Muestra - Santillana

Ciencias 3. Química fue creado para
servir de herramienta en la aventura
extraordinaria de comprender
que la ciencia está al alcance de
todos, con la guía del profesor y el
entusiasmo de los estudiantes. El
estudio de las ciencias exige que
el alumno desarrolle habilidades
y actitudes específicas, como la
capacidad de reflexionar sobre
diversos fenómenos de la Naturaleza
a partir de información fidedigna y
de prácticas o experimentos
que arrojen datos.
Esperanza Soriano
Alejandra González Dávila
Ciencias 3 TJ ORO.indd 1
1/16/14 12:32 PM
Esperanza Soriano
Alejandra González Dávila
C3 QUIMICA TJ ORO p 01.indd 1
12/17/13 9:23 PM
Ciencias 3. Química fue elaborado en Editorial Santillana por el siguiente equipo:
Dirección General de Contenidos
Antonio Moreno Paniagua
Dirección de Ediciones
Wilebaldo Nava Reyes
Gerencia de Secundaria
Iván Vásquez Rodríguez
Gerencia de Arte y Diseño
Humberto Ayala Santiago
Edición
Pedro Cabrera y Mariana Martínez
Asistencia editorial
José Luis Casillas Hernández
Corrección de estilo
Pablo Mijares Muñoz y Mónica Méndez García
Edición de Realización
Haydée Jaramillo Barona
Edición Digital
Miguel Ángel Flores Medina
Coordinación de Secundaria
Óscar Díaz Chávez
Diseño de portada e interiores
Raymundo Ríos Vázquez y Jessica Gutiérrez López
Coordinación de Ciencias
Mateo Miguel García
Diagramación
el tall3r/ Ernesto Sánchez
Coordinación de Diseño
Carlos A. Vela Turcott
Coordinación de Iconografía
Nadira Nizametdinova Malekovna
Coordinación de Realización
Gabriela Armillas Bojorges
Iconografía
Iván Navarro Juárez
Ilustración
Manuel Samolo Molohua Hernández, Trazo DG, S.C.
Fotografía
Archivo Santillana, Repositorio Global Santillana, Shutterstock,
Photostock, Thinkstock, Glow Images, Wikipedia, Archivo Digital,
Spirit of America (p. 54), Mat Hayward (p. 313 arriba), Igor Bulgarin
(p. 313 en medio), Artens (p. 315)
Digitalización de imágenes
María Eugenia Guevara Sánchez
La presentación y disposición en conjunto y de cada página de Ciencias 3. Quimica 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.
© 2013 por Esperanza Soriano y Alejandra González Dávila
D. R. © 2013 por EDITORIAL SANTILLANA, S. A. de C. V.
Avenida Río Mixcoac 274, colonia Acacias, C. P. 03240,
delegación Benito Juárez, México, D. F.
ISBN: 978-607-01-2080-0
Primera edición: diciembre de 2013
Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana.
Reg. Núm. 802
Impreso en México/Printed in Mexico
2
C3 QUIMICA TJ ORO p 01.indd 2
12/18/13 6:29 PM
B
ienvenido, bienvenida a tu material de Ciencias 3 de la serie Todos Juntos Oro. En primer lugar,
queremos explicarte por qué llamamos así a esta serie. Se llama Todos Juntos porque hoy,
más que nunca, es importante construir de manera colectiva muchas cosas, como la paz, la riqueza, el cuidado del medio natural, el futuro, el conocimiento... pues como sociedad nos hemos dado
cuenta de que los esfuerzos individuales no son suficientes para lograr metas tan complejas.
Por ello, en las actividades que te sugerimos encontrarás con frecuencia la propuesta de reunirte con tus compañeros, ponerte de acuerdo con tu maestra o maestro, y comentar con tu
familia para encontrar la solución a la situación o el problema que se te plantean.
Los resultados del trabajo en conjunto son mayores en calidad y en cantidad que los obtenidos con la dedicación de una sola persona. Si sumamos y multiplicamos los esfuerzos de
cada persona, Todos Juntos lograremos metas y satisfacciones insospechadas.
Para alcanzar estos logros, se requiere de una serie de cualidades y actitudes que tú tienes,
pero que tal vez no has descubierto o sospechado que posees: las propiedades del Oro.
Este metal es muy resistente: muy pocas son las sustancias que lo pueden alterar. No obstante, es dúctil y maleable, es decir, posee la flexibilidad suficiente para formar hilos y láminas
con él. Además, el oro nunca pierde su brillo. ¿Qué te parece esta metáfora?
Pues bien, Todos Juntos Oro significa unir nuestra firmeza y nuestra flexibilidad para el logro de
metas comunes que resalten nuestro brillo en la construcción del conocimiento científico.
En esta obra estudiarás:
• “Las características de los materiales”, un contenido que te invitará a observar con un
nuevo enfoque los materiales que ya conoces.
• “Las propiedades de los materiales y su clasificación química”, que te permitirá comprender
por qué son diferentes los materiales entre sí.
• “La transformación de los materiales: la reacción química”, con el que podrás identificar los
cambios que puedes observar en el ambiente a tu alrededor.
• “La formación de nuevos materiales”, vinculado con la importancia de los materiales y sus
cambios en tu vida diaria.
• “Química y tecnología”, la parte final, en la cual trabajarás al lado de tus compañeros y tu
maestro para integrar y aplicar tus conocimientos en varios temas de interés grupal o social.
Finalmente, tu volumen de Ciencias 3 será también el punto de partida para el acceso a recursos digitales que tú ya manejas y te divierten, además de proporcionarte mucha información.
¡Te deseamos el mayor de los éxitos en este curso!
Los editores
3
C3 QUIMICA TJ ORO p 01.indd 3
12/17/13 7:42 PM
Conoce
El desarrollo y los avances de la
ciencia, con todas sus disciplinas,
a la par que con la tecnología, han
cambiado significativamente el
entorno del ser humano.
Para efectuar estos cambios hubo
interacciones y coincidencias de
múltiples pensamientos, y en
estas experiencias participó más
de uno, de dos o de tres, se llegó a
alguna meta o se superó un reto,
unos antes o después, pero todos
juntos, en equipo. Fue la esencia y
el fundamento para crear la serie
Todos Juntos Oro.
La química, la ciencia que nos ocupa
en esta obra, nos enseña cómo está
compuesta, qué propiedades tiene y
a qué transformaciones está sujeta
la materia.
En Todos Juntos Oro, los
estudiantes de secundaria tendrán
información, conocimientos y
orientación en los contenidos de
mayor actualidad y la experiencia
de vivir y aprender con y en su
propia comunidad.
Evaluación diagnóstica
Esta sección te permite evaluar los
conocimientos que adquiriste durante tus
cursos de Ciencias Naturales de la primaria y los
de Ciencias de la secundaria, que son la base sobre
la cual construirás el conocimiento de esta nueva
asignatura, Ciencias 3. Química.
1
Evaluacióndiagnóstica
1
Tal vez pienses que es la primera vez que aprenderás contenidos y temas relacionados con la
química; sin embargo, no es así. En los cursos anteriores de Ciencias revisaste muchos temas
relacionados con la química y en Ciencias 3 profundizarás en ellos y conocerás otros más.
i Para recordar algunos de esos contenidos, te invitamos a responder las preguntas siguientes. Subraya la respuesta o escribe lo que se te solicita.
4. ¿Qué características te permiten distinguir una mezcla homogénea de una heterogénea?
A) La apariencia: en una mezcla homogénea no se distinguen sus componentes y en la
heterogénea sí.
B) La cantidad de componentes: las mezclas heterogéneas tienen más de dos
componentes y las homogéneas solo dos.
C) La separación de los componentes: en las mezclas homogéneas los componentes
originales no se pueden recuperar y en las homogéneas sí.
D) Las características de los componentes: las mezclas heterogéneas se hacen entre
sólidos y líquidos y las heterogéneas solo son de líquidos.
5. De acuerdo con el modelo cinético de partículas, los gases se expanden debido a que:
A) Sus moléculas aumentan de tamaño, incrementando el volumen del gas.
B) Las fuerzas de cohesión entre sus moléculas son muy intensas.
C) Las moléculas presentan fuerzas de cohesión insignificantes.
D) La velocidad de las moléculas neutraliza la compresión del gas.
6. Una diferencia entre el modelo atómico de Dalton y el de Thomson es la siguiente:
A) El de Dalton tiene protones y núcleo y el de Thomson tiene solo núcleo.
B) El de Dalton tiene solo electrones, el de Thomson tiene protones.
C) El de Thomson no tiene cargas eléctricas, el de Dalton sí las tiene.
D) El de Thomson posee cargas eléctricas y el de Dalton no las contempla.
1. ¿Qué propiedad es común a toda la materia?
A)
B)
C)
D)
7. Clasifica los materiales siguientes como naturales (N) o sintéticos (S):
A) Algodón
B) Plástico
C) Madera
D) Petróleo
E) Papel
La maleabilidad
La tenacidad
El volumen
La conductividad
(
(
(
(
(
)
)
)
)
)
2. ¿Cuál es la diferencia entre una magnitud y una unidad de medida?
A) Ninguna. Una magnitud es precisamente una unidad de medida.
B) Una magnitud es una propiedad que puede ser medida con una unidad.
C) Una unidad es una propiedad medible que se mide con una magnitud.
D) Una unidad es una propiedad única que se atribuye a un cuerpo físico.
8. La propiedad de los materiales que se relaciona con su capacidad para ser deformado o
quebrado es la:
A) Dureza
B) Elasticidad
C) Tenacidad
D) Permeabilidad
3. ¿Cómo podrías explicar las diferencias entre el calor y la temperatura?
A) El calor es un fluido que penetra en los cuerpos y la temperatura mide la cantidad de
este que entra y sale.
B) La temperatura es una magnitud física derivada y el calor es una magnitud física
fundamental.
C) La temperatura mide el calor que tienen los cuerpos físicos al entrar en contacto con
un termómetro.
D) El calor es energía en tránsito; la temperatura mide el promedio de la energía
cinética de las moléculas.
9. Los materiales con que se fabrican los cables eléctricos son de cobre para los hilos y de
plástico para recubrirlos. Esto se debe a que:
A) El cobre es un aislante térmico y el plástico es un conductor térmico.
B) El plástico es un aislante térmico y el cobre es un buen conductor.
C) El cobre es un conductor eléctrico y el plástico es un aislante eléctrico.
D) El plástico es un conductor débil y el cobre es un excelente conductor.
10. ¿Cuáles de los materiales siguientes se disuelven en agua?
A) Barniz de uñas
B) Azúcar
C) Alcohol
D) Arena
E) Aceite
19
Palabras para el alumno
E
n la educación primaria, en la asignatura
de Ciencias Naturales, estudiaste fenómenos de la Naturaleza y de tu vida cotidiana
que tenían que ver con la química. También en tus
anteriores cursos de Ciencias de secundaria profundizaste en conocimientos científicos relacionados
con los seres vivos y con los fenómenos naturales.
Tal es el caso de las propiedades de los materiales
(flexibilidad, permeabilidad, dureza), de las energías
renovables, de los componentes de los seres vivos o
de las características básicas de las sustancias constituyentes del Universo. Ahora te podrás dar cuenta
de que aún te falta mucho por explorar.
En este curso hallarás cosas fascinantes. Profundizaremos en el estudio de la química, comprenderás
y explicaras situaciones que observas en la Naturaleza y reconocerás los alcances y las limitaciones
del conocimiento científico y del quehacer tecnológico para mejorar la calidad de vida.
En esta obra, Ciencias 3. Química, colaboramos para
que, por medio de la lectura, de sugerencias, de actividades recreativas y experimentales, que te presentamos de manera didáctica y agradable, continúes
descubriendo y adentrándote en los diferentes fenómenos y procesos naturales.
4
C3 QUIMICA TJ ORO p 01.indd 4
12/17/13 7:42 PM
Entrada de bloque
Se presenta
una imagen
relacionada con el
contenido que se trata
a lo largo del bloque.
2
1
Las características
de los materiales
2
Presentacióndelbloque
Gracias a la labor científica que se ha desarrollado desde
hace varios siglos, actualmente sabemos que todos los
cuerpos del Universo están constituidos por materia.
También sabemos que la materia tiene cierta estructura
y que brinda a los objetos características especiales, las
cuales se aprovechan para determinar el uso que le damos a los objetos o para crear nuevos materiales.
En este bloque te mostraremos las propiedades de la materia y sus aplicaciones para mejorar la calidad de vida de
las personas. Hacia el final, podrás usar las habilidades
que desarrollaste en un proyecto de investigación.
Competencias que se favorecen a lo largo de
este curso
UÊ Comprensión de fenómenos y procesos naturales
desde la perspectiva científica.
UÊ Toma de decisiones informadas para el cuidado del
ambiente y la promoción de la salud orientadas a la
cultura de la prevención.
UÊ Comprensión de los alcances y limitaciones de la ciencia y del desarrollo tecnológico en diversos contextos.
Aprendizajes esperados
cada entrada
3 En
de los cinco
bloques que integran
esta obra, se destaca
el contenido que se
explorará durante
esa etapa.
Cuando
observamos a
nuestro alrededor
apreciamos
diferentes tipos de
materiales, algunos
sólidos, otros
líquidos y algunos
gaseosos. Mediante
los conocimientos
químicos podemos
explicar sus
características
y cómo se
transforman en
otros materiales.
22
UÊ Identifica las aportaciones del conocimiento químico
y tecnológico en la satisfacción de necesidades básicas, en la salud y el ambiente.
UÊ Analiza la influencia de los medios de comunicación y las
actitudes de las personas hacia la química y la tecnología.
UÊ Clasifica diferentes materiales con base en su estado
de agregación e identifica su relación con las condiciones físicas del medio.
UÊ Identifica las propiedades extensivas (masa y volumen)
e intensivas (temperatura de fusión y de ebullición, viscosidad, densidad, solubilidad) de algunos materiales.
3
UÊ Explica la importancia de los instrumentos de medición y observación como herramientas que amplían
la capacidad de percepción de nuestros sentidos.
UÊ Identifica los componentes de las mezclas y las clasifica en homogéneas y heterogéneas.
UÊ Identifica la relación entre la variación de la concentración de una mezcla (porcentaje en masa y volumen) y sus propiedades.
UÊ Deduce métodos de separación de mezclas con base
en las propiedades físicas de sus componentes.
UÊ Identifica que los componentes de una mezcla pueden ser contaminantes, aunque no sean perceptibles
a simple vista.
UÊ Identifica la funcionalidad de expresar la concentración de una mezcla en unidades de porcentaje (%) o
en partes por millón (ppm).
