Asignatura: Física y Química Curso 2° año, División Ay B Profesora: Helga Poós.Programa según Disposición 086/20 ANEXO III NIVEL SECUNDARIA(2).pdf

Ejes Contenidos PrioritariosLa naturaleza como una dimensión de lo real, a explorar, descubrir y reconocer

Energía: conservación, degradación y transformación. Fuerza. Magnetismo. Imanes. Campo magnético. Brújulas. Electrostática. Cargas eléctricas. Electrodinámica.Materia-cuerpo. Propiedades intensivas y extensivas. Estados de la materia.

Las manifestaciones de lo natural miradas con los ojos de la ciencia

Sistemas materiales: homogéneos y heterogéneos. Elementos químicos: símbolos, tabla periódica. Átomo-partículas. Número atómico y másico. Modelos atómicos. Estructura de Bohr por nivel para modelos atómicos.

Acompañamiento y evaluación del proceso de enseñanza y aprendizaje.Se acompañará el crecimiento personal y la superación personal en las competencias: Comunicación verbal y no verbal (construcciones con y sin elementos)Juicio crítico y capacidad de formular estrategias y validar las mismas, de identificar y aplicar algoritmos.Resolución de problemas.Trabajo en equipo, en la virtualidad.Fortalecer la resiliencia, la empatía y el asertividad.En ningún caso la evaluación será numérica.Se aplicará la planilla de evaluación por cotejo, pactada a nivel institucional.

BibliografíaCuadernos “Seguimos aprendiendo”Videos del sito: Educar.

Material de consultaManuales de segundo año.

Objetivos:

Observar y reflexionar sobre situaciones cotidianas y explicarlas científicamente

Resolver situaciones problemáticas

Despertar el interés al conocimiento físico

Clase 1

Conservación de la energía:

El principio de la conservación de la energía indica que la energía no se crea ni se destruye; Solo se transforma de unas formas en otras: En estas transformaciones, la energía total permanece constante, es decir, la energía total es la misma antes y después de cada transformación.

La ley de la conservación de la energía afirma que la cantidad total de energía en cualquier sistema físico aislado (sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía. En resumen, la ley de la conservación de la energía afirma que la energía no se crea ni destruye solo se transforma, por ejemplo, cuando la energía eléctrica se transforma en energía térmica en un calefactor o estufa.

Ejemplos de la Ley de la conservación de la energía:

1.- El movimiento de un péndulo en su posición más alta posee energía potencial que al bajar se transforma en energía cinética y al subir de nuevo se vuelve a convertir en energía potencial.

2.- Cuando una pila eléctrica agota su energía química al transformarla en energía eléctrica, la cual se aprovecha para producir, sonido, movimiento, luz, y calor.

3.- Al frenar un automóvil, la energía cinética que poseía el vehículo se transforma principalmente en calor y se amplifica la temperatura del sistema de frenado, de los neumáticos y del asfalto; asimismo la fricción con el aire genera calor.

4.- Cuando se golpea un martillo contra una estaca para clavarla, se está haciendo trabajo usando nuestra propia energía, al levantarlo se transmite la energía al martillo, energía con la que él puede hacer el trabajo hundiendo la estaca.

Actividad

1. ¿Qué es la Conservación de la energía?

2. Citar ejemplos observando su vida cotidiana

Clase 2

Degradación de la energía:

Unas formas de la energía pueden transformarse en otras. En estas transformaciones la energía se degrada porque pierde calidad, y no es útil para realizar un trabajo. En toda transformación, parte de la energía se convierte en calor o energía calorífica que no es aprovechada

En cualquier transformación o proceso, la cantidad total de energía puesta en juego se conserva, pero no se conserva su “calidad”: una parte de la energía inicial se disipa caloríficamente y se convierte en energía térmica, y no puede ser íntegramente convertida de nuevo en la forma que tenía la energía inicial.

Por ejemplo, al quemar gasolina en el motor de un automóvil, éste produce energía mecánica y se mueve, pero la mayor parte de la energía química del combustible se disipa en calor y se convierte en energía térmica del entorno. Esta energía térmica ya no puede transformarse íntegramente de nuevo en energía química.

Muchas veces cuando una energía es transformada se disipa cierta cantidad de energía en calor que no es aprovechada, en este caso tenemos que la energía se degrada.

Ejemplo 1, cuando usamos un ventilador, el motor aumenta su temperatura, emitiendo energía en forma de calor, esta energía no se aprovecha, por tanto se degrada.

Ejemplo 2, al dejar una lámpara encendida mucha energía se disipa como calor, esta energía no se aprovecha, por tanto la energía se degrada.

Actividad

1. ¿Qué es la degradación de la energía?

2. Citar ejemplos observando su vida cotidiana

Clase 3

Transformación de la Energía

La energía tiene como propiedad fundamental que puede transformarse en otras, es decir que pasa de una forma a otra. El ser humano ha aprendido a transformar todas estas formas de energía en energía eléctrica que llega a nuestros hogares, a las industrias, a través de cables

conductores. Esta electricidad se puede transformar en luz mediante lámparas, en calor mediante aparatos calefactores y en movimiento mediante motores.

De hecho, la energía es necesaria para que cualquier cosa funcione. Hay energía en todo aquello que cambia o produce cambios a su alrededor. En cualquier actividad que realicemos, nos es imprescindible y necesaria la energía en cualquiera de sus formas.

La energía está en continua transformación. Piensa en una lamparita: la energía eléctrica se transforma en energía luminosa y en calor. La energía química del motor de un coche, se transforma en energía mecánica que posibilita que el motor se mueva y consecuentemente también el coche.

Otros ejemplos podrían ser los siguientes:

Para arrojar una flecha a un blanco se utiliza energía potencial, que es la que logra tensar la cuerda. Una vez arrojada la flecha, la energía en cuestión se transforma en cinética. Luego de ello, la flecha alcanza al blanco y separa sus moléculas con el impacto. Esto hace que a la energía cinética se transforme en calor.

