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Historia F+Q

Enseñando física y química a través de su historia. Un blog colaborativo de los alumnos del Master de Secundaria

Categoría

4º_Bloque 2. La materia

DESCUBRIMIENTO DE LOS PROCESOS DE OSMOSIS

EL ACUÑAMIENTO DEL CONCEPTO DE OSMOSIS

La ósmosis es un proceso físico en el cual se transfiere un disolvente a través de una membrana semipermeable que separa dos disoluciones. Debido a la diferencia de concentraciones (gradiente químico) y la presencia de la membrana semipermeable, se tienden a igualar las concentraciones de ambas disoluciones.

Este proceso siempre fue estudiado en sus inicios por decenas de biólogos, que veían que para que tuvieran lugar procesos en las células debía de darse una transferencia de materia entre de ellas; aunque no seria hasta principios del siglo XIX cuando tomaron la batuta de estos estudios los químicos, siendo así entre 1828 y 1833 cuando Thomas Graham diseño la teoría de la difusión simple, pero no seria hasta 1855 cuando Adolf Eugen Fick redactaría sus leyes y la teoria osmótica, ya que relaciona la teoria de difusion de Graham con la diferencia de concentraciones en dicha difusion, proponiendo asi la dirección del flujo. No obstante a lo largo del sigo XIX y XX se acuñaría mejor estas ideas por otros científicos hasta la llegada de Van´t Hoff en 1886 y su teoria donde entraba a jugar el concepto de presión osmotica.

Resultado de imagen de OSMOSIS

OBJETIVOS DEL TEMA

  • Aprender y conocer el proceso de ósmosis.
  • Entender el mecanismo de funcionamiento de los procesos de ósmosis en la vida cotidiana y saber diferenciar los conceptos de disolución hipertónica, hipotónica e isotónica.
  • Utilizar los procesos de ósmosis para conseguir algún bien por parte del ser humano.

ACTIVIDADES

  • Mencionar tres procesos de ósmosis que tengan lugar en la vida cotidiana e indicar la ventaja obtenida por el ser humano para su provecho (ej: salado del salmón para su deshidratado y mejor conservación)
  • Responder a las cuestiones verdadero o falso y desarrollar la explicación para aquellos enunciados que sean falsos:
    • Las plantas pueden vivir si las regamos con agua salada ya que gracias al proceso de ósmosis de sus células (memb. semipermeable) solo cogerían el agua de la disolución.
    • Un ser humano si bebe agua salada tendría mayor sensación de sed tras su consumo.

CRITERIOS DE EVALUACION

  • Se valorara positivamente la originalidad de los tres casos así como su gran importancia para el ser humano.
  • Se tendrá en cuenta tanto la veracidad o no de los enunciados propuestos como su explicación concisa.

 

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Los padres de la Química Orgánica

La Química Orgánica es una de las principales ramas de la Química, se ocupa del estudio de los compuestos que contienen carbono formando enlaces covalentes carbono-carbono o carbono-hidrógeno.

Desde la antigüedad los hombre se han preguntado sobre del mundo que nos rodea. El descubrimiento del fuego, de los metales, así como de los elementos, fue poniendo las bases de la química que hoy conocemos.

Hasta el siglo XVII las sustancias se clasificaban en tres grupos: mineral, vegetal y animal.

Fue en 1785 cuando Antoine Lavoisier formula la ley de conservación de la masa. Mostró cómo las composiciones químicas podían ser determinadas identificando y midiendo las cantidades de agua, de dióxido de carbono y de otros materiales producidos cuando las sustancias eran quemadas en el aire. En aquellos tiempos ya se reconocían dos ramas de la química, una estaba orientada al estudio de las materias obtenidas de fuentes naturales, y la otra trataba de las sustancias que provenían de materia no viviente, como minerales y derivados. Los análisis de la combustión pronto establecieron que los compuestos derivados de fuentes naturales contenían carbono; es entonces cuando surgió una nueva definición de química orgánica: la química orgánica es el estudio de los compuestos del carbono.

Fue en 1807 cuando Berzelius introdujo el término “Química Orgánica” para estudiar los compuestos derivados de recursos naturales. Se creía que los compuestos relacionados con la vida poseían una “fuerza vital” que les hacía distintos a los compuestos inorgánicos, además se consideraba imposible la preparación en el laboratorio de compuestos orgánicos. Más allá del vitalismo, Berzelius se interesó por los casos en los que dos materiales claramente distintos tenían la misma composición elemental, inventó el término isomería para definirlos.

