COMS’UTILITZAAQUESTLLIBRE

COMS’UTILITZAAQUESTLLIBRE

Presentació de la unitat

82 UNITAT 3

9 Velocitat d’una reacció químicaObserva al teu voltant, mira amb l’atenció d’un científic i tracta de veure tantes reaccions químiques com puguis. Potser a primer cop d’ull no aconseguiràs apreciar-ne cap. Malgrat tot, estem envoltats de reaccions químiques.

SABIES QUE...

La cinètica química és la part de la química que es-tudia la velocitat a la qual es produeixen les reac-cions químiques. També tracta de trobar la mane-ra de modificar aquesta velocitat, per accelerar o frenar les reaccions.

Mira al voltant teu i enumera totes les reaccions que hi vegis. Classifi ca-les en ràpides i lentes.

PENSA I RAONA

Entre els molts canvis químics que es produeixen, pots trobar reaccions que ocorren amb força lentitud, com l’esgrogueïment dels fulls dels llibres, l’en-duriment del cautxú de les sabatilles o l’oxidació dels elements fabricats amb ferro i que no estiguin recoberts ni pintats. Diem que la seva cinètica és lenta.

En altres ocasions, la reacció és gairebé instantània, com en l’explosió d’un petard. Diem que la seva cinètica és ràpida.

9.1. Factors que afecten la velocitatPer poder comprendre de quins factors depèn la velocitat de reacció aplicaràs el mètode científic.

3. Apliquem el mètode científi c a l’estudi de les variables que afecten la velocitat d’una reacció.a) Fes una llista de diferents causes que poden infl uir en la velocitat d’una reacció química, com la

temperatura.b) Duu a terme els experiments següents i observa en cada cas la infl uència d’una variable sobre la velocitat

de reacció. Fixa’t si apareixen bombolles al recipient i a quina velocitat.c) Analitza els resultats fi xant-te en la variable que hem canviat.d) Finalment, tracta d’obtenir unes conclusions sobre el que ha passat.e) Quins passos o etapes del mètode científi c has utilitzat en cadascun dels apartats anteriors?

EL LABORATORI A L’AULA Cinètica química

¿En cuál se desprenden más burbujas? ¿En cuál se desprenden más burbujas?¿En cuál se desprenden más burbujas?

Experiment 1 Experiment 2 Experiment 3 Experiment 4 Experiment 5

Desenvolupament de contingutsPENSA I RAONA

Plantejaments que despertaran la teva curiositat i et motivaran cap a l’aprenentatge.

En aquesta unitat comprovarem que la matèria, en-cara que sigui neutra, té càrregues elèctriques al seu interior, perquè les partícules que formen els àtoms que la componen són positives i negatives.

Ara verificarem com s’electritzen unes bombolles de sabó.

Per aconseguir-ho, agafa una làmina d’acetat, mulla-la amb aigua i prepara un flascó amb aigua i sabó.

Agafa un globus i infla’l. En primer lloc, l’electritza-rem. Per fer-ho, frega’l amb un jersei o una bufanda de llana.

Amb ajuda d’una canyeta, diposita una bombolla de sabó sobre l’acetat. Després, acosta-hi el globus elec-tritzat i mou-lo prop de l’acetat: veuràs com la bombo-lla es desplaça per l’acetat com si ballés al ritme que li marca el globus.

Fica una segona bombolla dins de la primera i repe-teix l’experiència: veuràs que mentre que la bombolla exterior continua ballant amb ajuda del globus elec-tritzat, la interior no es mou gens ni mica. La bombo-lla exterior impedeix que la interior experimenti cap mena d’atracció elèctrica.

Tots disposem de documents que ens identifi quen, com el document nacional d’identitat (DNI) o la fitxa d’identificació que tens al teu centre escolar. En aquests documents hi apareixen trets característics teus, com el nom, l’edat o el domicili. Als elements que componen la matèria, com el ferro, el coure o l’oxigen, els passa el mateix: cal identificar-los, donant-los un nom i unes carac-terístiques que els són pròpies.Però, a més, a la teva classe formes part d’una llista en un ordre determinat, i passa el mateix quan vas al cinema o a veure un partit de futbol. Així, el lloc que ocupa cadascú permet que el professor us conegui millor; o en un esdeveniment al qual s’acudeix en grup, estar més organit-zats permet veure’l millor o gaudir-ne més. Igualment, els científics ordenen els elements perquè sigui més fàcil obtenir informació de qualsevol d’aquests sabent només quina posició ocupa.

