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Cuadernillos de trabajo química apuntes
Tipo: Apuntes
1 / 93
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Unidad de Educación Media Superior Tecnológica Industrial y de Servicios
Unidad de Educación Media Superior Tecnológica Industrial y de Servicios
Créditos
Academia Nacional de Química
Unidad de Educación Media Superior Tecnológica Industrial y de Servicios
Introducción
Siempre hay un momento adecuado para aprender, pero nunca uno para dejar de hacerlo, la química está
en todo lo que nos rodea y la ciencia nos permite aprenderlo o explicarlo.
Como resultado del esfuerzo compartido de todos los miembros de la academia nacional de Química y con
un verdadero interés en fortalecer a los estudiantes del Nivel Medio Superior en un conocimiento de
carácter científico y tecnológico dentro del marco que marca el programa estudios del componente básico
del marco curricular común, hemos realizado una búsqueda de actividades de aprendizajes que desarrollen
en nuestros alumnos el aprender a aprender, a hacer, a ser y a convivir dentro de su entorno, tratando de
estimular la capacidad creativa y deseando despertar el interés y entendimiento de la química.
Este cuadernillo de apoyo está desarrollado pensando en los alumnos dispuestos a aprender en clase
presencial, semipresencial o virtual, utilizando estrategias que coadyuven a la adquisición de los
aprendizajes umbrales de los bloques 3, 4, 5 y 6 de la asignatura de Química II. Actividades que de manera
sencilla ayudan a los estudiantes a percibir sus áreas de oportunidad partiendo de sus conocimientos
previos, reforzando, a través de la lectura y estrategias diversas, aspectos conceptuales facilitando así la
comprensión del contenido disciplinar promoviendo además desarrollar el pensamiento crítico con un
lenguaje acorde a la ciencia.
A través de las lecturas se promueve el análisis, la reflexión y el razonamiento, desarrollando toda serie
actividades y diversos ejercicios que relacionan la química con la vida cotidiana, para establecer la
importancia de la asignatura que es parte de la vida de todo ser viviente, logrando hacer frente a los
problemas cotidianos y tomar las mejores decisiones.
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Prólogo
Excepto por los más simples, el hidrógeno y el helio, los átomos se hacen en las estrellas. Una cascada de
reacciones termonucleares ensambla el hidrógeno y el helio en átomos más grandes y más complejos los
cuales luego son expulsados hacia el espacio interestelar conforme la estrella envejece y muere. Ahí
navegan sin rumbo por años, de vez en cuando acercándose lo suficiente unos a otros para formar un
enlace. Entonces dos o más átomos hacen un compromiso de unir sus vidas por siempre. Estos enlaces
son el negocio de la química. En un eón o dos, un torbellino de materia interestelar autogravitando reúne a
los átomos solitarios, y a aquellos enlazados con sus similares, y los mete de cabeza en un sistema
planetario en formación. Hace cuatro mil quinientos millones de años, eso es lo que ocurrió en el cuello de
nuestro bosque galáctico. Nuestro pequeño, cálido y bien iluminado mundo es uno de los resultados. Todos
los átomos en la Tierra (el hidrógeno y el helio siguen exceptuados) provienen de estos eventos
interestelares lejanos y antiguos; el calcio en nuestros huesos; el potasio en nuestros nervios; y el carbono
y los otros átomos que en exquisito detalle codifican nuestra información genética y las instrucciones de
trabajo para construir un ser humano. También nosotros estamos hechos de polvo estelar.
Difícilmente existe algún aspecto de nuestras vidas que no sea tocado fundamentalmente por la química:
la electrónica y las computadoras; los alimentos y la nutrición; la medicina y los farmacéuticos; todas las
enfermedades incluyendo el sida y el cáncer, la esquizofrenia y el síndrome maniaco depresivo; las drogas,
legales e ilegales; el agua tóxica, y mucho de lo que llamamos naturaleza humana. Somos lo que somos
debido, al menos en gran parte, a los átomos y moléculas que nos constituyen, y a como éstos interactúan.
De una manera profunda y fundamental la química nos hace lo que somos.