Antiguamente, los trenes se ponían en movimiento a partir de carbón. Esto era posible gracias a que la energía calórica del carbón se transforma en cinética.

Para encender una plancha, lo que necesitamos es energía eléctrica. Una vez que el electrodoméstico se enciende, la energía eléctrica se convierte en térmica.

Las placas solares son las que permiten transformar la energía solar en eléctrica.

Actividad

1. ¿Qué es la transformación de la energía?

2. Citar ejemplos de transformación de la energía que puedan darse en la naturaleza.

Clase 4

Actividad integradora

En las siguientes situaciones, explicar la transformación, degradación y conservación de la energía

1. Encender el ventilador

2. Un niño que corre

3. Un reloj a pila

Clase 5

FUERZA

FUERZA es todo aquello que aplicado sobre un cuerpo le produce un cambio en su forma (deformación) y/o un cambio en su velocidad (aceleración)

Por ejemplo podemos decir que en el caso de:

• Tirar con fuerza de una soga: la fuerza produce un efecto de deformación

• Levantar pesas: la fuerza provoca un cambio en la velocidad ya que la pesa que se encontraba en reposo al ser levantada adquiere una cierta velocidad.

• Empujar un cuerpo: el cuerpo que está quieto adquiere una cierta aceleración por acción de la fuerza que se ejerce sobre el mismo.

• Patear una pelota: la fuerza de la patada provoca ambos efectos, por un lado saca a la pelota del estado de reposo pero además el golpe del pie le imprime aunque poco perceptible una deformación a la misma.

Actividad 1

1. ¿Qué es una Fuerza? Dar tres ejemplos

2. Indica qué efectos producen las fuerzas que aparecen en las siguientes situaciones:

a- un arquero ataja una pelota en un penal

b- una grúa arrastra un auto

c- un niño se sienta sobre un mullido almohadón

Clase 6

ELEMENTOS DE LA FUERZA:

• UN PUNTO DE APLICACIÓN: lugar o punto del cuerpo donde se aplica la fuerza ejercida.

• UNA DIRECCIÓN: recta sobre la cual actúa la fuerza (horizontal, vertical, inclinada, etc). Se representa en línea punteada

• UN SENTIDO: hacia donde se aplica la fuerza (arriba, abajo, derecha, izquierda, etc). Se representa con la punta de la flecha

• UNA INTENSIDAD: es el valor de la fuerza y se expresa en Kilogramofuerza (Kgf) o en Newton (N)

Para representar a las FUERZAS se utilizan VECTORES que son segmentos orientados que indican el origen o punto de aplicación, la dirección, el sentido y la intensidad de la fuerza en cuestión.

Intensidad

Dirección--------------------x---------------------------------------------------sentido--------------

Punto de aplicación

El largo del VECTOR está en relación con la INTENSIDAD de la fuerza y para eso se representa tal VECTOR utilizando una escala adecuada. Por ejemplo si debo representar una fuerza de 50 N voy a usar una escala en la cual mediante 1 cm de largo de vector represente 10 N, por lo tanto el vector tendrá un largo total de 5 cm.

Actividad 2

1. ¿Cuáles son los elementos de una fuerza? Explicar

2. ¿Cómo se representan las fuerzas? Graficar

Clase 7

Clasificación de la fuerza: pueden ser

• FUERZAS DE CONTACTO

• FUERZAS DE ACCION A DISTANCIA

FUERZAS DE CONTACTO son aquellas que surgen del contacto entre dos cuerpos. Dentro de éste tipo se pueden mencionar:

• REACCION NORMAL: es la fuerza que ejerce una superficie de apoyo sobre el cuerpo que está apoyado en la misma. Siempre tiene dirección vertical y sentido hacia arriba y es perpendicular a la superficie de apoyo. Ej: un libro sobre la mesa

• EMPUJE: es la fuerza que ejerce un gas o un líquido sobre todo cuerpo que esté sumergido en él. Su dirección es siempre vertical y hacia arriba, ej. el aire nos empuja hacia arriba

• TENSION: es la fuerza que se ejerce por medio de una cuerda, soga, hilo, cable, etc., y que, en general, permite mover a un cuerpo. Esta fuerza aparece siempre que la cuerda, soga y/o cable esté tenso o tirante, su dirección y su sentido dependen del movimiento que se desea realizar con el cuerpo a desplazar, ej. Tirar de una cuerda a un carrito

• ROZAMIENTO: es la fuerza que se genera cuando hay fricción entre la superficie de dos cuerpos, es decir cuando un cuerpo intenta deslizarse sobre otro. Cuanto más rugosa sea una superficie mayor es la fuerza de rozamiento. Esta fuerza tiene la misma dirección que la del deslizamiento que realizan los cuerpos pero sentido contrario al de dicho movimiento, ej, al caminar rozamos los pies al suelo

• ELASTICA: es la fuerza que aparece cuando se estira y/o contrae un cuerpo elástico, es decir cuerpo que luego de ser estirados o contraídos son capaces de recuperar su forma, ej, al estirar un resorte

Actividad

Explicar y dar ejemplo de las fuerzas de contacto

Clase 8

FUERZAS DE ACCION A DISTANCIA: son aquellas fuerzas que se ponen de manifiesto sin que se produzca contacto entre los cuerpos que interaccionan. En éste grupo encontramos a las fuerzas: • PESO: es la fuerza de atracción que ejerce el planeta Tierra sobre todos los cuerpos. Esta fuerza es siempre vertical, con sentido hacia abajo y está presente en todos los cuerpos, ej, mi cuerpo tiene peso

• ELECTROSTATICAS: son las fuerzas que aparecen entre cuerpos cargados eléctricamente, las mismas pueden ser de atracción cuando las cargas eléctricas tienen signos opuestos o bien ser de repulsión cuando las cargas eléctricas son de igual signo, ej, al peinarnos el pelo se carga eléctricamente

• MAGNETICAS: son las fuerzas que aparecen cuando ciertos materiales como los imanes cuando atraen a otros materiales como el hierro o también las fuerzas que se producen entre los polos de los imanes.