Sumari1 Matèria i electricitat Matèria i electricitat

2 L’àtom i les seves partícules L’àtom i les seves partícules

3 Model planetari de l’àtom Model planetari de l’àtom

4 Els elements químics Els elements químics

5 Alterant els àtoms Alterant els àtoms

6 Masses atòmiques dels elements Masses atòmiques dels elements

7 Metalls i no-metalls Metalls i no-metalls

8 Abundància dels elements Abundància dels elements

9 Ordenació dels elements Ordenació dels elements

10 La taula periòdica La taula periòdicaAquí pots veure l’experiència:goo.gl/eta7eo

L’ÀTOM I LA TAULA PERIÒDICA2 Et proposem un repte

90 UNITAT 3 91UNITAT 3

ORIGENAlguns gasos, com el CO2, el metà (CH4) i el vapor d’aigua, impedeixen que la radiació calòrica de baixa energia surti de l’atmosfera

EFECTEincrement de la temperatura entre 2 ºC i 6 ºC

Radiació infraroja d’ona curta

H2O

CO2 CH4

Radiació infraroja d’ona llarga

ORIGENEls responsables, els clorofl uorocarburs (CFC), són compostos estables a la super� cie de la Terra, però que en capes superiors i per l’acció de la llum solar provoquen la ruptura de l’ozó (O3) en oxigen (O2).

EFECTEDestrucció de l’ozó atmosfèric a les capes superiors.

UV-BUV-A

UV-B

Forat de la capa d’ozó

CFC2 03 3 02

ORIGENEls gasos SO2, SO3 i NxOy reaccionen amb l’aigua dels núvols i produeixen àcids, que es dissolen en les gotes de pluja, les quals esdevenen més àcides.

EFECTESIncrement de l’acidesa de la pluja fi ns a valors de pH inferiors a 5,6.

10.2. Química i medi ambientBen segur que deus haver sentit notícies alarmants als mitjans de comunicació sobre l’escalfament global, la capa d’ozó o la pluja àcida. És feina de tot ciutadà estar informat i interessat per aquests temes, que tenen un abast global, però també has de tenir esperit crític i no acceptar la informació sense contras-tar-ne les fonts.

Els apartats següents et proporcionaran la informació bàsica per entendre els principals problemes mediambientals. Després hauràs d’ampliar els teus coneixements per convertir-te en una persona amb prou coneixements científics per formar-te la teva pròpia opinió.

A. L’efecte d’hivernacleConseqüències

• Descens de la capa de gel del planeta i dels oceans, amb modificació dels corrents oceànics.

• Modificació del clima: incre-ment de la sequera i els fenò-mens atmosfèrics violents.

• Increment del risc d’incendis.

• Desaparició d’espècies a cau-sa de la destrucció del seu hàbitat.

Solucions

• El vapor d’aigua té un cicle natural que no es pot evitar.

• El CH4 prové de la digestió dels herbí-vors. El bestiar per a alimentació n’és la font principal. Caldria controlar el nombre d’animals mitjançant un consum responsable.

• El CO2. prové de dos tipus de fonts: unes naturals i inevitables, com els volcans, i unes altres d’artificials i evitables, com la crema de combustibles fòssils. S’han de potenciar les energies renovables.

12. Utilitza un parell de termòmetres d’exterior (dels de mercuri o alcohol acolorit, no facis servir els digitals) i una ampolla transparent de les que s’usen per emmagatzemar aigua. Retalla la part superior de l’ampolla de manera que es pugui posar invertida i ajusti perfectament a terra.Col·loca l’ampolla al costat d’una fi nestra assolellada i posa-hi un termò-metre a dins i un altre a fora. Els termòmetres han d’estar protegits del sol directe mitjançant algun objecte i subjectats amb algun suport, com un portallapis.Mesura les temperatures durant 10 minuts en intervals de 30 segons. Elabora una gràfi ca amb les dues taules obtingudes i interpreta el resultat basant-te en l’efecte d’hivernacle que provoca l’ampolla al seu interior.

EXPERIMENTA El teu propi hivernacle

B. La pluja àcidaConseqüències

• Augment de l’acidesa dels llacs, que perjudica la flo-ra i la fauna.

• Destrucció de boscos per mort de les arrels a causa de l’acidesa de la terra.

• Corrosió dels edificis de pedra calcària: esglésies, palaus, monuments, es-tructures metàl·liques...

Solucions

S’ha de reduir l’emissió d’òxids de sofre i nitrogen procedents de la crema de combustibles fòssils. Per aconseguir-ho cal:

• Disminuir el consum de combustibles fòssils.

• Eliminar el sofre abans de fer servir el combustible.

