COLEGIO JOSÉ ANTONIO GALÁN GUIA DE NIVELACIÓN PRIMER PERIODO GRADO DÉCIMO

DESARROLLE LAS ACTIVIDADES QUE APARECEN EN LOS CUADROS enumeradas (Actividad 1, actividad 2, etc.) El resto del documento es de apoyo para guiar en el desarrollo de las actividades. ACTIVIDAD 1 1. Para el siguiente problema diseña una metodología para dar una posible solución. Ten en cuenta los siguientes aspectos:

¿Cuál es el problema que se busca solucionar? ¿Qué tipo de información es necesario tener en cuenta para solucionar el problema? ¿Se debe realizar alguna medición? ¿De qué variables? ¿Qué conocimientos crees que se deben tener para dar una solución al problema planteado?

a. Algunos estudiantes del colegio se presentan una enfermedad que tiene los siguientes síntomas: Vómito, fiebre, diarrea. Los

estudiantes pertenecen a diferentes cursos, pero existe un mayor número de estudiantes de primaria con dichos síntomas. Las directivas y los docentes de la institución no se ponen de acuerdo sobre la forma de abordar una investigación para saber cuál es la posible causa de la enfermedad. Debes proponer una metodología que permita solucionar el problema planteado.

2. Para responder la pregunta “cuando crece una planta ¿De dónde proviene su materia?”, Aristóteles propuso, por lógica, que toda la materia proviene del suelo ¿Consideras que esta explicación es correcta, incorrecta o parcialmente correcta? ¿Qué experimentos propones para respaldar tu opción?

3. Aristóteles, filósofo griego que vivió aproximadamente en el siglo IV a.C. afirmaba que la Tierra se encontraba en el centro del

universo y que los astros y los planetas giraban alrededor de ella. Realiza la siguiente experiencia:

a. En un pedazo de cartón clava un palito de pincho procurando que quede derecho. b. Coloca el cartón en un lugar donde el Sol incida y permita ver la sombra del palito sobre el cartón. Con un lápiz marca el punto

hasta donde termina la sombra. Repite el procedimiento cada media hora, marcando en cada caso el punto donde termina la sombra y la hora a la que fue tomada la medida. Toma en total 10 mediciones.

c. Una vez finalizada la experiencia, toma el cartón y con una regla dibuja las sombras. Completa el siguiente cuadro: Longitud del palillo: __________ cm

Hora Longitud (cm) Hora Longitud (cm) Hora Longitud (cm)

d. Toma una fotografía del montaje y añade la fotografía al trabajo de nivelación. e. Responde las siguientes preguntas:

¿Cómo varía la sombra del palito? ¿Se mueve el Sol o se mueve la Tierra? Justifica tu respuesta de acuerdo con lo observado. ¿Qué sabemos actualmente del movimiento del Sol y de la Tierra?

ACTIVIDAD 2

1. Realiza una manual sobre el uso de calibrador o pie de rey. Para ello, apóyate en el meterial que aparece en el blog sobre manejo de este instrumento.

2. Presentándote en el laboratorio de química durante los horarios de asesoría realiza las mediciones indicadas y anota los resultados en el siguiente cuadro:

Objeto Medidas

Moneda de $500 Masa: Volumen: Diámetro: Espesor:

100 mL de agua Masa: Volumen: 100 mL Punto de fusión:

Tablero Alto: Ancho: Área (calculada)

LA MATERIA Y SU CLASIFICACIÓN

Materia es todo lo que nos rodea, todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio (es decir, ocupa un volumen). La química estudia la materia y sus propiedades, así como las variaciones de energía que se presentan cuando ésta se transforma. Para profundizar en este tema, trabajaremos unas definiciones básicas que se complementarán con una consulta personal.

1.1. Propiedades de la materia

La materia presenta dos tipos de propiedades:

Las propiedades generales o extrínsecas son comunes a todas las sustancias y no permiten diferenciar una sustancia de otra. Ejemplo de propiedades generales son LA MASA, EL PESO, EL VOLUMEN, INERCIA, IMPENETRABILIDAD Y

POROSIDAD.

