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Ciencias de la naturaleza 1ESO

El libro Ciencias de la naturaleza para 1.º de ESO

es una obra colectiva concebida, diseñada y creada

en el departamento de Ediciones Educativas de Santillana

Educación, S. L., dirigido por Enrique Juan Redal.

En su realización ha participado el siguiente equipo:

Ignacio Meléndez Hevia Miguel Ángel Madrid Rangel Margarita Montes Aguilera Susana Lobo Fernández Marcos Blanco Kroeger Eduardo Vidal-Abarca

REVISIÓN CIENTÍFICA

Julio Pérez Márquez Ignacio Meléndez Hevia Miguel Ángel Madrid Rangel

EDICIÓN

Susana Lobo Fernández Pilar de Luis Villota

DIRECCIÓN DEL PROYECTO

Antonio Brandi Fernández

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Índice

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VOLUMEN 1. LA TIERRA

1. El Universo y el Sistema Solar1. El Universo. Ideas antiguas y actuales ..................................... 82. Componentes y origen del Universo ....................................... 93. Tamaños y distancias en el Universo ....................................... 104. El Sistema Solar ...................................................................... 115. Los planetas interiores ............................................................ 126. Los planetas exteriores ............................................................ 137. Los asteroides y los cometas .................................................... 148. Conocimiento histórico del Universo ...................................... 15En profundidad. Lo que vemos en el cielo nocturno ................. 16Ciencia en tus manos. Tamaño y distancias en el Universo ...... 17Un análisis científico. La superficie de la Luna ......................... 19El rincón de la lectura. El Universo en una cáscara de nuez ..... 21

2. El planeta Tierra1. El planeta Tierra ..................................................................... 242. Los movimientos de la Tierra .................................................. 253. Las estaciones .......................................................................... 264. La Tierra y la Luna .................................................................. 285. Las capas de la Tierra. La geosfera ........................................... 306. Atmósfera, hidrosfera y biosfera .............................................. 327. Dos medios para la biosfera .................................................... 33En profundidad. Meridianos, paralelos y husos horarios ........... 34Ciencia en tus manos. Análisis de un texto científico ................ 35Un análisis científico. La rigidez del manto terrestre ................ 37El rincón de la lectura. Aventura al centro de la Tierra ............. 39

3. La atmósfera terrestre1. La atmósfera terrestre. Composición del aire ........................... 422. La estructura de la atmósfera ................................................... 433. El origen de la atmósfera ......................................................... 444. La presión atmosférica y el viento ............................................ 455. La humedad y las nubes .......................................................... 466. Las precipitaciones .................................................................. 477. El estado de la atmósfera. La meteorología .............................. 488. Las previsiones meteorológicas y el clima ................................ 499. El impacto de las actividades humanas .................................... 5010. La corrección del impacto sobre la atmósfera ........................ 51En profundidad. Observación del cielo ...................................... 52Ciencia en tus manos. Toma de datos ....................................... 53Un análisis científico. El mal de altura y el entrenamiento en altitud ..................................................................................... 55El rincón de la lectura. Viaje de un naturalista alrededor del mundo ................................................................................... 57

4. La hidrosfera terrestre1. El agua de la Tierra ................................................................. 602. El agua de los océanos ............................................................. 623. El agua de los continentes ....................................................... 634. El ciclo del agua ...................................................................... 645. El agua que necesitamos ......................................................... 656. El agua potable ........................................................................ 667. La calidad del agua .................................................................. 67En profundidad. Cuando la hidrosfera se convierte en amenaza 68Ciencia en tus manos. La formación de nubes .......................... 69Un análisis científico. El uso del agua ....................................... 71El rincón de la lectura. Sobre el agua ........................................ 73

5. Los minerales1. Los materiales de la geosfera ................................................... 762. La clasificación y el origen de los minerales ............................ 783. Las propiedades de los minerales ............................................ 804. Importancia y utilidad de los minerales .................................. 81En profundidad. Explotaciones mineras e impactos ambientales 82Ciencia en tus manos. Observación de característicasde los minerales .......................................................................... 83Un análisis científico. Las actividades mineras ......................... 85El rincón de la lectura. El médico ............................................. 87

6. Las rocas1. Las rocas están formadas por minerales .................................. 902. Las rocas sedimentarias ........................................................... 913. Las rocas magmáticas .............................................................. 944. Las rocas metamórficas ........................................................... 955. El ciclo de las rocas ................................................................. 966. Los usos de las rocas ................................................................ 97En profundidad. Los fósiles ....................................................... 98Ciencia en tus manos. Estudio de la velocidad de cristalización 99Un análisis científico. Combustibles fósiles e impacto ambiental . 101El rincón de la lectura. Los refugios de piedra .......................... 103

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VOLUMEN 2. LA BIOSFERA

7. Los seres vivos1. Características de los seres vivos ............................................. 1102. La composición química de los seres vivos ............................. 1113. La célula .................................................................................. 1124. La célula animal y la vegetal .................................................... 1135. Los organismos unicelulares y los pluricelulares ..................... 1146. La clasificación de los seres vivos ............................................ 1157. Los cinco reinos ...................................................................... 1168. Las especies ............................................................................. 1179. La historia de la vida ............................................................... 11810. La biodiversidad ................................................................... 120En profundidad. El microscopio ................................................ 122Ciencia en tus manos. Observación de células al microscopio .. 123Un análisis científico. Las colonias de diatomeas ...................... 125El rincón de la lectura. La biodiversidad de las praderas .......... 127

8. Los animales vertebrados1. El reino Animales .................................................................... 1302. Características de los vertebrados ............................................ 1313. Los mamíferos ......................................................................... 1324. Las aves ................................................................................... 1345. Los reptiles .............................................................................. 1356. Los anfibios ............................................................................. 1367. Los peces ................................................................................. 137En profundidad. La especie humana .......................................... 138Ciencia en tus manos. Realización de un esquema científico .... 139Un análisis científico. Huevos de aves y huevos de reptiles ...... 141El rincón de la lectura. Vivir entre chimpancés ........................ 143

9. Los animales invertebrados1. Los poríferos y los celentéreos ................................................. 1462. Los gusanos ............................................................................. 1473. Los moluscos ........................................................................... 1484. Los artrópodos ......................................................................... 1505. Los equinodermos ................................................................... 153En profundidad. Tipos de insectos ............................................ 154Ciencia en tus manos. Elaboración de un modelo experimental .. 155Un análisis científico. Las sociedades de insectos ..................... 157El rincón de la lectura. Las trampas de las arañas ..................... 159

10. Las plantas y los hongos1. El reino Plantas ....................................................................... 1622. Las plantas sin flores ............................................................... 1633. Las plantas con flores .............................................................. 1644. Las hojas, el tallo y la raíz ....................................................... 1655. La nutrición de las plantas ...................................................... 1666. La relación de las plantas ........................................................ 1677. La reproducción de las plantas ................................................ 1688. El reino Hongos ...................................................................... 170Ciencia en tus manos. Estudio de hojas .................................... 171Un análisis científico. La nutrición de las plantas ..................... 173El rincón de la lectura. El bosque animado ............................... 175

11. Los seres vivos más sencillos1. El reino Protoctistas ................................................................. 1782. El reino Moneras ..................................................................... 1803. Los virus .................................................................................. 1824. Los microorganismos y su papel en la biosfera ........................ 1835. Las enfermedades producidas por microorganismos ............... 1846. La lucha contra las enfermedades infecciosas .......................... 185En profundidad. Los líquenes .................................................... 186Ciencia en tus manos. Observación de microorganismos ......... 187Un análisis científico. El crecimiento de las bacterias ............... 189El rincón de la lectura. El bacilo robado ................................... 191

VOLUMEN 3. LA MATERIA

12. La materia y sus propiedades1. La materia ............................................................................... 1982. La medida ............................................................................... 1993. La longitud .............................................................................. 2004. La superficie ............................................................................ 2015. El volumen .............................................................................. 2026. La masa ................................................................................... 2037. La densidad ............................................................................. 2048. Otras magnitudes fundamentales ............................................ 205En profundidad. El error en las medidas ................................... 206Ciencia en tus manos. Representaciones gráficas ...................... 207Un análisis científico. La medida y la historia ........................... 209El rincón de la lectura. La naturaleza de los cuerpos ................ 211

13. La materia y su diversidad1. Los estados de la materia ......................................................... 2142. Los cambios de estado ............................................................. 2163. Las mezclas ............................................................................. 2184. Las sustancias puras. Compuestos y elementos ....................... 2205. Materiales sintéticos ................................................................ 2216. Los residuos y el reciclado ....................................................... 222Ciencia en tus manos. Interpretación de resultados y obtención de conclusiones de un experimento ......................... 223Un análisis científico. El enigma de las llaves ........................... 225El rincón de la lectura. La fabricación de Cavorita .................... 227

14. La composición de la materia1. La materia está formada por átomos ........................................ 2302. Los elementos químicos .......................................................... 2313. Átomos, moléculas y cristales .................................................. 2324. Las sustancias y las fórmulas ................................................... 2335. Los elementos en la naturaleza (I) ........................................... 2346. Los elementos en la naturaleza (II) .......................................... 236En profundidad. Hidrógeno y oxígeno unidos. El agua ............. 238Ciencia en tus manos. Elaboración de un informe científico ..... 239Un análisis científico. El aire: un bien común en peligro .......... 241El rincón de la lectura. El mundo al final del tiempo ................ 243

PON EN PRÁCTICA TUS CAPACIDADES ............................. 248ANIMALES REPRESENTATIVOS DE ESPAÑA ..................... 258ÁRBOLES REPRESENTATIVOS DE ESPAÑA ........................ 260ROCAS Y MINERALES DE ESPAÑA ....................................... 262CONCEPTOS CLAVE ............................................................... 264

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12 La materia y sus propiedades

En esta unidad…

• Conocerás cuáles son las propiedadesde la materia.

• Reconocerás las magnitudes fundamentales más usuales: longitud, masa, tiempo y temperatura.

• Identificarás algunas magnitudes derivadas, como la superficie,el volumen y la densidad.

• Aprenderás a realizar medidasy a expresarlas correctamente.

• Comprenderás la necesidad de definirun Sistema Internacional de unidades.

• Conocerás las unidades de usomás común.

• Aprenderás a realizar cambiosde unidades.

• Aprenderás los pasos a seguir para realizaruna representación gráfica.

PLAN DE TRABAJO

Ingredientes para preparar alfajores.

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«Para elaborar el alfajor pre-pararás lo que voy a decir: una

azumbre de miel blanca. Tres medios de avellanas y una libra de almendras, todo ello tostado y tronzado. Onza y media de canela

en polvo. Dos onzas de matalauva, cuatro adarmes de clavo y cuatro de cilantro, todo ello tostado y molido. Una libra de ajonjolí tostado. Ocho libras de polvo de moler, sacado de rosquillos de pan sin sal ni levaduras, muy cocidos en el horno. Con media libra de azúcar harás almíbar, luego agregarás la miel, y cuando esté su-bida de punto, le echas los avíos, tres puñados de harina cernida y polvo de moler. Muélelo para que todo quede bien mezclado.»

Este texto corresponde a un frag-mento de una receta árabe de la Edad Media, que siguen empleando toda-vía los reposteros en Medina Sidonia (Cádiz) para elaborar alfajores. Aunque hoy día no utilizamos li-bras ni onzas para medir la masa, ni azumbres para medir el volumen, an-tiguamente el uso de estas y otras unidades, como el quintal y la fanega, era muy habitual. En la actualidad existe un Siste-ma Internacional de unidades que comparten casi todos los países.

s

1. ¿Cuál es la unidad de medida que utilizamos actualmente para medir la masa? ¿Y para medir el volumen?

2. Nombra algunas sustancias que conozcas, ¿dónde se encuentran en la naturaleza?

3. ¿Qué instrumento utilizarías para medirla longitud de los lados del patio? ¿En qué unidades darías el resultado?

4. ¿Qué te daría más idea de lo grande quees el patio del colegio?a) Medir la longitud de un lado.b) Calcular la superficie.

RECUERDA Y CONTESTA

Busca la respuesta¿Qué magnitud puedes medircon una probeta?

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El aire es materia

El aire es un gas incoloro y no podemos verlo. A pesar de esto, el aire tiene masa y ocupa un volumen, por tanto, es materia. Podemos comprobarlo de manera sencilla. Atamos dos globos inflados en los extremos de una varilla de madera y la sujetamos del centrocon un cordel, de forma que quede equilibrado. Si pinchamos uno de los globos, comprobaremos que el conjunto se desequilibra. Esto se debe a que el globo inflado contiene aire y, por tanto,su masa es mayor que la del globo pinchado.

EN PROFUNDIDAD

La materia

Todo lo que nos rodea y podemos percibir con nuestros sentidos está formado de materia. El libro que estamos leyendo, el lápiz con el que escribimos, el agua que bebemos y el aire que respiramos son materia.

Propiedades generales

La materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un espacio, es decir, tiene volumen.

Estas características, la masa y el volumen, son comunes a toda la ma-teria y nos sirven para poder definirla. Por ello, las llamamos propie-dades generales de la materia.

Propiedades específicas

Cada cuerpo puede estar constituido por distintas clases de materia a las que llamamos sustancias. Por ejemplo, en un lápiz es fácil observar que hay dos sustancias diferentes: el grafito, que forma la mina, y la madera, que forma la cubierta.

Para diferenciar unas sustancias de otras, es necesario conocer las cua-lidades que las caracterizan, como pueden ser su color, su olor, su sabor, su estado físico, su densidad, si dejan pasar la luz, etc.

Las propiedades que nos permiten distinguir unas sustancias de otras se llaman propiedades específicas.

La utilidad de los materiales depende de sus propiedades.

1. ¿Cuáles son las propiedades generales de la materia? ¿Por qué reciben ese nombre?

2. Nombra tres propiedades específicas de la materia.

3. Explica por qué el airees materia, aunqueno podamos verlo.

4. Busca en los conceptos claveel término «sustancia».

ACTIVIDADES

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Madera

Grafito

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5. ¿Qué es una magnitud física?

6. ¿Cómo se expresa el resultado de una medida? ¿A qué se denomina «cantidad» y a qué «unidad»?

7. Mide la longitud y la anchura de este libro y expresa el resultado en centímetros. ¿En qué unidades tendrías que expresar la medida si usas el Sistema Internacional?

ACTIVIDADES

La medida

Si queremos describir un objeto, como el pupitre en el que estamos sentados, es necesario fijarse en las propiedades que lo caracterizan y que son específicas de él: su altura, la superficie del tablero, el material del que está hecho, la comodidad que proporciona, etc.

Magnitudes físicas

La mayoría de las propiedades que describen el pupitre, como la altura o la superficie del tablero, las podemos medir. Para ello, utilizamos un patrón con el que compararlas y un instrumento de medida adecuado.

Todas las propiedades que podemos medir, es decir, cuantificar, se denominan magnitudes.

Sin embargo, no hay ningún patrón ni ningún instrumento que mida otras propiedades, como lo cómodo que resulta un pupitre o lo bonito que es. La comodidad o la belleza no son magnitudes.

Para medir la longitud del tablero de nuestro pupitre, lo primero que debemos hacer es elegir una unidad adecuada. Podría ser la longitud de una regla, la de la palma de la mano, la de un lápiz, etc. A continuación, comparamos la longitud del tablero con la longitud de la unidad elegida. La cantidad de veces que se repita representa el valor de la medida.

El resultado se expresa mediante una cantidad seguida de la unidad ele-gida. La cantidad representa el número de veces que se repite la unidad.

Magnitudes fundamentales y derivadas

Algunas magnitudes, como la longitud, la masa y el tiempo, se deter-minan mediante una medida directa. A estas se las denomina magnitu-des fundamentales, son independientes entre sí y se han elegido para expresar las demás mediante combinaciones matemáticas de ellas.

Aquellas que se expresan mediante la combinación matemática de las magnitudes fundamentales se denominan magnitudes derivadas. Por ejemplo, la velocidad se obtiene dividiendo una longitud, el desplaza-miento, entre el tiempo empleado en recorrerlo.

Sistema Internacional de unidades

Para realizar la medida de una magnitud disponemos de una gran di-versidad de unidades. Pero para poder comparar lo que medimos es importante que todos utilicemos las mismas unidades. Por eso, existe un Sistema Internacional de unidades (SI) que asigna a cada magnitud fundamental una unidad de medida.

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Al realizar una medida, la cantidad puede variar si se utilizan distintas unidades. Así, la medida del tablero de nuestro pupitre puede ser de 3 lápices o de 4 palmos.

Principales magnitudes fundamentales

Prefijos del Sistema Internacional

Magnitud

Unidad

Símbolo

Longitud

metro

m

Masa

kilogramo

kg

Tiempo

segundo

s

Temperatura

kelvin

K

Prefijo Símbolo Equivalencia

giga G1 000 000 000

(mil millones)mega M 1 000 000 (un millón)kilo k 1 000 (mil)

hecto h 100 (cien)deca da 10 (diez)deci d 0,1 (un décimo)centi c 0,01 (un centésimo)mili m 0,001 (un milésimo)

micro μ0,000 001

(un millonésino)

nano n0,000 000 001

(un milmillonésimo)

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La longitud

Cuando determinamos nuestra altura, la distancia que hay entre el co-legio y nuestra casa, la distancia que separa la Tierra del Sol o incluso el tamaño de una célula, estamos midiendo longitudes.