UÊ Identifica que las diferentes concentraciones de un
contaminante, en una mezcla, tienen distintos efectos en la salud y en el ambiente, con el fin de tomar
decisiones informadas.
UÊ Argumenta la importancia del trabajo de Lavoisier al
mejorar los mecanismos de investigación (medición
de masa en un sistema cerrado) para la comprensión
de los fenómenos naturales.
UÊ Identifica el carácter tentativo del conocimiento científico y las limitaciones producidas por el contexto
cultural en el cual se desarrolla.
UÊ A partir de situaciones problemáticas plantea premisas, supuestos y alternativas de solución, considerando las propiedades de los materiales o la conservación de la masa.
UÊ Identifica, mediante la experimentación, algunos de
los fundamentos básicos que se utilizan en la investigación científica escolar.
UÊ Argumenta y comunica las implicaciones sociales que
tienen los resultados de la investigación científica.
UÊ Evalúa los aciertos y debilidades de los procesos investigativos al utilizar el conocimiento y la evidencia científicos.
Miproyecto
Al concluir el bloque tienes la oportunidad de aplicar tus habilidades y aprendizajes en
la realización de un proyecto. En este caso te proponemos explorar dos temas: “¿Cómo
funciona una salinera y cuál es su impacto en el ambiente?” y “¿Qué podemos hacer
para recuperar y reutilizar el agua del ambiente?”
4
23
Presentación del bloque. Expone los conocimientos que se revisarán en
los contenidos. El bloque 1 incluye las Competencias que se favorecen
como herramientas útiles para la vida y la comprensión de los fenómenos
y procesos naturales desde la perspectiva científica. Todos los bloques
contienen los aprendizajes esperados que pueden lograr los estudiantes
con las estrategias didácticas propuestas. Mi proyecto es un resumen de los
elementos básicos necesarios para desarrollar un proyecto de integración,
aplicar los conocimientos adquiridos y emplear los más recientes.
4
Queremos invitarte a ser partícipe de tu propio
aprendizaje, a indagar por tu cuenta, a usar todos los
recursos que estén a tu alcance, a integrar temas
de diversas áreas científicas y a seguir utilizando tu
creatividad y razonamiento lógico para buscar explicaciones y participar de manera activa, responsable
e informada en la solución de problemas académicos o que atañen a tu escuela, familia y comunidad.
Deseamos que por iniciativa propia realices acciones individuales y colectivas que ayuden a lograr
el bienestar social, promoviendo estilos de vida sanos en pro del desarrollo sustentable.
Esfuérzate por mejorar tus habilidades para presentar, interpretar, predecir, explicar, comunicar y poner
en práctica lo que ya has aprendido y lo que vayas
aprendiendo.
Conscientes de todos estos retos, en Ciencias 3.
Química se han planteado actividades para revisar
temas con información actualizada que se puedan relacionar con tu vida personal, cultural y social y que no
se limiten al trabajo dentro del aula. Te exhortamos a
explorar el agua en sus diversos estados, los materiales que te rodean, los cambios en el ambiente, los alimentos, la lluvia y un sinfín de fenómenos cotidianos.
5
C3 QUIMICA TJ ORO p 01.indd 5
12/17/13 7:42 PM
Conoce
Entrada de contenido
Los primeros
cuatro bloques
de esta obra se
subdividen en cuatro
contenidos. Así, se
muestra el número y
título del contenido
que se revisará, que a
su vez se subdivide en
subcontenidos.
5
5
Primera revolución
de la química
5.1 Aportaciones de Lavoisier:
la Ley de conservación de la masa
Inicio
7
5
Estos alquimistas hicieron grandes aportaciones a la transformación de los materiales. En
especial realizaron diversos trabajos con los metales, ya que buscaban la manera de convertirlos en oro (fig. 1.44).
A finales del siglo XVII el médico y químico alemán Georg Ernst Stahl (1660-1734) promovió la
teoría del flogisto, que consideraba que un material ardía, porque contenía una gran cantidad
de flogisto, un tipo de sustancia responsable de la inflamabilidad de los materiales. Según
esta teoría, cuando los materiales ardían, el flogisto se liberaba e incorporaba al aire. Lo que
quedaba del material ya no ardía pues carecía de flogisto.
6
Por otro lado, cuando se calentaba un metal a altas temperaturas sin fundirlo (proceso denominado calcinación), se obtenía un polvo al que se llamó “cal”. Stahl propuso que los metales
estaban formados por la “cal” y el flogisto, y este último se liberaba durante el calentamiento.
Aprendizajesesperados
El alumno:
• Argumenta la importancia del trabajo de Lavoisier al mejorar los mecanismos
de investigación (medición de masa en un sistema cerrado) para la
comprensión de los fenómenos naturales.
• Identifica el carácter tentativo del conocimiento científico y las limitaciones
producidas por el contexto cultural en el cual se desarrolla.
La teoría del flogisto fue aceptada de inmediato por la comunidad científica de la época, pues
explicaba lo que se observaba en los fenómenos de combustión y calcinación. Sin embargo,
tenía algunas inconsistencias, pues fallaba al explicar, por ejemplo, por qué al calcinar un metal (rico en flogisto) se obtenía un producto con mayor masa que el original. Lo esperado era
que disminuyera la masa inicial pues se había perdido flogisto.
Después del fuego
Este problema lo resolvió el científico francés Antoine Laurent Lavoisier, pero lo revisaremos
más adelante. Primero te invitamos a conocer otros descubrimientos del siglo XVIII. El trabajo
con gases se inició durante los primeros años del siglo XVIII, cuando el químico inglés Stephen
Hales (1667-1761) diseñó un dispositivo que permitía atrapar los gases mediante el desplazamiento de agua (fig. 1.45), lo cual abrió la puerta para el estudio de las transformaciones de
los materiales en los que intervienen o se producen gases.
En una excursión escolar, al finalizar el día, un grupo de alumnos de tercero de secundaria propuso a su maestro encender una fogata (fig. 1.43). Juntaron ramas secas, las
encendieron y asaron malvaviscos.
Figura 1.43. Después
de apagar una fogata se
recomienda cubrirla con
tierra para evitar que las
brasas ocasionen
un incendio.
Encabezado del
subcontenido
que se desarrollará.
6
Desarrollo
El profesor se acercó a dos estudiantes que comentaban que cuando las ramas arden
se forman cenizas negras y blancas y no queda nada que indique que fueron parte de
árboles. En seguida les preguntó si consideraban que las ramas con las que encendieron
la fogata y las cenizas que quedaron al final tendrían la misma masa. Ninguno de los dos
estudiantes supo qué responder.
• ¿Qué se necesita para que un material arda?
• Además de la formación de cenizas, ¿qué otros cambios se observan mientras arde
la madera?
• ¿Qué responderías a la pregunta planteada por el profesor?
8
A diferencia de los griegos, los alquimistas de la Edad Media consideraban que los materiales
ardían debido a que contenían algo a lo que llamaban “azufre”, que es diferente de lo que hoy
es el elemento azufre. A los materiales que se desprendían, los que ahora conocemos como
gases, los llamaron “aires” o “vapores”.
Nombre
Aire fijado
Aire inflamable
A manera de
introducción,
un texto y una imagen
que se relacionan con
el subcontenido y los
cuestionamientos
detonantes del
contenido.
Aire deflogistado
En este fluido los materiales ardían con mayor intensidad que en el aire
mismo. Se pensaba que como carecía de flogisto, aceptaba el que liberaban
los materiales al arder.
Aire flogistado
En este fluido no ardían los materiales. Se consideraba que este tipo de “aire”
era rico en flogisto y no podía aceptar más.
Figura 1.45. En la cubeta de
Hales el gas se mueve por el
tubo y al burbujear dentro del
recipiente desplaza el agua
que sale por el fondo abierto.
Así pueden recolectarse
gases insolubles en agua.
67
C3 QUIMICA TJ PLATINO p 05.indd 66-67
12/13/13 3:17 PM
Preguntas relacionadas con
el subcontenido que se trata,
cuya función es evidenciar los
conocimientos previos e introducir al
alumno en el tema.
8
Características
Podía combinarse o fijarse con otras sustancias.
Ardía con facilidad.
• Indica en cuál vaso existe una concentración de 1 ppm.
• Explica cuál es la ventaja y la desventaja de expresar la concentración en porcentaje y
en partes por millón.
• Comparte tus cálculos con otro equipo y verifica tus respuestas.
• Compara tus resultados con los del grupo y, con la coordinación de tu maestro, realiza
las modificaciones que consideres pertinentes.
66
7
9
• Integra un equipo con dos compañeros.
• Investiga en revistas, enciclopedias, libros e Internet el nombre de quienes en el siglo
XVIII descubrieron los tipos de “aire” (gases) que se mencionan en el cuadro.
De la alquimia a la química
El nacimiento de la química como ciencia se relaciona con el inicio del estudio de los gases
realizado durante los siglos XVII y XVIII. Antes de llegar a este punto, revisemos primero algunos antecedentes. En la Antigüedad, la producción de gases estaba muy relacionada con el
fuego. Los antiguos griegos creían que el fuego era un elemento esencial de la vida y de otras
cosas, y que se liberaba bajo ciertas condiciones.
Figura 1.44. Los alquimistas
también diseñaron diversos
instrumentos para realizar sus
trabajos de transformación de
los materiales.
Desarrollo del subcontenido
con los conceptos,
argumentos y los aspectos
científicos y tecnológicos del estudio
de los seres vivos y del medio
ambiente.
9
Promovemos el uso de páginas electrónicas en las
que encontrarás simulaciones computacionales que
te ayudarán a comprender fenómenos y te orientamos para seleccionar materiales documentales, fílmicos y digitales que existen en tu escuela, como los
libros de la biblioteca, las revistas y otros elementos
educativos impresos, audiovisuales y digitales.
Escucha a los demás, respeta sus ideas, expón y
defiende las tuyas con claridad, precisión y asertividad, y encuentra posturas que favorezcan la armonía entre todo el grupo. Realiza la autocrítica, evalúa
tus acciones y atiende a lo que tus compañeros y tu
profesor opinen de tu trabajo. Esto generará en ti un
crecimiento personal muy importante.
Esta obra incita a colaborar de forma grupal en todas las actividades sugeridas, por eso es importante que trabajes con tus compañeros en un ambiente
de respeto, democracia, honestidad, cordialidad,
responsabilidad y compañerismo.
Al igual que en Ciencias 1 y Ciencias 2, trabajarás
por proyectos. Los proyectos son una oportunidad
de poner en práctica tu capacidad para organizarte,
usar tus conocimientos y fomentar la creatividad
entre todos los integrantes de tu equipo. Todos juntos podrán elegir un tema que sea de su agrado.
6
C3 QUIMICA TJ ORO p 01.indd 6
12/17/13 7:42 PM
Secciones
Glosario
Imágenes
Incluye la definición de
conceptos clave relacionados
con la química. El concepto definido
se resalta en verde para facilitar el
aprendizaje y su comprensión.
En todo el material se presentan
fotografías, esquemas,
ilustraciones y mapas con pies de
figura, que apoyan el entendimiento
de los conceptos que se revisarán.
11
10
Las culturas
prehispánicas
pobladoras del valle de
México aprovechaban
las sales que afloraban
del lago de Texcoco en
tiempo de sequía. Las
llamaban tequíxquitl
o tequesquite y
estaban compuestas
principalmente de
carbonato de sodio y
cloruro de sodio.
11
Los productos que se obtienen de la reacción son cloruro de sodio (NaCl), la sal común que utilizamos para aderezar algunos alimentos, y agua. Ninguno de estos compuestos tiene propiedades ácidas ni básicas; son neutros.
La reacción entre un ácido y una base se conoce como neutralización y los productos que
se obtienen son siempre una sal y agua; por ejemplo, cuando el hidróxido de calcio, Ca(OH)2,
reacciona con el acido clorhídrico (HCl), se forma cloruro de calcio (CaCl2), que es una sal, y
agua (fig. 4.8).
H
O
H
Ca
O
H
H
Cl
H
Ca(OH) 2
Cl
+
Ca
CaCl 2
O
14
La fermentación
H
O
Es una reacción de la que se obtienen productos como quesos, pan, vinagre y bebidas alcohólicas fermentadas con la participación de microorganismos como levaduras y bacterias, que
lo llevan a cabo para obtener energía mediante la transformación de carbohidratos como la
glucosa, el almidón, la fructosa y la lactosa.
H
2H2O
Las sales son compuestos iónicos formados por un catión metálico y un anión, que puede ser
un no metal o la combinación de algunos de estos elementos. En el caso del cloruro de sodio, el
catión metálico es el ion sodio (Na+) y el anión del no metal es el ion cloruro (Cl-–).
La fermentación láctica requiere la presencia de bacterias que transforman la lactosa (el
azúcar presente en la leche) en ácido láctico. Este proceso es anaeróbico, es decir, se realiza
en ausencia de oxígeno. El ácido láctico produce la precipitación de la caseína, la proteína
más abundante en la leche. Así se obtiene la materia prima para elaborar quesos.
Las reacciones de neutralización son muy importantes en la industria química y en la salud humana. En algunas industrias se usan estas reacciones para evitar que lleguen al agua y al suelo
sustancias ácidas o básicas que los dañen. De esta manera, solo se vierte agua al medio y se
pueden recuperar las sales para otros procesos (fig. 4.9).
Figura 4.9. Antes de
desechar sustancias ácidas
o básicas, es necesario
neutralizarlas con el fin de
evitar verter en el ambiente
sustancias que lo alteren.
12
Si tuvieras a la mano
una disolución de
bicarbonato de sodio
y una de vinagre,
¿cuál recomendarías
para mitigar los
efectos de una
picadura leve de
abeja y de una avispa
en zonas diferentes
de la cara?
10
Contiene textos
orientados a fomentar
e impulsar hábitos
y conductas que
favorezcan y conserven
la salud en todos los
ámbitos y en todos los
momentos de la vida.
precipitación.
Formación de un
sólido insoluble
a partir de una
disolución, como
consecuencia de una
reacción química.
Conéctate
Efervescencia
Es probable que alguna vez hayas observado que se forman burbujas al poner un medicamento
en agua. Este es un ejemplo de una reacción química en la cual se presenta efervescencia, es
decir, se desprende un gas con rapidez y se forman burbujas en el líquido.
Algunos medicamentos que reaccionan así contienen bicarbonato de sodio, ácido cítrico o ácido
tartárico sólidos, que al contacto con agua liberan dióxido de carbono gaseoso, el responsable de la
efervescencia, como se muestra en la figura 3.3. Los reactivos de esta reacción son el bicarbonato
de sodio y el ácido cítrico o el tartárico, mientras que los productos son dióxido de carbono gaseoso
y agua líquida.
