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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

Química-2ºBachillerato

CONOCER LOS DESCUBRIMIENTOS

Conocer cómo a través de la historia los diferentes personajes han influenciado en el desarrollo de la ciencia resulta curioso, e incluso, puede llegar a ser divertido.

He encontrado un artículo de Martín de Ambrosio titulado “Empédocles y los cuatro elementos” el cual voy a hacer una pequeña síntesis:

Empédocles fue un filósofo nacido en Agrigento, Sicilia, en el S. V a.C. que aseguraba que la materia estaba formada por cuatro elementos: agua, aire, tierra y fuego. Lo que diferenciaba las distintas materias era la proporción con la que se combinaban dichos elementos. Seguir leyendo “CONOCER LOS DESCUBRIMIENTOS”

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Tal y como comentan Vollhardt y Schore (2007),

<En 1985, Curl, Kroto y Smalley efectuaron un sorprendente descubrimiento, que les     valió el premio Nobel de Química en 1996: el buckminsterfullereno, de fórmula molecular C60, una nueva forma alotrópica de carbono, de estructura semejante a una pelota de fútbol. Concretamente, observaron que la evaporación del grafito por acción del láser originaba diversos agregados de carbono en fase vapor, entre los que abundaban especies de 60 átomos. Seguir leyendo “Del diamante al balón, pasando por el lápiz.”

El hombre que ordenó los elementos

El Señor Dimitriv Mendeleyev era un científico proveniente de Rusia y era una persona muy curiosa. Tal fue su grado de conocimiento por los elementos en aquella época que descubrió ciertas características patrones en ellos. Corría el año 1869 cuando su propuesta principal fue organizar los elementos en base a sus propiedades químicas tales como su peso atómico, configuración electrónica, reactividad, electronegatividad y eletropositividad.  Todo ello, le llevó crear el primer modelo de tabla periódica donde todos estos elementos, 63 conocidos en aquel momento, fueron ordenados gráficamente.

 

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Mendeleyev creía en una ley periódica que aun no se conocía en aquel entonces. Dicha ley seguía unos comportamientos patrones en donde cada elemento tenia relación con aquellos cercanos a él. Otros elementos por el contrario, eran muy diferentes entre si, por lo que ocuparían zonas diferentes en la tabla. Él se sentía tan convencido de sus pensamientos lo que lo llevó a realizar predicciones quizás algo arriesgadas para aquella época, pero que con el tiempo resultaron ser ciertas. Este fue el mayor logro del científico a lo largo de los años. Fue un modelo tan acertado que incluso cuando posteriormente se fueron descubriendo nuevos elementos, se vio como todos ellos fueron encajando en su esbozo de primera tabla periódica. A día de hoy y tras casi 150 años, se sigue utilizando su tabla periódica.

Objetivos

Comprender la tabla periódica como la comprendía Mendeleyev en su época. Él la realizo de manera muy intuitiva en donde se tuvieron en cuenta varios factores. El alumno debe buscar información acerca de los conceptos en la lista. A continuación se plantea una discusión de cómo afectan las propiedades a los elementos y qué posición tendrían en la tabla periódica (hacia la izquierda, derecha, arriba o abajo). Se obsequiará con puntuación adicional si el alumno es capaz de interrelacionar las propiedades entre si:

  • Peso atómico
  • Electronegatividad/ electropositividad
  • Gas Noble
  • Reactividad
  • Configuración electrónica
  • Halógenos
  • Estructura de Octete
  • Periodo

 

Criterios evaluación

Utilizar el lenguaje científico correcto. Definir de las propiedades de manera concreta y específica. Ser capaz de relacionar las propiedades con su posición relativa en la tabla.

Referencias:

Lee todo en: Tabla periódica de Mendeleiev | La Guía de Química http://quimica.laguia2000.com/general/tabla-periodica-de-mendeleiev#ixzz4fGWouhD4

https://bibliotecadeinvestigaciones.wordpress.com/quimica/tabla-periodica-de-los-elementos-quimicos/

 

¿Puede el avance de la ciencia implicar consecuencias sociales y ambientales negativas?

