Observación de fenómenos:

La observación es la base del trabajo

científico. Observamos para entender por

qué o cómo ocurren los fenómenos. Nos servimos de nuestros sentidos y de

diversos instrumentos de medida para

observar y luego de haber realizado

anotaciones y mediciones repetidas veces, podemos plantear preguntas concretas.

Por ejemplo, ¿por qué cuando mezclo dos compuestos

obtengo un tercero de otro color? Es muy importante que las observaciones que hagamos puedan ser reproducidas y

confirmadas por otras personas. Una vez se ha definido el

fenómeno que se quiere estudiar, en primer lugar se debe

observar su aparición las circunstancias en las que se produce y sus características.

Revisión de trabajos previos:

El segundo paso consiste en consultar

diversas fuentes para informarse acerca de

lo que se conoce hasta el momento sobre

el tema que se va a tratar. Por esta razón se dice que la ciencia es a cumulativa, pues

los nuevos conocimientos se construyen sobre los anteriores

y de esta manera se van ampliando.

Formulación de hipótesis:

El paso siguiente es proponer respuestas a las preguntas que nos habíamos formulado

anteriormente, es decir, se trata de idear

posibles explicaciones del fenómeno

observado.

Comprobación experimental de la hipótesis:

A continuación se intenta probar si la

hipótesis planteada logra explicar

satisfactoriamente el fenómeno en

cuestión. Para ello se diseña un

experimento, pero bajo condiciones controladas.

Con esto, es posible discernir el efecto de tal o cual factor

sobre el desarrollo del fenómeno. Cuando hablamos de controlar las condiciones nos referimos a definir

intencionalmente ciertas variables que creemos puedan

afectar el desarrollo del fenómeno.

Planteamiento y divulgación de las conclusiones:

Las observaciones y datos obtenidos en el experimento

constituyen resultados concretos que deben ser analizados con el fin de determinar si corroboran o no las hipótesis y

plantear luego las conclusiones

En caso afirmativo, la hipótesis generará una teoría científica, es decir, una explicación que da

razón de lo observado. De lo contrario se

procede a replantearla y a diseñar nuevos

experimentos. Las conclusiones deben ser comunicadas al resto de la comunidad

científica, con el fin de generar discusiones

y permitir que sean utilizadas como punto de partida para

otros descubrimientos o como fundamento para aplicaciones tecnológicas.

Elaboración de leyes:

Después de una serie de experimentos, es

posible evidenciar regularidades y

relaciones entre diferentes sucesos que se

enuncian de manera concisa y matemática en forma de leyes matemáticas. A

diferencia de una teoría, una ley es descriptiva, no

explicativa y se aplica a un conjunto bien definido de

fenómenos, por lo que no puede tomarse como una verdad absoluta.

8. NOTACION EXPONENCIAL O CIENTIFICA

La notación científica es un método que permite escribir con

comodidad cifras muy grandes y muy pequeñas. Un número

normal se escribe en notación científica así:

Una forma fácil de identificar la potencia adecuada de

10 consiste en contar el número de lugares que se deben mover la coma para obtener un número entre 1 y 10.

Ejemplo. Escribir en notación científica las siguientes

cifras:

18500 = 1,85 x 104 = 1,85 x 10 x 10 x 10 x 10 = 18500

18.000.000 = 1,8 x 107

0.00007 = 7,0 x 10-5

Cuando se escribe un número exponencial sin un

coeficiente explícito, significa que es 1. Ejemplo.

1 = 100

Qué valor tiene 106 = 1000.000 y 0.0001 = 10- 4

En la notación científica se acostumbra a emplear

solamente un dígito antes del punto decimal.

Ejemplo. Los números 7,82 x 106 y 78,2 x 105

expresan el mismo valor, pero la primera notación es la correcta

8.1 OPERACIONES CON EXPONENTES

Al mover dentro de una cifra el punto decimal hacia la izquierda se

obtiene un exponente positivo y corriéndolo a la derecha se obtiene un

exponente negativo. Ejemplo.

