Buscar

Historia F+Q

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

Categoría

Sin categoría

Heyrovský: del análisis polarográfico al Nobel

El campo de la química analítica está dedicado, entre otras cosas, al estudio de la composición química de una muestra empleando para ello diversos métodos y técnicas. ¿Alguna vez has leído el etiquetado de una botella de agua? ¿Te has tenido que hacer unos análisis de sangre y orina? Son únicamente dos de las muchas situaciones en las que el análisis químico juega un papel destacado en nuestra vida diaria. ¡Necesitamos saber si un determinado elemento o compuesto está presente en una muestra y, si es posible, saber cuánto hay!

En esta línea, y allá por la primera mitad del siglo XX, Jaroslav Heyrovský (Imagen 1), trabajaba arduamente en su laboratorio. Fruto de tanto trabajo y de tanta excelente calidad, recibió el Premio Nobel en Química en 1959 por su descubrimiento y desarrollo de métodos polarográficos de análisis. Tan importante ha sido este científico que hay un centro de investigación fundamental en Praga (República Checa) que lleva su nombre. Pero… ¿Qué es la polarografía? Se trata de un método electroquímico que nos permite analizar el contenido de diferentes sustancias (analitos) en una disolución a través de medidas eléctricas. Para ello se emplean dos electrodos, uno de los cuales es de mercurio. Al aplicar un potencial característico del analito a cuantificar se produce una reacción redox y la intensidad de corriente aumenta hasta un nivel que depende de la concentración del analito en la disolución. Por lo tanto, a través de una recta de calibrado (Imagen 2), es posible saber la cantidad de analito presente en una muestra problema. Interesante, ¿verdad?

                               Imagen 1                                             Imagen 2

Cuestiones:

  • Sin necesidad de buscar más información, piensa algún ejemplo en el que la química analítica juegue un papel fundamental en los siguientes campos: alimentación, deporte, medicina, medioambiente, industria e investigación.
  • Busca en fuentes fiables algo de información sobre una de las respuestas que hayas dado en la cuestión anterior. ¿Qué métodos y técnicas se emplean para el análisis? ¿Cuáles son los valores correctos que debe dar el análisis?
  • Piensa algún ejemplo que prácticamente puedas ver cada día en el cual tenga gran importancia el fenómeno de la oxidación. Busca algo más de información sobre qué es lo que lo provoca y el proceso en sí.
  • B2: ¿Te atreverías a decir cuál es un inconveniente de la polarografía a día de hoy? Intenta encontrar un par de métodos o técnicas de naturaleza electroquímica y que sean muy utilizados en la actualidad para análisis.

Actividad para profundizar: Práctica: Cálculo de la cantidad de vitamina C que hay en un zumo. Construcción de una recta de calibrado.

Como miembro de un laboratorio de calidad debes realizar el análisis de vitamina C que hay en un zumo. Las técnicas electroquímicas son algunas de las más utilizadas para este análisis. En ellas, la señal eléctrica que obtienes al medir cada muestra es directamente proporcional a la concentración.

La siguiente tabla muestra las concentraciones que has medido de vitamina C (patrones), así como la señal eléctrica que has obtenido:

Concentración (Molar)

Señal eléctrica (microamperios)

0

0

0,0002

1,1

0,001

5,6

0,0015

7,8

0,002

10

0,0025

13,2

0,003

15

0,004

19,5

Con ayuda de un software de cálculo, construye una recta de calibrado. El análisis de la muestra de zumo ha dado una señal eléctrica de 9.1 microamperios. ¿Qué concentración de vitamina C tiene el zumo?

Objetivos:

El post tiene como finalidad introducir a los alumnos en el mundo de la química analítica y de las técnicas con base electroquímica para hacerles ver la importancia del análisis cuantitativo y los procesos redox en el día de hoy.

Modo de trabajo:

Las cuestiones deberán ser realizadas por los alumnos de modo individual o mediante trabajo en grupo. Al finalizar la actividad, y tras tener cada alumno sus propias conclusiones, se realizará una discusión constructiva en clase con orientaciones por parte del profesor.

La actividad para profundizar estará guiada totalmente por el profesor, con participación activa por parte del alumnado.

