¡Un nuevo estado de la materia!

Siempre han existido tres estados de la materia, sólido, líquido y gaseoso. Sin embargo, desde hace varias décadas muchos científicos se han dedicado a demostrar que hay muchos más que estos tres. Recientemente se agregó el plasma, como el cuarto estado. Y un grupo de científicos está trabajando para demostrar la existencia de los ‘supersólidos’.

Sin embargo un nuevo estado fue anunciado por un grupo de científicos de la Universidad de Cambridge. Los programas de ciencias tendrán que agregar otro estado misterioso recién descubierto llamado ‘líquido de spin cuántico’, según informó Science Daily.

Este estado fue predicho hace 40 años, pero solo hasta ahora los científicos pudieron encontrarlo en materiales reales en 2D. El doctor Johannes Knolle, uno de los coautores del reporte, explicó que este nuevo estado de la materia no es nuevo en las teorías científicas, pero que nunca se había visto. (Angulo S., 2016).

Angulo S. (2016). Científicos descubrieron un nuevo estado de la materia. Cultura digital. Enter.co. Extraído el 11 de Octubre de 1018 de: http://www.enter.co/cultura-digital/ciencia/cientificos-descubrieron-un-nuevo-estado-de-la-materia/

 

DESCRIPCIÓN DE LA ACTIVIDAD

Lee atentamente el texto anterior y realiza las siguientes actividades. Posteriormente en clase el profesor las corregirá, se hará un resumen de los cambios y estados de la materia y se explicará y ampliará este nuevo estado. Para finalizar se realizará una práctica en el laboratorio con ayuda del profesor.

1. Explica la diferencia entre cambios físicos y cambios químicos.
2. Clasifica, de forma razonada, las siguientes transformaciones en cambios físicos o cambios químicos:

3. Explica por qué efecto la materia cambia de un estado a otro.

4. Amplía la información dada en el texto anterior investigando en que consiste el estado de “liquido de spin cuántico” y elabora un pequeño resumen.

5. Explica, realizando esquemas, cómo se produce la evaporación del agua de un charco durante un día soleado.  a) ¿Cómo es que se evapora el agua del charco, sino se alcanza la temperatura a la que el agua hierve, 100 ºC? b) En un día de verano, ¿se evaporará más o menos agua que en un día de invierno? ¿Por qué?.

6.Práctica de laboratorio:

• Añadimos agua en un vaso de precipitados hasta que ocupe dos tercios de su capacidad, aproximadamente.
• Añadimos sulfato de cobre: ¿El sulfato de cobre se disuelve? ¿De qué color es la disolución obtenida?
• Añadimos hierro (por ejemplo un clavo) al vaso.
• ¿Se disuelve el hierro?, ¿Observas algún cambio?, ¿De qué color es ahora la disolución?, ¿Ha cambiado el color del sólido?, ¿Cuál crees que es la razón de estos cambios?.

OBJETIVOS

• Conocer la diferencia existente entre un cambio físico y uno químico.
• Identificar los diferentes cambios de estado, sus procesos y conocer sus nombres.
• Desarrollar habilidades como la búsqueda de información y la capacidad de síntesis.
• Saber aplicar la teoría en el laboratorio mediante ejemplos sencillos.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

• Distinguir entre cambio físico y cambio químico, sabiendo identificar ejemplos de ambos casos.
• Entender que la materia puede presentarse en varios estados y explicar los cambios de estado mediante dibujos o esquemas aplicando los conocimientos de la teoría cinética.
• Realizar una buena búsqueda en fuentes de información y realizar una correcta síntesis.
• Saber desenvolverse de manera correcta en el laboratorio y saber identificar un cambio químico mediante la práctica.

I.S.I.

¡LA TIERRA GIRA!

El péndulo de Foucault fué creado en 1851 y supuso la primera prueba experimental de la rotación terrestre.

El trabajo te da calor, ¿o te lo quita?

En termodinámica, usamos el concepto de energía interna (U) para englobar la suma de energías que contiene un sistema, tales como:

• Energía cinética de los componentes del sistema.
• Energía proveniente de las vibraciones de las partículas.
• Energía almacenada en los enlaces moleculares y que se puede liberar con una reacción química.