      El amoníaco, es uno de los compuestos más importantes de la industria química. La mayor parte se utiliza en la fabricación de abonos (sales amónicas), y el resto tiene usos muy diversos, desde la fabricación de explosivos a tintes, lacas o limpiadores amoniacales.

      La síntesis a escala industrial del amoníaco (1913) desarrollada por Fritz Haber (1868 – 1934) supuso un cambio en la agricultura, al permitir  fijar de forma artificial el omnipresente nitrógeno del aire (78%vol), mejorando enormemente los rendimientos agrarios en una sociedad con un crecimiento exponencial.

      A pesar de que el objetivo era remediar los problemas de desnutrición, se pasaron por alto aspectos como la devastación de territorios en beneficio de la agroindustria y el progreso y  las consecuencias derivadas de la contaminación por nitrógeno que afectaba a personas, el aire, la tierra y los acuíferos, así como su uso indebido en la industria de la Guerra Química de la I G.M y la II G.M..

Vidas salvadas* [1] Muertes causadas*[2]
2,7 billones desde el S. XIX 1,3 millones de personas en la I G.M.

Actividades

1-Se divide a los alumnos en dos grupos que obtendrán la información sobre:

2-Posteriormente, cada grupo debe resumir su contenido y exponerlo ante el otro grupo.

3-Tras las exposiciones, contestar las cuestiones:

  •     ¿Cuáles son las causas que hacen del nitrógeno un elemento esencial para los seres vivos? ¿Las plantas pueden tomar directamente el nitrógeno de la atmósfera?
  •     Indicar brevemente el contexto socioeconómico en que se produjo la síntesis de Haber-Bosch.
  •     ¿Qué desventajas comporta la producción actual de fertilizantes nitrogenados y su uso en exceso?

4- Finalmente, como trabajo individual, deberán investigar y contestar a las siguientes cuestiones:

  •     Haciendo uso del Principio de Le-Chatelier, indica bajo qué condiciones teóricas termodinámicas  se puede favorecer la conversión de nitrógeno del aire en amoníaco.
  •     Investiga cuales son las condiciones reales a escala industrial bajo las que se lleva a cabo y justifica las posibles diferencias

 


Objetivos

  • Comprender que las demandas y necesidades sociales impulsan los descubrimientos científicos y las aplicaciones tecnológicas.
  • Categorizar algunos de los factores a tener en cuenta en un proceso químico viable a escala industrial: termodinámica, cinética y criterios socioeconómicos.
  • Inferir de acuerdo con el Principio de Le Chatelier las condiciones termodinámicas que pueden favorecer el proceso de producción del amoníaco
  • Desarrollar un espíritu crítico sobre la responsabilidad social y ambiental de nuestros actos.

 


Evaluación

  • Capacidad de búsqueda de información sobre un proceso químico industrial
  • Capacidad para inferir y razonar a partir de la base teórica del Principio de Le Chatelier
  • Desarrollo de un espíritu crítico en relación a los límites éticos y morales que acompañan a la ciencia y sus avances.

Fuentes

[1] Foto. https://www.cs.mcgill.ca/~rwest/link-suggestion/wpcd_2008-09_augmented/wp/f/Fertilizer.htm

[2] Foto. http://chemicalweapons.cenmag.org/who-was-the-father-of-chemical-weapons/

[1,2] Datos sobre vidas salvadas y muertes ocasionadas: www.scienceheroes.com

[3] Enlaces para el análisis del grupo A: http://www.detectivesdelahistoria.es/fritz-haber-vida-y-muerte-a-traves-de-la-quimica/

[4] Enlace para el análisis del grupo B:

ed.ted.com/lessons/the-chemical-reaction-that-feeds-the-world-daniel-d-dulek#watchrc

 “Breve historia de las baterías”

En 1749, Benjamin Franklin utilizó por primera vez el término “batería” para referirse a unas botellas de vidrio especiales que provocaban descargas eléctricas.

Alessandro Volta, en 1800, diseñó después la primera pila de la historia. Para ello Volta utilizó unos discos de zinc y plata separados por un baño empapado en salmuera, un líquido que hacía la función de electrolito. Cuando un cable se conectaba a ambos extremos de la pila, la corriente continua fluía. Un invento con el que Volta consiguió gran reconocimiento. Además, la unidad de tensión eléctrica recibió el nombre de voltio en su honor. Sin embargo, el dispositivo no podía proporcionar corriente eléctrica durante un largo periodo de tiempo.