0,42 x1023 = 4,2 x 1022

40,3 x 10-9 = 4,03 x 10-8

SUMA O RESTA

Para sumar o restar deben tener el mismo exponente.

Ejemplo

1 x 105 + 4,5 x 106 = 1 x 105 + 45 x 105 = 4.6 x 106

3,08 x 104 + 4,2 x 103 = 3,08 x 104 + 0,42 x 104 = 3.5 x 104

3,8 x 102 - 2,5 x 103 = 3,8 x 102 - 0,25 x 102 = 3.55 x 102

MULTIPLICACIÓN Para multiplicar, se deben sumar algebraicamente los

exponentes.

Ejemplo. Calcular el producto.

(1,5 x 104) (2 x105) = 3 x 104+5 =3 x 109

(2,5 x 106) (6 x 10-4) = 15 x 106-4 = 15 x 102 = 1,5 x 103

DIVISIÓN

Para dividir, se deben restar algebraicamente los exponentes.

Ejemplo. Determinar el cociente de

(4 x 10-6) / (2 x 10-8) = 2 x 10-6+8 = 2 x 102

(4 x 106) / (2 x 10-3) = 2 x106+3 = 2 x 109

Cuando una potencia se encuentra elevada a otra potencia los

exponentes se multiplican entre sí. Ejemplo:

(4 x 1013)2 = 16 x 1026 = 1,6 x 1027

(4 x 10-5)3 = 64 x 10-15 = 6,4 x 10-14

9. LA MEDICIÓN

La química trabaja con las propiedades de la materia. Estas

propiedades se identifican mediante la realización de mediciones. Medir consiste en comparar una magnitud o propiedad de los cuerpos

con otra que se toma como patrón. No todos los rasgos que

caracterizan un cuerpo o un determinado fenómeno pueden ser

cuantificados. Así, por ejemplo, el olor, el color, la belleza no pueden ser estimados objetivamente, sino que dependen de la apreciación de

diferentes individuos. Aquellos rasgos que pueden ser medidos se

denominan magnitudes físicas.

9.1 MAGNITUDES FÍSICAS.

Existen dos tipos de magnitudes físicas:

9.1.1 Magnitudes fundamentales.

Son aquellas que no dependen de ninguna otra medida,

expresan simplemente el número de veces que está la unidad patrón en lo que se desea medir, por ejemplo la masa, la

temperatura, la longitud, el tiempo, etc.

9.1.2 Magnitudes derivadas.

Son aquellas que se expresan como la relación entre dos o

más magnitudes fundamentales. Por ejemplo, el volumen de

un cuerpo se deriva de elevar al cubo una magnitud de longitud. A su vez, la densidad es una magnitud derivada que

indica la cantidad de masa presente en una cierta cantidad de

volumen.

10. EL SISTEMA INTERNACIONAL DE MEDIDAS

Para comparar las magnitudes de los cuerpos y procesos se usan

sistemas de medida, los más usados son sistema internacional (S. I.)

y el sistema inglés. La conferencia general de pesas y medidas

modificó el sistema métrico en 1.960 y creo el S I de medición. En el sistema inglés, la masa, la longitud, y el volumen carecen de los

patrones materiales legales del sistema internacional.

10.1 MEDIDAS DE LONGITUD

Longitud, es la distancia entre dos puntos, o la mayor de las

dimensiones de una superficie. La unidad patrón de medida en el S.

