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TEMA 1:

La actividad científica

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ESQUEMA DE LA UNIDAD

1.- El método científico.

1.1.- Observación.

1.2.- Búsqueda y selección de información.

1.3.- Enunciado de hipótesis.

1.4.- Experimentación.

1.5.- Interpretación de resultados.

1.6.- Formulación de leyes.

1.7.- Teorías y modelos.

1.8.- Elaboración de un informe.

1.9.- Análisis de un texto científico.

1.10.- Ejemplo de trabajo científico.

2.- La medida.

2.1.- Magnitudes y unidades.

2.1.1.- Magnitudes básicas y derivadas.

2.1.2.- Sistema Internacional.

2.1.3.- Manejo de unidades.

2.2.- Las medidas no son exactas.

3.- Notación científica.

4.- Normas de seguridad en el laboratorio.

4.1.- Normas en el laboratorio.

4.1.- Símbolos y las indicaciones de peligro.

5.- Material de laboratorio de uso frecuente.

1.- EL MÉTODO CIENTÍFICO

En la actualidad la investigación científica sigue un método de trabajo

llamado método científico que consta de los siguientes pasos:

1.1.- Observación

La observación consiste en observar atentamente un objeto o fenómeno que llame la atención

para estudiarlo, o simplemente plantearse una pregunta acerca de un fenómeno.

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1.2.- Búsqueda y selección de información

Este paso consiste en buscar toda la información posible que exista sobre lo que

se quiere estudiar.

Hoy en día la información se puede obtener a través de varios medios, por ejemplo:

Monografías: se trata de libros, tesis doctorales, trabajos de

investigación ya realizados... que aportan información especializada sobre

un tema concreto.

Revistas especializadas: son publicaciones (normalmente mensuales) detrás de

las cuales hay alguna asociación científica, de manera que ofrecen información

actualizada y fiable.

Entrevistas a científicos: mediante este tipo de entrevistas se pueden obtener

ideas interesantes sobre el tema que estemos estudiando.

Recursos audiovisuales: se trata de vídeos, fotos, CD, que pueden

servir para complementar la información que tratamos de obtener sobre el

fenómeno que se está estudiando.

Páginas web: en la actualidad es el medio más utilizado, si bien

no todas las páginas que ofrecen información sobre un tema concreto

son fiables, por eso es conveniente consultar aquellas webs que estén

respaldadas por las universidades o institutos de investigación.

1.3.- Enunciado de hipótesis

Una hipótesis es una suposición, una posible explicación del fenómeno que se

está estudiando.

Toda hipótesis tiene que contarse de manera clara, precisa, y tiene que poder

comprobarse de manera experimental si se cumple o no.

1.4.- Experimentación

Una vez enunciadas las hipótesis, se debe comprobar una a una si son ciertas o

falsas. Para ello se realizan uno o varios experimentos de manera controlada que

se puedan repetir las veces que se quiera.

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Cuando se repite el mismo experimento y algunos de los factores o condiciones cambian a lo

largo del experimento, a dichos factores se les llama variables, y pueden ser de dos tipos:

Variables independientes: son aquellos factores que el investigador cambia voluntariamente

en un experimento para comprobar si dichos cambios producen resultados diferentes.

Variables dependientes: son aquellos factores que cambian a lo largo de un experimento

como consecuencia de las modificaciones realizadas de manera voluntaria (es decir, como

consecuencia de los cambios realizados en las variables independientes).

Ejemplo: imaginar que se está estudiando una enfermedad que produce fiebre

muy alta y que se dispone de un medicamento nuevo muy eficaz pero del que no

se sabe cuál es la dosis más adecuada que hay que suministrar a los enfermos.

Por este motivo y con idea de intentar averiguar qué dosis es la más eficaz se

diseña el siguiente experimento.

Se seleccionan cuarenta personas que padecen esta enfermedad y se hacen con ellas dos grupos

de veinte pacientes. A los pacientes del primer grupo se les administra al día 1 mg del

medicamento y a los del segundo grupo, 4 mg diarios. Al cabo de tres días se observa que la fiebre

ha disminuido 0,5 ºC y 2 ºC respectivamente.