El genio autodidacta John F. Daniell, gran amigo de Michael Faraday (el químico que descubrió las leyes de inducción electromagnética), decidió mejorar ese sistema. El británico ideó la pila Daniell en 1836 utilizando electrodos de zinc y cobre. Fue la primera en adquirir un uso práctico: sirvió para alimentar telégrafos, teléfonos y timbres de los hogares durante decenas de años.

Ya en 1866, el investigador francés Gearges Leclanché desarrolló la pila Leclanché, compuesta por dos electrodos de zinc y dióxido de manganeso. Sin embargo la gran novedad de la pila Leclanché residía en utilizar un electrolito en forma de pasta en lugar de líquido, lo cual lo hacía más ligera y fácil de transportar.

Casi al mismo tiempo que George Leclanché desarrollaba su pila, otro francés, Gaston Planté se planteaba cómo lograr que una batería descargara electricidad no solo una vez, sino que se pudiese regenerar. Así, en 1859 Planté desarrolló la batería de plomo-ácido, la primera recargable de la historia, la cual se regeneraba al hacer pasar una corriente eléctrica en sentido contrario.

No fue hasta el 1973 cuando se volvió a tener una revolución importante, y fue el físico estadounidense John B. Goodenough quien desarrolló las baterías de ión litio, utilizadas actualmente en la gran mayoría de dispositivos electrónicos utilizados hoy en día. Actualmente, Goodenough tiene 94 años, es profesor en la Universidad de Austin, Texas, y sigue trabajando en el desarrollo de las baterías.

Actividades

  1. Plantea las reacciones químicas de oxidación y reducción de las pilas de Volta y Daniell.
  2. Realiza un esquema de una pila electrolítica describiendo cada una de sus partes.
  3. Goodenough actualmente sigue trabajando en el desarrollo de las baterías de Ion Litio. Investiga qué nuevas tecnologías está desarrollando. ¿Qué aplicaciones podrían llegar a tener en un futuro próximo? En este apartado se pide aportar fuentes bibliográficas.

Objetivos

            Aprender historia de la química.

            Identificar los diferentes elementos de una pila electrolítica.

            Aplicar los conceptos de reacciones de oxidación y reducción.

            Identificar nuevas tecnologías que se están desarrollando para el futuro.

Criterios Evaluación

Identificar las partes de una pila y de una reacción de oxidación reducción.

Investigar sobre nuevas tecnologías aplicables en la actualidad.

Referencias Bibliográficas

Artículo. “De la pila de Volta al Powerwall de Elon Musk: Breve historia de las baterías” http://www.eldiario.es/hojaderouter/ciencia/bateria-pila-historia-Tesla-powerwall_0_389861108.html

                                                         José Miguel Andrés Rodríguez

PRINCIPIO DE LE CHATELIER

En 1888 el químico Henry Louis Le Chatelier enunció una teoría según la cual la modificación de un parámetro en una reacción en equilibrio, producirá un reajuste en el sistema hasta alcanzar una nueva posición de equilibrio. Su principio permite estimar como serán los cambios según la variable que se modifique. Estos parámetros pueden ser la temperatura, la presión, la concentración de las especies involucradas o la adición de un catalizador[1].

 

OBJETIVOS

  • Conocer los tipos de reacciones: reversibles o irreversibles
  • Conocer el concepto de equilibrio químico y las distintas constantes que marcan el equilibrio
  • Conocer los parámetros que pueden afectar a una reacción en equilibrio
  • Saber aplicar la Ley de Le Chatelier a problemas con modificación de parámetros.
  • Familiarizarse con el proceso de síntesis de amoníaco Haber-Bosch

 

DESARROLLO DE ACTIVIDAD

Lee el texto [1] y responde a las siguientes cuestiones acerca del principio de Le Chatelier.