I. es el metro, definido por la conferencia general de pesas y medidas como 1.650.763,73 veces, la longitud de onda de la luz roja - naranja

emitida por el átomo de criptón -86, cuyos múltiplos y submúltiplos en

el S.I. en inglés son:

UNIDAD SÍMBOLO EQUIVALENCI

A

Picómetro pm 10-12 m

Angstrom 10-10 m

Nanómetro nm 10-9 m

Micra M 10-6 m

Milímetro mm 10-3 m

Centímetro cm 10-2 m

Decímetro dm 10-1 m

Metro m 100 cm

Kilómetro km 1000 m

Pulgada pulg 2,54 cm

Pie pie 30,48 cm

Milla milla 1,609 km

Yarda yd 0,914 m

10.2 MEDIDAS DE MASA

Masa, es la cantidad de materia que presenta un cuerpo. La unidad de

patrón de masa en el S.I. es el kilogramo que equivale a la masa de

1000 cm 3 de H2O, medido a 3,98°C.

UNIDAD SÍMBOL

O

EQUIVALENCIA

Unidad de masa

atómica

u.m.a 1,66 x 10-24 g

Microgramo Mg 10-6 g

Miligramo mg 10-3 g

Gramo g 1000 mg

Kilogramo kg 1000 g

Libra americana lb 453,6 g

Onza oz 28,35 g

Tonelada t 907,2 kg

10.3 MEDIDAS DE VOLUMEN.

Volumen, es el espacio ocupado por un cuerpo. El volumen es una

magnitud derivada, es decir, se halla multiplicando tres dimensiones:

ancho, profundidad y longitud. La unidad patrón en el S.I. es el m3,

que equivale a un cubo de 100 cm por cada lado.

UNIDAD SÍMBOLO EQUIVALENCIA

Mililitro ml 10-3 l o 1 cm3

Decímetro

cúbico

dm3 1l o 1000 cm3

Litro l 1000 ml

Metro cúbico m3 1000 l

Pie cúbico pie3 28.32 l

Galón galón 3,785 l

10.4 MEDIDAS DE PRESIÓN

Presión es la fuerza ejercida por unidad de área. En los gases, ésta

fuerza actúa en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente.

UNIDAD SÍMBOLO EQUIVALENCIA

Pascal pa 1 newton fuerza por m2

de área.

Atmósfera

atm

760 mm de Hg

760 Torr

76 cm de Hg

10.5 MEDIDAS DE TIEMPO

UNIDAD SÍMBOLO EQUIVALENCIA

Minuto min 60 s

Hora h 3.600 s

Día d 24 h = 86.400 s

10.6 EQUIVALENCIA ENTRE UNIDADES.

Se puede dar en forma directa haciendo la medición, o indirecta

utilizando una operación matemática ; entonces se habla de conversión

de unidades y se utilizan los llamados factores de conversión, que son

una razón numérica de unidades que es igual a 1 y para que exista es necesario que exista una ecuación. Ejemplo

1 Lb 453,6 g

453,6 g 1 Lb

11. CALOR Y TEMPERATURA

11.1 CALOR

Es la energía térmica que se transfiere de un sistema a otro debido a la

diferencia de temperaturas entre los dos sistemas. El papel del calor

como una forma de transferir energía, se observa en muchos cambios físicos. Ejemplo, el hielo durante su fusión absorbe energía térmica

del ambiente (más caliente) que lo rodea; el agua líquida que se forma

tiene más energía térmica que el hielo. Si el agua líquida transfiere la

energía térmica al ambiente (a una temperatura más baja) se forma el hielo.

11.2 TEMPERATURA

Es una medida de la capacidad de un sistema para transferir calor o

recibirlo de otro sistema. La temperatura es una propiedad que

determina la dirección de la transferencia de calor. Por Ejm, si dos

cuerpos en contacto están a diferente temperatura, el calor fluye del cuerpo de mayor temperatura al más frío.

El calor se mide como una cantidad de energía y la temperatura es una

medida de la intensidad de calor.

11.2.1 MEDIDAS DE TEMPERATURA

Para medir la temperatura se usan propiedades físicas que cambian con ella como la dilatación, base del funcionamiento de los termómetros.