Actividad

Explicar y dar ejemplo de las fuerzas a distancia

Clase 9

Magnetismo

Existe en la naturaleza un mineral llamado magnetita o piedra imán que tiene la propiedad de atraer el hierro, el cobalto, el níquel y ciertas aleaciones de estos metales. Esta propiedad recibe el nombre de magnetismo.

Los imanes:

Un imán es un material capaz de producir un campo magnético exterior y atraer el hierro, al cobalto y al níquel.

Estos materiales susceptibles de ser atraídos por un imán son los denominados materiales ferromagnéticos.

Tipos de imanes: Los imanes que manifiestan sus propiedades de forma permanente pueden ser naturales, como la magnetita (Fe3O4) o artificiales, obtenidos a partir de aleaciones de diferentes metales. Podemos decir que un imán permanente es aquel que conserva el magnetismo después de haber sido imantado. Un imán temporal no conserva su magnetismo tras haber sido imantado.

Propiedades de los imanes:

1. En un imán la capacidad de atracción es mayor en sus extremos o polos. Estos polos se denominan norte y sur, debido a que tienden a orientarse según los polos geográficos de la Tierra, que es un gigantesco imán natural.

2. La región del espacio donde se pone de manifiesto la acción de un imán se llama campo magnético. Este campo se representa mediante líneas de fuerza, que son unas líneas imaginarias, cerradas, que van del polo norte al polo sur, por fuera del imán y en sentido

contrario en el interior de éste

3. El magnetismo es producido por imanes naturales o artificiales. Además de su capacidad de atraer metales, tienen la propiedad de polaridad. Los imanes tienen dos polos magnéticos diferentes llamados Norte o Sur. Si enfrentamos los polos Sur de dos imanes estos se repelen, y si enfrentamos el polo sur de uno, con el polo norte de otro se atraen. 4. Otra particularidad es que si los imanes se parten por la mitad, cada una de las partes tendrá los dos polos.

5. Cuando se pasa una piedra imán por un pedazo de hierro, éste adquiere a su vez la capacidad de atraer otros pedazos de hierro.

Actividad

1 ¿qué es el magnetismo?

2 ¿qué es un imán?

3 Explicar materiales ferromagnéticos.

4 Expresar los tipos de imanes

5 Manifestar las propiedades de los imanes

Clase 10

Campo magnético:

Estos materiales susceptibles de ser atraídos por un imán son los denominados materiales ferromagnéticos.

Se denomina campo magnético a la región del espacio en la que se manifiesta la acción de un imán.

Un campo magnético se representa mediante líneas de campo.

Un imán atrae pequeños trozos de limadura de hierro, níquel y cobalto, o sustancias compuestas a partir de estos metales (ferromagnéticos).

La imantación se transmite a distancia y por contacto directo. La región del espacio que rodea a un imán y en la que se manifiesta las fuerzas magnéticas se llama campo magnético.

Las líneas del campo magnético revelan la forma del campo. Las líneas de campo magnético emergen de un polo, rodean el imán y penetran por el otro polo.

Fuera del imán, el campo está dirigido del polo norte al polo sur. La intensidad del campo es mayor donde están más juntas las líneas (la intensidad es máxima en los polos).

El magnetismo está muy relacionado con la electricidad. Una carga eléctrica está rodeada de un campo eléctrico, y si se está moviendo, también de un campo magnético. Esto se debe a las “distorsiones” que sufre el campo eléctrico al moverse la partícula.

En un imán de barra común, que al parecer esta inmóvil, está compuesto de átomos cuyos electrones se encuentran en movimiento (girando sobre su órbita. Esta carga en movimiento constituye una minúscula corriente que produce un campo magnético. Todos los electrones en rotación son imanes diminutos.

La brújula:

Hace 2000 años los griegos y los chinos ya conocían los imanes. Se sabía que había un mineral procedente de una ciudad de Asia Menor llamada Magnesia y que era capaz de atraer trozos de metal. Le dieron el nombre de magnetita. Por entonces los navegantes de todos los mares y océanos se guiaban por el movimiento del sol, la posición de las estrellas y el contorno tranquilizador de la costa. Usaban instrumentos más o menos sofisticados, como astrolabios, cuadrantes y sextantes, pero en medio de la niebla y la tormenta, las estrellas se ocultaban y los barcos se perdían. Pero mil años después de que se conociera la magnetita (Fe3O4), se aprendió que cuando se frotaban con ella pequeñas agujas de hierro, estas se ponían siempre en la misma dirección. Y desde entonces, las brújulas permitieron trazar rumbos con mayor precisión y seguridad.

La brújula señala al norte magnético de la tierra, que no coincide con el norte geográfico, ya que conoce había explicado antes los polos opuestos se atraen y los similares se repelen, en el norte geográfico de la tierra se encuentra el polo sur magnéticamente hablando por lo que su opuesto (el norte en este caso) apunta lo contrario en una brújula

La tierra es un imán. Campo magnético terrestre.

Los imanes hoy en día tienen un montón de aplicaciones: separación de materiales magnéticos y no magnéticos, en motores de corriente continua, micrófonos, altavoces, elementos de cierre de puertas, discos duros, parlantes, bandas magnéticas de tarjetas de crédito, bocinas y detectores entre otras.

Actividad

1. Graficar y explicar campo magnético

2. Explicar la brújula

3 Expresar algunas aplicaciones de los imanes

Clase 11

Electrostática

La electrostática es una rama de la Física que estudia los efectos producidos en los cuerpos como consecuencia de sus cargas eléctricas, o lo que es lo mismo, el comportamiento de las cargas eléctricas en situación de equilibrio. Dicha carga eléctrica es la responsable de los efectos electrostáticos (de atracción o de repulsión) que se generan entre los cuerpos que la poseen.

