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3ergrado

Ma. Guadalupe Flores BarreraAndrés Rivera Díaz

QUÍMICA

Enseñanza de las Ciencias a través de Modelos Matemáticos

para la Educación SecundariaPROPUESTA HIDALGO

Enseñanza de las Ciencias a través de Modelos Matemáticos

Enseñanza de las Ciencias a través de Modelos Matemáticos para la Educación Secundaria, Propuesta Hidalgo3er. grado QUÍMICA

Revisión: Ramón Guerrero LeyvaFormación y diseño: Ana Garza

© ECAMM Hidalgo 2010© Ángeles Editores, S.A. de C.V. 2011 Campanario 26 San Pedro Mártir, Tlalpan México, D.F. 14650 e-mail [email protected] www.angeleseditores.com

Primera edición: agosto de 2011Segunda edición: agosto de 2012

ISBN 978-607-9151-10-2

Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Reg. Núm. 2608

Impreso en México

Enseñanza de las Ciencias a través de Modelos Matemáticos para la Educación Secundaria, Propuesta Hidalgo (ECAMM-Hidalgo), ha sido desarrollado e implementado por la Coordinación Estatal del Programa EMAyCIT-Hidalgo, con el apoyo de la Subsecretaría de Educación Básica de la Secretaría de Educación Pública del Estado de Hidalgo y, sobre todo, del Centro de Investigación y Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, particularmente del Departamento de Matemática Educativa, del cual surge la Propuesta Nacional.

Autores de ECAMM-Hidalgo

Coordinadores Zona Escolar ECAMM-HidAlgo

Este material ha sido implementado en las escuelas secundarias del Esta-do de Hidalgo, en sus tres modalidades: Generales, Técnicas y Telesecun-darias con apoyo de las Direcciones, Supervisiones y Jefaturas de Sector, pero sobre todo por los Coordinadores de Zona Escolar ECAMM-Hidalgo.

Ma. Guadalupe Flores [email protected]

Andrés Rivera Dí[email protected]

Acosta Ramírez Merit

Aguilar Castelán Isidoro

Anaya Velázquez Max Julio

Andrade Castillo Dimas Alexandro

Avilés Hernández Jaime

Bahena Mejía Mireya

Bautista de la Cruz Natalio

Calva Martínez Fortino Alberto

Castro Ramírez Dimna Berenice

Clemente López Antonio

Cuevas Covarrubias Maribel

Daniel García Nancy

Escobedo Garrido Martha Elva

Esteban Reyes Edgar

Estrada Tolentino Nancy

Félix Lara Filiberto

Flores Morita Néstor

Gálvez Marín Marlén

García Soto Federico

Gómez Martínez Miguel

González Medina Alejandro Alberto

Guerrero Romero José Manuel

Gutiérrez González Fernando

Hernández Blancas Patricia Dayanara

Hernández Cortés Victorino

Hernández Hernández Aricela

Hernández Juárez Áureo

Hernández Mendoza Camerino

López Lugo Eliseo

Manzano Salinas Elias

Martínez Martínez Isidro

Medina Abrego Gildardo

Miranda Fernández Israel

Miranda Sánchez Ma. Eleazar

Monroy Villanueva Yareth

Montoya Gress Luis

Morales Gómez Martín

Paredes Ortega Jorge Antonio

Perales Salvador Cuauhtémoc

Pérez Reyes Jesús

Ramírez Castillo Hilda

Ramírez García Martha Esperanza

Ramírez Rico Martha Catalina

Rojas Ángeles Crisóforo

Rojas Reyna Tomás

Romero Camargo Jeimy

Rubio Rubio Ma. Virginia

Salazar Lara Gastón

Sánchez Castillo Gracia Patricia

Sánchez Díaz Antonio

Saúz Torres Araceli

Tena Rodríguez Jesús

Tolentino Ruíz Rebeca

Vázquez Terán Nora Alejandra

Velázquez Serrano Diego

Vidal Fernández Leticia Ruby

Villegas Villegas Gamaliel

Zermeño Peralta Jorge Alonso

Introducción ............................................................................................. 5

Cómo está organizado este libro ............................................................. 7

Programación Química Tercer Grado ....................................................... 9

SeptiembreMezclas y aleaciones (I) ......................................................................... 13Mezclas y aleaciones (II) ........................................................................ 14Contaminación del aire (I) ..................................................................... 17Contaminación del aire (II) .................................................................... 19

octubre¿Qué es un mol? .................................................................................... 23De moles a gramos (I) ............................................................................ 26De moles a gramos (II) ........................................................................... 27¿Un mol + un mol = un mol? ................................................................. 29Un experimento científico (I) ................................................................. 32La lista de los elementos ....................................................................... 35

NoviembreLa tabla periódica (versión reducida) .................................................... 38La tabla periódica (completa) ................................................................ 41Metales y no metales ............................................................................ 42Pesos moleculares de compuestos (I) .................................................... 43Pesos moleculares de compuestos (II) ................................................... 45

diciembre y EneroModelo atómico y electrones de valencia .............................................. 47Electrones de valencia y fórmulas de compuestos ................................. 50Un experimento científico (II) ................................................................. 53Masas en reacciones químicas (I) ........................................................... 55Masas en reacciones químicas (II) .......................................................... 58Masas en reacciones químicas (III) ......................................................... 61Masas en reacciones químicas (IV) ......................................................... 63

Contenido

ECAMM-Hidalgo

FebreroVelocidad de reacción (I) ....................................................................... 65Velocidad de reacción (II) ...................................................................... 68Velocidad de reacción (III) ...................................................................... 70Reacciones químicas: su dinámica (I) .................................................... 72Reacciones químicas: su dinámica (II) ................................................... 75Reacciones químicas: su dinámica (III) .................................................. 78Reacciones químicas: su dinámica (IV) .................................................. 81

Marzo y abrilEscalas logarítmicas y pH (I) .................................................................. 82Escalas logarítmicas y pH (II) ................................................................. 85Variación de reacciones en el tiempo (I) ............................................... 86Variación de reacciones en el tiempo (II) .............................................. 89Variación de reacciones en el tiempo (III) ............................................. 92Variación en reacciones reversibles (I) .................................................. 94Variación en reacciones reversibles (II) ................................................. 98Variación en reacciones reversibles (III) ................................................ 99

MayoModelo atómico: niveles cuánticos ..................................................... 100Balanceo de ecuaciones (I) .................................................................. 101Balanceo de ecuaciones (II) ................................................................. 104Balanceo de ecuaciones (III) ................................................................ 106

JunioHirviendo agua dentro de la computadora ......................................... 109Contenido energético de combustibles (I) ........................................... 112Contenido energético de combustibles (II) .......................................... 114Contenido energético de combustibles (III) ......................................... 116

Las Herramientas Computacionales (HC) suponen un revolucionario avance en nuestra sociedad. Presenciamos una era de cambio y de modificaciones constantes que influyen significativamente en nuestras vidas. Mantenernos expectantes o tomar las riendas de los procesos de cambio que nos pueden ayudar a construir un mundo sin barreras, un mundo mejor, es una elección a realizar de forma particular por cada uno de nosotros.

En el ámbito educativo las HC constituyen una importantísima ayuda para favorecer los aprendizajes escolares, particularmente de las matemáticas y de las ciencias, pues son un reforzador didáctico, un medio para la enseñanza individualizada y una herramienta fundamental de trabajo para el profesor.