Criterios de evaluación:

En ambos casos se valorará la originalidad y el trabajo realizado, así como la participación activa para lograr una mayor profundización en los conceptos y en las aplicaciones de los contenidos vistos.

Justificación:

He realizado este post porque mi investigación durante la tesis doctoral ha estado centrada en el mundo del análisis. Además, para los alumnos de 2º Bachillerato, el tema de la electroquímica puede ser complicado, por lo que espero que esta entrada les pueda ayudar y motivar.

Bibliografía:

The Nobel Prize Website:

https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1959/heyrovsky/facts/

Anuncios

Faraday y la inducción electromagnética

Michael Faraday (1791-1867), científico británico, fue uno de los más grandes exponentes de la física del siglo XIX.

Seguir leyendo “Faraday y la inducción electromagnética”

Newton en 5 minutos, ¿Realidad o Ficción?

Volviendo del trabajo a casa he visto como un chaval de 12-13 años iba buscando en el móvil como estudiarse las leyes de  Newton en 5 minutos. Así que me he planteado hacer este blogResultado de imagen de newton basándome en ese razonamiento.

Intentare hacer una síntesis que se lea en breve minutos para luego ver si somos capaces de enfrentarnos a las preguntas con solo 5 minutos de breve resumen, sobre los 3 principios del movimiento.

Isaac Newton

Fue un científico ingles de los siglos XVII y XVIII, nació el 4 de enero de 1643 y murió el 31 de marzo de 1727. Es principalmente conocido por sus 3 leyes del movimiento que dieron pie a su conocida ley de la gravitación universal.

Leyes del movimiento

1º-Ley de la inercia

Un cuerpo permanecerá en un estado de reposo (velocidad cero) o de movimiento rectilíneo a velocidad constante, siempre y cuando una fuerza externa neta no actúe sobre él.

Ejemplo. Un auto se mueve a una velocidad de 100 m/s durante todo un viaje. Calcula el valor de la fuerza externa neta aplicada sobre él.

Como no varía su movimiento y es constante F= 0 N

2º-Ley de la inercia

La fuerza que actúa sobre un cuerpo es directamente proporcional a su aceleración. La tierra por ej. tiene una aceleración (gravedad)  de 9,8 m/s2, por lo cual la fuerza que nos atrae a ella es el Peso, el cual es proporcional a nuestra masa.

F=m*a

Ejemplo. Una fuerza le proporciona a la masa de 2,5 Kg. una aceleración de 1,2 m/s2. Calcular la magnitud de dicha fuerza.

F= 2.5 kg* 1.2 m/s2 = 3N

 

3º-Ley de acción- reacción.

Dice que si un cuerpo A ejerce una acción sobre otro cuerpo B, éste realiza sobre A otra acción igual y de sentido contrario.

Ejemplo. Cuando estamos en una piscina y empujamos a alguien, nosotros también nos movemos en sentido contrario. Esto se debe a la reacción que la otra persona hace sobre nosotros, aunque no haga el intento de empujarnos a nosotros.

Actividad

  • Después de leer el Blog.

a)Define los siguientes conceptos: Fuerza, aceleración, masa, peso y gravedad.

b)Razona: ¿Por qué es erróneo decir que pesamos los Kg que marca la bascula?

  • Resuelve los siguientes problemas y relacionados con la segunda ley de Newton.

a)Calcular la magnitud de la aceleración que produce una fuerza cuya magnitud es de 50 N a un cuerpo cuya masa es de 13,000 gramos. Expresar el resultado en m/s2.

b)Determinar la magnitud de la fuerza que recibe un cuerpo de 45 kg, la cual le produce una aceleración cuya magnitud es de 5 m/s2.

  • Calcula el valor del peso de los siguientes objetos, a partir de la masa que se indica. Expresa el resultado en la unidad de fuerza del SI.

a) Un paquete de arroz de masa 1 kg.

b) Un cuadernillo que tiene una masa de 150 g.

c) Una pequeña pieza de 150 mg de masa.

d) Un vaso, cuya masa es de 200 g.

e) Una bolsa de naranjas de 4 kg de masa.

f) Una pieza de acero de 2 toneladas.