La longitud es la distancia que hay entre dos puntos, y probablemente es la magnitud que medimos con mayor frecuencia.

Medida de la longitud

La longitud es una magnitud fundamental. La unidad de longitud en el Sistema Internacional es el metro (m).

Para medir una longitud podemos emplear una cinta métrica, fabricada con un material que no se estire, y en la que esté marcada la distancia que corresponde a un metro. A su vez, esta distancia está dividida en partes iguales, que equivalen a unidades menores que el metro.

En muchas ocasiones, necesitamos medir longitudes muy grandes o muy pequeñas, para lo que utilizamos unidades mayores o menores que el metro, denominadas múltiplos o submúltiplos, respectivamente.

Cambios de unidades

Una misma medida puede expresarse con diferentes unidades. Al cam-biar las unidades, la cantidad que representa la medida varía, por lo que la calculamos en función de la equivalencia que existe entre ellas.

Al realizar estos cálculos, hacemos un cambio de unidades. Por ejemplo:

• Sabemos que la altura de Juan es 1,67 m. Si queremos expresar esta medida en centímetros, lo primero que debemos saber es la equiva-lencia entre ambas unidades y, a continuación, aplicarla:Equivalencia: 1 m 5 100 cmResultado: 1,67 m 5 1,67 3 100 cm 5 167 cm

• Sabemos que el diámetro aproximado de una moneda de dos euros es de 2,5 cm, ¿cuánto mide expresado en metros?Equivalencia: 1 cm 5 0,01 mResultado: 2,5 cm 5 2,5 3 0,01 m 5 0,025 m

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Aunque en la actualidad no se utiliza,en el Archivo Internacional de Pesasy Medidas de París se conserva una barrade platino e iridio que sirvió como patrónpara definir el metro como unidad de longitud.

08. Cuando se expresa una medida, las unidades no terminan en punto ni se le añade una «s» final para el plural. ¿Cuáles de las siguientes medidas de longitudes están expresadas de forma incorrecta y por qué?

a) 5 Km d) 56 m b) 2 mm. e) 4 Hm. c) 17 cms f) 23 km

09. Expresa en metros las siguientes longitudes.

a) 25 mm c) 1,2 km b) 5,3 dam d) 5 000 mm

10. Un cable tiene una longitud de 2 hm. Expresa esta magnitud en las siguientes unidades.

a) km c) dm b) m d) dam

ACTIVIDADES

Unidad y símbolo Equivalencia en metros

Kilómetro (km)

Hectómetro (hm)

Decámetro (dam)

Metro (m)

Decímetro (dm)

Centímetro (cm)

Milímetro (mm)

Micrómetro (mm)

1 000 m

100 m

10 m

1 m

0,1 m

0,01 m

0,001 m

0,000 001 m

Múltiplos y submúltiplos del metro

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201

La superficie

Si necesitamos hacernos una idea del tamaño del patio de nuestro cen-tro escolar, no es suficiente con medir su longitud, sino que tendremos que calcular su superficie.

Llamamos superficie a la magnitud que expresa la extensión de un cuerpo en dos dimensiones, el largo y el ancho.

Medida de la superficie

La superficie es una magnitud derivada de la longitud.La unidad de superficie en el Sistema Internacional es el metro cuadrado (m2).

Cuando deseamos conocer la superficie de un cuerpo, necesitamos realizar medidas de longitud y relacionarlas mediante una determinada ecuación matemática que depende de su forma:

• Objetos de forma regular. Para calcular su superficie utilizamos la ecuación matemática que corresponde a su forma. Si el objeto tiene forma circular, la superficie se calcula multiplicando el número p por el valor del radio al cuadrado.

• Objetos de forma irregular. Su superficie la podemos calcular des-componiendo la figura en formas más o menos regulares. Calcula-mos las superficies de cada una de las figuras y las sumamos.

• Este sistema nos da un valor aproximado de la superficie, por lo que decimos que es una estimación.

4

La superficie irregular de las alas de una mariposa se puede estimar descomponiéndolas en figuras regulares,calculando la superficie de dichas figuras y sumándolas.

11. ¿Cuál es la unidad de superficie en el Sistema Internacional?

12. ¿Qué fórmulas matemáticas nos permiten calcular la superficie de las siguientes figuras?

a) Cuadrado. b) Rectángulo. c) Triángulo. d) Rombo. e) Círculo.

13. ¿La superficie es una magnitud fundamental o derivada?

ACTIVIDADES

Unidad y símbolo Equivalencia en metros cuadrados

Kilómetro cuadrado (km2)

Hectómetro cuadrado (hm2)

Decámetro cuadrado (dam2)

Metro cuadrado (m2)

Decímetro cuadrado (dm2)

Centímetro cuadrado (cm2)

Milímetro cuadrado (mm2)

1 000 000 m2

10 000 m2

100 m2

1 m2

0,01 m2

0,000 1 m2

0,000 001 m2

Múltiplos y submúltiplos del metro cuadrado

G F

Altu

ra

G F

G FBase

Radio

Superficie 5 p 3 r2

Superficie 5 base 3

2 altura

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14. ¿Qué diferencias hay entre el volumen de un cuerpo y su capacidad?

15. ¿Qué capacidad en mL tiene un recipiente cuyo volumen es de 2 dm3?

ACTIVIDADES

202

El volumen

Para hacernos una idea real del tamaño total de un objeto, necesitamos una magnitud que nos informe del espacio que ocupa. Esta magnitud es el volumen.

El volumen es una magnitud que mide el espacio que ocupa un cuerpo.

Medida del volumen

El volumen es una magnitud derivada de la longitud. La unidad de volumen en el Sistema Internacional es el metro cúbico (m3).

Para conocer el volumen de un cuerpo se utilizan diferentes métodos, dependiendo de su estado y de su forma.

• Sólidos de forma regular. Para calcular el volumen utilizamos la ecuación matemática correspondiente a la forma del objeto. Por ejemplo, para hallar el volumen de una caja debemos medir la longi-tud de sus tres dimensiones y multiplicarlas.

• Sólidos de forma irregular. Para conocer su volumen se sumergen en una probeta graduada con agua y se mide el volumen de agua que desplazan.

• Líquidos. Para medir su volumen se utilizan recipientes graduados, como la probeta.

• Gases. Se emplean recipientes graduados invertidos, y se mide el volumen de agua que desplazan.

Capacidad

En ocasiones, cuando queremos expresar el volumen de un líquido, lo identificamos con la capacidad del recipiente donde se encuentra.

La unidad de capacidad es el litro (L), que equivale al volumen de un cubo de 1 dm de arista. Por ejemplo, una botella que puede contener un litro de leche, decimos que tiene una capacidad de 1 L y un volu-men de 1 dm3.

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Volumen Capacidad

1 km3 1 000 000 000 kL

1 hm3 1 000 000 kL

1 dam3 1 000 kL

1 m3 1 000 L

1 dm3 1 L

1 cm3 1 mL

1 mm3 0,001 mL

Equivalencias entre volumen y capacidad

Unidady símbolo

Equivalenciaen litros

Kilolitro (kL) 1 000 L

Hectolitro (hL) 100 L

Decalitro (daL) 10 L

Litro (L) 1 L

Decilitro (dL) 0,1 L

Centilitro (cL) 0,01 L

Mililitro (mL) 0,001 L

Múltiplos y submúltiplos del litro

Medida del volumen de un gas.

Medida del volumen de un objeto irregular.

Volumendel objeto

Volumendel gas

Volumen inicial

Volumen final

G F

G F

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La masa

Cuando medimos la cantidad de un producto sólido, lo hacemos em-pleando el kilogramo, y si se trata de un líquido, lo hacemos en litros. Ambas magnitudes se refieren a propiedades diferentes.

Medida de la masa

La masa es una magnitud fundamental y mide la cantidad de materia que tiene un cuerpo. La unidad de masaen el Sistema Internacional es el kilogramo (kg).

El instrumento que utilizamos para medir la masa se llama balanza. Hay diferentes tipos de balanzas que se usan para medidas diversas.

En las balanzas tradicionales medimos la masa comparándola con otra masa patrón, que recibe el nombre de pesa. Para ello, colocamos el cuerpo que queremos medir en un platillo (A), y vamos añadiendo pe-sas en el otro platillo (B) hasta que los equilibremos (C).

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Unidad y símbolo Equivalencia en kilogramos

Tonelada (t)

Kilogramo (kg)

Hectogramo (hg)

Decagramo (dag)

Gramo (g)

Decigramo (dg)

Centigramo (cg)

Miligramo (mg)

1 000 kg

1 kg

0,1 kg

0,01 kg

0,001 kg

0,000 1 kg

0,000 01 kg

0,000 001 kg

Múltiplos y submúltiplos del kilogramo

16. ¿Es lo mismo masa que volumen?

17. ¿A cuántos gramos equivalen dos kilogramos?

ACTIVIDADES

Esta balanza electrónica mide masas de una centésima de gramo.

En el Archivo Internacional de Pesas y Medidas de París se conserva el patrón del kilogramo como unidad de masa.

A B C

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La densidad

Si mezclamos aceite y agua en un recipiente, comprobaremos que el aceite queda por encima del agua. La explicación de este hecho esque el aceite es menos denso que el agua y por ello flota por encimade esta.

Para comprender el significado de esto, podemos medir la masa de dos jarras de un litro, una llena de aceite, y otra, de agua. Al hacerlo, compro-baremos que la masa de la jarra de aceite es menor que la de agua.

Esta propiedad de las sustan-cias tiene que ver con una magnitud que llamamos den-sidad y que relaciona la masa de un cuerpo con el volumen que ocupa.

La densidad de un cuerpo esla cantidad de materia que tie-ne en relación con el espacio que ocupa.

Densidad 5 masa

volumen

Cuando afirmamos que el agua es más densa que el aceite, estamos di-ciendo que, en el mismo volumen, el agua tiene más cantidad de mate-ria que el aceite.

La densidad es una propiedad específica de la materia que sirve para diferenciar unas sustancias de otras.

Medida de la densidad

La densidad es una magnitud derivada de la masa y del volumen. En el Sistema Internacional, la densidad se mide en kg/m3, aunque también es muy común usar g/cm3.

Para calcular la densidad de un cuerpo, primero debemos medir su masa y su volumen, y a continuación aplicar la fórmula de la densidad, dividiendo la masa entre el volumen.

7

18. Define qué es la densidad. ¿Qué tipo de magnitud es?

19. ¿Qué sustancia es más densa, el corcho o el agua? ¿Cómo pode-mos comprobarlo?

20. ¿Cuáles de las sustancias que aparecen en la tabla del margen flotarán sobre el agua y cuáles no? ¿Por qué?

21. Calcula la densidad del aceite en kilogramo por metro cúbico (kg/m3).

ACTIVIDADESSustancia Densidad (g/cm3)

Agua 1,0

Aceite 0,9

Gasolina 0,7

Plomo 11,3

Hierro 7,9

Mercurio 13,5

Densidades de algunas sustancias

La masa de un litro de aceite es de 900 g. La masa de un litro de agua es de 1 000 g.

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205

Otras magnitudes fundamentales

Además de la longitud y la masa hay otras magnitudes fundamentales, como, por ejemplo, la temperatura y el tiempo.

Temperatura

Cuando tocamos hielo, decimos que está frío. Sin embargo, si tocamos una bombilla que ha estado encendida, diremos que está caliente. Esta sensación de «frío» o «calor» que percibimos a través del sentido del tacto corresponde a la temperatura de los cuerpos.

Pero la sensación que denominamos como «frío» o «calor» depende de muchos factores. Si nos metemos en la piscina después de haber toma-do el sol, el agua nos parece más fría que si hemos estado a la sombra.

La temperatura es una magnitud que nos permite medir el estado térmico de un cuerpo y que está relacionada con su estado interno.

La temperatura de un cuerpo está relacionada con la cantidad de calor que puede ceder o absorber. Así, cuando ponemos en contacto dos cuer-pos con diferente temperatura, el más caliente cederá calor al más frío hasta que sus temperaturas se igualen. En esto se basan los termómetros, instrumentos que nos permiten medir la temperatura de los cuerpos.

La unidad de temperatura en el Sistema Internacional es el kelvin (K), aunque generalmente usamos la escala de grados Celsius (°C). Para pa-sar de la escala Celsius a kelvin, hay que sumar 273 a los grados Celsius.

Tiempo

Todos nosotros percibimos el paso del tiempo y somos capaces de me-dirlo con mayor o menor facilidad. Aunque no tengamos reloj, casi todos notamos cuándo la clase debe estar llegando a su fin.

También podemos determinar la duración del día o de la noche fiján-donos en la posición del Sol y de la Luna.

Aunque no es sencillo de definir, podemos decir que el tiempo es una magnitud que mide el transcurrir de los acontecimientos. La unidad de medida del tiempo en el Sistema Internacional es el segundo (s).

También utilizamos otras unidades para medir el tiempo como:

• Minuto. Intervalo de tiempo equivalente a 60 segundos. Su símbolo es min.

• Hora. Intervalo de tiempo equivalente a 60 minutos. Su símbolo es h.

• Día. Intervalo de tiempo equivalente a 24 horas. Corresponde al tiempo que tarda la Tierra en dar una vuelta completa sobre sí mis-ma en su movimiento de rotación. Su símbolo es d.

• Año. Intervalo de tiempo equivalente a 365 días. Corresponde aproxi-madamente al tiempo que tarda la Tierra en dar una vuelta completa alrededor del Sol en su movimiento de traslación.

• Siglo. Intervalo de tiempo equivalente a 100 años.

8

22. ¿Con qué instrumento se mide la temperatura?

23. Convierte las siguientes temperaturas a escala Celsius.

a) 285 K b) 290 K c) 254 K

24. Nombra dos unidades de medida del tiempo.

ACTIVIDADES

El rango de temperaturas deun termómetro depende de su uso.En un termómetro clínico por ejemplo,está entre 35,5 y 42 ºC, porque midela temperatura del cuerpo humano.Sin embargo, un termómetro ambiental,o uno de laboratorio que se usa para medir, por ejemplo, puntos de ebullicióno temperaturas de reacción, el margende temperatura es más amplio.

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206

El error en las medidas

Si medimos varias veces la longitud de una mesa, seguro que no obtenemos, exactamente, el mismo valor en cada medida.

Esto no significa que nos hayamos equivocado. Es una situación normal cuando se realizan medidas experimentales.

Después de realizar tres medidas de una misma magnitud, para calcular el valor más exacto de esa medida se suman los tres resultados y se divide entre 3.

0,59 1 0,61 1 0,60}}}

3 5 }

13,8} 5 0,60 m

Estos errores en las medidas se deben a que ni los instrumentos de medida son perfectos, ni nuestros sentidos son infalibles.

Para compensar estos errores podemos repetir la medida varias veces y calcular la media aritmética de todas ellas.

Los aparatos de medida

Es importante elegir el instrumento de medida más adecuado a nuestra necesidad.

No sería conveniente utilizar una regla de un metro para medir la longitud de un campo de baloncesto. Tampoco sería conveniente utilizar una regla de un metro para medir la anchura de un clavo.

Cuanto mayor es la precisión de un aparato de medida más exacta es la medida que realiza.

Llamamos precisión de un aparato a la medida más pequeña que podemos realizar con él. La precisión de una regla graduada en milímetros es mayor que la de otra graduada en centímetros.

Aunque las tres balanzas de las fotografías miden la misma magnitud (masa), su precisión es distinta.Las balanzas que calculan la masa con pesas son menos precisas que la balanza digital, que puede medir hasta décimas de gramo.

EN PROFUNDIDAD

25. ¿Cómo se compensan los errores en la toma de medidas?

26. ¿Qué es la precisión de un aparato? ¿Cuál es más preciso, un cronómetro que mide décimas de segundo u otro que mide milésimas de segundo?

ACTIVIDADES

0,59 m 0,61 m 0,60 m

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207

Ciencia en tus manosAnálisis de resultados. Representaciones gráficas

Las representaciones gráficas nos permiten analizarlos datos obtenidos en un experimento y ver la relación que existe entre dos variables.

A partir de una gráficapodemos relacionar dos magnitudes y ver cómo varíauna en función de la otra.

Cuando calentamosuna determinada masade agua, sabemosque va a aumentarsu temperatura, pero ¿de qué forma lo hará?

Para averiguarlo, hemos calentado un vaso con 500 mL de agua, midiendo la temperatura a intervalos de tiempo de 2 minutos.

1. Dibujamos los ejes de coordenadas sobre un papel milimetrado. En el eje de abscisas (horizontal) marcamos los intervalos de valoresdel tiempo, y en el eje de ordenadas (vertical),los de la temperatura. El tamaño de las divisiones no tiene por qué ser igual en los dos ejes,lo elegimos en función de los datos de la tabla.

2. Marcamos los puntos de la gráfica. Unimoscada valor del tiempo con el correspondientea la temperatura que hemos registradoen la tabla.

3. Trazamos la gráfica. Dibujamos una líneauniendo todos los puntos mediante una regla.Si algún punto no coincide, debemos aproximarla línea lo más posible a todos los puntos.