En definitiva pudiéramos preguntarnos: ¿Qué aspectos caracterizan a las HC que las hacen tan especiales en la educación? Una reflexión alrededor de esta pregunta nos conduce a definir un grupo de aspectos que las podrían caracterizar:

1. Fomentan el aprendizaje continuo por parte del profesor, pues éste tendrá que estar actualizado para planificar con éxito las actividades que realizarán los estudiantes.

2. Las HC no sólo pueden ser objeto de estudio sino que deben ser herramientas indispensables para el alumno, tienen que ser integradas al entorno educativo.

3. Garantizan el desarrollo de una enseñanza significativa y forman parte de una educación integral.

4. Dinamizan el papel del profesor y del alumno. Este último, de sujeto pasivo dentro del proceso didáctico, pasa a ser protagonista del mismo junto al profesor, el cual tendrá como función rectora la orientación en el uso de las herramientas tecnológicas que sean utilizadas en el proceso.

5. Humanizan el trabajo de los profesores, pues ellos desarrollarán sus actividades con el apoyo de las tecnologías, economizando tiempo y energía.

Introducción

5Propuesta Hidalgo 3er grado QUÍMICA

Además de estas ventajas que nos proporcionan las Herramientas Computacionales en el proceso de enseñanza, es bueno destacar que también permiten lograr una mejor interdisciplinariedad, es decir, se puede relacionar el contenido con el de otras asignaturas contribuyendo así a una formación más eficiente y de carácter integral de nuestros estudiantes, particularmente el de las ciencias.

Por lo anterior, la Secretaría de Educación Pública del Estado de Hidalgo ha implementado el Programa Enseñanza de las Ciencias a través de Modelos Matemáticos para la Educación Secundaria, Propuesta Hidalgo (ECAMM-Hidalgo) a través de la Coordinación Estatal de los profesores Ma. Guadalupe Flores Barrera y Andrés Rivera Díaz. Para dar continuidad al programa, dichos profesores imparten un curso-taller programado, un día al mes durante el ciclo escolar, al equipo de Coordinadores de las Zonas Escolares del Estado, para que a su vez ellos lo multipliquen, también un día al mes, con los profesores que imparten ciencias en sus zonas correspondientes.

Las reuniones mensuales son un espacio de formación y actualización docente para el intercambio de experiencias, metodologías y conocimientos sobre la Hoja electrónica de cálculo, herramienta tecnológica que forma parte de la propuesta original elaborada por la Subsecretaría de Educación Básica de la Secretaría de Educación Pública (SEP), en colaboración con el Instituto Latinoamericano de la Comunicación Educativa (ILCE). Como producto de ello se han diseñado y compilado los textos ECAMM-Hidalgo, para cada grado escolar de educación secundaria.

Por último, sabedores de que contamos con una comunidad educativa comprometida, utilizaremos el presente material para beneficio de nuestros alumnos.

Profr. Joel Guerrero JuárezSecretario de Educación Pública

SEPH

6Enseñanza de las Ciencias a través de Modelos Matemáticos para la Educación Secundaria

PRESENTACIÓN

El libro Enseñanza de las Ciencias a través de Modelos Matemáticos para la Educación Secundaria, Propuesta Hidalgo, Química, es una compilación y diseño de actividades didácticas que contempla el uso de hojas electrónicas de cálculo. El texto cumple, en forma paralela, con los planes y programas de estudio vigentes para las modalidades de Educación Secundaria (General, Técnica y Telesecundaria).

En la mayoría de las actividades seleccionadas, la construcción y el uso de hojas electrónicas de cálculo cuentan con un sustento teórico y/o empírico, que respaldan su valor como herramientas mediadoras del aprendizaje en lo cognitivo y en lo epistemológico.

La propuesta Hidalgo plantea trabajar una sesión a la semana en el aula de medios o espacio asignado con equipos de cómputo, complementando las sesiones previas en el salón de clase. Esto implica que desde la planeación del curso escolar, los directivos deben asignar en los horarios, de forma explícita, la sesión ECAMM-Hidalgo a cada grupo.

En el espacio para desarrollar el Programa ECAMM-Hidalgo, el profesor guía a los estudiantes en su trabajo con el ambiente computacional y con las hojas de actividades didácticas programadas semanalmente en el texto.

Con las actividades se pretende que los alumnos alcancen cada vez mayores niveles de modelación matemática, para ello la programación de las actividades es como en el siguiente ejemplo:

Cómo está organizado este libro

oCTUBRE

SemanaBloque i. las características

de los materialesActividad Página

1Características fundamentales del conocimiento científico que lo distinguen de otras formas de construir conocimiento.

¿Qué es un mol?De moles a gramos (I)

23

2De moles a gramos (II)

¿Un mol + un mol = un mol?

27


En general, en el espacio ECAMM-Hidalgo el profesor debe motivar a los alumnos a:

• Explorar• Formular y validar hipótesis• Expresar y debatir ideas• Aprender comenzando con el análisis de sus propios errores.

Las sesiones ECAMM-Hidalgo se organizan a partir de actividades en las que los alumnos reflexionan sobre lo que han realizado con la computadora, y lo sintetizan para comunicarlo; por otro lado, estas actividades ya contestadas proporcionan información al profesor acerca de la comprensión que los alumnos tienen de los conceptos matemáticos involucrados en las ciencias: Biología, Física y Química.

Finalmente, una reflexión:

La educación es la base del progreso en cualquier parte del mundo y en la medida que el compromiso de los profesores se haga más expreso y se recupere la vocación profesional, podremos tener aspiraciones de superación sustentadas en hechos y no en sueños.

Ma. Guadalupe Flores Barrera y Andrés Rivera DíazCoordinadores Estatales del Programa EMAyCIT-Hidalgo


SEPTiEMBRE



1 Ideas sobre la química con las aportaciones de la ciencia al desarrollo de la sociedad.

Mezclas y aleaciones (I) 13

2 Mezclas y aleaciones (II) 14

3La tecnología y su relación con la satisfacción de diversas necesidades.

Contaminación del aire (I)

17

4Contaminación del aire

(II)19

oCTUBRE



1Características fundamentales del conocimiento científico que lo distinguen de otras formas de construir conocimiento.

¿Qué es un mol?De moles a gramos (I)

23

2De moles a gramos (II)


27

3 Desarrollo de proyectos, discusión, búsqueda de evidencias, interpretación de experimentos y uso de la información analizada, para acercarse a las particularidades del conocimiento químico.

Un experimento científico (I)

32

4 La lista de los elementos 35

NoViEMBRE

SemanaBloque ii. las propiedades de los

materiales y su clasificación químicaActividad Página

1

Clasificación de sustancias con base en sus propiedades físicas y químicas: mezclas, compuestos y elementos químicos. Ejemplos comunes en el entorno inmediato.

La tabla periódica (versión reducida)

38

2Características importantes de la cultura química: su método y su lenguaje.

La tabla periódica (completa)

41

3 Datos contenidos en la tabla periódica, propiedades de los elementos y su aprovechamiento para el diseño de diversos materiales.

Metales y no metales 42

4Pesos moleculares de

compuestos (I y II)43

Programación Tercer grado: QuímicaECAMM-HidAlgo


diCiEMBRE Y ENERo

SemanaBloque iii. la transformación de los

materiales: la reacción químicaActividad Página

1Enlace químico como una transferencia o compartición de electrones y propiedades de los materiales.