Por ello, saber al menos algo acerca de la química es un prerrequisito para el funcionamiento basado en
el conocimiento de la sociedad humana, especialmente en nuestra altamente tecnificada civilización
mundial. Se toman decisiones políticas todos los días en las capitales del mundo basadas en el
conocimiento de la química. ¿Cómo pueden los ciudadanos, especialmente en una democracia, influir en
las decisiones que toman sus legisladores si entendemos tan poco de química? La química no es un tema
obligatorio en el currículo escolar estadounidense y pocos estudiantes lo aprenden. Puedes mirar televisión
en el horario de mayor audiencia por años y nunca toparte con unos pocos minutos de una disertación
coherente sobre el tema. ESTO NO ES SABIO.
CARL SAGAN
QUIMICA IMAGINADA, REFLEXIONES SOBRE LA CIENCIA,
FONDO DE CULTURA ECONÓMICA, 2006
Unidad de Educación Media Superior Tecnológica Industrial y de Servicios
Grupo: ________ Especialidad: _____________ Fecha: ____________ Valor ___punto
Apellido paterno Apellido materno Nombre del alumno: Firma
Actividad 1
Instrucciones: Lee la siguiente lectura “¿De qué manera el pH puede afectar al organismo?,
subraya las ideas principales e ideas secundarias, cada una de un color diferente, realiza un
mapa mental (bosquejo) al final de la lectura donde encontrará el espacio para ello.
Lectura 1:
¿DE QUÉ MANERA EL pH PUEDE AFECTAR AL ORGANISMO?
El pH puede afectar al organismo de muy distintas maneras, independientemente de la forma en que sea
(acidosis o alcalosis), además estas afecciones se pueden detectar por medio de la clínica, pero
molecularmente es difícil determinar en qué momento dado el pH influye en los dos principales patrones
de muerte celular, los cuales son necrosis y apoptosis; pondremos principal atención a la necrosis ya
que normalmente ocurre en una situación patológica, a diferencia de la apoptosis, la cual se presenta en
varios fenómenos fisiológicos normales. La necrosis es una muerte celular caracterizada por manifestar
inflamación, desnaturalización de proteínas y rotura de los organelos. En la necrosis normalmente se ven
implicadas varias causas como son: agentes físicos, químicos, microbiológicos, genéticos, nutricionales
y quizá más comúnmente por fenómenos hipóxicos. Pero a pesar de tener una gran variedad de agentes
la lesión reversible o irreversible lleva un patrón de sucesos similares que conllevan a la lesión, y entre
estos se encuentra una disminución del pH provocando una acidosis en el sitio de la lesión. Es muy
complejo precisar en qué sitio de la célula inició la lesión (membrana, mitocondria, ribosomas, núcleo),
pero no es difícil suponer que una disminución del pH en el sitio de la lesión está implicada en la
desnaturalización de proteínas, activación e inactivación de enzimas, etc. En la secuencia de sucesos
en una lesión isquémica podemos notar que la falta de oxígeno por la hipoxia prolongada en ese sitio
celular provoca una disminución de la fosforilación oxidativa y, por lo tanto, una disminución de ATP
(trifosfato de adenosina o adenosín trifosfato),* la disminución de este último se va a reflejar en la
desestabilización de la membrana que al no poder controlar sus diversas bombas-ATP la célula tendrá
una ganancia neta de Na (sodio) y, por lo tanto, una ganancia isosmótica de agua (que el agua con sales
o iones no está ni muy recargada ni muy insípida), provocando una tumefacción aguda de la célula. El
aumento de ATP activará la glucólisis anaerobia con la acumulación sucesiva de ácido láctico y una
acidosis local.
El pH ácido puede alterar la homeostasis de la célula de diversas formas:
mantienen una carga negativa a un pH alcalino), provoca un desenrollamiento de la proteína por repulsión
entre sus estructuras por poseer una misma carga (+). (5)
sufrirán algo similar: - Desnaturalización. - Alteración de la carga original - Modificación de su estructura,
de tal manera que sus sitios activos (ajustes inducidos según Koshland) no ajusten con su sustrato.
Activación de enzimas lisosómicas (como proteasas, nucleasas, etc.) las cuales, al exponerse a un pH
ácido sin sobrepasar el límite de su cinética, favorecerán a sus sitios activos, los cuales actúan como
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catalizadores ácidos generales, permitiendo una mayor actividad y velocidad de reacción,
autodestruyendo a la célula
Determinación del pH sanguíneo y la ecuación Henderson-Hasselbach.