Para dibujar la gráfica correspondiente a estos datos,realizaremos los siguientes pasos:

27. Describe la gráfica obtenida. ¿A qué crees que puede deberse el tramo horizontal del comienzo? ¿Y el del final?

28. Realiza la misma experiencia descrita anteriormente, pero con 300 mL de agua. Debes agitar constantemente, para que la temperatura sea homogénea. Mide la temperatura cada dos minutos, haz una tabla y representa los datos en una gráfica. Compara la gráfica con la obtenida para 500 mL. ¿Existen diferencias? ¿Influye la cantidad de agua en la velocidad de calentamiento de esta?

ACTIVIDADES

Tiempo (min) Temperatura (°C)

00 018

01 018

03 032

05 046

07 060

09 074

11 088

13 100

15 100

100

80

60

40

20

00 1 3 5 7 9 11 13 15

Tem

per

atu

ra (°

C)

Tiempo (min)

Termómetro

Agua

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208

29. ● Nombra tres materiales de uso común y alguna propiedad específica de cada uno de ellos, a la que deba su utilidad.

30. ●● En algunos países, como Gran Bretaña, no utilizaban el Sistema Internacional de unidades, sino su propio sistema de unidades. Por ejemplo, la distancia la medían en millas (una milla equivale a 1,609 kilómetros).

El aeropuerto de Gatwick está situado al sur de Londres, a 28 millas de la ciudad. El aeropuerto de Barajas está a 45 kilómetros de Guadalajara.

¿Cuál de los dos aeropuertos está más lejos de la ciudad correspondiente?

31. ● Señala qué múltiplo o submúltiplo del metro utilizarías para realizar las siguientes medidas.

32. ● Expresa en metros las siguientes longitudes.

a) 26 cm b) 240 mm c) 4,5 km d) 26,2 hm

33. ●● En el barrio se va a construir un nuevo centro escolar con un patio de 2,5 hectáreas. El director quiere que haya un campo de fútbol de 100 metros de largo por 100 metros de ancho, una cancha de baloncesto de 18 metros de largo por 15 metros de ancho, y una pista de tenis de 23,77 metros de largo por 8,23 metros de ancho.

Teniendo en cuenta que una hectárea equivale a 10 000 m2 ¿crees que va a haber superficie suficiente para las tres instalaciones?

34. ● Mide la superficie de un folio y expresa el resultado en unidades del Sistema Internacional.

35. ● Expresa en centímetros las siguientes medidas.

a) 320 mm c) 25 dm e) 1,4 hm

b) 3,5 m d) 2 km f) 8 μm

36. ●●● ¿Cómo podemos medir el grosor de cada una de las hojas de este libro?

Actividades37. ●● Calcula el volumen y la superficie de todas

las paredes y el suelo de una piscina que tiene 10 m de largo, 4 m de ancho y 2 m de alto.

38. ●● Si el volumen de un cuerpo es de 3,4 cm3, ¿cuál será su capacidad en litros?

39. ●● Queremos llenar un bidón de 10 L de capacidad añadiendo agua mediante botellas de 250 mL. ¿Cuántas botellas necesitaremos para llenar el bidón?

40. ●●● Un fabricante de calzado de montaña quiere conseguir una bota muy ligera. Puede escoger entre uno de estos tres materiales: poliuretano, gomay poliéster.

Sabiendo que la densidad de cada material es:

Poliuretano 5 30 kg/m3

Goma 5 25 kg/m3

Poliestireno 5 28 kg/m3

¿Qué masa de material necesitará en cada caso, si la bota tiene un volumen de 750 cm3? ¿Cuál será el material más idóneo para fabricar la bota más ligera?

41. ● Señala qué aparato utilizarías para realizarlas siguientes medidas.

42. ● ¿Cuál de las dos sustancias del dibujo es más densa? ¿Por qué?

43. ●● Si un clavo de hierro tiene una masa de 20 g,¿cuál es su volumen?

Sabemos que la densidad del hierro es de 7,9 g/cm3.

MedidaMúltiplo o submúltiplo

del metro

Distancia de Madrid a Toledo.

Diámetro de la cabeza de un clavo.

Longitud de un bolígrafo.

Longitud del aula.

Medida

Tiempo que emplea un atleta en una carrera.

Temperatura del agua en la bañera.

Masa de un saco de patatas.

Aparato de medida

AB

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La medida y la historia

UN ANÁLISIS CIENTÍFICO

44. ● Se ha medido la masa de una cadena de oro y para equilibrar la balanza se han utilizado las siguientes pesas: una de 100 g, dos de 1 g y una de 500 mg.

¿Qué masa tiene la cadena de oro? Expresa el resultado de esta medida en gramos y en miligramos.

45. ●● Una caja de galletas de 1 kg cuesta tres euros y una de 250 g cuesta un euro. ¿Cuántas veces es mayor la caja grande que la pequeña? ¿Cuánto ahorrarías si compraras la caja grandeen lugar de la misma cantidad en cajas pequeñas?

46. ●● Cuando se produce un accidente de un petrolero, como el que ocurrió con el Prestige en 2002,su carga se vierte en el mar. Sabiendo que la densidad del petróleo es menor que la del agua del mar.¿Flotará el petróleo o se hundirá? Mencionaqué consecuencias tiene para el medio ambienteun desastre como este.

47. ●●● Calcula la densidad del aceite de oliva sabiendo que un bidón de 3 L de aceite tiene una masa de 2,7 kg.

48. ● Copia la siguiente tabla en tu cuaderno y complétala aplicando la fórmula de la densidad.

49. ●● Si mezclamos agua con gasolina, se separanen dos capas. ¿Qué líquido quedará arriba?

Sabemos que la densidad del agua es de 1 g/cm3,y la de la gasolina, de 0,68 g/cm3.

Los egipcios, hacia el año 3000 a.C., para medir sus campos de cultivo utilizaban la longitud de sus pasos. En posteriores civilizaciones se usaban unidades, que tomaban como referencia el cuerpo humano: el pie, el codo, el pulgar. Estos sistemas resultaban prácticos, aunque no eran muy exactos.

Galileo, en el año 1600, utilizó un ingenioso patrón de medida. En la catedral de Pisa, observó que las lámparas se quedaban balanceando después de que encendieran los candelabros con una vara. Galileomidió el tiempo del movimiento de vaivén utilizando como instrumento de medida los latidos de su propio pulso.

Los primeros instrumentos de medida que se utilizaron, como el reloj de sol, la balanza y la regla, se han ido perfeccionando a lo largo de los siglos.

50. ● Indica todas las unidades de medida que aparecen en el texto.

51. ● Enumera todos los instrumentos de medida que aparecen en el texto. ¿Qué magnitudes podemos medir con ellos?

Sustancia Masa(kg)

Volumen(m3)

Densidad(kg/m3)

Madera de cedro

Agua

Plomo

Oro

Plata

Cuarzo

Mercurio

Aluminio

Alcohol 96°

57 000

22 600

21 000

5 200

54 400

5 400

100

1

2

3

2

2

4

2

1

570

1 000

19 300

800

209

52. ●● ¿Cuántotiempo hatranscurridodesde que losegipcios medíansus campos hasta que Galileo midióel balanceo de lalámpara en Pisa?¿Y hasta la actualidad?

53. ●●● Si consideramos que cada paso egipcio era de 0,75 m, ¿a cuántos pasos está Madrid de Valencia, si la distancia es de 350 km?

54. ●● Si mides la longitud de la mesa utilizando el pie, el pulgar o el codo (medida del antebrazo), ¿con cuál obtendrás una cantidad más grande?

55. ●● Si el pulso de una persona es de un latido por segundo, ¿cuántas veces latirá su corazón en una hora?

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56. Copia y completa el siguiente cuadro:

57. ¿Cuáles de las magnitudes fundamentales son también propiedades generales de la materia?

58. Explica el procedimiento que emplearías para determinar la densidad de un cilindro de madera.

59. Indica tres magnitudes derivadas y su unidad en el Sistema Internacional de unidades.

60. Nombra los submúltiplos del kilogramo y su equivalencia en kg.

210

Propiedades

Materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un volumen.

Las propiedades de la materia pueden ser:

• Generales. Comunes a toda la materia. Son:

• – Masa.

• – Volumen.

• Específicas. Diferentes de unas sustancias a otras.

Magnitudesfundamentales

Son magnitudes independientes entre sí, que se han elegido para expresar las demás mediante combinaciones matemáticas de ellas.

Entre estas destacan:

• Longitud. Distancia entre dos puntos. Su unidad en el Sistema Internacional es el metro (m).

• Masa. Cantidad de materia de un cuerpo. Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo (kg).

• Temperatura. Indicación del estado térmico de un cuerpo. Su unidad en el Sistema Internacional es el kelvin (K).

• Tiempo. Mide el transcurrir de los acontecimientos. Su unidad en el Sistema Internacional es el segundo (s).

Magnitudesderivadas

Son las que se expresan mediante la combinación matemática de magnitudes fundamentales.

Entre ellas destacan:

• Superficie. Extensión de un cuerpo en dos dimensiones. Su unidad en el Sistema Internacional es el metro cuadrado (m2).

• Volumen. Espacio que ocupa un cuerpo. Su unidad en el Sistema Internacional es el metro cúbico (m3).

• Densidad. Relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo por metro cúbico (kg/m3).

Resumen

ACTIVIDADES

Símbolo

Longitud Masa Tiempo Temperatura Superficie Volumen Densidad

LA

MA

TE

RIA

Magnitud

Unidad

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211

La naturaleza de los cuerpos

EL RINCÓN DE LA LECTURA

jetos tendrían la curiosa pro-piedad de permanecer en el fondo. Por tanto, al redactar sus tratados sobre los cuerpos pesados y ligeros tendrían que tener en cuenta este fe-

nómeno, y concluir que to-dos los cuerpos en general son ligeros y tienen la vir-tud natural de subir, menos el oro, que se precipita en el mercurio.

Hace mucho tiempo, cuando todavía no se sospechaba la existencia de la atmósfera y Newton no había formulado aún la ley de la gravitación, los cuerpos de la naturaleza se clasificaban en cuerpos pesados que se precipitaban a la tierra y cuerpos ligeros que siempre subían, emer-giendo en cualquier ambien-te en el que se encontrasen. El filósofo griego Aristóteles en el año 300 a.C. escribía: «se considera pesado aquel objeto que tiende hacia aba-jo; y se considera ligero aquel que tiende hacia arriba».Fue el matemático y físico italiano, Evangelista Torri-celli, inventor del baróme-tro, el que rebatió ingeniosa-mente esta teoría mediante la siguiente historia:Hace mucho tiempo, vivían en el fondo del mar, las cin-cuenta hermosas hijas de Ne-reo, el viejo hombre del mar, y de su mujer, Doris. Las Ne-reidas o ninfas del mar, pues así era como se las llamaba, montaban en delfines y otros animales del mar, de los que se ayudaban para subir a la superficie a socorrer a los marinos y a los viajeros. Un día, las Nereidas decidie-ron instalar una academia en

lo más profundo del océano para impartir cursos de física a los habitantes del mar. Du-rante sus clases, se explicaban los fundamentos de esta asig-natura de la misma manera que nosotros, los seres huma-nos, habitantes del océano de aire, solemos hacer en nues-tras escuelas. Las curiosas Nereidas mostraban que en-tre todos los objetos que ellas utilizaban bajo el agua, unos bajaban, en tanto que otros subían. Entonces, las ninfas, ni cortas ni perezosas, sin pensar en cómo se comporta-rían esos mismos objetos si se encontrasen en otros medios, dedujeron terminantemente que unos cuerpos, por ejem-plo, la tierra, las piedras y los metales son pesados, pues bajan al fondo; otros, como el aire, la cera y la mayoría de las plantas, son ligeros, ya que ascienden y aparecen en la superficie del agua. Pero qué ocurriría si las Ne-reidas viviesen en un ancho mar de mercurio, en lugar de un profundo océano de agua. Para poder guardar to-dos sus materiales, deberían amarrarlos al suelo para que no ascendiesen a la superficie, todos menos aquellos objetos fabricados con oro. Estos ob-

Libros:Los misterios de la materia oscuraMARY y JOHN CORIBBIN. Ediciones B Las aventuras de Lyra y Hill en la materia oscura.

Introducción a la Ciencia, I. Ciencias FísicasISAAC ASIMOV. Biblioteca de divulgación científica(Muy Interesante)Libro en el que se explican de forma muy sencilla y con ca-rácter divulgativo muchos conceptos sobre la materia, sus propiedades y sus magnitudes.

NO TE LO PIERDAS

61. ¿Qué teoría sobre la naturaleza de los cuerposes la que rebatió Torricelli?

62. ¿Cómo hubiese clasificado Aristóteles un trozo de una planta, como un cuerpo ligero o pesado? ¿Por qué?

63. ¿Cómo clasificaban las Nereidas un trozo de planta, como un cuerpo ligero o pesado? ¿Por qué?

64. ¿Pensaban las Nereidas que los cuerposse dividen en pesados y ligeros? Explicatu contestación.

COMPRENDO LO QUE LEO

En la red:www.cem.esPágina del Centro Español de Metrología, donde se ofrece mucha información sobre magnitudes y unidades.

www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/unidades/unidadMedida.htmPágina de la Universidad del País Vasco con interesante in-formación sobre el Sistema Internacional de unidades y el sistema métrico decimal. Tiene un buen enlace sobre erro-res en las medidas.

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13 La materiay su diversidad

En esta unidad…

• Identificarás las diversas formas en que puede presentarse la materia.

• Diferenciarás los estados de la materia y sus cambios.

• Conocerás las condiciones en que una sustancia puede cambiar de estado.

• Reconocerás la diferencia entreuna mezcla y una sustancia pura,y entre un elemento y un compuesto.

• Aprenderás algunos métodos para separar los componentes de una mezcla.

• Conocerás las características de los principales materiales artificiales de nuestra época.

• Comprenderás la necesidad de reciclar los residuos.

• Aprenderás a sacar conclusiones de un experimento científico.

PLAN DE TRABAJO

Iceberg.

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Un iceberg es una masa de hielo que se des-prende de los glaciares y queda a la deriva llevado por las corrientes. En algunas oca-siones, los icebergs pueden alcanzar tama-ños descomunales.

En el Ártico es frecuente encontrar icebergs de unos 200 m de longitud y 150 m de al-tura. Solo en Groenlandia se desprenden alrededor de 8 000 icebergs cada año, lo que supone un serio peligro para los barcos.

El 14 de abril de 1912, el Titanic, el ma-yor buque construido hasta ese momento, chocó contra un iceberg de 60 m de altura. Como consecuencia del choque se abrió una grieta en el casco y el barco se hundió en apenas tres horas.

1. Los icebergs, como los glaciaresde los que proceden, son masas de hielo.

a) ¿De qué sustancia está formado el hielo?b) ¿En qué estado físico se encuentra?c) ¿Es posible encontrar dicha sustancia

en otros estados diferentes?

2. ¿Es posible que una sustancia cambie de estado? ¿De qué forma?

3. ¿El agua del mar está formada por una sustancia o por varias? ¿Y el agua que bebemos?

RECUERDA Y CONTESTA

Busca la respuesta¿Qué significa que el agua se evapora?

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214

Los estados de la materia

El aspecto que presenta la materia a nuestro alrededor es muy diverso, las rocas que forman la corteza terrestre son sólidas, el agua de los ríos y del mar es líquida, y el aire de la atmósfera es una mezcla de gases.

Las diferentes formas en que se puede presentar la materiase llaman estados físicos y son: sólido, líquido y gas.

Características de los sólidos

Además de las rocas, muchos de los objetos que utilizamos habitual-mente son sólidos. Sus principales características son:• Tienen forma propia. Para deformarlos debemos aplicar fuerzas so-

bre ellos.• Tienen volumen fijo, aunque puede aumentar ligeramente (dilatar-

se) con el calor, y disminuir si los enfriamos.

Características de los líquidos

A diferencia de los sólidos, los líquidos han de mantenerse contenidos en recipientes debido a que:• No tienen forma propia. Se adaptan a la forma del recipiente.• Tienen volumen fijo, aunque, como los sólidos, se dilatan con el calor.• Pueden fluir. Se deslizan si no están contenidos en un recipiente.

Características de los gases

La mayoría de los gases no se pueden ver, pero a veces es fácil identifi-carlos, por ejemplo, por su olor. Sus principales características son:• No tienen forma propia y pueden fluir igual que los líquidos.• No tienen volumen fijo. Se expanden, ocupando todo el espacio

posible, aunque pueden ser contenidos en cualquier recipiente, ya que pueden comprimirse, reduciendo su volumen.

1

Características fundamentales de los tres estados

Estado físico Forma Volumen

Sólido

Líquido

Gas

Mantiene su forma si no ejercemos fuerza sobre él.

Tiene volumen fijo, aunque aumenta un poco al calentarlo y disminuye al enfriarlo.

No tiene forma propia. Se adapta al recipiente que lo contiene.

Tiene volumen fijo, pero aumenta un poco al calentarlo y disminuye al enfriarlo.

No tiene forma propia. Se adapta al recipiente que lo contiene.

No tiene volumen fijo. Se expande, ocupando todo el espacio posible.

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215

1. ¿Cuáles son las propiedades de los sólidos, los líquidos y los gases?

2. Busca en los conceptos clave el significado de los términos «modelo» y «fluir».

3. Según la teoría cinética, ¿por qué pueden fluir los líquidos y los gases?

ACTIVIDADES

La materia está formada por partículas

Para explicar los distintos estados de la materia y sus propiedades, los científicos han ideado un modelo que representa cómo se comporta la materia por dentro. Este modelo se basa en dos ideas que constituyen la teoría cinética.• La materia está formada por pequeñas partículas.• Las partículas que forman la materia se encuentran en continuo mo-

vimiento.