Como bien sabemos, la energía no se crea ni se destruye, solamente se transforma, es decir, se intercambia entre el sistema y el entorno.

Podemos pensar en nosotros mismos como un sistema con una energía interna que permite movernos, pensar y realizar cualquier acción. Nuestra energía interna aumentará si ingerimos comida (si el entorno nos aporta energía), o disminuirá tras una sesión de educación física (estamos realizando un trabajo, perdiendo energía):

Figura 1: el balance energético del sistema puede ser negativo en función de las energías que intervengan.

Como vemos en la figura 1, la variación de esta energía interna (ΔU) vendrá dada por la aportación y/o sustracción de una energía en forma de calor (Q) y por otra en forma de trabajo mecánico (W). Podemos ver el funcionamiento de este principio a modo de ejemplo en la variación de agua en un pantano relatada en la figura 2:

Figura 2: equivalencia de un sistema con el caudal de un pantano.

Vemos que la expresión de la conservación de la energía mediante el primer principio de la termodinámica es sumamente sencilla, pero debemos ser conscientes de todo el concepto que hay detrás de cada variable y signo. El siguiente vídeo ayudará a esclarecer las ideas:

El convenio de signos para las energías.

Actividades a realizar

• Visualizar el siguiente experimento. Se formarán grupos de 3 alumnos para que expliquen lo sucedido a partir de la transferencia de energía y el primer principio. Cada grupo entregará un escrito no superior a 2 hojas.
• En estos mismos grupos, deberán buscar/idear un experimento que recree una situación opuesta al experimento mostrado y realizar una presentación oral de no más de 10 minutos.
• Realización individual de problemas de transferencia de energía vertebrados en la expresión matemática que representa el primer principio.

Objetivos

• Consolidar los conceptos de temperatura y calor.
• Relacionar el primer principio de la termodinámica con la conservación de la energía.
• Saber discernir y resolver diferentes casos aplicados a la transferencia de calor y/o trabajo mediante el razonamiento, la deducción y el cálculo matemático.
• Extender el principio de conservación de energía no solamente al ámbito termodinámico, si no a cualquier transferencia de cantidades entre dos partes (entorno – sistema, comercio – cliente, entrevistador – entrevistado, etc.).

Criterios de evaluación

• Comprobar que no existe confusión entre los términos calor, trabajos, temperatura, energía interna o capacidad calorífica de un material.
• Uso correcto de la ecuación del primer principio, incluyendo el sistema de signos y su concepto.
• Confirmar que pueden aplicar el primer principio a la resolución de casos cotidianos planteados.
• Responder de manera estructurada a la pregunta del título de esta entrada, teniendo en cuenta los puntos de vista del sistema y del entorno.

Referencias

Engel, T. (2011). Química física. Pearson Educación de México, S.A. de C.V.  13-29 (extraído de la biblioteca de UNIR).

Alvarado García, R. (2010). Principios de termodinámica. Instituto Politécnico Nacional.  3-9 (extraído de la biblioteca de UNIR).

¿A quién le debemos gratitud por la penicilina?

Tras finalizar la Primera Guerra Mundial y volver a su puesto de doctor en la Universidad de Londres, el capitán Alexander Fleming buscaba sustancias antibacterianas que no dañaran los tejidos animales. A finales del año 1928, Fleming preparó unas placas de cultivo inoculadas con bacterias patógenas y se fue de vacaciones, esperando encontrar un crecimiento en ellas a su vuelta. Pero a su regreso encontró una de esas placas contaminada con moho. Le provocó tanta curiosidad el hecho que decidió analizarlo, y observó que, alrededor del hongo la bacteria patógena estaba muerta, mientras que en las zonas alejadas el patógeno había crecido con normalidad. Este hongo, Penicillium notatum, había liberado al medio una sustancia bactericida, a la que Fleming bautizó como penicilina. Sin embargo, Fleming no era químico y todos sus intentos por purificar y estabilizar la penicilina fracasaron.