Variable independiente: en este caso sería la cantidad de medicamento

suministrado a cada grupo.

Variable dependiente: sería la temperatura corporal.

1.5.- Interpretación de resultados

Durante la experimentación se suelen obtener mucha información que el científico

debe anotar y organizar, ya que a partir de esa información debe decidir cuáles de las

hipótesis planteadas en el paso anterior son ciertas y cuáles no.

Con frecuencia la experimentación permite obtener información numérica con la que se hace lo

siguiente:

Organizarla en tablas: en las tablas se ponen las variables dependiente e independiente. A

la variable independiente le damos vamos valores, los que queramos, y con ellos calculamos los

valores correspondientes a la variable dependiente.

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Representar en una gráfica los valores de la tabla:

1.6.- Formulación de leyes

Una ley es una hipótesis confirmada; es decir, que ya ha sido demostrada experimentalmente.

Las leyes pueden ser de dos tipos:

Leyes cualitativas: son las que no se pueden expresar

numéricamente, solo verbalmente. Por ejemplo, las leyes que utilizan

los abogados.

Leyes cuantitativas: son las que además de verbalmente, se pueden

expresar matemáticamente por ejemplo mediante una fórmula, y también

gráficamente.

1.7.- Teorías y modelos

Una teoría es el resultado de un estudio que explica varios hechos relacionados con el mismo

fenómeno. Está formada por lo tanto por un conjunto de leyes a cada una de las cuales se les llama

postulado.

Un modelo es una representación gráfica o mental de un fenómeno que no puede verse, y que

sirve para poder interpretar cómo es algo de lo que no se tiene

certeza absoluta. Por ejemplo los modelos atómicos, que son

distintos modelos que se han ido proponiendo a lo largo de la

historia para intentar describir el átomo, que es una partícula

que no puede verse por dentro.

1.8.- Elaboración de un informe

El informe científico es un documento en el que se explica y se comunica a

toda la sociedad (principalmente a la comunidad científica) las conclusiones de

los trabajos de investigación realizados.

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2.- LA MEDIDA

2.1.- Magnitudes y unidades

La materia tiene muchas propiedades, algunas de las cuales se pueden medir

y otras no.

Una magnitud física es cualquier propiedad o característica de la materia que

se puede medir; es decir, a la que se le puede asignar un número y una unidad.

Ejemplos: masa, longitud, temperatura...

Ejemplos de propiedades de la materia que no se pueden medir son el color, la forma, el

material del que está hecho…

2.1.1.- Magnitudes básicas y derivadas

A las magnitudes que se pueden medir directamente se les denomina magnitudes básicas o

fundamentales. Ejemplos: la longitud, el tiempo, la masa...

Se llaman magnitudes derivadas a las que se obtienen a partir de las fundamentales haciendo

operaciones matemáticas con ellas o con otras derivadas. Ejemplos: velocidad, densidad, fuerza...

2.1.2.- El Sistema Internacional de unidades

Las magnitudes básicas con sus correspondientes unidades en el S.I. son las siguientes:

Magnitud

Símbolo de la

magnitud

Unidad

Símbolo de la

unidad

Longitud

l

Metro

m

Masa

m

Kilogramo

kg

Tiempo

t

Segundo

s

Temperatura

T

Grado kelvin

K

Cantidad de sustancia

n

Mol

mol

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Intensidad luminosa

I

Candela

cd

Intensidad de corriente

I

Amperio

A

Algunas magnitudes derivadas y sus unidades son:

Magnitud

Símbolo

Fórmula

Unidad

Superficie

S

longitudxlongitudS

2m

Volumen

V

longxlongxlongS

3m

Densidad

d

volumen

masad

3mkg

Velocidad

v

tiempo

longitudv

sm

Aceleración

a

tiempo

velocidada

2sm

Fuerza

F

naceleracióxmasaF

N

Presión

P

----------------------

----------------------

Energía

E

----------------------

----------------------

2.1.3.- Manejo de unidades

Hasta ahora, para hacer cambios de unidades hemos estado utilizando la siguiente “escalera”:

Sin embargo la escalera anterior no nos permite por ejemplo pasar de km/h a m/s. Para estos

casos se recurre a un método llamado factor de conversión, que consiste en multiplicar la

cantidad que queremos cambiar de unidad por una serie de fracciones que hay que determinar

convenientemente.