Diferentes estados de la misma materia

Cada sustancia se encuentra en la naturaleza en un estado determina-do: el carbón es sólido, el dióxido de carbono es gas, el mercurio es lí-quido. Pero hay sustancias, como el agua, que pueden presentarse en los tres estados.

Otros materiales son normalmente sólidos, pero en determinadas con-diciones pueden pasar al estado líquido. Por ejemplo, el hierro en los altos hornos se funde y pasa a ser líquido y las rocas pueden encontrar-se en estado líquido en determinadas condiciones, como en la lava de los volcanes.

Los estados de la materia según la teoría cinética

Sólido Líquido Gas

En los sólidos, las partículas están fuertemente unidas y muy juntas. Al moverse no cambian de posición, solo pueden vibrar; es decir, moverse ligeramente sin cambiar su posición relativa.

Las partículas de los gases no están unidas, se encuentran más separadas que las de los líquidos y se pueden mover libremente.Por eso los gases no tienen forma propiay ocupan todo el espacio disponible.

Las partículas de los líquidos están menos unidas, más separadas y menos ordenadas que las de los sólidos. Pueden desplazarse unas sobre otras, lo que permite a los líquidos cambiar de forma y fluir.

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216

Los cambios de estado

El estado físico en que se presenta una sustancia depende de las condi-ciones en que se encuentre, principalmente de la temperatura. Si la tem-peratura cambia, una sustancia puede pasar de un estado a otro: decimos que se ha producido un cambio de estado.

De sólido a líquido y viceversa

Al calentar una determinada cantidad de hielo aumentamos su tempe-ratura y, al cabo de cierto tiempo, se convierte en líquido.

La temperatura a la que se produce el cambio de estado de sólido a lí-quido se llama temperatura o punto de fusión.

El hielo funde a 0 °C. Durante el cambio de estado la temperatura no aumenta, aunque sigamos proporcionando calor.

El proceso mediante el cual un sólido pasa al estado líquido se llama fusión. El proceso inverso se denomina solidificación. La temperatura de fusión y la de solidificación de una sustancia son la misma.

De líquido a gas y viceversa

Si calentamos agua líquida, al cabo de un tiempo vemos que empiezan a aparecer burbujas; es decir, comienza a hervir, y pasa al estado ga-seoso. La ebullición del agua ocurre a una temperatura constante de 100 °C y afecta a todo el líquido a la vez.

La temperatura a la que una sustancia hierve se llama temperatura o pun-to de ebullición, y se mantiene constante durante el cambio de estado.

En realidad, todos los líquidos pasan a estado gaseoso, con mayor o menor facilidad, a cualquier temperatura. Este proceso se llama evapo-ración.

El paso de un líquido a gas se llama vaporización y se puede producir por ebullición o por evaporación. El proceso inverso, paso de gas a líquido, se denomina condensación.

2

Fusión Vaporización

Solidificación Condensación

4 ¿Qué nombre recibe el cambio de estado inverso a la fusión?

5. Explica en qué consistela vaporización. ¿Qué diferencia existe entre evaporacióny ebullición?

ACTIVIDADES

La ropa tendida se seca por evaporación. Esta se produce a cualquier temperatura, incluso en días fríos.

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217

De sólido a gas y viceversa

Los ambientadores sólidos se convierten poco a poco en gas. Este paso directo de sólido a gas se llama sublimación, y es un cambio de estado poco frecuente en la naturaleza.

También puede producirse el proceso inverso, de gas a sólido, como ocurre en la formación de copos de nieve.

Para distinguir ambos procesos es frecuente llamar condensación al paso de gas a sólido, aunque en algunas ocasiones se utiliza el término sublimación regresiva.

La temperatura de fusión y de ebullición:propiedades específicas

Cada sustancia tiene una temperatura de fusión y de ebullición carac-terísticas, por lo que podemos utilizar los valores de estas temperaturas para distinguir unas sustancias de otras; es decir, se trata de propieda-des específicas de la materia, que nos permiten identificarla.

Los cambios de estado y la teoría cinética

La teoría cinética también nos permite explicar los cambios de estado.

• Cuando un sólido se calienta, las partículas adquieren más energía y se mueven más rápidamente hasta que se separan, transformándose en un líquido.

• Si seguimos calentando, llega un momento en que las partículas del líquido están tan separadas que se escapan unas de otras y se trans-forman en gas, mezclándose con las partículas del aire.

• En la superficie de los líquidos siempre hay alguna partícula que puede tener la energía suficiente para escapar, sea cual sea el valor de la temperatura, esta es la razón de que los líquidos se puedan evaporar a cualquier temperatura.

Sustancia

Agua

Alcohol

Hierro

Mercurio

Temperaturade fusión (°C)

0

2117

1 539

238

Temperaturade ebullición (°C)

100

78

3 000

357

6. ¿Qué diferencia hay entre una propiedad general de la materia y una propiedad específica?

7. En el esquema de la izquierda unos pasos se representan mediante flechas rojas y otros con flechas azules. ¿Cuáles corresponden a cambios producidos por calentamiento y cuáles por enfriamiento?

ACTIVIDADES

Sublimación

Sublimación regresiva

Fusió

n

VaporizaciónCondensaciónSolidifi

cació

n

Sólido Gas

Al calentar el yodo sólido, este sublima pasando al estado gaseoso directamente.

La temperatura de fusión y de ebullición es característica de cada sustancia.

Líquido

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218

Las mezclas

Si nos fijamos en la materia que nos rodea, veremos que, además de su estado físico (sólido, líquido o gaseoso), su aspecto externo presenta diferencias que nos permiten hacer otra clasificación.

Por ejemplo, en una roca de granito se aprecian a simple vista partes muy diferenciadas que tienen distinto color, brillo y textura.

Por el contrario, si observamos un vaso de agua de mar, veremos que presenta un aspecto uniforme y no podremos distinguir a simple vista los componentes que tiene.

La materia que presenta un aspecto uniforme se denomina homogénea. La que presenta un aspecto no uniforme, en la que podemos distinguir partes, se llama heterogénea.

Mezclas heterogéneas y disoluciones

La mayor parte de la materia que nos rodea está formada por la mezcla de varias sustancias.

Cuando podemos distinguir a simple vista las sustancias que las com-ponen, se trata de mezclas heterogéneas.

Las mezclas formadas por varias sustancias, pero con aspecto homogé-neo, como ocurre con el agua del mar, se llaman disoluciones.

Las disoluciones más sencillas están formadas por dos componentes:

• Disolvente. Es el componente que se encuentra en mayor cantidad en una disolución.

• Soluto. Es el componente minoritario de la disolución.

Dependiendo del estado final de la disolución, podemos tener:

• Disoluciones líquidas. La mayoría de las disoluciones que conocemos están en estado líquido: el vinagre, el alcohol, el agua de mar, etc.

• Disoluciones gaseosas. El aire es una mezcla de gases formando una disolución gaseosa.

• Disoluciones sólidas. Las aleaciones metálicas son disoluciones só-lidas, por ejemplo, el bronce o el acero.

3

Si podemos ver partes diferentes, la materia es heterogénea. Si no podemos verla, es homogénea. El granito es heterogéneo.

El acero con el que están hechos los clavoses una disolución sólida de hierro y carbono.

DisolventeSoluto

Disolución

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219

Separación de los componentes de una mezcla

En una mezcla, cada uno de los componentes que la forman mantiene sus propiedades. Cuando queremos separar esos componentes, pode-mos utilizar alguna propiedad que sea diferente para cada uno de ellos.

08. ¿Qué métodos de separación se utiliza con mezclas heterogéneas?

09. Explica cuáles son los componentes de una disolución.

10. ¿Cuál es la propiedad que permite separar el agua y el aceite por decantación?

11. Si tenemos varios líquidos mezclados, formando una disolución, ¿qué sistema emplearías para separarlos en recipientes distintos? Explica el proceso y la propiedad en que te basas.

ACTIVIDADES

En las salinas, para separar el agua de la sal, se deja evaporar el agua.

Algunos métodos de separación de mezclas

La filtración sirve para separar un sólido mezclado con un líquido en el que noes soluble. El filtro permite el paso del líquido y retiene los sólidos.

La destilación es un método que sirve para separar los componentes de determinadas disoluciones. El proceso de destilación consiste en los siguientes pasos:1. Se vierte la mezcla en un matraz cerrado y se calienta hasta

que hierva, entonces, el componente con el punto de ebullición más bajo comenzará a evaporarse.

2. La sustancia en estado gaseoso que se ha evaporado pasa por un tubo de refrigeración. El frío condensa los gases que pasan a estado líquido.

3. El líquido se recoge en otro recipiente.De esta manera, queda el soluto en el matraz, y el disolvente en el otro recipiente.

La decantación se utiliza para separar líquidos de diferente densidad que no son solubles entre sí. El embudo de decantación regula la separación.

Se pueden separar partículas magnéticas como el hierro, mezcladas con otras que no lo son, ya que estas son atraídas porel imán.

Papelde filtro

Tuborefrigerante

Aceite

Agua

Filtración Decantación Separación magnética

Destilación

1

3

2 2

Limadurasde hierro

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Cambios físicos y cambios químicos

Cuando el agua se congela o pasa a vapor, sigue siendo agua. En un cambio de estado, las sustancias no modifican su naturaleza. Estos cambios, en los queno varía la naturaleza de las sustancias, se llaman cambios físicos.

Cuando mezclamos agua y sal para formar una disolución, o cuando los separamos, también realizamos un cambio físico.

Pero si el hierro de una lata se oxida, se obtiene una sustancia diferente, el óxido de hierro, que no es atraído por el imán. Los cambios en los que se obtienen sustancias distintas se llaman cambios químicos.

Al separar el agua en hidrógeno y oxígeno, ¿realizamos un cambio físico o químico?

EN PROFUNDIDAD

220

Las sustancias puras. Compuestos y elementos

Una sustancia pura es aquella que tiene unas propiedades específicas tales como la densidad, la temperatura de fusión y de ebullición, etc., que la caracterizan y que sirven para diferenciarla de otras sustancias.

Compuestos químicos

No todas las sustancias puras son del mismo tipo. Algunas, como el agua o la sal, se pueden descomponer en otras sustancias más simples, utilizando métodos adecuados.

Las sustancias puras que se pueden descomponer en otras más sencillas por métodos químicos se llaman sustancias compuestas o compuestos químicos.

Por ejemplo, el agua (H2O) es un compuesto químico, ya que si le aplicamos electricidad podemos descomponerla en oxígeno e hidró-geno, que tienen propiedades diferentes del compuesto que forman cuando se combinan. El agua es líquida, el oxígeno y el hidrógeno son gaseosos.

Elementos

El oxígeno y el hidrógeno, obtenidos al descomponer el agua, no se pueden descomponer a su vez en ninguna otra sustancia.

Las sustancias que no se pueden descomponer en otras más sencillas se llaman sustancias simples o elementos químicos.

Se conocen más de cien elementos químicos en la naturaleza. Algunos de ellos aparecen como sustancias puras aisladas, y otros, formando parte de sustancias compuestas. En un compuesto, los elementos que lo componen se combinan siempre en proporciones exactas.

4

El agua es un compuesto formado por hidrógeno y oxígeno en una proporción de 2 : 1. Al descomponerse se obtiene el doble de hidrógeno que de oxígeno. Esto se puede observar porque en un tubo se ha formado el doble de gas que en el otro.

HidrógenoOxígeno

Agua

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12. En un compuesto, los elementos se combinan siempre en proporciones exactas. ¿Se puede decir lo mismo en el caso de las mezclas? ¿Por qué?

13. ¿Por qué las mezclas no tienen propiedades específicas y los compuestos y los elementos sí?

14. ¿De dónde se obtienen la mayoría de los plásticos?

15. ¿Qué propiedades de la fibra de carbono hacen que se utilice en la fabricación de una bicicleta?

ACTIVIDADES

221

Materiales sintéticos

Muchos de los materiales que utilizamos habitualmente, como el plás-tico o el nailon, no se encuentran en la naturaleza, son materiales sintéticos. Este tipo de materiales se obtienen por transformaciones químicas a partir de materiales naturales.

• Los plásticos son materiales muy utilizados en la sociedad actual, están presentes en nuestras actividades más frecuentes.Se llaman plásticos a una gran variedad de sustancias que, en su mayo-ría, se obtienen a partir del petróleo. Los plásticos son materiales muy útiles para fabricar toda clase de objetos, gracias a sus propiedades:– Son materiales muy ligeros, pero con mucha resistencia a la rotura

y al desgaste.– Son impermeables al agua.– No sufren modificaciones químicas frente a muchas sustancias.

No se oxidan ni se pudren, lo que hace que sean materiales muy higiénicos.

– Se pueden moldear fácilmente con el calor.– Son buenos aislantes térmicos y eléctricos.

• El vidrio es un material muy duro, pero a la vez muy frágil. Es trans-parente y aislante de la electricidad y el calor. Además, no reacciona con las sustancias que contiene y algunos tipos de vidrio son muy resistentes a los cambios bruscos de temperatura y a las roturas.

• La fibra de vidrio es un material fibroso obtenido al hacer pasar vi-drio fundido a través de una pieza con agujeros muy finos. Es un buen aislante térmico, es muy moldeable y no se oxida, por lo que se emplea para fabricar embarcaciones o para carrocerías de vehículos.

• La fibra óptica se fabrica a partir de la fibra de vidrio y es capaz de conducir la luz. Se utiliza en telecomunicaciones para cables de telé-fono, ordenadores, etc.

• La fibra de carbono es un material fabricado con plásticos reforza-dos con carbono. Es una fibra muy resistente, elástica y ligera. Se emplea en la industria automovilística y para fabricar material de-portivo, como bicicletas, raquetas de tenis, cascos protectores, etc.

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Actualmente se fabrican pantallas flexibles, con materiales plásticos, que tienenaplicaciones muy diversas.

La fibra óptica permite transmitir gran cantidad de información a altísima velocidad.

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222

Los residuos y el reciclado

Como consecuencia de nuestras actividades cotidianas producimos re-siduos constantemente. Se generan en nuestros hogares y en distintas actividades urbanas y constituyen los residuos sólidos urbanos.

El desarrollo de la actividad industrial y nuestro modelo de sociedad, basada en el consumo, hacen que cada vez sea mayor la cantidad de resi-duos que generamos, con el consiguiente aumento de los problemas medioambientales derivados y del gasto económico de su tratamiento.

Medidas individuales

Cada uno de nosotros podemos poner en práctica una serie de medi-das encaminadas a reducir la cantidad de residuos que generamos.

Algunas de estas medidas se concretan en lo que se conoce como el método de «las tres erres»:

• Reducir el consumo. Para ello podemos evitar comprar productos innecesarios, no consumir productos de «usar y tirar», ni aquellos con empaquetamientos excesivos.

• Reutilizar los productos que puedan tener un nuevo uso. Por ejem-plo, volver a usar las bolsas de plástico o el papel escrito por una cara.

• Reciclar los residuos. El papel, el cartón, el vidrio, el metal de las latas, el plástico, etc., son ejemplos de materiales que, con un trata-miento adecuado, pueden volver a utilizarse como materia prima para elaborar nuevos objetos.

6

Un punto limpio es el lugar donde deben llevarse aquellos residuos que no pueden depositarse en contenedores, como muebles, electrodomésticos o juguetes viejos, chatarra, pinturas, ordenadores, aceite usado, etc,

Las pilas usadas son residuos tóxicos muy contaminantes. No pueden tirarse a la basura, al agua o enterrarse. Tienen que depositarse en contenedores especiales.

Papel de aluminio, briks, servilletasde papel sucias, pañales…

Bombillas, tubos fluorescentes,porcelana, espejos, tapones…

Plásticos que no sean envases,como CD y perchas, ropa, juguetes…

Briks y bolsasde plástico,envases de plásticoy envases metálicos.

Contenedor de papel y cartón Contenedor de vidrio Contenedor de plástico

Si hacemos una correcta separación de residuos en el hogar, y los depositamos en los contenedores que corresponde, los materiales van posteriormente a plantas de reciclaje donde se obtienen materias primas para fabricar nuevos objetos.

Botellas de vidrio, tarros de conservas, perfumes, etc.

Envases de cartón, bolsas de papel,periódicos y revistas,papel usado, etc.

Separación de residuos reciclables

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223

Ciencia en tus manosInterpretación de resultados y obtención de conclusiones de un experimento

Algunos experimentos científicos proporcionan un resultado que conduce a una conclusióninequívoca. Otros, en cambio, necesitan unainterpretación, que puede ser discutible.

Vamos a plantear un problema en el que podamosobtener la solución mediante un experimento sencillo que nos llevará a una conclusión inmediata.

Nuestra pregunta es la siguiente: ¿Qué es la cera: una sustancia simple o una mezcla de varias sustancias?

Para responderla, compararemos su comportamiento con el de una sustancia pura bien conocida, el agua. Las sustancias puras tienen una temperatura de fusión determinada, mientras que las mezclas,al estar compuestas por varias sustancias, presentan un intervalo de temperaturas de fusión.

1. Comprobamos que la fusión del agua se realizaa una temperatura concreta.

• Ponemos un vaso de precipitados grande con agua a fuego suave. Introducimos en él un vaso pequeño con hielo picado y un termómetro.

