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#CremaBatidaConAzúcar
#AguaDeMate
#PrepararMasa
1. ¿Cómo creen que se producen los cambios en la bicicleta que quedó al aire libre? 2. ¿Qué otros cambios pueden mencionar en la imagen don- de sea evidente que se modifican los materiales? 3. Mencionen todos los materiales que reconozcan en las imágenes. 4. ¿Creen que es posible recuperar los distintos materiales de las imágenes luego de la acción que se muestra? ¿Cómo?
#MetalesOxidados Cuando dejamos la bicicleta al aire libre, si no tenemos ciertos cuidados, al cabo de un tiempo notaremos que se oxidó.
Transformaciones
Los materiales
Los sistemas
materiales
Materia, cuerpo, estados y materiales
Llamamos materia a todo lo que ocupa espacio. Un cuerpo es una porción de materia que tiene límites definidos. Empieza en un sitio y termina en otro. En conclusión, todos los cuerpos, al estar constituidos por materia, ocupan lugar, y ese lugar no puede ser ocupado por otros cuerpos al mismo tiempo. Los cuerpos pueden encontrarse en estado líquido, sólido o gaseoso. Estas presentaciones se denominan estados de agregación. Una mesa, por ejemplo, es un cuerpo sólido constituido por materia de diferentes orígenes, y a cada una se la llama material, por ejemplo: metales, plásticos y madera.
La composición de la materia
Si observamos un médano desde lejos, no llegamos a percibir que está forma- do por millones de granos de arena. Algo semejante ocurre con la materia. Está compuesta por pequeñas partículas, los átomos, que son porciones más redu- cidas en las que la materia puede dividirse por procedimientos químicos. Solo pueden observarse indirectamente, a través de instrumentos muy complejos, porque ni siquiera los poderosos microscopios usados para ver las estructuras celulares tienen suficiente aumento como para ver un átomo. En la naturaleza, existen 92 tipos diferentes de átomos o elementos. Los áto- mos pueden combinarse entre sí y formar unidades algo mayores, llamadas mo- léculas, que, por su pequeñez, siguen siendo invisibles para nuestros ojos. Las moléculas pueden estar formadas por átomos del mismo tipo, como la del gas oxígeno, que posee dos átomos de oxígeno. Así se forman sustancias simples. Por el contrario, las sustancias compuestas están integradas por átomos dife- rentes. Por ejemplo, dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno forman una molécula de agua. Además, las moléculas también pueden combinarse entre sí y generar infinidad de nuevas variedades denominadas sustancias puras, por ejemplo: el agua, el oxígeno, la sal y el azúcar. Con frecuencia, las sustancias pu- ras se llaman simplemente sustancias, y así lo haremos en este capítulo. A su vez, estas se pueden juntar unas con otras en proporciones variables, y de ese modo se forman las mezclas.
Modelo que representa al átomo. En el centro está el núcleo y a su alrededor se desplazan los electrones, que tienen carga eléctrica negativa. El núcleo está constituido por dos tipos de partículas: los protones (con carga eléctrica positiva) y los neutrones (sin carga).
Cuando llenamos una botella con un líquido, el aire que está en el envase es desplazado hacia el exterior. Así, el cuerpo gaseoso es desplazado por un cuerpo líquido.
¡Holaaa, grupo! Me hice lío. ¿Entonces puedo decir que un plato es un mate- rial en estado sólido?
Yo lo había pensado igual que vos, pero después de analizarlo me di cuenta de que lo correcto es decir que un plato es un cuerpo en estado sólido y que el material es la cerámica.
Grupo Ciencias Naturales Ceci, Juan, Lola, Tú
CON LA TECNOLOGÍA
Ni sólido ni líquido ni gaseoso
Aunque resulte sorprendente, los tres estados de la materia
que conocemos (sólido, líquido y gaseoso) constituyen un
porcentaje muy pequeño de la materia que contiene el
universo. Desde el viento solar y las tormentas geomagnéticas
hasta los tubos fluorescentes y las luces de neón, podemos
afirmar que en el universo casi toda la materia es plasma, un
estado que no es ni sólido ni líquido ni gaseoso.