El alcohol y el mercurio son líquidos que se dilatan con el aumento de

temperatura; el grado de dilatación es proporcional a dicho aumento.

La mayoría de los materiales conocidos se expanden, es decir, experimentan un aumento de volumen, cuando su temperatura

aumenta, y se contrae cuando ésta disminuye. .Las escalas de

temperatura de mayor uso son: Celsius o centígrada, Kelvin o absoluta,

Farenheit y Rankine.

ESCALA CELSIUS O CENTÍGRADA: Tiene como

puntos de referencia el punto de congelación del agua 0°C

y su punto de ebullición a 100°C, el intervalo entre estos dos valores está dividido en 100 partes iguales y cada una

de ellas es equivalente a un grado centígrado.

Teóricamente hablando se ha hallado que el cero

absoluto o la mínima temperatura posible es de - 273°C.

ESCALA KELVIN O ABSOLUTA: Toma como punto de

congelación del agua a 273°K y como punto de ebullición a 373°K, el intervalo entre estos dos valores está dividido

en 100 partes iguales y cada una de ellas equivale a un grado

Kelvin. Considera como cero absoluto o temperatura

mínima teórica posible 0°K.

ESCALA FARENHEIT: Considera como punto de

congelación del agua 32°f y como punto de ebullición

212°f, el intervalo entre estos dos valores está dividido en 180 partes iguales y cada una corresponde a un grado

Fahrenheit. Toma como cero absoluto o temperatura

mínima teórica posible - 460°f

ESCALA RANKINE : Tiene como puntos de referencia

el punto de congelación del agua a 492°R y su punto de

ebullición a 672°R. El intervalo entre estos dos valores está

dividido en 180 partes iguales y cada una de ellas equivale

a un grado Rankine. Considera como cero absoluto o

temperatura mínima teórica posible 0°R. Por lo tanto, el

cero absoluto de esta escala corresponde al cero absoluto de

la escala kelvin.

De las equivalencias anteriores podemos entonces deducir las

siguientes ecuaciones:

9

°f = . °C + 32

5

5

°C = . (°f - 32)

9

°K = °C + 273

°C = °K - 273

°R = °f + 460

°f = °R - 460

10.1 MEDIDAS DE CALOR

Siendo el calor una forma de energía, que se transfiere de un sistema a otro en virtud de una diferencia de temperatura, se puede determinar la

cantidad de calor midiendo el cambio de temperatura de una masa

conocida que absorbe calor desde alguna fuente.

El calor se mide en Julios, que es una unidad de energía, no obstante,

la caloría es más comúnmente empleada.

La caloría se define como la cantidad de calor necesaria para elevar la

temperatura de un gramo de agua en un grado centígrado. Frecuentemente se emplea un múltiplo de la caloría, denominada

kilocaloría, que equivale a 1000 calorías.

TALLER DE APLICACIÓN PRÁCTICA

Conteste las siguientes preguntas de selección múltiple con única

respuesta y justifíquelas debidamente.

Conteste las preguntas 1 a 3 teniendo en cuenta la siguiente

información:

Se dispone de tres cifras exponenciales, cuyos valores se especifican

en el siguiente cuadro:

Cifra

exponencial.

Valor

A 424 x 10-8

B 0,0048 x 109

C 34800 x 10-10

1. De los valores A, B y C, se puede afirmar, que su correcta

expresión en notación científica es respectivamente:

A. 42,4 x 10-6, 48 x 106, 34,8 x 10-6.

B. 4,24 x10-10, 4,8 x 1011, 3,48 x 10-14.

C. 4,24 x 10-6, 4,8 x 106, 3,48 x 10-6.

D. 4.24 x 10-10, 4,8 x 106, 3,48 x 10-14.

2. Al multiplicar el valor de A con B, el planteamiento

matemático correcto es:

A. (424 x 10-8) (0,0048 x 109) = 1, 814 x 101.

B. (42,4 x 10-7) (00,048 x 108) = 1,814 x 101.

C. (4,24 x 10-6) (4,8 x 106) = 2,03 x 101.

D. (4,24 x 106) (4,8 x 10-6) = 1,814 x 101.

3. Al dividir los valores de B y C, se puede decir, que su

expresión matemática correcta es:

A.