• Anotamos la temperatura cuando comienza la fusión del hielo, y cuando ya está casi todo fundido.

2. Repetimos el proceso anterior, pero poniendo trocitos de cera en el vaso pequeño, en vez del hielo picado.• Anotamos la temperatura que marca

el termómetro cuando la cera empieza a fundir.• Anotamos la temperatura que marca cuando

la cera está casi totalmente fundida.

3. Comparamos los datos obtenidos.

El agua tiene una temperatura de fusión concreta, lo que es una característica de las sustancias puras. Mientras que la cera se funde a lo largo de un intervalo de temperaturas.

4. Interpretamos los resultados del experimento.

El agua es una sustancia pura, como ya sabíamos, pero la cera es una mezcla de varias sustancias,a pesar de su aspecto homogéneo.La cera preparada industrialmente suele contener mezclas de parafina y vaselina. Incluso la cera pura de abejas presenta un intervalode temperaturas de fusión, aunque más estrecho.

16. Las sustancias puras tienen una fórmula química; la del agua, por ejemplo, es H2O. En vista de los resultados, ¿crees que puede escribirse la fórmula de la cera de una vela?

17. Realiza en tu cuaderno un dibujo detallado del montaje experimental y una descripción del experimento, siguiendo los cuatro pasos indicados.

18. Compara los resultados mencionados acerca de la fusión de una cera industrial y de la cera pura de abejas.¿Se trata de mezclas o de sustancias puras?

19. ¿De qué depende que un material, como la parafina o la cera de abejas, tenga un intervalo de temperaturas de fusión más ancho o más estrecho?

ACTIVIDADES

SustanciaTemperaturainicio fusión

Temperaturafinal fusión

Agua 0 °C 0 °C

Cera 42 °C 58 °C

Termómetro

CeraBañoMaría

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224

20. ● Copia en tu cuaderno el siguiente cuadro y complétalo explicando las propiedades de los diferentes estados.

21. ●● Un recipiente está lleno de aire. Dibuja cómote imaginas que estarán dispuestas las partículasen su interior. Representa las partículas como pequeñas bolitas.

Si, a continuación, sacamos la mitad del aire, vuelve a representar lo que queda en el recipiente.

22. ● Si lavamos un vaso y lo dejamos escurrir, al cabo de un tiempo comprobamos que se ha secado.

¿Qué ha pasado con el agua que tenía? ¿Se secaría mejor en una habitación fría o en una más cálida?¿Por qué? ¿Qué nombre recibe el proceso que se ha producido?

23. ●● Cuando sacamos un vaso frío del frigorífico y lo dejamos encima de una mesa, observamos que al cabo de un rato está mojado por fuera.

¿De dónde procede el agua desu superficie? ¿Cómo se llama el proceso que se ha producido?

24. ●● Ponemos agua a calentar sobre una placa eléctrica y observamos que su temperaturava aumentando a medida que pasa el tiempohasta que el agua rompe a hervir.

¿Cómo sabemos que ha comenzado a hervir?¿Qué temperatura tendrá el agua en ese momento?Si seguimos calentando, ¿aumentará la temperatura del agua?¿Dónde va el agua que desaparece de la cazuela?

25. ● Copia las siguientes frases en tu cuaderno y complétalas.

a) El paso de sólido a líquido se llama…b) El paso de gas a líquido se llama…c) El paso de líquido a gas se llama…d) El paso de líquido a sólido se llama…

Actividades26. ●● Cuando abrimos un bote de perfume, podemos

apreciar su aroma en toda la habitación, aun cuando nos encontremos a cierta distancia.

¿Por qué crees que el perfume se puede oler en toda la habitación? ¿Qué fenómeno se produce? Explica, aplicando la teoría cinética, el hecho de que los perfumes huelan a distancia.

27. ● Salvo raras excepciones, las sustancias pueden encontrarse en los tres estados, si se dan las condiciones adecuadas. Investiga y contesta.

a) ¿Es posible encontrar hierro en estado líquido en la Tierra?

b) ¿Es posible encontrar agua en estado gaseoso?

28. ●●● El butano que hay en una bombonase encuentra en estado líquido, pero salede la bombona en estado gaseoso.

Busca información para explicar a qué es debidoeste cambio de estado.

29. ● En el siguiente dibujo, identifica entre los elementos señalados, cuál es el disolvente, cuál el soluto y cuál la disolución.

30. ●● Copia la siguiente tabla y complétala marcando con una X la casilla que corresponda.

Forma Volumen Pueden fluir

Sólidos

Líquidos

Gases

Mezclahomogénea

Mezclaheterogénea

Sustancia pura

Aguade mar

Granito

Oxígeno

Aire

Hierro

Lechecon cacao

Agua

A

B

C

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El enigma de las llaves

UN ANÁLISIS CIENTÍFICO

Elena y Juan están dando un paseo por la playa y se encuentran con unas llaves totalmente oxidadas, ambos se ponen a examinarlas.

–¡Mira, Juan! –dice Elena–. ¡Fíjate qué aspecto tienen estas llaves! En clase nos han dicho que algunas llaves están hechas de hierro, pero las nuevas no tienen este color marrón ni este aspecto.

–Sí, es verdad –contesta Juan–. Yo he oído que las cosas de hierro se oxidan fácilmente, sobre todo si hay mucha humedad, como aquí, en la playa.

–Si raspamos un poco las llaves, ¡mira!, aparece el color gris del hierro y con brillo –continúa Elena–. ¡Ah!,debe de ser lo mismo que le ha pasado al espejoesta mañana, después de la ducha, que se ha llenadode gotitas de agua.

–Entonces –dice Juan–, ¿crees que el hierro al oxidarse ha cambiado de estado?

36. ●● ¿Qué ha descubierto Elena al raspar las llaves?

37. ● ¿Qué significa que en la playa hay mucha humedad?

38. ●● ¿Crees que el hierro y la capa de color marrón que hay encima de las llaves son la misma sustancia? ¿Por qué?

39. ●● ¿Qué fenómeno ha ocurrido en el espejo de Elena?

40. ●● ¿Cuáles de las siguientes afirmaciones son falsas y por qué?

a) El hierro y el óxido de hierro son la misma sustancia.

b) Al oxidarse el hierro, se produce un cambio físico.c) El óxido de hierro es una mezcla de oxígeno

y hierro.

31. ●● Explica qué procedimiento utilizarías para separar los componentes de las siguientes mezclas.

a) Agua y azúcar.b) Agua, arena y sal.c) Gasolina y agua.d) Limaduras de hierro y arena.

32. ●●● En invierno es frecuente echar sal sobrelas carreteras antes o después de que haya nevado. ¿Para qué se hace esto?

33. ●● Indica si los siguientes cambios son físicoso químicos.

a) El papel pasa a cenizas al quemarlo.b) Un metal que se oxida. c) La ropa tendida al sol se seca.d) Cuando la lava se enfría, pasa a roca sólida.

34. ●● Consigue una etiqueta de una botella de agua mineral y realiza las siguientes actividades.

a) Escribe en tu cuaderno la composición del agua que hay en la botella.

b) ¿Se trata de una sustancia pura o de una mezcla? c) Si es una mezcla, ¿es homogénea o heterogénea?

35. ●● Los envases tetrabrik están fabricados con varias capas de cartón y de polietileno. El material que está en contacto con el líquido es siempre el polietileno. Es un plástico ligero que se puede moldear formando capas muy delgadas que impiden el paso del aire, la humedad y las bacterias. El cartón se añade para dar consistencia al envase.

a) ¿Qué propiedad del polietileno lo hace apto para la conservación de alimentos?

b) ¿Qué crees que ocurriría si el envase fuese únicamente de cartón?

225

249306 _ 0020-0035.indd 33249306 _ 0020-0035.indd 33 04/02/10 13:4704/02/10 13:47

226

Estados

La materia se puede encontrar en tres estados:

• Sólido. Forma y volumen fijos.

• Líquido. Forma variable y volumen fijo. Puede fluir.

• Gas. Forma y volumen variables. Puede fluir.

Se pueden producir pasos de un estado a otro, variando las condiciones, principalmente la temperatura.

La teoría cinética explica las características y propiedades de cada estado, así como los cambios entre ellos, mediante un modelo de partículas con movimiento.

Aspecto

Según su aspecto externo, podemos clasificar la materia en:

• Heterogénea. Aspecto no uniforme. Podemos distinguir partes.

• Homogénea. Aspecto uniforme. No distinguimos partes.

Mezclas

La mayor parte de la materia que nos rodea está formada por la mezcla de varias sustancias.

Los componentes de una mezcla se pueden separar por diferentes métodos, entre ellos: filtración, decantación y destilación.

Disoluciones. Son mezclas homogéneas de dos o más sustancias. Están formadas por:

• Disolvente. Componente que se encuentra en mayor proporción.

• Soluto. Componente que se encuentra en menor proporción.

Sustanciaspuras

Tienen propiedades específicas que las identifican. Pueden ser de dos tipos:

• Compuestos. Se pueden descomponer en otras sustanciasmás sencillas por métodos químicos.

• Elementos. No se pueden descomponer en otras sustancias más sencillas.

Resumen

41. Realiza un dibujo esquemático en tu cuaderno de los tres principales modos de separación de mezclasy explica en qué propiedad se basa cada uno.

42. Copia en tu cuaderno el resumen de los cambios de estado coloreando cada flecha según sea necesario aumentar la temperatura o disminuirla para producir el cambio.

ACTIVIDADES

DIV

ER

SID

AD

DE

LA

MA

TE

RIA

Sólido

Líquido

Gas

Fusión

Solidific

ación

Sublimación

Sublimación regresiva

Vaporización

Condensación

F

FG

FG

G

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227

La fabricación de Cavorita

EL RINCÓN DE LA LECTURAteria del suelo, pues de él se leextraía, y que por lo tanto, no podía entrar en la jurisdicción de un ensamblador; pero el hombre que había sido jardine-ro argüía que el carbón era una sustancia metálica o de catego-ría mineral, con la que no tenía que hacer sino en sus funciones de cocinero. Y Spargus insistió en que Gibbs hiciera de foguis-ta, toda vez que era carpintero y el carbón era madera fósil. La

consecuencia fue que Gibbs cesó de llenar la hornilla, y nadie lo hizo en lugar suyo, y Cavor estaba demasiado preocupado por ciertos problemas intere-santes relativos a una máquina de volar sistema Cavorita (des-deñando la resistencia del aire y un punto o dos más) para notar que algo andaba mal.

H. G. WELLS, Los primeros hombres en la Luna.

Ed. Plaza & Janés

El objeto de la investigación del señor Cavor era una sustancia que fuera «opaca»; a «todas las formas de la energía radiante». «Energía radiante» me explicó era cualquier cosa como la luz y el calor, o como los rayos Rönt-gen de que se habló tanto hace un año o algo así, o como las ondas eléctricas de Marconi, ocomo la gravitación. Todas esas cosas, decía, irradian de centros y obran sobre los cuerpos a la distancia, de donde viene el tér-mino «energía radiante».

Pero casi todas las sustancias son opacas a una forma u otra de la energía radiante. El vi-drio, por ejemplo, es transpa-rente a la luz, pero lo es mucho menos al calor, por lo cual se le emplea como pantalla; y el alumbre es transparente a la luz, pero detiene completa-mente el calor. […]

Baste para nuestra historia sa-ber que Cavor creía ser capaz de fabricar esa posible sustan-cia opaca a la gravitación, con una complicada liga de me-tales y algo nuevo –un nuevo elemento, me imagino– llama-do, según creo, hélium, que le ha bían enviado de Londres en tarros de hierro, hermética-mente cerrados.

Ha habido dudas sobre este punto, pero yo estoy casi cier-to de que era hélium lo que leenviaban en tarros de hierro. Era algo muy gaseoso y tenue. […]Pero los temores de Cavor con respecto a la posibilidad de ha-cer la Cavorita eran infunda-dos: ¡el 14 de octubre de 1899 aquel hombre hizo la increíble sustancia!Lo singular fue que resultó he-cha por accidente cuando Ca-vor menos la esperaba. Había fundido juntos varios metales y otras cosas diversas –¡ojalá su-piera yo ahora los detalles!– y pensaba tener la mezcla en el fuego una semana, para dejarla después enfriarse lentamente.A menos que se hubiera equi-vocado en sus cálculos, el últi-mo período de la combinación sería cuando la mezcla cayera a una temperatura de 60 gra-dos Fahrenheit. Pero sucedió que, sin que Cavor lo supiera, la disensión había nacido en-tre los hombres encargados de atender al horno. Gibbs, que había estado primero encarga-do de ello, trató repentinamentede descargarse sobre el hombre que había sido jardinero, ale-gando que el carbón era ma-

43. ¿Qué cosas eran energía radiante, según Cavor?

44. ¿Cómo pensaba Cavor fabricar esa sustancia llamada cavorita? Resúmelo brevemente.

45. La historia del señor Cavor, ¿te parece un cuento, una invención, o algo que realmente ocurrió? Explica tu opinión.

COMPRENDO LO QUE LEO

Libros:

La química, ciencia de la materia y el cambioJORGE BATLLE y JOSÉ GUMUZZIO. Ed. Aula-Abierta Salvat Una visión de la materia con explicaciones sencillas, de agra dable lectura que no requiere conocimientos previos.

Materiales de reciclajeANNA LLIMÓS PLOMER. Ed. Parramón. S.A.Ingenioso libro de la colección «¡Vamos a crear!», donde se presentan doce manualidades para trabajar el reciclado.

NO TE LO PIERDAS

En la pantalla:

Las fuerzas de la materia. Volumen 3. Océano Multimedia, 2003. Aula Interactiva de Ciencias

En la red:ciencianet.comInformación sobre aspectos curiosos de la Ciencia.

www.ina.gov.ar/cartillas_edu/cartilla_1.htmInstituto Nacional del Agua en Argentina.

249306 _ 0020-0035.indd 35249306 _ 0020-0035.indd 35 04/02/10 13:4704/02/10 13:47

La composición de la materia

Marie Curie.

En esta unidad…

• Aprenderás a reconocer los átomos como componentes de la materia.

• Identificarás los elementos químicos en la tabla periódica.

• Te familiarizarás con los símbolosde los elementos.

• Distinguirás entre átomo, molécula y cristal.

• Comprenderás el significado de las fórmulas de las sustancias.

• Conocerás las propiedades de los elementosmás abundantes en la naturaleza.

• Reconocerás las propiedades del agua y su importancia.

• Aprenderás los pasos para elaborar un informe científico.

PLAN DE TRABAJO

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n

1. ¿Qué diferencia hay entre un elemento y un compuesto?

2. Todas las sustancias están formadas por átomos. ¿De qué forma podemos ver un átomo?

a) A simple vista.

b) Con un microscopio.

c) De ninguna de las dos formas.

3. Antiguamente se pensaba que el aire era una sustancia pura. Hoy sabemos que, en realidad, es una mezcla de gases.

a) ¿Cuáles son los gases que hay en el aire?

b) ¿Cuál de ellos aparece en mayor proporción?

c) ¿Cuál de ellos utilizamos los seres vivos para respirar?

RECUERDA Y CONTESTA

Busca la respuesta¿Qué es un cristal?

En 1911, la Academia de Ciencias de Estocolmo concedió el premio Nobel de Química a Marie Curie. Era su segundo premio Nobel, el primero fue de Física y lo recibió, en el año 1903, jun-to con su marido, Pierre Curie, y H. Becquerel, descubridor de la radiactividad.

Este matrimonio llevó a cabo sus trabajos en lugares tan inhóspitos como un pequeño cuar-tucho en un sótano de la Escuela de Física de París, o una barraca abandonada, desvencijada y sin suelo cercana a esa escuela.

Tras más de doce años de investigación, descubrie-ron la radiactividad y la existencia de dos elemen-tos desconocidos hasta entonces. Al primero de ellos lo llamaron polonio, en recuerdo de Polonia, país de nacimiento de Marie. Al segundo lo llama-ron radio, un elemento de gran radiactividad.

El radio fue purificado como una sal parecida a la sal de cocina. Sus propiedades resultaron extraor-dinarias. Sus radiaciones eran de una in tensidad

mayor de lo esperado, dos millones de veces su-periores a las del uranio. Los rayos que despedía atravesaban las sustancias más duras y opacas, y solo una gruesa plancha de plomo era capaz de impedir su paso.

En 1906, Pierre murió tras ser arrollado por un carro de caballos. Marie falleció en 1934 debido a los efectos causados por las prolon-gadas exposiciones a las radiaciones, de las que habitualmente no se protegía.

El matrimonio tuvo dos hijas, una de las cua-les, Irène, también recibió el premio Nobel de Química en el año 1935.

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La materia está formada por átomos

En la naturaleza encontramos un gran número de sustancias diferen-tes. Algunas de ellas son sustancias compuestas que se pueden separar en sustancias simples o elementos químicos.

Para intentar explicar la diferencia entre estos tipos de sustancias, en el siglo XIX, el científico John Dalton propuso esta teoría:• Todas las sustancias están formadas por unidades muy pequeñas e

indivisibles llamadas átomos.• Existen distintos tipos de átomos, que se diferencian en algunas de

sus propiedades. Cada elemento químico está formado por átomos iguales que, a su vez, son diferentes a los átomos de otros elementos químicos. Por ejemplo, los átomos de oxígeno son diferentes a los dehidrógeno.