• Eliminar els òxids de sofre produïts en la combustió abans que siguin expulsats a l’atmosfera.

• Eliminar els òxids de nitrogen que produeixen els vehicles de motor mitjançant l’ús d’un catalitzador.

C. La destrucció de la capa d’ozóConseqüències

L’ozó s’emmagatzema en una capa al voltant dels 25 km d’altitud i constitueix una barrera als raigs ultraviolats procedents del Sol. La desaparició de l’ozó provoca:

• L’increment de càncers de pell i problemes oculars.

• La destrucció de diversos conreus.

• La disminució de la vida als oceans.

Solucions

S’ha de reduir l’emissió de CFC. Aquestes substàncies eren els propel·lents habituals dels aerosols fins que es van prohibir. També s’utilitzaven en sistemes de refrige-ració i neveres.

Així, doncs, convé:• Prohibir-ne l’ús en aerosols (actualment són prohibits).• Substituir-los en neveres i aires condicionats.• Prevenir-ne els efectes, utilitzant cremes de protecció

i ulleres amb factors de protecció.

Text introductori que et presenta cada unitat i l’apropa al teu entorn.

Estudiar serà divertit amb aquest llibre. La teoria és clara i concisa, i el text va acompanyat d’imatges i infografi es

que t’ajudaran a entendre-ho tot de manera fàcil i molt visual.

EXPERIMENTA

Demostracions senzilles de pocs minuts que pots dur a terme amb material casolà

i que van acompanyades d’activitats.

LABORATORIA L’AULA

Experiments dissenyats per fer-los a l’aula, que t’ensenyaran a resoldre

en la pràctica el que has après.

Al sumari tens un avançament dels continguts.

Abans de començar et proposem un repte:

una activitat motivadora i experimental sobre els continguts nous.

PROJECTES DE RECERCA

Investiga i resol tres casos amb el teu ajudant, el senyor Water. Descobriràs de què està feta

la natura.100 UNITAT 3

PROJECTE DE RECERCA: Capítol I. Actua com un científic

Acte 7 — Recorda que vam estudiar la teoria cineticocorpuscular de la matèria, la que suposa que la matèria està for-mada per partícules molt petites en moviment constant i que xoquen entre elles i amb les parets del recipient que les conté.

Altra vegada, el teu ajudant t’exposa quins dubtes té:

Hi ha una relació entre les variables següents. Quina?

Espai

Velocitat

Xocs

Magnitudsmacroscòpiques

Pressió

Volum

Temperatura

Magnituds microscòpiques

Acte 8 — Ahir a la nit no podia dormir i vaig començar a buscar alguna aplicació que ens servís per posar a prova la teoria i la vaig trobar en aquesta adreça: phet.colorado.edu/es/simulations. Després, vaig triar física i, fi-nalment, vaig escollir propiedades del gas. Hi podem accedir i provar si les nostres suposicions són vàlides. Proposo que fem el següent:

• Primer, divertim-nos: fem el que vulguem.

• Ara que ja sabem com funciona, tractem de justificar les lleis mitjançant la teoria.

• Hem de tenir present que les lleis es refereixen a magnituds macroscòpiques (p, V, T), mentre que la teoria explica les seves relacions amb paràmetres mi-croscòpics (xocs, espai i velocitat).

• Marquem l’opció temperatura constante i variem el volum. Com a resultat, he preparat aquest esquema:

Quan disminueix el volum

l’espai disponible per a les partícules

el nombre de col·lisions entre les partícules

LLEI DE

en

conseqüència

Mónmacroscòpic

Mónmicroscòpic

aleshores i per això

La pressió

El senyor Water conclou indicant-te:

Completa l’esquema anterior i, canviant la variable control, elabora esquemes nous corresponents a les altres lleis.

Tancament d’unitat

128 UNITAT 4

POSA EN MARXA LES TEVES HABILITATS

Don Juan Tenorio

Segur que coneixeu la història de l’intrèpid Don Juan Tenorio, personatge ideat per José Zorrilla a mitjan segle XIX. Zorrilla narra les desventures de Don Juan, un galant que, després d’una aposta, ha de seduir la màxima quantitat de donzelles, i que de vegades ha de fugir o s’ha de batre en duel. Aquesta vegada, localitzem Don Juan al segle XXII i, pre-veient les possibles incidències, s’ha proveït d’un cinturó antigravetat de l’últim model. Diu el text: «Estava Don Juan amb la seva estimada al terrat del pis vuitanta-sis, quan sobtadament va ser sor-près pel pare de la donzella. El pare va treure l’espasa làser i de la mateixa manera va respondre Don Juan. Però havia oblidat recarregar-la la nit anterior, i no s’encengué com esperava.Sorprès per això i recordant la seva última adquisició, va somriure a la seva estimada i es va llançar per la balconada. Al cap de dos segons del salt, va accionar el cinturó i la gravetat ja no el va afectar.» Sabries respondre les preguntes?:

Pregunta 1

Com et sembla que acaba la història? Escull la resposta i raona-ho: a) Quan activa el cinturó, Don Juan queda suspès a l’aire, ja que no l’afecta l’acceleració de la gravetat.