Propósito: Identificar nuevas sustancias en reacciones ácido-base.
13
Materiales:
• 100 g de bicarbonato de sodio
• 1 vaso desechable transparente
• 3 tiras de papel indicador
• 100 ml de vinagre
• 1 cuchara sopera
Reúnete con tu equipo y, con el apoyo del maestro, determinen las medidas de seguridad
que tendrán en cuenta por las sustancias que emplearán.
Coloquen el bicarbonato de sodio en el vaso desechable, agreguen unas gotas de agua e
introduzcan una tira de papel indicador, ¿qué color se obtuvo?, ¿es una sustancia ácida o
básica? Anoten el resultado de sus observaciones en el cuaderno.
Cabe señalar que no en todos los casos de efervescencia ocurre una reacción química. Por
ejemplo, en las bebidas gaseosas existe dióxido de carbono dentro del envase y, al destaparlo,
el gas se libera debido a la diferencia de presión dentro del recipiente y la del aire presente en
el ambiente.
Figura 3.5. Durante la
elaboración de pan ocurre
una fermentación alcohólica
por acción de levaduras. El
alcohol etílico se evapora
durante el proceso de
horneado y el gas CO2 es el
responsable de que el pan se
esponje.
Las ecuaciones químicas
Las reacciones químicas se pueden describir con palabras. Por ejemplo: la madera reacciona
con el oxígeno en presencia de una chispa y se forman como productos dióxido de carbono y
agua. Durante esta reacción se libera energía en forma de luz y calor.
248
185
12/13/13 3:09 PM
C3 QUIMICA TJ PLATINO p 12.indd 185
12/13/13 3:08 PM
Con ciencia
Actividades muy variadas para poner a prueba todo lo aprendido
y desarrollar e investigar en la escuela, en casa, en la comunidad,
explorando tu propio ambiente y aplicando los conocimientos recientes.
13
El trabajo por proyectos que te propone esta obra te
permite efectuar un conjunto de actividades en las
que exploras, identificas y analizas una situación o
problema en tu comunidad, para luego proponer algunas posibles soluciones. De esta manera, el trabajo por
proyectos fortalece el desarrollo de las competencias,
a partir del manejo de información, la realización de
investigaciones, la elaboración de dispositivos experimentales y la obtención de productos concretos que
se comparten y comunican con la misma comunidad.
Anota tus inquietudes y preguntas a lo largo de los
contenidos de los bloques, pues una podría constituir el tema del proyecto.
Es una sección
con direcciones
electrónicas y fuentes
de información
en Internet y
una oportunidad
para ingresar
interactivamente
al mundo digital.
Es una ventajosa
e insustituible
herramienta
tecnológica.
14
La fermentación alcohólica es un proceso mediante el cual los microorganismos transforman
el azúcar presente en algunas frutas, plantas y cereales; también es anaeróbico. Sus productos
principales son dióxido de carbono (CO2) y alcohol etílico (CH3CH2OH). Así se obtiene el pan (fig.
3.5) y diversas bebidas alcohólicas fermentadas: a partir de las uvas se obtiene el vino; del maguey, el pulque; de la cebada, la cerveza, y del maíz, el pozol.
En nuestro organismo entran a diario y se producen grandes cantidades de ácidos que podrían
dañar nuestra salud e incluso ocasionarnos la muerte en altas concentraciones. Por ejemplo, en
la sangre hay sustancias como el ácido carbónico (H2CO3) y el bicarbonato de sodio (NaHCO3),
que es una base. Si la concentración de ácidos aumenta, son neutralizados por el bicarbonato de
sodio; por el contrario, si se incrementa la concentración de bases, el ácido carbónico las neutraliza. Así se regula la sangre y no es muy ácida o básica.
C3 QUIMICA TJ PLATINO p 16.indd 248
12
+
H
Cl
2HCl
Cl
Conéctate
Si quieres conocer algunos cambios químicos en la vida cotidiana, consulta esta página:
concurso.cnice.mec.es/cnice2005/35_las_reacciones_quimicas/curso/lrq_re.html
(Fecha de consulta: 15 de noviembre de 2013).
Sobre bebidas mexicanas fermentadas:
bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/51/htm/sec_9.html
(Fecha de consulta: 15 de noviembre de 2013).
Promoción de la
salud
Los proyectos también promueven la colaboración
entre diversas asignaturas, por lo que desde el inicio
del bloque puedes planear actividades que incluyan a
otras áreas.
Involucra a la comunidad escolar, a los habitantes
de tu localidad y a tu familia. Divulga tus resultados
y haz que la gente aprenda algo que no conoce y le
sirva en su vida diaria.
Contempla la evaluación como un mecanismo en el
cual lo primordial es que tú mismo identifiques tus
logros de aprendizaje y tu actitud positiva y congruente en beneficio del ambiente y de la sociedad.
7
C3 QUIMICA TJ ORO p 01.indd 7
12/17/13 7:42 PM
Conoce
Conocemás
15
La maravillosa
alquimia
Tal vez has sabido de los alquimistas por historias
fantásticas, en las cuales un ser maligno busca apoderarse de un objeto que puede transformar metales
como el plomo en oro, encontrar la cura a todas las
enfermedades (la panacea universal) o proporcionar
la inmortalidad. Aunque pensamos en los alquimistas
como magos, brujos y tal vez charlatanes, la verdad es
que fueron grandes estudiosos y experimentadores.
En este plano desarrollaron técnicas de trabajo (por
ejemplo, la destilación) e instrumentos de laboratorio (como el alambique) y generaron varias aportaciones, entre ellas, el conocimiento de muchos
productos químicos, por ejemplo, venenos como el
acetato de plomo y el arsénico, la composición del
minio (pigmento que protege a los metales de la
corrosión) y del cinabrio (precursor de la llamada
“fuente de la eterna juventud”), la preparación del
bicarbonato potásico y del óxido de estaño, el descubrimiento del fósforo, el zinc, los ácidos benzoico,
clorhídrico (al que llamaban “agua fuerte”) y sulfúrico (o aceite de vitriolo), el aislamiento del alcohol
etílico, denominado “espíritu del vino”.
De hecho, se les considera los antecesores de la
ciencia química, una noción presente en la misma
etimología: “alquimia” es un vocablo que, de acuerdo
con el Diccionario de la Real Academia Española, pro-
viene del árabe hispánico alkímya. Este término a su
vez procede del griego ǒǑNjİǁĮ, cuyo significado es
“mezcla de líquidos”. Sin el artículo “al”, ese término
ha dado origen en español a la palabra “química”.
Como muchas cosas que nacieron en tiempos muy
antiguos, no se sabe bien cuándo surgió la alquimia.
La tradición alquímica atribuye su invención al dios
egipcio Tot, un ser mítico que los griegos llamaron
Hermes Trimegisto (Tres veces grande). Quizás
estés familiarizado con él a través de una palabra:
“hermético”, cuyo significado alude a algo cerrado,
que no deja pasar fluidos, pero también a las doctrinas, escritos y seguidores de este personaje.
Su origen se remonta a Egipto y Mesopotamia, pero
tiene otras raíces en China, donde se orientó más a
la medicina y se fundió con el taoísmo, una disciplina religiosa y filosófica milenaria propuesta por Lao
Tsé, que buscaba la realización humana mediante la
conciliación de dos principios opuestos (yin, femenino, y yang, masculino) y el seguimiento del camino natural de cada individuo.
Luego la alquimia tuvo muchas derivaciones: en Persia, la India, Grecia, Roma y la Arabia islámica. Durante la Edad Media y el Renacimiento, alcanzó un gran
esplendor en Europa, aunque se ejercía en secreto.
Muchos personajes importantes la practicaron,
desde hombres de ciencia hasta papas y reyes,
entre ellos: Alberto Magno (1193-1280), Roger Bacon (1213-1294), Tomás de Aquino (1224-1274),
Raimundo Lulio (1232-1315), Nicolás Flamel (13301418), Paracelso (1493-1541), Tycho Brahe (15461601), Robert Boyle (1627-1691), Isaac Newton
(1642-1727), Carlos II de España (1661-1700)…
Pero ¿qué planteaba en realidad la alquimia? Esta
protociencia, como se le ha clasificado, puede ser
vista como una amalgama de conocimientos en la
que confluyeron diferentes disciplinas: metalurgia,
farmacia, filosofía, astrología, esoterismo, arte…
Los alquimistas consideraban que las sustancias
eran una mezcla en distintas proporciones de tres
elementos: mercurio, azufre y sal, que en el plano
espiritual se correspondían a tres grandes principios: el espíritu, el alma y el cuerpo.
También creían que todo en la Naturaleza estaba en
constante transformación y que los metales tenían
cualidades de los seres vivos, por lo que estaban
sujetos a procesos de nacimiento, crecimiento y
maduración, que los llevarían a la perfección, de los
llamados metales nobles: el oro y la plata.
Por ello, cuando se extraían de las minas, se interrumpía el proceso natural de crecimiento de los
metales, pero el ser humano podría inducirlo y acelerarlo mediante una sustancia: la piedra filosofal.
Más que una roca, la piedra filosofal era la sustancia
que según los alquimistas haría posible la transmutación de los metales en oro. Estos estudiosos también
se empeñaron en descubrir el elíxir de la vida para curar todas las enfermedades y lograr la inmortalidad.
Otra característica: los libros alquímicos están escritos en un código oscuro, lleno de símbolos y fórmulas, con equivalencias incomprensibles. Parece
que este era uno de los objetivos: evitar que los curiosos se adueñaran de los misterios de la alquimia.
Un ejemplo: cuando se habla del “matrimonio del
Sol y de la Luna” se quiere decir que se trata de una
aleación de oro y plata, pues los alquimistas equiparaban los metales a los cuerpos celestes; así, el oro
hacía referencia al Sol y, la plata, a la Luna.
El declive de la alquimia comenzó en el siglo XVII,
después de que el irlandés Robert Boyle, considerado el primer químico moderno, llevó a cabo diversos
experimentos y en 1661 publicó The Sceptical Chymist (El químico escéptico), en el que critica a quienes piensan que los principios de todas las cosas
son el mercurio, el azufre y la sal.
Las aportaciones de Lavoisier que revisaste en este
bloque y una nueva mentalidad que priorizó las luces de la razón y del experimento sobre los saberes
y las intuiciones, terminaron por sepultar esta aventura humana que todavía logra encender la imaginación con sus misterios.
72
Conoce más
Este apartado te permite ampliar tus conocimientos sobre algún aspecto esencial del saber
científico, al abordar con profundidad temas selectos de química: los problemas que ameritan
soluciones a corto plazo, las nuevas tendencias en la investigación, lo que ocupa a los científicos en
la actualidad.
15
Palabras para el docente
P
ara lograr que los alumnos entiendan y tomen
en cuenta las implicaciones que la ciencia y la
tecnología tienen en la sociedad, el ambiente
y el desarrollo de la cultura, estamos Todos Juntos:
maestros, personal directivo y autores. Nuestra intención es contribuir al propósito de la enseñanza
de la ciencia fortaleciendo y enriqueciendo la formación científica básica de los estudiantes; el objetivo
es guiarlos en la comprensión de los fenómenos y
procesos naturales desde la perspectiva científica
pero, sobre todo, guiarlos para que desarrollen una
capacidad crítica y reflexiva que les permita tomar
decisiones responsables e informadas.
Lo anterior requiere ayudar a los alumnos para que
obtengan las herramientas con las cuales cuestionen, planteen soluciones diferentes y adquieran la
capacidad para actuar con autonomía y responsabilidad al escoger los mejores objetivos de su vida y ser
partícipes de acciones comprometidas que contribuyan a mejorar su calidad de vida y a conservar el ambiente. Por ello es indispensable que los docentes no
limiten su labor a trabajar de manera tradicional con
exposiciones unilaterales, transcripciones de textos
en el cuaderno, cuestionarios y ejercicios mecánicos,
memorísticos, repetitivos u otras actividades tediosas que debilitan el interés del alumno por la ciencia.
8
C3 QUIMICA TJ ORO p 01.indd 8
12/17/13 7:42 PM
Proyecto 6
¿Cuál es el uso de la química en diferentes
expresiones artísticas?
16
El arte es una manifestación de la capacidad creativa de los seres humanos que da rienda suelta
al afán de plasmar ideas, sentimientos y emociones acordes con patrones de belleza y de expresión que cambian a lo largo del tiempo.
Es interesante observar cómo en el arte convergen diferentes actividades y disciplinas humanas. Una
de ellas es la ciencia química, relacionada con las telas de los vestuarios, maquillajes, escenografía,
pintura, escultura, el papel, iluminación, el metal de un trombón o la madera de un violoncelo...
Figura 5.20. Las pinturas
rupestres son el vestigio
más antiguo de la actividad
artística del ser humano.
¿Qué tipo de materiales
se usaron en su creación?
¿Cuáles son las
propiedades de
estos materiales?
Desde luego: quienes se dedican al arte y utilizan los materiales no necesariamente conocen las
bases científicas de sus características (fig. 5.20), pero el conocimiento químico de las propiedades de distintos materiales ha permitido poner a disposición de las personas los objetos, los
materiales y las sustancias requeridos para crear, ejecutar y disfrutar el arte.
• ¿Qué sustancias se emplean para elaborar los pigmentos usados en la pintura?
• ¿Qué otros materiales se utilizan en las pinturas contemporáneas? ¿Qué
propiedades de los materiales permiten aplicarlos en las artes visuales, la escultura
o los instrumentos musicales?
• ¿Qué tan diferentes son los materiales para crear esculturas en la actualidad
comparados con los que se utilizaban antiguamente?
• ¿Cómo se aplica el conocimiento químico en la conservación y restauración de
obras de arte?
Estas preguntas dan cuenta de algunos aspectos sobre los que puedes investigar.
1. Planeación
Conéctate
Con el fin de aprender
sobre cómo la química se
puede relacionar con el
arte, accede al siguiente
enlace.
www.hdt.gob.mx/
new_media/secundaria_3/
ciencias3_b5/oda_4746_0/
recurso/ (Fecha de
consulta: 15 de noviembre
de 2013).
Si les interesa la preservación y restauración de obras de arte y monumentos,
pueden entrevistar a personas que laboran en un museo. Para ello, elaboren antes el cuestionario.
¿Qué les parece construir una línea del tiempo que muestre el uso de distintos
materiales en la expresión artística seleccionada? Podrían abarcar manifestaciones del arte tradicional y del contemporáneo (fig. 5.21) o realizar una actividad artística, como una puesta en escena, un mural, un concierto o una función
de danza para la comunidad en la cual den a conocer, en algún momento del
espectáculo, la relación entre la química y el arte.