B.

C.

D.

4. La densidad de la acetona a condiciones normales de

presión y temperatura es 0,792 g/ml; para expresar su

densidad en Oz/pie3, el proceso matemático que se haría

es:

A. 0.792

B. 0.792

C. 0.792

D. 0.792

5. El espesor de una película de jabón es aproximadamente 60

°A, en pulgadas, la expresión matemática que se haría es:

A. 60 °A

B. 60 °A

C. 60 °A

D. 60 °A

6. Se realiza un experimento para determinar la dilatación

térmica de cuatro materiales líquidos. Para esto se aumenta

la temperatura de cada material determinando su

dilatación térmica. Los resultados obtenidos se ilustran en

las siguientes gráficas:

El material que puede utilizarse para un termómetro que

funcione en una escala de 0 °C a 100 °C es:

A. 2 porque hay una dilatación proporcional al aumento

de la temperatura.

B. 1 porque tiene una dilatación constante hasta 100 °C.

C. 3 porque hay una dilatación a intervalos constantes.

D. 1 porque se dilata constantemente hasta 120 °C.

7. Cuando arde una cerilla se desprenden aproximadamente

500 calorías y si aplicamos una cerilla encendida a 1 cm3 de

agua, ésta se calienta pasando de 10 °C a 20 °C. De lo

anterior podemos afirmar que:

A. Tanto el calor como la temperatura se miden en las

mismas unidades.

B. El calor y la temperatura son dos conceptos muy

relacionados poro diferente.

C. La cerilla es un conductor de calor y temperatura.

D. El calor y la temperatura son dos conceptos idénticos.

8. Se tiene una barra de hierro al rojo vivo. Posteriormente se

pone en contacto otra barra del mismo metal

completamente fría, comprobándose después de un

tiempo que las dos barras se encuentran a la misma

temperatura. Este proceso se define como:

A. Dilatación.

B. Temperatura.

C. Calor.

D. Rozamiento.

9. Se realiza el siguiente experimento: A tres recipientes que

contienen diferentes volúmenes de agua se les toma la

temperatura como se muestra en el siguiente gráfico:

Sabiendo que los tres recipientes están construidos del

mismo material y que se encuentran a la misma

temperatura ambiente, se puede esperar que:

A. El agua del recipiente A esté a mayor temperatura que

los recipientes B y C.

B. El agua de los recipientes A y C estén a menor

temperatura que el recipiente B.

C. El agua del recipiente C esté a menor temperatura que

los recipientes A y B.

D. El agua de los tres recipientes esté a la misma

temperatura.

Conteste las preguntas 10 a 12 teniendo en cuenta la siguiente

información:

El calentamiento global es el aumento de la temperatura de la Tierra

debido al uso de combustibles fósiles y a otros procesos industriales

que llevan a una acumulación de gases invernadero (dióxido de

carbono, metano, óxido nitroso y clorofluorocarbonos) en la

atmósfera, los cuales reaccionan con la capa de ozono destruyéndola

y formando algunos ácidos (ácido clorhídrico, ácido sulfhídrico, ácido

carbónico, etc.) que al precipitarse en lluvia generan otro tipo de

contaminación para nuestro planeta como es el caso de la lluvia ácida.

Según el texto anterior, podemos decir que:

10. Una de las ramas de la química que pueden ayudar a

estudiar y solucionar este problema es:

A. La fisicoquímica.

B. La química farmacéutica.

C. La bioquímica.

D. La química analítica.

11. En cuanto a este problema de actualidad, la actitud

adecuada de una persona debe ser:

A. Pasiva, ya que alguien se va a interesar por resolver el

problema.

