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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

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4º_Bloque 3. Los cambios

LA ERA DEL MERCURIO

 

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El mercurio es el quijotesco chico malo de la tabla periódica, exquisitamente bello, pero mortífero. Seguir leyendo “LA ERA DEL MERCURIO”

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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):

Resultado de imagen de variacion energia interna
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:

Imagen:Analogia.gif
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).

ARRHENIUS Y EL DESCUBRIMIENTO DE LOS ELECTROLITOS

Lee este texto que presenta una breve biogrImatge relacionadaafía del físico-químico sueco Svante August Arrhenius y su descubrimiento sobre la conductividad eléctrica de múltiples disoluciones debido a la generación de iones. Podremos observar las dificultades que en determinados momentos y contextos históricos pueden tener los descubrimientos revolucionarios antes de ser asumidos por la comunidad científica. Esto llevó a Arrhenius desde obtener una baja calificación en su Tesis doctoral en 1884 a recibir, por los mismos descubrimientos, el premio Nobel de Química en 1903.

Seguir leyendo “ARRHENIUS Y EL DESCUBRIMIENTO DE LOS ELECTROLITOS”

Elisabeth Fulhame y sus contribuciones a la química moderna

Se atribuye a Berzelius el descubrimiento de la catálisis en 1836, que es quién acuño el término. Pero quién realmente descubrió la actividad catalítica fue Elisabeth Fulhame. Ella publicó sus resultados en el libro titulado ensayos de la combustión, en el 1749, más de 40 años antes que Berzelius.

Fulhame empezó  a realizar sus investigaciones a raíz de plantearse la siguiente idea: conseguir hacer telas de metales mediante procesos químicos.  Esta cuestión no consiguió solucionarla en esa época, pero decidió hallar una solución. Realizando experimentos en los que estudiaba la reducción de sales metálicas como el oro utilizando un agente reductor como el hidrógeno y la luz. Estos experimentos los realizó a temperatura ambiente en disolución acuosa. Con el conjunto de sus resultados, elaboró su teoría con las que acabó coincidiendo en líneas generales con Lavoisier y fue contraria a la teoría del flogisto.

Se la considera la pionera de la cinética, ya que valoró la opción de que una reacción pudiera estar compuesta por más de una etapa, generó la base para la fotografía al utilizar la luz como agente reductor, propuso los mecanismos de reacción de las reacciones fotoquímicas mencionadas anteriormente y aportó una explicación de la actividad catalítica del agua.

Fulhame estuvo a punto de no publicar sus resultados, pero al enviarlos a científicos  prestigiosos que alabaron su trabajo, como el conde de Rumford, quién reprodujo de nuevo los experimentos de Fulhame y comprobó su veracidad. Fulhame decidió publicarlos, siendo reconocida y fue elegida como miembro Honorario de la Sociedad Química de Filadelfia.

Actividades:

  • Antes de leer el texto debatir sobre que son los catalizadores.

En grupos responder a las siguientes preguntas:

  • Explica qué es la química verde y su relación con el uso de los catalizadores, en qué contribuyen
  • Explicad una reacción catalítica que se utilicé en la actualidad para generar algún producto.
  • Describid el método científico desarrollado por Fulhame en sus experimentos
  • Explicad un experimento de esta científica. Podéis utilizar esta fuente (http://www.heurema.com/POFQ-ElizabethFulhame.htm) o buscar otras.
  • Buscad información y explicad qué es el flogisto y cuál era la teoría de Lavoisier que coincidió en líneas generales con la teoría de Fulhame.
  • ¿Si las mujeres representan el 50 % de la sociedad porque creéis que se ha pasado por alto su contribución en nuestra sociedad? Leed: https://www.oei.es/historico/divulgacioncientifica/?Mujeres-y-Ciencia-mas-que-olvidadas ¿Por qué creéis que Elisabeth Fulhame no estaba segura de publicar su obra y por qué finalmente lo hizo?

Objetivos

  1. Elaborar conclusiones en función de las evidencias recogidas en una investigación y argumentarlas.
    Argumentar el punto de vista sobre temas sociocientíficos, fomentando el espíritu crítico.
  2.  Identificar productos de uso habitual en nuestro entorno. Y entender su obtención.
  3. Describir el efecto de catalizadores en reacciones de uso cotidiano. Argumentar con criterios ambientales la utilización de catalizadores.
  4. Motivar y favorecer el interés hacia las ciencias.
  5. Favorecer el trabajo en equipo y la obtención de las competencias básicas.

Criterios de evaluación.