• Las sustancias compuestas, o compuestos químicos, están formadas por la unión de dos o más átomos diferentes. Además, la propor-ción de átomos de cada clase que se unen para formar una sustancia es siempre la misma. Por ejemplo, el agua es un compuesto formado por la unión de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O).

Dalton imaginaba los átomos como pequeñas esferitas indivisibles que sediferenciaban unos de otros en su tamaño y en su masa. Pensaba que en el agua había dos tipos de átomos distintos y que por eso se podíanseparar, mientras que el oxígeno y el hidrógeno, obtenidos de esa separa-ción, estaban constituidos por átomos iguales que no se podían romper.

Tamaño del átomo

Los átomos son tan pequeños que no podemos verlos, ni siquiera utili-zando microscopios. Por ejemplo, en una sola gota de agua hay más de mil trillones de átomos (1 0003000 0002000 0001000 000 átomos).

El átomo de hidrógeno, el más pequeño que existe, tiene un diámetro de aproximadamente 0,000 000 000 1 m.

1

230

1. El agua se descompone en hidrógeno y oxígeno al aplicarle electricidad. ¿Cuáles de estas sustancias son elementos químicos y por qué?

2. ¿Cómo son los átomos según Dalton?

3. Situados en línea recta, ¿cuántos átomos de hidrógeno cabrían en 1 cm?

4. Busca en la tabla periódicade la página siguiente el platino, el oro y el mercurio. ¿En cuántos protones se diferencian los átomos de estostres elementos?

ACTIVIDADES

No tan indivisibles

Hace más de dos mil años, Demócrito consideraba que la materia estaba formada por partículas pequeñísimas a las que llamó átomos, que en griego significa «indivisible».

El modelo de Dalton fue el primero basado en la experimentación y, por tanto, con fundamento científico. Pero, aunque explica algunas propiedades de la materia, no es correcto.

Actualmente sabemos que, en realidad, el átomo no es indivisible, sino que está formado por otras partículas más pequeñas: protones, neutrones y electrones. Los protones y neutrones se encuentran en el centroy constituyen el núcleo, mientras que los electrones están moviéndosealrededor formando una nube.

EN PROFUNDIDAD

Electrones

Neutrones

Protones

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231

Los elementos químicos

En la actualidad se conocen más de cien elementos químicos distintos en la naturaleza. Cada uno de ellos está formado por átomos iguales, que son diferentes a los átomos de otros elementos.

El número de protones del núcleo es lo que diferencia los átomos de un elemento de los átomos de otro elemento distinto. Este número se llama número atómico.

Cada elemento químico tiene un nombre y se representa mediante un símbolo. Estos símbolos suelen coincidir con las primeras letras de su nombre, que en muchas ocasiones procede del griego o del latín.

Todos los elementos conocidos en la actualidad se encuentran reuni-dos en la tabla periódica. En ella están ordenados según su número atómico, y dispuestos en siete filas (períodos) y dieciocho columnas (grupos) de manera que en cada columna están los elementos con pro-piedades químicas similares.

2

Los átomos de carbono tienen seis protones en el núcleo, mientras que los de nitrógeno tienen siete. Esta pequeña diferencia hace que sean elementos distintos, con propiedades muy diferentes.

Átomode carbono

Átomode nitrógeno

58

CeCerio

59

PrPraseodimio

60

NdNeodimio

61

PmPrometio

62

SmSamario

64

GdGadolinio

65

TbTerbio

66

DyDisprosio

69

TmTulio

70

YbIterbio

71

LuLutecio

LANTÁNIDOS

ACTÍNIDOS

90

ThTorio

91

PaProtactinio

92

UUranio

93

NpNeptunio

94

PuPlutonio

96

CmCurio

97

BkBerkelio

98

CfCalifornio

101

MdMendelevio

102

NoNobelio

103

LrLaurencio

F

F

63

EuEuropio

95

AmAmericio

67

HoHolmio

99

EsEinstenio

68

ErErbio

100

FmFermio

7

6

Tabla periódica de los elementos

Negro - sólidoAzul - líquidoRojo - gasMorado - artificial

13

AlAluminio

14

SiSilicio

15

PFósforo

16

SAzufre

17

ClCloro

18

ArArgón

5

BBoro

6

CCarbono

7

NNitrógeno

8

OOxígeno

9

FFlúor

10

NeNeón

2

HeHelio

27

CoCobalto

28

NiNíquel

29

CuCobre

30

ZnCinc

31

GaGalio

32

GeGermanio

33

AsArsénico

34

SeSelenio

35

BrBromo

36

KrKriptón

45

RhRodio

46

PdPaladio

47

AgPlata

48

CdCadmio

49

InIndio

50

SnEstaño

51

SbAntimonio

52

TeTeluro

53

IYodo

54

XeXenón

77

IrIridio

78

PtPlatino

79

AuOro

80

HgMercurio

81

TlTalio

82

PbPlomo

83

BiBismuto

84

PoPolonio

85

AtAstato

86

RnRadón

74

WVolframio

106

SgSeaborgio

3

LiLitio

1

HHidrógeno

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

4

BeBerilio

11

NaSodio

12

MgMagnesio

19

KPotasio

20

CaCalcio

21

ScEscandio

22

TiTitanio

23

VVanadio

24

CrCromo

25

MnManganeso

26

FeHierro

37

RbRubidio

38

SrEstroncio

39

YItrio

40

ZrCirconio

41

NbNiobio

42

MoMolibdeno

43

TcTecnecio

44

RuRutenio

55

CsCesio

56

BaBario

57

LaLantano

72

HfHafnio

73

TaTantalio

75

ReRenio

76

OsOsmio

87

FrFrancio

88

RaRadio

89

AcActinio

104

RfRutherfordio

105

DbDubnio

107

BhBohrio

108

HsHassio

109

MtMeitnerio

110

DsDarmstadtio

111

RgRoentgenio

Nombre

Símbolo1

HHidrógenoF

Númeroatómico

F

F

1

7

6

5

4

3

2

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232

Átomos, moléculas y cristales

Los elementos químicos tienen unas propiedades específicas que los caracterizan. La mayoría son sólidos a temperatura ambiente, como el aluminio; once de ellos son gases, como el oxígeno, y solo el bromo y el mercurio se encuentran en estado líquido.

La combinación de elementos da lugar a millones de sustancias com-puestas diferentes, con muy diversas propiedades.

Esta variedad de estados y propiedades se debe a que los átomos pue-den unirse y organizarse de diferentes maneras. Por ejemplo, podemos encontrar los átomos aislados o unidos, formando moléculas o cris-tales.

Átomos aislados

Los elementos que aparecen en el último grupo de la tabla periódica se llaman gases nobles y son: el helio (He), el neón (Ne), el argón (Ar), el kriptón (Kr), el xenón (Xe) y el radón (Rn). Estos elementos son las únicas sustancias simples que podemos encontrar formadas por áto-mos aislados.

Moléculas

Los átomos de los elementos que no son gases nobles se pueden unir, formando agrupaciones llamadas moléculas.

• Las moléculas de las sustancias simples están constituidas por áto-mos iguales. Por ejemplo, el oxígeno (O2) del aire está formado por millones de moléculas que tienen dos átomos de oxígeno unidos en-tre sí mediante un enlace.

• Las moléculas de las sustancias compuestas son el resultado de la unión de átomos distintos. El dióxido de carbono (CO2) está consti-tuido por moléculas, en las cuales un átomo de carbono está unido a dos átomos de oxígeno. El agua (H2O) está formada por moléculas con dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.

Cristales

Cuando los átomos se unen, también pueden dar lugar a cristales. En ellos hay un gran número de átomos unidos entre sí de manera orde-nada, formando agrupaciones sólidas. El tamaño del cristal está deter-minado por el número de átomos que lo componen.

• Las sustancias simples que se encuentran en estado sólido, como el carbono, el oro, el cobre, etc., forman cristales, en los que se unen muchísimos átomos del elemento. Por ejemplo, el diamante forma cristales con muchos átomos de carbono unidos.

• Muchas sustancias compuestas sólidas también están formadas por cristales. Por ejemplo, el cloruro de sodio (NaCl) o sal común está formada por un gran número de átomos de sodio y de cloro unidos ordenadamente, dando lugar a cristales.

3

5. ¿Qué sustancias están formadas por átomos aislados?

6. ¿Qué diferencias hay entre moléculas y cristales?

ACTIVIDADES

La sal está formada por cristales constituidos por átomos de sodio y cloro.

El oxígeno (O2) del aire está formado por moléculas con dos átomos de este elemento.

El agua (H2O) está formada por moléculas con dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.

El diamante está constituido por átomosde carbono que forman un cristal.

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233

Las sustancias y las fórmulas

Igual que para representar un elemento usamos símbolos, para repre-sentar una sustancia utilizamos una fórmula.

En una fórmula química escribimos los símbolos de todos los elementos que contiene esa sustancia, acompañados de subíndices, que expresan el número de átomos de cada clase.

Moléculas

La fórmula de una sustancia simple representa su molécula. Nos in-forma del número de átomos del elemento que constituyen la molécula.

El oxígeno está constituido por moléculas en las que hay dos átomos unidos.

O2

La fórmula de una sustancia compuesta molecular nos informa acer-ca de los elementos que intervienen en la molécula y el número.

La molécula de agua está formada por un átomo de oxígeno unido a dos átomos de hidrógeno.

H2O

Cristales

La fórmula de una sustancia que forma cristales representa el tipo de átomos que constituyen el cristal y la proporción en que se encuentra cada uno de ellos, pero no el número exacto de átomos.

Algunos elementos forman cristales. Como todos los átomos son igua-les, la fórmula coincide con el símbolo del elemento.

CLa fórmula de una sustancia compuesta cristalina indica los elemen-tos que intervienen en su composición y la proporción de cada uno.

La fórmula del cloruro de sodio nos informa de que en los cristales hay un átomo de cloro por cada átomo de sodio (proporción 1:1).

NaCl

La pirita es un mineral formado por sulfuro de hierro. Su fórmula indi-ca que por cada átomo de hierro hay dos de azufre (proporción 1:2).

FeS2

4

7. Si la fórmula de una sustancia es Cl2, ¿es una sustancia simple o compuesta? Busca información en la tabla periódica y averigua en qué estado se encontrará esta sustancia.

ACTIVIDADES

Símbolodel elemento

FSímbolodel elemento

Símbolos de los elementos

Número de átomos (si solo hay uno, no lleva subíndice)

F

F

Númerode átomos

FF

Símbolos de los elementos

FF

FF

FF

F

F F

Proporción de cada elementoF F

Símbolos de los elementos

FF

Proporción de cada elementoF F

Átomos de oxígeno

Átomos de hidrógeno

Átomo de cloro

Átomo de sodio

Átomo de oxígeno

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234

Los elementos en la naturaleza (I)

De los más de cien elementos que aparecen en la tabla periódica, unos noventa se encuentran en la naturaleza, el resto han sido producidos artificialmente en los laboratorios.

Muchos de los elementos, como el hierro, el oro, la plata o el cobre, nos resultan muy familiares, pero eso no significa que sean los más abundantes.

El elemento más abundante en el Universo es el hidrógeno, que, junto con el helio, es el componente fundamental de las estrellas.

En la composición de los seres vivos encontramos unos veinte elemen-tos, de los cuales la mayoría están en cantidades muy pequeñas.

En la corteza terrestre, los dos elementos más frecuentes son el oxígeno y el silicio, que forman la mayoría de las rocas.

Hidrógeno y helio

Las estrellas están formadas, fundamentalmente, por hidrógeno y he-lio. Estos son los dos elementos más abundantes en el Universo.

• Hidrógeno. Su nombre significa «productor de agua». Es un gasincoloro, inodoro, insípido y muy inflamable. Se encuentra en for-ma molecular (H2), formado por dos átomos de hidrógeno unidos.Es la sustancia más ligera que conocemos, pesa unas catorce veces menos que el aire, por eso, los globos llenos de hidrógeno pueden ascender.

El 83,9% de la materia del Universo es hidrógeno, aunque en la Tierra apenas alcanza el 1 %.

En la naturaleza podemos encontrar hidrógeno:

– Libre en la atmósfera, como uno de los componentes minoritarios del aire.

– Combinado con oxígeno, formando agua.

– Combinado con carbono y oxígeno, formando compuestos orgá-nicos.

– Combinado con otros elementos, en rocas y minerales.

• Helio. Su presencia se descubrió en el Sol durante un eclipse, en el año 1860, por lo que se le puso el nombre del dios griego del Sol, «Helios». Es una sustancia gaseosa que se encuentra en forma de átomos y que no forma compuestos porque no se combina con nin-gún otro elemento.

Es un gas más ligero que el aire, por lo que se suele utilizar para lle-nar globos. Aunque el hidrógeno es todavía más ligero que el helio, este último tiene la ventaja de ser no inflamable.

El helio es, junto con el hidrógeno, el elemento más abundante, ya que representa el 15,9 % de toda la materia del Universo. En nuestro planeta se encuentra en muy pequeña proporción.

5

8. En las ferias se venden unos globos que tienden a elevarse. ¿De qué gas crees que están llenos, de hidrógeno o de helio? ¿Por qué se utiliza este gasy no el otro?

ACTIVIDADES

Hidrógeno: 63 % Otros: 0,6 %

Oxígeno: 25,5 %Carbono: 9,5 %

Nitrógeno: 1,4 %

Universo

Hidrógeno: 83,9 %

Otros elementos: 0,2 % Helio: 15,9 %

Corteza terrestreOxígeno: 47 %

Otros:1,49 %

Carbono: 0,19 %

Hidrógeno: 0,22 %Potasio: 2,5 %

Sodio: 2,5 %

Calcio: 3,5 %

Hierro:4,5 %

Aluminio:7,9 %

Magnesio: 2,2 %

Silicio: 28 %

Ser humano

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Nitrógeno y oxígeno

La atmósfera está compuesta de una mezcla de gases, llamada aire, cu-yos principales componentes son nitrógeno (78 %) y oxígeno (21 %). Además de estas dos sustancias, también contiene argón, vapor de agua y, en menores cantidades, otros gases, como dióxido de carbono, ozono, helio, etc.

• Nitrógeno. Es un gas inodoro, incoloro e insípido. Es inerte, por lo que no reacciona químicamente con otras sustancias. El nitrógeno es el componente mayoritario del aire, donde lo podemos encontrar como moléculas (N2), formadas por dos átomos de nitrógeno unidos.

En el suelo se encuentra en unos compuestos llamados nitratos. Además, es uno de los componentes básicos de las proteínas, que forman muchas estructuras de los seres vivos.

• Oxígeno. Su nombre significa «productor de óxido». Es un gas in-coloro, inodoro e insípido. El oxígeno que hay en la atmósfera, y que utilizamos los seres vivos en la respiración, está en forma de moléculas (O2), formadas por dos átomos de oxígeno unidos. El oxígeno es el elemento más abundante en la Tierra, lo podemos encontrar tanto libre como combinado:

– Libre en la atmósfera, como un componente mayoritario del aire.

– Disuelto en el agua, lo que permite respirar a los organismos que viven en ella.

– Combinado con hidrógeno, formando agua.

– Unido a otros elementos, en muchas rocas y minerales.

– Combinado con carbono e hidrógeno, como constituyente de la mayoría de las sustancias orgánicas.

Carbono

El carbono se encuentra en una proporción muy baja en la corteza terrestre (0,19 %) y en la atmósfera en forma de CO2 (0,03 %). Sin em-bargo, es la base de todos los compuestos orgánicos que forman los organismos, aunque no es el elemento más abundante en ellos, ya que en su mayor parte están formados por agua (H2O).

Tiene una gran capacidad de formar compuestos distintos. Actualmen-te se conocen más de un millón de compuestos orgánicos diferentes y su número aumenta cada año. Se puede encontrar:

– En la corteza terrestre, formando los yacimientos de carbón.– En forma cristalina pura, como grafito o diamante.– Combinado con oxígeno, como monóxido y dióxido de carbono.– Combinado con hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y otros elementos

dando lugar a los compuestos orgánicos. Los compuestos formados principalmente por carbono e hidrógeno se denominan hidrocarbu-ros y son los principales componentes del petróleo y el gas natural.

– Combinado con otros elementos, originando compuestos muy va-riados. Por ejemplo, en rocas como la caliza y el mármol.

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El CO2 se utiliza para gasificar las bebidas refrescantes.

9. Compara los diagramasde la composición del Universo, de la biosfera y de la corteza. ¿Cuál presenta mayor homogeneidad y cuál mayor diversidad? Si en vezde la corteza representamosel núcleo terrestre, ¿qué aspecto tendría el diagrama?

10. Busca en los conceptos clave los términos «oxígeno», «hidrógeno» y «nitrógeno». ¿Qué tienen en común?

11. ¿Cómo se llaman los compuestos de nitrógeno que hay en el suelo?

ACTIVIDADES

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236

Los elementos en la naturaleza (II)

Las rocas y minerales de la corteza terrestre están compuestos por unos pocos elementos químicos. Los más abundantes son: el oxígeno, el si-licio, el aluminio, el hierro, el calcio, el sodio, el potasio y el magnesio.

Algunos de estos elementos, como el sodio y el potasio, también se en-cuentran en el agua del mar.