B. Represiva, atacando a las personas e industrias que

generan la contaminación de nuestro medio ambiente.

C. Activa, buscando procesos que generen cambios de

mentalidad en aquellas personas e industrias que no

contribuyen con el medio ambiente.

D. Distraída, ya que ese problema todavía no me ha

tocado.

12. El calentamiento global genera modificaciones en:

A. El calor, ya que aumentará progresivamente haciendo

que los polos se descongelen incrementando el nivel

de los mares.

B. El calor, ya que aumentará la temperatura

descongelando los polos y generando el aumento de

los mares, ocasionando inundaciones alrededor del

mundo.

C. La temperatura, ya que aumentará progresivamente

en los polos haciendo que se descongelen,

incrementando el nivel de los mares, y generando, por

último, inundaciones en las regiones costeras del

mundo.

D. La masa de agua en la Tierra, haciendo que se originen

inundaciones alrededor del mundo.

Conteste las preguntas 13 a 17 teniendo en cuenta la siguiente

información:

13. Teniendo en cuenta la anterior figura se puede concluir que:

A. 100 °C es igual a 273 °K.

B. Un cambio de temperatura de 1 °C es equivalente a un

cambio de temperatura de 1°K.

C. 0 °C es igual a 0 °K.

D. Un cambio de temperatura de 1 °C es equivalente a un

cambio de temperatura de 100 °K.

14. De acuerdo a la situación presentada en la gráfica, podemos

decir que:

A. Cuando el termómetro marca -273 °C es igual a 273

°K.

B. Cuando el termómetro marca 100 °C es igual a 373 °K.

C. Cuando el termómetro marca 0 °K es igual a 0 °C.

D. Cuando el termómetro marca 273 °K es igual a 100 °C.

15. Una señora, decide ir al salón de belleza para hacerse una

depilación usando cera caliente. La señora pregunta a la

estilista sobre la temperatura a la que aplican la cera sobre

el cuerpo. La estilista le responde que a 298 °K, la señora se

asusta más aún, pero la estilista le explica que en la escala

de temperatura Kelvin se toma 273 °K como punto de

congelación del agua y 373 °K como punto de ebullición del

agua. En la escala de temperatura Celsius se toma 0 °C como

punto de congelación del agua y 100 °C como punto de

ebullición.

La señora después de hacer sus cálculos queda tranquila y

se realiza la depilación con cera. La razón por la cual la

señora se realiza la depilación con cera muy probablemente

sea porque 298 °K equivalen a:

A. 25 °C.

B. 30 °C.

C. 38 °C.

D. 40 °C.

16. En una experiencia de laboratorio, un estudiante determina

que el punto de ebullición del agua en grados Celsius en

Guachucal es aproximadamente 87 °C, por lo tanto, su

temperatura de ebullición en la escala Kelvin será:

A. 360 °K.

B. -186 °K.

C. -300 °K.

D. 273 °K.

17. En la escala de temperatura Kelvin se toma 273 como el

punto de congelación del agua y 373 como su punto de

ebullición; en la escala de temperatura Celsius se toma 0

como punto de congelación del agua y 100 como punto de

ebullición, como se indica en el gráfico. De lo anterior

podemos determinar que 328 °K corresponden en grados

Celsius a:

A. 328 °C.

B. 55 °C.

C. 228 °C.

D. 105 °C.

18. Si por acción del calentamiento global la Tierra incrementa

su temperatura por década en 0,2 °C, eso en Fahrenheit

(°F), absoluto o Kelvin °(K) y Rankine (°R) respectivamente

es:

A. 32.36 °F, 491,76 °K y 273,2 °R.

B. 32.36 °F, 273.2 °K y 491,76 °R.

C. 491,76 °F, 273,2 °K y 32,36 °R.

D. 273,2 °F, 32,36 °K y 491,76 °R.