Imagen 1: Cultivo (izquierda). Alexander Fleming (derecha). (ABC, 2015)

 

Durante 10 años la penicilina quedó en el olvido, hasta que un médico,

Imagen 2: Cartel de agradecimiento a la penicilina durante la Segunda Guerra Mundial. (Ortega, 2013)

Howard Walter Florey, y un bioquímico, Ernst Boris Chain, se interesaron de nuevo en su efecto bactericida. Consiguieron purificarla a pequeña escala y en 1940 tuvo éxito en la cura de ratones infectados, mostrando la eficacia terapéutica de esta. Estos tres científicos recibieron el Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1945 gracias a estos descubrimientos.

Durante los años 40, y en plena Segunda Guerra Mundial, la penicilina se convirtió en la droga maravillosa capaz de curar infecciones y salvar millones de vidas. Pero no es hasta el 1945 que una mujer química, Dorothy Hodgkin, descubriera la estructura molecular de la penicilina mediante la técnica de cristalografía de rayos X. Permitiendo la producción de penicilina de manera sintética en el laboratorio y facilitando el acceso a este medicamento. Hecho que hizo que la galardonaran con el Premio Nobel de Química en 1964. (Bernardo García, Hermoso, 2015).

Imagen 3: Dorothy Hodgkin (derecha). Estructura 3D penicilina (izquierda). (Materia, 2018)

ACTIVIDADES

1.- Lee el texto detenidamente y desarrolla un diagrama cronológico en el que se especifiquen:

• Descubrimientos destacados
• Fecha de cada descubrimiento
• Nombre del autor que realizó el descubrimiento
• Método de investigación utilizado
• Los datos que tu consideres más relevantes de dichos descubrimientos respecto su aportación a la sociedad

2.- Ahora que conoces más en profundidad los detalles del descubrimiento de la penicilina y después de repasar entre todos el diagrama cronológico, responde a la pregunta del título del texto, ¿A quién le debemos gratitud por la penicilina? Justifica tu respuesta relacionándola con el descubrimiento que hizo cada científico.

OBJETIVOS

• Ordenar la progresión de los descubrimientos relacionados con la penicilina y visualizar de cada uno de ellos su aportación a la sociedad.
• Reflexionar sobre el procedimiento de investigación y la necesidad del trabajo científico continuado y colaborativo.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

• Organizar los datos del texto de manera cronológicamente correcta y ordenar las ideas importantes de cada uno de ellos.
• Relacionar los diferentes conceptos de métodos científicos, explicados previamente en clase, y la importancia para la sociedad de cada descubrimiento en sus justificaciones.

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA

Bernardo García, Noelia. Hermoso, Juan A. (2015). La casualidad que llevó al descubrimiento de la penicilina. Ciencia para llevar. Recuperado el 12 de Octubre de 2018 de https://blogs.20minutos.es/ciencia-para-llevar-csic/2015/04/29/la-casualidad-que-llevo-al-descubrimiento-de-la-penicilina/

Escrito por A.R.R

¿Quién es Robert Hooke?

¿Conocéis a Robert Hooke? Aunque a lo mejor su nombre no os es conocido fue una gran personalidad de la ciencia en su época. Mirad este video y veréis porqué:

ABRIR VIDEO

El hombre que aparece en el retrato es nada más ni nada menos que el mismísimo Robert Hooke e aún que parezca un retrato antiguo, no lo es. Después de su muerte se dice que Isaac Newton hizo quemar el único cuadro que existía de él. Había pues una relación un poco complicada entre ambos científicos. En este texto encontraréis el porqué de la mala relación entre ambos científicos:

“¿Por qué un individuo tan significativo como Hooke no es tan conocido?

No era que no lo apreciaran en su época. (…) Pero tenía un poderoso rival: Sir Isaac Newton. Los dos tuvieron fuertes enfrentamientos pues ambos querían forjar la reputación de ser la mente científica más brillante de la época (…).

La tensión entre ellos explotó cuando Newton publicó (…) la ley de gravitación universal. (…) Hooke estaba convencido de que Principia habría sido imposible sin su contribución y empezó la más amarga de sus disputas, con Hooke exigiendo crédito y Newton negándoselo.

Hooke murió en 1703 y Newton tomó su cargo de presidente de la Royal Society, (…) dicen que mandó a descolgar el único retrato que había de Hooke y ordenó que lo destruyeran (…).

