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333333333333333333333333333333333Ciencias Química C ie nc ia s 3 Q uí m ic a Minerva Guevara Aránzazu Cedillo María Eugenia Colsa Ciencias 3 Química Ciencias 3 Quimica Ateneo cov.in1 1Ciencias 3 Quimica Ateneo cov.in1 1 4/21/08 1:16:11 PM4/21/08 1:16:11 PM Minerva Guevara Aránzazu Cedillo María Eugenia Colsa Ciencias Química 1 El libro Química 3 es una obra colectiva, creada y diseñada en el Departamento de Investigaciones Educativas de Editorial Santillana, con la dirección de Clemente Merodio López. 3 La presentación y disposición en conjunto y de cada página de Ciencias 3 Química son propiedad del editor. Queda estrictamente prohibida la reproducción parcial o total de esta obra por cualquier sistema o método electrónico, incluso el fotocopiado, sin autorización escrita del editor. D. R. © 2008 por EDITORIAL SANTILLANA, S. A. DE C. V. Av. Universidad 767 03100, México, D. F. ISBN: 978-970-29-2078-6 Primera edición: mayo, 2008 Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana. Reg. Núm. 802 Impreso en México Edición: Martha Alvarado Zanabria Coordinación editorial: Roxana Martín-Lunas Rodríguez Revisión técnica: Irma Zoloeta López Corrección de estilo: Pablo Ávalos Quintero Esther Pérez Guzmán Diseño de interiores: Alma Laura Origel Romero Diseño de portada: Francisco Ibarra Meza Investigación Iconográfica: Germán Gómez López Eliete Martín del Campo Ilustración: Apolinar Santillán Martínez René Sedano Hernández Luis Sánchez Henández Ricardo Ríos Delgado Fotografía: Dante Bucio Carlos Vela Turcott Juan Miguel Bucio Trejo Enrique Cárdenas Rocío Echávarri Rentería Science Photo Archivo Santillana Diagramación: Guillermo Sánchez Vázquez Alma Laura Origel Romero Héctor Javier Martínez Ramírez Ivonne Carreón Arredondo Héctor Ovando Jarquín Digitalización de imágenes: José Perales Neria María Eugenia Guevara Gerardo Hernández Editora en Jefe de Secundaria: Roxana Martín-Lunas Rodríguez Gerencia de Investigación y Desarrollo: Armando Sánchez Martínez Gerencia de Procesos Editoriales: Laura Milena Valencia Escobar Gerencia de Diseño: Mauricio Gómez Morin Fuentes Coordinación de Arte y Diseño: Francisco Ibarra Meza Coordinación de Iconografía: Germán Gómez López Fotomecánica electrónica: Gabriel Miranda Barrón Manuel Zea Atenco Benito Sayago Luna El libro Ciencias 3 Química fue elaborado en Editorial Santillana por el siguiente equipo: 2 Presentación A los estudiantes La palabra ateneo proviene del término griego athenaion, que designaba al templo de Atenea, en Atenas –Atenea era la diosa griega de la sabiduría, la in- teligencia, el ingenio y las artes, entre otros atributos–. En ese templo los poe- tas, oradores y filósofos compartían entre ellos sus obras. En la Roma antigua, el Ateneo era el lugar destinado al estudio de las artes y las técnicas. En la actualidad se le considera un espacio donde se cultiva el conocimiento y el aprecio por las artes y se el asocia además con el progreso intelectual y espiritual del ser humano. Los antiguos ateneos se basaron en la idea de que la cultura hace la paz. Así, el intercambio de conocimiento, la enseñanza y el aprendizaje pasaban por diferentes etapas antes de alcanzar su cima: el entendimiento entre los ciudadanos. Con esta serie para la educación secundaria, Editorial Santillana, desea re- cuperar la manera de compartir el conocimiento que se tenía en el Ateneo y participar en tu formación ayudándote a alcanzar tus metas como ser humano y ciudadano, en un mundo cuya complejidad exigirá una mayor preparación. Cuanto más te responsabilices de tus aprendizajes, mayor será tu capacidad de elegir quién quieres ser y de transformar favorablemente el país donde te tocó vivir. ¡Bienvenido al Ateneo! A los docentes Este libro de texto pretende apoyar su labor docente para que sus alumnos y alumnas se involucren de manera activa en su propio aprendizaje, lo que con- tribuirá a su desarrollo como seres íntegros, con conocimientos, habilidades, actitudes y valores que les permitan tomar decisiones informadas, responsabi- lizarse de sus actos y estar conscientes de las repercusiones que éstos tienen en la sociedad, en el ambiente y en la conservación de los recursos naturales. Los temas se desarrollan de una manera accesible, la información se pre- senta de un modo conciso y se complementa con actividades, propias de una ciencia experimental como la química, las cuales resultan de interés y moti- van a los alumnos y alumnas al aprendizaje de esta ciencia. El enfoque que se adopta en esta obra, considera el desarrollo de proyectos como una estrategia didáctica que permite la integración de conocimientos, habilidades y actitudes, con el fin de formar personas reflexivas, responsables y organizadas, capaces de trabajar en equipo para alcanzar metas comunes en un marco de respeto y tolerancia. Le deseamos el mejor de los cursos y que este libro resulte útil para sus pro- pósitos y los de sus alumnos y alumnas. 3 Estructura Por mucho tiempo, se consideró a la Química una ciencia complicada, un conocimiento al que sólo algunos podían acceder. Sin embargo, hacía falta volverla accesible, reconociendo su presencia en lo que nos rodea, identificarla en todos objetos y fenómenos que conforman el Universo. Hasta ahora no se conoce un objeto, de origen “natural” o sintético, cuya materia no esté constituida por partículas. Tal unión de partículas es tan rica, variada y compleja que ha dado lugar tanto a los materiales con los que se elaboran los objetos que nos rodean, como a las biomoléculas que propiciaron la vida en nuestro planeta. En el lado opuesto a la invención de tales materiales se encuentra la producción y uso sin control de estos mismos y de sustancias causantes de diversos problemas ambientales, contra los cuales urge tomar medidas. El objetivo de este libro es guiar tu acercamiento con la Química, darte a conocer su relación con otras áreas del conocimiento, sus efectos sociales y en el ambiente, así como ayudarte a integrar tus conocimientos sobre ciencia y tecnología. 1 3 3 B L O Q U E Bloque 3 La tra nsforma ción de los mat eriales: la reacc ión quím ica QUÉ SÉ • A mi a lrededor existen o bjetos y product os elabor ados con una g ran varied ad de materiale s y sustan cias. • El uso de model os en la química a yuda a ex plicar fenómeno s y proce sos. • No es lo mismo medir cantidade s pequeñ as que grandes y es impor tante contar co n unidade s de medid as estánd ar y de aceptació n interna cional. • En los fenómeno s biológic os participan reaccion es químic as. La tran sforma ción de los materi ales: la reacci ón químic a Aprendiz ajes espe rados Lección 1 Lección 2 • Identi ficar algu nos camb ios quími cos, así co mo la for ma en qu e los estudian y explican los quím icos. • Elabo rar mode los de mo léculas pa ra represe ntar y exp licar algu nas reaccione s química s. • Relaci onar los m odelos tri dimensio nales de a lgunas m oléculas c on su fórmul a química y su vale ncia. • Recon ocer la ut ilidad de las ecuac iones quí micas par a represe ntar las reacci ones quím icas. • Identi ficar que en las ecu aciones q uímicas s e represe nta el cumplimi ento del p rincipio d e conserv ación de la masa. • Prede cir la form ación de molécula s utilizand o el mode lo de vale ncia. • Valora r las apor taciones d el modelo de enlac e químico por transferen cia de ele ctrones y su difere ncia con l os model os del pa r electrónic o y del oc teto que permiten inferir la estructura de algun as molécula s. • Identi ficar los f actores q ue modifi can la vel ocidad de las reacc iones químicas y valorar su import ancia en la conserv ación de los alimentos y en la in dustria al imenticia . • Comp arar las d iferencias entre los niveles e n que pue den presentar se los fenómenos: escala hu mana, mi croscópic a y astronó mica. • Recon ocer la ut ilidad de las poten cias de 10 para com parar e imagina r las dime nsiones d e las esca las anteri ores. • Conoc er el conc epto de m ol y valor ar su imp ortancia c omo patr ón de medid a de la ca ntidad de sustancia . QUÉ LO GRARÉ APREN DER • En el c uadro de abajo te presentam os los ap rendizaje s que se es pera debe rás cubrir en cada lecc ión del bloque. C onforme avances, irás realiz ando dist intas actividad es que te ayudarán a compre nder cada tema de cada l ección, al final del bloque po drás pone r a prueb a tus conoc imientos, habilidad es y compet encias en la secció n "Demues tro lo que sé y lo que hago ". MI PRO YECTO • Lo que estudiará s en el Bl oque 3 te perm itirá desa rrollar un proyec to en el q ue integrará s tanto lo s nuevos conocimie ntos de e sta asignatur a como lo s de otras , a partir d e tus inqu ietudes e intereses (ver págin as 156 a 161). • Revisa también las págin as 56, 57, 20 4 y 205 p ara que reflexione s sobre a lgunos aspectos que te ay udarán a cumplir m ejor con t u proyect o. A lo larg o de nue stra vida observam os y expe rimenta- mos dive rsos camb ios: la ma duración de las fru tas o su descomp osición, u na oruga converti da en ma riposa, el crecimien to de sere s vivos, el ciclo del agua, la cocción de los al imentos, el deterio ro ambie ntal debi do a la contamin ación y e l calentam iento glo bal, son t an sólo algunos e jemplos. En tu cu rso de C iencias II estudias te alguno s temas como el movimie nto, la d eformació n de los cuerpos y las tran sformacio nes en lo s estados de agre gación: sólido, lí quido y gaseoso, conocido s como cambios físicos. Sin emba rgo, hay otros cam bios, los químicos , duran- te los cua les se form an nueva s sustanci as con pr opieda- des distin tas a las o riginales. Estos ca mbios se explican porque o curren re acciones químicas que suce den con- tinuamen te en nu estro cue rpo y en todo lo que nos rodea. ¿Siempre que se ponen en contacto dos sust ancias, ocurre un cambio químico? ¿Cómo se identif ica este tipo de c ambios? ¿Por qué se transf orman la s sustan- cias? ¿Qu é es una r eacción q uímica? C on el estu dio de este bloq ue podrá s respond er estas y otras pre guntas. 