El control fino del pH sanguíneo se logra por la tensión de CO 2
2
) y la concentración de bicarbonato
3
), estos últimos se regulan de manera muy estrecha en la sangre. En realidad, la concentración
del ion H
se determina por el índice del par ácido-base dominante en la sangre, bicarbonato: ácido
carbónico (H 2
3
3
2
3
De acuerdo a la relación de equilibrio de masa, el ion (H
) es proporcional (H 2
3
3
). El ácido
carbónico está en equilibrio con el CO 2
, debido a que el CO 2
suele combinarse con el agua para formarlo,
esta formación de ácido carbónico suele ser muy lenta en el plasma, pero como la mayor parte del CO 2
difunde al glóbulo rojo, esta unión suele acelerarse mil veces más con ayuda de una enzima llamada
anhidrasa carbónica. Por lo tanto, la relación completa entre estas especies ácido-básicas es como sigue:
3
2
3
2
2
El (H
) en algún momento es proporcional al índice de (CO 2
3
) y a la disociación constante del
ácido carbónico, además el CO 2
disuelto en la sangre está en relación con el CO 2
en estado gaseoso
2
) y con su coeficiente de solubilidad (D), el cual es de 0.03. A partir de esto, los científicos llegaron
a la conclusión de que la acidez sanguínea es proporcional al índice (D x PCO 2
3
) y a la constante
de disociación del ácido carbónico (K); con ello se produjo la ecuación de Henderson, la cual es una
sustitución de la ecuación representativa de la constante de equilibrio de una disociación iónica:
3
2
3
Con frecuencia no pensamos en la acidez en términos de (H
), este término muestra una simple relación
inversa del término pH más familiar. La concentración del ion (H
) a una temperatura normal de 37°C es
de 4 0 nmol/L o 4 0 nEq/L, lo cual nos da un pH de 7.4. Como la concentración de (H
) se expresa en
unidades de pH, se diseñó la Ec. de Henderson-Hasselbach, la cual establece la definición fisicoquímica
de pH sanguíneo. Recordando que el pH se define como; pH = - log (H+).
El equilibrio del PH en el organismo
Mantener la acidez y la alcalinidad balanceadas es la clave para un buen
funcionamiento del cuerpo. No debe pensarse en ácido como “malo” y
alcalino como “bueno”; la nutrición es vital para lograr un estado óptimo.
Para entender el concepto necesitamos primero comprender ¿Qué es el
pH o potencial de hidrógeno? Se trata de un valor utilizado con el objetivo
de medir la alcalinidad (base) o acidez de una determinada sustancia,
indicando el porcentaje de hidrógeno que encontramos en ella, midiendo la
cantidad de iones ácidos (H
). La escala del pH varía del 0 al 14, de forma
que se considera 7 como un valor de pH neutro, menos de 7 se vuelve más
ácido, arriba de 7 se vuelve más alcalino. La acidez o alcalinidad (base) del
cuerpo se puede medir por medio de la sangre, orina o saliva.
El nivel idóneo del pH en la sangre debe oscilar entre 7.35 y 7.45, pero la
contaminación atmosférica, los malos hábitos alimenticios o el estrés
acidifican el cuerpo y alteran este pH, la sangre reacciona y roba los nutrientes que necesita del resto de
órganos vitales para compensar el desequilibro.
«Amortiguamos»
gracias a las frutas
(bicarbonatos y ácidos
orgánicos).
«Neutralizamos»
gracias a las verduras
(minerales como el
potasio, el calcio o el
magnesio)
SABIAS QUE:
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digestión, nos reímos, nos duchamos y pensamos, las células nuevas sustituyen a las viejas, los
glóbulos blancos luchan contra los microbios y generamos calor para mantener una temperatura de 37
°C. En pocas palabras, la vida. Cada uno de estos pequeños acontecimientos produce un poco de
acidez. Porque cada uno de ellos solo es posible gracias a la transferencia de electrones. Esta visión
«química» de nuestro cuerpo rara vez se pone de manifiesto. Sin embargo, así estamos diseñados y la
vida se organiza alrededor de estas transferencias de electrones. De otro modo, nos quedaríamos
paralizados, nos moriríamos. Esto es lo que los biólogos llaman metabolismo, el cual está integrado por
dos componentes: el anabolismo (que construye el cuerpo y lo repara) y el catabolismo (procesos de
degradación, indispensables para eliminar las células viejas). Ambos componentes, independientes de
nuestra voluntad, son fruto de una sucesión permanente de reacciones químicas
Sobre el pH sanguíneo: entre otras enfermedades de la sangre, se encuentran la falta de glóbulos rojos
(anemia), el exceso de glóbulos rojos (policitemia), las anomalías de los glóbulos blancos (leucemia) y
la modificación del pH. Esta última puede provocar desde simples disfunciones si la modificación es
leve a graves trastornos, e incluso la muerte, si es importante.