Las propiedades específicas o intrínsecas son características de cada sustancia y permiten diferenciar un tipo de materia de otra. Estas propiedades se clasifican en:

Propiedades físicas: Las propiedades físicas se pueden determinar sin cambiar la estructura de las sustancias. Algunas de ellas son: PROPIEDADES ORGANOLÉPTICAS, ESTADO FÍSICO (SÓLIDO, LÍQUIDO, GASEOSO, PLASMA…), PUNTO DE EBULLICIÓN, PUNTO DE FUSIÓN, SOLUBILIDAD, DENSIDAD, DUREZA, ELASTICIDAD, TENACIDAD, DUCTILIDAD, MALEABILIDAD, FRAGILIDAD, VISCOSIDAD, entre otras.

Propiedades químicas: Estas propiedades determina el comportamiento de las sustancias cuando ellas se ponen en contacto con otras. Cuando se determina una propiedad química, la sustancia cambia su naturaleza (cambia su estructura interna). Algunas propiedades químicas son: COMBUSTIÓN, REACTIVIDAD QUÍMICA, TEMPERATURA DE DESCOMPOSICIÓN, entre otras.

1.2. Clasificación de la materia

La materia puede clasificarse de acuerdo a su composición y estructura en diferentes grupos. Esta clasificación se basa en un supuesto: la estructura más pequeña de la materia ordinaria son los átomos.

El hombre ha descubierto una cantidad limitada de átomos (hasta el momento 118), de los cuales 92 se encuentran naturalmente en la Tierra. Cuando la materia está compuesta por un solo tipo de átomos se denomina elemento. Si la materia está constituida por dos o más elementos enlazados químicamente se denomina compuesto. Tanto los elementos como los compuestos tienen composición definida, motivo por el cual se denominan sustancias puras.

Es posible combinar varias sustancias puras para obtener mezclas. Una característica importante de las mezclas es que cada sustancia que las compone conserva sus características químicas y es posible separarlas mediante métodos físicos. La composición de las mezclas puede variar y si se toma una pequeña porción de este tipo de materia encontraremos diferentes sustancias interactuando entre sí. La sustancia en mayor proporción se denomina fase dispersante y la sustancia en menor proporción se denomina fase dispersa. En algunos casos es sencillo distinguir las diferentes sustancias que componen una mezcla y su composición no es uniforme, por lo cual se denominan mezclas heterogéneas. Dentro de las mezclas heterogéneas tenemos las suspensiones y los coloides. Cuando los componentes de una mezcla están distribuidos uniformemente y no es posible distinguir los componentes de la mezcla, se denomina mezcla homogénea. Las mezclas homogéneas suelen llamarse soluciones o disoluciones.

1.3. Los procesos físicos y los procesos químicos

La materia puede sufrir diferentes procesos o transformaciones. Los procesos físicos tienen lugar cuando no se altera la estructura interna de la materia, mientras que en los procesos químicos se evidencia un cambio en la estructura interna de la materia y e forman nuevas sustancias. En el siguiente cuadro se presentan algunos ejemplos de procesos químicos y físicos.

El proceso de… Es un proceso…

Hervir agua …físico, porque el cambio de estado de una sustancia no afecta su estructura interna. En este caso, el agua cambia de estado líquido a vapor, pero las moléculas siguen siendo de agua.

Producir papel aluminio a partir de un bloque de aluminio

…físico, porque se cambia la forma del aluminio pero el metal sigue conservando su estructura interna.

El proceso de… Es un proceso…

Quemar un papel …químico, porque se altera la estructura interna del papel. La sustancia constitutiva del papel (celulosa) se combina con el oxígeno del aire para producir sustancias nuevas: dióxido de carbono y agua.

La oxidación del hierro …químico, porque el hierro se combina con el oxígeno para formar una nueva sustancia: óxido de hierro.

Cocinar un alimento …químico, porque la estructura interna de loa alimentos se modifica.