Bibliografía

Física, Volumen I. Paul A. Tipler. Editorial Reverte, S.A. Bilbao, 1.995.

http://www.areaciencias.com

https://www.fisicanet.com.ar/fisica/f1_dinamica.php

EL OZONO Y EL CAMBIO CLIMÁTICO

EL OZONO Y EL CAMBIO CLIMÁTICO

 

La delgada banda de la estratosfera que protege a los seres vivos de la tierra de los dañinos rayos ultravioletas procedentes del Sol, fue descubierta hace más de un siglo. Mientras observa una descarga eléctrica durante un experimento en su laboratorio, el químico suizo Christian F.Schöenbein descubre un nuevo gas al que, por su intenso aroma, bautiza como ozono (que significa “olor” en griego). Habrá que esperar dos décadas para que el físico Jean-Louis Soret averigüe que un molécula de ozono (O3) está formada por tres átomos de oxígeno, uno más que en la molécula de oxigeno.

La mayor parte del ozono de la atmósfera (90%) está en la estratosfera. El descubrimiento de esta capa de ozono se atribuye oficialmente a los franceses Charles Fabry y Henri Buison, en 1913. Más que como una pantalla protectora, actúa como un colador que bloquea las radiaciones dañinas pero deja pasar la luz y el calor del Sol. El geofísico británico G.M.B. Dobson, por entonces un joven estudiante de doctorado, crea el primer aparato capaz de medir de forma precisa la concentración de ozono desde la superficie terrestre, el espectrofotómetro Dobson. En su honor, la concentración de ozono se expresa en unidades Dobson (DU).

Por primera vez, Sydney Champan explica desde el punto de vista químico cómo se crea y se destruye el ozono en la estratosfera. Una publicación en Nature desata la voz de alarma en 1974: ciertos gases de amplio uso industrial y liberados masivamente a la atmósfera podrían estar dañando gravemente la capa de ozono.

ACTIVIDAD

  1. Describe el ozono como elemento químico. ¿Cuáles son sus propiedades? ¿Por qué crees que el ozono juega un papel importante en el cambio climático?
  1. ¿Con qué elementos reacciona el ozono dañando la capa de ozono? Explica qué son esos elementos y escribe la reacción química que se produce.
  2. ¿Qué medida se ha llevado a cabo para reducir el agujero de la capa de ozono?
  3. Explica brevemente lo que ves en la imagen (4-5 líneas).

OBJETIVOS

  • Conocer el ozono como elemento químico identificando sus propiedades y asociándolas a las reacciones químicas que se producen en la capa de ozono.
  • Escribir correctamente las reacciones que se producen en la capa de ozono.
  • Identificar y describir los elementos que dañan la capa de ozono.
  • Diferenciar el ozono troposferico del estratosferico.
  • Reflexionar sobre la importancia de cuidar el medio ambiente.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

  • La capacidad de conocimiento sobre la capa de ozono y el calentamiento global.
  • Capacidad para recabar información e investigar en distintas fuentes bibliográficas haciendo una buena selección de la información.
  • Una buena expresión escrita, utilizando un lenguaje apropiado y sin faltas ortográficas.

 

REFERENCIAS

https://www.bbvaopenmind.com/la-capa-de-ozono-historia-y-evolucion/

​La luz​ y el espectro electromagnético

La luz es la energía emitida por una determinada fuente, ya sea una bombilla, un foco o una estrella como nuestro Sol. Un único rayo de luz está compuesto por energía capaz de transmitirse en múltiples longitudes de onda o frecuencias con una determinada intensidad, que dependerá de la naturaleza de la fuente emisora. Esta forma de emitir y transportar energía se conoce como radiación.

El espectro electromagnético (EM) es el rango de longitudes de ondas en la cual la energía de la luz se puede transmitir y va desde los 10-12 m a los 103 m. Como seres humanos, la naturaleza nos ha proporcionado un órgano para poder captar parte de este espectro: el ojo. Sin embargo, éste se encuentra muy limitado, ya que sólo nos permite distinguir una parte muy pequeña, lo que se denomina el espectro visible.