Elementos de la corteza

Entre los elementos que forman parte de los minerales y rocas de la corteza terrestre podemos destacar:• Silicio. Es una sustancia sólida de color pardo. No aparece libre en

la corteza, pero es muy abundante combinado con otros elementos, principalmente con oxígeno formando los silicatos. El compuesto más común que origina el silicio es la sílice (SiO2), que es el cuarzo.El silicio muy puro se utiliza en la fabricación de microchips, emplea -dos en los ordenadores.

• Aluminio. Es un metal blando de color gris blanquecino. No se en-cuentra libre en la naturaleza. Combinado con otros elementos es muy abundante en la corteza y forma minerales, como la mica, el feldespato y la caolinita. Se obtiene principalmente de la bauxita. Una vez obtenido, el metal puro es blando, pero mezclado con otros metales forma aleaciones duras y ligeras que se utilizan en la fabricación de aviones, barcos, automóviles, etc.

• Hierro. Es un metal de color gris. Habitualmente no se encuentra li-bre en la naturaleza. Combinado con el oxígeno da lugar a minerales como el oligisto o la magnetita, y con el azufre forma la pirita.La extracción de hierro es la base de la industria siderúrgica, principalmen-te para la obtención de acero a partir de la mezcla de hierro y carbono.

• Magnesio. Es un metal de color blanco y brillo plateado. Arde con facilidad y desprende una luz blanca muy intensa. Se encuentra for-mando parte de la composición de algunos minerales, como la se-piolita, el olivino o el talco. También aparece en forma de sales en la composición del agua del mar.Antiguamente se utilizaba en aparatos de flash para fotografía, y en la actualidad, en bengalas luminosas y en pirotecnia (fuegos artificiales).

• Calcio. Es un metal de color blanco-grisáceo. No existe libre en la na-turaleza, pero origina compuestos como el carbonato de calcio (Ca-CO3), que forma la calcita, mineral componente de la roca caliza. También hay carbonato de calcio en la cáscara de los huevos, las con-chas, las perlas, los corales, el mármol, las estalactitas, etc. El calcio, además, está presente en los huesos y los dientes de los animales.Con oxígeno forma la cal (CaO), que se utiliza para blanquear las fachadas de las casas.

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El magnesio arde con facilidad produciendo una luz muy intensa, por lo que se usaen los fuegos artificiales.

En la placa base de los ordenadoresse encuentran los microchips, fabricadoscon silicio.

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Elementos en el agua del mar

El sabor salado del agua del mar se debe a que contiene sales disueltas. La presencia de estas sales hace que el agua del mar tenga propiedades especiales, por ejemplo, su elevada densidad.

Las sales marinas más comunes contienen elementos como el cloro, el sodio, el magnesio, el potasio, etc.

• Cloro. A temperatura ambiente, es un gas de color amarillo verdo-so, dos veces más denso que el aire y de olor penetrante y desagra-dable. Es muy irritante y venenoso, inflama las mucosas de la nariz y la garganta, y puede llegar a producir la muerte. Libre se encuentra en forma molecular como Cl2; es decir, constitui-do por dos átomos de cloro unidos. Se combina con metales, dandosales, como el cloruro de sodio (NaCl), el cloruro de magnesio(MgCl2), el cloruro de calcio (CaCl2) o el cloruro de potasio (KCl).El cloro se utiliza para fabricar productos de efecto blanqueante y para la desinfección del agua.

• Sodio. Es un metal sólido muy blando, con brillo metálico y mucha capacidad de formar compuestos, por lo que no se encuentra libre en la naturaleza. Debido a esta capacidad, reacciona muy fácilmente con el oxígeno del aire y se recubre de una capa de color blanquecino. Junto con el cloro forma el cloruro de sodio, una sal muy soluble que abunda en el agua del mar y es el componente de la halita.

• Potasio. Como el sodio, es un metal blando, con brillo metálico y facilidad de formar compuestos, por lo que tampoco se encuentra libre en la naturaleza.El potasio forma cloruro de potasio (KCl), que es una sal, también disuelta en el agua del mar, aunque en mucha menor proporción que el cloruro de sodio.

Tanto el sodio como el potasio están presentes en los seres vivos y son esenciales para poder realizar ciertas funciones, como la contracción muscular o el funcionamiento del sistema nervioso.

12. Además del hidrógeno y el oxígeno (componentes del agua), ¿cuáles son los tres elementos más abundantes del agua del mar?

13. ¿Qué componentes de la corteza terrestre son metales?

ACTIVIDADES

SalesGramos por litro

Cloruro de sodio 24

Cloruro de magnesio 5

Sulfatode sodio 4

Clorurode calcio 1,1

Cloruro de potasio 0,7

Bicarbonatode sodio 0,2

Otras 0,5

Total 35,5

Composición química mediadel agua de mar

Más oxígeno. El ozono

Los átomos de oxígeno pueden unirse de tres en tres, formando una molécula de fórmula O3, que es el ozono. Se trata de un gas azul pálido, de olor fuerte, que resulta muy venenoso. En las capas bajas de la troposfera se encuentraen proporciones muy pequeñas y es un peligroso contaminante. Por el contrario, en la estratosfera forma la capa de ozono, cuya presencia resulta imprescindible para mantener la vida en la Tierra, ya que filtra las peligrosas radiaciones ultravioletas del Sol.

Este gas se forma a partir del oxígeno del aire por la radiación ultravioleta del Sol y también durante las tormentas, y es el responsable del olor característico que percibimos cuando se produce una.

EN PROFUNDIDAD

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Hidrógeno y oxígeno unidos. El agua (H2O)

El agua cubre las tres cuartas partes de la Tierra y en su seno se desarrolla la vida de numerosas especies. Representa un porcentaje muy elevado de la composición de todos los seres vivos, por ejemplo, alrededor del 68 % de tu cuerpo es agua. Además, es el medio en el que se producen la mayoría de las reacciones implicadas en las funciones vitales.

No es de extrañar, por tanto, que una de las inquietudes sociales más importantes en la actualidad sea su disponibilidad y su conservación.

En la naturaleza encontramos agua, en los tres estados, repartidaen todo el planeta:

• En estado sólido, en forma de hielo o nieve, en los polos, en las altas montañas, etc.

• En estado líquido, formando ríos, lagos, mares, etc.

• En estado gaseoso, en la atmósfera.

El agua está formada por moléculas de fórmula H2O, en las queun átomo de oxígeno está unido a dos átomos de hidrógeno.

En el agua líquida, las moléculas están unidas entre sí mediante fuerzas que permiten que se muevan unas sobre las otras, pero que no se separen. Estas fuerzas se denominan puentes de hidrógeno y se establecen entre el átomo de oxígeno de una molécula y uno de los átomos de hidrógeno de otra molécula.

La importancia del agua para los seres vivos está relacionada con sus propiedades:

• El agua pura es un líquido inodoro, insípido e incoloro.

• Es transparente, es decir, permite el paso de la luz,lo que posibilita la vida de organismos fotosintetizadores en el medio acuático.

• El agua líquida es más densa que el hielo. Gracias a esta propiedad, el hielo flota en el agua, lo que permite mantenerla vida acuática en condiciones de intenso frío; inclusopor debajo de 0 °C.

• Tiene un alto calor específico. Esto significa que es necesario suministrar mucho calor para que cambiesu temperatura, por lo que resulta un buen regulador térmico. Así, en zonas cercanas a la costa, la temperatura ambiente suele ser más moderada que en zonas de interior.

• Es un buen disolvente, por lo que está presente en la mayoría de los procesos químicos. Todas las reacciones que ocurren en el interior de un ser vivo se producen en un medio acuoso.

EN PROFUNDIDAD

14. ¿Qué significa que la fórmula del agua es H2O?

15. Nombra algunas de las propiedades del agua que son importantes para los seres vivos.

ACTIVIDADES

Moléculasde agua

Puentesde hidrógeno 

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Ciencia en tus manosComunicación de resultados. Elaboración de un informe científico

La fase final de una investigación científica es elaborar un informe para comunicar los resultados obtenidos y exponer las conclusiones a las que se ha llegado.

Utilizaremos como ejemplo una investigación sobre la calidad de diferentes aguas embotelladas. Nuestro informe científico será breve y conciso, y constará de seis partes:

1. Título y autor (o autores) del informe. Puede servir de portada y debe ser corto e identificar claramente el contenido de la investigación. Por ejemplo: «Estudio sobre la calidad del agua embotellada».

2. Objetivos de la investigación. En este apartado plantearemos el problema que vamos a investigar y formularemos nuestra hipótesis de trabajo.Por ejemplo: «Si un agua tiene mayor cantidad de sales disueltas, entonces su calidad será menor».

3. Introducción. Aquí recopilaremos información sobre el tema de nuestra investigación, en libros, revistas, etc. Encontraremos que aunque todas las aguas embotelladas parecen iguales, las distintas marcas presentan calidades muy diferentes. La calidad de un agua mineral depende, sobre todo, de su contenido en sulfatos, en calcio, en sodio y en magnesio. La concentración de estos componentes en el agua viene expresada en miligramos por litro (mg/L) o partes por millón (ppm); ambas unidades son equivalentes. La abundancia de sulfatos y de calcio da sabor desagradable al agua.Una concentración de sodio mayor de 20 mg/Lda sabor amargo o salobre.

4. Método empleado en nuestro estudio. En este caso, a partir de las etiquetas de cinco botellas de agua mineral, elaboraremos una tabla con los datos sobre la cantidad de sulfatos, calcio, sodioy magnesio que contienen. Hallaremos la suma total de miligramos de sales disueltas en cada muestray ordenaremos las muestras de menora mayor cantidad de sales.

5. Resultados y conclusiones. Para facilitar la comparación, podemos elaborar una gráfica de barras con los datos de cada una de las aguas, indicando principalmente los valores de sulfato y de calcio. Indicaremos si alguna muestra destaca por su bajo contenido en sales disueltas, y si alguna presenta alto contenido en sulfatos, calcio o sodio.

6. Bibliografía. Para terminar, haremos una relación de todas las fuentes de información utilizadas en nuestra investigación: libros, revistas, direcciones de Internet, etc.

239

16. Realiza la gráfica de barras mencionada en el punto cinco y elabora un informe sobre la calidad de estas aguas, siguiendo los pasos indicados.

17. La calidad del agua depende en gran medida de las rocas en las que se infiltra. Teniendo en cuenta que los yesos están formados por sulfato de calcio, ¿qué calidad de agua esperarías encontrar en una zonaen la que abundan los yesos?

ACTIVIDADES

Fontclara 90,4 62,3 6,6 63,2 102,5

62,1 60,7 21,3 18,2

836, 64,7 25,0 246,

506, 12,4 5,0 12,8

646, 616, 2,0 626,

Cumbres

Fuenbuena

Frescura

Lozoya

Calciomg/L

Sodiomg/L

Sulfatosmg/L

Magnesiomg/L

Totalmg/L

Calcio 90,4 mg/L Sulfatos 6,6 mg/L Sodio 2,3 mg/L Magnesio 3,2 mg/L

Calcio 62,1 mg/L Sulfatos 21,3 mg/LSodio 0,7 mg/L Magnesio 18,2 mg/L

Calcio 83 mg/L Sulfatos 25 mg/LSodio 4,7 mg/L Magnesio 24 mg/L

Calcio 50 mg/L Sulfatos 5 mg/LSodio 12,4 mg/L Magnesio 12,8 mg/L

Calcio 4 mg/L Sulfatos 2 mg/L Sodio 1 mg/L Magnesio 2 mg/L

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240

18. ●● El nitrógeno (N2), el oxígeno (O2) y el hidrógeno (H2) son tres sustancias gaseosas a temperatura ambiente.

Haz un dibujo en tu cuaderno que represente cómo están organizadas sus moléculas, utilizando esferitas de diferentes colores.

19. ● Localiza los siguientes elementos en la tabla periódica: hierro, calcio, bromo, neón, níquel y azufre.

a) ¿En qué período y en qué grupo se encuentra cada uno?

b) Escribe sus símbolos.

20. ● Explica la diferencia entre un átomo y una molécula.

21. ●● El primer dibujo (A) corresponde a las moléculas de una determinada sustancia. El segundo (B) eslo que queda después de pasar electricidad a través de esa sustancia.

a) El primer dibujo, ¿representa una sustancia simple o compuesta? Justifica tu respuesta.

b) En el segundo dibujo, ¿hay una sustancia pura o una mezcla? ¿Por qué?

c) El paso de la electricidad, ¿ha producido un cambio físico o químico?

22. ●●● A temperatura ambiente, el cloro (Cl2) es una sustancia gaseosa de color amarillo-verdoso, el sodio (Na) es un sólido blando de color plateado y el cloruro de sodio (NaCl) es una sustancia sólida que forma cristales de color blanco y tiene sabor salado.

a) ¿Qué elementos hay en la sustancia cloro?b) ¿Qué elementos hay en la sustancia sodio?c) ¿Cuántos elementos forman el cloruro de sodio?d) Haz un dibujo que represente sus partículas.e) Como el cloruro de sodio tiene sabor salado,

¿deberá ser también salado el sodio?f) ¿Cuál de las tres sustancias forma moléculas

y cuál forma cristales?g) ¿Cómo explicas que estas sustancias tengan

propiedades tan diferentes?

Actividades23. ● Las siguientes fórmulas representan tres

sustancias gaseosas:

CO (monóxido de carbono). NO (óxido de nitrógeno). C4H10 (butano). Explica qué significado tiene cada una de las fórmulas

con relación a las moléculas de las sustancias.

24. ● Copia la siguiente tabla y clasifica cada ejemplo como sustancia simple o compuesto.

25. ● La sustancia que utilizamos para endulzar, y que normalmente llamamos azúcar, es una clase de glúcido llamado sacarosa cuya fórmula es C12H22O11.

a) ¿Cuántos elementos forman esta sustancia?b) ¿Cuál es el nombre de cada uno de ellos?c) ¿Cuántos átomos de cada clase hay en la molécula

de sacarosa?

26. ● Escribe la fórmula de una sustancia cuya molécula contenga: dos átomos de hidrógeno, un átomo de azufre y cuatro átomos de oxígeno.

27. ●● El monóxido de carbono (CO) es un gas.El plomo es un metal, sólido y muy pesado.

Explica si estas sustancias estarán en forma de moléculas o de cristales.

28. ●● En los siguientes dibujos se representan los esquemas de las partículas de diferentes sustancias.

a) ¿En qué casos hay sustancias puras y en cuáles hay mezclas?

b) ¿Cuáles son compuestos y cuáles son sustancias simples?

c) ¿Cuáles serán gases y cuáles sólidos?

Cu (cobre)

SO2 (dióxido de azufre)

H2SO4 (ácidosulfúrico)

He (helio)

N2 (nitrógeno)

Sustanciasimple

Compuesto

A B C D

A B

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El aire: un bien común en peligro

UN ANÁLISIS CIENTÍFICO

241

29. ● Localiza en la tabla periódica los elementos más abundantes en el Universo y los más abundantesen la corteza terrestre.

¿Cuál es el número atómico de cada uno?

30. ●● Los antiguos griegos consideraban que todala materia estaba formada por la unión de cuatro elementos: aire, fuego, tierra y agua.

¿Alguno de estos «elementos» se sigue considerando actualmente como un elemento químico?

31. ●● Copia la siguiente tabla en tu cuaderno y coloca cada elemento en la columna correspondiente: hidrógeno, carbono, magnesio, helio, oxígeno, silicio y aluminio.

Aunque existen procesos naturales, como las erupciones volcánicas o el polvo del desierto, que pueden suministrar sustancias contaminantes a la atmósfera, la contaminación atmosférica es, mayoritariamente, producto de la actividad humana.

Consideramos contaminantes a todas las sustancias que están presentes en el aire sin que formen parte de su composición natural, o bien aquellas que se encuentran en una cantidad anormalmente elevada.

El uso del automóvil en las ciudades es unode los principales focos de contaminación atmosférica. Los gases producidos por la combustión de las gasolinas, como el dióxido de carbono, el monóxido de carbonoo los óxidos de nitrógeno, producen efectos nocivos sobre el medio ambiente, como el smog, la lluvia ácidao el efecto invernadero, y son perjudiciales para la salud.

32. ● Observa la siguiente tabla, donde aparecen algunas de las sustancias presentes en el aire.

¿Por qué aparecen en la tabla estas sustanciasy no otras, como el nitrógeno y el oxígeno?

33. ●●● Representa, mediante una gráfica de barras, los datos de la tabla que se refieren al aire limpioy los que se refieren al aire contaminado.

Con ambas gráficas, explica las diferencias más importantes entre los dos tipos de aire.

34. ● Las gasolinas están formadas por una mezcla de hidrocarburos, por ejemplo, el octano, cuya fórmula es C8H18. ¿Qué elementos formanlos hidrocarburos?

35. ●● El dióxido de carbono es una sustancia presente en la atmósfera como producto de la respiración de los seres vivos.

¿Por qué crees que se encuentra en la lista de sustancias contaminantes?

36. ● ¿Qué actividad humana que se nombra en el texto produce emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera?

37. ●●● En la siguiente gráfica se representala variación del dióxido de carbono en una gran ciudad a lo largo de una semana. ¿Qué conclusiones puedes sacar de ella?

ComponentesAire limpio

(mg/m3)

Airecontaminado

(mg/m3)

Monóxido de carbono (CO) 11 50

Dióxido de carbono (CO2) 650 1 250

Dióxido de azufre (SO2) 0,025 2,2

Óxido de nitrógeno (NO) 0,012 0,2

Metano (CH4) 0,6 2,1

Partículas sólidas (hollín, polvo, cenizas, etc.)