Romper un vidrio …físico, porque el cambio de tamaña de una sustancia no implica el cambio en su estructura interna.

1.4. Los métodos físicos de separación de mezclas

Una de las características de las mezclas es que sus componentes conservan sus propiedades y estructura. Los métodos de separación proporcionan metodologías para obtener los diferentes componentes de una mezcla.

Para los químicos es importante separar las sustancias constitutivas algunas mezclas. Por ejemplo, el petróleo extraído de la tierra (petróleo crudo) debe pasar por varios procesos de separación para obtener los diferentes componentes que tienen alto valor comercial. Otra aplicación de los métodos de separación es la purificación de sustancias; por ejemplo, en los procesos de tratamiento de aguas se utilizan varios procesos físicos (y químicos) para eliminar impurezas del agua.

¿Cómo separar las sustancias de una mezcla? Para responder esta pregunta es necesario conocer las propiedades de los componentes de la mezcla y encontrar una propiedad diferenciadora que permita la separación. Después de identificar dicha propiedad debe diseñarse un procedimiento experimental para llevar a cabo la separación. En este paso es importante contar los requerimientos energéticos que conlleva la separación, los equipos utilizados, el grado de separación obtenido, los costos, entre otros.

En el siguiente cuadro se encuentran algunos métodos sencillos de separación de mezclas. En clase se realizarán una explicación más profunda de dichos métodos y sus usos.

TIPO DE MEZCLAS MÉTODO PRINCIPIO FÍSICO DE SEPARACIÓN TIPOS DE MEZCLAS

SÓLIDO – SÓLIDO

Tamizado Diferentes tamaños de partículas Sólidos de diferentes tamaños

Cromatografía Solubilidad preferencial en un solvente determinado

Mezcla homogénea de sólidos o suspensiones.

SÓLIDO – LÍQUIDO

Evaporación Diferencia entre el punto de ebullición del sólido y el líquido.

Mezclas donde el sólido es soluble en el líquido.

Cristalización Diferencia de solubilidad de un sólido en un líquido a diferentes temperaturas.

Mezclas donde la solubilidad del sólido presenta gran variación a diferentes Temperaturas.

Filtración Tamaño del sólido que queda retenido en un Mezclas donde el sólido es insoluble

LA MATERIA

ELEMENTOS COMPUESTO

S

se clasifica en

SUSTANCIAS

PURAS

que pueden ser

Soluciones Suspension

es

Coloides

MEZCLAS

que pueden ser

MEZCLAS HETEROGÉNEAS

MEZCLAS HOMOGÉNEAS

como como

que pueden separarse

mediante métodos

físicos para obtener

que pueden separarse

mediante métodos

químicos para obtener

TIPO DE MEZCLAS MÉTODO PRINCIPIO FÍSICO DE SEPARACIÓN TIPOS DE MEZCLAS

medio (filtro), mientras que el líquido atraviesa dicho medio.

en el líquido.

Decantación (Sedimentación)

Diferencia de densidad entre el sólido y el líquido.

Centrifugación Diferencia de densidad entre el sólido y el líquido.

Mezclas donde el solido es insoluble pero de muy pequeño tamaño.

LÍQUIDO – LÍQUIDO

Destilación Diferencia en el punto de ebullición de los líquidos.

Líquidos miscibles (que se mezclan entre sí).

Decantación Diferencia de densidad entre los dos líquidos.

Líquidos inmiscibles (que no se mezclan entre sí).

Existen métodos de separación más complejos que dependen del tipo de mezcla. La absorción (separación sólido - líquido), la deshumidificación (Para eliminar el agua del aire), la ósmosis inversa (para separar sales del agua), la electroforesis y la diálisis, la destilación a presión reducida, entre otras.

ACTIVIDAD 3

1. Define los términos que aparecen en mayúscula en el texto de las propiedades de la materia. Consulta en qué unidades se expresan dichas propiedades.

2. Cada dibujo representa cierto tipo de sustancia. Debajo de cada uno escribe si representa un elemento, un compuesto, una mezcla homogénea o una mezcla heterogénea (Nota: Cada círculo representa un tipo de átomo).