En 1828 Friedich Wöhler advirtió que cuando evaporaba una disolución acuosa de cianato amónico (un compuesto inorgánico) obtenía «unos cristales claros, incoloros y a menudo con más de una pulgada de largo», que no era cianato amónico sino urea (un compuesto orgánico). Ambos compuestos son isómeros de fórmula: CH4N2O.

Durante la década de 1850 Berthelot efectuó la síntesis sistemática de compuestos orgánicos tan conocidos e importante como el alcohol etílico, alcohol metílico, metano, benceno y acetileno.Este experimento es reconocido como un hito científico y la primera etapa hacia el derrumbamiento de la filosofía del vitalismo

ACTIVIDADES:

1) ¿Podrías poner el ejemplo de otros isómeros que tengan la misma fórmula molecular?

2) Enuncia la Ley de conservación de la masa.

3) Buscar la clasificación de los compuestos según su grupo funcional

OBJETIVOS:

– El estudiante debe conocer algunos de los acontecimientos más importantes de la historia de la química orgánica.
– Se valorará la capacidad de expresarse utilizando lenguaje científico.
– Reconocer el grupo funcional y la familia orgánica a partir de la fórmula de alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos, ésteres y aminas.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN:

– Conocer la ley de conservación de la masa
– Conocer los grupos funcionales de las moléculas orgánicas

BIBLIOGRAFÍA:

Asimov, I. (2006). Breve historia de la química. Madrid: Alianza Editorial

Anexo: Cronología de la Química orgánica. (2018) En Wikipedia. Recuperado el 10 de octubre de 2018 de https://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Cronología_de_la_Química_orgánica

Science News. La química atómica

Captura de pantalla 2018-05-11 a las 20.57.40En un principio los hombres observaban simplemente los fenómenos ocurridos en la naturaleza. Después, comenzaron a intentar reproducirlos. Al observarlos más detenidamente, se dieron cuenta de que había tipos de fenómenos que se repetían y que podían por tanto agruparse según unas determinadas regularidades. Estas regularidades las enunciaron como leyes y, muchas veces, las formularon en un lenguaje matemático. El paso siguiente, que marcó el gran avance en el conocimiento científico, tuvo lugar cuando empezaron a aplicar la razón para tratar de explicar esas leyes. Esas explicaciones constituían en realidad hipótesis, puesto que era necesario comprobarlas. A partir de ellas se podían hacer predicciones que habían de verificarse experimentalmente. Si había una concordancia, la hipótesis era aceptada y se llegaba al final del camino a una teoría, de carácter mucho más amplio, ya que una teoría engloba diversas leyes e hipótesis. Estos son, de forma muy simplista y a grandes rasgos, las etapas fundamentales del método científico, que mediante la dialéctica teoría/empiria permite establecer teorías científicas, las cuales dan la posibilidad de predecir nuevos hechos. Esta es la manera en que se avanza en el conocimiento científico. Y así ocurre también con la química. (Esteban Santos, 2002, p. 15)

ACTIVIDAD

De manera introductoria se debe visualizar en el aula el siguiente vídeo sobre la Historia de la Química Atómica.

Realizar grupos de 3 a 5 personas dependiendo del número de alumnos en clase.

Cada grupo debe elegir a uno de los científicos mencionados en el vídeo:

  • Grecia: Leucipo y Demócrito
  • Antoine Lavoisier
  • John Dalton
  • JJ Thompson
  • Ernest Rutherford
  • Niels Bohr
  • Werner Heisenberg

Se debe preparar un vídeo representando un programa de noticias donde se emite la noticia de los diferentes avances científicos como si todos ellos hubieran ocurrido en la época actual. El vídeo debe contener:

  • Pequeña representación del momento en que se da la noticia en televisión por parte del presentador/es donde se explica la novedad en cuestión.
  • A continuación una entrevista en directo al científico donde se le pregunta sobre el método y proceso de cómo llegó a su teoría.

OBJETIVOS

  • Comparar los diferentes modelos atómicos a lo largo de la historia.
  • Entender, según el contexto histórico, de cómo pensaban los científicos.
  • Desarrollar el proceso enseñanza–aprendizaje de forma alegre, interesante y fructífera.
  • Saber buscar información fiable para poder explicar un hecho científico/histórico.
  • Aprender a trabajar en grupo mediante un sistema cooperativo.
  • Mejorar la expresión oral y el vocabulario científico-técnico.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

  • La capacidad de explicar de manera clara y concisa cada modelo atómico.
  • La originalidad en dar la noticia.
  • Uso correcto del lenguaje y vocabulario científico-técnico.
  • La capacidad del trabajo en equipo.