Los antiguos griegos ya habían notado los extraños fenómenos que surgían de frotar un trozo de ámbar con lana u otros tejidos, y cómo atraían objetos pequeños con electricidad estática.

Electrización:

Se denomina electrización al efecto de ganar o perder cargas eléctricas, normalmente electrones, producido por un cuerpo eléctricamente neutro.

Por contacto: Se puede cargar un cuerpo neutro con solo tocarlo con otro previamente cargado. En este caso, ambos quedan con el mismo tipo de carga, es decir, si se toca un cuerpo neutro con otro de carga positiva, el primero debe quedar con carga positiva.

Por frotamiento: Determinados objetos pueden cargarse eléctricamente tras ser frotados el uno contra el otro, ya que este contacto despoja de los electrones externos a uno y los transfiere al otro. Un objeto queda, entonces, cargado electronegativamente, mientras que el otro queda cargado electropositivamente. Es decir, al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros (número de electrones igual al número de protones), ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa.

Fenómenos electrostáticos:

Muchos fenómenos cotidianos nos permiten experimentar la electrostática, por ejemplo:

Al peinarnos. Si el peine posee cierto tipo de material plástico aislante, al frotarlo repetidamente contra nuestro cabello se cargará de electrones y atraerá nuestro cabello, haciendo que se eleve o se ponga de punta. Incluso se puede usar ese peine cargado para atraer pequeños trozos de papel.

Arrastrar los pies por la alfombra. Se debe tener puestas medias de tela, para que la electricidad estática se acumule en nuestro cuerpo y después podamos tocar a alguien directamente y sentir una pequeña descarga eléctrica.

Frotar un vidrio con un paño. Si el paño es lo suficientemente grueso, el vidrio (que es un aislante) quedará cargado eléctricamente y atraerá las pequeñas partículas que haya alrededor.

Actividad

1. ¿Qué es la electrostática?

2. Explicar Carga eléctrica por frotación

3 Explicar Carga eléctrica por inducción

4. Experimentar: frotar una regla o lapicera con un paño de lana (Carga eléctrica por frotación) y acercar a papelitos cortados (Carga eléctrica por contacto al tocarlo con otro previamente cargado) ¿Qué ocurre?, ¿Por qué ocurre?

5. Citar un ejemplo de fenómeno cotidiano que nos permiten experimentar la electrostática

Clase 12

Electrodinámica

Se conoce como corriente eléctrica al desplazamiento de cargas eléctricas por un conductor. La corriente puede estar producida por cualquier partícula cargada eléctricamente en movimiento. Lo más frecuente es que sean electrones, pero cualquier otra carga en movimiento se puede definir como corriente. Según el Sistema Internacional, la intensidad de una corriente eléctrica se mide en amperios, cuyo símbolo es A.

Circuitos eléctricos:

Un circuito eléctrico es una conexión de componentes eléctricos tales que la carga eléctrica se mueve en una trayectoria cerrada, por lo general para ejecutar alguna tarea útil.

Elementos:

•Generadores: Son los elementos encargados de suministrar la energía al circuito, creando una diferencia de potencial entre sus terminales que permite que circule la corriente eléctrica. Los elementos que se encargan de esta función son: las pilas, baterías, dinamos y alternadores.

•Conductores: Son materiales que permiten el paso de la corriente eléctrica, por lo que se utilizan como unión entre los distintos elementos del circuito. Generalmente son cables formados por hilos de cobre trenzado y recubiertos por un aislante plástico.

•Receptores: Son los componentes que reciben la energía eléctrica y la transforman en otras formas más útiles para nosotros como: movimiento, luz, sonido o calor.

Algunos receptores muy comunes son: las lámparas, motores, estufas, altavoces, electrodomésticos, máquinas.

•Elementos de control: Estos elementos nos permiten maniobrar con el circuito conectando y desconectando sus diferentes elementos según nuestra voluntad. Los elementos de control más empleados son los interruptores, pulsadores y conmutadores.

•Elementos de protección: Estos elementos tienen la misión de proteger a la instalación y sus usuarios de cualquier avería que los pueda poner en peligro. Los más empleados son los fusibles, automáticos, térmicos y los interruptores diferenciales de protección.

Actividad

1. ¿Qué es la corriente eléctrica?

2. ¿Qué es un circuito eléctrico?

3. Graficar y explicar los elementos de un circuito eléctrico

Clase 13: Materia, cuerpo y sustancia

Observa atentamente a tu alrededor. Seguramente encontrarás muchos objetos como los que aparecen en las siguientes imágenes: Estos objetos, desde las ciencias naturales, se llaman cuerpos materiales.

La materia es todo aquello que nos rodea, ocupa un lugar en el espacio y tiene masa. La materia es de lo que están hechas todas las cosas. Es materia el agua, la madera, los huesos del cuerpo humano, el aire que está dentro de un globo (y el globo también).

La materia se presenta generalmente en forma de cuerpo. Por eso decimos que un cuerpo material es toda porción limitada de materia.

Los distintos tipos de materia que constituyen los cuerpos reciben el nombre de sustancia. Dicho de otra forma: sustancia es el tipo de materia que forma los cuerpos. Estos tres conceptos, materia, cuerpo y sustancia, aparecen en la realidad íntimamente unidos, lo que a veces puede llegar a confundirnos.

Actividad

1. Una con flechas el cuerpo que está en la lista de la izquierda con la materia que puede formarlo. Mesa acero inoxidable

Plástico

Vaso vidrio

2. Adivinanza: ¿Cómo se llama la materia que nos rodea y es indispensable para la vida?

3. Del siguiente listado de palabras, realice una tabla y en la columna de la izquierda coloque lo que sea cuerpo y en la columna de la derecha lo que sea materia: silla, oro, vidrio, camisa, almohadón, oxígeno, plástico, agua y anillo.