  1. Como se podría mejorar el rendimiento de la reacción 2N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) modificando las concentraciones de las especies? Conoces algún proceso industrial que se base precisamente en este método para la síntesis de amoníaco? Dibuja un esquema del proceso
  2. En la reacción   H2(g) + I2(g) ⇄ 2HI, habría algún cambio si se aumentara la presión del sistema? Y en la reacción 2N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g)? En caso afirmativo indicar hacia donde se desplaza el equilibrio.
  3. En la reacción 2N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g), la reacción directa es exotérmica y la inversa, endotérmica. Teniendo esto en cuenta, como se modificará el equilibro con un descenso de la temperatura?
  4. Para la siguiente reacción responda las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas y justifícalo:

PCl3(g) + Cl2(g) ⇄ PCl5(g) ∆=-124kJ/mol

a)Al aumentar la presión la reacción se desplazará hacia el lado de los productos

  1. b) Al disminuir la temperatura la reacción se desplazará hacia el lado de los productos
  2. c) Si se aumenta la concentración de cloro, se disminuirá el rendimiento de la obtención de pentacloruro de fósforo.

 

EVALUACIÓN

En esta actividad se valorara

  • La correcta comprensión del texto dado
  • La comprensión de cómo se estabiliza una reacción y el sistema de equilibrio
  • El aprendizaje de los distintos parámetros que pueden afectar al equilibrio de una reacción química
  • La capacidad de resolver problemas de variación de parámetros de temperatura, presión y concentración en sistemas de equilibrio.
  • La capacidad de argumentación de las distintas afirmaciones.
  • El uso de una correcta redacción en casos de argumentación, sin faltas de ortografía.

 

BIBLIOGRAFÍA

[1]http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/principio-de-le-chatelier

[2]https://es.wikipedia.org/wiki/Amoníaco

[3]https://es.wikipedia.org/wiki/Cloruro_de_fósforo_(V)

La tabla periódica

Quién es el creador de la tabla periódica?

foto MeyerHa habido alguna discusión sobre quien merece ser reconocido como creador de la tabla periódica, si el alemán Lothar Meyer (en la izquierda) o el ruso Dmitri Mendeleiev.

Trabajando independientemente, ambos químicos produjeron resultados notablemente similares y casi en el mismo tiempo. Un libro de texto de Meyer, publicado el 1864, incluía una versión abreviada de una tabla periódica para clasificar los elementos. La mesa comprendía la mitad de los elementos conocidos organizados según su masa atómica y mostraba una periodicidad en función de esta.

El 1868, Meyer construyó una tabla extensa que entregó a un colega para su evaluación. Desgraciadamente para Meyer, la tabla de Mendeleiev se publicó el 1869, un año antes de que apareciera la de Meyer.

foto MendeleievDmitri Ivanovich Mendeleiev (1834-1907), el pequeño de 17 hermanos, nació en el pueblo siberiano de Tobolsk, donde su padre era profesor de literatura rusa y filosofía (en la izquierda, Mendeleiev, año 1904).

Mendeleiev no fue considerado un buen estudiante durante su juventud, en parte debido a su aversión por las lenguas clásicas, que eran un requisito educativo importando en aquel momento, a pesar de que sí mostró destreza por las matemáticas y la ciencia.

Después de la muerte de su padre, se trasladó a S. Petersburgo para estudiar en la universidad, graduándose el 1856. Mendeleiev impresionó tanto a sus instructores que le fue ofrecido un lugar para enseñar química. Después de pasar un año (1859-1860) en Alemania ampliando sus estudios devolvió a su lugar de profesor, donde estuvo hasta el 1890.

Durante este periodo escribió un libro de texto sobre química inorgánica, Principios de Química, del cual se hicieron trece ediciones (la última el 1947). En este libro organizaba los elementos conocidos en familias que presentaban propiedades similares. La primera parte del texto se consagró a la química, muy conocida, de los halógenos.

Más tarde, empezó con la química de los elementos metálicos ordenándolos según su poder de combinación: metales alcalinos primero (poder de combinación de uno), los alcalinoterris (dos), etc. Sin embargo, era difícil clasificar metales como el cobre y el mercurio que, a veces, presentaban valor 1 y otras veces 2.