116 117 4 1 Cada bloque de este libro comienza con un texto breve sobre el tema que se estudiará. En la página siguiente a la entrada se incluyen tres secciones: ¿Qué sé?, la cual presenta los aprendizajes que has adquirido y requieres para abordar el nuevo tema. El apartado Mi proyecto te invita a elegir alguno de los proyectos que se incluyen en las páginas finales del bloque, para desarrollar durante el bimestre. La sección ¿Qué lograré aprender? te ayudará a identificar los conocimientos nuevos que obtendrás. Se incluye un cuadro con los aprendizajes que se espera que logres al finalizar el estudio de las lecciones del bloque.. 2 En algunas entradas de lección se propone una actividad que te ayudará a familiarizarte con el nuevo tema. La sección En el Ateneo retoma el nombre de la serie y propone actividades en equipo y grupales, entre ellas las experimentales, en las que podrás compartir conocimientos e intercambiar opiniones para enriquecer tu aprendizaje, a partir de lo que saben otros miembros del grupo y de lo que tú les puedes aportar. Con el trabajo cooperativo podrás integrar gran parte de esos aprendizajes. 3 Al final de la Lección 1 de cada bloque hallarás la sección Tú decides…, cuyo objetivo es favorecer la reflexión y ayudarte a tomar decisiones informadas. Lección 2 Propiedades físicas y caracterización de las sustancias 1 En esta actividad podrás analizar la concentración de oxígeno en el aire. Formen un equipo de tres compañeras y compañeros. Investiguen la composición del aire en la troposfera. Redondeen los valores de porcentaje del nitrógeno y del oxígeno. Si interpretan el porcentaje como cantidad de partículas: ¿En qué proporción se encuentran las partículas de nitrógeno respecto a las partículas de oxígeno? ¿Cuántas partículas de nitrógeno existen por cada partícula de oxígeno? Los siguientes modelos representan la composición del aire, pero sólo se considera al nitrógeno y al oxígeno. Tomen en cuenta el modelo cinético de las partículas para el estado gaseoso, analicen las figuras y elijan la que representa mejor la composición del aire. Indiquen qué errores encuentran en los modelos que eliminan. ¿Cómo está representada la concentración del oxígeno en el recuadro que eligieron? La siguiente gráfica representa la variación de la concentración de oxígeno con la altitud. ¿En qué magnitudes está expresada la concentración? Expliquen qué es la altitud. Investiguen la altitud en su comunidad y en la Ciudad de México. De acuerdo con la gráfica anterior, indiquen el valor aproximado de la concentración de oxígeno en el nivel del mar, en su localidad, en la Ciudad de México, en el Pico de Orizaba y en el Monte Everest.Describan cómo varía la concentración de oxígeno en el aire al aumentar la altitud. Comenten sus resultados con el resto del grupo y reflexionen acerca de la dificultad que representa para los deportistas competir en una localidad como la Ciudad de México. ■ ■ ■ ■ • • ■ • ■ • ■ ■ ■ ■ En el Ateneo En el aire, el oxígeno y el nitrógeno se presentan como partículas dobles. Su representación en el lenguaje químico es O2 y N2 respectivamente. 45 Altitud (km) 0 2 4 6 8 10 12 14 C on ce nt ra ci ón ( g/ m 3 ) 250 200 150 100 50 Pico de Orizaba(5 747 m) Monte Everest (8 880 m) 2 Bloque 4 La formación de nuevos materiales 1.3 Tú decides: ¿cómo controlar los efectos del consumo frecuente de los alimentos ácidos? En la asignatura Ciencias I estudiaste cuáles son los componentes de una dieta correcta. En el Bloque 3 hiciste una investigación sobre lo que te con- viene comer y cómo las distintas culturas obtienen los nutrimentos que nece- sitan de diferentes fuentes. Hoy sabes que una buena alimentación es la base de una buena salud. Durante la mayor parte de tu vida, los adultos cercanos a ti se han encargado de tu alimentación, pero a medida que crezcas te harás responsable de cuidar tu cuerpo y tu salud y de vivir con las consecuencias de tus decisiones. Por ello es importante que estés informado, que entiendas cómo funciona tu cuerpo y comprendas los efectos de algunas sustancias en él. La siguiente actividad te ayudará a conocer un poco más sobre los alimen- tos chatarra. 1 De un tiempo a la fecha los fabricantes de frituras, refrescos y golosinas (como las que se muestran en la figura 4.22) han incorporado sustancias ácidas entre los componentes de sus productos. Procedimiento Trae al salón 5 etiquetas o empaques diferentes de los alimentos mencionados; o bien, acompañado de un adulto, visita tiendas de autoservicio y copia en tu bitácora los ingredientes indicados en los empaques. Busca en aquellos que contienen tamarindo, chile piquín y frituras de papa o maíz. Con toda la información y la ayuda de tus compañeros, compañeras y profesor, hagan un cuadro como el siguiente en una hoja grande de papel revolución. Producto Ingredientes ácidos Palomitas “Saladinas” Limón … ■ ■ ■ En el Ateneo 4.22 Este tipo de productos son muy populares entre chicos y grandes. Investiga en la biblioteca de la escuela o en Internet cuáles son las funciones de los diferentes componentes del jugo gástrico. Puedes consultar a tu maestra o maestro de biología, libros de anatomía o en sitios web como: www.uned.es/pea-nutricion-y- dietetica-I/guia/guianutr/proceso.htm www.digestive.niddk.nih.gov/ spanish/pubs/yrdd/index.htm Conéctate 176 9 En el Glosario se definen las palabras resaltadasen azul durante el tratamiento de los contenidos. Se resaltan en color negro los conceptos que se explican en el párrafo donde se ubican. Acompáñanos al fascinante mundo de la quimica. Bloque 1 Las características de los materiales Demuestro lo que sé y lo que hago 10 Un estudiante coloca sal, agua, aceite y arena en un frasco. Después de cerrar el frasco, agita las sustancias y deja reposar la mezcla, ¿qué observará? ¿Cómo explicas lo que sucede? ¿Qué harías para separar los componen- tes de la mezcla resultante? Justifica tus respuestas. 11 Las levaduras, al igual que otros seres vivos, obtie- nen energía de alimentos como el azúcar. Ellas transforman el azúcar mediante un proceso anae- robio llamado fermentación. Como productos se obtienen dióxido de carbono gaseoso (CO2) y al- cohol etílico líquido (C2H6O). Un equipo de estudiantes de secundaria se inte- resó por determinar la temperatura más adecuada para que ocurra la fermentación. Para ello, diseñó un dispositivo como el de la figura de la derecha. Una vez que armaron el dispositivo, midieron la masa del sistema. a) Analiza el dispositivo y contesta las siguientes preguntas: • ¿Para qué se usa el globo? • ¿Para qué sirve la liga? • ¿Por qué se cubre la mezcla con una capa de aceite? • ¿Qué propiedades del aceite permiten su utilización? • Por su apariencia, ¿cómo clasificarías la mezcla contenida en el tubo? Justifica tu respuesta. • ¿Qué les recomendarías hacer a los estudiantes para determi- nar la temperatura más adecuada en la que se lleve a cabo la fermentación?• Predice que sucederá con la masa del sistema, una vez que haya fi- nalizado el experimento. Justifica tu respuesta. • Si al término del experimento quisieras recuperar las levaduras, ¿qué harías?12 Identifica la característica por la cual se han clasificado los materiales del siguiente cuadro. Consulta los incisos en la p. 65. Grupo 1 Grupo 2 Agua de jamaica Néctar de durazno Amalgama dental Agua de horchataAire Leche de magnesia a) Estado de agregación66 Globo Liga Aceite Levadura agua azúcar Tubo de ensayo 5 4 A lo largo de la obra encontrarás otro apartado llamado Con ciencia, que presenta opciones de actividades para realizarse en clase ya sea de manera individual o en pequeños grupos. Entre ellas están el análi- sis de modelos y las gráficas, investigaciones documentales y lecturas donde pondrás en juego tus conocimientos y habilidades. 5 ¿Sabías que…? es un espacio que te ayudará a complementar tu aprendizaje, pues contiene distintos tipos de información que desper- tarán tu curiosidad en el tema de estudio. 6 Conéctate brinda opciones de fuentes de información, algunas de ellas en Internet, para que investigues acerca de los temas de estudio que se abordan. En algunos casos, sugiere actividades relacionadas con tecnologías de la información. 7 ¿Qué aprendí en esta lección? Esta sección se encuentra al final de cada lección y propone actividades para que recapitules sobre los contenidos que estudiaste. Bloque 1 Las características de los materiales CromatografíaHabrás notado que el viento arrastra hojas y polvo pero no objetos pesados, que el agua penetra en las fibras de algunas telas o en una servilleta de papel. Del mismo modo los componentes de algunas mezclas pueden ser arrastra- dos en distintos medios y se pueden retener en otros, lo que favorece su se- paración (Fig. 1.56). La cromatografía se basa en una propiedad de la materia llamada adsor- ción, por la cual las partículas de un sólido, líquido o gas se adhieren (se “pegan”) a la superficie de un soporte o fase estacionaria, que en general es un sólido. En este método también se usa una fase móvil, ya sea un líquido o un gas, que “mueve” las sustancias sobre la superficie de la fase estacionaria. Así, los componentes de la mezcla se adhieren con mayor o menor facilidad a la fase estacionaria, por lo que al añadir la fase móvil, las sustancias se mueven a dis- tinta velocidad. Las que están más adheridas, van más despacio que las otras y así se logra su separación. En los laboratorios escolares la cromatografía en papel es la más utilizada. 