 

Related image
Fig1. Refracción de la luz

 

 

Actividad

Formar grupos de tres alumnos y trabajar cooperativamente con el objetivo de responder las siguientes cuestiones:

  1. Buscar los valores entre los que está comprendido el espectro visible y expresar los datos en nanómetros para longitudes de onda y en terahercios para frecuencias.
  2. ¿Tiene esto algo que ver con el arcoiris? Explica este fenómeno natural.
  3. Completar el espectro electromagnético no visible de longitudes de onda más grandes (derecha del espectro) y longitudes de onda más pequeñas (izquierda del espectro). ¿Qué ocurriría si un objeto emitiera energía en dichas longitudes de onda? ¿Seríamos capaces de distinguirlo con nuestros ojos?
  4. ¿Existe algún ser vivo cuyo rango de visión esté fuera del espectro visible? ¿Cúal y para qué finalidad tuviera desarrollada esa característica?
  5. Cita algún ejemplo de aplicación de longitudes de onda muy pequeñas en la vida cotidiana.
  6. ¿Qué nombre recibe un cuerpo que absorbe toda la luz y la energía que incide sobre él?

 

Objetivos

  • Estudiar y entender el espectro electromagnético.
  • Entender los conceptos de longitud de onda y frecuencia y su relación inversamente proporcional.
  • Identificar el espectro electromagnético en la Naturaleza.
  • Utilidades de las diferentes zonas del espectro en nuestra sociedad.
  • Fomentar el trabajo en grupo.

 

Criterios de evaluación

  • Uso adecuado de las unidades de longitud de onda y frecuencia.
  • Relacionar de manera correcta la teoría con la práctica.
  • Coherencia en las explicaciones de los fenómenos naturales asociados.
  • Cumplir con la fecha de entrega de la actividad.

 

Referencia bibliográfica

https://elpais.com/sociedad/2009/01/15/actualidad/1231974010_850215.html

¿De dónde viene el arcoíris?

Cuando somos niños nos encantan los cuentos de hadas y vivir en un mundo lleno de fantasía. Y el arcoíris es algo misterioso y mágico dentro de ese mundo y es curioso porque en mi caso a pesar de tener ya unos cuantos años, cada vez que tengo la suerte de ver un arcoíris sigo de alguna manera conectando un poquito con aquella fantasía. Pero el arcoíris es real y tiene una sencilla explicación que podemos entender gracias a un descubrimiento científico.

La primer persona que estudió el arcoiris fue Aristóteles, planteó una teoría sobre las leyes que regían el fenómeno óptico hoy tan conocido y admirado por todos. Decía que las tonalidades cálidas como el rojo o amarillo se originaban por la luz, y los colores sombríos  como el azul o purpura surgían cuando predominaba la oscuridad.

El primero en dar una explicación científica fue René Descartes en el año 1637.Dijo que el rojo, amarillo, naranja, verde, azul, índigo  y morado nacen cuando la luz del sol atraviesa las partículas de lluvia en distintos ángulos.

Pero fue la teoría de Isaac Newton la cual define que la luz blanca al pasar por un prisma se descompone en colores la que realmente nos explica este fenómeno.

Newton fue el primero en entender lo que era el arco iris: refractó la luz blanca con un prisma y la descompuso en colores básicos: rojo, naranja, amarillo, verde, azul y violeta.

Mediante sus experimentos se convenció de que la luz blanca no era la entidad simple que Aristóteles pensaba que era, sino más bien una mezcla de rayos muy distintos que correspondían a los diferentes colores.

Para sus experimentos, Newton usó prismas triangulares de cristal. La luz penetra por una de las caras del prisma y se refracta hasta descomponerse en diferentes colores, debido a que el grado de separación varía en función de la longitud de onda de cada color. Los prismas actúan de este modo gracias a que la luz cambia de velocidad cuando pasa del aire al cristal del prisma.

Actividad: Crear un Arcoiris casero.

Materiales necesarios:

  • Agua
  • Espejo
  • Tijera
  • Cuarto oscuro
  • Linterna/antorcha

Procedimiento:

Coloca el vaso de agua sobre una mesa y luego ubica el espejo en su interior en un ángulo. Asegúrate de que la habitación esté totalmente a oscuras. Cierra todas las cortinas y las persianas para que haya una oscuridad total. Toma la linterna o la antorcha y dirige la luz hacia el espejo que ubicaste dentro del vaso. Observa cómo aparece un arco iris en el ángulo de tu espejo. ¡Ajusta el ángulo del espejo como quieras!