En conseqüència, el pare de la donzella l’atrapa i en fa xixina. b) Quan activa el cinturó, Don Juan comença a pujar, ja que, com que no hi ha gravetat, la Terra no

l’atreu i surt expulsat cap a l’espai exterior. c) Quan activa el cinturó, Don Juan queda alliberat de l’acceleració de la gravetat, però continua

baixant i es trenca una cama. d) Quan activa el cinturó, Don Juan queda surant, pot volar com un ocell i, movent els braços,

s’escapa.

Pregunta 2

Representa la gràfica de velocitat enfront de temps corresponent al moviment del personatge.

Pregunta 3

Imagina com seria la vida si no hi hagués l’acceleració de la gravetat. Escriu un text de deu línies on relatis una història semblant a l’anterior en què apareguin almenys tres efectes diferents en la realitat, a conseqüència de la falta d’aquesta acceleració.

PISA

SIMULACIONS VIRTUALS

Ciència 2.0 i altres. Al llarg de tot el llibre podràs accedir a simulacions virtuals en xarxa dels processos fí sics i químics més importants. També hi pots

arribar des del CEO (centre d’ensenyament on line)

EXEMPLES RESOLTS

Acompanyen la teoria quan els coneixements

matemàtics ho requereixen.

ACTIVITATS

Exercicis que consoliden els conceptes apresos

en la teoria.

POSA EN MARXA LES TEVES HABILITATS

Una activitat tipus PISA i una tasca competencial per unitat, amb les quals

podràs posar en joc els teus coneixements, habilitats i destreses per resoldre-les.

MIRA AL TEU VOLTANT

Lectures, debats; recerques que et faran

pensar i afavoriran el teu esperit crític.

MAPA CONCEPTUAL

Mapa dels conceptes més importants, que et convidem

a completar amb altres continguts que has estudiat.

PRÀCTICA DE LABORATORI

Amb tasques associades.

ACTIVITATS FINALS

Dividides en bàsiques, de consolidació i avançades,

amb les quals assoliràs els coneixements necessaris.

76 UNITAT 3 77UNITAT 3

7 Ajust de reaccions químiquesConsidera la reacció de formació de l’aigua (H2O) a partir d’hidrogen (H2) i oxigen (O2).

H2 (g) + O2 (g) → H2O (g)

Fixa’t quants àtoms hi ha d’hidrogen i d’oxigen en els reactius. Compara’ls amb els àtoms d’hidrogen i oxigen que hi ha en els productes. T’adonaràs que no són els mateixos. Ha desaparegut un àtom d’oxigen!

Per aconseguir tenir la reacció equilibrada, procedim de la manera següent:

QUÍMICA 2.0

A Phet trobaràs una apli-cació que t’ajudarà a ob-servar com es compten els àtoms quan s’ajusta una reacció química.Entra a:phet.colorado.edu/es/simulationsSelecciona la categoria química i escull el joc:Balanceando ecuaciones químicas.

RECORDA

Convé no confondre àtoms amb molècules. L’hidrogen es presenta a la natura com un gas for-mat per molècules cons-tituïdes per dos àtoms d’hidrogen cadascuna.

4. El ferro (Fe) s’oxida fàcilment en presència d’oxigen (O2) per produir òxid de ferro (III) o triòxid de diferro (Fe2O3). Ajusta la reacció:

Fe (s) + O2 (g) → Fe2O3 (s)SolucióSuposem que el coeficient del compost amb més elements és 1.

Fe (s) + O2 (g) → Fe2O3 (s)2 àtoms Fe 2 Fe (s) + ? O2 (g) → Fe2O3 (s)3 àtoms O

Fixa’t que no hi ha nombre enter que ho ajusti. La solució és començar suposant que hi ha dues molècules de Fe2O3.

Fe (s) + O2 (g) → 2 Fe2O3 (s)4 àtoms Fe 4 Fe (s) + 3 O2 (g) → 2 Fe2O3 (s)6 àtoms O

2 H2 (g) O2 (g) 2 H2O (g)

Cada parella d’àtoms d’hidrogen s’uneix a un àtom d’oxigen.