  1. Obtención de las competencias básicas. Valorando el desempeño de cada individuo dentro del grupo.
  2. Comprender la utilización del método científico y casos aplicados
  3. Adquisición de los conocimientos relacionados con las reacciones y el uso de catalizadores, viendo como influyen en la sociedad.
  4. Entender la relación entre sociedad y ciencia.

Bibliografia

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0187893X13725096

http://image.sciencenet.cn/olddata/kexue.com.cn/upload/blog/file/2008/10/200810102212944318.pdf

https://eic.rsc.org/opinion/elizabeth-fulhame-the-scientist-the-world-forgot/3008111.article

http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.419.2423&rep=rep1&type=pdf

 

 

EL pH EN CASA

El pH-metro es un instrumento imprescindible en un laboratorio actual de química, ya que permite medir de un modo muy preciso el pH de cualquier sustancia. Si bien las propiedades ácidas o básicas de distintas sustancias se conocen desde tiempos remotos, el concepto de pH aparece en el siglo XIX en relación a la Teoría iónica defendida por Arrhenius. Este será precisamente el punto de partida para el desarrollo de escalas de pH y, en consecuencia, de aparatos que permitan medirlo. A principios del siglo XX aparecen así los pH-metros: unas células con dos electrodos que, mediante su inmersión en una disolución, formarán un circuito eléctrico; el potencial de esta corriente dependerá de la concentración de iones existente en dicha solución. Será Arnold O. Beckman el que desarrolle el primer pH-metro comercial el cual estaba destinado a medir la acidez del zumo de limón del laboratorio California Fruit Growers Exchange.

 

ACTIVIDAD PROPUESTA

  • En primer lugar, se hará una explicación histórica del desarrollo de las teorías acerca de la acidez y basicidad de las sustancias y de la evolución de los medios utilizados para su medida.
  • Después, se explicará la importancia que tiene la medida del pH de distintos productos destinados al consumo por parte del hombre por lo que se propondrá una actividad en la que se determine el pH de alimentos que se encuentran de manera ordinaria en el hogar.
  • Antes de realizar dicha práctica se dirá a los alumnos los distintos alimentos cuyo pH se va a medir y se les pedirá que anoten si creen que tienen carácter ácido o básico. Alimentos: leche, yogur, pan, tortilla, naranja, uvas, manzana, limón, refresco de cola, agua, vinagre, tomate, café, bicarbonato, queso tipo mozzarella, queso de untar.
  • Se explicará a los alumnos el procedimiento que se seguirá en la medida del pH: primero, se medirá con tiras de papel medidoras de pH y, después, con el pH-metro (explicación detallada).
  • Se pedirá que anoten en la tabla los valores obtenidos.
  • Tras realizar la medida de pH se pedirá que repitan la medida del pH del limón y anoten el resultado; añadan después bicarbonato sódico y anoten el nuevo resultado. Se propondrán otras combinaciones.
  • Finalmente, se comentarán los resultados.

imagen Paula

OBJETIVOS

  • Conocer la investigación histórica sobre la acidez y basicidad de las sustancias.
  • Familiarizarse con el manejo del pH-metro.
  • Familiarizarse con el manejo de tiras de papel medidoras de pH.
  • Reflexionar sobre los conocimientos adquiridos en el aula en relación a las propiedades ácido-base.
  • Evaluar críticamente la precisión en la medida en función del medio utilizado para tal efecto.
  • Conocer del pH de productos de uso habitual.

 

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

  • Correcta utilización del pH-metro y de las tiras de papel medidoras de pH.
  • Adecuada interpretación de los resultados obtenidos.
  • Comprensión de la reacción de neutralización entre un ácido y una base.
  • Capacidad de trabajo individual y en grupo.

JUSTIFICACIÓN

Puesta en práctica de los conocimientos aprendidos en el aula sobre las características ácido-base de las sustancias.

REFERENCIAS

 

Tabla 1: Tabla para completar en la actividad propuesta.

ALIMENTO ÁCIDO O BÁSICO pH (tira de papel) pH (pH-metro)
Leche
Yogur
Pan
Tortilla
Naranja
Uvas
Manzana
Limón
Refresco de cola
Agua
Vinagre
Tomate
Café
Bicarbonato
Queso tipo Mozzarella
Queso de untar

 

LOS ÁCIDOS

Los ácidos comunes (ácido del vinagre y cítrico del limón) se usaban ya en el siglo IX, pero estos eran muy débiles y tenían limitada capacidad para disolver sustancias.