Clase 14 Propiedades intensivas, extensivas y estados de la materia

La materia puede clasificarse según sus propiedades intensivas o extensivas.

Propiedades intensivas. Estas propiedades no varían de acuerdo a la cantidad de su masa. Por ejemplo: color, sabor, olor, textura, punto de ebullición, punto de fusión, etc.

Propiedades extensivas. Estas propiedades varían si se toma una cantidad mayor o menor de materia. Por ejemplo: peso, longitud, volumen, etc.

ESTADOS DE LA MATERIA:

¿Cómo aparece la materia en la naturaleza? los estados de la materia son tres: sólido, líquido y gaseoso. Éstos reciben el nombre de estados físicos de la materia.

MODELO CINÉTICO MOLECULAR: un modelo es una representación de la realidad para hacerla entendible. Los modelos científicos son estructuras imaginadas que pueden ser mejoradas o cambiadas por otros modelos más convenientes.

Ahora bien, para explicar el comportamiento de la materia, los científicos recurren a un modelo llamado modelo cinético molecular, que hace referencia al movimiento (cinético) de las partículas que la forman (moléculas) y son:

1) La materia está formada por partículas extremadamente pequeñas llamadas átomos

2) Todas las partículas tienen movimiento.

En los sólidos: El movimiento es de vibración (están temblando).

En los líquidos: Las partículas vibran, rotan y se desplazan a distancias cortas (están resbalando). En los gases: Además de los movimientos anteriores, las partículas se mueven en cualquier dirección hasta que chocan con un obstáculo y rebotan (están volando).

3) Las partículas ejercen entre sí fuerzas de atracción.

En consecuencia:

• En los sólidos, las moléculas tienen una fuerte atracción entre sí. Los espacios entre ellas son pequeños y su estructura es más bien rígida. Lo sólido tiene forma y volumen propio.

• En los líquidos, la atracción de las partículas es menor que en los sólidos. Sus moléculas no tienen estructura fija. Un líquido adopta la forma del recipiente que lo contiene. Tienen volumen propio. Por ejemplo, si tengo un litro de agua, es un litro, ya sea que el agua se encuentre en una botella, en una jarra o en vasos

• En los gases, las partículas tienen atracción mínima y su distribución en el espacio es muy desordenada. Los gases no conservan ni su forma ni su volumen.

Actividad

1. Explicar y dar ejemplo de propiedades intensivas y extensivas de la materia

2. Expresar los estados de la materia y sus características

3. Clasifique las sustancias mencionadas según su estado físico o de agregación (Sólido, Líquido, Gaseoso): arena – cobre – oxígeno – cal – agua de río – nafta – aire

Clase 15 Sistema Material

En las ciencias naturales, se dice que un conjunto de cuerpos –o las partes que forman un cuerpo– se denomina sistema. Un sistema es un conjunto de elementos o partes coordinadas y relacionadas que interactúan y cumplen una función. La idea de sistema nos permite focalizar nuestra atención para estudiar y entender mejor lo que sucede en la naturaleza.

Es evidente que resulta imposible estudiar todo lo que nos rodea al mismo tiempo. Por eso, necesitamos aislar de modo real o imaginario un cuerpo o un conjunto de cuerpos para poder estudiarlos. Así, podemos analizar el agua de un río, una muestra de suelo, un cubito de hielo, un pedazo de madera, etc. Todas estas porciones mencionadas, cuando son sometidas a un estudio experimental, reciben el nombre de sistemas materiales. Todo lo que rodea a un sistema material lo denominaremos universo o medio ambiente.

Entonces, podemos definir sistema material como toda porción del universo que se aisla de forma real o imaginaria para estudiarla sin perder de vista su relación con el medio ambiente.

TIPOS DE SISTEMAS MATERIALES

Para estudiar los sistemas materiales, podemos clasificarlos considerando distintos criterios, es decir, según donde centremos nuestra observación:

a. según los cambios de materia y energía con el medio ambiente;

b. según las propiedades intensivas de la materia.

Clasificación de los sistemas materiales según su intercambio de materia o energía con el medio ambiente: Este criterio permite distinguir entre sistemas abiertos, cerrados y aislados.

Un sistema material es abierto cuando permite el intercambio de materia y energía con el medio ambiente. Por ejemplo, si colocamos agua fresca en un recipiente destapado, al cabo de un tiempo, el agua se va evaporando y pasa al medio que la rodea, es decir que se produce un intercambio de materia con el medio. Además varía su temperatura (adquiere la temperatura del ambiente) debido a que intercambia energía con el medio.

Un sistema material es cerrado cuando solamente puede intercambiar energía con el medio ambiente. Por ejemplo, si el recipiente con agua estuviera tapado, el agua no puede evaporarse al medio, ya que se lo impide la tapa (no intercambia materia). Pero sí adquiere la temperatura del ambiente (intercambia energía).

Un sistema material es aislado cuando no intercambia materia ni energía con el medio ambiente. Por ejemplo, si se coloca agua en un termo. La realidad no siempre responde estrictamente a la definición. No existen paredes absolutamente aislantes, que impidan totalmente el intercambio de energía con el medio.

Actividad

1. Definir sistema material

2. Explicar sistema material abierto, cerrado y aislado

Clase 16 Sistema homogéneo y heterogéneo

Clasificación de los sistemas materiales según sus propiedades intensivas:

Sistema homogéneo: Se denomina así cuando las propiedades y composición de la materia son iguales en cualquier punto del sistema. No presenta superficie de separación. Por ejemplo: aire; alcohol disuelto en agua. (El aire es una mezcla de gases).