Modelo atómico y electrones de valencia

47

2Desarrollo de proyectos y promoción de la cultura de la prevención de accidentes y adicciones.

Electrones de valencia y fórmulas

de compuestos50

3Reacciones químicas sencillas, principales características y representaciones.

Un experimento científico (II)

53

4Masas en reacciones

químicas (I)55

5Enunciados científicos como el principio de conservación de la masa.

Masas en reacciones químicas (II y III)

58

6Masas en reacciones

químicas (IV)63

FEBRERo

SemanaBloque iii. la transformación de los

materiales: la reacción químicaActividad Página

1 Desarrollo de proyectos, interpretación y aplicación del uso de escalas en forma adecuada a diferentes niveles (macroscópico y microscópico).

Velocidad de reacción (I y II)

65

2Velocidad de reacción

(III)70

3Propiedades de los materiales y su transformación. El mol como unidad de medida.

Reacciones químicas: su dinámica (I y II)

72

4Reacciones químicas: su dinámica (III y IV)

78


MARZo Y ABRil

SemanaBloque iV. la formación de

nuevos materialesActividad Página

1 Principales características del cambio químico, específicamente en las reacciones de ácido-base y óxido-reducción, y ejemplos en el entorno.

Escalas logarítmicas y pH (I y II)

82

2Variación de reacciones

en el tiempo (I)86

3 Información adquirida en diferentes fuentes y su aplicación en reacciones que ocurren en el entorno.

Variación de reacciones en el tiempo (II y III)

89

4Variación en reacciones

reversibles (I)94

5 Desarrollo de proyectos y contribución del conocimiento químico, para la satisfacción de necesidades en el marco del desarrollo sustentable.

Variación en reacciones reversibles (II)

98

6Variación en reacciones

reversibles (III)99

MAYo

Semana Bloque V. Química y tecnología Actividad Página

1 Interpretación de la información recopilada. Identificación de situaciones problemáticas y alternativas de solución. Argumentación, comunicación y evaluación de resultados de un proyecto.

Modelo atómico: niveles cuánticos

100

2Balanceo de ecuaciones

(I)101

3 Diseño de estrategias para sistematizar la información; uso y construcción de modelos y la posibilidad de hacer predicciones.

Balanceo de ecuaciones (II)

104

4Balanceo de ecuaciones

(III)106

JUNio

Semana Bloque V. Química y tecnología Actividad Página

1Diferentes metodologías de investigación, formulación de hipótesis y diseño de experimentos. Elaboración de modelos y expresión de ideas y juicios fundamentados.

Hirviendo agua dentro de la computadora

109

2Contenido energético de combustibles (I y II)

112

3Contenido energético de combustibles (III)

116

Programación Tercer grado: QuímicaECAMM-HidAlgo


QUÍMICA

En esta actividad introduciremos algunas fórmulas necesarias para calcular el porcentaje en masa y el porcentaje en volumen de una aleación. Supongamos que formamos una aleación fundiendo 20 gramos de oro con 60 gramos de cobre. ¿Cuál será la masa total de la aleación?

El porcentaje de oro (en masa) estaría dado por:

El porcentaje de cobre (en masa) estaría dado por:

Para calcular los volúmenes de oro y cobre, necesitamos una fórmula que relacione éstos con su masa. En la primera parte encontramos que la densidad es la cantidad de masa de una sustancia por unidad de volumen. Esto se puede expresar mediante la fórmula siguiente:

Esta fórmula también puede escribirse como:

La densidad del oro es de 19.3 g/cm3. De acuerdo con la fórmula anterior, el volumen de los 20 gramos de oro que teníamos al inicio será de:

La densidad del cobre es de 8.9 g/cm3. De acuerdo con la fórmula anterior, el volumen de los 60 gramos de oro que teníamos al inicio será de:

¿Cuál es el volumen total de la aleación?

Los porcentajes de oro y cobre (en volumen) serán de:

Comenta con tus compañeros los resultados de esta actividad.

Mezclas y aleaciones (I)

Porcentaje de cobre (en masa) = 80

× 100 =

Porcentaje de oro (en masa) = 2080

× 100 =

Densidad = masavolumen

Volumen =

masadensidad

Volumen de oro =

2019.3

= cm3

Volumen de cobre = = cm3

Volumen de oro (en volumen) = × 100 = cm3

Volumen de cobre (en volumen) = × 100 = cm3

MezAlea01


En esta actividad formaremos aleaciones y resolveremos, por medio de una hoja de cálculo, algunos problemas relacionados.

Modelemos una situación similar a la discutida en la segunda parte. Supongamos que formamos una aleación fundiendo 100 gramos de oro con 100 gramos de cobre.

¿Cuál será la masa total de la aleación?

¿Qué porcentaje de oro (en masa) tendrá?

Elabora una hoja de cálculo como la que aparece a continuación. La densidad y la masa del oro y del cobre se toman como datos. Las otras seis cantidades se deben calcular con fórmulas (para los volúmenes utiliza la fórmula: volumen = masa/densidad).

Mezclas y aleaciones (II)

A1

A B C D

1Densidad oro

(g/cm3)Densidad cobre (g/

cm3)

2 19.3 8.9

3

4 Masa oro (g) Masa cobre (g) Masa total (g)Porcentaje de oro

en masa

5 100 100 200 50.0%

6

7Volumen oro

(cm3)Volumen cobre

(cm3)Volumen total

(cm3)Porcentaje de oro

en volumen

8 5.18 11.24 16.42 31.6%

La aleación anterior es de “12 quilates” ya que contiene 50% de oro en masa (al oro 100% puro se le denomina de “24 quilates”).

MezAlea02


Notarás que el volumen del oro es menor que el del cobre, aun cuando su masa es igual. Trata de

explicar esto, basándote en el hecho de que la densidad del oro es mayor:

Con tu hoja de cálculo resuelve los siguientes problemas.

Un anillo contiene 18 gramos de oro y 6 gramos de cobre. ¿Qué masa total tiene este anillo?

¿Qué volumen total tiene?

¿Qué porcentaje de oro en volumen contiene?

¿De cuántos quilates es el anillo?

Se desea hacer un anillo similar al anterior con 6 gramos de cobre, pero con un porcentaje de oro

en volumen de tan sólo 35%. ¿Cuántos gramos de oro se necesitarán?

(Sugerencia: varía en tu hoja la masa del oro hasta que obtengas este porcentaje de oro en volumen).

Se tienen 500 gramos de oro, a los que se quiere agregar cobre en aleación para hacer un cubo de

125 cm3. ¿Cuántos gramos de cobre se necesitarán?

(Sugerencia: varía en tu hoja la masa del cobre hasta que obtengas este volumen total).

¿Cuál es el porcentaje de oro en masa del cubo?

¿A cuántos quilates aproximadamente equivale este porcentaje?

(Sugerencia: efectúa la siguiente regla de tres: 100% de oro son 24 quilates, 36.2% de oro,

¿cuántos quilates serán?).

Se desea hacer una estatuilla de 12 quilates con un volumen total de 1 000 cm3. Antes de usar tu

hoja contesta: ¿qué porcentaje de oro en masa se debe tener?

Usa ahora tu hoja para obtener lo siguiente. (Sugerencia: varía en tu hoja las masas de oro y cobre, pero

siempre con el mismo valor). ¿Cuántos gramos de oro se necesitarán?