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Ejemplo: Pasar 72 km/h a m/s

3600

72000

3600

100072

3600

1

1

100072

s

h

km

m

h

kms

m20

Ejemplo: Pasar 360 m/min a km/h

1000

21600

1000

60360

1

min60

1000

1

min

360

hm

kmmh

km6,21

2.2.- Las medidas no son exactas

Si se realiza una medida varias veces, los resultados que se obtienen no suelen

coincidir. Entonces, ¿cuál de los resultados obtenidos se considera que es el

valor real de la medida realizada? La respuesta es que para determinar el valor

real de una medida, hay que hacerla varias veces y calcular la media aritmética

de todas las medidas obtenidas. La media aritmética será el valor real de la

medida.

Ejemplo: al medir tres veces la masa de un objeto se ha obtenido 4,1 kg; 4,3 kg y 3,9 kg. ¿Cuál

es la medida real del objeto?

Se tomará como medida real del objeto el valor medio de las tres medidas realizadas:

3

3,12

3

9,33,41,4mm kgm 1,4

3.- NOTACIÓN CIENTÍFICA

A veces trabajar con las unidades del sistema

internacional supone hacerlo con números muy grandes

(como por ejemplo la distancia que hay entre el Sol y la

Tierra que es de algo más de 149 millones de kilómetros) o

muy pequeños (como el diámetro de la bacteria Escherichia

coli que es de media micra) que tienen muchas cifras. Así,

para que resulte más cómodo trabajar con dichos números,

se escriben con menos cifras utilizando una notación llamada notación científica.

La notación científica consiste en escribir un número con una cifra entera que no sea el cero

(seguida o no de decimales) multiplicado por una potencia de diez.

Ejemplos:

6103000003,0 31067,200267,0 810496,1149600000

41074,9000974,0 106115,2115,26 31056439,739,7564

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4.- NORMAS DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO

4.1.- Normas en el laboratorio

En un laboratorio hay instrumentos y productos peligrosos que deben manejarse con cuidado

porque son peligrosos, por lo que es necesario respetar unas normas básicas:

Está totalmente prohibido comer o beber en el laboratorio.

Los desplazamientos dentro del laboratorio deben realizarse sin prisas ni atropellos. Evita

los desplazamientos injustificados, sobre todo con el material de prácticas en tus manos.

Encima de la mesa no se puede poner nada que pueda entorpecer el trabajo.

Si se tiene el pelo largo es aconsejable llevarlo recogido.

Se debe utilizar bata y gafas de seguridad si se emplean productos corrosivos, para evitar

que se produzcan lesiones.

Cada persona o grupo de trabajo es responsable de su zona de trabajo y de su material.

No empieces a manipular el material hasta que comprendas lo que tienes que hacer.

No coger por cuenta propia ningún producto químico.

Los frascos de los reactivos han de estar abiertos el menor tiempo posible.

No pipetear con la boca los productos químicos, utilizar para hacerlo un aspirador de

pipetas.

No tocar con las manos o con la boca los productos químicos.

No devolver nunca a los frascos de origen las sustancias que sobren al realizar una práctica.

Antes de utilizar cualquier producto es conveniente leer detenidamente su etiqueta.

Si se vierte cualquier producto químico debe recogerse lo más pronto posible.

Si sobre algún compañero se vierte algún producto químico, debe lavarse inmediatamente

con abundante agua la zona afectada y avisar al profesor.

Los productos inflamables no deben situarse nunca cerca de una fuente de calor como

mecheros o estufas.