3. Completa el siguiente cuadro describiendo si la transformación es física o química. En cada caso justifica tu respuesta.

El proceso de… Es un proceso…

Congelar agua

Mezcla dos gases en un recipiente

Calentar una olla de aluminio

Fundir oro para hacer un anillo

Quemar gasolina

Putrefacción de un huevo

4. Realiza un dibujo de los métodos de separación que aparecen en el cuadro.

5. Consulta cómo funcionan los métodos especiales de separación y cita un ejemplo de aplicación de cada uno.

6. Consulta como se calcula la densidad de las sustancias y realiza 10 ejemplos de cálculo de densidades.

7. Resuelve los siguientes ejercicios:

6.1. El sulfuro de hierro es una sustancia sólida a temperatura ambiente y está compuesta por hierro y azufre. Estas sustancias tienen las siguientes propiedades:

Propiedades Azufre Hierro Sulfuro de

Hierro

Estado Sólido Sólido Sólido

Punto de fusión 115°C 1.540°C 1.195°C

Magnetismo No es atraído

Es atraído

No es atraído

Solubilidad en sulfuro de carbono

Soluble Soluble

Con base en la información anterior, explica con una o dos palabras que sucederá cuando:

a. Se calienta hierro hasta 1.800°C b. Se acerca un imán al azufre c. Se añade hierro al sulfuro de hierro líquido d. Se calienta el sulfuro de hierro hasta 1.200°C e. Se deja enfriar sulfuro de hierro fundido

6.2. Analiza la información presentada en el siguiente cuadro:

Sustancia Densidad

Agua (4°C) 1,000 g/mL

Agua (25°C) 0,997 g/mL

Sangre (25°C) 1,06 g/mL

Alcohol (25°C) 0,785 g/mL

a. ¿Qué concluyes acerca de la relación entre la temperatura y la densidad del agua? b. ¿Dependerá la densidad de la cantidad de sustancia problema? c. La densidad del agua a 4°C es 1g/cm

3. Es decir, que un gramo de agua ocupa un volumen exacto de 1 cm

3. Si

en lugar de un gramo de agua se tienen 20 gramos de agua a una temperatura de 4°C ¿Cuál será su volumen? d. Si calentamos un litro de sangre hasta llevarlo a una temperatura de 36,5°C, ¿qué sucede con la densidad:

aumenta o disminuye? Justifica tu respuesta.

6.3. Completa el siguiente cuadro y justifica tu respuesta:

Material Elemento Compuesto Mezcla

Aire

Amoníaco (NH3)

Carbono (C)

Leche

Agua (H2O)

Gas carbónico (CO2)

Gaseosa

6.4. Diseña un procedimiento para separar los componentes de cada una de las mezclas que aparecen a continuación: a. Aceite y agua. b. Alcohol, aceite y agua. c. Una mezcla de aserrín y azúcar. d. Agua y sal. e. Una mezcla heterogénea de tres líquidos no miscibles: agua, aceite y mercurio. f. Harina y limadura de hierro. g. Una mezcla de colorantes

6.5. Indica cuál de los siguientes procedimientos es el más adecuado para separar una mezcla de sal, azufre y gasolina.

Justifica tu elección y explica por qué rechazas cada uno de los otros:

6.6. Si la densidad de los sólidos y los líquidos se expresa en g/cm3 y l de los gases en g/L, establece un procedimiento

para hallar la densidad de: a. Una piedra preciosa con forma de cubo que tiene de arista 0,20 cm y su masa es de 98,5 mg. b. Una esfera de plomo cuyo radio es de 2,00 cm y pesa 1,5 kg. c. 3.000 cm

3 de aire que pesan 0,004 kg

6.7. Consulta cómo es el proceso de refinación del petróleo y qué sustancias de valor se extraen de esta sustancia.

Elabora diagramas para explicar el proceso.

6.8. Consulta cuáles son los pasos para tratar las aguas residuales. Elabora diagramas para explicar e proceso.