Sistema heterogéneo: Se denomina así cuando las propiedades y composición de la materia no son iguales en cualquier punto del sistema. Está formado por dos o más porciones diferentes, separadas por superficies definidas, a través de las cuáles las propiedades cambian bruscamente. Por ejemplo: aceite y agua; piedra y arena.

Un sistema puede ser homogéneo a simple vista y heterogéneo si lo observamos detalladamente a través del microscopio. Por ejemplo, si observamos la sangre humana con un microscopio vemos que tiene glóbulos rojos diferenciados del suero. Por lo tanto, la homogeneidad y heterogeneidad de un sistema será establecida mediante el microscopio óptico. Con este instrumento se visualizan partículas muy pequeñas.

El microscopio es un Instrumento usado por los científicos para poder observar pequeños elementos que se desean estudiar o investigar.

FASES Y COMPONENTES DE UN SISTEMA MATERIAL: Si observamos un sistema heterogéneo formado por sal común y arena vemos que hay porciones que tienen las mismas propiedades: las porciones formadas por sal o aquellas formadas únicamente por arena. Y otras que tienen distintas propiedades: la sal tiene propiedades distintas a la arena. Las porciones que tienen las mismas propiedades, por definición, son sistemas homogéneos, y se las denomina fases del sistema. En el ejemplo que estamos analizando, el sistema tiene dos fases, una formada por la sal y la otra por la arena. De esta manera, podemos decir que las fases de un sistema material son las distintas porciones homogéneas que lo forman. Los componentes del sistema son las distintas sustancias que lo constituyen. Siguiendo con el ejemplo, el sistema tiene dos componentes: la sal y la arena.

Veamos otro ejemplo: Si tenemos un recipiente cerrado con agua en estado líquido, sólido (hielo) y gaseoso (vapor de agua). Este sistema está formado por tres fases: agua líquida, hielo y vapor de agua. En cambio, posee un solo componente: la sustancia agua. Considerando el número de fases de un sistema material, podemos decir: Sistema homogéneo: es aquel formado por una sola fase. Sistema heterogéneo: es aquel formado por dos o más fases.

Actividad

1. Definir sistema homogéneo, heterogéneo y fase

2. Piense y haga una lista de tres ejemplos de sistemas homogéneos y heterogéneos que puedas encontrar en tu cocina.

3. Explicar cuántas fases posee:

a. Un recipiente cerrado con agua en estado líquido, sólido (hielo) y gaseoso (vapor de agua)

b. sal común y arena

Clase 17 La tabla periódica de los elementos

Es una disposición de los elementos químicos en forma de tabla, ordenados por su número atómico (número de protones), por su configuración de electrones y

sus propiedades químicas. Este ordenamiento muestra tendencias periódicas, como elementos con comportamiento similar en la misma columna.

Las filas de la tabla se denominan períodos y las columnas grupos.

Algunos grupos tienen nombres, así por ejemplo el grupo 17 es el de los halógenos y el grupo 18 el de los gases nobles. La tabla también se divide en cuatro bloques con algunas propiedades químicas similares.

Debido a que las posiciones están ordenadas, se puede utilizar la tabla para obtener relaciones entre las propiedades de los elementos, o pronosticar propiedades de elementos nuevos todavía no descubiertos o sintetizados. La tabla periódica proporciona un marco útil para analizar el comportamiento químico y es ampliamente utilizada en química y otras ciencias.

Dmitri Mendeléyev publicó en 1869 la primera versión de tabla periódica que fue ampliamente reconocida, la desarrolló para ilustrar tendencias periódicas en las propiedades de los elementos entonces conocidos, al ordenar los elementos basándose en sus propiedades químicas, si bien Julius Lothar Meyer, trabajando por separado, llevó a cabo un ordenamiento a partir de las propiedades físicas de los átomos.

Mendeléyev también pronosticó algunas propiedades de elementos entonces desconocidos que anticipó que ocuparían los lugares vacíos en su tabla. Posteriormente se demostró que la mayoría de sus predicciones eran correctas cuando se descubrieron los elementos en cuestión.

La tabla periódica de Mendeléyev ha sido desde entonces ampliada y mejorada con el descubrimiento o síntesis de elementos nuevos y el desarrollo de modelos teóricos nuevos para explicar el comportamiento químico. La estructura actual fue diseñada por Alfred Werner a partir de la versión de Mendeléyev.

Se han descubierto o sintetizado todos los elementos de número atómico del 1 (hidrógeno) al 118 (oganesón); la IUPAC confirmó los elementos 113, 115, 117 y 118 el 30 de diciembre de 2015, y sus nombres y símbolos oficiales se hicieron públicos el 28 de noviembre de 2016.

Los primeros 94 existen naturalmente, aunque algunos solo se han encontrado en cantidades pequeñas y fueron sintetizados en laboratorio antes de ser encontrados en la naturaleza.

Los elementos con números atómicos del 95 al 118 solo han sido sintetizados en laboratorios.

Actividad

1. Definir tabla periódica de los elementos

2. ¿Quién desarrolló la primera versión de tabla periódica?

3. Explicar los elementos naturales y sintetizados de la tabla periódica

Clase 18 Estructura y organización de la tabla periódica

La tabla periódica actual es un sistema donde se clasifican los elementos conocidos hasta la fecha. Se colocan de izquierda a derecha y de arriba a abajo en orden creciente de sus números atómicos. Los elementos están ordenados en siete hileras horizontales llamadas periodos, y en 18 columnas verticales llamadas grupos o familias.

Hacia abajo y a la izquierda aumenta el radio atómico y el radio iónico.

Hacia arriba y a la derecha aumenta la energía de ionización, la afinidad electrónica y la electronegatividad.