¿Cuántos gramos de cobre se necesitarán?

Convierte las cantidades anteriores a kilogramos: ¿cuántos kilogramos de oro?

¿Cuántos kilogramos de cobre?

¿Cuánto costará en total la estatuilla?


Los siguientes problemas son más complicados que los anteriores, pero más interesantes.A un joyero le llevan un anillo para que determine su quilataje. El joyero mide su masa y su volumen y encuentra 36 gramos y 3.23 cm3, respectivamente.

¿Cuántos gramos de oro contiene el anillo?

¿Cuántos gramos de cobre contiene?

(Sugerencia: una de las condiciones del problema se puede expresar de la siguiente manera: “masa oro + masa cobre = 36”, o despejando: “masa cobre = 36 – masa oro”. Inserta la fórmula “= 36 – A5” en la celda apropiada. Varía ahora la masa de oro hasta que encuentres el volumen total del anillo. Nota que la masa total siempre será 36).

¿De cuantos quilates es el anillo?

Resolvamos ahora un problema relacionado con Arquímedes (250 a. C.). La leyenda cuenta que el rey Herón II de Siracusa encargó a su joyero fabricar una corona de oro. El rey sospechó que la corona entregada contenía algo de plata y le pidió a Arquímedes que descubriera la verdad sin dañar la corona. El problema de Arquímedes era cómo podía saber el volumen de la corona. La leyenda cuenta que cuando Arquímedes estaba en su tina de baño se dio cuenta que al sumergir algo en agua, se podía determinar su volumen por la cantidad de agua desplazada y salió a las calles desnudo y gritando “¡Eureka! ¡Eureka!”.

Supongamos que Arquímedes encuentra que la masa de la corona es de 3 000 gramos y su

volumen de 200 cm3. Determina la cantidad de oro y la cantidad de plata

que contiene esta corona.

Sugerencia: tendrás que cambiar tu hoja de cálculo para aleaciones de oro y plata (la densidad de la plata es de 10.5 g/cm3). Sigue el procedimiento sugerido en el problema anterior, pero tendrás que escribir en la celda B5 una fórmula adecuada para este problema.

¿Cuántos gramos de oro se robó el joyero?

Supón ahora que Arquímedes encuentra que la masa de la corona es de 3 000 gramos y su volumen

de 300 cm3. Determina la cantidad de oro y la cantidad de plata que

contiene esta corona.

¿Qué crees que signifique tu descubrimiento anterior?


Para expresar la concentración de contaminantes en el aire, se utiliza una medida conocida como “partes por millón” (ppm). En esta actividad mostraremos su significado.

Supongamos que tenemos tanques del mismo tamaño, de monóxido de carbono (CO) y de oxígeno (O2), a la misma presión para que contengan la misma cantidad de moléculas.

Si mezclamos un tanque de CO con otro de O2, obtendremos una proporción de 50% de CO y 50% de O2. Esto también puede expresarse diciendo que de cada 100 moléculas en la mezcla, 50 son de CO y 50 son de O2.

Si mezclamos ahora un tanque de CO con nueve de O2 (10 en total), obtendremos un porcentaje

de % de CO y % de O2.

Esto también puede expresarse diciendo que de cada 100 moléculas en la mezcla, 10 son de CO y 90 de O2.

NÚM. dE TANQUES dE Co

NÚM. dE TANQUES EN ToTAl

PoRCENTAJE dE Co

NÚM. dE MolÉCUlAS dE Co PoR CiEN

1 2 50% 50

1 10 10% 10

1 100

1 50

1 1 000

Contaminación del aire (I)

Podemos seguir mez-clando varias cantidades de tanques. En la tabla siguiente proponemos tres más. Escribe las proporciones de estas tres nuevas combinacio-nes (las primeras dos ya fueron trabajadas en los párrafos anteriores).

Notarás que para la última mezcla de la tabla, no es apropiado hablar de “número de moléculas de CO por cien”. Sería mejor describir la proporción “por mil”, es decir, por cada 1 000 moléculas en la mezcla, 1 es de CO.

NÚM. dE TANQUES dE Co

NÚM. dE TANQUES EN ToTAl

PoRCENTAJE dE Co

NÚM. dE MolÉCUlAS dE Co PoR CiEN

1 100 1%

5 100 5% 50

1 1 000 0.1%

5 1 000 0.5%

10 500 2%

400 500 80%

Así, en proporciones pequeñas, conviene usar la relación “por mil” en vez de “por cien”. En la tabla siguiente, escribe la proporción de CO en partes por mil.

ContamAire01


Observa las dos últimas columnas de la tabla anterior.

¿Cómo se puede pasar de un porcentaje a “partes por mil”?

Hemos visto que 5% significa “5 de cada 100” y que también puede expresarse como “50 de cada

1 000”. Así, si tuviéramos en una mezcla una concentración de 3% de CO (con 97% de O2), habría

moléculas de CO por cada 100. También habría moléculas

por cada 1 000.

Podemos ir más allá y observar que todas las expresiones siguientes son equivalentes:

“5 de cada 100” “50 de cada 1 000” “500 de cada 10 000”

“ de cada 100 000” “50 000 de cada 1 000 000”

¿Para qué pueden servir estas últimas relaciones? En concentraciones todavía más pequeñas, por ejemplo de 0.02% o menores, es conveniente usar “partes por millón” en vez de “partes por mil”. Veamos lo que significa esto.

Para una concentración de 0.02% podemos escribir de manera equivalente:

“0.02 partes por 100” “0.2 partes por 1 000” “2 partes por 10 000”

“20 partes por ” “ partes por 1 000 000”

Según lo anterior, por ejemplo, una concentración de 0.003% representa “30 partes por millón”. Esta sería una concentración alta de monóxido de carbono (CO) en el aire.

En la siguiente tabla se muestran cuatro de los componentes principales del aire puro. Cambia sus porcentajes a “partes por mil” y a “partes por millón” (nota que para “partes por millón” se ha multiplicado el porcentaje por 10 000).

CoMPoNENTE PoRCENTAJE PARTES PoR Mil PARTES PoR MillÓN

N2 78% 780 000

O2 21% 210

Ar 0.93% 9.3

CO2 0.37% 0.37 370

Así, en el aire puro, por cada millón de partículas hay 780 000 de nitrógeno; de oxígeno;

9 300 de ; 370 de dióxido de


En esta actividad estudiaremos los cinco principales contaminantes de la Ciudad de México y de muchas otras ciudades. También explicaremos el concepto de Imeca. En los periódicos de la Ciudad de México se reporta diariamente el “Índice Metropolitano de Calidad del Aire” (Imeca) de cinco contaminantes que se encuentran en el aire de esta ciudad. En la tabla siguiente transcribimos los valores máximos de un día en la región centro.

Ozono 139

Dióxido de azufre 13

Dióxido de nitrógeno 72

Monóxido de carbono 61

PM-10 45

Contaminación del aire (II)

¿Fue un día poco contaminado o muy

contaminado?

Para contestar lo anterior tenemos que saber qué significan estos números.

Empecemos con el monóxido de carbono (CO), un gas incoloro e inodoro pero altamente venenoso (no lo debes confundir con el dióxido de carbono (CO2) que existe de manera natural en el aire).