0,02 6

1 300

1 250

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Elementos enestado gaseoso

Elementos enestado sólido

Gases nobles

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38. Realiza una tabla con tres columnas en tu cuaderno y escribe las principales características de átomos,moléculas y cristales.

39. Explica con tus propias palabras el modelo atómico de Dalton.

40. Realiza un dibujo de un átomo y localiza el núcleo, los protones, los neutrones y los electrones.

41. ¿Con cuál de los elementos mencionados en el resumen relacionarías el ozono? Explicaqué es y dónde se encuentra.

ACTIVIDADES

Resumen

Átomos

Sustanciasy fórmulas

Elementos en la

naturaleza

242

CO

MP

OS

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N D

E L

A M

AT

ER

IA

Son las partículas más pequeñas de un elemento químico. Está formado por un núcleo, en el que se encuentran los protones y los neutrones, y por electrones en la periferia.

Según la teoría atómica de Dalton:

• La materia está formada por átomos.

• Los elementos están formados por átomos iguales.

• Los compuestos contienen dos o más átomos diferentes.

Existen más de un centenar de elementos diferentes, que están ordenados en la tabla periódica de los elementos.

• Hidrógeno. Gas formado por moléculas (H2). Es el más abundante en el Universo.

• Helio. Gas formado por átomos (He). Es el segundo más abundante en el Universo.

• Nitrógeno. Gas formado por moléculas (N2). Es el más abundante en la atmósfera terrestre.

• Oxígeno. Gas formado por moléculas (O2). Es el elemento más abundante en la corteza y el segundo más abundante en la atmósfera.

• Carbono. Es la base de los compuestos orgánicos, aunque no es el elemento más abundante en los seres vivos.

• Silicio. Es sólido y no aparece libre en la naturaleza. Forma la sílice, principal componente de los silicatos.

• Aluminio, hierro, magnesio y calcio. Son metales abundantes en la composición de minerales y rocas.

• Cloro, magnesio, sodio y potasio. Forman sales que se encuentran disueltas en el agua del mar.

Los átomos se organizan en sustancias de diferentes tipos:

• Átomos aislados: gases nobles.

• Moléculas: unión de dos o más átomos.

– Formadas por átomos iguales: elementos en estado gaseoso (O2, N2, H2).

– Formadas por átomos diferentes: compuestos en estado gaseoso o líquido (H2O, CO2).

• Cristales: unión de muchos átomos.

– Formados por átomos iguales. Por ejemplo, los metales.

– Formados por átomos diferentes. Sustancias sólidas, comoel cloruro de sodio (NaCl).

Universo

Sereshumanos

Cortezaterrestre

Hidrógeno: 83,9 %

Hidrógeno: 63 %

Oxígeno:47 %

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243

El mundo al final del tiempo

EL RINCÓN DE LA LECTURA

Para Wan-To, vivir en una es-trella era divertido. En cualquier estrella que ocupara, siempre podía hallar una satisfactoria variedad de ambientes. Inclu-so podía encontrar una amplia gama de «climas», y tenía toda clase de partículas para diver-tirse, aunque algunos elemen-tos eran más escasos que otros. Por ejemplo, si se tomara una muestra al azar de un millón de átomos de la estrella de Wan-To, una buena mezcla de todos sus componentes, solo uno de esos átomos sería el elemento argón. Dos o tres átomos se-rían de aluminio, calcio, sodio y níquel; dieciséis correspon-derían a azufre; treinta o cua-renta resultarían silicio, mag-nesio, neón y hierro. Tal vez se ha lla rían ochenta o noventa áto-mos de nitrógeno, cuatrocien-tos de carbono, casi setecientos de oxígeno. (Si se tomara una

muestra mayor o si se contara cada átomo de la estrella, sin duda se encontrarían muchos otros elementos. En realidad se encontrarían todos los demás ele-mentos, desde el berilio hasta los transuránicos. Inevitablemente, algún fenómeno de fusión crea-ba por lo menos algunos de todos los átomos posibles en el interior de la estrella de Wan-To. Pero todos los elementos nombrados –cada elemento que jamás exis-tió, excepto dos– aún sumarían menos de 2 000 átomos en esa muestra de un millón.)

El resto de la muestra consisti-ría en solo esos dos elementos pesados, aunque no en propor-ciones iguales. Se encontrarían 63 000 átomos de helio, y el resto, 935 000 átomos de ese millón, correspondería al hi-drógeno. La estrella de Wan-To era como un martini bien seco. El hidrógeno era la ginebra;el helio, el chorrito de vermut; y el resto, contaminantes salidos de la aceituna, la pajita y la copa.

Wan-To estaba compuesto de esa extraña sustancia que se lla-ma plasma. El plasma no es ma-teria ni energía, pero en parte es ambas cosas; es la cuarta fase de la materia (después de la sóli-da, la líquida y la gaseosa) o la segunda fase de la energía.

En opinión de Wan-To, era sim-plemente el material que con-formaba a los seres inteligentes. (Nunca había oído hablar de «seres humanos», y en cualquier caso tampoco le habrían intere-sado.) A veces, algunos colegas (o hijos, o hermanos: eran unpoco las tres cosas) de Wan-To sospechaban que alguna clase de inteligencia podría haber surgido de otras cosas, como la materia sólida. A veces Wan-To lo pensaba también, pero estaba convencido de que esas criaturas no podían ser muy importantes, pues una entidad de «materia» no podía significar gran cosa a escala cósmica. No, el hogar lógico para un ser real-mente sensitivo, como él, era el compacto núcleo de plasma en el corazón de una estrella.

FREDERIK POHL, El mundo al final del tiempo. Ediciones B

Frederik Pohl nació en Nue-va York en 1919. Fue elegi-do miembro de la Asociación Americana para el Progreso de la Ciencia en 1982. Tras haber sido presidente de la Asociación de Escritores de Ciencia Ficción de América, entre 1974 y 1976, cosechó un gran número de premios, entre ellos tres premios Hugo y dos Nébula.

Es uno de los maestros indis-cutibles de la ciencia ficción, género al que ha dedicadotoda su vida, tanto en suactividad de autor como en su faceta de agente literarioy editor. Ha sabido obtener excepcional rendimiento de su particular «secreto» para escribir: redactar cuatro pá-ginas cada día, sea cual fuere la circunstancia en la que se encontrase.

42. ¿Por qué el relato que has leído es «ciencia ficción»? Explícalo brevemente

43. ¿De qué sustancia están hechos los seres inteligentes, según Wan-To? ¿Es esa sustanciala misma de la que estamos hechos nosotros?

44. ¿Por qué Frederik Pohl ha tenido una producción literaria tan grande?

COMPRENDO LO QUE LEO

Libros:Breve historia de la químicaISAAC ASIMOV. Ed. Alianza EditorialDesde los estudios iniciales sobre los gases y los átomos hasta las investigaciones más recientes.

¡Eureka! Descubrimientos científicos que cambiaron el mundoLESLIE ALAN HORVITZ. Ed. PaidósDestacan el descubrimiento casual del oxígeno, o Mende-leiev y la visión de la tabla periódica en sueños.

En la red:www.acienciasgalilei.com/indicederqui.htmPágina con una tabla periódica que puedes descargar y en la que puedes enlazar a cada elemento para obtener informa-ción sobre él.

newton.cnice.mec.es/unidadescursos.phpPágina del proyecto Newton del Ministerio de Educación y Ciencia, con contenidos sobre la materia y su constitución. Incluye experiencias y evaluaciones de los contenidos para los alumnos.

NO TE LO PIERDAS

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Unidad y símbolo Equivalencia en metros

Kilómetro (km)

Hectómetro (hm)

Decámetro (dam)

Metro (m)

Decímetro (dm)

Centímetro (cm)

Milímetro (mm)

Micrómetro (mm)

1 000 m

100 m

10 m

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0,1 m

0,01 m

0,001 m

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Múltiplos y submúltiplos del metro

Unidad y símbolo Equivalencia en metros cuadrados

Kilómetro cuadrado (km2)

Hectómetro cuadrado (hm2)

Decámetro cuadrado (dam2)

Metro cuadrado (m2)

Decímetro cuadrado (dm2)

Centímetro cuadrado (cm2)

Milímetro cuadrado (mm2)

1 000 000 m2

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100 m2

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0,01 m2

0,000 1 m2

0,000 001 m2

Múltiplos y submúltiplos del metro cuadrado

Volumen Capacidad

1 km3 1 000 000 000 kL

1 hm3 1 000 000 kL

1 dam3 1 000 kL

1 m3 1 000 L

1 dm3 1 L

1 cm3 1 mL

1 mm3 0,001 mL

Equivalencias entre volumen y capacidad

Unidady símbolo

Equivalenciaen litros

Kilolitro (kL) 1 000 L

Hectolitro (hL) 100 L

Decalitro (daL) 10 L

Litro (L) 1 L

Decilitro (dL) 0,1 L

Centilitro (cL) 0,01 L

Mililitro (mL) 0,001 L

Múltiplos y submúltiplos del litro

Unidad y símbolo Equivalencia en kilogramos

Tonelada (t)

Kilogramo (kg)

Hectogramo (hg)

Decagramo (dag)

Gramo (g)

Decigramo (dg)

Centigramo (cg)

Miligramo (mg)

1 000 kg

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0,01 kg

0,001 kg

0,000 1 kg

0,000 01 kg

0,000 001 kg

Múltiplos y submúltiplos del kilogramo

Anexo

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Dirección de arte: José Crespo

Proyecto gráfi co: Portada: PEP CARRIÓ Interiores: Manuel García

Ilustración: alademoscail·lustració, Digitalartis, Marcelo Pérez, Pere Luis León, Carlos Aguilera

Jefa de proyecto: Rosa MarínCoordinación de ilustración: Carlos AguileraJefe de desarrollo de proyecto: Javier TejedaDesarrollo gráfi co: Rosa María Barriga, José Luis García, Raúl de Andrés

Dirección técnica: Ángel García Encinar

Coordinación técnica: Francisco MoralConfección y montaje: Pedro Valencia, Alfonso García, Francisco MoralCartografía: José Luis Gil, Belén Hernández, José Manuel SolanoMapas: Ana Isabel CalvoCorrección: Ángeles San Román, Gerardo Z. GarcíaDocumentación y selección fotográfi ca: Nieves Marinas

Fotografías: A. Muller; A. Real; A. Rojas; A. Viñas; Algar; B. Borrell; C. Jiménez/photoAlquimia; C. Roca; C. Sanz; C. Suárez; C. Villalba; D. Lezama; D. Sánchez; F. Gracia; F. Morera; F. Ontañón; F. Po; GARCÍA-PELAYO/Juancho; I. Rovira; I. Sabater; J. C. Muñoz/'Instituto Geológico y Minero de España'; J. I. Medina;J. J. Balbuena; J. Jaime/Nuestro agradecimiento a Sobrina de las Trejas, Medina Sidonia; J. L. de Lope/J. M.ª Sánchez; J. L. G. Grande; J. Latova; J. Lucas;J. M. Borrero; J. M.ª Barres; J. M.ª Escudero; J. Montoro; J. V. Resino; Krauel; L. M. Iglesias; Larrión-Pimoulier; MICROS/J. M. Blanco; M. G. Vicente; M. Izquierdo; M. San Félix; Michele di Piccione; O. Torres; ORONOZ; P. Anca; P. Esgueva; P. López; Prats i Camps; R. Manent; S. Cid; S. Enríquez; S. Padura; S. Yaniz;Xurxo Lobato; TERRANOVA INTERPRETACIÓN Y GESTIÓN AMBIENTAL; A. G. E. FOTOSTOCK/Sam Ogden, Dan Suzio, Jim Zipp, SciMAT, PIXTAL, SSPL, CNRI, SPL, Marevision, ROM, Claude Nuridsany & Marie Perennou, Science Photo Library, Mauricio-José Schwarz, Ludger Banneke-wilkin, Tommasodi Girolamo, Science Museum/SSPL, Biophoto Associates, Herman Eisenbeiss, DEA/G. Dagli Orti, Barbara Strnadova, Jerry L. Ferrara, Dennis MacDonald, Bartomeu Borrell, Gianni Tortoli, Eye of Science, Vaughan Fleming, Berndt Fischer, Stuart Wilson, Peter Scoones, Nigel Cattlin, Susumu Nishinaga,Martin Rugner, Kelvin Aitken, Jason Edwards, SINCLIAR STAMMERS, Dennis Kunkel, Bruno Morandi, David Parker, Detlev Van Ravenswaay, Andrew Syred, Tom Servais, René Mattes, Peter Lilja, Aaron Haupt, SuperStock, John Sanford; A.S.A./Minden Pictures/FOTO NATURA/Winfried Wisniewski,Minden Pictures/FOTO NATURA/Armin Maywald, Minden Pictures/Shin Yoshino, Minden Pictures/Flip Nicklin, Minden Pictures/Norbert Wu;ACI AGENCIA DE FOTOGRAFÍA/Rue des Archives; ACTIVIDADES Y SERVICIOS FOTOGRÁFICOS/J. Latova; COMSTOCK; CONTACTO/AFP/Attila Kisbenedek; CONTIFOTO/François Merlet, POPPERFOTO, SYGMA/D. Aubert, Dan Bool, Gianni Giansanti, Hervé Collart-Odinetz, J. J. Grezet, Laura Bosco,S. Vannini, PEPITA; CORDON PRESS/naturepl.com/Dave Watts, BOUREE/PHANIE, PA PHOTO; COVER/CORBIS/Stephen Frink, Rob Howard, Tim Davis, Bettmann, Hulton-Deutsch Collection, Zefa/Markus Botzek, Lake County Museum, Lester V. Bergman, Zefa/Theo Allofs, Roger Ressmeyer, HistoricalPicture Archive, George D. Lepp; COVER/Enrique Kalis; DIGITAL BANK; DIGITALVISION; EFE/Prensa Libre/Linares/Jiménez, Bernardo Rodríguez,José Manuel Vidal, Jesús Domínguez, Paco Torrente, DIGITALGLOBE, M. Martí, AP PHOTO/THE FAYETTEVILLE OBSERVER-TIMES Johnny Horne;EFE/SIPA; EFE/SIPA-PRESS/C. Burmester, Dirk Heinrich, Edi R. Laffont, F. Durand, Gerald Buthaud, Jorge Núñez, Pall Stefansson, HONOLULU STAR;FOTO ANGELÍN/N. Villaboy; GETTY IMAGES SALES SPAIN/DEA/R. APPIANI, David Wrobel, Jane Burton, Photographer's Choice/Steve Satushek,National Geographic/Joel Sartore, The Image Bank/Joseph Van Os, Pal Hermansen, Steve Noon, Dorling Kindersley, Keren Su; HIGHRES PRESS STOCK/naturepl.com/Armin Maywald, AbleStock.com; I. Preysler; ISTOCKPHOTO; JOHN FOXX IMAGES; LOBO PRODUCCIONES/C. Sanz; MELBA AGENCY; NASA/Provided by the SeaWiFS Project, Goddard Space Flight Center and ORBIMAGE, NASA, ESA, J. Hester and A. Loll (Arizona State University),NASA Kennedy Space Center (NASA-KSC), NASA/NOAA; PAISAJES ESPAÑOLES; PHOTODISC; PRISMA ARCHIVO FOTOGRÁFICO; SAFI 2000;SALMER IMAGEN ID/NHPA/AISA; SCALA GROUP/Photo Scala, Florence; STOCK PHOTOS/Masterfile/Peter Griffith; STOCKBYTE; Observatoriode la Universidad Complutense de Madrid/David Montes; BIBLIOTECA NACIONAL DE ESPAÑA/Laboratorio Biblioteca Nacional; BUREAU INTERNATIO-NAL DES POIDS ET MESURE; C. Brito/J. Núñez; cortesía IBM; EMBAJADA DE NORUEGA/NORSK TELEGRAMBYRA'S BILLED- OG KLISJEAVDELING A/S; ESA; INSTITUTO GEOLÓGICO Y MINERO DE ESPAÑA; KODANSHA; MATTON-BILD; MUSEO ARQUEOLÓGICO NACIONAL, MADRID; SERIDEC PHOTOIMAGENES CD/DIGITALVISION; SHELL; T. Grence; USIS; ARCHIVO SANTILLANA

© 2010 by Santillana Educación, S. L.Torrelaguna, 60. 28043 MadridPRINTED IN SPAINImpreso en España por

ISBN: 978-84-294-1815-6CP: 249306Depósito legal:

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Nuestro agradecimiento a los siguientes profesores y profesoraspor su asesoramiento en la renovación de este libro:Miguel Blat Asensio, Mariano Buil Murillo, Daniel Cartas Moreno, Federico Casas Pajares,Juan José Clemente Gavilán, Lucía Conde Calero, Cristina Cubas Domínguez, Francisco Javier Díaz Gómez,Concepción Díaz Rey, Maximina Fernández Rodríguez, Esperanza García González,María Aranzazu Henríquez Vicentefranqueira, Milagros Ibáñez Mediavilla, Rafael López Gonzalez,Jesús Antonio Rodríguez García, Virginia Rodríguez Rodríguez, José María Ruiz Bravo, Rafael Sáez Marín,Vicente San Millán Ciudad, Juan José Torres Cadenas, Damián Used Used y Carmen Vilches Cañizares

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