Cada molècula d’aigua utilitza un àtom d’oxigen i dos d’hidrogen.

Compta els àtoms i veuràs que no en

falta ni en sobra cap.

3. El magnesi (Mg) s’oxida fàcilment en presència d’oxigen (O2) per produir òxid de magnesi. Ajusta la reacció:

Mg (s) + O2 (g) → MgO (s)Solució • El més pràctic és suposar que el coeficient del compost amb més elements (MgO) és 1. Tanmateix, de segui-

da veiem que els oxígens no coincideixen. • Comencem per l’oxigen, suposant que n’hi ha un. • Amb el coeficient estequiomètric 2 ja tenim ajustats els oxígens. Analitzem ara el magnesi: a la dreta en

tenim dos. Amb un nou coeficient estequiomètric 2, aconseguim ajustar tot el procés:

Mg (s) + O2 (g) → MgO (s) Mg (s) + O2 (g) → ? MgO (s) ? Mg (s) + O2 (g) → 2 MgO (s)

≠

2 Mg (s) + O2 (g) → 2 MgO (s)

2 àtoms O 1 àtom O 2 àtoms O 2 àtoms Mg

EXEMPLES RESOLTS

17. Ajusta les reaccions químiques següents:a) Ca + O2 → CaOb) Na + O2 → Na2Oc) Mg + HCl → MgCl2 + H2

d) NH4NO2 → N2 + H2Oe) Fe2O3 + C → Fe + CO2

f) C2H5OH + O2 → CO2 + H2Og) NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + H2Oh) H2CO3 → CO2 + H2O

18. Algunes de les reaccions de l’activitat 17 tenen utilitat o aplicació. Identifica entre aquestes les reaccions següents i descriu el procés en què s’utilitzen:

a) La formació de bombolles en un refresc.b) Un adob determinat per a les plantes.c) Obtenció del ferro.d) Oxidació de l’alcohol.

ACTIVITATS

Per indicar quantes molècules de cada compost intervenen en la reacció, po-sem un nombre, anomenat coeficient estequiomètric, davant de cada fórmula.

Aquests coeficients no només es refereixen a molècules individuals, també indiquen la proporció amb la qual reaccionen els compostos. En aquest cas, el doble d’hidrogen que d’oxigen: 2 molècules de H2 amb 1 molècula de O2, 20 molècules de H2 amb 10 molècules de O2, i així successivament.

Ara que ja has entès la necessitat dels coeficients, cal calcular-los. Per fer-ho, ajustem l’equació química.

A l’hora de dur a terme aquests ajustos és molt important que sàpigues que:

• Els subíndexs de les fórmules NO es poden canviar.

• Només es poden afegir els coefi-cients estequiomètrics.

H2OAigua

H2O2Aigua oxigenada

2 H2ODUES molècules

d’aigua

3 H2OTRES molècules

d’aigua

Si canvies el subíndex d’una fórmula, canvies el compost químic.

Si canvies el coeficient, varies el nombre de molècules.

El coeficient estequiomètric indica la quantitat de molècules de compost que reaccionen o es produeixen en el procés. Si no apareix cap nombre davant d’una espècie química, s’assumeix que és 1.

Ajustar una reacció química és determinar els coeficients estequiomè-trics necessaris perquè el balanç d’àtoms estigui equilibrat.

No ho compleix cap nombre enter.

92 UNITAT 3 93UNITAT 3

Copia el mapa al teu quadern i incorpora-hi els conceptes següents: teoria de col·li-sions, tendència a envoltar-se de vuit electrons, transforma-cions físiques i químiques, en-dotèrmiques i exotèrmiques.

Així mateix, afegeix-hi les propietats més habituals de les molècules i els diferents tipus de cristalls.

El nanogenerador elèctric ultrafí i enrotllable

El grafè, sintetitzat per primera vegada el 2004, va obrir la porta a una nova generació de materials bidimensionals (d’un àtom de gruix) molt prometedors, amb els quals, segons els científi cs, es fa-bricarà la tecnologia del futur. Permetran desenvolupar dispositius elèctrics i òptics ultrafi ns que es podran enrotllar o bé incorporar a la roba o a les parets.Una investigació publicada aquesta setmana a la revista Nature suposa un nou avenç per apropar al present aquests materials del futur. En concret, el treball s’ha centrat en el disulfur de molibdè (MoS2), un altre material prometedor utilitzat molt sovint com a lubrifi cant industrial que, com el grafè, és molt fl exible.El resultat, asseguren, és el generador elèctric més prim que s’ha aconseguit fi ns ara. Aquest ma-terial es podria utilitzar per fabricar generadors elèctrics microscòpics, integrats per exemple a la roba, que transformarien l’energia del moviment del nostre cos en electricitat. Aquests generadors podrien carregar sensors portàtils, dispositius mèdics, i, fi ns i tot, el mòbil.

Teresa Guerrero. El Mundo (www.elmundo.es/ciencia). 15.10.2014 (traducció i adaptació)

Qüestionsa) Enumera els materials que apareixen en aquest text. Busca’n informació a Internet: composició,

estructura, any de síntesi i utilitat.b) Proposa algunes aplicacions quotidianes que es podrien benefi ciar de cada material.c) Prepara una presentació digital o videoreportatge sobre el grafè. Hi ha d’aparèixer el seu desco-

briment, la síntesi, les propietats � siques i químiques, i també les aplicacions futures.

MIRA AL TEU VOLTANT

ELEMENTS

MolèculaCristall iònic Cristall metàl·lic

Reaccions químiques

Trenquen enllaços

Reactius

s’uneixen mitjançant enllaç

formant formant

MAPA CONCEPTUAL

Formació de substàncies gasoses

ObjectiuExperimentar amb els sentits la formació de diferents gasos a partir de reaccions senzilles.

Material• tubs d’assaig• àcid nítric (HNO3)• àcid clorhídric (HCl)

• zinc (Zn)• coure (Cu)• marbre (CaCO3)

• clorur d’amoni (NH4Cl)• hidròxid de sodi (NaOH)• sulfur de ferro (II) (FeS)

ProcedimentEn cada procés s’agafa una petita quantitat de les substàncies reaccionants i es barregen en un tub d’assaig. En les reaccions de formació d’amoníac és possible que calgui escalfar una mica el tub d’as-saig perquè es produeixi la reacció de manera apreciable. Quan hi hagi un advertiment sobre l’emissió de gasos tòxics, heu de treballar en una campana extractora o en un ambient molt ventilat.

TascaAnota el que observis en cada experiment: escalfament o refredament del tub, canvis de color, apa-rició del gas, color i olor del gas, etc. Elabora una memòria de la pràctica en què especifi quis cada reacció ajustada i les observacions que hagis fet. Si és possible, fes-ne fotografi es i adjunta-les.

a) Formació de gas hidrogenEs posa zinc en un tub d’assaig i s’hi tira una mica d’àcid clorhídric (HCl). Es forma clorur de zinc (ZnCl2) i es desprèn instantàniament gas hidrogen. Recull-lo sobre un got amb aigua i una mica de sabó de rentar els plats i observaràs que hi apareixen bombolles. Si hi acostes un llumí encès, veuràs com exploten.

b) Formació del diòxid de nitrogenEs posen encenalls de coure en un tub d’assaig i s’hi tira una mica d’àcid nítric (HNO3). Es produeix nitrat de coure (Cu(NO3)2) i aigua, i es des-prèn diòxid de nitrogen (NO2). Vés amb compte amb els vapors, perquè són molt tòxics!

c) Formació de diòxid de carboniEn atacar marbre (CaCO3) amb àcid clorhídric es forma clorur de calci (CaCl2) i aigua, i es desprèn diòxid de carboni. Recull el gas amb un tub i acosta’l al damunt d’una espelma encesa.

d) Formació de sulfur d’hidrogenSi s’ataca sulfur de ferro (II) (FeS) amb àcid clorhídric, es forma clorur de ferro (II) (FeCl2) i es desprèn sulfur d’hidrogen (H2S). Fes aquesta reac-ció en un lloc molt airejat.

e) Formació d’amoníacSi es tracta clorur d’amoni (NH4Cl) amb hidròxid de sodi (NaOH), es for-ma clorur de sodi (NaCl) i es desprèn amoníac (NH3). Observa com es refreda el tub per la reacció endotèrmica que es produeix.

PRÀCTICA DE LABORATORI

Cristall covalent

formant

La massa es conserva

Se’n pot controlar la velocitat

Enllaços nous

Productes

Iònic Metàl·licCovalent

intercanvien àtoms

H2S

a)

c)

d)

185UNITAT 6

El timbre i altres aplicacions de l’electroimant

Objectiu

En aquesta tasca, us convertireu en el profes-sor Elèctrikon i els seus col·legues: fareu una dramatització, en format de pel·lícula, per explicar a amics i familiars el funcionament del timbre i d’altres aplicacions de l’electroimant, i com ens ajuda l’electromagnetisme en la nos-tra vida quotidiana. A més, construireu un tim-bre casolà que fareu servir a classe per millo-rar la convivència.