El estado plasma aparece cuando un gas se ioniza. Si un gas se somete a temperaturas suficientemente elevadas, los átomos que lo forman se cargan eléctricamente y se rom- pen: el gas pasa a estar formado por núcleos (iones positivos) y electrones (iones nega- tivos) y se transforma entonces en un plasma, un gas de protones y electrones libres. La investigación sobre las características de este estado de la materia ha permitido el desarrollo de aplicaciones industriales, como las lámparas o los tubos fluorescentes (lo que se denomina plasmas artificiales), y la aparición de nuevos campos de investiga- ción, como la geofísica espacial, que estudia los plasmas naturales, por ejemplo, el Sol. El doctor Sergio Dasso dirige el equipo argentino de investigación sobre diferentes aspectos de la física de plasma y fluidos espaciales en los campos de la heliofísica (el área de la física que estudia el Sol), la geofísica espacial y la alta atmósfera. Una de las investigaciones que está llevando adelante este equipo es el estudio de la propagación de rayos cósmicos en la heliosfera, la región espacial que se encuentra bajo la influencia del viento solar, para intentar comprender cómo se transportan hasta alcanzar la Tie- rra. Los resultados de las investigaciones en este campo ayudarán a conocer mejor el entorno espacial y, por lo tanto, a entender y prever los efectos negativos que pueden tener ciertos fenómenos espaciales sobre determinadas herramientas tecnológicas. Un reciente descubrimiento explica que las nubes electromagnéticas expulsadas por el Sol pueden provocar tormentas geomagnéticas y perturbaciones en el campo mag- nético terrestre producidas por partículas en estado de plasma, conducidas por el viento solar. Estas tormentas causan alteraciones en satélites de comunicaciones y en sistemas de posicionamiento global (GPS).
Para ver > temas relacionados
En nuestro país, se investiga sobre la producción de plasma y sus aplicaciones tecnológicas. https://bit.ly/2O2hSMC
El viento solar consiste en una corriente de partículas (electrones y protones) que forman un plasma muy poco denso. La región espacial que está bajo su influencia se denomina heliosfera y se extiende más allá de la órbita de Plutón.
- Hagan una lista con objetos que encuentren en su entorno cotidiano en los que se manifieste el estado de plasma. Compa- ren su lista con la de un compañero: ¿enumeraron los mismos objetos? ¿Cuáles fueron las diferencias?
- Relean la nota de esta página y escriban un texto breve en el que mencionen los campos de investigación relacionados con el estado de plasma.
Los sistemas materiales
Un sistema material es una porción de materia que se considera en forma aislada para estudiar sus componentes. Por ejemplo, un trozo de estaño es un sistema material constituido por una sustancia simple que solo está formada por átomos de estaño. El gas dióxido de carbo- no es un sistema integrado por una sustancia compuesta, que tiene átomos de carbono y de oxígeno. La mayoría de los sistemas materia- les están compuestos por más de una sustancia, es decir, son mezclas. Los sistemas materiales pueden clasificarse según diferentes cri- terios. El más utilizado se basa en la distinción de fases. Una fase se identifica por sus propiedades intensivas, es decir, aquellas que no de- penden de la cantidad de materia (como el color, la elasticidad o la temperatura de fusión). Por ejemplo, en un vaso con agua y aceite de girasol se distinguen a simple vista dos fases: una amarillenta y menos densa, y otra transparente, fluida y más densa. En cambio, en agua con sal disuelta solo vemos una fase. Los sistemas con dos o más fases se denominan mezclas heterogé- neas. En cambio, aquellos con una sola fase son mezclas homogéneas o soluciones. A diferencia de lo que ocurre con las mezclas heterogé- neas, en una mezcla homogénea las propiedades intensivas son las mismas en todos los puntos.