Geber, nacido en el siglo VII, era hijo de un farmacéutico, lo que le llevó a estar muy relacionado con la alquimia aplicada. La combinación entre la práctica farmacéutica y la indagación filosófica de su época, lo convirtieron en uno de los grandes impulsores de la alquimia. Seguir leyendo “LOS ÁCIDOS”

LOS INDICADORES QUÍMICOS

Desde tiempos muy antiguos, se conocen distintas sustancias de origen orgánico que tienen la propiedad de cambiar su color, dependiendo de las características ácidas o básicas de las sustancias a las que son añadidas. En la actualidad, estas sustancias, y muchas otras, que se han introducido en el uso habitual de los laboratorios químicos, se utilizan con la finalidad de determinar el valor del pH de las disoluciones, así como también, el punto final de las valoraciones ácido-base. Dichas sustancias reciben el nombre de indicadores ácido-base. Seguir leyendo “LOS INDICADORES QUÍMICOS”

¿Qué es? ¿ Un ácido o una base?

 

La química comenzó describiendo y clasificando. En ese sentido en cuanto pH de los compuestos tenemos ácidos (del latín acetum vinagre, vino agrio) y bases o álcalis (del árabe alkali cenizas).

En el antiguo Egipto, se sabía que la fermentación de jugos vegetales podía producir vinagre (a través de la oxidación se producía alcohol que se transforma en ácido acético). Éste era el ácido más fuerte de la antigüedad. Seguir leyendo “¿Qué es? ¿ Un ácido o una base?”

Historia de un agujero

En el año 1974 los científicos Paul Crutzen, Mario Molina y Frank Sherwood Rowland publicaron sus trabajos sobre como los clorofluorocarbonos en combinación con radiación solar son capaces de descomponer moléculas de ozono. Estas investigaciones fueron tomadas con escepticismo por la comunidad científica, y no fue hasta los años ochenta cuando se descubre el agujero de la capa de ozono.

Fue en la Antártida donde Joseph Farman, geofísico británico del British Antarctic Survey (BAS), realiza las primeras mediciones efectuadas en el suelo con relación al agujero de la capa de ozono. Los datos fueron sorprendentes y los resultados de las observaciones fueron publicados en 1985 en la revista Nature. Se trataba de una reducción de la concentración  que aparece cada primavera en la capa de ozono estratosférica situada sobre la Antártida. Se confirmaba así que los estudios realizados por Crutzen, Molina y Rowland eran muy acertados.

Los principales causantes del agujero de la capa de ozono son los CFC, derivados de hidrocarburos saturados y presente en los aerosoles hasta 1996, cuando el protocolo de Montreal prohíbe la utilización de estos productos en países desarrollados.

ACTIVIDAD

  1. Lee el artículo del siguiente enlace: https://ec.europa.eu/research/rtdinfo/special_pol/04/print_article_2604_es.html
  2. En el artículo se habla de “reacciones químicas” que producen el agujero de la capa de ozono. Busca en internet fuentes bibliográficas que expliquen dichas reacciones.
  3. Explica, según lo analizado en el punto anterior, como se produce el agujero de la capa de ozono y que reacciones químicas tienen lugar.
  4. Discute en un debate la influencia de la temperatura en la formación del agujero de la capa de ozono. En este sentido ¿Crees que puede haber una relación entre el cambio climático y la formación del agujero de la capa de ozono?
  5. Explica qué relación hay entre el agujero de la capa de ozono y los rayos ultravioletas.
  6. ¿Crees que el agujero de la capa de ozono es irreversible? Analiza la gráfica al final de texto e indica cómo podría afectar el protocolo de Montreal su evolución.

OBJETIVOS

  • Que los alumnos conozcan la influencia de los procesos químicos en el medio ambiente y tomen conciencia de los mismos y del efecto de la emisión de gases a la atmósfera.
  • Conocer el proceso de formación de la capa de ozono y las reacciones químicas que implica.
  • Mejorar las habilidades de búsqueda activa de información y de indagación a través de internet.
  • Potenciar la capacidad de análisis y reflexión mediante preguntas abiertas y debates.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

En esta actividad se evaluarán los siguientes aspectos:

  • Conocimiento sobre el agujero de la capa de ozono y su formación.
  • Capacidad de análisis del alumno/a.
  • Capacidad para recabar información e investigar en distintas fuentes bibliográficas.
  • Capacidad de argumentación en un debate.
  • Expresión tanto escrita como oral clara, utilizando lenguaje apropiado y sin faltas de ortografía.

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