Complementen su trabajo estableciendo semejanzas y diferencias entre la actividad científica y la artística. Por ejemplo, consideren habilidades y actitudes
como imaginación, perseverancia, creatividad, innovación, valoración social o
dominio de técnicas.
2. Desarrollo
Además de medios impresos y electrónicos, obtengan información con personas dedicadas a creaciones artísticas en su localidad. Quizás haya artistas en
su familia o ustedes mismos lo sean. Por lo pronto, pueden apoyarse para tener
información general y obtener ideas para su proyecto de estas páginas (Fecha
de consulta: 15 de noviembre de 2013):
www.abciencia.com.ar/quimica/la-quimica-del-arte-la-relacion-entre-la-materiay-la-inspiracion
sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/publicaciones/rsqp/n3_2003/a07.pdf
www.dicyt.com/noticias/la-quimica-del-arte
www.aragoninvestiga.org/la-quimica-esta-presente-en-el-mundo-de-la-musica-y-del-arte/
3. Comunicación
Con otros compañeros comenten qué tipo de expresiones artísticas les gustan más y cuál es
la relación entre estas y la química. Quizás algunos gozan de la música y tocan algún instrumento de madera, en cuya fabricación se aplicó un determinado barniz.
Si decidieron hacer una muestra artística o una puesta en escena, expresen cuáles son las
relaciones entre la química y el arte mediante apoyos visuales, sonoros o táctiles, de manera
que empleen casi todos los sentidos para que la audiencia perciba la importancia de texturas,
colores y sonidos en la creación artística. Pueden hacer volantes para invitar a la comunidad
educativa a disfrutar este tema tan interesante.
O tal vez alguien toca un instrumento de metal o de aliento, que requiere determinados materiales puros o aleaciones, boquillas de plástico, sordinas, tubulares de madera y piezas pequeñas que permiten determinada sonoridad, de acuerdo con la obra.
4. Evaluación
Probablemente a otros les gusten las artes plásticas y ciertas técnicas de pintura o escultura, y deseen saber cómo se prepara el barro, la madera, el yeso o a qué temperatura se funde
el bronce para el vaciado en el molde de una escultura. También podrían interesarles los pigmentos de determinado color y si las pinturas de óleo son más duraderas que las acuarelas.
Alguien puede interesarse por artefactos usados en el teatro o en el cine, relacionados con la
química: fibras sintéticas del vestuario, lámparas de vapor de mercurio o efectos ambientales
con nieve seca, maquillaje, vestuario y materiales ligeros de la escenografía.
Figura 5.21.
Las manifestaciones
artísticas tienen fines
comunicativos y estéticos;
para ello se utiliza una
gran variedad de recursos
sonoros, plásticos y
lingüísticos.
Al finalizar, valoren su trabajo individual y en equipo en este proyecto. Contesten las preguntas que se hayan hecho al inicio del proyecto o las siguientes:
•
•
•
•
•
•
¿Ha cambiado su visión acerca de la relación entre el arte y la química?
¿Qué les pareció más interesante de esta relación?
¿Cómo se sintieron en la presentación de su proyecto?
¿Qué creen que aportaron al público con este proyecto?
¿Qué opinaron sus compañeros sobre el trabajo? ¿Cumplió con su propósito?
¿El proyecto les dejó aprendizajes que podrían utilizar en el futuro?
312
313
C3 QUIMICA TJ PLATINO p 20.indd 312-313
12/13/13 3:19 PM
Proyecto
Cada bloque finaliza con un proyecto de integración de conocimientos para que, en
equipo y con el apoyo del profesor, los alumnos desarrollen estrategias y apliquen los
conocimientos adquiridos, realicen investigaciones y entren en contacto con las personas
de su comunidad, de manera que este trabajo beneficie a las personas que la integran.
16
No debemos olvidar que el docente, mediante la planeación y realización de panoramas, ambientes y
actividades propicias, llamativas y didácticas, actúa
como guía que acompaña al estudiante en la construcción de sus propios conocimientos. Por consiguiente, asumimos Ciencias 3. Química, serie Todos
Juntos Oro como un material de apoyo que está tanto
al alcance del docente como del alumno para el estudio y desarrollo de los contenidos conceptuales, actitudinales y procedimentales que conllevarán al logro
de los aprendizajes esperados y al fortalecimiento de
las competencias y de las actitudes y habilidades deseadas en el área científica y en la vida cotidiana.
Las actividades y proyectos de esta obra fueron planteados desde contextos vinculados a la vida personal,
cultural y social de los alumnos con el fin de que se
den cuenta de la relación entre el avance científico, el
desarrollo tecnológico y su impacto sobre la sociedad
y el ambiente. También se alienta a los estudiantes a
acercarse a diversos espacios físicos fuera del salón
de clases en los que encuentren mayor relación con
su vida cotidiana. En el contenido de esta obra se hace
énfasis en la ciencia como construcción humana para
que el alumno visualice su carácter inacabado y, por
tanto, su continua construcción y actualización.
9
C3 QUIMICA TJ ORO p 01.indd 9
12/17/13 7:42 PM
Conoce
Velocidad
i Para calcular la cantidad de palabras que lees por minuto, completa esta operación.
i Lee en voz alta este texto. Con el apoyo de un compañero, un familiar o el
maestro, mide la duración de tu lectura.
La baticapa y los materiales inteligentes
17
Total de palabras leídas
Tiempo en segundos
÷
Palabras por minuto
× 60 =
Fluidez
76
198
262
350
450
Bruce Wayne, atormentado por el fantasma de sus padres, acribillados ante sus ojos en Ciudad
Gótica, recorre el planeta y regresa a una Ciudad Gótica infestada de delincuencia y corrupción.
Con la ayuda de fieles aliados, su mayordomo Alfred, el detective Gordon, su amor de juventud
y Lucius Fox, su contacto en la División de Ciencias Aplicadas de Wayne Industries, intentará
imponer su ley, bajo la secreta identidad de Batman.
Batman begins (2005), de Christopher Nolan, ahonda en el perfil de este superhéroe sin
superpoderes. Sus múltiples dispositivos (gadgets), desde el célebre batimóvil a su peculiar
indumentaria, han generado ríos de tinta. Sus creadores realizaron un denodado esfuerzo por
dotar al hombre murciélago de artilugios con suficiente base científica: diseños realistas para el
batimóvil, para su espectacular batitraje y para su no menos característica baticapa. "Es un tejido
inteligente, con memoria", sostiene Lucius Fox. El tejido, de un negro zaino, recuerda a tantos
otros, sin desvelar todavía ninguno de sus misterios. "¿Nota algo? Normalmente es flexible, pero
si aplicamos corriente, las moléculas se reagrupan y lo vuelven rígido". El científico administra
electricidad al material, que inmediatamente adopta una extraordinaria rigidez.
Los materiales inteligentes del mundo real disponen de sensores, actuadores y mecanismos
de control mediante los que reaccionan (se deforman, cambian de color, generan corriente...) en
presencia de estímulos externos, con un tiempo de respuesta corto. Existen diversas clasificaciones de estos materiales, aunque se les suele agrupar en tres categorías: aquellos con memoria
de forma; los electroactivos y magnetoactivos, y los fotoactivos y cromoactivos.
El primer grupo engloba aquellos capaces de alterar su forma (aleaciones, polímeros, cerámicas...) al recibir ciertos estímulos (térmicos, luminosos, químicos...). Los materiales del
segundo grupo responden a estímulos eléctricos y magnéticos (en la línea del argumento de
Batman begins), o producen respuestas electromagnéticas ante otro tipo de estímulos. Ejemplos
de estos son los materiales piezoeléctricos, capaces de convertir energía mecánica
(una deformación, por ejemplo) en energía eléctrica (voltaje); en lo referente a
los fluidos inteligentes, la aplicación de estímulos eléctricos se traduce en un
cambio en la viscosidad.
Los materiales fotoactivos, a su vez, responden a estímulos luminosos o son capaces de emitir luz (electroluminiscentes, fluorescentes
o fosforescentes) bajo determinadas influencias externas. Finalmente, los
materiales cromoactivos experimentan un cambio de color al ser sometidos a
estímulos eléctricos o térmicos, o a radiación ultravioleta. ¿Qué sucede entonces
con la capa de Batman? Los materiales inteligentes se caracterizan por un retorno
inmediato a su estado original al cesar el estímulo externo, por lo que parece más
que probable que en pleno vuelo, después de ser activada, la capa de Batman
perdería toda rigidez y provocaría un boquete en pleno asfalto.
Adaptado de: Jordi José y Manuel Moreno (2006). “La 'baticapa' y los materiales inteligentes”, El País,
19 de enero 2006. Disponible en: elpais.com/diario/2006/01/19/ciberpais/1137639749_850215.html
168
C3-B2
2
i Con el apoyo del maestro, anota los puntos que obtienes por tu lectura en los aspectos que
se enuncian a continuación.
1) Regular
2) Bien
3) Muy bien
Dicción: Pronuncio las palabras de manera comprensible.
Fraseo: Leo frases y oraciones con sentido completo.
Pausas: Realizo las pausas cuando el sentido de las frases cambia o concluye.
Entonación: Modulo la voz para reflejar el sentido emotivo o la intención del texto.
Total de puntos.
Comprensión
i Lee en silencio el texto y responde.
1. ¿Qué caracteriza los materiales inteligentes?
2. ¿Cuáles son las características de los materiales electroactivos y magnetoactivos?
a) Responden a estímulos luminosos o son capaces de emitir luz bajo influencias externas.
b) Experimentan cambios de color al someterse a estímulos eléctricos o térmicos o a
radiación ultravioleta.
c) Son capaces de alterar su forma al recibir ciertos estímulos (térmicos, luminosos, químicos...).
d) Responden a estímulos eléctricos y magnéticos o producen respuestas electromagnéticas.
Nivel de logro en secundaria
En cada columna, marca con una 9 la casilla que indica tu estado en las habilidades
lectoras. Conversa con tu maestro para reconocer tus fortalezas y mejorar las
habilidades en las que tienes dificultad. Recuerda que, si tienes un dispositivo móvil,
puedes escuchar el audio de esta lectura en tres velocidades y con la fluidez adecuada.
Nivel de logro
Alta
Media
Baja
Velocidad (palabras por minuto)
Más de 161
155 a 160
145 a 154
Fluidez
2’ 48’’ o menos
2’ 49’’ - 2’ 54’’
2’ 55’’ - 3’ 06’’
169
Tu competencia lectora
Incluye un texto relacionado con el tema de cada uno de los bloques, a partir de cuya lectura
podrás ejercitar tus habilidades para la lectura: velocidad, fluidez y comprensión, esenciales para el
aprendizaje óptimo de la asignatura.
17
En Todos Juntos Oro sugerimos materiales que cumplen con la exigencia de uso de las tecnologías de
información y comunicación (TIC) para que los alumnos puedan revisar páginas electrónicas, documentales, películas o libros de la biblioteca escolar. Todo
ello con el objetivo de desarrollar sus competencias.
Todos Juntos Oro, mediante actividades que favorecen el trabajo colaborativo, fortalece la comunicación,
el diálogo y la conciliación de acuerdos. Promueve la
tolerancia, el respeto, el aprecio por la pluralidad y la
diversidad, el ejercicio de derechos y libertades, la visión de uno mismo a partir del otro y la responsabilidad hacia los demás y hacia el ambiente.
En la realización de proyectos, la labor docente será
de mayor importancia pues dicho esquema, al favorecer la integración y la aplicación de conocimientos,
habilidades y actitudes en ámbitos sociales y personales, sirve para constatar los avances en la adquisición de competencias de los alumnos. Por ello, el
profesor deberá tener la habilidad de no solo proponer
opciones y variantes atractivas para los estudiantes,
sino de evitar guiarlos durante la elaboración del proyecto y más bien propiciar las condiciones necesarias
para que ellos mismos construyan su conocimiento
y obtengan resultados satisfactorios que los motiven
aun más a generar nuevos proyectos y a ser cada vez
más creativos, participativos e innovadores.
10
C3 QUIMICA TJ ORO p 01.indd 10
12/17/13 7:42 PM
Tallerdeciencias
Química, muros y azoteas
Evaluación tipo PISA
18
La química se ha vinculado y se sigue relacionando con otras disciplinas, como la biología, la
física, las matemáticas, la geografía y la medicina para generar un trabajo interdisciplinario
que ha dado lugar a diversos descubrimientos en, por ejemplo, la fabricación de sustancias
para elaborar alimentos, bebidas, prendas de vestir, medicinas, fertilizantes, cables y un sinfín de productos.
Entre ellos están los materiales para construir casas y edificios, en cuya
obtención las industrias arrojan una enorme cantidad de gases de efecto
invernadero a la atmósfera (tal es el caso del dióxido de carbono, CO2), como
en la fundición de metales o en la producción de cemento, ladrillo y asfalto.
Investigadores de campos diferentes de la ciencia preocupados por el problema ambiental han mostrado que sustituir materiales tradicionales de
construcción por otros que permitan cultivar plantas en muros y techos de
casas, negocios, escuelas, edificios públicos y departamentales contribuye
en gran medida a conservar y mejorar el ambiente. En la actualidad, cada
vez más personas participan activamente construyendo este tipo de espacios conocidos como azoteas verdes y muros verdes (fig. 5.27).
En este taller diseñarán un muro, azotea o espacio verde en algún lugar
de la escuela o de las viviendas de algunos de ustedes que sea adecuado
para ello.
Figura 5.27. La idea de
sembrar plantas sobre muros
y azoteas surgió en Alemania
a principios de la década de
los ochenta, y en nuestro país
empezó a adoptarse veinte
años después.
Etapa 1. Documentarse. Recabar datos
i Reúnete con tu equipo y realicen búsquedas de información sobre el tema en universidades o dependencias oficiales encargadas del ambiente. Contemplen una revisión bibliográfica breve en libros y revistas disponibles en forma impresa o digital a través de
Internet sobre:
a) Qué es una azotea o muro verde.
b) Cómo contribuye a disminuir la emisión de gases de efecto invernadero.
c) Qué características deben satisfacer estos espacios para convertirse en áreas
verdes sin detonar otros problemas como humedad o desprendimiento de tierra.
d) Qué tipo de tierra, plantas y soportes se requieren para convertir un terreno de este
tipo en un jardín que capte dióxido de carbono.
e) Qué productos químicos se emplean en su construcción, por ejemplo,
impermeabilizantes para el muro y fertilizantes para las plantas.