Los métodos de separación
para mezclas heterogéneas
Los componentes de las mezclas heterogéneas pueden separarse usando diversos métodos. Para separar los componentes de mezclas de fases sólidas, en los casos en que las partículas tienen tamaño dife- rente, se usa el método de tamización. Un ejemplo es la separación de piedritas, arena y harina. Usando tamices cada vez más finos, se irán separando las fases. Cuando hay una fase sólida y una líquida (por ejemplo, una mezcla de arcilla y agua), puede recurrirse al método de filtración, que consiste en hacer correr la mezcla a través de un filtro. Así, quedan retenidas las partículas sólidas. Para separar los componentes de una mezcla de líquidos de diferente den- sidad que no se mezclan –como el agua y el aceite–, se utiliza el método de decantación, y el dispositivo que se necesita se llama ampolla de decantación. Puede hacerse siempre y cuando exista una diferencia importante entre las den- sidades de las fases. Se deja reposar la mezcla y estas se separan solas. Luego, se drena la que ha quedado en la parte inferior de la ampolla de decantación. El método de imantación se utiliza cuando una de las fases está compuesta por sustancias con propiedades magnéticas, y la separación puede realizarse con un imán. Una mezcla de pedacitos de hierro y trocitos de aluminio, por ejemplo, se puede separar de este modo, ya que el aluminio no será atraído por el imán.
En la decantación, la fase de menor densidad ocupa el lugar superior, y la de mayor densidad, el inferior.
Uno de los secretos más utilizados en repostería consiste en usar la harina que cae tras aplicar el método de tamización.
ACTIVIDADES
1. En pequeños grupos, armen una mezcla homogénea y otra hetero- génea considerando los siguientes elementos: agua • arena • alcohol • porotos • harina • sal • lavandina a. Conversen. ¿Qué fue lo que más les costó? ¿Qué acuerdos y desacuerdos tuvieron en el grupo? ¿Cómo los resol- vieron?
Ampolla de decantación
Tamiz
#PARAPENSAR#PARAPENSAR
1. ¿Qué conocimientos previos creen que debía tener Arquímedes para resolver el pro-
blema? ¿Qué propiedades consideró?
2. ¿Creen que Arquímedes estaba interesado en resolver el misterio de la corona? ¿Por qué?
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3. Si vivieran en la época de Arquímedes, ¿qué preguntas le harían para conocer en mayor
detalle el modo en que resolvió el problema y de qué manera pensó la solución?
4. Conversen con un compañero y, luego, anoten dos ideas nuevas que hayan aprendido
en las páginas de #ConCienciaCrítica.
1. Si tuviesen que comparar la cristalización con la destila- ción, ¿qué tendrían en cuenta? ¿Qué les costó comprender de las semejanzas y las diferencias entre ambos procesos? 2. Mencionen los cambios de estado que ocurren durante una destilación simple. 3. Si se destila agua mineral, ¿qué sustancia se obtiene en el balón? ¿Y en el colector?