Tabla periódica de los elementosGrupo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Bloque s d p↓

Período·El helio pertenece al bloque s

1 1H

2He·

2 3Li

4Be

5B

6C

7N

8O

9F

10Ne

3 11Na

12Mg

13Al

14Si

15P

16S

17Cl

18Ar

4 19K

20Ca

21Sc

22Ti

23V

24Cr

25Mn

26Fe

27Co

28Ni

29Cu

30Zn

31Ga

32Ge

33As

34Se

35Br

36Kr

5 37Rb

38Sr

39Y

40Zr

41Nb

42Mo

43Tc

44Ru

45Rh

46Pd

47Ag

48Cd

49In

50Sn

51Sb

52Te

53I

54Xe

6 55Cs

56Ba

57-71*

72Hf

73Ta

74W

75Re

76Os

77Ir

78Pt

79Au

80Hg

81Tl

82Pb

83Bi

84Po

85At

86Rn

7 87Fr

88Ra

89-103**

104Rf

105Db

106Sg

107Bh

108Hs

109Mt

110Ds

111Rg

112Cn

113Nh

114Fl

115Mc

116Lv

117Ts

118Og

Bloque f d

*Lantánidos 57La

58Ce

59Pr

60Nd

61Pm

62Sm

63Eu

64Gd

65Tb

66Dy

67Ho

68Er

69Tm

70Yb

71Lu

** Actínidos 89Ac

90Th

91Pa

92U

93Np

94Pu

95Am

96Cm

97Bk

98Cf

99Es

100Fm

101Md

102No

103Lr

Grupos

A las columnas verticales de la tabla periódica se las conoce como grupos o familias. Hay 18 grupos en la tabla periódica estándar. En virtud de un convenio internacional de denominación, los grupos están numerados de 1 a 18 desde la columna más a la izquierda —los metales alcalinos— hasta la columna más a la derecha —los gases nobles—.

Anteriormente se utilizaban números romanos según la última cifra del convenio de denominación de hoy en día —por ejemplo, los elementos del grupo 4 estaban en el IVB y los del grupo 14 en el IVA—. En Estados Unidos, los números romanos fueron seguidos por una letra «A» si el grupo estaba en el bloque s o p, o una «B» si pertenecía al d. En Europa, se utilizaban letras en forma similar, excepto que «A» se usaba si era un grupo precedente al 10, y «B» para el 10 o posteriores. Además, solía tratarse a los grupos 8, 9 y 10 como un único grupo triple, conocido colectivamente en ambas notaciones como grupo VIII. En 1988 se puso en uso el nuevo sistema de nomenclatura IUPAC y se desecharon los nombres de grupo previos.

Por ejemplo, los elementos en el grupo 1 tienen una configuración electrónica ns1 y una valencia de 1 —un electrón externo— y todos tienden a perder ese electrón al enlazarse como iones positivos de +1. Los elementos en el último grupo de la derecha son los gases nobles, los cuales tienen lleno su último nivel de energía —regla del octeto— y, por ello, son excepcionalmente no reactivos y son también llamados «gases inertes».

Los elementos de un mismo grupo tienden a mostrar patrones en el radio atómico, energía de ionización y electronegatividad. De arriba abajo en un grupo, aumentan los radios atómicos de los elementos. Puesto que hay niveles de energía más llenos, los electrones de valencia se encuentran más alejados del núcleo. Desde la parte superior, cada elemento sucesivo tiene una energía de ionización más baja, ya que es más fácil quitar un electrón en los átomos que están menos fuertemente unidos. Del mismo modo, un grupo tiene una disminución de electronegatividad desde la parte superior a la inferior debido a una distancia cada vez mayor entre los electrones de valencia y el núcleo.

Períodos

Las filas horizontales de la tabla periódica son llamadas períodos. El número de niveles energéticos de un átomo determina el periodo al que pertenece.

Siguiendo esa norma, cada elemento se coloca según su configuración electrónica y da forma a la tabla periódica. La tabla periódica consta de 7 períodos

Metales, metaloides y no metales:

De acuerdo con las propiedades físicas y químicas que comparten, los elementos se pueden clasificar en tres grandes categorías: metales, metaloides y no metales.

Los metales son sólidos generalmente brillantes, altamente conductores que forman aleaciones de unos con otros y compuestos iónicos similares a sales con compuestos no metálicos —siempre que no sean los gases nobles—.

La mayoría de los no metales son gases incoloros o de colores; pueden formar enlaces covalentes con otros elementos no metálicos.

Entre metales y no metales están los metaloides, que tienen propiedades intermedias o mixtas.

Actividad

Explicar: grupo, periodo, metal, no metal y metaloides

Clase 19 Átomo

La materia está compuesta por átomos, unidos entre sí por enlaces químicos. A su vez los átomos están compuestos de electrones, neutrones y protones, denominándose a estos dos últimos el núcleo atómico. Como los átomos son neutros esto obliga a que exista el mismo número de electrones que de protones en un átomo normal, ya que los neutrones no tienen carga y los protones y electrones tienen igual carga pero de distinto signo.

EL NUCLEO ATÓMICO:

El átomo: En química y física, átomo (del latín atomum, y éste del griego ἄτομον, sin partes) es la unidad más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad o sus propiedades y que no es posible dividir mediante procesos químicos. El átomo puede subdividirse en partículas más pequeñas.

Estructura atómica: el átomo se compone de un núcleo de carga positiva formado por protones y neutrones, en conjunto conocidos como nucleones, alrededor del cual se encuentra una nube de electrones de carga negativa.

El núcleo del átomo se encuentra formado por nucleones, los cuales pueden ser de dos clases:

• Protones: Partícula de carga eléctrica positiva igual a una carga elemental, y

1,67262 × 10–27 kg y una masa 1837 veces mayor que la del electrón.

• Neutrones: Partículas carentes de carga eléctrica y una masa un poco mayor que la del protón (1,67493 × 10–27 kg).