BIBLIOGRAFÍA

 

LA CORONA DE ORO DEL REY HIERÓN

Nos encontramos en el año III a.C donde el rey Hierón II gobernaba Siracusa. Éste había pedido a un orfebre que le crease una corona de oro puro, pero el rey dudaba de si el orfebre había sustituido parte del oro por plata. Para salir de dudas, Hierón II llamó a Arquímedes, un físico y matemático griego.

Arquímedes sabía que tenía que calcular la densidad para averiguar si se trataba de oro puro; podía pesar la corona, pero era más difícil determinar el volumen. Un día, mientras se tomaba un baño, se dio cuenta de que el agua se desbordaba cuando él se sumergía; de esta manera, entendió, que el agua que se desplazaba equivaldría a su volumen. Así, Arquímedes pudo determinar la densidad de la corona, y descubrió que no era de oro puro.

Seguir leyendo “LA CORONA DE ORO DEL REY HIERÓN”

Urea, la primera síntesis de la vida

¿Es la química de un ser vivo diferente de la química de las rocas, el aire o el océano? Durante mucho tiempo se pensó que si. Fue Aristóteles, otra vez, quien creó la clasificación que separaba al reino animal y vegetal del reino mineral. Se pensaba que existía algún tipo de fuerza o esencia vital que estaba presente solo en los seres vivos y que era imprescindible para dotarles de animación y permitirles crecer. Este concepto era claramente apoyado por ideas religiosas y hasta filosóficas, llámese alma, espíritu o vis vitalis. Seguir leyendo “Urea, la primera síntesis de la vida”

Modelos atómicos de Rutherford y Bohr

Antes de empezar…

¿Qué es un modelo atómico? ¿Qué información nos aporta? ¿Quién y cuándo postuló el primer modelo atómico?

Ernest Rutherford

Fue un físico y químico Inglés (nacido en Nueva Zelanda) que es considerado como el padre de la física atómica. Sus investigaciones se centran en el estudio de las radiaciones electromagnéticas donde realizó numerosas aportaciones. En 1911 describió un nuevo modelo atómico que posteriormente sería modificado por uno de sus alumnos, Niels Bohr.

En el siguiente video puedes observar el modelo atómico que propuso así como el experimento que realizó para formular su modelo:

https://www.youtube.com/watch?v=Pc0LWkUWPI8

Niels Bohr

Fue un físico Danés que realizo grandes aportaciones sobre la estructura del átomo y la radicación, motivo por el que obtuvo el premio Nobel de Física en 1922.

Bohr desarrolló su carrera en Copenhague, Inglaterra y EE.UU.  Fue en Manchester donde coincidió con E. Rutherford, al cual tuvo como referente en sus posteriores estudios.

La principal aportación de Bohr a la ciencia es su modelo atómico. Bohr se basó en el modelo atómico existente hasta la fecha, el modelo de Rutherford. A principios del siglo XX, existían algunas objeciones a este modelo atómico debido a nuevas aportaciones en el campo de la física principalmente la teoría de cuantos de energía de Planck y la teoría fotoeléctrica de Einstein, por lo que Bohr decidió incorporarlas y reformular el modelo atómico de Rutherford.

En el siguiente video puedes observar las principales características de este modelo.

https://www.youtube.com/watch?v=3wMf9we2ThE

A continuación encontrarás varios enlaces con información sobre el modelo atómico de Rutherford y de Bohr. La actividad de esta unidad consistirá en realizar un resumen con las principales ideas recogidas en estos modelos. Una vez realizada esta parte de la actividad, debes de completar la siguiente tabla con las principales diferencias entre ambos modelos.

http://www.eis.uva.es/~qgintro/atom/tutorial-04.html

http://astrojem.com/teorias/modelobohr.html

http://www.eis.uva.es/~qgintro/atom/tutorial-08.html

Los objetivos de esta actividad son:

  1. Identificar las principales ideas de modelo atómico de Rutherford así como su experimento
  2. Identificar las principales ideas de modelo atómico de Bohr.
  3. Comparar ambos modelos e identificar sus diferencias