En estudios científicos se ha encontrado que concentraciones de CO en el aire por arriba de 10 partes por millón (ppm) producen molestias en las personas. Concentraciones mayores de 30 partes por millón son dañinas por los efectos que pueden provocar en algunas personas. Por arriba de 50 ppm, resulta más peligroso ya que producen daños significativos a la salud.

Comparemos los datos anteriores con los resultados científicos obtenidos para las “partículas menores a 10 micras” (PM-10) que se encuentran en el aire. Por arriba de 270 microgramos por metro cúbico (µg/m3) se producen molestias en las personas. Concentraciones mayores de 600 µg/m3 son dañinas por los efectos que pueden provocar en algunas personas. Por arriba de 950 µg/m3, resultan peligrosas ya que producen daños significativos a la salud.

Sinteticemos los datos anteriores en una tabla.

PARA El MoNÓXido dE CARBoNo (Co) PARA PARTÍCUlAS MENoRES A 10 MiCRAS (PM -10)

CoNCENTRACiÓN (ppm) EFECTo EN lA SAlUd CoNCENTRACiÓN (μg/m3) EFECTo EN lA SAlUd

Más de 10 Molestias Más de 270 Molestias

Más de 30 Dañino Más de 600 Dañino

Más de 50 Peligroso Más de 950 Peligroso

¿Se te hizo muy complicado lo explicado arriba? Posiblemente sí. Cada contaminante produce diferentes efectos sobre la salud según sus niveles de concentración.

ContamAire02


Sería muy poco práctico utilizar así los datos, ya que tendríamos que aprender éstos y otros de los demás contaminantes. Necesitamos, entonces, diseñar una escala común para todos los contaminantes que sea fácil de interpretar para la población en general. Hagamos esto ahora.

Una posible solución sería utilizar una escala en la que por debajo de 100 puntos la concentración del contaminante sea aceptable y por arriba de los 500 puntos indique niveles peligrosos. Esto está representado en la figura siguiente.

Además, para dar una información más completa, se pueden definir intervalos intermedios como los que se muestran en la tabla siguiente.

PARA TodoS loS CoNTAMiNANTES

iNdiCAdoR iMECA CAlidAd dEl AiRE

De 0 a 100 Aceptable

De 100 a 200 No satisfactoria

De 200 a 300 Mala

De 300 a 500 Muy mala

Más de 500 Peligrosa

Imeca

Aceptable

0 100 500

Peligroso

En lo que sigue explicaremos cómo se relacionan los Imecas con las mediciones de cada contaminante.

En el caso del monóxido de carbono, para el cual habíamos mencionado que menos de 10 partes por millón (ppm) son aceptables y más de 50 ppm son peligrosas, hacemos la correspondencia siguiente:

10 ppm corresponden a 100 Imeca

50 ppm corresponden a 500 Imeca

Así por ejemplo, una lectura de 35 ppm de CO correspondería a 350 puntos en la escala Imeca y,

de acuerdo con la tabla anterior, indicaría una calidad del aire .Una lectura de 7 ppm de CO correspondería a puntos en la escala Imeca e indicaría

una calidad del aire .En un día se reportó un nivel de contaminación de CO de 130 Imeca. ¿A qué concentración en

partes por millón corresponde este nivel?

¿Qué calidad del aire indica?


Pasemos a estudiar la situación del ozono (O3) que es un gas incoloro, pero que en altas concentraciones reduce la visibilidad. Se ha encontrado que, para concentraciones en el aire mayores a 0.1 ppm, produce irritación de ojos y algunas molestias respiratorias. Concentraciones por arriba de 0.5 ppm, resultan ya preocupantes. Así, podemos hacer la correspondencia siguiente:

0.1 ppm corresponden a 100 Imeca

0.5 ppm corresponden a 500 Imeca

Con los datos anteriores, completa lo siguiente:

Una lectura de 0.22 ppm de ozono corresponde a puntos en la escala Imeca e indicaría

una calidad del aire

Una lectura de 0.05 ppm de O3 correspondería a puntos en la escala Imeca e indicaría

una calidad del aire .En un día se reportó un nivel de contaminación de ozono de 350 Imeca. ¿A qué concentración en

partes por millón corresponde este nivel?

¿Qué calidad de aire indica?

Analicemos ahora la situación del dióxido de azufre (SO2), un gas incoloro también, que en concentraciones mayores a 0.2 ppm produce irritación de ojos y algunas molestias respiratorias. Concentraciones por arriba de 1 ppm, resultan peligrosas. Así, podemos hacer la correspondencia siguiente:

0.2 ppm corresponde a 100 Imeca

1 ppm corresponde a 500 Imeca

Con los datos anteriores, completa lo siguiente:

Una lectura de 0.4 ppm de SO2 corresponde a puntos en la escala Imeca e indicaría una

calidad del aire Una lectura de 1.2 ppm de SO2 correspondería a puntos en la escala Imeca e indicaría

una calidad del aire Un día se reportó que el nivel de contaminación de SO2 fue de 50 Imeca. ¿A qué concentración en

partes por millón corresponde este nivel? ¿Qué calidad de aire indica?

Lo importante de todo lo anterior es que hemos uniformado las escalas de todos los contaminantes y que, por lo tanto, un valor en Imecas tiene una interpretación igual para todos. Así por ejemplo, 150 puntos en esta escala resulta “no satisfactorio” para todos ellos. Más de 500 puntos sería “terrible” para todos.


Analicemos por último la situación de las partículas menores a 10 micras1 (PM-10) para las que mencionamos que, por debajo de 270 microgramos por metro cúbico (µg/m3), resultan concentraciones aceptables y que, por arriba de 950 µg/m3, son peligrosas. Así, hacemos la correspondencia:

270 µg/m3 corresponden a 100 Imeca

950 µg/m3 corresponden a 500 Imeca

La conversión de una escala a otra ya no es inmediata, pero notemos lo siguiente. De 100 a 500 hay

un cambio de 400 puntos en la escala Imeca. De 270 a 950 hay un cambio de

en la escala de concentración en µg/m3. Así, podemos escribir la relación entre los cambios:

Un cambio de 680 µg/m3 corresponde a un cambio de 400 Imeca

Utilizando lo anterior resolvamos la pregunta siguiente. Una lectura de 695 µg/m3

de estas partículas, ¿a qué valor corresponde en la escala Imeca?

695 µg/m3 representa un cambio de 695 – 270 = 425 µg/m3

Aplicando una regla de tres:

Un cambio de 680 µg/m3 corresponde a un cambio de 400 Imeca

Un cambio de 425 µg/m3 corresponde a un cambio de ??? Imeca

Esto nos da un cambio de 250 puntos en la escala Imeca.

Así, el resultado buscado será: 100 + 250 = 350 Imeca.

Siguiendo el método anterior, completa lo siguiente:

Una lectura de 457 µg/m3 de PM–10 correspondería a puntos en la escala Imeca e

indicaría una calidad del aire

Un día se reportó que el nivel de contaminación era, para PM–10, de 160 Imeca

¿A qué concentración en µg/m3 corresponde este nivel?

¿Qué calidad del aire indica?

1 Las partículas menores a 10 micras son las más importantes desde el punto de vista de la salud humana ya que son las partículas suspendidas en el aire que, al respirar, pueden penetrar a los pulmones causando daños.


En química, la cantidad de una sustancia se mide frecuentemente en moles. En esta actividad aprenderás el significado de esta medida.

Si inventamos el nol como la cantidad de algo que contiene exactamente 60 unidades. Esta medida en la química sería ridícula ya que, por ejemplo, un nol de átomos de oro contendría 60 de estos átomos, una cantidad insignificante (incluso para comprar o vender).

Así, en química se utiliza el mol, que es la cantidad de una sustancia química que contiene un número determinado de partículas (átomos o moléculas). La pregunta es: ¿qué cantidad de partículas sería conveniente para esta unidad? ¿Mil? ¿Un millón?

Pensemos en lo siguiente: la masa en gramos de un átomo de carbono (C) es aproximadamente:

Masa del átomo de carbono ≈ 2 × 10ˉ23 g

Así por ejemplo, si tomáramos al mol como un millón (106) de partículas, un mol de átomos de carbono tendría una masa de:

Masa de 1 000 000 de átomos de carbono ≈ 106 × 2 × 10ˉ23g =

Notarás que sigue siendo una cantidad insignificante.

Una buena idea sería tomar al mol como 1023 partículas para eliminar el exponente –23 de arriba. Si fuera así, tendríamos que un mol de átomos de carbono tendría una masa de:

Masa de 1023 átomos de carbono ≈ 1023 × 2 × 10ˉ23 g =

Este resultado de 2 g ya es una cantidad razonable para trabajar con ella.

Pero recordemos que la masa atómica del carbono es de 12 unidades. Así, una mejor idea para que el mol contenga esta cantidad en gramos sería tomar al mol como seis veces más, es decir, 6 × 1023 partículas. Con esto:

Masa de un mol de átomos de carbono =

Masa de 6 × 1023 átomos de carbono ≈ 6 × 1023 × 2 × 10ˉ23 g =

Por su conveniencia, es la medida que se utiliza en química. Se define como sigue:

Nota que el mol representa un número enorme de partículas:

6 × 1023 partículas = 600 000 000 000 000 000 000 000 partículas

¿Qué es un mol?

1 mol es la cantidad de sustancia que contiene 6 × 1023 partículas.

Quemol


Así, la masa de un mol de átomos de carbono es de 12 g, que coincide con el valor de su masa atómica. ¿Esto será cierto para otros elementos? Estudiemos otro ejemplo:

La masa en gramos de un átomo de calcio (Ca) es aproximadamente:

Masa de un átomo de calcio ≈ 6.67 × 10ˉ23 g

Así tendremos que: masa de un mol de átomos de calcio =

masa de 6 × 1023 átomos de carbono ≈ 6 × 1023 × 6.67 × 10ˉ23 g = .

La masa atómica del calcio es aproximadamente igual a 40.

¿Coincide tu resultado anterior con este valor?

Así, la masa de un mol de átomos de calcio es de 40 g, que coincide con el valor de su masa atómica. En general, podemos definir:

El sodio (Na) tiene una masa atómica de 23. Esto quiere decir que un mol de átomos de sodio tiene

una masa de 23 g. El aluminio (Al) tiene una masa atómica de 27. Esto quiere decir que un mol

de átomos de aluminio tiene una masa de

¿Qué es más pesado: un mol de átomos de carbono o un mol de átomos de calcio?

Explica

¿Cuál de ellos tiene mayor número de átomos?

¿Qué masa tienen 2 moles de carbono? ¿Qué masa tienen 2 moles de calcio?

¿Cuántos moles son 120 g de carbono?

¿Cuántos moles son 120 g de calcio?

El kriptón (Kr) tiene una masa atómica de 83.8 unidades. Medio mol de este elemento tiene una

masa de . Aproximadamente, ¿cuántos moles de kriptón corresponden a 250 gramos de

este elemento? .5 moles de flúor (F) tienen una masa de 95 g. ¿Cuál es la masa de un mol de flúor?

¿Cuál es su masa atómica?

El valor de la masa atómica de un elemento representa la masa en gramos de un mol de ese elemento.


20 moles de un elemento tienen una masa de 320 g. ¿De qué elemento se trata?

¿Cuál es su masa atómica?

La masa atómica del uranio es de 238. Los siguientes pasos sirven para calcular la masa aproximada de uno de estos átomos.

Masa en gramos de un mol de uranio =

Cantidad de átomos de uranio en un mol =

Masa de un átomo de uranio = 218

6 × 1023 g =

¿Cuántas veces es más pesado el átomo de uranio que el de carbono?

Divide la masa atómica del uranio entre la del carbono:

¿Coincide este valor con tu resultado anterior? Explica


En esta actividad haremos algunas conversiones de moles a gramos y viceversa.

¿A cuántos gramos equivale un kilogramo?

Si alguien te pregunta: ¿A cuántos gramos equivale un mol? Tu respuesta debe ser que esta pregunta no tiene sentido, a menos que te digan de qué sustancia se trata.

Un mol de potasio equivale a 39.1 g (el valor de su masa atómica).

Un mol de bromo equivale a g.

Un mol de plomo equivale a g.

La conversión de moles a gramos es sencilla porque conocemos el equivalente en gramos de un mol.

Calcula a continuación cuántos gramos hay en 20 moles de potasio (indica en la línea la operación

que realizaste y su resultado).

Calcula a continuación cuántos gramos hay en 20 moles de plomo (indica en la línea la operación

que realizaste y su resultado).

De acuerdo con tus cálculos anteriores, ¿es correcta la fórmula siguiente?

La conversión de gramos a moles es un poco más complicada:

Calcula a continuación cuántos moles de potasio están contenidos en 200 g de este elemento (indica en la línea la operación que realizaste y su resultado).

Calcula a continuación cuántos moles de plomo están contenidos en 200 g de este elemento (indica en la línea la operación que realizaste y su resultado).

De acuerdo con tus cálculos anteriores, ¿es correcta la fórmula siguiente?

De moles a gramos (I)

Cantidad de gramos = cantidad de moles × masa atómica del elemento

Cantidad de moles = cantidad de gramos ÷ masa atómica del elemento

Molesgramos01


En esta actividad construiremos una hoja de cálculo que nos ayude a realizar conversiones de moles a gramos y viceversa de una manera automática.

Usando como guía la hoja de cálculo que aparece ilustrada a continuación, construye tu propia hoja. En la celda B6 tienes que usar una fórmula que dé como resultado la cantidad indicada en ella.

De moles a gramos (II)

A B C

1 Nombre del elemento Potasio

2 Masa atómica 39.1

3

4

5 Cantidad en moles Cantidad en gramos

6 20 782

Usando tu hoja de cálculo completa la tabla siguiente (convendría que la llenaras por columnas, un elemento a la vez).

CANTidAd EN MolES

CANTidAd EN gRAMoS dE CAdA ElEMENTo

He K Br Pb

0.5

1 39.1

1.5

2 8 414.4

2.5

3 239.7

Contesta también las preguntas que siguen.

Molesgramos02


1. De acuerdo con la tabla anterior, ¿a cuántos gramos equivalen 150 moles de potasio?

2. Un globo tiene una capacidad de 2 800 moles de helio. ¿Cuántos gramos de este gas contiene

el globo?

3. En un laboratorio se necesitan 0.3 moles de azufre para una reacción. ¿Cuánto es en gramos?

4. Un banco necesita pedir 1 kg de oro. ¿Cuántos moles debe pedir? (Sugerencia: una vez que hayas puesto la masa atómica del oro en tu hoja, varía la cantidad

de moles en la celda A6 hasta que obtengas los 1000 g que se necesitan).

Vamos ahora a ampliar la hoja de cálculo anterior para que realice automáticamente conversiones de gramos a moles para un elemento determinado. En las columnas D y E de tu hoja, agrega lo que se muestra en la tabla siguiente (en la celda E6 debes insertar una fórmula que dé como resultado lo indicado en ella).

C D E

1 Potasio

2 39.1

3

4

5 Cantidad en gramos Cantidad en moles

6 200 5.115

1. ¿Cuántos átomos de oro están contenidos en 5 moles de este metal?

(recuerda que un mol siempre contiene 6 × 1023 partículas).

2. Un niño necesita para respirar aproximadamente 12

kg de oxígeno. ¿A cuántos moles de

átomos de oxígeno equivale?

3. En una fábrica se desea producir 1 000 kg de aluminio diarios. ¿A cuántos moles equivale esta

cantidad?


En esta actividad veremos por qué al combinar, por ejemplo, dos moles, podemos obtener un solo mol como resultado.

Piensa primero en lo siguiente. Si en una fiesta hay una docena de hombres y una docena de

mujeres, ¿cuántas docenas de parejas pueden formarse?

Lo mismo pasa al formar compuestos. El cobre (Cu) puede reaccionar con el azufre (S) de tal manera que cada átomo de cobre se una a un átomo de azufre para formar una molécula de sulfuro de cobre (CuS).

Al combinarse una docena de átomos de cobre con una docena de átomos de azufre, ¿cuántas

docenas de moléculas de sulfuro de cobre se formarán?

Al combinarse un millón de átomos de cobre con un millón de átomos de azufre, ¿cuántos millones

de moléculas de sulfuro de cobre se formarán?

Al combinarse un mol de átomos de cobre con un mol de átomos de azufre, ¿cuántos moles de

moléculas de sulfuro de cobre se formarán?

¿Qué masa tiene un mol de sulfuro de cobre? Llena los valores siguientes para obtener esta masa (las masas atómicas del Cu y el S son 63.5 y 32, respectivamente).

Como posiblemente ya sabes, la molécula del oxígeno, en su forma más natural, es diatómica (O2), es decir, contiene dos átomos de oxígeno. Un mol de O2, como cualquier sustancia, contiene 6 × 1023 moléculas. En la estratosfera, por la acción de los rayos solares esta molécula se descompone en oxígeno atómico (O).

Si un mol de O2 se descompone, ¿cuántos átomos de oxígeno se obtendrán?

¿Cuántos moles de oxígeno atómico se generarán?

1 molécula de O2 2 átomos de O

1 mol de O2 moles de O

La masa atómica del oxígeno es 16. Esto quiere decir que un mol de O tendrá una masa de

g.

¿Cuál será la masa de un mol de oxígeno diatómico (O2)? g.


1 mol de Cu +

g de Cu +

1 mol de S

g de S =

1 mol de CuS

g de CuS

Molmolmol


El oxígeno atómico (O) puede reaccionar con el diatómico (O2) para producir ozono (O3). Completa lo siguiente:

1 átomo de O + 1 molécula de O2 1 molécula de O3

106 átomos de O + 106 moléculas de O2 moléculas de O3

1 mol de O + 1 mol de O2 mol de O3

¿Cuál será la masa de un mol de ozono?

La cantidad de moles que hay en una o varias sustancias es una medida de la cantidad de partículas

(átomos o moléculas) que contienen éstas. Como pudiste observar, la cantidad de moles antes y

después de formar compuestos no es la misma, ya que los átomos o las moléculas se combinan

para formar otras moléculas de diferente tipo. Así, el número total de partículas cambia.

Veamos otro ejemplo. El magnesio (Mg) se oxida para formar un compuesto llamado óxido de

magnesio (MgO). Como indica su fórmula, la molécula de este compuesto está formada por un

átomo de magnesio y uno de oxígeno. ¿Cuántos átomos de magnesio se necesitan para formar 200

moléculas de este óxido?

Si queremos obtener dos moles de este óxido, ¿cuántos moles de magnesio se necesitan?

¿Cuántos moles de oxígeno (O) se utilizaron?

Así, podemos escribir:

2 moles de Mg + 2 moles de O 2 moles de MgO

Como mencionamos anteriormente, el oxígeno se encuentra en el aire como una molécula diatómica. De acuerdo con la ecuación anterior, completa la siguiente:

2 moles de Mg + moles de O2 2 moles de MgO

Convierte la ecuación anterior a masas en gramos (la masa atómica del magnesio es de 24.3):

g de Mg + g de O2 = g de MgO

El hierro (Fe) también se oxida para formar un compuesto cuya molécula está formada de dos

átomos de hierro y tres de oxígeno. ¿Cuántos átomos de hierro se necesitan para formar 100

moléculas de este óxido?

Cuántos átomos de oxígeno son necesarios?

Si queremos obtener un mol de este óxido, ¿cuántos moles de hierro se necesitan?

¿Cuántos moles de oxígeno (O) se utilizaron?


Así, podemos escribir:2 moles de Fe + 3 moles de O 1 mol de Fe2O3

De acuerdo con la ecuación anterior, completa la siguiente:

2 moles de Fe + moles de O2 1 mol de Fe2O3

Convierte la ecuación anterior a masas en gramos (la masa atómica del hierro es de 56 aproximadamente).

g de Fe + g de O2 = g de Fe2O3

Explica abajo lo siguiente (cuando hayas terminado, discute con todo el grupo tus respuestas).

a) ¿Por qué al combinar 2 moles de hierro y 3 de oxígeno (O), se obtiene solamente 1 mol de Fe2O3?

b) ¿Por qué en la misma reacción, 112 g de Fe, al combinarse con 48 g de O2 sí dan en total 160 g de Fe2O3?


Un experimento científico (I)

En esta actividad descubrirás varios hechos importantes sobre el agua, el hidrógeno, el oxígeno y sobre reacciones químicas.

Sabes que el agua está formada por moléculas que contienen átomos de hidrógeno y oxígeno. Una manera de separar el agua en estos dos componentes es por medio de un proceso llamado electrólisis, el cual emplea energía eléctrica (aquí no nos interesan los detalles de éste sino sólo su efecto).

Abre el archivo Electrolisis. Observarás en la pantalla 100 ml (o 100 cm3) de agua en una celda. También observa que la masa de esta agua es de 100 gramos.

Como la celda donde se encuentra el agua es electrolítica, si pasamos corriente a través de ella, las moléculas de agua se romperán y se desprenderán en cada lado, los gases de hidrógeno y oxígeno. Para hacer esto, oprime una y otra vez la flecha derecha del control verde llamado “Corriente eléctrica”. Observa lo que pasa y descríbelo enseguida:

Con la flecha izquierda del control regresa la simulación al inicio para tomar algunos datos. Empecemos con el volumen de agua que se consume y los volúmenes de hidrógeno y oxígeno que se obtienen (representados en las gráficas). Reduce el valor del volumen de agua a 91 ml usando el control.

¿Qué volumen de hidrógeno se ha producido?

¿Qué volumen de oxígeno se ha producido?

Sigue usando el control para llenar los datos de la tabla siguiente (el volumen de agua consumido puedes calcularlo, ya que comenzaste con 100 ml de agua).

VolUMEN dE AgUA QUE QUEdA EN lA CEldA (ml)

VolUMEN dE AgUA CoNSUMido (ml)

VolUMEN dE HidRÓgENo

PRodUCido (litros)

VolUMEN dE oXÍgENo PRodUCido (litros)

91 9 11.2 5.6

82 18

77.5 22.5

73

64

55 45 56 28

Electrolisis


Observa en los últimos datos obtenidos que un volumen de 45 ml de agua pasa a ser 56 litros

de hidrógeno y 28 litros de oxígeno. Aproximadamente, ¿cuántas veces se expande el agua al

descomponerse en hidrógeno y oxígeno?

¿Cuántas veces es mayor el volumen de hidrógeno producido que el de oxígeno?

Si sabes que en una celda electrolítica se obtuvieron 100 litros de hidrógeno, ¿cuántos litros de

oxígeno se obtuvieron?

Con la flecha izquierda del control regresa la simulación al inicio para tomar más datos. Observemos

ahora la masa de agua que se consume y las masas de hidrógeno y oxígeno que se obtienen.

Reduce el valor de la masa del agua a 91 g usando el control. ¿Qué masa de hidrógeno se ha

producido?

¿Qué masa de oxígeno se ha producido?

Sigue usando el control para llenar los datos de la tabla siguiente (la masa de agua consumida puedes calcularla, ya que comenzaste con 100 g de agua).

MASA dE AgUA QUE QUEdA EN

lA CEldA (g)

MASA dE AgUA CoNSUMidA (g)

MASA dE HidRÓgENo PRodUCidA (g)

MASA dE oXÍgENo PRodUCidA (g)

91 9 1 8

82 18

73

64

55

46

37

Verifica que al sumar la masa de hidrógeno con la de oxígeno siempre se obtiene el valor de la masa de agua consumida. Explica esto.


¿Cuántas veces es mayor la masa producida de oxígeno que la de hidrógeno?

Como verás después, esto tiene que ver con la masa de las moléculas de hidrógeno y oxígeno y la

cantidad relativa que se forma de ellas.

Si sabes que en una celda electrolítica se obtuvieron 200 g de hidrógeno, ¿cuántos g de oxígeno

se obtuvieron?

Sabiendo que de 9 g de agua se forman 1 g de hidrógeno y 8 de oxígeno, ¿qué porcentaje del agua

es hidrógeno?

¿Qué porcentaje del agua es oxígeno?

En el proceso inverso de formar agua a partir de hidrógeno y oxígeno, supongamos que se tiene medio kg de hidrógeno.

¿Cuántos kg de oxígeno se necesitarán para reaccionar con él?

¿Cuántos kg de agua se pueden obtener?

Discute en clase el principio de conservación de la masa.


La lista de los elementos

En esta actividad empezarás a familiarizarte con la información más relevante que se puede asociar a cada uno de los elementos.

Abre el archivo SerieElementos. Observarás en la pantalla el nombre de un elemento con cuatro de sus características: símbolo, grupo, número atómico y masa atómica (ya en una actividad anterior explicamos el significado de las dos últimas).

Con el control que está en el centro de la pantalla puedes cambiar los elementos, pues están ordenados por su número atómico. Para comenzar, escribe en la tabla siguiente los 10 elementos más ligeros que existen.

ElEMENTo SÍMBolo NÚMERo ATÓMiCo MASA ATÓMICA gRUPo

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

La siguiente lista contiene diez metales conocidos: Plata Cromo Níquel Plomo Platino Aluminio Cobre Oro Hierro Zinc

Ordénalos de acuerdo con su masa atómica para saber cuáles tienen los átomos más ligeros y cuáles los más pesados:

Escribe a continuación una lista (lo más extensa que puedas) de los elementos que sean gases como el hidrógeno, del más ligero al más pesado:

SerieElementos


Compara tu lista con la de otros compañeros. (¿Incluiste el flúor y el cloro? ¿Son éstos elementos gaseosos? Pregúntale a tu profesor o busca la respuesta en una enciclopedia).

En la parte superior de la pantalla hay tres botones para ordenar los elementos de maneras distintas. Oprime el del centro: “Ordenar alfabéticamente”, y espera unos segundos. Notarás que ahora los elementos están ordenados de manera alfabética.

Usando esta opción, llena la tabla siguiente.

ElEMENTo SÍMBolo NÚMERo ATÓMiCo MASA ATÓMICA gRUPo

Tungsteno

Mercurio

Estaño

Yodo

Uranio

Arsénico

Plutonio

Manganeso

Cobalto

Radio

Por último, oprime el botón de la derecha: “Ordenar por grupo”, y escribe abajo todos los elementos de los grupos que se te piden.

gRUPo i A

ElEMENTo SÍMBolo

gRUPo ii A

ElEMENTo SÍMBolo

gRUPo iii A

ElEMENTo SÍMBolo


¿Cuántos elementos contiene el grupo III B?

Este programa te puede servir para buscar alguna información que necesites.

gRUPo iV A

ElEMENTo SÍMBolo

gRUPo V A

ElEMENTo SÍMBolo

gRUPo Vi A

ElEMENTo SÍMBolo

gRUPo Vii A

ElEMENTo SÍMBolo

gRUPo o

ElEMENTo SÍMBolo

gRUPo i B Y ii B

ElEMENTo SÍMBolo


La tabla periódica (versión reducida)

En esta actividad empezarás a familiarizarte con la información contenida en la tabla periódica de los elementos.

Abre el archivo TablaPerioClasica. Observarás en la pantalla los elementos organizados en

siete periodos (filas) y ocho grupos (columnas). Por ejemplo, en el quinto periodo y el grupo II A,

encontramos el estroncio con símbolo

Notarás también que en la parte inferior de cada columna se describe el grupo con un nombre

característico. El estroncio está en la familia de los metales

Escribe a continuación los nombres de los seis gases nobles que están en el grupo:

Sus correspondientes símbolos son:

En la tabla siguiente aparece una lista de elementos. Tienes que completar su nombre, su símbolo y el grupo en el que se encuentra, según se requiera.

NoMBRE SÍMBolo gRUPo

Helio

Li

P

Cloro

Pb

Radio

O

K

Aluminio

Yodo

Neón

Ne

TablaPerioClasica


Competencia 1 En la tabla de la izquierda, un alumno escoge y escribe cinco símbolos de elementos sin que vea el otro. Tu compañero tiene que llenar el nombre y el grupo de ellos lo más rápidamente que pueda. Cuando termines, inviertan los papeles usando la tabla de la derecha (si es posible, tómese a cada uno el tiempo que tarda).

En la parte superior de la pantalla notarás que está escrito “Opción (2-4):”. Esto quiere decir que en la celda de la derecha puedes poner un 2, un 3 o un 4 para cambiar la información en la tabla, de acuerdo con lo siguiente:

Un 2 te da el “Nombre del elemento”. Un 3 te da su “Número atómico”.Un 4 te da su “Masa atómica”.

Cambia este valor de la opción 2 a la 3 y a la 4 para que observes esto. Completa la tabla siguiente.

NoMBRE dEl ElEMENTo SÍMBolo NÚMERo ATÓMiCo MASA ATÓMICA gRUPo

Be

Argón

Ga

S

Sodio

Bi

6

137.34

9

14.007

Compara los números atómicos con las masas atómicas. ¿Cuál de ellos es siempre mayor?

Más o menos, ¿cuántas veces es más grande? ¿Siempre?

SÍMBolo NoMBRE gRUPo SÍMBolo NoMBRE gRUPo


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