Al fin de cada bloque, esta evaluación
19
pone a prueba el grado de competencias
que se desarrollaron para resolver problemas y
situaciones de la vida cotidiana, así como para
interactuar en forma activa y responsable con la
sociedad. Mediante una lectura y unas preguntas
que estimulan la reflexión, se profundiza en los
contenidos revisados. Las evaluaciones tipo
PISA (siglas en inglés que significan Programa
Internacional de Evaluación de Estudiantes)
representan un reto al ingenio y a la inteligencia.
Etapa 2. Organicemos y analicemos la información
EvaluacióntipoPISA
Analicen las frases clave que pueden emplear para sintetizar las ideas más importantes en su cuaderno. Pueden usar un cuadro como el siguiente.
El pan
3
322
E
19
l trigo es la planta más cultivada en toda la Tierra y, al parecer, una de
las primeras que el ser humano comenzó a cultivar. De él se obtiene
harina y, de esta, el pan. Los componentes básicos para elaborar el
pan son harina, agua, azúcar, sal y levadura.
Las levaduras que se utilizan se llaman Saccharomyces cerevisiae.
Se consiguen en el supermercado tanto frescas como deshidratadas e
inactivas (en forma granulada).
Taller de ciencias
La primera parte del proceso consiste en colocar la levadura en una mezcla
de agua tibia, sal, azúcar y un poco de harina. Después de unos minutos se
observa la formación de espuma en la superficie de la mezcla.
el desarrollo de diversas actividades
18 Propone
semejantes a las que los científicos llevan
a cabo en la realidad, acompañadas de ejercicios
que permiten el análisis de resultados, todo con la
finalidad de desarrollar habilidades propias de la
gente que se dedica a la ciencia.
Tal vez originario de
Mesopotamia, el trigo
acompañó al ser humano
en su proceso de
sedentarización y en la
domesticación de animales
como la oveja.
El siguiente paso en la elaboración del pan es agregar la mezcla espumosa a la harina y
amasarla. El proceso de amasado tarda cierto tiempo y es necesario añadir agua poco a poco,
hasta obtener una masa tersa, elástica y plástica.
Después se deja reposar la masa, más o menos una hora, en un recipiente cerrado que se
coloca en un lugar a una temperatura de 20 a 30 °C. Una vez que se duplica el volumen de
la masa, se golpea para desinflarla, se amasa de nuevo y se le da la forma deseada. Otra
vez se deja reposar la masa hasta que incremente su tamaño, y se procede a darle forma
al pan y hornearlo.
Hay dos componentes de la harina de trigo de especial importancia para la elaboración del
pan: el almidón y el gluten. El almidón por lo general forma gránulos, pero en presencia
de agua tiende a crear una especie de “gelatina viscosa”. Esto permite la distribución
homogénea del agua durante el proceso de elaboración del pan.
La levadura, fresca o
deshidratada, consiste de
hongos unicelulares que
descomponen los hidratos
de carbono mediante
la fermentación.
El gluten es una glicoproteína (proteína unida a algún carbohidrato) y su molécula consta
de una cadena principal enrollada (como un resorte) con ramificaciones, algunas de las
cuales mantienen unida la cadena en determinadas zonas. El diagrama de la siguiente
página representa los cambios que experimenta el gluten durante el proceso de amasado.
Con el amasado se busca
mezclar los ingredientes de
manera homogénea, pero
también lograr que esa
mezcla se vuelva flexible.
324
C3 QUIMICA TJ PLATINO p 21.indd 324
Los proyectos de los primeros cuatro bloques tienen relación con los temas abordados en dicho bloque, mientras que los del bloque 5 están diseñados
para integrar todos los conocimientos, habilidades
y actitudes adquiridos durante el curso de Ciencias
3. En todos los proyectos se plantean lineamientos
generales y preguntas motivadoras con el fin de
que sirvan de punto de partida para encontrar el
tema del proyecto. Esto no implica esperar hasta el
final del bloque para elegir y comenzar el proyecto,
sino para planear su desarrollo durante el transcurso del bloque y tener el tiempo para realizar modificaciones y comunicarlo en las dos últimas semanas
del bimestre.
12/13/13 3:11 PM
Esta obra le permite a usted potenciar su creatividad
y generar un sistema de trabajo alternativo: en vez de
realizar todos los proyectos, desarrollar un número
menor, de tal forma que incluya otras asignaturas,
con productos multidisciplinarios mejor elaborados.
La evaluación de las etapas del proyecto y de las actividades es una oportunidad para evaluar qué tanto se
favorece el aprendizaje de los alumnos, a fin de que
ellos asuman la responsabilidad de sus logros y fallas. Además, servirá para valorar su trabajo docente
y para corregir, mejorar, incorporar o replantear estrategias y actividades didácticas.
11
C3 QUIMICA TJ ORO p 01.indd 11
12/17/13 7:42 PM
Conoce
Infografía
Con imágenes y textos breves, en dos páginas se presenta un tema relacionado con los contenidos
del bloque.
El balón
Los guantes
Anteriormente eran de piel,
gamuza u otro material con
plástico y ventosas. Actualmente
los materiales utilizados son el
látex, la espuma, el microgrip, el
roughprofile, la PS-poliamida.
Estos materiales mejoran la
flexibilidad, el agarre del balón y
prolongan la durabilidad (uso
rudo). (El cuero se hacía duro
con la transpiración y la lluvia.)
Antiguamente era de cuero y poco elástico, y
absorbía mucha agua cuando llovía. En la
actualidad se emplean
en su fabricación poliuretanos debido
a la impermeabilidad y a su extrema
resistencia al desgaste. Incluso con
lluvia intensa mantiene su peso original
y su trayectoria.
Los deportes evolucionan con el tiempo. Actualmente los
resultados de los atletas han mejorado y esto se debe, en
gran medida, a que el equipamiento que utilizan se elabora
con la última tecnología, que permite obtener materiales
más flexibles, ligeros y fuertes.
El futbol no es la excepción.
La ropa deportiva
Las ligeras playeras están fabricadas con nailon, licra, poliéster
y otras fibras sintéticas que absorben mejor la transpiración,
permiten una adecuada circulación del aire y evitan que la
temperatura del deportista suba demasiado.
El cuerpo tamb
también
bién es química
q
Cuando hacemos eejercicio,
ejercicio algunos dolores se deben a la
acumulación de ác
cido láctico
lá
ácido
en los tejidos musculares y al
agotamiento de la
reservas de glucógeno en los músculos.
lass res
Los zapato
zapatos
Están fabri
fabricados con
on materiales que contienen policloruro
vinilo, poliuretanos
de vinilo
vini
nos termoplásticos, caucho o poliéster. Las
suelas están hechass de espuma para contrarrestar el impacto.
suela
Estos materiales ofrecen
recen gran resistencia al choque.
Esto
Los remedios
Todos los futbolistas han experimentado una lesión. Los aerosoles
antiinflamatorios provocan el enfriamiento del músculo y producen un
n
alivio temporal. Otros ungüentos aceleran la circulación sanguínea
gu a en la
periferia, lo cual crea una sensación de calor.
Bebidas rehidratantes
B
Pasto sintético
Se elabora con nailon,
ilon, microfilamentos de polietileno
átex, que lo vuelven resistente a los rayos
y polipropileno y látex,
mismo ofrece una textura similar al natural
ultravioletas. Asimismo
o ni fertilizantes.
y no requiere riego
88
88
C3 QUIMICA TJ PLATINO p 06.indd 88-89
Tras realizar una intensa actividad física, el cuerpo
Tras
erpo p
pierde mucha
much
cha aagua y
sa
ales minerales mediante el sudor. Es entonces
ce cuando
n las bebidas
beb
biidas
sales
re
ehidratantes entran en acción debido a que
ue contienen
contien
n elect
ectrolitos
trolitos
rolitos
oss y
rehidratantes
electrolitos
az
zúcares simples. Este tipo de bebidas ayudan
dan a retrasar
retra
traasarr laa fa
tig
ga y
azúcares
fatiga
mejorar el rendimiento de los deportistas.
m
89
8
9
12/13/13 3:18 PM
Realidad aumentada
En las secciones Tu competencia lectora e Infografía
encontrarás el logotipo (RA), que significa Realidad
Aumentada, la cual te permitirá acceder a recursos
multimedia en Internet que enriquecen el contenido
del texto. Para ello deberás contar con un dispositivo
móvil, como un teléfono inteligente o una tableta,
conectado a la red y que tenga una cámara. Sigue estas
instrucciones, de acuerdo con el sistema operativo del
aparato que emplearás.
Android®
1. Verifica que la versión del sistema operativo
sea 2.2 o superior.
2. Cerciórate de que el dispositivo se encuentre
conectado a Internet, ya sea por Wi-Fi, 3G o 4G.
3. Despliega en tu dispositivo la tienda de
aplicaciones Play Store de Google®.
4. En la celda Buscar o Search escribe el
texto Layar® y oprime el botón para realizar
la búsqueda.
5. Descarga la aplicación Layar®, que es gratuita
en el dispositivo; para ello pulsa el botón
Instalar o Install. Asegúrate de que haya
espacio suficiente en el aparato.
6. Busca dónde se instaló la aplicación y ábrela.
7. En este volumen, donde se encuentra el
logotipo (RA), ubica la cámara sobre una
página a la vez, espera a que enfoque y pulsa
Scan. Verás que aparecen un par de círculos
discontinuos y empiezan a girar. A continuación
aparecerán sobre la página unos iconos.
8. Pulsa con el dedo sobre alguno de los
iconos para que se despliegue el contenido
multimedia en el dispositivo.
12
C3 QUIMICA TJ ORO p 01.indd 12
12/17/13 7:42 PM
S E R I E
T O D O S
J U N T O S
O R O
Una vida con valores
P R E S E N T A
Al final del libro encontrarás una hoja desplegable, llamada encarte,
dedicada al tema del bullying, esta forma de acoso que se ha hecho tan
frecuente en la escuela y que no debe ocurrir. En ella te presentamos
información diversa sobre las formas en que se manifiesta, sus
consecuencias y las maneras de evitarlo.
¿Y si no
hay
Cuando dos personas
se llevan bien,
congenian o simpatizan,
se dice que entre ellas
“hay química”.
La expresión es muy
coloquial, pero tal vez
tenga mucho sentido.
¿Sabías que una de las consecuencias del bullying es que genera una
gran cantidad de estrés en quien lo padece, y que ese estrés tiene efectos
negativos sobre el sistema inmunológico y muscular de la persona afectada?
Pero, ¿qué sucede
si no “hay química”?
¿Estaremos
hablando de
bullying?
Encarte_Ciencias_Pag1y2.indd 1
Lee el encarte con todo cuidado al inicio del curso y coméntalo con tus
compañeros, tus maestros y tu familia.
12/17/13 7:15 PM
iOS®
1. Verifica que la versión del sistema operativo
sea 5.1 o posterior.
2. Cerciórate de que el dispositivo se encuentre
conectado a Internet, ya sea por Wi-Fi, 3G o 4G.
3. Despliega en tu dispositivo la tienda de
aplicaciones App Store. Es necesario contar
con un ID de Apple para descargar la aplicación
Layar®; si no cuentas con uno solicita la ayuda de
tus padres para obtenerlo en la aplicación iTunes®.
4. Pulsa el botón Buscar.
5. Escribe en la celda superior, junto al dibujo de la
lupa, el texto Layar® y espera unos segundos
mientras se realiza la búsqueda. Luego elige
Layar® o Layar®-Augmented Reality.
6. Descarga la aplicación Layar®, que es gratuita
en el dispositivo; para ello pulsa el botón
Instalar o Install. Asegúrate de que haya
memoria suficiente en el aparato.
7. Busca dónde se instaló la aplicación y ábrela.
8. En este volumen, donde se encuentra el
logotipo (RA), ubica la cámara sobre una
página a la vez, espera a que enfoque y pulsa
Scan. Verás que aparecen un par de círculos
discontinuos y empiezan a girar. A continuación
aparecerán sobre la página unos iconos.
9. Pulsa con el dedo sobre alguno de los
iconos para que se despliegue el contenido
multimedia en el dispositivo.
Mediante esta aplicación accederás a los audios de
las lecturas de la sección Tu competencia lectora
y a los interesantes videos relacionados con los
temas de cada Infografía.
13
C3 QUIMICA TJ ORO p 01.indd 13
12/17/13 7:42 PM
4 ¿Cómo saber si la muestra
de una mezcla está más
contaminada que otra? .................................. 54
•
Presentación ...............................................................................
Conoce Todos Juntos Oro.
Palabras para el alumno .....................................................
Palabras para el docente ...................................................
Evaluación diagnóstica........................................................
3
•
4
8
18
Toma de decisiones relacionada
con la contaminación de una mezcla .................... 54
Toma de decisiones relacionada
con la concentración y efectos ............................... 60
Conoce más ........................................................................... 64
• Salud y medicina .......................................................... 64
5 Primera revolución de la química ............ 66
•
Aportaciones de Lavoisier:
la Ley de conservación de la masa ........................ 66
Conoce más ........................................................................... 72
• La maravillosa alquimia .............................................. 72
Proyectos: Ahora tú explora, experimenta
y actúa. Integración y aplicación ................................. 74
•
Las características
de los materiales................ 22
•
1 La ciencia y la tecnología
en el mundo actual ............................................. 24
•
Relación de la química y la tecnología con el ser
humano, la salud y el ambiente ................................ 24
¿Cómo funciona una salinera y cuál
es su impacto en el ambiente? ............................... 75
¿Qué podemos hacer para recuperar
y reutilizar el agua del ambiente? .......................... 75
Tu competencia lectora ....................................................
• Ecología en casa............................................................
Taller de ciencias ................................................................
Evaluación tipo PISA ..........................................................
Infografía. Y la química anota ¡gol! ..............................
80
80
82
84
88
2 Identificación de las propiedades físicas
de los materiales ................................................. 32
•
•
•
Cualitativas .................................................................... 32
Extensivas ..................................................................... 36
Intensivas ...................................................................... 40
3 Experimentación con mezclas
•
•
..................