Lectura tomada de:
Website title: Urano.blob.core.windows.net
URL: https://urano.blob.core.windows.net/share/i_avance/001000415/avance.pdf
Autor: Jean-Charles Schnebelen,
Producto esperado 1 Actividad 1
Mapa Mental 1 (bosquejo)
“De qué manera el pH puede afectar al organismo”
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Grupo: ________ Especialidad: _____________ Fecha: ____________ Valor ___punto
Apellido paterno Apellido materno Nombre del alumno: Firma
Actividad 2:
SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Unidad de
Educación Media Superior Tecnológica
Industrial y de Servicios
Elabora:
Carrera(s):
Grupos: Periodo escolar:
Asignatura:
Nombre del alumno(s): Total Puntos Obtenidos:
Instrucciones : Anote en cada casilla los puntos obtenidos por el alumno en cada criterio por evaluar.
Indicador Sí No Observaciones
Identificación de ideas primarias que
identifiquen el tema expuesto
Subrayado de color diferente las ideas
primarias
Identificación de ideas secundarias que
identifiquen el tema expuesto
Subrayado de color diferente las ideas
secundarias
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Grupo: ________ Especialidad: _____________ Fecha: ____________ Valor ___punto
Apellido paterno Apellido materno Nombre del alumno: Firma
Actividad 3
Instrucciones: Con ayuda de tu profesor y la siguiente lectura ““Curiosidades: química y
alquimia” realiza los ejercicios.
Lectura 2
“Curiosidades: química y alquimia”
Existe una clasificación química de los ácidos que los divide en:
Ácidos fuertes : Aquella sustancia que cede protones con facilidad:
Su escala es de 1 a 4: HCl, H 2
4
3
4
3
Ácidos débiles : Aquella sustancia que retiene protones con firmeza:
Su escala es de 4 a 6.9: H 2
3
3
, ácidos orgánicos
Bases fuertes : Sustancia que aceptan protones y los retienen con fuerza:
Su escala es 14 a 10: Na, K, Ca, Mg
Bases débiles : sustancias que aceptan protones con poca facilidad y los retienen con poca firmeza:
Su escala es 10 a 7NH 4
, aminas, poliaminas
Los pares conjugados de estas sustancias serán el contrario a su capacidad de retención de protones:
Ácido fuerte → Base débil
2
4
4
Ácido débil → Base fuerte
2
3
3
Base fuerte → Ácido débil
2
3
Base débil → Ácido fuerte
3
4
Por último, Van Silke pone de manifiesto el carácter constante del pH sanguíneo del cuerpo humano,
entre 6.8 y 7.6.
Las bases presentes en nuestra sangre capturan los ácidos. Esta
combinación produce ácido carbónico, que se elimina por los pulmones
en forma de dióxido de carbono. Los bicarbonatos se fabrican
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principalmente a partir de la fruta y del agua mineral rica en estos elementos.
Por ello es importante saber calculas el pH y el pOH en su vida.
El potencial hidrogeno (pH) es una escala numérica relativa que nos indica los rangos o intervalos de
validez, en la cual podemos determinar la acidez o basicidad de las soluciones; dicha escala va de 0 al
14, considerando que el rango de 0 a 7 se refiere a una solución acida, el límite exacto 7 será una
solución neutra, y de 7 a 14 una solución básica o alcalina
1
El pH se expresa matemáticamente a través de formas logarítmicas para un mayor significado, El pH es
el logaritmo decimal negativo de la concentración de los iones hidronio o hidrogeno.
3
O una expresión equivalente 𝑝𝐻 = −𝑙𝑜𝑔
El pOH se expresa matemáticamente a través de formas logarítmicas para un mayor significado, El pOH
es el logaritmo decimal negativo de la concentración de los iones hidroxilo.
−
Y la suma de ambos es pH + pOH = 14
Ejemplo:
¿Cuál es el pH de una solución de HCl 0.01M?