Mientras intentaba buscar una salida en este dilema, Mendeleiev encontró relaciones entre las propiedades y los pesos atómicos de los halógenos, los metales alcalinos y los metales alcalinoterris, concretamente en las series Cl-K-Can, Br-Rb-Sr y Y-Cs-Ba. En un esfuerzo para generalizar este comportamiento a otros elementos, creó una ficha por cada uno de los 63 elementos conocidos, donde presentaba el símbolo del elemento, su peso atómico y sus propiedades físicas y químicas características.

Cuando Mendeleiev colocó las tarjetas en una mesa en orden creciente de pesos atómicos, disponiéndolas cómo en un solitario, quedó formada la tabla periódica. El 1869 desarrolló la ley periódica y publicó su trabajo Relación de las Propiedades de los Elementos y sus Pesos Atómicos. La ventaja de la mesa de Mendeleiev sobre los intentos anteriores de clasificación era que no sólo presentaba similitudes en pequeños grupos como las tríadas, sino que mostraba similitudes en un amplio entramado de relaciones verticales, horizontales y diagonales.

En el momento que Mendeleiev desarrolló su tabla periódica, las masas atómicas, experimentalmente determinadas, no siempre eran exactas y reordenó, de nuevo, los elementos todo y sus masas aceptadas. Por ejemplo, cambió el peso del berilio de 14 a 9. Esto colocó al berilio en el Grupo 2 encima del magnesio, las propiedades del cual se asemejaban más que no donde se había colocado antes (encima del nitrógeno).

En total, Mendeleiev tuvo que mover 17 elementos a nuevas posiciones para poner sus propiedades en correlación con otros elementos. Estos cambios indicaron que había errores en los pesos atómicos aceptados de algunos elementos y se volvieron a hacer los cálculos a muchos de ellos.

Sin embargo, después de que las correcciones fueron hechas, algunos elementos todavía necesitaron ser colocados en un orden diferente del que se deducía de sus pesos atómicos. A partir de los agujeros presentes en su mesa, Mendeleiev predijo la existencia y las propiedades de elementos desconocidos que denominó eka-aluminio, eka-boro y eka-silicio.

Más tarde se descubrieron el galio, el escandio y el germanio coincidiendo con sus predicciones. Además del hecho que la mesa de Mendeleiev se publicó antes de que la de Meyers, su trabajo era más extenso, prediciendo la existencia otros elementos no conocidos en aquel momento.

 

Referencia: http://www.edu365.cat/batxillerat/ciencies/taula/

 

Objetivos

  • Conocer el descubrimiento de la tabla periódica
  • Aprender las propiedades de cada grupo de elementos
  • Buscar información de forma crítica

Criterios de evaluación

  • Ser capaz de seleccionar información
  • Aplicar de forma correcta de las relaciones de cada propiedad

Indicaciones

  • A partir del artículo anterior debereis buscar información sobre los siguientes temas:

-Evolución de las distintas propiedades de los elementos en la tabla periódica.

-Que otros científicos o filósofos precedieron a Meyer y Mendeleiev en el estudio de los elementos.

Los orígenes de las pilas de combustible

Texto

“Una celda o pila de combustible es un dispositivo electroquímico que convierte la energía química de reacción directamente en energía eléctrica, mientras se suministre combustible y oxidante a sus electrodos, sin más limitaciones que los procesos de degradación o mal funcionamiento de los componentes. Como resultado de la reacción electroquímica se produce agua y electricidad. El agua abandona la pila de combustible a través de los electrodos y la corriente eléctrica pasa a un circuito externo.[..]” Seguir leyendo “Los orígenes de las pilas de combustible”

Cambio climático: del optimismo de Arrhenius al problema medioambiental

“Svante Arrhenius (1859-1927), físico sueco que llegó a ser rector de la Universidad de Estocolmo y director del Instituto Nobel. Desarrolló la teoría química de la ionización de los electrolitos, trabajo por el que obtuvo el premio Nobel en 1903. En 1895 presentó una comunicación en la que sugería que si se reducía o incrementaba la concentración de un constituyente menor de la atmósfera, el dióxido de carbono, en un cuarenta por ciento se podían originar retroacciones que provocasen el avance o el retroceso de los neveros. Por este motivo, se le puede considerar pionero del posible origen antrópico del cambio climático actual. Seguir leyendo “Cambio climático: del optimismo de Arrhenius al problema medioambiental”

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