Evaluación

Voluntario

  1. Entrega de preguntas previas antes de la fecha indicada. 0.5pto
  2. Exposición sobre la biografía y obra de Rutherford o Bohr en clase durante la actividad mensual “té con la ciencia”. 0.5pto
  3. Representación artística (dibujo o maqueta) del modelo atómico de Bohr. 1 pto

Obligatorio

1. Entrega de esquema o resumen sobre el modelo atómico de Bohr. 4pto. Debe incluir:

  • Principales postulados
  • Aportaciones de otros científicos en el modelo de Bohr
  • Representaciones energéticas
  • Buena estructura, expresión y sin faltas de ortografía

2. Ficha comparativa de los distintos modelos atómicos. 4pto.

Fuentes consultadas:

http://astrojem.com/nuevos/bohr.html

http://www.nbi.ku.dk/english/www/niels/bohr/bohratomet/

http://www.biografiasyvidas.com/biografia/r/rutherford.htm

El milagro del carbonato cálcico

Lee el siguiente artículo donde se habla del origen y algunas curiosidades en torno al carbonato cálcico, así como la versatilidad en propiedades y aplicaciones cuando se produce su descomposición (link). Partiendo de esta base introductoria, se plantean las siguientes actividades:

 

  1. Realiza un trabajo de 3-4 páginas buscando información más detallada sobre diferentes aspectos del carbonato de calcio:
    • Propiedades físicas y químicas. Formas en las que se encuentra en la naturaleza.
    • Procesos de obtención, procesos de transformación físico-químicos, reacciones de calcinación y carbonatación.
    • Usos y aplicaciones en la industria química y sector de la alimentación.
    • Revisión de las mayoritarias industrias españolas de fabricación de carbonato cálcico y sus derivados. Niveles de producción, sectores mayoritarios para los que trabajan.

 

  1. Al descomponer térmicamente la calcita (un mineral que contiene carbonato cálcico) se obtiene cal viva (óxido cálcico) y se desprende dióxido de carbono. a) Escribe y ajusta la correspondiente reacción química. b) Determina la cantidad (en Tm) de carbonato cálcico necesario para obtener una tonelada de cal viva. c) Si a partir de una tonelada de caliza se obtienen 485 kg de óxido cálcico, determina la pureza de la calcita. d) Si el óxido cálcico se hace reaccionar con agua, se obtiene hidróxido cálcico (cal apagada). Determina qué cantidad de hidróxido cálcico se obtendrá a partir de 10 kg de calcita de la misma pureza que la del apartado c. Datos de masa atómica (u): Ca=40; C=12; O=16.

 

Objetivos

  • Conocer el origen, propiedades, reacciones químicas y aplicaciones en la sociedad del carbonato cálcico.
  • Comprender la importancia de las reacciones químicas que se dan.
  • Comprender la importancia de una base de conocimiento científica en la industria química.
  • Reflexionar sobre la multitud de reacciones químicas involucradas en productos fabricados que nos rodean en la sociedad actual.

 

Contenidos

  • La búsqueda de información en la sociedad actual y su comprensión.
  • Las reacciones de transformación del carbonato cálcico y sus propiedades.
  • La relación entre la química en el aula y la industria química.
  • El papel de la ciencia y de la industria química en la sociedad.
  • La conversión de unidades.

 

Criterios de evaluación

  • Conoce las propiedades del carbonato cálcico y las reacciones químicas para su valorización.
  • Comprende el interés industrial de las reacciones químicas involucradas.
  • Domina los conceptos elementales en torno a una reacción química.
  • Justifica correctamente todos los cálculos realizados en el ejercicio planteado.

Teoría atómica de Dalton

 

En el siglo V antes de Jesucristo se fundaba en Grecia una escuela filosófica con el nombre de atomista, por considerar el átomo un ente indivisible. Las ideas de esta escuela fueron combatidas por la escuela idealista de Platón y Aristóteles que admitían que la materia era continua y divisible. Afirmaban que la materia estaba formada por cuatro elementos: aire, fuego, tierra y agua negando la existencia de vacío.