Los métodos de separación
para mezclas homogéneas
En las mezclas homogéneas se reconoce una sola fase. La sustancia que se en- cuentra en menor proporción se llama soluto, y la que está en mayor proporción, solvente. Para separar mezclas homogéneas, se usan diferentes métodos. Si se desea separar una solución compuesta por un líquido y un sólido disuelto en él, para obtener el sólido se utiliza el método de cristalización. Se calienta el sistema hasta que el líquido se evapore, de modo tal que quede el sólido y se formen crista- les. Así, por ejemplo, se puede separar la sal en una solución de agua y sal de mesa. Cuando se tiene una solución compuesta por dos sustancias líquidas que se quiere separar y conservar, se usa el método de destilación simple, que consiste en calentar el sistema para evaporar el líquido y luego enfriarlo (condensarlo) por me- dio de un refrigerante. La mezcla se coloca en un balón o un matraz, que está unido al refrigerante, un tubo de vidrio ancho que rodea a otro más delgado. El tubo más grande tiene una entrada y una salida de agua, para que el líquido circule perma- nentemente y enfríe la superficie del tubo más delgado. El balón se calienta, y los vapores de la sustancia con menor punto de ebullición ascienden y van al refrige- rante. Allí, toman contacto con la superficie fría del tubo más fino, se condensan y van cayendo en un recipiente colector. Para separar dos sustancias líquidas con puntos de ebullición más cercanos entre sí, se usa el método de destilación fraccionada. Se utiliza un dispositivo como el de la destilación simple, pero se le agrega una columna para que los vapores de la sustancia con mayor punto de ebullición no pasen al refrigerante. Así, solo llega el líquido de menor punto de ebullición.
Detalle del refrigerante. En verde se indica el camino del agua usada para enfriar, y en azul, el camino que sigue el agua destilada.
Termómetro^ Refrigerante
Soporte Pinza Balón
Colector
Solución
Mechero
Salida de agua Entrada de agua
Líquido destilado
Aparato de destilación.
Para ver > temas relacionados
Ingresen en la página web para ensayar con diferentes tipos de soluciones: https://bit.ly/2xXDPCE
Si dejamos una solución de sulfato de cobre a temperatura ambiente, después de un tiempo el agua se evapora y se forman los cristales de sulfato de cobre.
1. Supongan que tienen 120 gramos de una sustancia X y 85 gramos de una sustancia Y. Al ponerlas en contacto, reaccio- nan, originan una nueva sustancia Z y liberan energía térmica en el proceso.
a. Escriban la ecuación correspondiente a la reacción. b. ¿A qué tipo de reacción corresponde? c. ¿Se trata de una reacción endotérmica o exotérmica? d. ¿Qué masa de sustancia Z se forma?
Las reacciones químicas
Las reacciones químicas son procesos en los que una o varias sustancias se combinan o separan y forman una o más sustancias nuevas. Estas reacciones se representan con ecuaciones, donde el símbolo + se lee como “reacciona con” y la flecha significa “produce”. Las fórmulas químicas a la izquierda de la flecha representan los reactivos. A la derecha, están las fórmulas químicas de los productos. Durante una reacción química, los átomos no se crean ni se destruyen. Por lo tanto, una ecuación química debe tener el mismo número de átomos a ambos lados de la flecha. Se dice entonces que la ecuación está balanceada.
Existen dos tipos de reacciones.
Cambios irreversibles y reversibles
Cuando las sustancias que se transformaron no pueden volver a su estado original, el cambio es irreversible. Eso es lo que sucede con un papel quemado, con el caramelo que se obtiene al calentar azúcar o con el óxido rojizo formado en el hierro. Por su parte, los cambios reversibles son los que permiten a los reactivos volver a las condi- ciones previas a la reacción. Es lo que ocurre con las figuras de acrílico con las que se pronostica el tiempo meteorológico, que están cubiertas de sales de cobalto. Estas sales, de acuerdo con la humedad del ambiente, adquieren color rosa o azul. Los cambios químicos que liberan energía térmica al medio se denominan exotérmicos, como la reacción entre el agua y la cal viva, que se emplea para pintar árboles y matar insectos y hongos. Las reacciones químicas que absorben energía térmica se llaman endotérmicas, como el caso de las compresas que usan los deportistas para enfriar partes del cuerpo lesionadas y calmar dolores.
La combustión del carbón es un proceso exotérmico. La energía térmica liberada puede usarse, por ejemplo, para cocinar la carne de un asado.
A + B reactivos
ECUACIÓN BALANCEADA C + D productos
A reactivo
LA DESCOMPOSICIÓN
C + D productos
En ella, a partir de una sustancia, se obtienen dos o más sustancias. A + B reactivos
LA COMBINACIÓN
C producto
En este caso, se parte de dos o más sustancias para obtener otra distinta.