Figura 1. Esquema d’un timbre casolà.

Passos que has de fer

Formareu grups de treball cooperatius de cinc alumnes i fareu el següent: 1a. part. Construcció d’un electroimant i d’un timbre casolà (treball col·lectiu) 1. El grup construirà un electroimant tal com

s’ha explicat amb anterioritat. Comprovarà que funciona atraient petits claus o cargols.

2. Tot seguit, com a aplicació de l’electroimant, el grup construirà un timbre casolà senzill. Per fer-ho, caldrà consultar a Internet els tutorials que consideri oportú. Aquí se’n posen uns quants exemples:

goo.gl/SND3ixgoo.gl/oOxFRV2a. part. Explicacions del professor Elèctrikon i els seus col·legues (treball individual i col·lec-tiu).

Cada alumne del grup escollirà un rol, i s’en-carregarà de preparar l’explicació associada a aquest rol. Alumne 1: Professor Elèctrikon. Explicarà el funcionament de l’electroimant (a partir del que ha fet el grup) i donarà pas als seus col·le-gues. Assenyalarà també qui i quan va inventar l’electroimant. Alumnes 2 i 3: Col·legues 1 i 2. Emprant el tim-bre que ha fet pel grup, n’explicaran el funcio-nament. Alumne 4: Col·lega 3. Parlarà d’altres apa-rells en els quals també podem trobar elec-troimants, com els altaveus, les grues mag-nètiques o els frens magnètics. L’explicació d’un aparell determinat es farà a partir d’un esquema que cal buscar a Internet. Alumne 5: Col·lega 4. Enregistrarà en vídeo totes les explicacions dels seus companys i, mitjançant el programa adequat, muntarà una pel·lícula amb totes les explicacions. La pel·lí-cula portarà per títol «El timbre i altres aplica-cions de l’electroimant», pel professor Elèc-trikon i els seus col·legues.

Presentació final

Cada grup presentarà la seva pel·lícula a classe, i també l’electroimant i el timbre rea-litzats. Posteriorment, entre tots, es farà una votació per decidir quin timbre és el millor. El timbre guanyador tindrà un paper fonamental en la millora de la convivència a l’aula: es dei-xarà sobre la taula del professor i, cada vegada que es pugi massa el volum de conversa a la classe o s’incompleixi alguna norma bàsica de l’aula, tant el professor com qualsevol dels alumnes que han construït el timbre guanya-dor el podran fer sonar. Cada mes, i segons l’ordre d’elecció obtingut en la votació, es can-viarà el timbre pel d’un altre grup, i, així, al llarg d’un curs, tots els alumnes s’implicaran en la millora del seu comportament.

MartellCampaneta

Electroimant

BateriaPolsador

Barra de ferro

Tasca competencial

ACTIVITATS FINALS

60 UNITAT 2 61UNITAT 2

Activitats bàsiques

1. Copia i completa les frases següents:• Un objecte amb càrrega elèctrica negativa

és el que té menys nombre de ................ que d’ ................ .

• Un objecte que té càrrega elèctrica ................ és el que té més nombre de protons que d’ ................ .

• Un objecte amb càrrega elèctrica neutra és el que té ................ nombre de ................ que d’ ................ .

2. Descriu què passa quan:a) Fregues un globus inflat amb llana i hi apro-

pes una vareta de vidre.b) Fregues un bolígraf amb llana i l’acostes al

globus inflat.c) Fregues una vareta de vidre amb un drap de

seda i l’apropes al globus.Explica de manera satisfactòria cada esdeve-niment.

3. Les càrregues elèctriques del mateix signe es repel·leixen i les de diferent signe s’atreuen. On et sembla que aquest efecte serà més notable, a l’aire o en el buit?

4. Quins contenen àtoms?:

a) Un virus. b) Un tros de ferro.c) L’aire. d) Un animal.

5. Ordena de més grandària a menys: àtom d’oxi-gen, virus, protó, electró.

6. Calcula quantes vegades és més gran la massa del protó que la de l’electró.

7. Si el nucli de l’àtom d’or és de 10−12 m i el dià-metre de l’àtom és de 10−8 m, quantes vegades és més gran l’àtom que el nucli?