En el año 1808 Dalton postuló en su teoría atómica la existencia de átomos, permitiendo explicar leyes como la ley de conservación de la masa. Su teoría atómica puede resumirse en los siguientes postulados:

  1. La materia está formada por partículas indivisibles llamadas átomos.
  2. Los átomos de un elemento son todos iguales.
  3. Los átomos de diferentes elementos son distintos.
  4. Es imposible crear o destruir átomos. Se conservan siempre, aunque la materia experimente transformaciones físicas o químicas.
  5. Cuando se forma un determinado compuesto, los átomos de los diferentes elementos se unen manteniendo siempre la misma proporción entre ellos.

La existencia de la primera partícula subatómica, el electrón, fue propuesta por Stoney, como la partícula portadora de la menor carga eléctrica. Esta partícula tiene carga negativa y masa muy pequeña.

A menos de un siglo de la teoría atómica de Dalton, mediante este descubrimiento, se perdió la validez de uno de sus postulados, la idea de que el átomo era indivisible. Posteriormente, otros postulados perdieron validez total o parcial.

Objetivos:

  • Conocer la historia del átomo.

  • Entender la teoría atómica de Dalton.

  • Identificar las partículas subatómicas.

Actividad:

  1. Tras leer el texto, ver el siguiente vídeo:

https://www.youtube.com/watch?v=OhjjXbI0MV8

  1. Trabajando en equipos, preparar una breve exposición para explicar los modelos atómicos de Thomson y Rutherford.

  2. Determinar que postulados de la teoría atómica de Dalton perdieron validez, justificando la respuesta.

Evaluación:

Se evaluarán los siguientes aspectos:

  • La capacidad de observación y análisis del alumno.

  • La correcta utilización del lenguaje y sin faltas de ortografía.

  • La capacidad de trabajo en equipo.

Referencias bibliográficas:

https://www.tplaboratorioquimico.com/quimica-general/teoria-atomica/los-modelos-atomicos.html

https://tuylaquimica.files.wordpress.com/2011/03/unidad_2_cap01q.pdf

El milagro del carbonato cálcico

Lee el siguiente artículo donde se habla del origen y algunas curiosidades en torno al carbonato cálcico, así como la versatilidad en propiedades y aplicaciones cuando se produce su descomposición (link). Partiendo de esta base introductoria, se plantean las siguientes actividades:

  1. Realiza un trabajo de 3-4 páginas buscando información más detallada sobre diferentes aspectos del carbonato de calcio:
    • Propiedades físicas y químicas. Formas en las que se encuentra en la naturaleza.
    • Procesos de obtención, procesos de transformación físico-químicos, reacciones de calcinación y carbonatación.
    • Usos y aplicaciones en la industria química y sector de la alimentación.
    • Revisión de las mayoritarias industrias españolas de fabricación de carbonato cálcico y sus derivados. Niveles de producción, sectores mayoritarios para los que trabajan.
  1. Al descomponer térmicamente la calcita (un mineral que contiene carbonato cálcico) se obtiene cal viva (óxido cálcico) y se desprende dióxido de carbono. a) Escribe y ajusta la correspondiente reacción química. b) Determina la cantidad (en Tm) de carbonato cálcico necesario para obtener una tonelada de cal viva. c) Si a partir de una tonelada de caliza se obtienen 485 kg de óxido cálcico, determina la pureza de la calcita. d) Si el óxido cálcico se hace reaccionar con agua, se obtiene hidróxido cálcico (cal apagada). Determina qué cantidad de hidróxido cálcico se obtendrá a partir de 10 kg de calcita de la misma pureza que la del apartado c. Datos de masa atómica (u): Ca=40; C=12; O=16.

 

Objetivos

  • Conocer el origen, propiedades, reacciones químicas y aplicaciones en la sociedad del carbonato cálcico.
  • Comprender la importancia de las reacciones químicas que se dan.
  • Comprender la importancia de una base de conocimiento científica en la industria química.
  • Reflexionar sobre la multitud de reacciones químicas involucradas en productos fabricados que nos rodean en la sociedad actual.

Contenidos

  • La búsqueda de información en la sociedad actual y su comprensión.
  • Las reacciones de transformación del carbonato cálcico y sus propiedades.
  • La relación entre la química en el aula y la industria química.
  • El papel de la ciencia y de la industria química en la sociedad.
  • La conversión de unidades.

 

Criterios de evaluación

  • Conoce las propiedades del carbonato cálcico y las reacciones químicas para su valorización.
  • Comprende el interés industrial de las reacciones químicas involucradas.
  • Domina los conceptos elementales en torno a una reacción química.
  • Justifica correctamente todos los cálculos realizados en el ejercicio planteado.

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