La cantidad de protones contenidos en el núcleo del átomo se conoce como número atómico, el cual se representa por la letra Z y se escribe en la parte inferior izquierda del símbolo químico. Z = P+ = E-

La cantidad total de nucleones que contiene un átomo se conoce como número másico, representado por la letra A y escrito en la parte superior izquierda del símbolo químico.

Existen también átomos que tienen el mismo número atómico, pero diferente número másico, los cuales se conocen como isótopos. Por ejemplo, existen tres isótopos naturales del hidrógeno, el protio (1H), el deuterio (2H) y el tritio (3H).

Los isóbaros son átomos que tienen el mismo número másico (A) y distinto número atómico (Z). Son diferentes elementos.

Como además la masa de protones y neutrones es casi igual se tiene que el número de neutrones de un átomo es N = A - Z

El patrón de medida que se utiliza para las masas atómicas es la unidad de masa atómica o u.m.a.

ELECTRÓN:

(Del griego ἤλεκτρον, ámbar), comúnmente representado por el símbolo: e−. En un átomo los electrones rodean el núcleo, compuesto únicamente de protones y neutrones.

Los electrones tienen una masa pequeña respecto al protón, y su movimiento genera corriente eléctrica en la mayoría de los metales. Estas partículas desempeñan un papel primordial en la química ya que definen las atracciones con otros átomos.

Actividad

1. Explicar y graficar: átomo, protón, electrón y neutrón

2. ¿Qué es el número másico, atómico y de neutrones

Clase 20 Evolución del modelo atómico:

- Modelo de Dalton: Fue el primer modelo atómico con bases científicas, fue formulado en 1808 por John Dalton, quien imaginaba a los átomos como diminutas esferas. Este primer modelo atómico postulaba:

• La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, que son indivisibles y no se pueden destruir.

• Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen su propio peso y cualidades propias. Los átomos de los diferentes elementos tienen pesos diferentes.

• Los átomos permanecen sin división, aun cuando se combinen en las reacciones químicas.

• Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples.

• Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto.

• Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos distintos.

Sin embargo desapareció ante el modelo de Thomson ya que no explica los rayos catódicos, la radioactividad ni la presencia de los electrones (e-) o protones (p+).

- Modelo de Thomson:

Luego del descubrimiento del electrón en 1897 por Joseph John Thomson, se determinó que la materia se componía de dos partes, una negativa y una positiva. La parte negativa estaba constituida por electrones, los cuales se encontraban según este modelo inmerso en una masa de carga positiva a manera de pasas en un pastel o uvas en gelatina. Posteriormente Jean Perrin propuso un modelo modificado a partir del de Thompson donde las "pasas" (electrones) se situaban en la parte exterior del "pastel" (la carga positiva).

Detalles del modelo atómico:

Para explicar la formación de iones, positivos y negativos, y la presencia de los electrones dentro de la estructura atómica, Thomson ideó un átomo parecido a un pastel de frutas. Una nube positiva que contenía las pequeñas partículas negativas (los electrones) suspendidos en ella. El número de cargas negativas era el adecuado para neutralizar la carga positiva. En el caso de que el átomo perdiera un electrón, la estructura quedaría positiva; y si ganaba, la carga final sería negativa. De esta forma, explicaba la formación de iones; pero dejó sin explicación la existencia de las otras radiaciones.

ACTIVIDAD

Explicar el Modelo atómico de Dalton y Thomson

Clase 21 Evolución del modelo atómico, continuación

- Modelo de Rutherford:

Este modelo fue desarrollado por el físico Ernest Rutherford a partir de los resultados obtenidos en lo que hoy se conoce como el experimento de Rutherford en 1911. Representa un avance sobre el modelo de Thomson, ya que mantiene que el átomo se compone de una parte positiva y una negativa, sin embargo, a diferencia del anterior, postula que la parte positiva se concentra en un núcleo, el cual también contiene virtualmente toda la masa del átomo, mientras que los electrones se ubican en una corteza orbitando al núcleo en órbitas circulares o elípticas con un espacio vacío entre ellos. Rutherford predijo la existencia del neutrón en el año 1920.

Este modelo presentaba inconvenientes:

• Contradecía las leyes del electromagnetismo.

• No explicaba los espectros atómicos.

- Modelo de Bohr:

Este modelo se basa en el átomo de hidrógeno tomando como punto de partida el modelo de Rutherford.

“El átomo es un pequeño sistema solar con un núcleo en el centro y electrones moviéndose alrededor del núcleo en órbitas bien definidas.” Las órbitas están cuantizadas (los e- pueden estar solo en ciertas órbitas)

• Cada órbita tiene una energía asociada. La más externa es la de mayor energía.

• Los electrones no radian energía (luz) mientras permanezcan en órbitas estables.

• Los electrones pueden saltar de una a otra órbita. Si lo hace desde una de menor energía a una de mayor energía absorbe un cuanto de energía (una cantidad) igual a la diferencia de energía asociada a cada órbita. Si pasa de una de mayor a una de menor, pierde energía en forma de radiación (luz).

El mayor éxito de Bohr fue dar la explicación al espectro de emisión del hidrógeno. Bohr no puede explicar la existencia de órbitas estables y para la condición de cuantización.

Modelo de Schrödinger: modelo actual

Después de que Louis-Victor de Broglie propuso la naturaleza ondulatoria de la materia en 1924, la cual fue generalizada por Erwin Schrödinger en 1926, se actualizó nuevamente el modelo del átomo.

En el modelo de Schrödinger se abandona la concepción de los electrones como esferas diminutas con carga que giran en torno al núcleo, que es una extrapolación de la experiencia a nivel macroscópico hacia las diminutas dimensiones del átomo. En vez de esto, Schrödinger describe a los electrones por medio de una función de onda, el cuadrado de la cual representa la probabilidad de presencia en una región delimitada del espacio. Esta zona de probabilidad se conoce como orbital.

Actividad

Explicar el Modelo de Rutherford, Bohr y Schrödinger