8. Indica quines partícules componen el nucli dels àtoms següents:

1735Cl 19

39K 2656Fe

9. Identifica l’ió de càrrega +2 de l’àtom de nom-bre atòmic 20.

10. Un àtom neutre amb 12 protons perd 2 elec-trons. En què es transforma? Continua sent el

mateix element? Manté el mateix nombre màs-sic? Identifica’l.

11. Un àtom neutre amb 8 protons guanya 2 elec-trons. En què es transforma? Continua sent el mateix element? Identifica’l.

12. Per què et sembla que l’hidrogen pot actuar com a H+ o H−? Serà un metall o un no-metall?

13. Observa l’àtom següent i respon:

a) Es tracta d’un àtom neutre?b) El seu nombre màssic és 13?c) Quin és el seu nombre atòmic?d) És un ió positiu?

14. Indica quins dels nuclis següents són isòtops del mateix element:

1224X 16

28X 1226X 16

30X 1224X 13

26X

15. Els residus nuclears tenen diferent activitat radioactiva. Busca informació sobre l’activi -tat radioactiva.

16. Quina és la massa en grams d’un àtom de bor que té de massa 10,013 u?

17. El nom d’alguns elements químics procedeix d’un científic o d’un lloc. Localitza els següents i comenta el lloc o el científic que els dóna nom: Po, Cm, Ga, Pu, Rf, Es.

18. Quina és la diferència entre àtom i element químic?

19. Identifica cinc elements que en el seu estat natural es trobin en forma gasosa.

Activitats de consolidació

20. Si considerem el sistema solar un hipotètic àtom, identifica per la seva grandària quins cossos serien els seus electrons i quin el seu nucli, sabent que la distància entre el Sol i els confins del sistema solar és d’uns 5 · 109 km, i el diàmetre solar és d’uns 106 km.

21. En una línia d’1 cm de longitud feta per un lla-pis hi ha uns 65 milions d’àtoms de carboni. Quin és el diàmetre d’un d’aquests?

22. Copia i completa la taula següent al teu qua-dern:

Àtom Z A p+ n0 e−

Si 14 14

Br− 80 36

Ni 58 28

Ag 47 60

Al3+ 27 14

Bi 209 126

23. Indica el símbol i el tipus d’ions que formen els elements beril·li, alumini, fòsfor i fluor.

24. A partir de les observacions següents relatives a dos isòtops d’un mateix element:• El primer té de nombre màssic 35.• El segon té de nombre màssic 37. • El primer és neutre.• El segon és un anió amb càrrega −1 que té

18 electrons.Indica el nombre de protons, neutrons i elec-trons de cada isòtop.

25. Per què et sembla que la taula que ordena els elements químics s’anomena periòdica?

26. Calcula la quantitat de llet que has de pren-dre al dia per ingerir tota l’aportació de calci necessària, sabent que en un litre de llet hi ha 1,2 g de calci, i que la quantitat diària recomanada per a una persona sana és de 800 mg.

27. Quins elements són els components principals dels líquids corporals?

Activitats avançades

28. Descriu alguna situació de la vida real en la qual es contrarestin forces implicades en movi-ments giratoris.

29. Si la massa atòmica del potassi és de 39,10 u i té dos isòtops, un dels quals té massa atòmica 41 u, amb una abundància del 6,7 %, calcula la massa atòmica del segon isòtop.

30. L’element iode 131 té un període de semidesin-tegració de 8,02 dies. Calcula el temps que ha de transcórrer perquè d’una mostra de 4 g de iode 131 només en quedi 1 g.

31. Per a les exploracions diagnòstiques que fan servir isòtops radioactius, quins et sembla que s’han d’utilitzar, els de períodes de semidesin-tegració curts o els de llargs?

32. A partir de la seva col·locació a la taula pe -riòdica, indica quants electrons poden guanyar o perdre els elements següents quan formen ions: Cl, Al, Na, O, Ar i Ca. Indica aquests ions.

33. El 88 % de la dosi de radiació rebuda per un individu procedeix de fonts naturals. Fixa’t que només l’11,9 % és d’origen artificial:

Radó 22248,1 %

Còsmica14,4 % Interna

8,5 %

Escorçaterrestre

17,0 %

Artificial11,9 %

Indica: a) Què és el radó i quines zones d’Espanya en

tenen més concentració?b) Quins elements són els que produeixen la

radiació de l’escorça terrestre?34. Què són els bioelements i els oligoelements?

Localitza’n cinc de cada classe a la taula pe -riòdica i indica quins són metalls i quins no-me-talls.

35. Esbrina quin tipus d’aliments hem d’incloure a la nostra dieta diària per satisfer les nostres necessitats mínimes de ferro, fòsfor, magnesi, sodi i potassi.