El triunfo de la medida

Desde el principio de sus investigaciones químicas, Lavoisier reconoció la importancia de las mediciones precisas. En 1764 investigó la composición del yeso: Se le ocurrió calentarlo para extraer el agua que contenía y medir luego con una balanza la cantidad de agua que se había liberado. Se unió así a otros científicos que defendían aplicar la medición a los cambios químicos, como instrumento con el que derribar las antiguas teorías que entonces estaban entorpeciendo el progreso de la química.

Catalizadores, ¿la piedra filosofal del S.XX?

Figura 1. Gráfico de las energías frente al progreso de la reacción con y sin catalizador [1].

LA ASPIRINA. UN REMEDIO MILAGROSO.

«La Aspirina es, prácticamente desde su introducción, el fármaco más popular del mundo. Constituye o ha constituido el «analgésico de bolsillo» genuino, siendo rara la casa donde no existe al menos un envase de alguna de las formas de dicho medicamento o de alguno de sus genéricos. Nuestro gran filósofo, José Ortega y Gasset sentía tal admiración por ella que denominó a nuestra época como la Era de la Aspirina.

El nombre de Aspirina está registrado para el producto de Laboratorios Bayer y el principio activo es el ácido acetilsalicílico» (Braña, M.F., Del Río, L.A., Trives, C., Salazar, N.,  2005)

                               Figura 1. Ácido acetilsalicílico. Fuente: Braña, M.F., 2005

La síntesis de la Urea

Paradójicamente, fue un discípulo de Berzelius, el químico alemán Friedrich Wöhler (1800 – 1882), quién derribó la teoría vitalista. Wohler era un joven muy entusiasta y algo rebelde, que no estaba convencido de la existencia de la “fuerza vital”.

En 1824 concluyó sus estudios en Estocolmo con Berzelius y cuatro años después, en Berlín, logró sintetizar en el laboratorio un producto elaborado por los organismos vivos, la urea. Esta sustancia, también llamada carbamida (NH2 – CO – NH2), aparece en la orina humana y de muchos animales, aunque también se encuentra en algunos vegetales.

Figura 1-Animación de la síntesis de Wöhler (wikipedia)

Con esta síntesis, Wöhler derrumbó los principales argumentos de los vitalistas, y en particular los de su profesor, que en un principio se negó a admitir el hecho científico.

Este descubrimiento dio gran impulso al avance de la química, pues a partir de entonces, comenzaron a sintetizarse una gran cantidad de sustancias orgánicas más complejas. 

---

ACTIVIDAD:

• Se distribuirá a los alumnos de la clase en grupos de 6. Cada grupo deberá buscar en Internet un producto natural que haya sido sintetizado.
• Cada grupo deberá elaborar un vídeo de presentación. En éste, deberá constar: la formula del compuesto, la reacción de síntesis, quien la realizó, los usos del compuesto sintetizado, y cualquier otra información que quieran aportar.
• En la siguiente sesión, donde se realizará la visualización de los vídeos, cada grupo dará respuesta a las preguntas que surjan de su compuesto.
• Con la ayuda del profesor, los alumnos de la clase intentarán establecer un orden cronológico de la síntesis seleccionadas.

OBJETIVOS:

• Introducción al concepto de síntesis y identificar las reacciones químicas.
• Valorar la importancia de la química orgánica vinculada al interés social.
• Familiarizarse con la nomenclatura de compuestos orgánicos y las reacciones químicas.
• Desarrollar la competencia digital mediante la creación de contenidos y búsqueda de información.
• Trabajo en grupo: distribución de tareas, organización y puesta en común.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN:

En esta actividad se van a evaluar los siguientes conceptos:

• El correcto uso de la nomenclatura química
• La idoneidad del compuesto seleccionado
• La originalidad en la presentación del vídeo
• La síntesis de la información

INDICACIONES AL ALUMNO:

Para la realización de la actividad:

• Se recomienda seleccionar un compuesto de uso en la vida diaria (conocido por todos)
• En la elaboración del vídeo se recomienda el uso de diferentes técnicas (presentación oral, uso de textos e imágenes, etc.)

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

• Peña, A. (2017). Okdiario. Recuperado el 10 de octubre de 2018 de https://okdiario.com/curiosidades/2017/03/28/fuerza-vital-sintesis-wohler-863698

M.M.C.