1.56 El botánico Mikhail S. Tswet descubrió la cromatografía al lograr separar los pigmentos vegetales de algunas plantas. Investiga qué significa cromatografía. …que la cromatografía ayuda a detectar sustancias en fluidos biológicos? La saliva, la sangre y la orina son algunos ejemplos. También es posible detectar los contaminantes ambientales por este método. Los cromatógrafos (Fig. 1.57) son aparatos que permiten identificar los componentes de una mezcla, aun si se trata de cantidades tan pequeñas como un picogramo (1 pg 1 10 12 g). ¿Sabías... 1.57 La cromatografía permite detectar sustancias prohibidas en competencias deportivas. 54 8 En la sección Proyectos: Ahora tú explora, experimenta y actúa se sugieren dos temas, para que los consideres entre tus opciones para desarrollar tu proyecto. Se propone realizar tu investigación en cuatro etapas que tienen por nombre: • ¿Qué sé? • ¿Qué quiero conocer? • ¿Qué haré para saberlo? • ¿Cómo lo comunico? En las páginas 56 y 57 se explican dichas etapas. Bloque 1 Las ca racterís ticas de los ma teriales 3 L E C C i Ó N Ahora tú exp lora, e xperim enta y actúa Ahora tú exp lora, e xperim enta y actúa Proyect o 1: ¿Qu ién es e l delincu ente? E l análisi s en la investig ación ci entífica Ha llegad o el mom ento de re alizar tu p rimer pro yecto de C iencias II I en dond e pondrás e n juego lo que has aprendido durante el estudio del prim er bloque . Nosotros te sugeri mos dos temas pa ra que lo s revises y, si así lo decides, los considere s en tu el ección. S in embar go, recue rda que p uedes esc oger otro . • Lee el siguiente texto. El texto a nterior, q ue podría ser el gu ión de un a películ a, es un h echo de l a vida real y tiene c omo prop ósito enm arcar la i mportanc ia de la r ealizació n del proye cto que t e sugerim os. Después de leer la estrategi a que pro ponemos para des arrollar t u proyec to, ojalá te a nimes a r ealizarlo. Te record amos que nuestra p ropuesta abarca cu a- tro etapa s: ¿Qué s é?, ¿Qué quiero co nocer?, ¿Q ué haré p ara saber lo?, y ¿Có mo lo comun ico? El gran a salto E n la madruga da del 8 d e agosto de 1963, el maquin ista del tr en postal Glasgow- Londres o bservó un inusual s emáforo en rojo ce rca de un puente, a unos 60 kilómetro s al noroe ste de Lo ndres. De tuvo el co nvoy y se bajó p ara averig uar qué s ucedía. E n ese mo mento, do s encapuc hados sujetaron al maqui nista y lo regresaro n a la loc omotora. Los dem ás asaltante s ya se en contraban dentro d e ella y h abían gol peado y s ometido al compa ñero de t rabajo de l maquini sta, quien fue el ún ico herido . Durante el asalto no se disp araron ar mas de fu ego ni se utilizaron armas bl ancas. Los asalta ntes se a poderaro n de 17 s acos lleno s de bille tes de lib ras esterlinas y se fuga ron en un camión q ue estaba oculto al lado de l a vía. En m enos de m edia hora , se había n apodera do de 2 6 00 000 lib ras esterlinas (alrededo r de 52 m illones de pesos ac tuales). L os asaltan tes se escondier on en una granja p ara repar tirse el di nero y du rante su e stancia comieron , ingiriero n bebidas y se divir tieron con algunos juegos de mesa. Si n embarg o, casi to dos fueron de tenidos e n menos de seis m eses. Dos años más tard e, el “cer ebro” del grupo escapó de la cárcel y huyó a Río de Ja neiro. El 6 de mayo de 2001 s e entregó voluntar iamente a las autoridad es londin enses. 58 10 En la sección Demuestro lo que sé y lo que hago (al final de cada bloque) se presentan varios ejercicios para que apliques tus aprendizajes sobre los temas vistos. 4 5 86 7 1 Lee con atención el siguiente texto. Los arrecifes de coralUn arrecife de coral es una estructura de piedra caliza, formada principalmente por carbonato de calcio (CaCO 3), que proporciona refugio a casi una cuarta parte de toda la vida marina. Así, estos grandes y complejos ecosistemas son hogar de más de 4 000 especies de peces, 700 especies de coral y otros miles de plantas y animales.Muchas veces confundido con planta o roca, el coral se compone de animales diminutos y frágiles, conocidos como pólipos, y de los esqueletos de éstos cuando mueren. Los corales absorben el CO 2 y el calcio disuelto en el agua y lo incorporan a sus exoesqueletos. Los arrecifes de coral (Fig. 4.15) son uno de los ecosistemas más antiguos del planeta y se cree que las primeras etapas de su evolución comenzaron hace 400 millones de años. Algunos arrecifes de coral vivo tienen más de 10 000 años y su crecimiento varía según la especie, siendo de 5 mm por año la variedad que menos crece.Los corales son muy sensibles al efecto de las perturbaciones naturales y humanas; por tanto, se consideran indicadores del estado de los ambientes marinos y costeros. A lo largo del tiempo, debido al movimiento de las placas tectónicas, muchos arrecifes se compactaron y se convirtieron en piedra caliza, lo que el ser humano aprovechó para construir edificios, monumentos, obras de arte. En otras ocasiones, los arrecifes mismos se utilizaron como material de construcción. Por ejemplo, la fortaleza de San Juan de Ulúa, en Veracruz, fue construida con restos de un arrecife coralino. Ahora reflexiona y responde las siguientes preguntas: ¿Cómo afecta un cambio en la acidez del agua de mar en un ecosistema como el descrito?¿Qué contribución ambiental hacen los corales del planeta? Investiga y reúne con tus compañeras y compañeros la información que obtuvieron por separado y realicen un cartel en el que compartan sus investigaciones con la comunidad escolar. ■ • • ■ Con ciencia 4.15 Arrecife de coral. 9 10 Lección 2 Propiedades físicas y caracterización de las sustancias 1 En esta actividad podrás separar los componentes de una mezcla colorida. Se necesita Marcadores de base agua de distintos colores (asegúrate de contar con uno color negro y otro café). También puedes utilizar colorantes vegetales de diferentes colores. 2 vasos de vidrio o plástico transparente2 lápices, bolígrafos o colores2 filtros para cafetera Regla Tijeras Cinta adhesiva Procedimiento Organicen un equipo de tres personas.Extiendan los filtros para cafetera sobre una superficie seca. Recorten rectángulos de 4 cm de ancho, el largo debe medir un poco más que la altura del vaso. Enrollen un extremo del filtro en el lápiz y péguenlo con la cinta adhesiva, como se ilustra en la fotografía. Dibujen una mancha con alguno de los marcadores en el otro extremo del papel, a unos 2 cm del borde. Procuren que la mancha quede centrada a lo ancho del papel.Viertan agua en el vaso hasta una altura de 1 cm.Coloquen el papel dentro del vaso, con cuidado, de modo que el extremo con la mancha haga contacto con el agua, pero eviten que ésta toque la mancha. Observen lo que sucede y retiren el papel antes de que el líquido llegue al nivel del lápiz. Registren sus observaciones.Análisis y conclusiones Repitan el procedimiento anterior utilizando marcadores de otros colores y respondan: ¿Qué ocurrió con la mancha de cada marcador?¿Cuáles tintas son mezclas? ¿Cuál contiene más colores?¿Qué ocurriría si usaran marcadores indelebles? Plantea tu hipótesis. El método que utilizaste es una cromatografía en papel.¿Cuál es la fase estacionaria? ¿Cuál es la fase móvil?Investiguen algunas aplicaciones de la cromatografía. ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ • • • • ■ • ■ En el Ateneo El tendedero de las dudas Promueve en tu grupo la formación de 5 equipos para que cada uno revise los aprendizajes esperados para esta lección (pág. 9).Cada equipo deberá identificar los contenidos de la lección 2 que están relacionados con dichos aprendizajes. Si tienen dudas sobre algunos conceptos deberán escribirlas en una hoja de papel. Dibujen en el pizarrón un tendedero (como los que utilizan para poner a secar la ropa) y sobre “la cuerda” peguen los papeles con sus dudas.Un integrante de cada equipo tomará un papel y leerá la duda para que el resto del grupo ayude a aclararla. Si después de esta actividad, aún tienes dudas consulta a tu maestro o maestra para que te oriente como aclararla. • • • • • • ¿Qué aprendí en esta lección? 55 Indelebles: en este caso se refiere a los marcadores cuya tinta no es soluble en agua. Glosario Lección 2 Oxidación y reducción 2.2 Las reacciones redox En este momento ya sabes lo suficiente sobre la ley de la conservación de la materia para deducir que estos fenómenos ocurren simultáneamente en mu- chas otras reacciones. Si una sustancia gana oxígeno, es porque otra sustancia lo pierde. Es decir, siempre que un reactivo se oxida otro se reduce. Este tipo de reacciones es común en la industria siderúrgica para obtener el metal puro a partir de sus minerales. Las siguientes ecuaciones mues- tran las reacciones de reducción del hierro, de tungsteno y manganeso respectivamente. Fe2O3 (s) 3CO (g) 2Fe (s) 3CO2 (g) WO3 (s) 3H2 (g) W (s) 3H2O (g) 3Mn3O4 (s) 8Al (s) 9Mn (s) 4Al2O3 (l) Conforme el conocimiento de la Química y sus reacciones se enri- quecía con nuevos hallazgos, el modelo antiguo de óxido-reducción se volvía más insuficiente para explicar, por ejemplo, la fotosíntesis o la respiración como proceso de obtención de energía en los seres vi- vos, o incluso las reacciones entre metales en los que no participa el oxígeno, como el caso de las pilas y las baterías. Al principio la defi- nición se amplió a la pérdida de átomos de hidrógeno para la oxida- ción y a la ganancia de éstos para la reducción; sin embargo, tampoco fue suficiente. Industria siderúrgica: industria dedicada principalmente a la producción de acero. Glosario 4.31 En los altos hornos el mineral de hierro y las sustancias que se oxidan se introducen por la parte superior del horno y el hierro fundido sale por la parte inferior.1 Con base en la teoría antigua de oxidación-reducción, rescribe las ecuaciones anteriores en tu bitácora e indica en cada una cuál elemento se oxida y cuál se reduce. 