Cuando calientes una sustancia en un tubo de ensayo, hazlo por la parte superior del

líquido, nunca por el fondo, para evitar proyecciones, y no orientes la boca del tubo hacia

ninguna persona.

Evita recibir gases tóxicos o simplemente desconocidos y no intentes saborear ningún

producto químico.

Para preparar cualquier disolución o una sustancia hay que utilizar un recipiente limpio y

rotulado convenientemente.

Se debe tener especial cuidado con los ácidos. Para diluirlos añadir siempre el ácido sobre

el agua y no al revés.

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No tocar enchufes o conexiones eléctricas con las manos húmedas.

Si algún objeto de vidrio se rompe, no toques los trozos y lávate con agua rápidamente las

manos sin frotarlas para poder eliminar los cristales minúsculos que se hayan adherido a

ellas. Ten en cuenta que los trozos de cristal de los recipientes que se usan en el laboratorio

suelen ser muy cortantes.

Si arrojas líquidos en las pilas, ten abierto el grifo del agua. No eches ácidos concentrados

ni sustancias corrosivas que puedan deteriorar las cañerías. En caso de duda consulta a la

profesora.

Los aparatos calientes deben manejarse con cuidado, utiliza pinzas u otros utensilios

adecuados.

Al finalizar el trabajo experimental, comprueba que todo ha quedado limpio y en orden, y

los aparatos desconectados. Cierra las llaves del agua y del gas y apaga los mecheros.

Lava tus manos antes de salir del laboratorio.

4.2.- Símbolos y las indicaciones de peligro

Con idea de advertir a los consumidores de los peligros que supone la utilización de las

sustancias químicas, estas llevan en los envases que las contienen una serie de etiquetas o

pictogramas.

Estos pictogramas se dividen en tres grupos según su peligrosidad: los que indican sustancias

peligrosas para la salud, los que llevan las sustancias que pueden provocar peligros físicos o

químicos y los de las sustancias peligrosas para el medio ambiente.

Además del pictograma las sustancias llevarán la indicación "Peligro" (las sustancias más

peligrosas) o "Atención" (las sustancias menos peligrosas) para advertir a primera vista el nivel de

peligro de la sustancia etiquetada.

Sustancia tóxica. Por inhalación, ingestión o penetración cutánea en pequeñas cantidades puede provocar problemas de salud graves o crónicos e incluso la muerte.

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Gas bajo presión. Pueden explotar con el calor. Los refrigerados pueden producir quemaduras o heridas relacionadas con el frío.

Tóxico, irritante. Producen efectos adversos en dosis altas. También pueden producir irritación en ojos, garganta, nariz y piel. Provocan alergias cutáneas, somnolencia y vértigo.

Sustancia corrosiva. Puede destruir los tejidos vivos cuando entra en contacto con ellos, causando por ejemplo daños irreversibles en la piel u ojos en caso de contacto o proyección.

Sustancia inflamable. Puede prenderse con el aire o al entrar en contacto por un corto periodo de tiempo con una fuente que los encienda. También sustancia que al entrar en contacto con aire húmedo o agua da lugar a grandes cantidades de gases inflamables.

Peligro para la salud.. Pueden provocar cáncer, modificar el ADN de las células, o el funcionamiento de ciertos órganos, provocar alergias respiratorias o dañar gravemente los pulmones...

Sustancia oxidante. Al entrar en contacto con otra sustancia produce una reacción fuertemente exotérmica. Es más probable que esto ocurra cuando interactúa con una sustancia inflamable.

Sustancia explosiva. Puede reaccionar liberando energía y originando gases que en determinadas condiciones pueden provocar detonaciones y explosiones.

Sustancia peligrosa para el medio acuático. Provocan efectos nocivos para los organismos del medio acuático (peces, crustáceos, algas...).

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5.- MATERIAL DE LABORATORIO DE USO FRECUENTE

Los materiales más utilizados en un laboratorio son los siguientes:

TUBO DE ENSAYO: instrumento de vidrio o plástico de diferentes capacidades, con bordes o sin ellos. Es el material más empleado, sirve para

mezclar líquidos y calentarlos sin dificultad.