EN CIENCIAS NATURALES
1. Registren sus conclusiones en un informe en el que ex- pliquen qué investigaron y cuáles fueron los resultados que obtuvieron. Si lo consideran necesario, incluyan esquemas
de las experiencias realizadas acompañados de sus corres- pondientes explicaciones.
RESULTADOS Y CONCLUSIONES
Materiales
- Vinagre.
- Bicarbonato de sodio.
- Una cucharita.
- Tres vasos.
- Un globo.
- Una balanza.
- Un embudo.
Explorando los cambios químicos
En esta actividad podrán explorar qué sucede con la cantidad de masa durante
un cambio químico.
Para hacer y pensar
1. Coloquen en un vaso una cucharadita de bicarbonato y una de vinagre. ¿Qué indicio de transformación química observan? 2. Calculen la masa en gramos de los materiales que van a utilizar. Para eso, pesen primero un vaso. Luego, coloquen cada sustancia en un vaso distinto, pésenlas por separado y descuenten en cada caso el peso del recipiente. Las sustancias para pesar son:
- Cinco cucharaditas de bicarbonato.
- Cinco cucharaditas de vinagre.
- El globo. 3. Registren los cálculos en una tabla como la siguiente. 4. Realicen la mezcla. a. Coloquen el embudo en la boca del globo. b. Viertan el bicarbonato a través del embudo. c. Viertan el vinagre. d. Aten rápidamente el extremo del globo y agiten la mezcla. 5. Pesen el globo con la mezcla y registren el resultado. 6. Comparen el peso que obtuvieron con el total que calcularon en el paso 3. Comenten: ¿qué conclusión pueden sacar? ¿Se pierde materia en un cambio químico? Fundamenten sus respuestas apoyándose en el resultado de la experiencia. 7. Hagan una puesta en común de lo que obtuvo cada grupo y de los problemas que se les presentaron, y anoten las conclusiones en el pizarrón. 8. Respondan: en este caso, un mayor volumen ¿indica mayor masa?
MATERIAL MASA EN GRAMOS Bicarbonato Vinagre Globo Total
1. Vuelvan a leer las respuestas que escribieron en “Ingresar” y respondan. a. ¿Qué cambios les harían después de estudiar el capítulo? b. ¿Qué aprendieron en este capítulo? ¿Qué actividades los ayudaron a comprender mejor los con- tenidos? ¿Qué temas les resultaron más difíciles de comprender? ¿Por qué? 5. Tachen la opción que no corresponda. 6. Indiquen cuántas fases reconocen en los siguientes sistemas materiales y anoten cuáles son. 7. Disponer de nueva información puede resultarnos de ayuda en numerosas situaciones de la vida. Veamos un ejemplo. Imaginen que se encuentran en una isla desierta y necesitan desesperadamente tomar agua, pero lo único que tienen es agua salada. Entre lo que hay en sus mochilas y lo que hallaron en su recorrido por la isla, cuentan con los siguientes elementos: una pava, trapos, un tubo flexible, un vaso de plástico, ramas secas, una chapa, un espejo y un encendedor.
a. Expliquen cómo se las arreglarían para obtener agua sin sal. b. Dibujen un esquema que muestre cómo usarían los materiales y para qué. c. Debatan propuestas con sus compañeros y pongan en práctica sus diseños.
a. Los sólidos tienen:
- un volumen definido – indefinido.
- una forma definida – indefinida.
b. En los sólidos, las fuerzas de atracción son:
- mayores – menores – iguales a las de repulsión.
c. Los líquidos tienen:
- volumen definido – indefinido.
- forma definida – indefinida.
d. En los líquidos, las fuerzas de atracción son:
- mayores – menores– iguales a las de repulsión.
e. Los gases tienen:
- volumen definido – indefinido.
- forma definida – indefinida.