44
Homogéneas y heterogéneas .................................. 44
Métodos de separación de mezclas
con base en las propiedades físicas
de sus componentes .................................................. 50
14
C3 QUIMICA TJ ORO p 01.indd 14
12/17/13 7:42 PM
5 Tabla periódica: organización
y regularidades de los
elementos químicos .............................................132
•
•
•
Regularidades en la tabla periódica
de los elementos químicos representativos ....... 132
Carácter metálico, valencia, número
y masa atómica ............................................................ 138
Importancia de los elementos químicos
para los seres vivos .................................................... 144
6 Enlace químico ........................................................150
Las propiedades
de los materiales
y su clasificación química ....90
1 Clasificación de los materiales ..................... 92
•
Mezclas y sustancias puras:
compuestos y elementos .......................................... 92
Conoce más ........................................................................... 98
• Nuevos materiales para nuevos
desafíos tecnológicos ................................................ 98
2 Estructura de los materiales ................ 100
•
•
Modelo atómico de Bohr ........................................... 100
Enlace químico ............................................................. 106
•
•
Modelos de enlace: covalente e iónico .................. 150
Relación entre las propiedades de las
sustancias con el modelo de enlace:
covalente e iónico ....................................................... 156
Proyectos: Ahora tú explora, experimenta
y actúa. Integración y aplicación ................................. 162
•
•
¿Cuáles elementos químicos
son importantes para el buen funcionamiento
de nuestro cuerpo? ..................................................... 162
¿Cuáles son las implicaciones en la salud
o el ambiente de algunos metales pesados? ..... 162
Tu competencia lectora .................................................... 168
• La baticapa y los materiales inteligentes ............. 168
Taller de ciencias ................................................................ 170
Evaluación tipo PISA .......................................................... 174
Infografía. Ponle las pilas ................................................ 178
3 ¿Cuál es la importancia de rechazar,
reducir, reusar y reciclar los metales? .....112
•
•
Propiedades de los metales ...................................... 112
Toma de decisiones relacionada con rechazo,
reducción, reuso y reciclado de metales ............. 118
Conoce más ........................................................................... 124
• Los autos viven más de una vez ............................. 124
4 Segunda revolución de la química ................126
•
El orden en la diversidad de las sustancias:
aportaciones del trabajo
de Cannizzaro y Mendeleiev ..................................... 126
15
C3 QUIMICA TJ ORO p 01.indd 15
12/17/13 7:42 PM
Índice
Conoce más ......................................................................... 222
• ¿La dosis hace al veneno? ....................................... 222
Proyectos: Ahora tú explora, experimenta y actúa.
Integración y aplicación ................................................ 224
•
•
La transformación
de los materiales:
la reacción química ............. 180
¿Cómo elaborar jabones? ......................................... 224
¿De dónde obtiene la energía el
cuerpo humano? ......................................................... 224
Tu competencia lectora .................................................... 230
• Una reacción muy calculada ..................................... 230
Taller de ciencias ................................................................ 232
Evaluación tipo PISA .......................................................... 236
Infografía. Con los pelos de punta ................................ 240
1 Identificación de cambios químicos
y el lenguaje de la química ...........................182
•
Manifestaciones y representación
de reacciones químicas (ecuación química) ...... 182
2 ¿Qué me conviene comer? ............................190
•
•
La caloría como unidad de medida
de la energía .................................................................. 190
Toma de decisiones relacionada
con los alimentos y su aporte calórico ................. 194
La formación
de nuevos materiales .......... 242
Conoce más ......................................................................... 198
• Cómo comer .................................................................. 198
3 Tercera revolución de la química
•
•
............. 200
Tras la pista de la estructura de los materiales:
aportaciones de Lewis y Pauling ............................ 200
Uso de la tabla de electronegatividad .................... 206
1 Importancia de los ácidos y
las bases en la vida cotidiana
y en la industria ................................................... 244
•
Propiedades y representación
de ácidos y bases ......................................................... 244
4 Comparación y representación
de escalas de medida ..................................... 210
•
•
Escalas y representación .......................................... 210
Unidad de medida: mol ............................................... 214
16
C3 QUIMICA TJ ORO p 01.indd 16
12/17/13 7:42 PM
2 ¿Por qué evitar el consumo frecuente
de los “alimentos ácidos”? ......................... 252
•
Toma de decisiones relacionadas con la importancia
de una dieta correcta .................................................. 252
Conoce más ......................................................................... 258
• La ardorosa acidez estomacal ................................. 258
3 Importancia de las reacciones
de óxido y de reducción ................................. 260
•
•
Características y representaciones
de las reacciones redox ............................................. 260
Número de oxidación .................................................. 266
Conoce más ......................................................................... 272
• Lluvia ácida .................................................................... 272
Proyectos: Ahora tú explora, experimenta
y actúa. Integración y aplicación ............................... 274
• ¿Cómo evitar la corrosión? ..................................... 274
• ¿Cuál es el impacto de los combustibles
y posibles alternativas de solución? ................... 274
Tu competencia lectora ..................................................
• Ostras, mejillones y acidez ......................................
Taller de ciencias ..............................................................
Evaluación tipo PISA ........................................................
Infografía. Cuando los radicales atacan ..................
280
280
282
286
290
Proyectos: Ahora tú explora, experimenta
y actúa. Integración y aplicación
Proyecto 1. ¿Cómo se sintetiza
un material elástico? ................................................... 294
Proyecto 2. ¿Qué aportaciones a la química
se han generado en México? .................................... 302
Conoce más ......................................................................... 304
• Un descubrimiento aún no reconocido ................ 304
Proyecto 3.¿Cuáles son los beneficios y riesgos
del uso de fertilizantes y plaguicidas? .................. 306
Proyecto 4.¿De qué están hechos
los cosméticos y cómo se elaboran? ..................... 308
Proyecto 5.¿Cuáles son las propiedades
de algunos materiales que utilizaban
las culturas mesoamericanas? ................................ 310
Proyecto 6.¿Cuál es el uso de la química
en diferentes expresiones artísticas? ................... 312
Proyecto 7.¿Puedo dejar de utilizar
los derivados del petróleo y sustituirlos
por otros compuestos? .............................................. 314
Conoce más ......................................................................... 318
• Alternativas a los compuestos
contaminantes ........................................................... 318
Tu competencia lectora .................................................... 320
• Retos de la "química verde" ..................................... 320
Taller de ciencias ................................................................ 322
Evaluación tipo PISA .......................................................... 324
Infografía. No manches .................................................... 328
Fuentes de información. Para el estudiante ............. 330
Fuentes de información. Para el profesor .................. 332
Una vida con valores ......................................................... 335
Química y tecnología ....... 292
17
C3 QUIMICA TJ ORO p 02.indd 17
12/18/13 5:20 PM
Evaluacióndiagnóstica
Tal vez pienses que es la primera vez que aprenderás contenidos y temas relacionados con la
química; sin embargo, no es así. En los cursos anteriores de Ciencias revisaste muchos temas
relacionados con la química y en Ciencias 3 profundizarás en ellos y conocerás otros más.
› Para recordar algunos de esos contenidos, te invitamos a responder las preguntas siguientes. Subraya la respuesta o escribe lo que se te solicita.
1. ¿Qué propiedad es común a toda la materia?
A)
B)
C)
D)
La maleabilidad
La tenacidad
El volumen
La conductividad
2. ¿Cuál es la diferencia entre una magnitud y una unidad de medida?
A)
B)
C)
D)
Ninguna. Una magnitud es precisamente una unidad de medida.
Una magnitud es una propiedad que puede ser medida con una unidad.
Una unidad es una propiedad medible que se mide con una magnitud.
Una unidad es una propiedad única que se atribuye a un cuerpo físico.
3. ¿Cómo podrías explicar las diferencias entre el calor y la temperatura?
A) El calor es un fluido que penetra en los cuerpos y la temperatura mide la cantidad de
este que entra y sale.
B) La temperatura es una magnitud física derivada y el calor es una magnitud física
fundamental.
C) La temperatura mide el calor que tienen los cuerpos físicos al entrar en contacto con
un termómetro.
D) El calor es energía en tránsito; la temperatura mide el promedio de la energía
cinética de las moléculas.
18
C3 QUIMICA TJ ORO p 02.indd 18
12/17/13 5:15 PM
4. ¿Qué características te permiten distinguir una mezcla homogénea de una heterogénea?
A) La apariencia: en una mezcla homogénea no se distinguen sus componentes y en la
heterogénea sí.
B) La cantidad de componentes: las mezclas heterogéneas tienen más de dos
componentes y las homogéneas solo dos.
C) La separación de los componentes: en las mezclas homogéneas los componentes
originales no se pueden recuperar y en las homogéneas sí.
D) Las características de los componentes: las mezclas heterogéneas se hacen entre
sólidos y líquidos y las heterogéneas solo son de líquidos.
5. De acuerdo con el modelo cinético de partículas, los gases se expanden debido a que:
A) Sus moléculas aumentan de tamaño, incrementando el volumen del gas.
B) Las fuerzas de cohesión entre sus moléculas son muy intensas.
C) Las moléculas presentan fuerzas de cohesión insignificantes.
D) La velocidad de las moléculas neutraliza la compresión del gas.
6. Una diferencia entre el modelo atómico de Dalton y el de Thomson es la siguiente:
A) El de Dalton tiene protones y núcleo y el de Thomson tiene solo núcleo.
B) El de Dalton tiene solo electrones, el de Thomson tiene protones.
C) El de Thomson no tiene cargas eléctricas, el de Dalton sí las tiene.
D) El de Thomson posee cargas eléctricas y el de Dalton no las contempla.
7. Clasifica los materiales siguientes como naturales (N) o sintéticos (S):
A) Algodón
B) Plástico
C) Madera
D) Petróleo
E) Papel
(
(
(
(
(
)
)
)
)
)
8. La propiedad de los materiales que se relaciona con su capacidad para ser deformado o
quebrado es la:
A) Dureza
B) Elasticidad
C) Tenacidad
D) Permeabilidad
9. Los materiales con que se fabrican los cables eléctricos son de cobre para los hilos y de
plástico para recubrirlos. Esto se debe a que:
A) El cobre es un aislante térmico y el plástico es un conductor térmico.
B) El plástico es un aislante térmico y el cobre es un buen conductor.
C) El cobre es un conductor eléctrico y el plástico es un aislante eléctrico.
D) El plástico es un conductor débil y el cobre es un excelente conductor.
10. ¿Cuáles de los materiales siguientes se disuelven en agua?
A) Barniz de uñas
B) Azúcar
C) Alcohol
D) Arena
E) Aceite
19
C3 QUIMICA TJ ORO p 02.indd 19
12/17/13 5:15 PM
11. ¿Cuáles materiales de los siguientes son mezclas?
A) Aire
B) Una varilla de hierro
C) Un cuadrito de consomé
D) Un té de manzanilla
E) Un tubo de cobre
12. Relaciona las mezclas siguientes con el método más apropiado para separar sus
componentes:
A) Agua con sal
1. Decantación
B) Agua y arena
2. Imantación
C) Agua y aceite
3. Filtración
D) Clips y semillas
de frijol
4. Evaporación
13. Clasifica los cambios siguientes como temporales (T) o permanentes (P):
A) Derretimiento de una barra de chocolate
B) Cocimiento de un huevo
C) Elaboración de una escultura de plastilina
D) Decoloración de un pantalón por uso de cloro
E) Quema de un papel
F) Cambios durante el ciclo del agua
(
(
(
(
(
(
)
)
)
)
)
)
14. El propósito principal de la combustión de materiales es la obtención de:
A) Agua
B) Oxígeno
C) Energía
D) Dióxido de carbono
15. Al quemar combustibles, el problema ambiental inmediato que se ocasiona es la contaminación del:
A) Aire
B) Agua
C) Suelo
D) Subsuelo
16. ¿Cuál de los gases siguientes se forma como producto de la respiración en los seres vivos?
A) Oxígeno
B) Nitrógeno
C) Monóxido de carbono
D) Dióxido de carbono
20
C3 QUIMICA TJ ORO p 02.indd 20
12/17/13 5:15 PM
17. Relaciona los nutrimentos con la función principal que desempeñan en nuestro organismo:
A) Carbohidratos
1. Componentes principales
de la estructura de nuestro
organismo.
B) Lípidos
2. Suministran energía de uso
inmediato.
C) Proteínas
3. Se requieren en pequeñas
cantidades y facilitan funciones
importantes.
D) Vitaminas
y minerales
4. Acumulan y almacenan energía.
18. Clasifica como ciertos (C) o falsos (F) los siguientes enunciados:
El efecto invernadero es un fenómeno ocasionado por el ser humano como
consecuencia de diversas actividades, como la combustión.
( )
El dióxido de carbono es uno de los llamados gases de efecto invernadero.
( )
El calentamiento global del planeta se asocia principalmente con la
destrucción de la llamada capa de ozono.
La fotosíntesis, la tala de árboles y la quema de combustibles fósiles son
causantes del cambio climático.
( )
( )
19. Escribe en el esquema de transiciones de fase los nombres que hacen falta.
Sólido
Solidificación
Cristalización
o sublimación inversa
Vaporización
o ebullición
Líquido
Gas
20. ¿Cuál es el impacto que tienen la ciencia y la tecnología en tu vida diaria?
21
C3 QUIMICA TJ ORO p 02.indd 21
12/17/13 5:15 PM
1
Las características
de los materiales
Cuando
observamos a
nuestro alrededor
apreciamos
diferentes tipos de
materiales, algunos
sólidos, otros
líquidos y algunos
gaseosos. Mediante
los conocimientos
químicos podemos
explicar sus
características
y cómo se
transforman en
otros materiales.
22
C3 QUIMICA TJ ORO p 02.indd 22
12/17/13 5:15 PM
Presentacióndelbloque
Gracias a la labor científica que se ha desarrollado desde
hace varios siglos, actualmente sabemos que todos los
cuerpos del Universo están constituidos por materia.
También sabemos que la materia tiene cierta estructura
y que brinda a los objetos características especiales, las
cuales se aprovechan para determinar el uso que le damos a los objetos o para crear nuevos materiales.
En este bloque te mostraremos las propiedades de la materia y sus aplicaciones para mejorar la calidad de vida de
las personas. Hacia el final, podrás usar las habilidades
que desarrollaste en un proyecto de investigación.
Competencias que se favorecen a lo largo de
este curso
• Comprensión de fenómenos y procesos naturales
desde la perspectiva científica.
• Toma de decisiones informadas para el cuidado del
ambiente y la promoción de la salud orientadas a la
cultura de la prevención.
• Comprensión de los alcances y limitaciones de la ciencia y del desarrollo tecnológico en diversos contextos.
Aprendizajes esperados
• Identifica las aportaciones del conocimiento químico
y tecnológico en la satisfacción de necesidades básicas, en la salud y el ambiente.
• Analiza la influencia de los medios de comunicación y las
actitudes de las personas hacia la química y la tecnología.
• Clasifica diferentes materiales con base en su estado
de agregación e identifica su relación con las condiciones físicas del medio.
• Identifica las propiedades extensivas (masa y volumen)
e intensivas (temperatura de fusión y de ebullición, viscosidad, densidad, solubilidad) de algunos materiales.
• Explica la importancia de los instrumentos de medición y observación como herramientas que amplían
la capacidad de percepción de nuestros sentidos.