VASO DE PRECIPITADO: está hecho de vidrio y tiene múltiples aplicaciones, por ejemplo como recipiente para obtener precipitados o para calentar y hervir líquidos.

PROBETA GRADUADA: instrumento de vidrio con pico y base para poderse apoyar. Se emplea para medir el volumen de los líquidos, siempre y cuando no se requiera de mucha exactitud.

PIPETA: recipiente de vidrio que sirve para medir el volumen de los líquidos con mayor exactitud.

BURETA: instrumento de vidrio, alargado, que termina en una llave para poder controlar el flujo del líquido que se va a

medir. Se utiliza para medir exactamente el volumen de los líquidos y realizar titulaciones de ácidos y bases. AGITADOR: instrumento de vidrio que se utiliza para remover sustancias.

MATRAZ DE FONDO PLANO: instrumento que se usa para preparar soluciones.

BALÓN: es un recipiente de vidrio pirex, de diferente tamaño y capacidad. Sirve para preparar soluciones o reacciones químicas.

REFRIGERANTE O CONDENSADOR: es un aparato de vidrio cuya misión es condensar los vapores que se desprenden del balón de destilación por medio de un líquido refrigerante que circula por ellos.

SOPORTE UNIVERSAL: instrumento de madera o metal que se usa como base o soporte para el montaje de diversos aparatos.

TRÍPODE: soporte de metal empleado para calentar sustancias en otros instrumentos.

REJILLA: hecha de metal, puede incluir una lámina de asbesto. Se usa para proteger del fuego

directo el material de vidrio que va a calentarse.

MATRAZ ERLENMEYER: frasco cónico de vidrio de base ancha y alargada y cuello muy estrecho. Pueden ser de diversas capacidades, colores y con algunas variaciones. Suelen incluir unas pocas marcas para saber aproximadamente el volumen contenido.

ARO SOPORTE: instrumento metálico que se emplea como soporte de otros materiales

anexado al soporte universal.

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EMBUDO DE DECANTACIÓN: es de vidrio y se utiliza para separar líquidos inmiscibles y para efectuar extracciones.

TERMÓMETRO: instrumento que mide la temperatura en grados centígrados o Fahrenheit.

EMBUDO: es de vidrio o de porcelana y puede tener distinto ángulo, diámetro y longitud de vástago. También puede

tener en borde interno llano o estriado. MECHERO BUNSEN: instrumento de vidrio o metal destinado a proporcionar calor por combustión. Los mecheros más usados son los de alcohol y de gas, y uno de ellos es el mechero Bunsen.

CÁPSULA DE PORCELANA: recipiente de porcelana que se utiliza para la evaporación de

mezclas y para someter ciertas sustancias a elevadas temperaturas. GRADILLA: instrumento de madera o metal que se emplea como soporte de los tubos de ensayo.

LUNA DE RELOJ: se usa para evaporar gotas de líquidos o tapar vasos de precipitados.

PINZAS: instrumentos de madera o metal que se usan para coger los tubos de ensayo.

ESPÁTULA: lámina de metal con mango de madera que sirve para sacar las sustancias sólidas de los recipientes que los contienen. CRISOL: suele ser de porcelana, de un metal inerte o de algún tipo de material refractario. Se utiliza para calcinar o fundir sustancias. Se calienta a fuego directo. MATRAZ KITASATO: es muy similar al matraz Erlenmeyer pero tiene un orificio a unos 2 cm de

su parte superior para poder realizar algún montaje donde se puedan extraer los gases que se produzcan en su interior.

FRASCO LAVADOR: es un frasco cerrado con un tapón atravesado por dos tubos. Por uno de ellos se sopla, saliendo el agua por el otro. También los hay con un solo orificio de salida por el que sale el agua al presionar el frasco. Se utiliza para enjuagar el material de laboratorio.

MORTERO: suele ser de porcelana. Se utiliza para disgregar sustancias mediante la

presión ejercida con la mano del mortero.