2 En la combustión de la gasolina, que es una mezcla de hidrocarburos, la ecuación que representa el cambio es: C8H18 (g) 12.5 O2 8CO2 (g) 9H2O (g) En este proceso el carbono se oxida, pues gana átomos de oxígeno y forma dióxido de carbono; por su parte, el oxígeno se reduce al aceptar átomos de hidrógeno y forma agua, de modo que ambos criterios se pueden usar juntos. Analiza las siguientes ecuaciones e indica cuál sustancia se oxida y cuál se reduce. Sodio Agua Hidróxido de sodio Hidrógeno Na H2O NaOH H2 H2S HNO3 S NO H2O Ácido sulfhídrico Ácido nítrico Azufre Óxido de nitrógeno agua Con ciencia Hidrocarburos: compuestos que sólo contienen átomos de carbono y de hidrógeno. Suele llamárseles también compuestos orgánicos. Glosario 191 BLOQUE 1 LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES 8 1 La química, la tecnología y tú 10 1.1 ¿Cuál es la visión de la ciencia y la tecnología en el mundo actual? 12 • Relación de la química y la tecnología con el ser humano y el ambiente 14 1.2 Características del conocimiento científico: el caso de la química 17 • Experimentación 19 • Interpretación 19 • Abstracción 20 • Generalización 20 • Representación a través de símbolos, diagramas, esquemas y modelos tridimensionales 21 • Características de la química: lenguaje, método y medición 24 1.3 Tú decides, ¿cómo saber que una muestra está más contaminada que otra? 25 • Toxicidad 25 2 Propiedades físicas y caracterización de las sustancias 32 2.1 ¿Qué percibimos de los materiales? 32 • Experiencias alrededor de las propiedades de los materiales32 • Limitaciones de los sentidos para identificar algunas propiedades de los materiales 33 • Propiedades cualitativas: color, forma, olor y estados de agregación 34 2.2 ¿Se pueden medir las propiedades de los materiales? 35 • Propiedades extensivas y su medición: la masa y el volumen 36 • Propiedades intensivas y su medición: temperatura de fusión y de ebullición, viscosidad, densidad, concentración (m/V) y solubilidad 38 2.3 ¿Qué se conserva durante el cambio? 46 • La primera revolución de la química: el principio de conservación de la masa. La importancia de las aportaciones del trabajo de Lavoisier 46 2.4 La diversidad de las sustancias 49 • Experiencias alrededor de diversas sustancias 49 • Una clasificación particular: el caso de las mezclas. 50 • Mezclas homogéneas y heterogéneas 50 • Propiedades y métodos de separación de mezclas 51 3 Proyectos. Ahora tú explora, experimenta y actúa 58 3.1 ¿Quién es el delincuente? El análisis en la investigación científica. 58 3.2 ¿Qué hacer para reutilizar el agua 61 Demuestro lo que sé y lo que hago 64 BLOQUE 2 La diversidad de propiedades de los materiales y su clasificación química 68 1 Mezclas, compuestos y elementos 70 1.1 La clasificación de las sustancias 70 • Experiencias alrededor de diferentes clasificaciones de sustancias 70 • Mezclas: disoluciones acuosas. Sustancias puras: compuestos y elementos 71 1.2 ¿Cómo es la estructura de los materiales? 76 • El modelo atómico 76 • Organización de los electrones en el átomo. Electrones internos y externos 76 • Modelo de Lewis y electrones de valencia 77 • Representación química de los elementos, moléculas, átomos, iones e isótopos 79 1.3 Clasificación científica del conocimiento de los materiales 84 • La segunda revolución de la química: el orden en la diversidad de sustancias 84 • Aportaciones del trabajo de Cannizzaro y Mendeleiev 86 1.4 Tú decides: ¿qué materiales utilizar para conducir la corriente eléctrica? 88 2 Tabla periódica 89 2.1 Estructura y organización de la información física y química en la tabla periódica 89 • Identificación de algunas propiedades que contiene la tabla periódica: número atómico, masa atómica y valencia 91 • Regularidades que se presentan en la tabla periódica. Metales y no metales 93 • Características de: C, Li, F, Si, S, Fe, Hg 95 2.2 ¿Cómo se unen los átomos? 97 • El enlace químico 98 • Modelos de enlace: covalente, iónico y metálico 98 • El agua como un compuesto ejemplar 101 3 Proyectos. Ahora tú explora, experimenta y actúa 104 3.1 ¿Cuáles son los elementos químicos importantes para el buen funcionamiento de nuestro cuerpo? 104 6 Contenido 7 3.2 ¿Cómo funcionan las drogas? 107 Demuestro lo que sé y lo que hago 110 BLOQUE 3 La transformación de los materiales: la reacción química 116 1 La reacción química 118 1.1 El cambio químico 118 • Experiencias alrededor de algunas reacciones químicas 120 • La formación de nuevos materiales 123 1.2 El lenguaje de la química 124 • Los modelos y las moléculas 124 • El enlace químico y la valencia 126 • Ecuación química. Representación del principio de conservación de la masa 128 1.3 Tras la pista de la estructura de los materiales 131 • La tercera revolución de la química: aportaciones del trabajo de Lewis y Pauling 131 1.4 Tú decides: ¿cómo evitar que los alimentos se descompongan rápidamente? 134 • Conservadores alimenticios 137 • Catalizadores 139 2 La medición de las reacciones químicas 141 2.1 ¿Cómo contar lo muy pequeño? 141 • Las dimensiones del mundo químico 141 • El vínculo entre los sentidos y el microcosmos 143 • Número y tamaño de partículas. Potencias de 10 144 • El mol como unidad de medida 144 3 Proyectos: Ahora tú explora, experimenta y actúa 150 3.1 ¿Qué me conviene comer? 150 • Aporte energético de los compuestos químicos de los alimentos. Balance nutrimental 150 3.2 ¿Cuáles son las moléculas que componen a los seres humanos? 152 • Características de algunas biomoléculas formadas por CHON 152 Demuestro lo que sé y lo que hago 154 BLOQUE 4 La formación de nuevos materiales 158 1 Ácidos y bases 160 1.1 Ácidos y bases importantes en nuestra vida cotidiana 160 • Experiencias alrededor de los ácidos y las bases 161 • Neutralización 166 1.2 Modelo de ácidos y bases 171 • Modelo de Arrhenius 171 1.3 Tú decides: ¿cómo controlar los efectos del consumo frecuente de los alimentos ácidos? 176 2 Oxidación y reducción 180 2.1 La oxidación: un tipo de cambio químico 180 • Experiencias alrededor de la oxidación 181 2.2 Las reacciones redox 183 • Experiencias alrededor de las reacciones de oxidación y reducción 184 • Número de oxidación 185 • Número de oxidación y tabla periódica 188 3 Proyectos: Ahora tú explora, experimenta y actúa 194 3.1 ¿Puedo dejar de utilizar los derivados del petróleo y sustituirlos por otros compuestos? 194 3.2 ¿Cómo evitar la corrosión? 197 Demuestro lo que sé y lo que hago 200 BLOQUE 5 Química y tecnología 204 1 ¿Cómo se sintetiza un material elástico? 206 2 ¿Qué ha aportado México a la química? 208 3 ¿Cuáles son las propiedades de algunos materiales que utilizaban las culturas prehispánicas? 210 4 ¿Por qué usamos fertilizantes y plaguicidas? 212 5 ¿De qué están hechos los cosméticos y algunos productos de aseo personal como los jabones? 214 6 ¿En qué medida el ADN nos hace diferentes? 216 7 ¿Cuál es el papel de la química en diferentes expresiones artísticas? 218 8 ¿Qué combustible usar? 220 Apéndices A Medidas de seguridad en el laboratorio escolar 222 B Las sustancias y los riesgos 223 C ¿Qué debo incluir en mi reporte? 225 D Instrumentos y materiales de uso común en el laboratorio escolar 226 E El Sistema Internacional de unidades (SI) 228 Tabla periódica de los elementos 231 Bibliografía 232 Índice analítico 234 1 Bloque 1 Las características de los materiales Las características de los materiales El ser humano ha recorrido un largo camino para ob- tener los materiales que conoces y usas. Pantalones de mezclilla, playeras elaboradas con varios tipos de telas, envases de plástico, teléfonos, computadoras, repro ductores de música, zapatos, medicamentos, son sólo unos cuantos ejemplos de la enorme diversidad de objetos que te rodean. Todos están elaborados con distintos materiales, resultado de la aplicación del co- nocimiento cien tífico y tecnológico, en especial de la química. Esta ciencia ha permitido estudiar y crear los diversos materiales que nos rodean. Sin embargo, la aplicación incontrolada de los avan- ces científicos y tecnológicos también ha contribuido a contaminar nuestro planeta. ¿Consideras que la ciencia y la tecnología pueden ayu- dar a resolver los problemas de contaminación? ¿Qué relación tiene la química con los medicamentos, los teléfonos celulares, los reproductores de música, las computadoras cada vez más pequeñas, las nuevas cá- maras fotográficas o las pantallas de plasma? Al finalizar este curso tendrás más conocimientos para explicar cómo se generan los materiales que permiten construir estos y otros tipos de aparatos y, si así lo deci- des, continuar tus estudios en alguna de estas áreas del conocimiento, ya que en México hay muchas opcio- nes para hacerlo. 