• Identifica los componentes de las mezclas y las clasifica en homogéneas y heterogéneas.
• Identifica la relación entre la variación de la concentración de una mezcla (porcentaje en masa y volumen) y sus propiedades.
• Deduce métodos de separación de mezclas con base
en las propiedades físicas de sus componentes.
• Identifica que los componentes de una mezcla pueden ser contaminantes, aunque no sean perceptibles
a simple vista.
• Identifica la funcionalidad de expresar la concentración de una mezcla en unidades de porcentaje (%) o
en partes por millón (ppm).
• Identifica que las diferentes concentraciones de un
contaminante, en una mezcla, tienen distintos efectos en la salud y en el ambiente, con el fin de tomar
decisiones informadas.
• Argumenta la importancia del trabajo de Lavoisier al
mejorar los mecanismos de investigación (medición
de masa en un sistema cerrado) para la comprensión
de los fenómenos naturales.
• Identifica el carácter tentativo del conocimiento científico y las limitaciones producidas por el contexto
cultural en el cual se desarrolla.
• A partir de situaciones problemáticas plantea premisas, supuestos y alternativas de solución, considerando las propiedades de los materiales o la conservación de la masa.
• Identifica, mediante la experimentación, algunos de
los fundamentos básicos que se utilizan en la investigación científica escolar.
• Argumenta y comunica las implicaciones sociales que
tienen los resultados de la investigación científica.
• Evalúa los aciertos y debilidades de los procesos investigativos al utilizar el conocimiento y la evidencia científicos.
Miproyecto
Al concluir el bloque tienes la oportunidad de aplicar tus habilidades y aprendizajes en
la realización de un proyecto. En este caso te proponemos explorar dos temas: “¿Cómo
funciona una salinera y cuál es su impacto en el ambiente?” y “¿Qué podemos hacer
para recuperar y reutilizar el agua del ambiente?”
23
C3 QUIMICA TJ ORO p 02.indd 23
12/17/13 5:15 PM
1
La ciencia y la tecnología
en el mundo actual
1.1 Relación de la química y la tecnología
con el ser humano, la salud y el ambiente
Inicio
Aprendizajesesperados
El alumno:
• Identifica las aportaciones del conocimiento químico y tecnológico en la
satisfacción de necesidades básicas, en la salud y el ambiente.
• Analiza la influencia de los medios de comunicación y las actitudes de las
personas hacia la química y la tecnología.
Los químicos en nuestra vida
Francisco fue a la farmacia a comprar un desodorante (fig. 1.1) y pidió a la vendedora
que le mostrara algunos de marcas distintas. Le llamó la atención la etiqueta de uno que
contenía esta información:
Figura 1.1. La función de los
desodorantes es enmascarar
los olores producidos por la
transpiración.
Desarrollo
Desodorante 100% natural, libre de químicos y de alcohol. Producto ecológico y amigable
con el ambiente. Ingredientes: aceite de tomillo, propilenglicol, agua, estearato de sodio,
lauril-13 carboxilato de sodio, perfume, EDTA tetrasódico.
• ¿Cómo interpretas que un producto esté libre de químicos?
• ¿Qué ingredientes consideras que son de origen natural?
• ¿Qué opinas de la frase “la química es responsable de la contaminación”?
La satisfacción de necesidades básicas
El co
conocimiento químico ha hecho posible el estudio, la obtención y la
trans
transformación de materiales de origen natural, así como la elaboración de
otro
otros que no existen en la Naturaleza.
Figura 1.2. Basta echar un
vistazo a nuestro alrededor
para darnos cuenta de que
la química nos rodea: se
encuentra desde el dulce
sabor de las frutas hasta en
los plásticos más complejos.
U
Utilizamos algunos de estos materiales como fuentes de energía o para
fabricar productos de aseo personal y del hogar, para producir y conservar alimentos, así como medicinas, telas, calzado, insecticidas, juguetes, artículos deportivos, materiales para construir y para elaborar
muchos otros bienes que empleamos en nuestra vida cotidiana.
Uno de los retos más importantes de la humanidad es satisfacer necesidades básicas como
la alimentación, el vestido y la vivienda. En este sentido, la química, y la tecnología tienen
mucho que ver (fig. 1.2). Por ejemplo, ¿te has preguntado qué hay detrás de los alimentos
que llegan a tu mesa?
24
C3 QUIMICA TJ ORO p 02.indd 24
12/17/13 5:15 PM
La química y la tecnología
En la producción de alimentos, el uso del conocimiento químico y el desarrollo de la tecnología
permiten contar con semillas mejoradas, alimentos balanceados para animales, fertilizantes
para optimizar el rendimiento de las cosechas, así como con plaguicidas para proteger los
sembradíos de agentes nocivos y plagas.
Para que los alimentos lleguen a nuestra mesa en condiciones adecuadas, se necesita transportarlos y en esta actividad también interviene la química. Por ejemplo, se utilizan gases que
disminuyen la temperatura de los alimentos, lo cual contribuye a preservar sus propiedades,
alargar su vida y mantenerlos en las mejores condiciones posibles, para que tú los consumas
con seguridad. El uso de conservadores ayuda a mantener las cualidades nutritivas de los
alimentos y a disminuir el tiempo de su deterioro. Por otro lado, se han desarrollado diversos
materiales con los que se fabrican envases que protegen los alimentos de agentes externos
(como la luz, el aire y la humedad) que aceleran su descomposición.
Observa la ropa que traes puesta. Es probable que casi toda esté elaborada con las llamadas
fibras sintéticas, es decir, con materiales que no existen en la Naturaleza, como el poliéster, la
poliamida, el rayón y el elastano. El desarrollo de estas fibras y de los tintes con que se elaboran las prendas es otro ejemplo de aplicación del conocimiento químico.
El desarrollo de materiales elásticos y resistentes nos permite contar con ropa, calzado y
equipo más adecuados para la práctica de diferentes deportes. Por ejemplo, algunos zapatos
deportivos se elaboran con materiales como poliuretano, poliamida y siliconas que los hacen
más ligeros, flexibles y con mayor capacidad de absorción de los impactos que los anteriores
elaborados con cuero. Los pantalones, camisetas y mallas deportivos prescinden ahora de las
costuras y se fabrican con telas hechas de materiales que facilitan la ventilación y ayudan a
eliminar el sudor.
Hemos mencionado la vivienda como otra necesidad básica del ser humano y en este aspecto el
conocimiento químico ha favorecido el uso e invención de diversos materiales de construcción. Existen diferentes tipos de ladrillos, cementos y varillas
utilizados en diversas construcciones (fig. 1.3); asimismo, se han producido plásticos que sustituyen
a la madera y a tuberías elaboradas con metales
como el cobre.
Por otro lado, la química también contribuye a nuestro entretenimiento con el desarrollo de
materiales como el policarbonato, con los que se fabrican DVD y discos compactos que te permiten disfrutar de tu música favorita o ver una película. De igual forma, los nuevos materiales
como el aerogel y el grafeno (fig. 1.4), se aprovechan en la elaboración de productos útiles en
diversas manifestaciones artísticas como la pintura, los instrumentos musicales, el teatro, el
cine y la escultura. Ni qué decir de los distintos tipos de papel y tintas con que se elaboran
materiales impresos como libros, revistas y periódicos.
El armazón, el teclado, los cables y el ratón de las computadoras se fabrican con materiales
plásticos que se obtienen a partir del petróleo, mientras que los chips de las computadoras y
de otros dispositivos electrónicos contienen silicio o arseniuro de galio.
A inicios de 2012, los
investigadores Frank
Koppens y Gerasimos
Konstantatos
reportaron avances
en el uso potencial del
grafeno en dispositivos
electrónicos. Entre las
futuras aplicaciones
de este material
se espera producir
teléfonos móviles
y pantallas que se
podrán enrollar como
una revista, cámaras
con visión nocturna
para filmar incluso
sin luz, parabrisas
que aumenten la
luminosidad en la
carretera, así como
diversos aparatos para
el diagnóstico médico
o de uso en la industria
farmacéutica.
Figura 1.3. La metalurgia es
una rama de la química que
se encarga de la obtención
y transformación de los
metales, como el hierro,
con el cual se elaboran las
varillas de acero para la
construcción.
Figura 1.4. El grafeno está
constituido por átomos de
carbono y es el material
más delgado, flexible y
resistente descubierto hasta
el momento.
25
C3 QUIMICA TJ ORO p 02.indd 25
12/17/13 5:15 PM
Comenta con tu equipo de dos compañeros cómo sería la vida cotidiana sin algunas de las
aplicaciones del conocimiento químico y de la tecnología mencionadas hasta el momento.
Con la guía de tu profesor, discute en grupo tus comentarios y anota las conclusiones en
tu cuaderno.
La salud
microorganismos
patógenos.
Seres vivos
microscópicos
perjudiciales para la
salud, como bacterias
y parásitos.
Para gozar de una buena salud es muy importante prevenir enfermedades, por lo que resulta de gran utilidad mantener condiciones de limpieza en nuestro cuerpo y hogares. La
aplicación del conocimiento químico nos permite contar con diferentes productos de limpieza como jabones, desodorantes, champús, pastas dentales, detergentes, limpiadores
y desinfectantes.
En tus cursos anteriores de Ciencias has conocido que el agua es vital para los seres vivos
y que para los seres humanos es indispensable ingerir agua simple potable, es decir, que se
encuentre libre de microorganismos patógenos. El uso de desinfectantes que contienen
cloro, como el hipoclorito de sodio o el ácido hipocloroso, previene la aparición de diversas
enfermedades como el cólera.
Durante el siglo XX,
XX el uso del conocimiento químico y el avance de la tecnología en el área
de la salud pe
permitieron elaborar antibióticos, producir medicamentos para tratar infecb
ciones bacterianas,
así como fabricar masivamente vacunas que activan los mecanis
canismos
de defensa de nuestro cuerpo para prevenir algunas enfermedades.
EEstos descubrimientos contribuyeron a mejorar los niveles de salud y
favorecieron la disminución de los índices de mortalidad. Por ejemplo, a
inicios del siglo XX la esperanza media de vida de los seres humanos era
de 35 años y en la actualidad es de alrededor de 70; incluso en algunos
ppaíses, como Japón, es de 80 años. En México, la esperanza de vida en
20
2012 era de 78 años para las mujeres y 73 para los varones.
En lo
los hospitales, las aportaciones del conocimiento químico facilitan el trabajo de profesionales de la medicina, además de que permiten ofrecer una atención hospitalaria
ho
adecuada para favorecer el tratamiento y la recuperación de los
paciente
pacientes. Gracias al uso de antisépticos y desinfectantes las intervenciones quirúrgicas se realizan en ausencia de microorganismos causantes de infecciones, y
los anesté
anestésicos eliminan las sensaciones dolorosas.
La síntesis dde nuevos materiales de origen metálico, cerámico y de diversos tipos de
plástico ha permitido fabricar jeringas, bolsas de sangre, tubos, guantes, válvulas, así
como otros
otro instrumentos quirúrgicos y envases de uso hospitalario.
Figura 1.5. El diseño
de prótesis involucra
el trabajo colaborativo
de profesionales de la
medicina,
di i fífísica
i y química.
í i
Co
Con algunos de estos materiales se elaboran también dispositivos para restaurar o reemplazar algún tejido o función dañada; por ejemplo, marcapasos para el corazón, lentes, prótesis de córnea y oído, miembros artificiales como piernas, manos y brazos, entre otros (fig. 1.5).
26
C3 QUIMICA TJ ORO p 02.indd 26
12/17/13 5:15 PM
En la actualidad, se realizan investigaciones relacionadas con la creación de nuevos materiales para, por ejemplo, obtener piel artificial destinada a la curación de quemaduras graves,
desarrollar células para el control terapéutico de la diabetes y contar con tratamientos para
diversas enfermedades de origen genético.
Como puedes apreciar, son muchas las aplicaciones del conocimiento químico en el área de la
salud, pero es necesario ser precavidos al utilizar los productos derivados de ellas. Recuerda
que los medicamentos deben ser recetados por profesionales de la salud y debemos seguir al
pie de la letra sus indicaciones. Por otro lado, es importante leer las etiquetas de los artículos
de limpieza e higiene para emplearlos de manera segura.
Bajo la coordinación de tu maestro, comenta en grupo sobre algunos medicamentos de
uso común en el hogar y para qué enfermedades se utilizan. Reflexiona con tu grupo
sobre la importancia de los medicamentos y su uso adecuado.
Conéctate
Si quieres ahondar más en la química y cómo nos ha ayudado en la vida cotidiana revisa los siguientes materiales bibliográficos.
Roberto Rugi. La química. SEP/Editex, México, 2003. Libros del Rincón.
Ana Martínez Vázquez. Materiales hechiceros, SEP-Santillana, México, 2004. Libros del Rincón.
El ambiente
En muchas ocasiones se asocia a la química con los problemas ambientales que enfrenta la
sociedad actual. Si bien es cierto que durante la obtención de muchas sustancias de origen natural, así como en la fabricación de diversos materiales y productos, se originan contaminantes,
el uso indiscriminado que hacemos de ellos y el manejo inadecuado de los residuos contribuyen
también de manera considerable en la generación de diversos problemas ambientales (fig. 1.6).
Figura 1.6. Para evitar más
problemas ambientales,
es necesario que nos
acostumbremos a colocar
los residuos sólidos en
contenedores específicos,
que pueden convertirse
en una herramienta
indispensable para combatir
la acumulación de basura y
su mal manejo.
Uno de los problemas ambientales más severos lo constituye la contaminación del aire, la
cual se produce como consecuencia de diversos fenómenos naturales, como las erupciones
volcánicas, y actividades humanas. Entre estas últimas figura la obtención de diversos tipos
de energía, para lo cual se queman combustibles fósiles como madera, carbón y productos
derivados del petróleo, por ejemplo, la gasolina y el diésel. Durante las erupciones volcánicas
y cuando se queman combustibles fósiles (fig. 1.7) se producen gases contaminantes como
el dióxido de carbono, uno de los que propician el incremento global de la temperatura del
planeta y contribuye al efecto invernadero, así como los óxidos de nitrógeno y de azufre, que
son precursores de la llamada lluvia ácida.
No obstante, el desarrollo científico y tecnológico ha hecho posible que en la actualidad el ser
humano cuente con fuentes de obtención de energía más amigables con el ambiente como
la energía eólica, que aprovecha el viento para producir energía eléctrica, y las celdas solares,
que permiten la transformación de parte de la radiación solar en energía eléctrica. Las celdas
o paneles solares están formadas por películas de silicio o por cristales de arseniuro de galio,
materiales fabricados gracias al avance científico en el campo de la química.