 

Ejercicio:

¿Qué color tiene mayor longitud de onda el azúl o el rojo?

(Para ello puedes recurrir a internet)

 

Fuentes:

 

http://blog.nuestroclima.com/quien-estudio-el-arcoiris-por-primera-vez/

https://www.portalastronomico.com/el-prisma-de-newton/

https://explorable.com/es/experimento-para-crear-un-arco-iris

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.

 

Las pilas de combustible, ¿solución o quimera?

Las pilas de combustible son unos dispositivos electroquímicos que transforman la energía química contenida en un combustible (hidrógeno, hidrocarburos, alcoholes…) en energía eléctrica directamente. Esta conversión electroquímica no está limitada por el rendimiento de Carnot, lo que permite conseguir eficiencias relativamente elevadas. Aunque pueda parecer un invento del siglo XXI, lo cierto es que desde hace casi dos siglos se plantearon las bases de lo que puede ser una posible futura solución ambiental a los problemas de contaminación atmosférica, producto del uso masivo de combustibles fósiles para la generación de electricidad y en los vehículos de transporte con motor de combustión. Sin embargo, su desarrollo ha atravesado periodos de olvido, debido a las numerosas dificultades técnicas que presentan en comparación con otros sistemas de generación de electricidad. El interés por las pilas de combustible se ha dado en periodos de escasez en recursos energéticos, precipitando así su desarrollo y el de otras tecnologías de energía alternativas a las tradicionales.

Configuración del dispositivo de William R. Grove, según su publicación

Configuración del dispositivo de Grove (1843).

Actividad:

  • Lee el artículo de las pilas de combustible de http://www.wikiwand.com/es/Pila_de_combustible, poniendo especial atención en los apartados de Historia, Tecnología y Tipos de pilas de combustible.
  • Realiza un esquema de la evolución cronológica del desarrollo de las pilas de combustible.
  • Confecciona una tabla con los tipos de pilas de combustible, los materiales de los diferentes componentes (electrolito y electrodos), reacciones redox (semireacciones de oxidación/reducción en cada electrodo), rangos de temperatura de operación, aplicaciones y estado de madurez industrial. Para complementar la información se recomienda consultar diversas fuentes de información.
  • Comenta brevemente las ventajas e inconvenientes de cada tipo de celda de combustible, justificando las mismas en base a sus características específicas.
  • Debate en el aula sobre los científicos y los hechos que contribuyeron a un mayor avance de las pilas de combustible, las pilas de combustible como una solución viable a los sistemas convencionales de generación de electricidad, sus ventajas e inconvenientes en el contexto del transporte, uso residencial, industrial…

Objetivos:

  • Trabajar el concepto de las reacciones químicas tipo reducción-oxidación en un contexto de aplicación.
  • Conocer los tipos de celdas de combustible y sus características específicas.
  • Contextualizar la historia del desarrollo de las pilas de combustible relacionada con las soluciones para solventar las dificultades técnicas.
  • Fomentar el lenguaje y la forma de trabajar de los científicos, así como el espíritu crítico hacia los avances científico-tecnológicos.
  • Sensibilizar hacia las tecnologías de generación de energías renovables y sostenibilidad medioambiental.

Criterios de evaluación:

  • La identificación de las reacciones de oxidación-reducción empleando el método del ion-electrón para ajustarlas.
  • La capacidad de síntesis de la información consultada.
  • La justificación de la relación de las ventajas e inconvenientes de cada tipo de celda de combustible con sus diferentes características específicas.
  • La corrección de los conceptos químicos empleados.
  • La capacidad y participación del alumno para defender una opinión sobre un tema de ciencia en un debate.
  • La redacción cuidada, sin faltas de ortografía.

 

Referencias bibliográficas:

 

Las leyes de Kepler: la antesala de la Gravitación de Newton

Uno de los ingredientes fundamentales de cualquier investigación científica es la observación y las leyes de Kepler son un paradigma de esta idea. Seguir leyendo “Las leyes de Kepler: la antesala de la Gravitación de Newton”

Crea un blog o un sitio web gratuitos con WordPress.com.

Subir ↑