8 Qué sé • Algunas características del conocimiento científico relacionadas con la biología y la física. • Que las ciencias emplean modelos para explicar los fenómenos y procesos. • Que las ciencias están relacionadas entre sí, en especial la química con la biología y la física, pero también con otros campos del conocimiento, como las matemáticas, el español la historia, la geografía. Aprendizajes esperados Lección 1 Lección 2 • Identificar las aportaciones del conocimiento químico para satisfacer diversas necesidades básicas y mejorar el ambiente. • Identificar la influencia de los medios de comunicación y la tradiciónoral con respecto a las actitudes hacia la química, en especial las que provocan su rechazo, y la tecnología. • Reconocer las habilidades más comunes de la ciencia. • Valorar la importancia de la comunicación de la ciencia y sus mecanismos de difusión. • Identificar a los modelos como parte esencial del conocimiento científico. • Comparar la forma en que la química interpreta la Naturaleza con otras formas del conocimiento. • Identificar cómo una sustancia puede estar contaminada. • Valorar la forma en que otras culturas reconocen sustancias peligrosas. • Utilizar el concepto de toxicidad para comparar sustancias y cómo afectan a diferentes seres vivos en función de su concentración. • Identificar las ventajas de expresar la concentración en porcentaje en volumen y partes por millón. • Clasificar sustancias con base en sus propiedades cualitativas y reconocer las limitaciones de los sentidos para identificarlas. • Valorar la importancia de medir propiedades intensivas y extensivas, así como de los instrumentos de medición. • Reconocer la importancia del trabajo de Lavoisier, en especial el planteamiento del principio de conservación de la masa. • Reconocer las limitaciones del conocimiento científico. • Identificar diferentes formas de clasificar sustancias. • Distinguir entre mezclas y sustancias, así como entre mezclas homogéneas y heterogéneas. Qué lograré aprender • En el cuadro de abajo te presentamos los aprendizajes que se espera deberás cubrir en cada lección del bloque. Conforme avances, irás realizando distintas actividades que te ayudarán a comprender cada tema de cada lección. Al final del bloque podrás poner a prueba tus conocimientos, habilidades y actitudes en la sección "Demuestro lo que sé y lo que hago". Mi proyecto • Lo que estudiarás en el Bloque 1, te permitirá desarrollar un proyecto en el que integrarás tanto los nuevos conocimientos de esta asignatura como los de otras, a partir de tus inquietudes e intereses (ver páginas 58-63). • Revisa también las páginas 56, 57, 212 y 213 para que reflexiones sobre algunos aspectos que te ayudarán a cumplir mejor con tu proyecto. 9 1 L E C C i Ó N La química, la tecnología y tú Bloque 1 Las características de los materiales ¿Has pensado de qué manera influye la química en tu vida?, ¿piensas que de ningún modo?, ¿estás seguro?, ¿y la ropa que usas?, ¿o los objetos o sus- tancias con que te bañas?, ¿y los alimentos procesados que consumes?, ¿lo que te cura cuando estás enfermo?, ¿los materiales de que están hechos los teléfonos, o los tenis? Gran parte de lo que te rodea está hecho de materia- les que se producen gracias al desarrollo de una rama de la ciencia llamada química (Fig. 1.1). Sin embargo, desde épocas muy antiguas los seres humanos aprendieron a utilizar diversos materiales a su alcance para cazar animales, defenderse de ellos, así como para recolectar alimentos de manera más efectiva (Fig. 1.2). El origen de la ciencia suele situarse en la Grecia clásica, aunque en esa época no había científicos como los conocemos ahora. Por ejemplo, no se hacían experimentos, ya que los trabajos manuales estaban destinados a los esclavos. Los filósofos griegos se dedicaban más a cultivar la razón. La ciencia, como la concebimos en la actualidad, es un fenómeno posterior que data de finales del si- glo xvi y comienzos del xvii. En el siglo xviii surgió la química como ciencia, a partir de los trabajos del fran- cés Antoine Lavoisier. Este libro te acercará al mundo de la química. Gra- cias a ella cuentas con los materiales artificiales, como el plástico, o disfru- tas de una vida más confortable con los aparatos e instrumentos que usas. Para reflexionar sobre esto, te invita- mos a realizar la actividad siguiente. 1.1 ¿Cuántos materiales identificas en la fotografía? 1.2 La técnica, como acción transformadora, es mucho más antigua que la ciencia. La habilidad del ser humano para elaborar diversos instrumentos siempre representó una importante ventaja en su evolución. 10 Lección 1 La química, la tecnología y tú 1 De acuerdo con las indicaciones de su maestra o maestro, integren un equipo de trabajo con sus compañeras y compañeros. Los invitamos a que cada uno de ustedes dedique un cuaderno para anotar lo relacionado con los experimentos y actividades que realicen. Esta bitácora (registro) les permitirá analizar y dar seguimiento al trabajo realizado. En el apéndice C de este libro les presentamos una sugerencia de bitácora para el trabajo experimental. Observen la figura de entrada de este Bloque. ¿Saben qué ■ materiales y objetos similares a ellos usaban sus abuelos? Elaboren un cuestionario para que cada uno de ustedes ■ entreviste a personas nacidas antes de 1960, para conocer los productos, instrumentos o aparatos que utilizaban en distintas actividades: el aseo personal, cocinar, la limpieza del hogar, divertirse, jugar, trabajar o transportarse. Si es posible, hagan algunos dibujos y pidan que les muestren fotografías o les platiquen y comenten películas de la época. Si es necesario, consulten a su maestro o maestra de Español para formular las preguntas de la entrevista. Hagan una lista de diez productos, instrumentos y aparatos ■ que se utilizan en la actualidad y tienen el mismo uso de los investigados en el punto anterior. Elaboren un cuadro de tres columnas con los resultados, ■ como el que se muestra a continuación. Actividad Producto, instrumento o aparato resultado de la entrevista Producto, instrumento o aparato que ustedes utilizan Oír música Radio, tocadiscos o casetera Radio, reproductor de CD o MP3 Limpiar baños Jabón, ácido muriático Detergentes, limpiadores con amonia Comparen las ventajas y desventajas de su empleo con ■ base en preguntas como las siguientes: ¿De qué materiales están elaborados? • ¿Qué diferencia tiene su forma o presentación? • ¿Cuál se utiliza con más comodidad? • ¿Cuál requiere menor esfuerzo o consume menos tiempo • para realizar la actividad? En el caso de los productos de limpieza, ¿con qué tipo ■ de material está elaborado su envase? ¿Su empleo produce contaminación? • ¿Sus materiales se pueden reciclar o reutilizar? • Escojan el producto que ha experimentado más ■ modificaciones, así como el que ha tenido menos, y escriban en una cartulina las razones de su elección. Peguen la cartulina en una pared del salón y con la ■ orientación de su maestro o maestra, organicen un debate con el resto del grupo acerca de las ventajas y desventajas del desarrollo científico y tecnológico. Aunque ya han trabajado en equipo en otras asignaturas, ■ no está de más que recuerden que, como miembros de un grupo, son responsables tanto de su aprendizaje como del resto del equipo. Se trata de que todos y todas participen activamente para conocer, compartir y ampliar la información que tiene cada cual sobre un tema. Les proponemos la siguiente lista para que reflexionen ■ acerca de su desempeño en un grupo de trabajo. Les recomendamos consultarla siempre que trabajen en equipo, así como comentarla con su maestro o maestra para ampliarla. En el Ateneo Tengo claro el propósito de la actividad. Escucho con atención y respeto las aportaciones de mis compañeras y compañeros. Participo en la planeación de las actividades a realizar. Aporto ideas para la realización del trabajo. Mantengo una actitud positiva. Trabajo en armonía con los y las integrantes del equipo. Cumplo a tiempo con las tareas que elijo o me asigna el equipo. Reconozco y apoyo el esfuerzo de mis compañeros y compañeras. Participo en el análisis de la información, de los resultados y en la obtención de conclusiones. Trato de mantener la unión de los integrantes del equipo. 11 Bloque 1 Las características de los materiales 1.1 ¿Cuál es la visión de la ciencia y la tecnología en el mundo actual? Como identificaste en el ateneo de la página 11, estamos rodeadosde una gran variedad de productos, instrumentos y aparatos, resultado de la aplicación del conocimiento científico y tecnológico. Algunos de ellos tienen relación con los alimentos, la salud y el vestido; otros contribuyen a que nuestra vida sea más cómoda y divertida. Los avances científicos y tecnológicos han ayudado a los seres humanos a sa- tisfacer su necesidad de comunicación. Así, las primeras formas de comuni- cación (el lenguaje y la escritura) evolucionaron de manera considerable con el uso del papel y la tinta, la invención de la imprenta, del telégrafo, del telé- fono, de la radio, del cine, la televisión y, por supuesto, la computadora. A finales del siglo xx se introdujo un elemento más que ha transformado el mundo: las tecnologías de la información y la comunicación (tic), en espe- cial la Internet. La difusión de la información científica y tecnológica es fundamental para su progreso. En la actualidad contamos con diversas publicaciones (impre- sas y electrónicas) de divulgación científica que ponen al alcance de todos los avances de la ciencia y de la tecnología. En contraste, son pocos los medios masivos de comunicación que dedican bue na parte de su tiempo a la transmisión de conocimientos científicos y tec nológicos. Los medios masivos de comunicación, como la radio, la televisión y los perió- dicos, tienen un papel muy importante en la difusión de la información. Pero también, con seguridad te has percatado de la gran cantidad de anuncios co- merciales de diversos productos, instrumentos y aparatos que son resultado de la aplicación del conocimiento científico y tecnológico (Fig. 1.3). En algunos casos la mercadotecnia aprovecha el prestigio de la ciencia y su credibilidad para promocionar algunos productos. Por ejemplo, se escuchan afirmaciones como “Está científicamente comprobado” que intentan dar confianza a sus futuros clientes. En contraste con esto, en ocasiones se seña- la que algún producto está elaborado con ingredientes 100% de origen na- tural, como si fuera una garantía de sus bondades y no pudieran ser dañinos para algún ser vivo. Por otro lado, en especial en los noticiarios, son frecuentes los comentarios que descalifican a la ciencia y la tecnología al señalarlas como responsables de la contaminación ambiental o de la generación de armas. Son pocos los medios masivos de comunicación que dedican buena parte de su tiempo a la transmisión de conocimientos científicos y tecnológicos. Para reflexionar sobre esto, te invitamos a realizar la siguiente actividad. 1.3 Los medios masivos de comunicación se han convertido en reguladores de los productos que compramos. Observa cómo los anunciantes intentan convencer a los telespectadores de que sus productos son casi imprescindibles para vivir. Antes de adquirir un artículo, reflexiona si lo necesitas realmente. 12 …que con algunos modelos de teléfonos celulares es posible conectarse a Internet y bajar archivos? En breve también se podrán usar en transacciones comerciales, mediante una huella digital como “firma” (Fig. 1.4). ¿Sabías... 1.4 ¿Consideras que la química tiene algo que ver con estos avances tecnológicos? Justifica tu respuesta. Lección 1 La química, la tecnología y tú También puedes consultar algunas secciones y artículos de la revista ¿cómo ves? en: www.comoves.unam.mx/ Conéctate 1 Formen un equipo con cuatro compañeras y compañeros y comenten la información científica o tecnológica más reciente que hayan escuchado, visto o leído. Escriban en sus cuadernos los nombres de los medios de información que utilizan con mayor frecuencia (Fig. 1.5). Identifiquen y describan el principal tipo de información que buscan en cada uno de ■ ellos. Además de sus libros escolares de ciencias, ¿cuál o cuáles medios utilizan para ■ obtener información relacionada con la ciencia y la tecnología? Reflexionen acerca de las fuentes que consideren más confiables y escriban por qué ■ las eligieron. 2 Reúnanse un par de tardes para escuchar la radio y ver la televisión. El objetivo es que identifiquen y analicen algunos programas con contenido científico o tecnológico. Elijan el programa que más les llame la atención, hagan un resumen sobre su contenido en su bitácora y describan su importancia. Hagan lo mismo con algunos artículos y noticias de periódicos o revistas con ■ contenido científico o tecnológico (Fig. 1.6). Algunas preguntas que pueden guiar su análisis son: ■ ¿Por qué consideran que el programa, noticia o artículo es científico? • ¿Cuál es el tema principal? • ¿Comprenden el lenguaje que se utiliza? • ¿Por qué es importante el contenido del programa, artículo o noticia? • ¿Se resaltan aspectos positivos y negativos de la ciencia y la tecnología? • Reflexionen si existe alguna diferencia en la percepción de la ciencia y la tecnología ■ que se maneja en los programas y artículos, en comparación con las noticias. Justifiquen sus respuestas. Archiva los resultados de tu trabajo en un fólder o en una carpeta para formar un ■ portafolio individual de información científica y tecnológica. Elaboren un cartel y utilícenlo para presentar los resultados de su trabajo al resto ■ del grupo. Reflexionen en grupo en las siguientes preguntas: ¿Por qué hay pocos programas o artículos con contenido científico y tecnológico • en los medios masivos de comunicación? ¿Consideran que debería promoverse más la difusión de los avances científicos y • tecnológicos? Justifiquen su respuesta. ¿Consideran que los medios de información pueden influir en la percepción que • pueda tener la mayoría de las personas acerca de la ciencia y la tecnología? Expliquen su respuesta. Comenten sobre algunas acciones que les ayuden a verificar la confiabilidad de • las fuentes de información. Organicen una exposición de carteles para compartir los resultados de su trabajo • con la comunidad escolar. En el Ateneo 1.5 Cada integrante puede buscar información por separado y después exponer los resultados al resto del equipo. 13 1.6 Desde 1988, la Universidad Nacional Autónoma de México (unam) publica la revista ¿cómo ves?, de divulgación científica, que ha tenido mucho éxito entre estudiantes de secundaria y bachillerato. Ésta se puede conseguir en puestos de periódicos y negocios que venden revistas. Bloque 1 Las características de los materiales Relación de la química y la tecnología con el ser humano y el ambiente En 1930, la esperanza de vida para las mujeres mexi- canas era de 35 años, y de 33 para los varones. En 2005 cambió a 78 y 73 años, respectivamente. Estos datos están muy relacionados con la química, porque gracias al avance en sus conocimientos se han mejorado las condiciones de higiene, y tenemos agua potable, vacunas, antibióticos y medicinas para prevenir y curar muchas enfermedades que antes se consideraban fulminantes e incurables (Fig. 1.7). Los nuevos materiales también nos permiten contar con calzado deportivo más flexible, ligero y con ma- yor capacidad para absorber el impacto. Disfrutar de los beneficios de la química ha requerido el estudio y trabajo de los profesionales dedicados a esta rama del conocimiento: los químicos. Ellos y ellas, en sus diferentes especialidades, se enfocan en el estudio de la mate- ria y sus transformaciones. Así, la química es una ciencia que investiga y explica la estructura de la ma- teria, su composición, sus propiedades, las transformaciones que ésta experi- menta y su relación con la energía. Si bien la ciencia química ha contribuido a mejorar la vida del ser humano, se le ha llegado a considerar una de las principales responsables de contami- nar nuestro planeta. Más aún, decir que algo “contiene químicos” se entien- de como nocivo o perjudicial. Sin embargo, el agua, el aire, el suelo, los seres vivos y toda la materia están constituidos por sustancias químicas. Por otro lado, la publicidad y el manejo de información en los medios masi- vos de comunicación han fortalecido estasconcepciones negativas de la quí- mica y sus aplicaciones. Por ejemplo, para promocionar algún producto se insiste en que “no contiene químicos” y se resalta su procedencia “natural”, como si ello significara que no está constituido por tales sustancias. De hecho, existen sustancias de origen natural nocivas para los seres humanos; por ejemplo, las que producen e inoculan las avispas, las abejas y algunas hor- migas, que ocasionan dolor, comezón, hinchazón y, en ocasiones, alergias; o los venenos de algunas serpientes o arañas que pueden ser mortales. También se ha asociado a la química de manera negativa con los productos sintéticos, es decir, los que no son de origen natural, sino que los elaboran seres humanos. Sin embargo, es difícil imaginar la vida actual sin los produc- tos manufacturados con distintos tipos de plásticos, las fibras textiles sintéticas con las que se confecciona la ropa, u otras sustancias con que se producen los antibióticos y medicamentos. ¿Imaginas un mundo de más de seis mil millo- nes de habitantes sin estos productos? 1.7 El desarrollo de la ciencia y la tecnología permite contar con diversos aparatos para hacer análisis clínicos que apoyan y facilitan los diagnósticos médicos. ¿Sabes con qué pruebas de laboratorio se detecta la diabetes? Investígalo. Para apreciar más aplicaciones del conocimiento químico en la vida cotidiana consulta: www.chemistryandyou.org/ experimento_quimico.htm www.quimicaysociedad.org/web. php?t=1&f=materiales Conéctate Propiedades: conjunto de características o cualidades de un tipo de materia que la distinguen de otros. Sustancia: tipo de materia que tiene una composición y un conjunto de propiedades que la distinguen de otros tipos de materia. Glosario 14 Lección 1 La química, la tecnología y tú 1 Es probable que en tu hogar consuman diversos productos envasados o empacados en recipientes y bolsas de plástico. Por ejemplo, botellas de refrescos, leche, agua, jugos, jabón y aceite de origen vegetal; bolsas de supermercado y de basura; tapas de botellas, recipientes de poliestireno y envases de cosméticos. Integren un equipo de tres compañeras y compañeros y recolecten algunos de los ■ envases mencionados, no importa si no están vacíos, y busquen si tienen algún símbolo como el siguiente: Clasifiquen los envases de acuerdo con su código, que va del 1 al 7. ■ Identifiquen las semejanzas y diferencias que tienen los envases de un mismo ■ código: si son transparentes, translúcidos, opacos, rígidos o flexibles. Investiga cómo se asignan dichos códigos y el tipo de plástico que corresponde a ■ cada uno. Organicen la información anterior en su bitácora, en un cuadro como el siguiente: ■ Código Tipo de plástico y su abreviatura Características del envase o empaque Usos De acuerdo con el código, es posible reutilizar o reciclar los distintos tipos de plástico para elaborar otros productos, por tanto es importante contribuir con su recolección. Comenten con el resto del grupo de qué manera podrían colaborar en el reciclaje de ■ los plásticos. Investiguen si hay un centro de acopio en su comunidad. Si no es así, consulten con las autoridades de su escuela la posibilidad de crear uno. Organicen una campaña en sus hogares y en la escuela para recolectar los plásticos ■ (Fig. 1.8). Reflexionen acerca de su responsabilidad al usar productos y aparatos que ■ contaminan el ambiente. También si contar con información científica, ayuda a tomar mejores decisiones. En el Ateneo En las siguientes direcciones electrónicas hallarás información que te ayudará a planear las actividades para recolectar los envases de plástico, así como a desarrollar un programa de acopio: www.profeco.gob.mx/revista/ publicaciones/adelantos_06/enva_ pet_jun06.pdf www.ecoce.org.mx www.aprepet.org.mx Conéctate 1.8 Tú y tu familia pueden colaborar con el cuidado del ambiente. 15 Bloque 1 Las características de los materiales Si bien la industria química, así como otras actividades humanas y fenóme- nos naturales, ha contribuido a contaminar nuestro planeta, el conocimien- to químico también participa activamente en la prevención y búsqueda de soluciones para los problemas ambientales (Figs. 1.9 y 1.10). El uso de los plásticos para fabricar una gran cantidad de productos, ins- trumentos y aparatos ha generado un problema ambiental asociado sobre todo con su duración en el ambiente. Por ello, en la actualidad se elabo- ran plásticos reutilizables, reciclables y biodegradables. En algunos países se produce energía a partir de sus desechos. En el Bloque 5 de este libro profundizarás en el estudio de los plásticos al realizar el proyecto “¿Cómo se sintetiza un material elástico?”. Por otro lado, el problema de acumulación de residuos sólidos tiene mucho que ver con nuestros hábitos de consumo. ¿Recuerdas la regla de las 3R que estudiaste en la asignatura de Ciencias Naturales en la primaria? Nos invita a reducir, reutilizar y reciclar. Tú puedes colaborar para mejorar la calidad del ambiente si aplicas las 3R cuando compres y utilices diversos productos. Reducir el consumo es el pri- mer paso. Además de los plásticos, otros objetos que se pueden reutilizar y reciclar, son los que están elaborados con materiales como papel, cartón y metales. Desde luego que esto implica recolectarlos, seleccionarlos, lavar- los y hacerlos llegar a un centro de acopio que pueden ser los mismos camio- nes recolectores de basura. ¿No crees que vale la pena el esfuerzo? 1.9 Aunque muchas fábricas contaminan, algunas ya han instalado filtros que disminuyen de manera considerable la emisión de gases dañinos al medio ambiente y a la salud del humano. Estos filtros también son resultado del desarrollo científico y tecnológico. …que el cine debe su existencia a las bolas de billar? En 1860, una empresa fabricante de bolas de billar realizó un concurso para obtener un material, que sustituyera al marfil que se usaba en la elaboración de aquéllas. Uno de los concursantes, el inventor estadounidense Welsey Hyatt, desarrolló un método para transformar la celulosa de las plantas en una sustancia que patentó con el nombre de celuloide. Así nació el primer plástico. ¿Sabías... 1.10 El descubrimiento del celuloide permitió el inicio de la industria cinematográfica a finales del siglo xix. 16 Lección 1 La química, la tecnología y tú 1.2 Características del conocimiento científico: el caso de la química Los científicos, al igual que los niños u otros adultos, también son curiosos (Fig. 1.11) y se plantean preguntas, pero han aprendido a canalizar su cu- riosidad para explicar fenómenos o inventar cosas nuevas como apa- ratos, instrumentos o materiales. Esto requiere ser comprometidos y perseverantes, sobre todo en la búsqueda de explicaciones com- probables. Mediante el estudio, los científicos adquieren conoci- mientos y desarrollan habilidades y métodos para responder sus preguntas, evaluar qué tan buenas son sus respuestas y hacer nue- vas preguntas. Además, revisan lo que otras personas han hecho para obtener información sobre el mismo fenómeno o proceso. Cuando realmente nos interesa contestar una pregunta, anticipa- mos la respuesta, es decir, hacemos una suposición. Los científicos también hacen suposiciones para explicar los hechos que observan o lo que podría suceder, es decir, elaboran hipótesis. La elaboración de hipó- tesis es otra habilidad científica, mediante la cual los investigadores anticipan lo que puede suceder. La diferencia con otro tipo de suposiciones que nos planteamos en la vida diaria, es que una hipótesis científica debe demostrar- se para comprobar su validez o para rechazarla. Imagina que estás cocinando. Te podrías preguntar ¿por qué los alimentos cam- bian de textura y coloración al freírlos?, ¿por qué el agua se evapora cuando la calentamos a altas temperaturas?, ¿por qué hay aguas saladas y aguas dulces?, ¿y cuáles son sus diferencias? o ¿por qué el petróleose extrae del subsuelo? Saber qué preguntar es tan importante como saber plantear la pregunta. Para ello debemos considerar lo siguiente: Las preguntas deben ser claras y completas.• No plantear varias preguntas en una sola. Se deben responder una • por una. Las preguntas son ideas iniciales que guían la investigación. • La pregunta debe ayudar a solucionar el problema.• En el trabajo científico, hacer preguntas se relaciona directamente con la creatividad y la imaginación de cada investigador. En este proceso la curiosi- dad lo lleva a explorar y a comprobar sus hipótesis mediante experimentos. En los proyectos finales de cada Bloque (y en el Bloque 5) las preguntas for- marán parte de tu investigación. 1.11 La curiosidad es una conducta común en el ser humano. Desde la infancia, se hace preguntas acerca de todo lo que percibe con sus sentidos. Habilidad: capacidad intelectual o manual. Método: modo de hacer algo con orden. Hipótesis: suposición que se plantea para obtener una conclusión a partir de ella. Glosario 1 Elabora una hipótesis para la situación siguiente: una botella grande de plastico vacía y destapada se coloca en un recipiente con agua caliente sin que penetre el líquido. Se tapa y se sumerge de inmediato en agua fría. ¿Qué sucederá? ¿Qué harías para comprobar tu hipótesis? Recuerda lo que estudiaste sobre modelo cinético de partículas, en Ciencias II, y utilízalo para explicar tus resultados. Lleva a cabo tu propuesta y registra los resultados en tu bitácora. ■ Compara tus resultados con el resto del grupo y reflexionen en la diferencia entre ■ adivinar y establecer una hipótesis. Con ciencia 17 Bloque 1 Las características de los materiales Los científicos tienen un método de trabajo que los distingue de otros pro- fesionales conocido como investigación científica. Sin embargo, no se trata sólo de una serie de pasos que ellos o ellas siguen siempre, ni de un camino que los conduzca, sin equivocarse, al conocimiento. Así, el conocimiento y las explicaciones científicas tienen como base datos y hechos comprobables. Hay algunas características comunes en el trabajo de los científicos, que to- dos podemos practicar pensando, a la manera científica, acerca de muchos temas de interés en la vida cotidiana. Pero más que seguir un método, es im- portante desarrollar las llamadas habilidades del pensamiento científico. Tú estudiaste algunas de esas habilidades en tu libro de texto de Ciencias Naturales en 6o. grado de primaria, así como en tus libros de Ciencias I y II, de primero y segundo de secundaria. Además, en estos dos últimos cur- sos desarrollaste algunos proyectos donde pusiste en práctica habilidades como: planteamiento de preguntas, búsqueda de información, observación, comparación, registro de datos, medición, elaboración de hipótesis, experi- mentación, interpretación de resultados, obtención de conclusiones y comu- nicación de los resultados de tu proyecto. Si no recuerdas en qué consisten, revisa tus libros de Ciencias de cursos ante- riores ya que utilizarás algunas de esas habilidades en la siguiente actividad. 1 Integren un equipo de tres compañeros. Lean las indicaciones. Si tienen alguna duda consulten a su maestro o maestra. Se necesita Precaución El alcohol es inflamable, por lo que debes asegurarte de que no haya fuego cerca. Procedimiento Etiqueten un vaso con el número 1. ■ Inclinen el vaso 1 y con cuidado viertan dos cucharadas ■ de jarabe de maíz o miel. Agreguen dos cucharadas de café, de tal forma que resbale ■ por las paredes del vaso. De la misma forma, añadan dos cucharadas de aceite de ■ cocina. Por último, agreguen dos cucharadas de alcohol colorido. ■ Este vaso será el control que les servirá como referencia. 2 Reflexionen lo siguiente: ¿Qué ocurrirá si varían el orden de adición de los • líquidos? ¿Qué pasará si los agitan? • ¿Qué sucederá con cada uno de los objetos pequeños • al colocarlos sobre la superficie del líquido ubicado en la parte superior de cada vaso? 3 Elaboren dibujos de sus predicciones en la bitácora y diseñen un experimento para comprobarlas. Reporten los resultados del experimento en un cuadro. ■ Analícenlos y propongan una explicación para lo sucedido en cada uno de los vasos. Con base en lo que revisaron en sus cursos anteriores ■ de Ciencias, identifiquen algunas habilidades del pensamiento científico que aplicaron al realizar el experimento. Compartan y comparen sus resultados y explicaciones ■ con el resto del grupo. Comenten sobre las habilidades científicas que ejercitaron en esta actividad. Les sugerimos que al concluir el experimento, consulten el Apéndice B de este libro, en donde se trata la eliminación adecuada de sustancias. Sigan las indicaciones correspondientes, bajo la supervisión de su profesora o profesor. En el Ateneo 4 vasos pequeños transparentes (como los “caballitos” o copitas para tequila) ½ taza de jarabe de maíz o miel ½ taza de café fuerte o “cargado” ½ taza de aceite para cocinar ½ taza de alcohol con colorante 4 cucharas del mismo tamaño, pequeñas Objetos pequeños de distintos materiales que puedan introducirse en los vasos: clips, piedras pequeñas, botones de plástico y metálicos 18 Lección 1 La química, la tecnología y tú Experimentación Una de las actividades más importantes en la química es la experimentación. Se trata de reproducir un fenó- meno o proceso en condiciones controladas, modificar algunas de ellas u obtener nuevos materiales. El experimentador realiza su trabajo bajo ciertas con- diciones, que llamaremos variables, las cuales modifica de forma controlada para observar los resultados. Una variable es una característica que se puede obser- var, comparar, modificar y, en ocasiones, toma diver- sas medidas; por ejemplo la temperatura, la presión, la masa y el tiempo. Los científicos diseñan y realizan experimentos con el fin de probar sus hipó- tesis (Fig. 1.12). Pero el hecho de que un experimento no permita confirmar una hipótesis, no significa pérdida de tiempo. Para avanzar en su trabajo, los científicos deben aceptar que su hipótesis inicial es errónea, o que el experi- mento no es el más adecuado. Como en otros ámbitos de la vida, los errores son oportunidades para el aprendizaje. En tu curso de Ciencias III podrás comprobar que los experimentos se pueden realizar con materiales de uso cotidiano y en el salón de clases, el patio escolar o en el hogar. La condición es que se establezcan medidas de seguridad para evitar accidentes. Consulta el Apéndice A de este libro, en él hallarás algunas medidas de seguridad que deberás seguir cuando realices experimentos. En los experimentos de este curso podrás observar cómo se transforman las sustancias y se generan nuevas. En algunos casos se producen materiales sin- téticos nuevos, es decir que no existen en la Naturaleza, como es el caso de algunos medicamentos y los plásticos. Interpretación Cuando se obtienen datos, ya sea mediante la observación, la comparación, así como la medición o la experimentación, o ambas, es necesario registrar- los mediante la escritura o la elaboración de dibujos y diagramas. Es más sencillo interpretar o dar significado a los datos, si éstos se organi- zan en tablas o cuadros. Siempre que sea posible, te sugerimos elaborar grá- ficas para facilitar la comprensión de algún proceso o fenómeno, como las que utilizaste en el curso de Ciencias II para estudiar los distintos tipos de movimiento. La interpretación de los datos es muy importante y la realiza el científico, se- gún lo que desea investigar. Incluso puede variar dependiendo de las perso- nas (Fig. 1.13). Así, un científico puede considerar más importantes algunos datos que tal vez no tengan relevancia para otro. 1.12 Los resultados que se obtienen de los experimentos, permiten confirmar, modificar o invalidar las hipótesis. 1.13 ¿Qué observas en estas ilustraciones? ¿Tus compañeros de grupo observan lo mismo que tú? Algo similarsucede en la ciencia, lo que se observa no siempre tiene una sola interpretación. 19 Bloque 1 Las características de los materiales No siempre es fácil interpretar los datos obtenidos. Algunos tal vez sean erró- neos o contradictorios. El científico debe revisar sus variables para seguir su investigación por el mismo camino, o por otro, o iniciar de nuevo. Los descubrimientos accidentales o imprevistos también son parte de la his- toria de la ciencia. Se presentan cuando surge un hecho inesperado en una investigación científica. Te invitamos a realizar la siguiente actividad. Abstracción En ocasiones, los fenómenos que estudian los científicos o las causas que los explican no se perciben con los sentidos ni con los instrumentos que utili- zan. En este caso emplean la abstracción que es un proceso mental que per- mite a las personas comprender un concepto relacionado con un objeto sin contar con él físicamente. En el curso de Ciencias 2 estudiaste que para ex- plicar la diferencia entre los estados sólido, líquido y gaseoso, los científicos desarrollaron el modelo cinético de partículas. La elaboración de tal modelo requirió de la abstracción, ya que no podían observar las partículas. La abs- tracción también les permite identificar la información más importante del fenómeno que estudian. Con seguridad has observado algunas señalizaciones de las carreteras y las de “No fumar”. Éstos son ejemplos de abstracciones, ya que en una imagen re- sumen lo más relevante del mensaje. En química es necesario desarrollar la capacidad de abstracción, pues la ex- plicación de las propiedades y transformaciones de la materia que percibi- mos está en el mundo de las partículas, que no se puedan observar aun con los microscopios. Como otras habilidades, la abstracción se desarrolla con la práctica y en este curso tendrás oportunidad de mejorarla. Generalización Los resultados experimentales se deben reportar con detalle, de tal forma que otras personas puedan emplearlos, analizarlos o reproducirlos, por lo que los experimentos se deben realizar muchas veces para mostrar que en cada repetición se obtienen resultados similares, es decir, son reproducibles. Si esto ocurre, es posible plantearlos en forma de una regla general. 1 Averigua cómo ocurrieron algunos descubrimientos accidentales en la ciencia y elige el que más te llame la atención; por ejemplo, el de la penicilina, o el de los rayos X, el de la vulcanización, el teflón y el pegamento de las etiquetas adhesivas. Elabora un cartel para compartir la información con tus compañeras y compañeros ■ de clase. Reflexiona con ellos acerca de las principales habilidades que les permitieron a los científicos hacer sus descubrimientos accidentales. Con ciencia 20 Lección 1 La química, la tecnología y tú Cuando varios científicos comprueban una hipótesis, ésta se puede convertir en una ley. Esto es, en una declaración verbal o matemática de una relación de hechos que se repiten bajo ciertas condiciones. Las leyes describen los he- chos de la Naturaleza y casi nunca se modifican. Tú estudiaste varias leyes re- lacionadas con la física en tu curso de Ciencias II, ¿recuerdas alguna? Una teoría científica es una explicación o descripción comprobada de un conjunto de observaciones o experimentos sobre un fenómeno; en ella se consideran varias leyes y los conocimientos que acepta la comunidad cientí- fica en un campo de investigación específico, y si surgen nuevos hechos que una teoría científica es incapaz de explicar, ésta puede cambiarse o sustituirse por otra. En el trabajo científico es importante aprender a comunicar los resultados ya sea mediante lenguaje verbal o escrito. Como tú lo haces, los científicos y tecnólogos también se comunican y utilizan diversos medios para buscar y compartir información. Así, transmiten a otros sus avances y resultados, ex- ponen sus ideas a la crítica de sus colegas y se mantienen informados acerca de los desarrollos científicos y tecnológicos en el mundo (Fig. 1.14). Para ello se reúnen y leen sus trabajos, los publican en revistas especializadas, acuden a diversos tipos de reuniones, conferencias y congresos, consultan revistas y libros especializados, y utilizan modernas tecnologías de la información y la comunicación (tic). Representación mediante símbolos, diagramas, esquemas y modelos tridimensionales En nuestra vida cotidiana es común observar distintos símbolos para comu- nicar diferentes tipos de información como los siguientes: Estas representaciones son fáciles de comprender para la mayoría de las personas. La química también se apoya en diagramas, esquemas y modelos para repre- sentar, por ejemplo, la estructura y composición de la materia, su estado fí- sico, sus transformaciones y las condiciones para lograrlas. Por ejemplo, la figura 1.15 muestra un dispositivo que representa el proceso de descomposi- ción del agua cuando se le hace pasar corriente eléctrica. A lo largo de este curso aprenderás a emplear los diagramas y esquemas para profundizar en el conocimiento y transformación de diversos materiales. Por ahora estudiaremos la importancia de los modelos en la química. Podemos detectar algunas transformaciones de la materia con nuestros sen- tidos. Sin embargo, las causas de dichos cambios están relacionadas con el mundo de las partículas que no podemos observar. En este caso resultan muy útiles los modelos. 1.14 El científico debe exponer a la comunidad científica los argumentos que muestran la validez de su trabajo. 1.15 ¿Cómo describirías este dispositivo con palabras? 21 Bloque 1 Las características de los materiales De manera similar, la química tiene su pro- pio lenguaje y se utilizan símbolos, fórmu- las, y ecuaciones químicas para representar, por ejemplo, la estructura y composición de la materia, su estado físico, sus transforma- ciones y las condiciones para lograrlas. Si se comprende este lenguaje, el estudio de la química se vuelve más fácil. Sólo se requie- re conocer las reglas con las que se ha cons- truido (Fig. 1.16). Como recordarás, la química estudia la mate- ria y, en especial, sus transformaciones. En el lenguaje de esta ciencia, la materia se clasifi- ca de diversas formas y las partículas tienen nombre. Por ejemplo, se habla de oxígeno, de agua, de oro, de cloruro de sodio (la sal común) y de hidrógeno. En distintos idiomas estos nombres se escriben y pronuncian de forma distinta. Sin embargo, los químicos han desarrollado un lenguaje que se puede com- prender en cualquier idioma, en el cual utilizan símbolos en lugar de palabras para representar cierto tipo de materia: una “O” mayúscula representa al oxíge- no, “H2O” al agua, “Au” al oro, “H” al hidrógeno y “NaCl” al cloruro de sodio o sal común. Por ello, en este libro, cuando mencionemos un tipo de materia en específico, escribiremos su representación en el lenguaje químico. Las transformaciones de la materia se representan con ecuaciones químicas. En éstas se incluyen las sustancias que se van a transformar, las que se obtie- nen después del cambio, y las condiciones para que se lleven a cabo dichas transformaciones. Por ejemplo, la ecuación química que representa la des- composición del agua es la siguiente: 2H2O (g) 2H2 (g) O2 (g) Agua Hidrógeno Oxígeno ¿Qué representan la flecha y el signo “”? ¿Qué significan los números pe- queños colocados como subíndices? ¿Cuál es el significado de los núme- ros que están antes de las letras? ¿Qué representan las letras que están entre paréntesis? A lo largo de tu curso de Ciencias III, encontrarás las respuestas a estas pre- guntas, en particular donde se desarrollan los aspectos básicos del lenguaje químico. En relación con las transformaciones de la materia, te proponemos realizar la siguiente actividad. 1.16 A lo largo de tu curso de Ciencias III te ayudaremos a familiarizarte con el lenguaje de la química. 1 Investiga algunas propiedades y usos del agua, del hidrógeno y del oxígeno.
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