Figura 1.7. Los automóviles
son la principal fuente de
contaminación ambiental
provocada por el ser humano.
27
C3 QUIMICA TJ ORO p 02.indd 27
12/17/13 5:15 PM
También existen avances en la fabricación de vehículos y en el tipo de combustibles que utilizan. Por
ejemplo, los automóviles modernos son más ligeros,
pues están elaborados con plásticos y materiales
elásticos, como polietileno, poliuretano, poliestireno,
policarbonato y poliéster, que sustituyen a los metales que se usaban en épocas pasadas. Esto favorece
que consuman menos combustible al recorrer una
distancia similar y, por tanto, disminuye la emisión
de gases contaminantes a la atmósfera.
Figura 1.8. Vehículos como
el de la imagen utilizan
hidrógeno como fuente de
energía y producen agua
en lugar de las emisiones
contaminantes de los
combustibles tradicionales.
De igual forma, se han desarrollado vehículos que
utilizan combustibles alternativos a los derivados
del petróleo, como la gasolina y diésel. Entre ellos
se encuentran el gas natural, que utilizan algunos vehículos de transporte público; la energía
eléctrica; el biogás, que se obtiene por acción de microorganismos sobre residuos vegetales,
y las llamadas pilas de combustible. Con estas últimas se obtiene energía eléctrica a partir de
la transformación de hidrógeno y oxígeno en vapor de agua (fig. 1.8).
La necesidad de optimizar el uso de la energía ha llevado a crear nuevos materiales de construcción. En muchas de las grandes ciudades del mundo se construyen los llamados edificios
“inteligentes”, en los cuales se utilizan, entre otros materiales, vidrios recubiertos con películas especiales que permiten el paso de la luz, lo cual favorece el ahorro de energía eléctrica,
así como otras que reflejan o absorben parte de la energía solar según las necesidades de
temperatura requeridas dentro de los edificios.
Un ejemplo más son los muros de algunas construcciones donde se utilizan materiales que
contienen parafina, sustancia que absorbe calor y modifica su estado de agregación de sólido
a líquido, lo que reduce la temperatura dentro de los edificios. Así se disminuye el uso del aire
acondicionado y el consumo de electricidad.
Otro problema ambiental actual es la contaminación del suelo debido a la acumulación excesiva de residuos sólidos como restos de comida y diversos objetos de uso cotidiano elaborados
con materiales como vidrio, metales, plásticos y papel.
Todos podemos contribuir a disminuir este problema si tomamos decisiones adecuadas para
rechazar o reducir el consumo de diversos objetos y productos, o bien reutilizarlos y separarlos para que se sometan a diferentes procesos de reciclaje, de tal forma que se puedan
utilizar para elaborar productos nuevos.
biodegradable.
Material que puede
ser transformado
por agentes
biológicos como
plantas, animales o
microorganismos,
lo que posibilita su
incorporación a los
ciclos naturales.
Una manera de contribuir a mejorar el ambiente consiste en separar la basura en nuestros
hogares. Los restos de comida son biodegradables, y se pueden aprovechar en la elaboración
de un abono para las plantas llamado composta. El vidrio y en general los metales se pueden
reutilizar y, la mayoría de los plásticos, reciclar.
Los plásticos se usan para fabricar muchos objetos de uso cotidiano, pero se obtienen a partir
del petróleo, un recurso no renovable cada vez más escaso. Cuando se sintetizaron los primeros plásticos no se conocían las consecuencias ambientales asociadas a su producción
y uso. Uno de los problemas que ocasionan es que se acumulan como basura, pues algunos
permanecen en el ambiente hasta trescientos años sin modificarse.
28
C3 QUIMICA TJ ORO p 02.indd 28
12/17/13 5:16 PM
En la actualidad, gracias al desarrollo de la ciencia y la tecnología muchos de los plásticos se
pueden reciclar; además se cuenta con plásticos biodegradables elaborados, por ejemplo, de
sustancias extraídas de las plantas (fig. 1.9).
Tú puedes contribuir al reciclaje de los plásticos si los separas según un código que se incluye en los objetos elaborados a partir de este tipo de materiales (cuadro 1.1). Al hacerlo,
facilitas su distribución hacia los centros de acopio y de reciclaje, donde se someten a diversos procesos con el propósito de utilizarlos para elaboración de otros productos. Incluso, en
algunos países, cierto tipo de plásticos se utilizan para la obtención de energía.
Cuadro 1.1. Códigos del plástico con el cual están elaborados los objetos
Código
1
Material
Polietilentereftalato o polietileno tereftalato
PET
2
Polietileno de alta densidad
PEAD
3
Cloruro de polivinilo
PVC
4
Polietileno de baja densidad
PEBD
5
Polipropileno
PP
6
Poliestireno y espuma de poliestireno
PS
7
Figura 1.9. Algunos plásticos
biodegradables se elaboran
con almidón de papa o maíz.
Otros
OTROS
Con la guía de tu profesor, elabora con tu grupo un programa de separación de residuos
sólidos en tu hogar y escuela.
• Pide ayuda a tu profesor para involucrar a los demás miembros de la comunidad
escolar y para que los directivos de la escuela los apoyen con los recursos necesarios.
• Elige con tu equipo la forma más adecuada para difundir el programa en la escuela.
• Lleva el plan a tu casa y comunícalo a tus familiares para que empiecen a separar
los residuos.
• Investiga con tu equipo si en tu localidad existen centros de acopio de residuos y
contáctalos para saber cómo pueden hacérselos llegar. Si no localizas ninguno,
plantea a tu profesor preguntar a las autoridades gubernamentales para que te brinden
su apoyo.
29
C3 QUIMICA TJ ORO p 02.indd 29
12/17/13 5:16 PM
Conéctate
La química ¿nos beneficia
o nos daña? Si deseas
ahondar en el tema ingresa
a esta dirección.
www.hdt.gob.mx/
new_media/secundaria_3/
ciencias3_b1/
oda_2410_10001/recurso/
(Fecha de consulta: 15 de
noviembre de 2013).También
podrás encontrar más
información en el video
“Modelos de los desconocido” en “El mundo de
la química”, vol. 2, en El
video en el aula. Acervo y
usos didácticos de la videoteca escolar. Educación
secundaria. SEP, México,
1996.
Lo que se piensa de la química
Algunas personas reconocen la utilidad del conocimiento químico en la obtención de materiales con los que se elaboran diversos productos que facilitan la vida diaria, pero otras consideran que los productos químicos son dañinos para la salud o para el ambiente.
Es necesario reconocer que el conocimiento químico no siempre se ha utilizado con fines benéficos para la humanidad. Desde hace muchos años se han desarrollado explosivos, gases
tóxicos, drogas y armamento.
También es cierto que durante la producción de materiales, y como consecuencia de su uso,
se generan contaminantes del aire, del suelo y del agua. Esto puede explicar por qué existe
cierto rechazo social hacia la química.
Por otro lado, los medios masivos de comunicación, como la radio, la televisión y los periódicos, que tienen un papel muy importante en la difusión de la información, promueven la
compra de diversos productos, instrumentos y aparatos que son el resultado de la aplicación
del conocimiento científico y tecnológico.
En algunos mensajes comerciales se utilizan expresiones como: “Elaborado con ingredientes
de origen 100% natural” y “Este producto no contiene químicos”. En estos anuncios no se considera que toda la materia está formada por sustancias químicas (fig. 1.10), incluso la de origen 100% natural, ni que existen sustancias naturales producidas por plantas y animales que
son dañinas para los seres humanos, como las de las avispas, algunas arañas y serpientes.
En contraste con lo anterior, algunos mensajes publicitarios se apoyan en el prestigio de la
ciencia para dar confianza a los compradores; por ejemplo, se indica que algo está científicamente comprobado sin aportar datos que avalen dicha afirmación.
Por otro lado, en algunos medios masivos de comunicación se incluyen secciones o prog
gramas
dedicados a la transmisión de información relacionada con conocimientos científicos y tecnológicos. En ellos suelen participar profesionales conocidos como divulgadores de la ciencia que informan a la población diversos avances y aplicaciones
científicas y tecnológicas mediante el uso de un lenguaje accesible para la mayoría de
las personas.
Figura 1.10. Desde una
fruta hasta un insecticida
contienen sustancias
químicas.
Además de los programas en radio y televisión, existen periódicos y revistas que difundden este tipo de información con la finalidad de hacer llegar a más personas, sobre todo
a llos jóvenes, las últimas novedades en la ciencia y la tecnología. El propósito de estos
progr
programas es interesar al público en temas que constituyen los campos de investigación de
la química y en algunos casos, actualizar la información sobre algunos aspectos para generar
una actitud favorable hacia la ciencia en general.
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 materia y sus transformaciones.
Así, la química es una ciencia que investiga y explica la estructura de la materia, su composición, sus características y propiedades, así como las transformaciones que experimenta y su
relación con la energía.
30
C3 QUIMICA TJ ORO p 02.indd 30
12/17/13 5:16 PM
La creación de nuevos materiales es la respuesta para satisfacer las necesidades actuales de la sociedad y planear nuevas
posibilidades para el futuro. Las comunidades científicas están formadas por personas de todo el mundo y su labor incesante contribuye al avance del conocimiento en beneficio de
la sociedad. La utilización responsable de ese conocimiento y
de la tecnología es un reto para asegurar la convivencia armónica con la Naturaleza sin detener el desarrollo (fig. 1.11).
Figura 1.11. La labor de
profesionales de la química
es generar conocimiento,
pero su uso depende de otros.
Es importante estar informados para adoptar una postura crítica que nos lleve a tomar decisiones adecuadas y responsables al consumir y desechar los productos.
Integra un equipo con tres compañeros.
• Con la guía de tu profesor divide en dos conjuntos los equipos formados en el grupo.
• Un conjunto de equipos entrevistará a diferentes personas para conocer su opinión sobre la
química; el otro, analizará un anuncio comercial con alguna de las características mencionadas
en los textos anteriores (no contiene químicos por ser 100% natural, científicamente
comprobado, etcétera) y recabará la opinión de algunas personas sobre estos productos.
• Para redactar las preguntas de la entrevista, toma en cuenta estos aspectos: la
opinión de las personas sobre la química, los productos químicos que utilizan o
consumen con mayor frecuencia y cómo sería su vida sin dichos productos.
• Para el análisis de los mensajes comerciales identifica los productos en los que se
promueva la ausencia de productos o sustancias químicas, así como aquellos que se
apoyan en supuestas comprobaciones científicas. Redacta preguntas relacionadas
con estos puntos para recabar las opiniones.
• Entrevista amigos, otros alumnos de la escuela, profesores, familiares y conocidos.
Si lo deseas, entrevista a personas en un lugar concurrido, como una tienda o un
parque. Para ello organízate con tu equipo y pide a un familiar que los acompañe.
Recuerda ser siempre respetuoso con los demás y pedir permiso para entrevistarlos.
• Revisa con tus compañeros las entrevistas y analiza si los entrevistados
proporcionan información suficiente para avalar sus afirmaciones sobre la química.
En el caso de los anuncios, evalúa si crean ideas falsas en quienes entrevistaste.
• Comenta con tu equipo si los entrevistados tienen información suficiente para avalar
sus afirmaciones.
• Con la guía de tu maestro, comparte con el grupo los resultados de tu trabajo.
Practicaloaprendido
Figura 1.12. Tu participación
en un debate es una manera
de mostrar tu interés y
conocimientos sobre
un tema.
Cierre
Con la guía de tu maestro, organiza en el grupo un debate (fig. 1.12) sobre las aplicaciones
del conocimiento químico y tecnológico en la satisfacción de necesidades básicas, en la
salud y el ambiente, así como la influencia de los medios de comunicación y las actitudes de las personas hacia la química y la tecnología. Organiza el grupo en dos equipos
y redacta algunas preguntas que guíen la discusión. Recuerda que esta técnica permite
mostrar distintos puntos de vista. Al concluir, pide al profesor que evalúe a los equipos y
les sugiera cómo mejorar en ocasiones posteriores.
31
C3 QUIMICA TJ ORO p 02.indd 31
12/17/13 5:16 PM
2
Identificación de las propiedades
físicas de los materiales
2.1 Cualitativas
Inicio
Aprendizajeesperado
El alumno:
• Clasifica diferentes materiales con base en su estado de agregación e
identifica su relación con las condiciones físicas del medio.
Tecnología en la alberca
En una investigación en la que se analizaron miles de competencias de natación de los
veinte años más recientes, se encontró que muchos de los récords mundiales se relacionaban con los trajes de baño de poliuretano, muy usados en los juegos olímpicos de
Beijing 2008 y en el campeonato Mundial de Natación de Roma 2009. Por esta razón,
se ha prohibido el empleo de trajes de baño de alta tecnología. Nadadores como Michael
Phelps recibieron con gusto esta decisión, pues opinan que las competencias deben ser
de natación no de tecnología de trajes de baño (fig. 1.13).
En el caso de otros deportes, como las carreras de pista, la maratón o el futbol, se utilizan
fibras de origen natural, como el algodón, así como artificiales o sintéticas: el nailon, el
acrílico, el rayón y el poliéster. Con estos materiales se fabrican telas ligeras y durables
que al secarse rápidamente contribuyen a evaporar el sudor, lo cual da gran comodidad
al atleta.
Figura 1.13. Los trajes de
baño de alta tecnología
disminuyen la resistencia
al agua, como si fueran las
escamas de los peces.
Desarrollo
• ¿Cómo identificarías las propiedades de las prendas deportivas?
• ¿Qué tan confiables son nuestros sentidos para identificar estas propiedades?
• ¿Cómo describirías las propiedades cualitativas?
Características perceptibles de los materiales
Al emplear tus sentidos para identificar la ropa que vistes, los objetos que hay
en tu salón de clases, los que utilizas para tomar notas, los que traes en el bolsillo o en la mochila, así como las envolturas y los envases de tus alimentos y bebidas, notarás algunas diferencias entre ellos. ¿Reconoces el material con que
están elaborados?
Figura 1.14. Un cuaderno, una pluma y
un estuche están hechos de materiales
diferentes. Es importante reusarlos para
generar menos desechos sólidos.
La elección del material para producir un objeto depende tanto de sus características como del uso que tendrá, por ejemplo, las mochilas se fabrican con
materiales resistentes. Cuando los objetos se rompen, se desgastan o consideramos que ya no son útiles, terminan en los depósitos de residuos sólidos o
se disponen en tiraderos sin control sanitario o clandestinos, lo cual ocasiona
contaminación del agua, suelo y aire (fig. 1.14).
32
C3 QUIMICA TJ ORO p 02.indd 32
12/17/13 5:16 PM