Utilizando la formula anterior tendremos que:
Colocando el valor de la concentración del Acido de =.01 M
Utilizando su calculadora el valor de pH es:
pH = 2
Lo cual indica que el HCl a la concentración de 0.01 M es un ácido fuerte, según la escala estudiada.
1
Lectura tomada de:
Website title: Urano.blob.core.windows.net
URL: https://urano.blob.core.windows.net/share/i_avance/001000415/avance.pdf
Autor: Jean-Charles Schnebelen,
Nota:
Recuerda:
Los corchetes
significan
concentración
molar de una
disolución
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SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR Unidad
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Servicios
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2
3
2
2
3
3
4
3
3
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Encontrando el balance en la vida.
La acidez y la alcalinidad son determinantes para la salud humana y sus niveles se miden en una
escala que se conoce como pH, que en el cuerpo humano debe ser ligeramente alcalino, por ello, los
alimentos que poseen esta tendencia son muy beneficiosos para la salud y especialmente cuando se
sufre de Diabetes.
Para mantener un pH equilibrado se necesita consumir un 60% de alimentos alcalinos y el resto debe
ser una 40% de alimentos ácidos.
La mayoría de las verduras y vegetales son alcalinas, pero hay algunas que se consideran con un
mayor contenido alcalino, por ejemplo, la espinaca cruda. Pero este alimento alcalino, si se cocina, se
acidifica. Del mismo modo, los espárragos, que también son alimentos alcalinos, son buenos sólo si
son verdes. Otros son pepino, brócoli, aguacate, apio, pimiento, etc. Las cebollas, la cebada y el
perejil son altos en contenido alcalino. Las cebollas, se pueden comer crudas para aprovechar al
máximo sus beneficios. Los jugos verdes de vegetales también se consideran parte de los alimentos
alcalinos. El consumo de sal debe ser limitado y mejor, sal marina que tiene yodo.
Aparte de las verduras, las frutas también son muy alcalinas. Los limones y las limas, aunque su
esencia es ácida, son alimentos alcalinos. Los limones tienen un alto contenido alcalino y además de
contener vitamina C. Las limonadas pueden hacer maravillas en lograr su meta de alcalinizar su
cuerpo. Los alimentos con alto contenido alcalino pueden ayudar a deshacerse de las depresiones y
el cansancio. Las papayas también tienen un alto contenido alcalino y su consumo conlleva a tener
una piel radiante, así como un cabello brillante. La sandía es otro alimento alcalino. Los mangos y
toronjas también se encuentran en este grupo. El aceite de oliva tiene un lugar especial en la tabla de
alimentos con un alto contenido alcalino. Es muy alcalinizante y los alimentos cocinados en aceite de
oliva pueden hacer maravillas en el pH del cuerpo. El aceite de oliva se recomienda incluso para la
piel y el cabello para mejorar su textura. Los tés de hierbas y agua de limón también contienen alto
contenido alcalino.
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Además, las frutas y las verduras contribuyen a la salud
cardiovascular gracias a la diversidad de Fito-nutrientes, el potasio y
la fibra que contienen. Se recomienda el consumo diario de frutas y
verduras frescas (incluidas bayas, hortalizas de hoja verde y
crucíferas y leguminosas) en cantidades adecuadas (400- 500 g
diarios) para reducir el riesgo de
cardiopatía coronaria, accidente
cerebrovascular e hipertensión*.
Las infusiones son buenas para los días fríos, mientras que el agua
de limón lo es para una tarde calurosa.
Para encontrar el balance en nuestro entorno que tenemos que
neutralizar.
La neutralización
La neutralización es un proceso en que reaccionan cantidades equivalentes de un ácido y una base.
La ecuación general que la describe se representa por:
Ejemplo:
2
Al hacer reaccionar un ácido en este caso el ácido clorhídrico con una base como el hidróxido de
sodio; los productos resultantes son la sal común o cloruro de sodio(NaCl) y agua, siendo por tal
motivo una reacción de neutralización ácido-base.
Como el HCl es un ácido fuerte y la NaOH es un base fuerte, también será una reacción completa o
irreversible.
A este tipo de reacción se le conoce como reacción de doble sustitución porque intercambian parejas
de iones.
+
2
Los iones H
+
del ácido sustituyen al elemento que acompaña al ion OH
-
de la base y a su vez el ion
-
sustituye al elemento que acompaña al ion H
+
en el ácido.
Otros ejemplos de reacciones de neutralización: