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Sergio Abel Fernández Cerón
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Dirección editorialGrupo Editorial Mx
Editor en jefeClaudia Gabriela Guevara Gómez
EditorIrving Rondón Ojeda
Revisión técnicaMayela de la Rosa Miranda
Corrección de estiloMaría del Carmen Granados Lozada
Coordinación de diseñoKarem Anabelli Zavala Acevedo
Diseño editorialBrenda Anahí Cortés Fabián
Diseño de portadaBrenda Anahí Cortés Fabián
Dirección de producciónJorge Rodríguez Hernández
Nombre del autor Sergio Abel Fernández Cerón
1ª edición julio de 2018D.R. © Grupo Editorial Mx.
ISBN: 978-607-8613-50-2
Organización didáctica por unidades con proyectos formativos
Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana, registro número 3790.
Durante el proceso de impresión estamos contactando a los sitios de Internet referidos, para notificarles que estamos usando su información sin fines de lucro.
Derechos ReservadosNo está permitida la reproducción total o parcial de este libro ni su tratamiento informático ni la transmisión de ninguna forma o por cualquier medio, ya sea electrónico, mecánico, incluyendo fotocopiado, almacenamiento en cualquier sistema de recuperación de información o grabado sin el permiso previo y por escrito de los titulares del copyright.
La marca Grupo editorial Mx es propiedad de TRACK, S. A. de C. V.Prohibida su reproducción total o parcial.
Impreso en México / Printed in Mexico
Campo Disciplinar de Ciencias experimentales
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Este libro tiene como propósito que desarrolles aprendizajes al relacionar el conocimiento que adquirirás en esta asignatura con tus experiencias de la vida cotidiana.
Sección de orientación vocacional con casos que muestran las profesiones que aprovechan los conocimientos abordados en los temas de la unidad de aprendizaje curricular.Or te
Actividades enfocadas al Desarrollo de Habilidades Socioemocionales (DHS) de acuerdo con el programa ConstrúyeT. Desarrollo de Habilidades Socioemocionales
Esta prueba ejercitará la lectocomprensión y acercará a los alumnos al tipo de reactivos de la prueba PLANEA.
• Prueba tipo PLANEA •
Presentación
Instrumentos que permiten la autoevaluación y la heteroevaluación de los saberes: conocer, hacer y ser y convivir; desarrollados a lo largo de la UAC.
• Evaluación de saberes •
Ejercicio de reflexión sobre el proceso de aprendizaje.
• Metacognición •
Lecturas arbitradas con ejercicios de prelectura y poslectura para alcanzar el nivel medio de lectocomprensión.
• Fomento a la lectura •
Evaluación sumativa de los conocimientos adquiridos a través de reactivos.
• Evaluación objetiva •
Instrumento que permite heteroevaluar el desempeño de los alumnos en el desarrollo de la situación de aprendizaje.
• Evaluación de situación de aprendizaje •
Casos construidos a partir de una relación interdisciplinar para el desarrollo del Saber, Saber hacer y Saber ser y convivir.
• Situación de aprendizaje •
A través de una dinámica grupal, esta sección permitirá identificar los saberes que serán el punto de partida para el proceso de aprendizaje.
• Evaluación diagnóstica •
Actividades adicionales que desarrollarán competencias genéricas (CG) y competencias disciplinares básicas (CDB) a través de la movilización o transferencia de saberes.
Actividades del programa para el aprovechamiento de la Situación de aprendizaje y que desarrollan las CG y CDB a través de la movilización o transferencia de saberes.
Matemáticas Comunicación HumanidadesCiencias Sociales
CienciasExperimentales
Actividades que evidencian las relaciones entre los campos disciplinares Matemáticas, Humanidades Ciencias Sociales, Ciencias Experimentales y Comunicación.
Actividades del programa que pueden emplearse para la coevaluación y autoevaluación en diversos momentos.
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UAC I
UAC II
Situación de aprendizaje 2 “Una línea muy gruesa” 69Cuantificación en las reacciones químicas: ¿cómo contamos lo que no podemos ver? 71CE-031 Balance entre la dieta y la actividad física 71CE-034 Determinación (registro y análisis) de la concentración de edulcorantes en bebidas energéticas 76Modelos de ácido base: ¿Por qué algunas sustancias son corrosivas? 84CE-070 El valor de pH de los alimentos y su impacto en la salud 84CE-071 La importancia del valor de pH en la asimilación de medicamentos y nutrientes en el organismo 87
CE-073 El efecto del valor de pH en los suelos de uso agrícola 91CE-074 La importancia de las sales en el mundo actual 93La energía en las reacciones químicas 96CE-047 Relación entre la combustión de los alimentos y la de los combustibles 96Cinética química: ¿Por qué algunas reacciones ocurren casi instantáneamente, mientras que otras pueden tardar años? 99CE-055 Métodos para la conservación de alimentos 99CE-058 La criogenia como método de preservación de alimentos y medicinas 101CE-060 Aditivos alimentarios 103
Situación de aprendizaje 1 “El universo ¿un espacio desperdiciado para la vida?” 9Las reacciones químicas y el equilibrio químico 12CE-024 Análisis de algunas reacciones ambientales: el esmog fotoquímico y la formación de ozono en la estratósfera 12Esmog fotoquímico 13Modelos ácido–base: ¿por qué algunas sustancias son corrosivas? 15CE-036 ¿Cuál es el costo energético de la formación y ruptura de los enlaces químicos? 15La energía en las reacciones químicas 17CE-037 ¿Qué es la energía de activación? 17CE-038 Tipos de sistemas e interacciones sistema-entorno 22CE-039 La importante diferencia entre temperatura y calor 23CE-040 Reacciones endotérmicas y exotérmicas 23CE-041 Energía de activación y energía 25de reacción 25Cinética química: ¿Por qué algunas reacciones ocurren casi instantáneamente, mientras que otras pueden tardar años? 29
CE-042 Rapidez de reacción, ¿qué mide y cuál es su importancia? 29CE-043 ¿Qué factores determinan la rapidez con la que ocurre una reacción? 30Cámaras hiperbáricas 32CE-057 Combustión del papel en las bibliotecas vs los explosivos 33Modelos ácido – base: ¿Por qué algunas sustancias son corrosivas? 39CE-061 ¿Cómo se modela el comportamiento de un ácido y de una base? 40CE-062 ¿Cómo se relaciona la fuerza de los ácidos y bases con el equilibrio dinámico? 46CE-063 ¿Qué indica el valor de pH? 47CE-065 Ionización; diferencia entre los ácidos y bases fuertes y débiles 49CE-066 Sustancias indicadoras de pH 50CE-068 Reacciones ácido-base, energía y el equilibrio dinámico 51Formación de sales 53
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Unidad IUAC III
¿Existe un compuesto natural que supere al plástico? 105
CE-089 El papel de las macromoléculas naturales en la nutrición: justificación del plato del buen comer 105El plato del buen comer 107
Situación de aprendizaje 3 “El CHON y sus amigos” 120Cinética química: ¿por qué algunas reacciones ocurren casi instantáneamente, mientras que otras pueden tardar años? 123CE-050 El petróleo, combustible y materia prima 123¿Existe un compuesto natural que supere al plástico? 131CE-075 ¿Qué son la síntesis y el análisis químico y cuál es su importancia en la industria química? 131CE-076 ¿Cómo, por qué y para qué seguir diseñando nuevos materiales? 134CE-077 Estructura del Carbono 138CE-078 Concatenaciones 140CE-079 Funciones químicas orgánicas 146CE-080 Macromoléculas naturales y sintéticas, ¿cuál es su importancia? 150CE-081 La vida sin polímeros 151CE-082 Polímeros ¿beneficio
o perjuicio humano? 151CE-083 La síntesis química a través de la historia 153CE-084 Representación esquemática de monómeros, polímeros y macromoléculas 156CE-085 Materiales biocompatibles, materiales en la producción de energías alternativas, textiles inteligentes 158CE-086 Los nuevos materiales, diseños al gusto del cliente 163CE-087 Relación estructura propiedades función 164CE-088 Fuerzas intermoleculares y estructura molecular 164CE-090 Macromoléculas naturales y sus funciones de almacenamiento de energía, estructuración de tejidos y catálisis 165Natural vs sintético 168La importancia de la asepsia: jabones y detergentes 168
Bibliografía 182
¡Aguas con el agua!UAC I
UAC II
UAC III
Los vicios de ella ¡Azúcar amargo! Libre soyEl universo ¿un
espacio desperdiciado para la vida?
Mis hechos… y mis deshechos
The thing with the red eyes
No soy como me pintan
Batallas por México Una línea gruesa
Mi entorno a través de la lente El diario de Corea Mi código
Gen-éticoLa revolución de la tortilla
El CHON y sus amigos
Matemáticas Comunicación Humanidades Ciencias Sociales
Ciencias Experimentales
Tabla de situaciones de aprendizajeTabla de situaciones de aprendizaje
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UAC I
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Aprendizajes clave
Eje • Explica el comportamiento e interacción en los sistemas químicos, biológicos, físicos y ecológicos.
Componente • Continuidad, equilibrio y cambio: orden necesario en el funcionamiento del planeta. • Comportamiento e interacción de los sistemas químicos.
Contenido central • Las reacciones químicas y el equilibrio químico • Modelos ácido-base: ¿por qué algunas sustancias son corrosivas? • La energía en las reacciones químicas. • Cinética química: ¿por qué algunas reacciones ocurren casi instantáneamente, mientras que otras pueden tardar años? •Modelos ácido-base: ¿por qué algunas sustancias son corrosivas?
Desarrollo de aprendizaje
Contenidos específicosCE-024 Análisis de algunas reacciones ambientales: el esmog fotoquímico y CE-036 ¿Cuál es el costo energético de la formación y ruptura de los enlaces químicos? CE-037 ¿Qué es la energía de activación? CE-038 Tipos de sistemas e interacciones sistema-entorno. CE-039 La importante diferencia entre temperatura y calor. CE-040 Reacciones endotérmicas y exotérmicas. CE-041 Energía de activación y energía de reacción. CE-042 Rapidez de reacción, ¿qué mide y cuál es su importancia?
CE-043 ¿Qué factores determinan la rapidez con la que ocurre una reacción?CE-051 Cámaras hiperbáricas. CE-057 Combustión del papel en las bibliotecas vs los explosivos. CE-061 ¿Cómo se modela el comportamiento de un ácido y de una base? CE-062 ¿Cómo se relaciona la fuerza de los ácidos y bases con el equilibrio dinámico? CE-063 ¿Qué indica el valor de pH? CE-064 Modelos de Arrhenius y Brönsted-Lowry. CE-065 Ionización: diferencia entre los ácidos y las bases fuertes y débiles. CE-066 Sustancias indicadoras de pH.
Productos esperados
Productos esperados • Texto argumentativo sobre el cuestionario y exposición de conclusiones individuales y por equipo a través de fichas de resumen, síntesis, cuadros sinópticos, etc.
• Presentación de las respuestas del cuestionario en una wiki, blog, folleto o cartel.
• Mapa mental o infografía sobre la repercusión de las reacciones químicas en la salud física y mental.
• Resolución de ejercicios y problemas de las reacciones químicas.
• Presentación de la diferencia entre calor y temperatura mediante Power Point, un diagrama o un medio impreso.
• Esquema ideográfico. • Texto de la anécdota. • Reporte de la práctica de pH. • Presentación de Power Point, cartel, ficha de contenido, mapa conceptual; de la prácica experimental sobre pH.
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Resuelve problemas de análisis químico de reacciones conocidas utilizando su descripción a través de ecuaciones químicas, destacando lo que éstas representan.
Calcula el balance de ecuaciones y el principio de conservación de la materia de algunas reacciones del entorno para valorar la importancia de tomar en cuenta sus componentes relacionados con sus impactos ambientales.
Deduce y diferencia los sistemas con base en las interacciones de éstos con el entorno.
Argumenta los factores que intervienen y modifican la rapidez de una reacción, explicando su influencia.
Explica algunos equilibrios dinámicos en nuestro entorno.
Explica los conceptos de temperatura y calor.
Identifica y valora las reacciones endotérmicas y exotérmicas que ocurren en su entorno, así como su utilidad.
Discrimina y ejemplifica el concepto de rapidez de reacción.
Calcula la concentración y mide cuánto de una sustancia está mezclada con otra.
Clasifica los procesos de combustión lenta y rápida de su entorno.
Identifica las características de los ácidos y bases y las relaciona con ejemplos de la vida cotidiana.
Reconoce la cualidad logarítmica de la escala de pH y comprende su significado.
Hace uso, de forma diferenciada, de los modelos ácido-base de Arrhenius y Brönsted-Lowry.
Explica la importancia del concepto de pH para el mejoramiento de su persona y del medio ambiente.
Predice el valor de pH de disoluciones de uso cotidiano en función de su uso.
Identifica las reacciones de neutralización y comprende el mecanismo químico correspondiente.
Reconoce la ionización como el proceso mediante el cual se forman los iones.
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MultidisciplinariedadLa situacion de aprendizaje de esta primera UAC, busca conectar las habilidades desarrolladas en Química II con los contenidos de los campos disciplinares de Matemáticas, Humanidades, Ciencias Sociales y Comunicación.
Multidisciplinariedad
• Matemáticas (MA) • Comunicación (CO)
• Humanidades (HU) • Ciencias sociales (CS)
Aprendizajes esperados
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1. Es la parte de la Química que estudia las relaciones cuantitativas entre las sustancias que inter-vienen en una reacción química (reactivos y productos):a. Química cuántica b. Estequiometría c. Química inorgánica
2. El cálculo estequiométrico toma como punto de partida:a. las ecuaciones químicas b. los moles
c. las ecuación química balanceada
3. Es el proceso químico en el cual dos o más sustancias denominadas reactivos, por la acción de un factor energético, se convierten en otras sustancias designadas como productos.a. reacción química b. ecuación química c. balanceo químico
4. La parte central de un problema estequiométrico es:a. mol b. volumen c. factor molar
5. La fórmula molar es:a. moles de la sustancia deseada/ moles de sustancia de partidab. moles de la sustancia de partida/moles de sustancia deseadac. moles/kgrs
6. Equivalencia de un mol en volumen?a. 2.24 litros b. 224 litros c. 224.0 litros d. 22.4 litros
7. Mencionan las teorías de ácido/base…a. Lewis/ Amateus/ Bäyer b. Arrhenius/ Lowry/Levis c. Arrhenius / Lewis/ Lowry
8. Es cualquier reacción química que desprende energía, ya sea como luz o calor. a. reacción endotérmica b. reacción exotérmica c. reacción de activación
9. Así se llama el estado de un sistema donde no se observan cambios en la concentración de reac-tivos o productos pues se mantienen constantes al transcurrir el tiempo.a. equilibrio químico b. balanceo de ecuación c. ionización
10. Mide la concentración de iones de hidrógeno.a. ionización b. pH c. concatenación
11. También se conoce como constante de disociación ácida y se refiere al equilibrio que corresponde a una reacción de disociación entre una base débil y un ácido débil.a. constante de ionización b. ionización c. pH
12. Sus moléculas están disociadas casi en su totalidad al disolverse en el agua: a. bases fuertes b. ácidos fuertes c. ácidos débiles
13. Es una medida de la energía cinética promedio de los átomos o moléculas en el sistema.a. calor b. temperatura c. movimiento de átomos
14. Expresa la concentración medida en los moles de soluto por cada kilogramo de solvente.a. molalidad b. molaridad c. ley de Avogadro
15. Son sustancias que aumentan o disminuyen la rapidez de una reacción, sin transformarse.a. ionización de agua b. ácidos c. catalizadores
16. La fórmula de molalidad es:a. m = (moles de soluto)/(kilogramo de soluto)b. m = (moles de soluto)/(kilogramo de solvente)c. m = (moles de solvente)/(kilogramo de soluto)
17. Es una cantidad de energía y una expresión del movimiento de las moléculas que componen un cuerpo.a. temperatura b. calor c. entalpía
• Evaluación diagnóstica •
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Ámbito
Habilidades Socioemocionales Dimensiones del proyecto de vida
Propósito de la situación
Competencias Genéricas (CG)
• Exploración y comprensión del mundo natural y social. • Obtiene, registra y sistematiza información, consultando fuentes relevantes, y realiza los análisis e investigaciones pertinentes.
• Comprende la interrelación de la ciencia, la tecnología, la sociedad y el medio ambiente en contextos históricos y sociales específicos.
• Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas. • Pensamiento crítico y solución de problemas.
• Utiliza el pensamiento lógico y matemático, así como los métodos de las ciencias para analizar y cuestionar críticamente fenómenos diversos.
• Desarrolla argumentos, evalúa objetivos, resuelve problemas, elabora y justifica conclusiones y desarrolla innovaciones. Así mismo, se adapta a entornos cambiantes.
• Autoeficacia • Salud física y mental
Al finalizar la UAC-I el alumno identificará problemas, formulará preguntas de carácter científico y sistematizará la información para responder a preguntas científicas, planteando hipótesis. Además relacionará las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos, consultando fuentes de información científica. También realizará experimentos pertinentes para comprender y apropiarse de los contenidos especí-ficos que permitan abordar lo referente a las reacciones químicas, así como de la comprensión del potencial de Hidrógeno (pH) y lo puedan utilizar en el entendimiento de los fenómenos naturales que ocurren dentro y fuera de nuestro planeta, evi-denciando el aprendizaje mediante la entrega del portafolio de evidencias, a través de la concepción del campo disciplinar de Ciencias Experimentales y otros campos disciplinares.
CG4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados.
A1. Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, matemáticas o gráficas. A3. Identifica las ideas clave en un texto o discurso oral e infiere conclusiones a partir de ellas. CG5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos. A3. Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenómenos. CG6. Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista
de manera crítica y reflexiva. A1. Elige las fuentes de información más relevantes para un propósito específico y discrimina entre ellas de acuerdo a
su relevancia y confiabilidad.
Competencias Disciplinares Básicas de las Ciencias Experimentales (CD-CE)
CD3-CE. Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas. CD7-CE. Hace explícitas las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos. CD10-CE. Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos observables a simple vista
o mediante instrumentos o modelos científicos.
• Situación de aprendizaje • El universo ¿un espacio desperdiciado para la vida? •
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• Situación en contexto •
En el municipio de Chalchicomula de Sesma en el Estado de Puebla se encuentra el Volcán Sierra Negra y sobre él, un orgullo de la tecnología mexicana: el Gran Telescopio Milimétrico (GTM) “Alfonso Serrano Pérez Grovas”. Una importante y novedosa instalación astronómica para realizar observaciones de onda milimétricas cortas (1.1 mm – 4 mm), este telescopio cuenta con la antena más grande del mundo, con una superficie primaria activa de 50 m de diámetro; a continuación se ofrecen datos relevantes del GTM que servirán para desarrollar la situación en contexto de la Unidad I:
1. Observar fuentes que exhiben estallidos de rayos gamma para mejorar nuestro conocimiento de las etapas finales de la evolución estelar y el origen de los elementos químicos más pesados dispersados en el medio interestelar.
2. Analizar la composición química y física de cometas, los cuales contienen el material primordial a partir del cual se formó nuestro sistema solar.
Teniendo como punto de partida lo anterior, podemos plantear lo siguiente: primero, a simple vista, la infinidad de estrellas en el firmamento, y segundo, al hacerlo con un telescopio como el GTM, este último nos proporcionará información de las longitudes de onda que emiten los átomos o compuestos químicos que hay en el universo.
¿Cómo funciona un telescopio como el GTM? Cuando se hace pasar una luz a través de un prisma óptico se produce el efecto llamado dispersión, que consiste en la separa-ción de las distintas longitudes de onda que forman el rayo incidente. La luz blanca por ejemplo produce un espectro continuo (el arcoiris), que contiene el conjunto de colores correspondiente a la gamma de longitud de onda que lo integra.
ف Figura 1.1 Gran Telescopio Milimétrico (GTM) “Alfonso Serrano Pérez Grovas”.
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Por otro lado, los elementos químicos en estado gaseoso y altas tempe-raturas (como están varios de ellos en el cosmos) producen espectros dis-continuos en los que se aprecian un conjunto de líneas que corresponde a emisiones de algunas longitudes de onda, que son líneas espectrales y que cada elemento concreto que se conoce siempre es el mismo, por lo que se dice que cada elemento tiene su propia firma espectral, aunque se encuentre en compuestos simples o complejos.
ف Figura 1.2 Imagen del espectro de emisión del Potasio.
Considerando lo anterior, busca información en Internet sobre los espectros de emisión y absorción de los elementos. Una vez que hayas comprendido y profundizado en el tema, responde las siguientes preguntas:
1. ¿Qué entiendes como espectro de un elemento o compuesto?
2. Escribe brevemente una ficha de contenido sobre cómo crees que el GTM funcione y contribuye en lo que hoy es conocida como la Química del Espacio.
Descubre más
Visita las siguientes páginas web. http://gpoe.mx/ah3myD http://gpoe.mx/zwH6q0
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Las reacciones químicas y el equilibrio químico
CE-024 Análisis de algunas reacciones ambientales: el esmog fotoquímico y la formación de ozono en la estratósfera
Una ecuación química es una descripción simbólica de una reacción química. Muestra las sustancias que reaccionan (llamadas reactivos) y las sustancias que se originan (llamadas productos), cuyas partes son:
Reaccionantes Produce ProductosCH
4CO
22H
2O2O
2+ +→
Subíndice SubíndiceCoeficiente Coeficiente
Subíndice: letra o número que se coloca a la derecha y en la parte inferior de un símbolo matemático o químico para distinguirlo de otros semejantes: en la fórmula del agua H2O, aparece un 2 como subíndice.Coeficiente: números que aparecen delante de las fórmulas de los reactivos y productos después de igualar la ecuación química. Los coeficientes este-quiométricos indican en qué proporción intervienen en la reacción las cantidades (número de moles) de reactivos y de productos. Reaccionantes: también conocidos como Reactivo, son sustancias utilizadas para el reconocimiento de otras con las que reacciona químicamente. Cada una de las sustancias que participan en una reacción química, producen otra u otras diferentes de las iniciales.Productos químicos: sustancia que se forma como resultado de una reacción química.Reacción química: proceso químico en el cual dos o más sustancias deno-minadas reactivos, se convierten en otras, designadas como productos por la acción de un factor energético.
El esmog fotoquímico es un problema medioambiental que afecta principal-mente a las grandes ciudades, donde la concentración de contaminantes en la atmósfera es mayor y se reúnen las condiciones necesarias para su formación. Proceso que resulta muy complejo ya que implica centenares de reacciones quí-micas diferentes, por decenas de compuestos distintos.
Los principales contaminantes que producen el esmog fotoquímico son los óxidos de nitrógeno (NOx) y algunos hidrocarburos ligeros no quemados, que son liberados por los automóviles tras la combustión incompleta de la gasolina o diésel. Otro factor importante necesario para su formación es la luz solar, que genera radicales libres, iniciadores de los procesos químicos de formación del esmog fotoquímico.
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Química II
Aprendizaje esperado
Resuelve problemas de análisis químico de reacciones conocidas utilizando su descripción a través de ecuaciones químicas, destacando lo que éstas representan.
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Los productos finales de estas reacciones son: ozono (O3), ácido nítrico (HNO3), óxidos de nitrógeno (NO y NO2), peróxido de hidrógeno (H2O2), peróxido de nitratoacetilo (PAN) y compuestos orgánicos parcialmente oxidados. Todos estos compuestos dan lugar a una at-mósfera irritante, nociva y en algunos casos tóxica que denominamos esmog fotoquímico. Suele presentar color anaranjado, causado por el NO2 y para que se produzca son necesarias tres condiciones:
1. Tráfico importante que emita los contaminantes que producen esmog.2. Tiempo soleado y cálido, para que la radiación produzca los radicales libres, iniciadores
de la mayor parte de las reacciones formadoras de esmog.3. Debe haber relativamente pocos movimientos de masas de aire, para que los contami-
nantes no se diluyan ni dispersen (Cuidemos el planeta, 2018).
ف Figura 1.4 Al ver el horizonte podrás observar las tonalidades que adquiere el aire por la contaminación.
Esmog fotoquímico Con todo lo expuesto anteriormente se puede definir el esmog foto-químico a la contaminación del aire por ozono debido a reacciones fotoquímicas y otros compuestos, observándose una atmósfera de un color plomo o negro.
El esmog fotoquímico se forma cuando los fotones de la luz solar chocan con moléculas de diferentes tipos de agentes contaminantes en la atmósfera. Los fotones hacen que se produzcan reacciones quí-micas. Las moléculas de contaminación se convierten en otros pro-ductos químicos nocivos.
El smog fotoquímico es un fenómeno producido por la formación de ozono en las capas bajas de la atmósfera (lo que no es normal); este ozono se denomina “ozono troposférico” y es un contaminante secundario.
ف Figura 1.3 Condiciones contaminantes.
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• Recuperación •
I. Después de leer la situación, argumenta lo mejor posible y con tus propias palabras da respuesta a las siguientes preguntas:
1. ¿Qué es y cómo está constituido el Universo?
2. ¿Consideras que en alguno de los cuerpos celestes del Universo puede existir vida similar a nuestro planeta?
3. ¿Qué elementos químicos deben existir para que haya presencia de vida?
4. ¿Cuáles son las reacciones químicas que están sucediendo en el Universo y cómo podemos identificarlas desde la Tierra?
5. ¿Consideras que las reacciones químicas tienen una función en la salud física y mental de los seres vivos?
II. Comparte en plenaria tus respuestas (CS-009).
Se forma a partir de una reacción con luz solar en presencia de gases NOx y compuestos orgánicos volátiles. Esta reacción es más frecuente en verano, ya que la luz del sol es el motor de la reacción fotoquímica.
Para controlar la formación de ozono es necesario actuar sobre los conta-minantes primarios que dan lugar a los gases NOx y los compuestos orgánicos volátiles.
Formación de ozono en la estratósfera
El ozono se encuentra de forma natural en la estratósfera, formando la denomi-nada capa de ozono. El ozono estratosférico se forma por acción de la radiación ultravioleta, que disocia las moléculas de oxígeno molecular (O2) en dos átomos, pudiendo reaccionar éstos con otra molécula de O2 formándose el ozono.
El equilibrio del ozono en la estratosfera se ve afectado por la presencia de contaminantes, como pueden ser los compuestos clorofluorocarbonados (CFC).
ف Figura 1.5 Molécula de trioxígeno.
• Actividad 1 • • CE-023 • CE-024 •
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Modelos ácido–base: ¿por qué algunas sustancias son corrosivas?CE-036 ¿Cuál es el costo energético de la
formación y ruptura de los enlaces químicos?Balancear una ecuación significa que debe existir una equivalencia entre el nú-mero de los reactivos y el número de los productos. Para ello existen distintos métodos como: balanceo, por tanteo, óxido–reducción (REDOX), matemático o algebraico. Para un balanceo correcto hay que considerar lo siguiente: “La suma de la masa de las sustancias reaccionantes debe de ser igual a la suma de las masas de los productos”. Cualquier método requiere conocer la Ley de la conservación de la materia de Lavoisier que dice: “En una reacción química, la masa de los reactantes es igual a la masa de los reactivos” por lo tanto “la materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma”.Como todo lleva un orden a seguir, este método resulta más fácil si ordenamos los elementos de la siguiente manera:
1. Balancear primero metales y/o no metales.2. Balancear en segundo término los oxígenos. 3. Considerar por último al hidrógeno.
Aprendizaje esperado
Calcula el balance de ecuaciones y el principio de conservación de la materia de algunas reacciones del entorno para valorar la importancia de tomar en cuenta sus componentes relacionados con sus impactos ambientales.
Ejemplo 1: Fe2O3 + CO → CO2 + FePaso 1: Identifica cantidades de moléculas o átomos:
2 – Fe – 1 1 – C – 1 4 – O – 2Paso 2: Coloca los coeficientes en cada molécula o elemento.
Fe2O3 + 3 CO → 3 CO2 + 2 Fe2 – Fe – 2 3 – C – 3 6 – O – 6
Paso 3: Revisa que la misma cantidad de átomos de cada elemento sea tanto para reactivos como para productos, además que la suma sea idéntica.
2 – Fe – 23 – C – 36 – O – 6 11 = 11
Ejemplo 2: HNO3 + SnO → SnO2 + NO + H2OPaso 1: Identifica cantidades de moléculas o átomos:
1 – Sn – 1 1 – N – 1 4 – O – 4 1 – H – 2Paso 2: Coloca los coeficientes en cada molécula o elemento.
2HNO3 + 3SnO → 3SnO2 + 2NO + H2O3 – Sn – 3 2 – N – 2 9 – O – 9 2 – H – 2
Paso 3: Revisa que la misma cantidad de átomos de cada elemento sea tanto para reactivos como productos, además que la suma sea idéntica.
3 – Sn – 32 – N – 29 – O – 92 – H – 2 16 16
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Ejemplo 3: NH3 + CuO → N2 + Cu + H2O
Paso 1: Identifica cantidades de moléculas o átomos:1 – Cu – 1 1 – N – 2 1 – O – 1 3 – H – 2
Paso 2: Coloca los coeficientes en cada molécula o elemento.2NH3 + 3CuO → N2 + 3Cu + 3H2O
3 – Cu – 3 2 – N – 2 3 – O – 3 6 – H – 6Paso 3: Revisa que la misma cantidad de átomos de cada elemento sea tanto para reactivos como productos, además que la suma sea idéntica.
3 – Cu – 32 – N – 23 – O – 36 – H – 614 14
Ejemplo 4: FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2
Paso 1: Identifica cantidades de moléculas o átomos:1 – Fe – 2 2 – S – 1 2 – O – 5
Paso 2: Coloca los coeficientes en cada molécula o elemento.4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
4 – Fe – 4 8 – S – 8 22 – O – 22Paso 3: Revisa que la misma cantidad de átomos de cada elemento sea tanto para reactivos como productos, además que la suma sea idéntica.
4 – Fe – 48 – S – 8
22 – O – 2234 34
Ejemplo 5:Na2S2O3 + H2O2 → Na2SO4 + H2SO4 + H2O
Paso 1: Identifica cantidades de moléculas o átomos:2 – Na – 2 2 – S – 2 5 – O – 9 2 – H – 4
Paso 2: Coloca los coeficientes en cada molécula o elemento.Na2S2O3 + 4H2O2 → Na2SO4 + H2SO4 + 3H2O
2 – Na – 2 2 – S – 2 11 – O – 11 8 – H – 8
Paso 3: Revisa que la misma cantidad de átomos de cada elemento sea tanto para reactivos como productos, además que la suma sea idéntica.
2 – Na – 22 – S – 2
11 – O – 118 – H – 8 23 23
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La energía en las reacciones químicas CE-037 ¿Qué es la energía de activación?
En Química, la energía de activación Ea es la energía que deben absorber los reactivos en sus estados fundamentales para alcanzar el estado de transición. En otras palabras, si los reactivos A y B, no poseen la suficiente energía de activación Ea, no se producirá la reacción. La energía de activación es entonces, la energía mínima necesaria para que se produzca una reacción química dada. Para que ocurra una reacción entre dos moléculas, éstas deben colisionar en la orientación correcta y poseer una cantidad de energía mínima. A medida que las moléculas se aproximan, sus nubes de electrones se repelen. Para superar esto se requiere energía (energía de activación), que proviene de la energía térmica del sistema, es decir la suma de la energía traslacional, vibracional y rotacional de cada molécula. Si la energía es suficiente, se vence la repulsión y las moléculas se aproximan lo suficiente para que se produzca una reordenación de sus enlaces. La ecuación de Arrhenius proporciona una expresión cuantitativa para la re-lación entre la energía de activación y la velocidad a la que se produce la reacción. Arrhenius introdujo el término energía de activación en 1889. (Müller, 1994)
Fórmulas:Ea
i = Energía de activación inversa Ead = Energía de activación directa
Ead > Ea
i ∆Hr = Ead - Ea
i A + B → C + D
La entalpía estándar de reacción (∆H°r) representa la variación de la energía de una re-acción, es la energía intercambiada en forma de calor con el entorno cuando se produce una reacción a presión constante. Es la cantidad de calor que se desprende o se absorbe durante una
Complejo activado
Productos
Desarrollo de la reacción
Reactivos Energía Netadesprendida
Ea (sin catalizador)
Ea (con catalizador)
ف Figura 1.6 Gráfica 1: Energía activa para alcanzar el punto de complejo activado a partir del cual se desarrolla la reacción espontáneamente. Energía exotérmica.
Complejo activado
Productos
Desarrollo de la reacción
Reactivos
Ener
gía
Energía Netadesprendida
Ea (energíade activación)
ف Figura 1.7 Energía de activación sin catalizador. Energía exotérmica
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reacción química. Se mide en kJ o en kJ/mol de la reacción tal como está escrita su ecuación química, o respecto alguno de los compuestos que intervienen en la reacción.
La entalpía puede ser positiva siempre y cuando la energía de atracción directa sea mayor a la energía de atracción inversa y se le conoce como endotérmica. La entalpía es negativa cuando la energía de atracción directa es menor que la energía de tracción inversa y se le conoce como exotérmica.
Ejemplo 1:
Para la reacción A + B dando como resultado C + D en condiciones en condiciones hipoté-ticas la energía de activación directa es de 32 kJ/mol, para la relación inversa de la energía de atracción es de 58 kJ/mol. ¿La relación dada es exotérmica o endotérmica?
Datos Fórmula Operaciones
Ead = 32 kJ/mol
Eai = 58 kJ/mol
∆Hr = Ead - Ea
i∆Hr = 32 kJ/mol – 58 kJ/mol
∆Hr = -26 kJ/mol
Resultado: La reacción es exotérmica
Ejemplo 2:
Teniendo como reactivos los compuestos B + C y como producto de la reacción D + E en condiciones normales con una energía inversa de 62 kJ/mol y una energía de atracción directa de 72 kJ/mol. ¿Se considera la relación endotérmica o exotérmica?
Datos Fórmula Operaciones
Ead = 72 kJ/mol
Eai = 62 kJ/mol
∆Hr = Ead - Ea
i∆Hr = 72 kJ/mol – 62 KJ/mol
∆Hr = 10 kJ/mol
Resultado: La reacción es endotérmica
Entalpía de reacción
Su fórmula es: Σ Σ∆H reacción= ∆H productos - ∆H reactivos0f0
f0
Tenemos que saber que las variaciones de entalpía de formación de los elementos en su estado fundamental (natural) son cero, y las de los compuestos diatómicos también.
InteresanteCondiciones normales P = 1atm T= 0°C Condiciones estándar P = 1atm T = 25°C
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• Comprensión • Análisis •
I. Organizados en equipos utilicen la técnica de lectura de textos científicos para leer el texto: La sorprendente química del espacio, disponible en el enlace:
http://gpoe.mx/UdwivW
Técnica de lectura de textos científicos
Introducción La comprensión de un texto llega a dificultarse por falta de un conocimiento suficiente del tema que se estudia, de ahí que al principio dijimos que era necesario, al elegir un libro, situar bien el nivel del mismo con base a lo que previamente se sabe del tema.
Quizá, ante un texto nuevo, un lector descubra que el lenguaje le resulta descono-cido. Consideramos que el problema puede clasificarse en dos tipos:
a. un problema de vocabulario b. un problema terminológico
Entendemos por problema de vocabulario el hecho de que se desconozca el signifi-cado de palabras de la lengua cotidiana. Un problema terminológico es aquel que tiene que ver con el desconocimiento del significado particular que tiene un término en una disciplina científica.
Si el lector no entiende una palabra de la lengua cotidiana puede continuar su lectura y extraer el significado del contexto general de la frase, aunque hay ocasiones en las que el contexto no le sirve de ayuda y entonces será necesario que vaya al diccionario. Sin embargo, lo más común es que el significado de la palabra nueva del lenguaje cotidiano, se haga aparente en el curso mismo de la lectura. Cuando no se conocen los términos científicos, el lector tiene que buscar, forzosamente, la definición correspondiente. Hay algunos textos que cuentan con un glosario en el que cada uno de los términos científicos utilizados son definidos. Pero si ese no es el caso, se tiene que encontrar la definición en otro texto de naturaleza introductoria.
Ahora bien, ¿cómo se distingue un vocablo de la lengua cotidiana aparece en frases en las que es posible usar sinónimos, es decir, palabras diferentes que tienen el mismo significado, mientras que el término científico no admite sinónimos.
Por ejemplo, una frase compuesta por un conjunto de términos científicos es la si-guiente: “La dopamina es una sustancia química que interviene en la transmisión de los impulsos nerviosos entre las neuronas”.
Dopamina, sustancia, química, impulsos nerviosos y neuronas, todos ellos son tér-minos científicos. La comprensión de esa frase requiere que el lector conozca el signifi-cado preciso de cada término.
Fuente: http://www.uamenlinea.uam.mx/materiales/lengua/DIAZ_DE_ LEON_ANA_EUGENIA_Guia_de_comprension_de_lectura_Text.pdf
• Actividad 2 • • CE-036 • CE-037 •
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Usa el diccionario. Actualmente existen diccionarios en línea y en PDF, por ejemplo: Lenguaje cotidianowww.rae.es www.dem.colmex.mx Especializados: Química: https://www.quimicaparaingenieros.com/diccionario-de-quimica/ https://glosarios.servidor-alicante.com/quimica Física: https://www.lawebdefisica.com/dicc/conceptos/mecanica.php http://www.termcat.cat/ca/Diccionaris_En_Linia/149/Fitxes/castell%C3%A0 Biología: https://www.biodic.net/ https://www.red-larousse.com.mx/diccionarios/biologia/A.pdf
Paso 2 Palabras señal Existen palabras que, al localizarlas, te pueden ayudar a la comprensión del texto. Se agrupan en los siguientes tipos: a. Palabras definición o descripción, por ejemplo: es, sería, bebería ser, estar, se
constituye, compuesto por, estar. b. Palabras causales que explican, por ejemplo: se produce cuando, se obtiene de,
surge de, es causa de, como resultado, en consecuencia de, debido a. c. Palabras que comparan o contrastan, por ejemplo: mayor que, igual a, menos que. d. Palabras instrucción que indican lo que se hará. e. Palabras que muestran jerarquización o que organizan, clasifican, categorizan
la información. f. Palabras introducción, por ejemplo: primero, originalmente, para comenzar, en
primer lugar. g. Palabras de preparación, como: en seguida, abajo presentamos, a continua-
ción, por ejemplo, ahora bien. h. Palabras de inclusión, por ejemplo: también, de igual manera, lo anterior, más
bien, además. i. Palabras de freno, por ejemplo: no obstante, a pesar de, antes bien, aunque. j. Palabras de término, como: así pues, por ende, conforme con lo anterior, por
lo tanto, en resumen.
Paso 3 Lee nuevamente el texto, ya contando con la información que desconocías. Subraya las ideas principales.
Paso 1
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II. Apliquen la técnica anterior y posteriormente contesten el siguiente cuestionario sobre la lectura del punto I.
1. ¿Qué tipos de reacciones químicas son importantes en nuestro entorno? ¿Cuáles son? 2. ¿Cuál es el costo energético de la formación y ruptura de los enlaces químicos?3. ¿Qué es la energía de activación?4. ¿Qué tipos de sistemas e interacciones sistema- entorno se presentan en la conformación
del Universo?5. ¿Es importante reconocer la diferencia entre temperatura y calor?6. ¿Cómo se generan las reacciones endotérmicas y exotérmicas en el universo
y nuestro planeta?7. ¿De qué manera la energía de activación y energía de reacción intervienen en las reac-
ciones químicas?8. Rapidez de reacción, ¿qué mide y cuál es su importancia?
9. ¿Qué factores determinan la rapidez con la que ocurre una reacción?
III. Elaboren una wiki, folleto, cartel (CO-210) o un blog (CO-209) utilizando los servicios de la nube (CO-216), acerca de los temas: tipos de reacciones, la ruptura de enlaces, energía de activación, diferencia entre la temperatura y el calor, que son las reacciones endotér-micas y exotérmicas, qué es la energía de reacción y velocidad de reacción.
IV. Realiza un mapa mental o una infografía o esquema referente a la repercusión de las re-acciones químicas en la salud física y mental y cómo crees que éstas están presentes en la vida de los seres humanos. Evalúa tu desempeño con la siguiente rúbrica.
Elementos a evaluar
Niveles
Deficiente Regular Bueno Excelente
Elementos que lo forman
Los conceptos que se manejan en el organizador
no son relevantes o no aportan a la comprensión
del tema.
Faltan la mayoría de los conceptos que son importantes para la
comprensión del tema abordado.
La mayoría de los conceptos que se
manejan son los de mayor relevancia para la comprensión del tema.
Los conceptos que conforman el esquema
son los de mayor relevancia para la comprensión
del tema.
Organización y relaciones
Las relaciones que se presentan no son correctas
ni relevantes para la comprensión del tema.
Sólo algunas de las relaciones propuestas son
correctas y relevantes para
la compresión del tema.
Alguna de las relaciones que aparecen en el organizador no es
correcta o es irrelevante para comprensión del
tema.
Las relaciones que se presentan entre los conceptos son correctas
y relevantes para la comprensión del tema.
EstructuraNo hay una organización del tema y es difícil de
interpretar.
El organizador está desordenado
y poco claro.
La estructura es completa, pero la
organización hace difícil su interpretación.
Presenta una estructura completa y equilibrada, la organización es clara y su
interpretación es fácil.
Presentación y entrega
El organizador se entrega fuera de tiempo y en un formato distinto al
solicitado.
El organizador se entrega en tiempo pero en un formato distinto al solicitado.
El organizador se entrega fuera de tiempo
pero en el formato solicitado.
El organizador se entrega en el formato solicitado y en la fecha
correspondiente.
Total
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CE-038 Tipos de sistemas e interacciones sistema-entorno
Aprendizaje esperado
Deduce y diferencia los sistemas con base en las interacciones de éstos con el entorno.
Los sistemas son fragmentos o porciones bien delimitadas del universo que se estudiarán. El entono es todo aquello que rodea al sistema y lo influye, trans-forma o aisla, según su capacidad de interactuar con aquel.
De acuerdo con su vinculación al entorno, se distinguen dos tipos de sistemas: • Sistemas cerrados: las características del ambiente no les influyen, porque actúan independientemente de los cambios que se produzcan en el ex-terior; a menos que las condiciones externas varíen de tal modo que les dañen o destruyan. Suelen pertenecer a este grupo los sistemas mecánicos y físicos (como el mecanismo de un reloj, la caída de una piedra en un estanque o la estructura de un bloque de granito).
• Sistemas abiertos: son aquellos que interactúan constantemente con el entorno (intercambio de información, energía o material), lo influyen y son influidos por él. La mayor parte de los sistemas son de este tipo, aunque caracteriza especialmente bien a los biológicos y sociales, que son los únicos capaces “en sentido estricto” de modificar su forma de actuar a partir de la información que reciben del exterior. Por ejemplo: caudal de agua en un río, o los servomecanismos de control: célula fotoeléctrica, dirección de misiles…).
entorno
sistemaabierto
materiamateria
energía
energía
energía
materia
sistemacerrado
materia
energía
energía
materia
sistemaaislado
materia
energía
Cuando hay un intercambio de energía entre sistema–entorno siempre se cumple la ley de conservación de la energía.
a. Antes del intercambio: Esi + Emai = Euniverso siendo i=inicial
b. Luego del intercambio: Esf + Emaf = Euniverso Siendo f= final Donde: Esf - Esi = ΔEs = ΣEintercambiadas
La energía del universo permanece constante en cualquiera de los casos.
Ema (energía del medio ambiente)
Entorno o medio ambiente
pierde
gana
SistemaEac EI=
(Energía acumulada)
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CE-039 La importante diferencia entre temperatura y calorLa temperatura es una medida de la energía cinética promedio de los átomos o moléculas en el sistema. La ley del cero de la Termodinámica dice que no se transfiere calor entre dos objetos en equilibrio térmico; por lo tanto, están a la misma temperatura.
El calor es una cantidad de energía y una expresión del movimiento de las moléculas que componen un cuerpo. Cuando el calor entra en un cuerpo se produce calentamiento y cuando sale, enfriamiento. Incluso los objetos más fríos poseen algo de calor porque sus átomos se están moviendo (revisar la ter-cera Ley de termodinámica).
Los dos conceptos están relacionados entre sí pero no son sinónimos. El calor es la energía total del movimiento molecular en un cuerpo, mientras que la temperatura es la medida de dicha energía. El calor depende de la velocidad de las partículas, de su número, de su tamaño y de su tipo. La temperatura no depende del tamaño, ni del número ni del tipo.
En termodinámica, el calor tiene un significado muy concreto que es dife-rente de la manera en la que podríamos usar la palabra en el discurso cotidiano. Los científicos definen el calor como la energía térmica transferida entre dos sistemas a diferentes temperaturas que entran en contacto. El calor se escribe con el símbolo q o Q, y tiene unidades de joules (J).
CE-040 Reacciones endotérmicas y exotérmicasReacciones exotérmicas: se denomina reacción exotérmica a cualquier reacción química que desprenda energía, ya sea como luz o calor, o lo que es lo mismo: con una variación negativa de la entalpía. El prefijo exo- significa «hacia fuera». Por lo tanto se entiende que las reacciones exotérmicas liberan energía.
ف Figura 1.8 La aplicación de calor sube la temperatura.
ف Figura 1.9 Misma temperatura, distinta cantidad de calor.
Aprendizaje esperado
Argumenta los factores que intervienen y modifican la rapidez de una reacción, explicando su influencia.
Complejo activado
Productos
Desarrollo de la reacción
Reactivos
Ener
gía
Energía Netadesprendida
Ea (energíade activación)
ف Figura 1.10 Ejemplo de gráfica de reacción exotérmica.
Reacciones de Combustión: desprenden altas cantidades de energía que in-cluso pueden generar fuego:
1. CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O + calor2. 2 H2 + O2 → 2 H2O + calor3. C + O2 → CO2 + calor4. 2 CH3OH + 3 O2 → 2 CO2 + 2 H2O + calor5. Combustión de fuel, gasolina, diésel...
Descubre más
Tercera ley de la Termodinámica:La entropía de un sistema se acerca a un valor constante cuando la temperatura se acerca a cero.
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ف Figura 1.11 La producción de oxígeno por parte de las plantas requiere de la absorción de energía solar.
Las reacciones endotérmicas son aquéllas que absorben energía en forma de calor. En las reacciones endotérmicas los productos tienen más energía que los reactivos.
Complejo activado
Productos
Desarrollo de la reacción
Reactivos
Ener
gía
Energía Netadesprendida
Ea (energíade activación)
Complejo activado
Reactivos
ReactivosProductos
Productos
tiempo
Reacción exotérmicaReacción endotérmica
∆H<0∆H>0
∆H>0∆H<0
∆Hf∆Hf
Ener
gía
Aprendizaje esperado
Argumenta los factores que intervienen y modifican la rapidez de una reacción, explicando su influencia.
Ejemplo 1.Para determinar la energía desprendida se calcula la diferencia de entalpías de formación (∆H0) entre productos y reactivos (Ley de Hess):
Sea la reacción: 2 H2 + O2 → 2 H2Ocon ΔH0 (H2) = 0; ΔH0 (O2) = 0; ΔH0 (H2O) = -241,81kJ/molEntonces: ΔH = 2·ΔH0(H2O) - 2 · 0 - 0 = -483,62 kJ/mol < 0
Vemos que la reacción anterior tiene una diferencia negativa de entalpías, por lo tanto se trata de una reacción exotérmica que libera calor.
Ley de Hess: Si una serie de reactivos reaccionan para dar una serie de pro-ductos, el calor de reacción liberado o absorbido es independiente de si la re-acción se lleva a cabo en una, dos o más etapas.Por el contrario, una Reacción endotérmica es aquélla que absorbe energía para transformar reactivos en productos, siendo la energía o entalpía de los reactivos menor que la de los productos:
ΔH = HProductos - HReactivos > 0
ف Figura 1.12 Gráfica de la reacción endotérmica.
ف Figura 1.13 Gráficas en comparación de los dos tipos de energía directa e inversa.
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CE-041 Energía de activación y energía de reacciónLa energía de activación, como ya se indicó, suele utilizarse para denominar la energía mínima necesaria para que se produzca una reacción química. Para que ocurra una reacción entre dos moléculas, éstas deben colisionar en la orienta-ción correcta y poseer una cantidad de energía mínima.
Energía de reacción En toda reacción química se absorbe o desprende energía (normalmente como calor o luz). Esto se debe a que al romperse y formarse enlaces se absorbe y se desprende energía respectivamente.
El equilibrio dinámico es un equilibrio químico, donde dos reacciones reversi-bles ocurren a la misma velocidad, en ambos sentidos, manteniéndose la concen-tración de reactivos y productos, constante en el tiempo. Dicho de otra manera, en el equilibrio dinámico, dos reacciones opuestas ocurren a la misma velocidad.
Un ejemplo práctico y sencillo sería colocar un balde de agua en un espacio pequeño y cerrado. El agua del balde comienza a evaporar, hasta saturar el aire del lugar. Una vez saturado el ambiente, se sigue evaporando algo de agua, porque la humedad ambiental choca contra la superficie del balde y se condensa.
Las reacciones que intervienen en el equilibrio dinámico se denominan reac-ción directa e inversa. Si la reacción directa ocurre en un recipiente cerrado, cuando la concentración de los productos alcanza un cierto punto, comienza a producirse la reacción inversa, hasta alcanzar el equilibrio dinámico químico.
Los reactivos continúan su reacción directa, alimentados por la reacción in-versa, que ocurre a la misma velocidad. El estado de equilibrio se indica colo-cando una doble flecha en la reacción.
Se dice que un equilibrio es homogéneo cuando sus componentes se encuen-tran todos en la misma fase o estado.
Aprendizaje esperado
Explica equilibrios dinámicos en nuestro entorno.
Equilibrio químico
Tiempo
Velo
cida
d de
reac
ción
A + B → C
A + B C→→
C → A + B
ف Figura 1.14 El equilibrio químico es un proceso dinámico.
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• Comprensión • Análisis • Aplicación •
I. Resuelve los siguientes ejercicios. (MA-002, MA-003, MA-004, MA-010, MA-012).1. Las entalpías estándar de formación de CH4 (g), CO2 (g) y H2O (l) son, respec-
tivamente, -74.9 kJ/mol; -393.5 kJ/mol y -285.8 kJ/mol. Calcula la entalpía es-tándar de combustión del metano.
2. Dada la reacción del carburo cálcico con agua: CaC2(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(s) + C2H2(g). Calcula su variación de entalpía estándar.
Datos: ΔH°f (CaC2) = – 59,0 kJ/mol; ΔH°f [H2O(l)] = – 285,8 kJ/mol ΔH°f [Ca(OH)2]= – 986,0 kJ/mol; ΔH°f (C2H2) = 227,0 kJ/mol.
3. Teniendo como reactivos los compuestos A + B y como producto de la reacción D + E en condiciones normales con una energía inversa de 162 kJ/mol y una energía de atracción directa de 212 kJ/mol. ¿Se considera la relación endotérmica o exotérmica? ¿Por qué?
4. ¿Qué calor se desprende en la combustión de 100 dm3 de acetileno, C2H2, medidos a 25°C y 1 atm?
Datos: ΔH°f (CO2) = -393,5 kJ/mol; ΔH°f [H2O(l)] = – 285,8 kJ/mol; ΔH°f (C2H2) = 227,0 kJ/mol.
5. La entalpía de combustión del benceno líquido (C6H6) es – 3.267,4 kJ/mol. Calcula: Datos: ∆H°f [CO2(g)] = – 393,5 kJ/mol; ∆Hof [H2O(l)] = – 285,8 kJ/mol. Masas
atómicas C = 12; H = 1a. El valor de la entalpía de formación del benceno líquido.b. La energía implicada en la combustión de 100 g de benceno líquido.
6. El aluminio metálico reacciona con el cloro de acuerdo a la siguiente ecuación:Al(s) + Cl2(g) → AlCl3(s)
¿Cuánto calor se libera con la reacción de 5g de Al?
• Actividad 3 • • CE-038, CE-039, CE-040, CE-041, CE-042, CE-043•
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7. ¿Cuánto calor se transfiere en la reacción de 2.50 g de Fe2O3 con suficiente mo-nóxido de carbono para producir hierro metálico? ¿El proceso es endotérmico o exotérmico?
8. ¿Cuánto calor se libera o absorbe en la reacción de 1g de Na con H2O? ¿La reacción es endotérmica o exotérmica?
9. ¿Cuánto calor se transfiere en la reacción de 233 g de óxido de calcio con suficiente carbono para producir carburo de calcio? ¿El proceso es exotérmico o endotérmico?
10. La oxidación de nitrógeno en el tubo de escape caliente de motores a reacción y automóviles sucede por la reacción:
N2(g) + O2(g) → NO(g)
a. ¿Cuánto calor se absorbe en la formación de 1.55mol de NO?
b. Cuando se completó la oxidación de N2 a NO el calor absorbido fue de 492 J. ¿Qué masa de nitrógeno se oxidó?
11. Considera la reacción siguiente:Mg(s) + O2(g) → MgO(s)
a. ¿La reacción es exotérmica o endotérmica?
b. Calcula la cantidad de calor que se transfiere cuando reaccionan 2.4 g de Mg.
c. ¿Cuántos gramos de MgO se producen durante un cambio de entalpía de l96 kJ?
d. ¿Cuántos kilo joules de calor se transfieren cuando 7.5 g de MgO se descom-ponen en Mg y O2?
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II. Investiga los tipos de ecuaciones de velocidad de reacción (rapidez de reacción) y determina a qué tipo de expresión algebraica corresponde.
Ecuación ¿Qué mide? Expresión algebraica
III. Autoevalúa tu desempeño en esta actividad con la siguiente lista de cotejo.
Competencias a evaluar Sí/No CG4 Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos
mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados. A1 Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, ma-
temáticas o gráficas. A3 Identifica las ideas clave en un texto o discurso oral e infiere conclusiones
a partir de ellas. CG5 Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de
métodos establecidos. A3 Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a
una serie de fenómenos. CG6. Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia ge-
neral, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva. A1 Elige las fuentes de información más relevantes para un propósito espe-
cífico y discrimina entre ellas de acuerdo a su relevancia y confiabilidad. CD3-CE Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea
las hipótesis necesarias para responderlas. CD7-CE Hace explícitas las nociones científicas que sustentan los procesos para
la solución de problemas cotidianos. CD10-CE Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y
los rasgos observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos.
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Cinética química: ¿Por qué algunas reacciones ocurren casi instantáneamente, mientras que otras pueden tardar años?
CE-042 Rapidez de reacción, ¿qué mide y cuál es su importancia?
Las leyes de la termodinámica nos permiten conocer si una reacción es espon-tánea o no, pero nada sobre la velocidad con que transcurre. La velocidad de una reacción se define como:
• La variación del número de moles de uno los reactivos que desaparece en la unidad de tiempo, o bien como el número de moles de uno de los productos que se forma por unidad de tiempo. Su unidad será moles/seg.
• Normalmente en lugar de expresar las cantidades en moles se suele hacer en concentración y en tal caso las unidades serán los moles/Lseg.
• De acuerdo con esto, la velocidad de reacción del compuesto A sería:
V = d[A]dtA
Ejemplo la reacción: N2 + 3H2 → 2NH3
La velocidad de reacción de cada compuesto será:
V = d[N ]dt
; V = d[H ]dt
; V = d[NH ]dtN
2 2NH
32 H2 3
1. Es evidente que la velocidad de reacción de los reactivos es negativa, puesto que como se van gastando, la variación de concentración siempre será negativa, mientras que para los productos la velocidad es positiva puesto que se van formando y cada vez hay más.
2. Como la proporción en que reaccionan es diferente, es evidente que la velocidad con que desaparece de N2 desaparecerían 3 moles de H2, es decir, que la velocidad con que desaparece el H2 es triple que la del N2.
3. Por lo tanto, para unificar las velocidades de todos los compuestos y para que no haya ambigüedad, se define la velocidad unitaria de cada com-puesto como la variación de su concentración con respecto al tiempo, dividida por su coeficiente estequiométrico y precedida del signo menos si se trata de velocidad de reactivos.
Entonces: v = - d[N ]
dt= - 1
3d[H ]dt
= 12
d[NH ]dt
2 2 3
Experimentalmente puede comprobarse que la velocidad de una reacción es pro-porcional al producto de las concentraciones de reactivos (velocidad directa) o de productos (velocidad inversa) elevados a unos exponentes.
Aprendizaje esperado
Explica el concepto de rapidez de reacción.
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Ejemplo 1.Supongamos la reacción A + 3B → 2C la concentración de B varia en el tiempo de forma.
B mol/L Tiempo0.50 00.40 50.34 100.30 15
Calcula:a. La velocidad media de la reacción los 10 primeros segundosb. La velocidad media de la reacción entre los instantes t = 5s y t = 15sc. La velocidad media de la reacción entre los instantes t = 10s y t = 15s
Solución:a. -1/3 ((0.34 - 0.5)/10) = 5.3 × 10-3 mol/L · Sb. -1/3 ((0.30 – 0.40)/10) = 3.3 × 10-3 mol/L · Sc. -1/3 ((0.30-0.34)/5) = 2.67 × 10-3 mol/L · S
Ejemplo 2.En la relación A + 3B → 2C en un determinado momento la velocidad media de consumo del reactivo B es de 0.18 mol/L · s. Calcula:
a. A qué velocidad se consume A?b. A que velocidad se forma C?
Solución:a. VCONS B= -0.18 mol/ L · S
VM = -1/3(-0.18) = 0.06 mol/L · SVM = -1/1 × VCAVCA = (0.06 × 1)/-1 = -0.06 mol/L · S
b. VM = 0.06 = 1/2 × VFCVFC= (2 × 0.06)/1 = 0.12 mol/L · S
CE-043 ¿Qué factores determinan la rapidez con la que ocurre una reacción?
Depende de varios factores como la concentración de los reactivos, la presencia de un catalizador, la temperatura de reacción y el estado físico de los reactivos. Factores que influyen en la rapidez de reacción:
• Temperatura a la cual se desarrolla la reacción. • Grado de división de los reactivos. • Naturaleza de los reactivos. • Concentración de los reactivos. • Catalizador si lo hubiera.
Aprendizaje esperado
Identifica y valora las reacciones endotérmicas y exotérmicas que ocurren en su entorno, así como su utilidad. Discrimina y ejemplifica el concepto de rapidez de reacción.
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a. Temperatura. Al aumentar la temperatura, también lo hace la velocidad a la que se mueven las partículas y, por tanto, aumentará el número de colisiones y la violencia de éstas. El resultado es una mayor velocidad en la reacción. Se dice, de manera apro-ximada, que por cada 10°C de aumento en la temperatura, la velocidad se duplica. Esto explica por qué para evitar la putrefacción de los alimentos los conservamos en la nevera o en el congelador. Por el contrario, si queremos cocinarlos, los introducimos en el horno o en una cazuela puesta al fuego.
b. Grado de división o estado físico de los reactivos. En general, las reacciones entre gases o sustancias en disolución son rápidas ya que las mismas están finamente divididas, mientras que las reacciones en las que aparece un sólido son lentas, ya que la reacción sólo tiene lugar en la superficie de contacto. Si en una reacción interac-túan reactivos en distintas fases, su área de contacto es menor y su rapidez también es menor. En cambio, si el área de contacto es mayor, la rapidez es mayor. Si los reactivos están en estado líquido o sólido, la pulverización, es decir, la reducción a partículas de menor tamaño, aumenta enormemente la velocidad de reacción, ya que facilita el contacto entre los reactivos y, por tanto, la colisión entre las partículas.
Por ejemplo, el carbón arde más rápido cuanto más pequeños son los pedazos; y si está finamente pulverizado, arde tan rápido que provoca una explosión.
c. Naturaleza de los reactivos. Dependiendo del tipo de reactivo que intervenga, una determinada reacción tendrá una energía de activación:
a. Muy alta, y entonces será muy lenta b. Muy baja, y entonces será muy rápida.
Así, por ejemplo, si tomamos como referencia la oxidación de los metales, la oxi-dación del sodio es muy rápida, la de la plata es muy lenta y la velocidad de la oxi-dación del hierro es intermedia entre las dos anteriores.
Ejemplo. • Catión Hierro (III) + catión cromo (II) → catión hierro (II) + catión cromo (III): muy rápida
• Monóxido de nitrógeno + oxígeno→ dióxido de nitrógeno: moderada • Metano + oxigeno → anhídrido carbónico + agua: muy lenta
d. Concentración de los reactivos. Si los reactivos están en disolución o son gases encerrados en un recipiente, cuanto mayor sea su concentración, más alta será la velocidad de la reacción en la que participen, ya que, al haber más partículas en el mismo espacio, aumentará el número de colisiones. El ataque que los ácidos realizan sobre algunos metales con desprendimiento de hidrógeno es un buen ejemplo, ya que es mucho más violento cuanto mayor es la concentración del ácido.
e. Catalizador. Son sustancias que aumentan o disminuyen la rapidez de una reacción sin transformarse. La forma de acción de los mismos es modificando el mecanismo de reacción, empleando pasos elementales con mayor o menor energía de activación. En ningún caso el catalizador provoca la reacción química; no varía su calor de reacción.
Los catalizadores se añaden en pequeñas cantidades y son muy específicos; es decir, cada catalizador sirve para unas determinadas reacciones. El catalizador se puede recuperar al final de la reacción, puesto que no es reactivo ni participa en la reacción.
La medida de la velocidad de reacción implica la medida de la concentración de uno de los reactivos o productos a lo largo del tiempo, esto es, para medir la velo-cidad de una reacción se necesita cuantificar el reactivo que desaparece por unidad de tiempo, o bien la cantidad de producto que aparece por unidad de tiempo.
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• Comprensión • Análisis •
Elabora un glosario con conceptos aplicados en esta unidad.
Conceptos Etimología Significado
Lexicón
Etimología: Origen de las palabras, razón de su existencia, de su significación y de su forma.
Aprendizaje esperado
Calcula la concentración y mide cuánto de una sustancia está mezclada con otra.
• Actividad 4 • • CE-051 •
Cámaras hiperbáricasConcentración
La concentración cuantitativa se refiere a la composición de una solución o, secundariamente, de una mezcla homogénea. Una solución (o disolución) es una mezcla homogénea de dos o más sustancias.
Molaridad y molalidadLa concentración se define como la cantidad de soluto contenida en una can-tidad del solvente o de la disolución.
Los criterios para expresar cuantitativamente una concentración son, prin-cipalmente: masa, volumen y cantidad de materia (moles).
En el análisis químico son de particular importancia las “unidades” de con-centración, y en particular dos de ellas: la molaridad y la molalidad.
La molaridad expresa la concentración medida en los moles de soluto en un litro de solución. Se expresa como M.M = (n° de moles de soluto)/(n° de litro de solución)
La M nos indica el número de moles – de cierto soluto- existentes por cada litro de disolución.
La molalidad (m), se calcula dividiendo el n° moles de soluto por cada ki-logramo de solvente:m = (moles de soluto)/(kilogramo de solvente)
Una ventaja de la molalidad es que no varia con la temperatura, contra-riamente a lo que pasa con otras medidas de concentración que incluyan un volumen de líquido o gas. En estos casos, con la variación de temperatura el volumen puede aumentar o disminuir lo que lleva a una disminución o aumento de la concentración. Además, la molalidad (como dato numérico) aparece en
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muchas relaciones entre la concentración de la disolución y sus propiedades físicas, como la disminución del punto de congelación de la mezcla respecto del punto de congelación de di-solución puro, o el aumento del punto de ebullición respecto al punto de ebullición del disol-vente puro.
La molaridad M y la molalidad m son conceptos relativos, lo cual implica, que no se ne-cesita tener un litro de disolución; una simple gota de mezcla tendrá una concentración que se puede expresar en esta forma.
Otra medida de concentración es la normalidad, la cual está fundamentada en un con-cepto especial de la Química analítica: el número de pesos equivalentes. Éstos indican la cantidad exacta de un reactivo que reacciona completamente con una cantidad de otro. Se dice, pues, que el primer reactivo es equivalente al seguro cuando sus respectivos números de pesos equivalentes son iguales.Número de pesos equivalentes = (masa de reactivo)/(número de equivalencia)
El número de equivalencia es el número de pesos equivalentes al que corresponde un mol del reactivo, en la reacción en que participa. El concepto de peso equivalente está relacionado con el tipo de proceso en que intervendrá el soluto. Ejemplo.En el caso de ácidos y/o álcalis, el peso equivalente – gramo es el peso de sustancia capaz de perder/ganar un mol de iones H+.
• Comprensión • Análisis •
I. En plenaria observen el siguiente video sobre el funcionamiento de la cámara hiper-bárica: http://gpoe.mx/uvNyDQ
II. Elaboren un esquema ideográfico que explique qué es, cómo funciona y para qué sirve una cámara hiperbárica.
• Actividad 5 • • CE-51 •
Aprendizaje esperado
Clasifica los procesos de combustión lenta y rápida de su entorno.
CE-057 Combustión del papel en las bibliotecas vs los explosivos
Las combustiones se clasifican en función de la velocidad de propagación, éstas pueden ser lentas o rápidas.Combustiones lentas. Las combustiones lentas no producen emisiones de luz, por lo que emiten poco calor. Se suelen producir en lugares cerrados con poca ventilación con escasez de comburente o sobre combustibles muy densos. Son fuegos muy peligrosos ya que al darse en condiciones de poca aireación, cuando entra aire nuevo en la habitación, se produce un aumento del comburente ac-tivando el incendio rápidamente.Combustiones rápidas. En estas combustiones se produce una gran emisión de calor y luz con un fuego intenso. Si la combustión es muy rápida se puede generar una explosión, las cuales se consideran combustiones instantáneas. Podemos distinguir entre dos tipos de explosiones:
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a. Deflagración: la velocidad de propagación del frente de llamas no supera la velocidad del sonido.
b. Detonación: una detonación se da cuando la velocidad de propagación del frente de llamas es superior a la velocidad del sonido (340 m/s).
En forma general una combustión es todo tipo de reacción química exotérmica, es decir, que genera calor, relativamente rápida y que se desarrolla en fases gaseosas o heterogéneas (líquido-gaseosas o sólido-gaseosas), tanto de manera controlada (como en los motores de combustión interna) como descontrolada (en las explosiones). También podemos definir una combustión como un proceso de oxidación rápida de elementos combustibles, formados prin-cipalmente por hidrógeno, carbono y a veces azufre, que tiene lugar en presencia de oxígeno y libera grandes cantidades de energía térmica. Estas reacciones generan subproductos tales como dióxido de carbono (CO2) y vapor de agua, entre otros residuos sólidos del proceso, de-pendiendo de la naturaleza del combustible y del comburente involucrados.
Ejemplos de combustible en la vida cotidianaLos combustibles son las sustancias que liberan energía en forma de calor al producirse una reacción química llamada oxidación. La energía que liberan los combustibles se encuentra en forma de energía potencial en los enlaces que unen sus moléculas (energía de enlace).
• Carbón mineral (combustible sólido). Es una roca que se obtiene a través de la minería. Es un recurso no renovable, es decir que a medida que se consume disminuyen las reservas mundiales del mismo, las cuales no pueden reemplazarse.
• Madera (combustible sólido). Proviene del tronco de los árboles. El término “madera” se refiere al material que puede utilizarse para diversos fines, como la construcción y la fabricación de diversos productos. Cuando se utiliza como combustible se le denomina “leña”. Aunque podría considerarse recurso renovable, ya que los árboles pueden volver a plantarse, no obstante, el ritmo al que los bosques están siendo talados es mucho mayor al ritmo con que están siendo plantados, es decir, que por la gran diferencia entre el consumo y la producción del recurso, podemos considerarlo no renovable. Sin embargo, es importante recordar que los bosques están siendo talados no sólo para la utilización de la madera, sino también para utilizar los terrenos despejados como lugares para la siembra y la construcción de viviendas. A nivel mundial, la consecuencia es un fenómeno llamado desertización.
• Turba (combustible sólido). Es un material orgánico de origen vegetal. Es el resultado de la carbonización de la vegetación. Por su alto contenido de carbono (59 %) se con-vierte en combustible. Se utiliza disecada para calefacción y para generación de energía, pero también tiene otros usos (jardinería, nutrición vegetal, etc.)
• Gasolina (derivado del petróleo). Es un recurso no renovable utilizado como combustible para motores de combustión interna. Se obtiene a partir de la destilación del petróleo, obteniendo un líquido más ligero. Es una mezcla de múltiples hidrocarburos.
• Gasoil, gasóleo o diésel (derivado del petróleo). Se utiliza como combustible para ca-lefacción y para motores diésel, tiene mayor densidad que la gasolina. Es un recurso no renovable.
• Queroseno o querosén (derivado del petróleo). Combustible utilizado anteriormente en estufas y lámparas y actualmente en aviones de reacción. También tiene otros usos como la fabricación de insecticidas y como solvente. Es un recurso no renovable.
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• Gas natural (combustible fósil). Puede encontrarse en yacimientos independientes, de petróleo o de carbón. Es preferible a otros combustibles fósiles porque en su uso se emite menor cantidad de dióxido de carbono. Se utiliza para la calefacción mediante calderas, para fabricar electricidad y calor y también como combustible de vehículos. Es un recurso no renovable y se calcula que las reservas actuales a nivel mundial serán consumidas en los próximos 55 años. Cuando hablamos de gas natural nos referimos habitualmente al gas metano, mientras que cuando hablamos de gases del petróleo nos referimos al gas butano y propano.
• Combustibles alternativos. Muchos de los combustibles utilizados habitualmente son no renovables,por eso se buscan alternativas a través de nuevas sustancias como el bio-diesel, que son fabricados a través de la destilación de vegetales, o bien a partir de hi-drógeno. Por el momento, estos combustibles requieren más energía en su fabricación que la que aportan al momento de utilizarlos, por lo que aún no se utilizan masivamente, sin embargo, las investigaciones apuntan a convertirlos en alternativas más eficientes.
• Fogatas. Al encender una fogata en la playa, en el bosque o en un hogar con chimenea, utilizamos leña (madera) como combustible. Debemos recordar que toda combustión produce residuos tóxicos, en forma de sólidos y gases, por eso siempre que se realice una fogata en un lugar cerrado debe existir una salida para esos gases tóxicos, por ejemplo: las chimeneas.
• Electricidad. La energía eléctrica puede provenir de diferentes fuentes, como la energía solar, la eólica o la hidroeléctrica. Sin embargo, en muchas poblaciones y ciudades se utilizan combustibles como el carbón o los derivados del petróleo para generar electri-cidad. Puedes averiguar de dónde proviene la energía de tu ciudad para descubrir si se están utilizando combustibles.
• Vendedores ambulantes. Los vendedores ambulantes que utilizan algún tipo de llama para preparar su producto (palomitas de maíz, garapiñados, etc) suelen utilizar querosén en sus quemadores.
• Autobuses. Los autobuses en los que viajas habitualmente utilizan combustible para su funcionamiento. Por su costo y rendimiento, lo más probable es que utilicen gasoil o GNC (gas natural comprimido).
• Velas. Las velas están hechas de cera natural o bien de parafina (un derivado del pe-tróleo). Antiguamente se fabricaban con grasa y aún existen algunas velas artesanales hechas con ese material. Sea cera, parafina o grasa, el material que rodea la mecha funciona no sólo como soporte sino también como combustible que se consume a me-dida que arde la llama de la vela.
• Coches. Actualmente la mayor parte de los medios de transporte requieren combus-tibles para su funcionamiento. Lo más frecuente es que utilicen gasolina, sin embargo también hay muchos que utilizan gasoil, gas natural o incluso combustibles alternativos.
• Preparación de un té. En algo tan simple como preparar un té utilizamos combusti-bles, habitualmente gas metano. Por supuesto, todas las preparaciones culinarias más complejas también utilizan combustible, con excepción de las cocinas eléctricas.
• Calefacción a gas. Las estufas suelen utilizar gas para calentar el aire o bien para ca-lentar agua que luego calienta el ambiente al circular por las estufas. En ambos casos, el gas funciona como combustible. La excepción son las estufas eléctricas.
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• Metacognición •
Recuerda y redacta alguna anécdota sobre un suceso que hayas vivido en tu vida cotidiana (CO-009, CO-010) relativo a las reacciones químicas, por ejemplo: el funcionamiento del alcoholímetro.
• Metacognición •
Elabora tu portafolio de evidencias con las seis actividades anteriores. Registra una coevaluación en el siguiente formato.
Propósito del portafolio de evidencias:
Periodo UAC 1
Asignatura Química II Nombre del alumno:Criterios de reflexión sobre evidencias
1. ¿Cuáles fueron los motivos para seleccionar las evidencias presentadas?
2. ¿Qué desempeños demuestran las evidencias integradas a este portafolios?
3. ¿Qué mejoras hay entre las primeras evidencias de las últimas?
Monitoreo de evidencias Comentarios del compañero y el alumno
No. Título Fecha de elaboración
123456789101112
• Actividad 6 • • CE-057 •
• Actividad 7 •
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Desarrollo de Habilidades Socioemocionales
MEROPActividad 1
Para reflexionarLas situaciones que experimentamos nos provocan diversas emociones; algunas de ellas nos permiten mantener el control, y otras nos hacen perderlo. Reflexiona un momento sobre tu forma de reaccionar y contesta:
1. ¿Cuál emoción me hace actuar de manera problemática y provoca que después me arrepienta de haber actuado así?
2. Por otro lado, ¿cuál emoción me permite actuar de forma más positiva y constructiva? Describe de forma breve una situación que lo ejemplifique.
Paso a pasoUtilicen el formato MEROP (ME: meta; R: mejor resultado; O: Obstáculo y P: Plan) para diseñar un plan de acción que sirva para manejar emociones
• Meta
• Mejor resultado
• Obstáculo
• Plan
Para finalizarFinalmente, de manera personal, anota una breve reflexión sobre la actividad que acabas de realizar.
Materiales
• Diseñar plan para el manejo de emociones en situaciones críticas.
• Autoeficiencia
• Método MEROP
¿Cómo te sentiste durante la actividad?
Me da igual
Me emociona
No me gusta
Me gusta
Nuestro objetivo
Habilidadessocioemocionales
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PrelecturaResponde las siguientes preguntas:
1. ¿Qué es el calentamiento global?2. ¿Qué relación guardan los ciclos biogeoquímicos con el calentamiento global?
LecturaLee el siguiente texto.
La furia del tiempo
Cuando se trata de tormentas individuales, los científicos tienen menos certeza del efecto que pudiera tener el calentamiento global. En teoría, el vapor de agua extra en la atmósfera debería impulsar el calor para crear tormentas más grandes, como huracanes o tifones, lo que le añadirá el sustento hidráulico que causa su crecimiento en tamaño e intensidad. Algunos modelos predicen que el calentamiento global podría incrementar la fuerza promedio de hu-racanes y tifones entre dos y 11% para 2100. Sin embargo, el jurado delibera si ha ocurrido algún incremento. Y los mismos modelos que predicen huracanes más grandes también dicen que podría haber menos en el futuro. El panorama es más sombrío respecto de los tornados. Una atmósfera más cálida y húmeda debería promover tormentas eléctricas más severas, pero quizá también podría reducir la cizalladura del viento necesaria para que esas tormentas generen remolinos. Se reportan más tornados en Estados Unidos, pero hay más gente que los persigue con mejores instrumentos y no ha habido ningún incremento documentado en el número de tornados severos.
No obstante, en el caso de algunos extremos climáticos, la conexión es más clara. Cuanto más caliente esté la atmósfera, el potencial de ondas cálidas récord es mayor. Diecinueve países establecieron marcas nacionales en 2010.
A medida que la humedad en la atmósfera aumenta, la lluvia se intensifica. La cantidad de precipitación en aguaceros intensos -el 1% más denso de los eventos de lluvia- se incrementó casi el 20% durante el siglo pasado en Estados Unidos. Actualmente se obtiene más lluvia de una tormenta específica de lo que se habría obtenido hace 30 o 40 años, explica Gerald Meehl, científico principal del Centro Nacional para la Investigación Atmosférica en Boulder, Colorado.
Según él, el calentamiento global ha cambiado las probabilidades para el tiempo extremo. Añadir sólo un poco de dióxido de carbono al tiempo hace que las cosas se pongan un poco más cálidas y cambian las probabilidades para estos eventos extremos.
Fuente: Miller Peter, National Geographic, septiembre de 2012.
Poslectura1. ¿Cómo se producen tormentas grandes?2. ¿Qué puede promover tormentas eléctricas severas?3. ¿Qué ha cambiado las probabilidades para el tiempo extremo?4. ¿Qué provoca el CO2?
• Fomento a la lectura •
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Modelos ácido – base: ¿Por qué algunas sustancias son corrosivas?
La acción de ácidos o bases sobre el tejido vivo se basa en la catálisis ácido-base de ésteres e hidrólisis de amidas. Tanto los ácidos corrosivos y bases corrosivas son capaces de destruir la piel al catalizar la hidrólisis de las grasas, que son químicamente ésteres.
Éstas sustancias corrosivas pueden quemar o destruir los tejidos del cuerpo por contacto. Mientras más concentrada sea la sustancia, y en función al tiempo que haya estado en contacto con el cuerpo, más graves serán las lesiones que produce.
Los efectos potenciales de estas sustancias son irritaciones sobre la piel, ojos, mucosas u órganos respiratorios, produciendo inflamaciones.
Algunos ejemplo este tipo de sustancias son: • Amoniaco • Dióxido de azufre • Cloruro de bencilo
• Ácido sulfúrico • Ácido clorhídrico • Sosa
• Hidróxido potásico
Teoría de G.N. LewisLa teoría de ácidos y bases fue ampliada enormemente por G.N. Lewis en 1923, destruyendo lo que él llamo “el culto del protón”, propuso que los ácidos podían definirse como receptores de pares de electrones y las bases como donantes de pares de electrones. En la teoría de Lewis, el protón no es el único ácido, sino también muchas otras partículas. Por ejemplo, el cloruro de aluminio y el trifluoruro de boro reaccionan con aminas en la misma forma que lo hace un protón.
En los ejemplos anteriores, el cloruro de aluminio y el trifluoruro de boro aceptan el par de electrones de la amina lo mismo que sucedería con un protón. Esto se debe a que los átomos centrales de aluminio y boro sólo tienen un sex-teto de electrones y por lo tanto son deficientes de electrones.
Las bases son bastantes similares tanto en la teoría de Lewis como en la teoría de Brӧnsted-Lowry.
ف Figura 1.15 Robert Boyle (1627-1691) fundador de la química moderna.
Aprendizaje esperado
Identifica las características de los ácidos y bases y las relaciona con ejemplos de la vida cotidiana.
HH
HN R
H
HN R
H
HN R
H
HN R
H
HHN R+
+
+H
HN RCl Al
F
Cl
Cl
F
B
F
F
FF B
Cl Al
Cl
Cl
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CE-061 ¿Cómo se modela el comportamiento de un ácido y de una base? El término ácido, proviene del término latino acere, que quiere decir ácido. En el siglo XVII, el escritor irlandés y químico amateur Robert Boyle di-ferenció las substancias entre ácidos y bases (llamó a las bases álcalis) de acuerdo a las siguientes características:
Los ácidosSus disoluciones acuosas y conductoras, tienen sabor ácido. Corroen el metal desprendiendo H2 y enrojecen el tornasol azul; decoloran la Fenolftaleína. y se neutralizan con las bases dando lugar a sales.
Las basesSus disoluciones acuosas tienen sabor cáustico y tacto jabonoso, además de ser conductoras y resbaladizas. El tornasol vira al azul y enrojecen la fenolftaleína. Se vuelven menos básicas cuando se mezclan con ácidos, neutralizándose y dando lugar a la formación de sales.
TeoríaPor el término teoría entenderemos una serie de las leyes que sirven para relacionar determinado orden de fenómenos.
DisociaciónUna disociación es la separación de los iones de una sustancia con enlace iónico cuando se encuentra en solución acuosa.Ejemplo:
NaCl + H2O → Na + Cl
IonizaciónUna ionización es la formación de iones de las sustancias con enlace cova-lente cuando se encuentran en solución acuosa. Ejemplo:
H2SO4 + H2O → 2H + SO4
pHEl pH es un indicador del número de iones de hidrógeno (H+) en una sus-tancia o solución; dicho de otra manera, es el indicador de la acidez de una sustancia. El pH sirve para comparar algunos de los iones más solu-bles en agua.
Descubre más
Aunque Boyle y otros científicos trataron de explicar por qué los ácidos y las bases se comportan de tal manera, la primera argumentación razonable sería propuesta hasta 200 años después. Los conocimientos modernos de estas sustancias parten de 1834, cuando el físico inglés Michael Faraday descubrió que ácidos, bases y sales eran electrólitos por lo que, disueltos en agua se disocian en partículas con carga o iones que pueden conducir la corriente eléctrica.
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Actividad 8 CE-061
• Aplicación• Desarrollo •
1. Lleva a cabo lo siguiente.
Determinación del pH con un indicador natural de la col morada
UAC 1 Bachillerato General Estatal Segundo semestre
Componente de formación básico Campo disciplinar de Ciencias Experimentales
Disciplina Química II
Elaboró: MCE José Virgilio González FloresNombre
del docente:Equipo núm. y nombre: Grupo:
Integrantes del equipo:
Fecha y lugar:
2. Introducción2.1 ¿Qué es el pH (potencial de Hidrógeno)?El pH son siglas que significan potencial de Hidrógeno y es una forma cuantitativa de expresar la acidez o alcalinidad de una sustancia utilizando los valores logarítmicos ne-gativos de sus concentraciones de ion hidrógeno (H+) y su escala valorativa es de 0 a 14 donde un pH = 7 es neutro, pH < 7 es ácido y pH > 7 es básico.
Matemáticamente se representa el pH como el logaritmo negativo de base 10 en la actividad de los iones hidrógeno:
pH = - log10 [H+]
Varias acciones que suceden en la vida de nuestro planeta vienen determinadas por el pH de las sustancias o materiales con los que estamos en contacto diariamente, pues la diferencia de pH entre los elementos, compuestos o sustancias provoca las reacciones ácido base y que son de las más importantes en la química que suceden en la natura-leza y es una de las medidas de salud en el océano la cual se encuentra determinado por su pH, así mismo nuestra propia salud depende del pH de varios metabolitos o
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componentes de nuestro cuerpo como la orina, sangre, sudor, piel, etc.
La escala de pH se maneja desde 1 hasta el 14, en donde los valores 1 a 6 indican acidez, el valor de 7 es un punto neutro, y los valores desde 8 a 14 se consideran indicadores de basicidad.2.2 Indicadores de pH
Un indicador es una sustancia que permite medir el pH de un medio u otra sustancia química al cambiar de color cuando está frente a otra sustancia con un pH distinto, esto se debe al cambio estructural inducido por la protonación o desprotona-ción del ion hidrogeno del indicador. Los indicadores llamados ácido-base tienen un intercambio de viraje de unas dos unidades de pH, en la que cambian la disolución en la que se encuentran de un color a otro, o de una disolución incolora a una coloreada.
(SM, recuperado de http://cosasdequimicos.blogspot.com /2009/02/experimento-indicador-de-repollo-morado.html).
2.3 Las antocianinas y la col moradaLa col lombarda o conocida comúnmente como col morada contiene sustancias denominadas antocianinas, las cuales son glucósidos de antocianidinas, pertenecientes a la familia de los flavonoides, compuestos por dos anillos aromáticos A y B unidos por una cadena de 3 C. Variaciones estructurales del anillo B resultan en seis antocianidinas conocidas. Estructura y sustitu-yentes de las antocianinas (Durst y Wrolstad, 2001). El color de las antocianinas depende del número y orientación de los grupos hidroxilo y metoxilo de la molécula. Incrementos en la hidroxilación producen desplazamientos hacia tonalidades azules mientras que incrementos en las metoxilaciones producen colo-raciones rojas. Es decir en un medio acido la estructura de las antocianinas es diferente de la estructura que presenta en medio básico (Garzón, G. A., 2008) y que se muestra en la figura 1.17.3. Objetivos
a. Determinar las diferencias entre una sustancia ácida y básica.
b. Identificar la naturaleza ácida o básica de algunos productos de la vida diaria, mediante el indicador natural (antocianina) de la Col Morada.
c. Determinar el valor del pH de las sustancias d. mediante una tira reactiva colorimétrica con escala
de pH numérico. 4. Materiales y equipo
1. Una col morada2. Papel filtro de cafetera3. Un embudo4. Recipiente donde hiervas la col morada5. Un frasco gotero de aproximadamente 100 ml.
<2
>13
467
7.591012
Color
Col m
orad
a
Rojo intensoRojo violetaVioletaAzul violeta
Azul verdeVerde azuladoVerdeAmarillo
Azul
pH
ف Figura 1.17 Escala de colores del extracto de antocianinas de la Col Morada.
Ácido de batería
Ácido estomacal Vinagre
Jugode naranja Jitomate
Café Orina Agua Agua de mar Bicarbonato de sodio
Pastillapara
indigestiónAmoniaco
Aguajabonosa Blanqueador Limpiador
de tuberías
0 4
5 6 7 89
10 11 12 13 14
1 2 3
ف Figura 1.16 Ejemplo de sustancias y su pH.
O
O
O
OGlu
OGlu
OGlu
OGlu
OH
OH
OH
OH
OH
+
Cianina en medio ácido (color rojo)
Cianina en medio básico (color azul)
ف Figura 1.18 Estructuras del indicador de col morado en medio ácido y en medio básico, respectivamente.
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6. 15 recipientes de vidrio transparente (aprox. 100 ml como frascos de Gerber)
7. Etiquetas adheribles para rotular8. Plumón para hacer anotaciones9. 15 Cucharas cafeteras del mismo tamaño
5. Reactivos1. Alcohol Etílico o Isopropílico
(alcohol de caña o del botiquín)2. Extracto de Col Morada3. Tiras de pH con escala 0-144. Vinagre de caña5. Limpiador con amonio 6. Refresco de limón transparente7. Agua mineral8. Jugo de limón
9. Alcohol de caña10. Agua potable11. Suspensión de Melox12. Jugo de fruta13. Bebida energetizante14. Shampoo para cabello15. Agua destilada16. Sal de uvas disuelto en agua17. Sustancia X (la que tu desees)
6. Parte experimental6.1 Extracto del indicador de la col morada (antocianina)
a. Quita las hojas externas de la col y utiliza las hojas internas más moradas se-páralas en un tazón.
b. Agrega las hojas de la col morada, adiciónale agua potable, enciende la estufa y deja que hierva por 10-15 minutos.
c. A medida que el agua se calienta, esta se irá tornando progresivamente de color violeta, mientras que las hojas se irán tornando verdes. Esto se debe a que el pigmento violeta (antocianinas) es soluble en agua y el color verde de las hojas es clorofila y permanece en ellas porque es insoluble en agua. Espera a que el agua esté de color violeta intenso y luego apaga la estufa. Asegúrate de que el agua se enfríe.
d. Otra forma de extraer el pigmento de la col es machacarlas con el alcohol etí-lico o isipropílico durante unos 15 minutos.
e. Toma un embudo, con un papel filtro de cafetera sobre el embudo, pon otro recipiente debajo del embudo y pasa el extracto violeta sin dejar que las hojas se caigan. Una vez se haya reunido todo el líquido morado, desecha las hojas y el extracto pásalo a otro recipiente limpio o al gotero y combínalo con unos 20 ml de alcohol por cada 80 ml de extracto, esto con el fin de evitar su des-composición por la acción de los microorganismos. Con este paso tienes listo tu indicador natural de antocianinas extraído de la col morada y listo para su uso.
6.2 Comprobación sobre que tipo de sustancias son ácidas o básicasa. En cada uno de los vasos transparentes, previamente etiquetados con las sus-
tancias enumeradas de acuerdo a la tabla (punto 7), agrega aproximadamente unas 2 cucharitas de cada sustancia (2 ml).
b. Añade 10 gotas de extracto de la col morada (antocianinas) a cada uno de los vasos identificados previamente. Agita y anota tus observaciones en la tabla (color de la disolución).
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c. En cada una de las sustancias utilizadas para los vasos, determina el pH con la tira reactiva y compárala con la escala colorimétrica. Registra en la tabla el pH encontrado en cada sustancia.
d. Ordena los vasos con el extracto de acuerdo al pH de menor a mayor. Registra la evidencia con un dibujo o una fotografía con los colores de cada recipiente.
7. Resultados1. Escribe los datos que se solicitan en la siguiente tabla:
Sustancia Color del extracto de la col morada
Valor del pH encontrado con la tira
Clasificación de la sustancia
en: Ácido o Base
Vinagre de cañaLimpiador
con amonio Refresco de limón
transparenteAgua mineralJugo de limón
Alcohol de caña
Agua potable
Suspensión de Melox
Jugo de fruta
Bebida energetizante
Shampoo para cabello
Agua destilada
Sal de Uvas disuelto en agua
Sustancia X (la que tu desees)
2. Coloca en una hoja la fotografía o dibujo donde estén las sustancias ordenadas de acuerdo al pH que presentaron las sustancias de menor a mayor valor.
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8. Discusión de resultadosa. Escribe los argumentos respecto a por qué consideras que estas sustancias
presentan determinado color con el extracto de la Col Morada (antocianinas).b. Argumenta de forma escrita si hay relación de los valores de pH obtenidos de
cada sustancia con la tira reactiva y los colores obtenidos con la col morada.c. De los dos métodos utilizados para encontrar el pH y clasificar las sustancias
en ácidos o bases, ¿cuál consideras más confiable? Y ¿por qué?, argumenta tus respuestas de forma escrita.
d. Menciona de qué otra forma se podría determinar el pH de una sustancia.
9. Conclusión1. Define los siguientes conceptos:
a. Sustancia ácidab. Sustancia alcalinac. Sustancia neutrad. Sustancia Indicadorae. Potencial de Hidrógeno (pH)
2. ¿Cuáles son los métodos que existen para determinar el pH de una sustancia?, ¿en qué consiste cada uno y cuál es el más confiable?
3. ¿Qué utilidad tiene el determinar el pH de una sustancia?4. ¿Crees que existan también los ácidos y bases en otros planetas?5. ¿Qué pasa si hay un exceso de acidez estomacal en una persona?
10. Referencias de consulta por internet y bibliografíaCómo reportar una práctica de laboratoriohttp://sgpwe.izt.uam.mx/files/users/uami/crl/Quimica_Organica/Laboratorio/Anexo_Estructura_Reporte.pdf Qué es el pHhttps://www.experimentoscientificos.es/ph/ http://cosasdequimicos.blogspot.com/2009/02/experimento-indicador-de-repollo- morado.htmlInformación de antocianinashttp://www.scielo.org.co/pdf/abc/v13n3/v13n3a2.pdfReferencias bibliográficas:
• OCAMPO GLAFIRA, A., et al., 1998, Prácticas de Química 1-2, 5ta. Ed., Publicaciones Cultural, México.
• RAYMOND CHANG y A. GOLDSBY KENNETH., 2013, Química, 11va. Ed. Mc Graw Hill, México.
• SOTO AYALA, R., et al., 2009, Manual de prácticas del Laboratorio de Química. 5ta. Ed. Facultad de Ingeniería, México.
• WILLIAM DAUB, G. y WILLIAM, S. SEESE, 1996. Química, 7ma. Ed., Prentice Hall, México.
• http://www.scielo.org.co/pdf/abc/v13n3/v13n3a2.pdf • Fuente: Programa de estudios Cs. Experimentales Semestre II Química II. BGE-Puebla
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CE-062 ¿Cómo se relaciona la fuerza de los ácidos y bases con el equilibrio dinámico?Al disolver un ácido iónico en el agua, sus moléculas se disocian en iones, uno de los cuales es el ion hidrógeno o protón (H+). Según el tipo de ácido, sus mo-léculas se disociarán en más o menos cantidad de forma que producirán más o menos protones. A ello se deben las distintas fuerzas de los ácidos. Fuerzas de los ácidosSe denominan ácidos fuertes a aquéllos cuyas moléculas están disociadas casi en su totalidad al disolverse en el agua. Es el caso del ácido clorhídrico:
HCl → Cl- + H+
En la reacción se pone sólo una flecha hacia la derecha para indicar que el equilibrio está tan desplazado a esa dirección que prácticamente no existe la reacción inversa: Cl- + H+ → HCl
Por tanto, al no existir la reacción inversa, en la disolución sólo se hallan los iones. Otros ácidos, como el cítrico o el acético, se disocian según la ecuación:
CH3 – COOH → CH3 – COO- + H+
Estos ácidos no tienen sus moléculas del todo disociadas, por lo que en la disolución coexistirán las moléculas de ácido acético (CH3-COOH), con los iones acetato (CH3-COO-) y los protones (H+). Para escribir la reacción se utilizan dos flechas.
La fuerza de los ácidos varía con el grado de disociación de las moléculas al disolverse. Los ácidos que tienen un grado de disociación bajo reciben el nombre de ácidos débiles. Los ácidos fuertes tienen casi todas sus moléculas disociadas en disolución acuosa y los débiles solamente tienen disociada una fracción de sus moléculas.
Fuerza de las basesUna base es fuerte cuando sus moléculas se disocian en casi su totalidad y es débil cuando tiene gran parte de sus moléculas en disolución sin disociar. Son ejemplos de bases fuertes el hidróxido de sodio y de potasio.
En cambio, el hidróxido de amonio (NH4OH) es una base débil, por lo que la ecuación de disociación se escribe con dos flechas:
NH OH NH + OH4 4+ -
Esta base no tiene sus moléculas del todo disociadas, por lo que en la diso-lución coexistirán las moléculas de hidróxido de amonio con las del ion amonio y el ion hidróxido.
Aprendizaje esperado
Reconoce la cualidad logarítmica de la escala de pH y comprende su significado.
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CE-063 ¿Qué indica el valor de pH? Fue el químico danés Sorensen quien definió “p” al logaritmo negativo (de base 10) de una medida, para simplificar los cálculos evitando el manejo de cifras largas y complejas. Es decir, que así como existe el pH que es el logaritmo negativo de H+, también existe el pKa y pKb, ademas de pKw, siendo éstos respectivamente los logaritmos negativos de Ka, Kb y Kw.
pH = -log [H3O+] pKa = -log Ka pKb = -log Kb
y uno más que veremos a continuación.En el agua pura por ejemplo, hemos visto que [H3O+] = [OH–] y que dicha con-
centración es [H3O+] = 1 × 10–7 M por lo tanto, en lugar de utilizar 0,0000001M como medida de la concentración, recurrimos al pH.
El pH es un parámetro muy usado en química para medir el grado de acidez o alcalinidad de las sustancias. Esto tiene enorme importancia en muchos procesos tanto químicos como biológicos. Es un factor clave para que muchas reacciones se hagan o no. Por ejemplo, en Biología las enzimas responsables de reacciones bioquímicas tienen una actividad máxima bajo cierto rango de pH. Fuera de ese rango decae mucho su actividad catalítica. Nuestra sangre tiene un pH entre 7,35 y 7,45. Apenas fuera de ese rango están comprometidas nuestras funciones vitales. En los alimentos el pH es un marcador del buen o mal estado de éste. Por lo expuesto el pH tiene enormes aplicaciones.
La escala del pH va desde 0 hasta 14. Los valores menores que 7 indican el rango de acidez y los mayores que 7 el de alcalinidad o basicidad. El valor 7 se considera neutro. Matemáticamente el pH es el logaritmo negativo de la con-centración molar de los iones hidrogeno o protones (H+) o iones hidronio (H3O).
Podemos concluir que el agua tiene un pH de 7, que como veremos acontinua-ción, corresponde a la neutralidad en la escala de pH. Resumiendo:
de 0 a 6 = ácido 7 = neutro de 8 a 14 = básico o alcalino
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Ácido Neutral Alcalino
HCL
0.1
0.8Baterías
2.0Limón
2.4Aceite
4.5Jitomate
5.5Lluvia
6.4Leche
7.0Agua
8.5Huevo
9.0Bicarbonato
de sodio
10.0Jabón de
manos
11.6Blanqueador
Lexicón
La sigla pH significa “potencial de hidrógeno” (pondus Hydrogenii o potentia Hydrogenii; del latín pondus, n. = peso; potentia, f. = potencia; hydrogenium, n. = hidrógeno) y corresponde al logaritmo negativo (de base 10) de la concentración de iones hidronio [H3O+].
Aprendizaje esperado
Hace uso, de forma diferenciada, de los modelos ácido-base de Arrhenius y de Brönsted- Lowry.
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• Comprensión • Análisis •
I. Lleven a cabo los apartados establecidos en el desarrollo de la práctica como: resul-tados, discusión de los mismos, conclusiones y contesten el cuestionario.
II. Analicen una matriz comparativa de los modelos de Bröstend y Lowry y expliquen la diferencia de las reacciones de ácidos y bases.
Según Bröstend Según Lowry
Ácido Capaz de donar protones Capaz de liberar iones de H
Agua Sustancia anfótera, ya que puede reaccionar como base o como ácido
Base Sustancia capaz de aceptar iones de H
• Aplicación •
Completa las 10 reacciones químicas con balanceo de ecuaciones:1. H2SO + KOH → K2SO4 + H2O
2. H2CO3 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
3. H2CO3 +LiOH → Li2CO3 + H2O
4. H2SO4 + Al(OH)3 → Al2(SO4)3 + H2O
5. HNO3 + Mg(OH)2 → Mg(NO3)2 + H2O
• Actividad 9 • • CE-062, CE-063 •
• Actividad 10 • • CE-064 •
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6. H3PO4 + Ca(OH)2 → Ca3(PO4)2 + H2O
7. HBr + Fe(OH)3 → FeBr3 + H2O
8. HCl + NH3 → NH4Cl
9. HCN + NaOH → NaCN + H2O
10. HCN + NH3 → NaH4CN + H2O
CE-065 Ionización; diferencia entre los ácidos y bases fuertes y débilesIonización es un concepto que se utiliza en el ámbito de la Química para nom-brar al proceso y a las consecuencias de ionizar. El verbo ionizar, por su parte, hace referencia a la disociación una molécula en diferentes iones o a la trans-formación de una molécula o de un átomo en un ion.
La ionización, por lo tanto, es un procedimiento a través del cual se generan iones (un átomo o una molécula que dispone de carga eléctrica a partir de ganar o de perder una cierta cantidad de electrones).
La partícula que dispone de una mayor cantidad de electrones en compara-ción a la molécula o al átomo neutro recibe el nombre de anión (tiene carga neta negativa). La partícula que, en cambio, presenta menos electrones que el átomo o la molécula neutra se llama catión (con carga positiva).
Aprendizaje esperado
Identifica las reacciones de neutralización y comprende el mecanismo químico correspondiente.
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La ionización química puede desarrollarse de diversas maneras. Una es cediendo de electrones, como en el caso del cloruro de sodio (el cloro experimenta una reacción con el sodio).
Por otro lado la ionización física consiste en aislar los electrones que forman parte de la molécula neutra a través del suministro de la energía requerida. La energía se puede suministrar de varias formas: por irradiación ionizante (con rayos X o luz ultravioleta), por calentamiento a altas temperaturas o por la aplicación de un campo eléctrico.
Además de todo lo expuesto tenemos que añadir que existe un término com-puesto que también hace uso del concepto que ahora nos ocupa y que es básico en el campo de la Física y de la Química. Se trata de la expresión “energía de ionización”. Con ella se intenta definir o mencionar la energía mínima que se necesita para poder llevar a cabo el proceso de ionización de un átomo o de una molécula.
Constante de ionizaciónLa constante de ionización también se conoce como constante de disociación ácida, y se refiere al equilibrio que corresponde a una reacción de disociación entre una base más débil.
La disociación se refiere al proceso a través del cual separan las moléculas más pequeñas, iones o radicales de las moléculas o sales.
Ionización del aguaEl agua pura es mala conductora de electricidad debido a que se ioniza poco. Es decir, el agua, en su estado puro, es un electrolito débil que se disocia en bajo equilibrio en iones hidronio o hidrógeno H3O+ e hidróxido OH-.
Este resultado se denomina como el producto iónico del agua, y su impor-tancia reside en constituir la base sobre la cual se establece la escala de pH, con la cual se mide la acidez o alcalinidad de una solución líquida, es decir, su concentración de iones.
CE-066 Sustancias indicadoras de pHCE-067 La característica logarítmica del pH
La idea del pH tomó forma cuando se descubrió, haciendo experimentos de electrolisis, que el agua estaba formada por iones hidrógeno, H+, y por iones hidroxilo, OH– . En una solución neutra, el número de iones hidrógeno es igual al número de iones hidroxilo.
En 1909, el químico danés S.P.L. Sorensen (1868-1939) definió lo que llamó potencia del hidrógeno ( pH ) como el logaritmo negativo de la concen-tración molar de los iones hidrógeno. Es decir:
pH = – log [ H+ ]
La palabra pH es la abreviatura de pondus Hydrogenium que significa literal-mente el peso del hidrógeno. El pH es un indicador logarítmico del número de iones de hidrógeno, es decir lo que hemos llamado nivel en la notación científica.
Aprendizaje esperado
Reconoce la ionización como el proceso mediante el cual se forman los iones.
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La noción de pH se utiliza para medir la acidez de los frutos, los jabones y productos cosméticos y su utilización ha sido universal.
Si [ H+ ] = 10-2 entonces pH = – log [ H+ ] → pH = – log [ 10 -2 ] → pH = 2
El pH es un factor logarítmico; cuando una solución se vuelve cien veces más ácida, el pH disminuirá en dos unidades. Cuando una solución se vuelve mil veces más ácida, el pH disminuirá en tres unidades.
Ejemplo: Si el jugo de limón tiene un pH de 1.7, ¿cuál es la concentración de iones de hidrógeno (en mol/L) en el jugo de limón, en centésimas?Solución:Ph = -log (H+) usa la fórmula del pHh.1.7 = -log x (Sustituye el pH conocido en la fórmula y representa (H+) con la variable “x”)-1.7 = log x Si 1.7 = -log x, entonces log x = -1.7x = 10 – 1.7 Resuelve xx = 0.02Respuesta: La concentración de iones de hidrógeno en el jugo de limón es de 0.02Nota: Una unidad llamada mol/L “moles por litro”; un mol es 6.022 × 1023 mo-léculas o átomos. Líquidos con pH bajo (hasta 0) con más ácidos que los que tienen un pH alto. El agua, que es neutra (ni ácida ni alcalina) tiene un pH de 7.0
CE-068 Reacciones ácido-base, energía y el equilibrio dinámico La industria química es la más variada ya que utiliza una gama mayor de mate-rias primas: combustibles sólidos, líquidos y gaseosos, pirita, cal, sales, productos vegetales y animales.
La elaboración de productos químicos es más compleja y su nivel tecnológico mayor, por lo que dependen menos de una localización cercana a los recursos.
El equilibrio dinámico es un equilibrio químico, donde dos reacciones reversi-bles ocurren a la misma velocidad, en ambos sentidos, manteniéndose la concen-tración de reactivos y productos, constante en el tiempo. Dicho de otra manera, en el equilibrio dinámico, dos reacciones opuestas ocurren a la misma velocidad.
Se llama equilibrio químico al estado de un sistema donde no se observan cambios en la concentración de reactivos o productos, al transcurrir el tiempo se mantienen constantes. Esto se da en reacciones reversibles, donde la velo-cidad de la reacción de reactivos a productos es la misma que de productos a reactivos.
Un equilibrio químico puede ser representado de la siguiente manera:Siendo A y B, los reactivos, S y T los productos, y las letras griegas delante de cada uno, sus respectivos coeficientes estequiométricos.
Aprendizaje esperado
Comprende la importancia de las sales en la industria química.
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La constante del equilibrio K puede definirse como la relación entre el pro-ducto entre las concentraciones de los productos (en el equilibrio) elevadas a sus correspondientes coeficientes estequiométricos, y el producto de las concentra-ciones de los reactivos (en el equilibrio) elevadas en sus correspondientes coefi-cientes estequiométricos. Esta constante sufre variaciones con la temperatura.
K = kk
= {S} {T}{A} {B}
+
-
s T
a b
Ejemplo.2SO + O 2SO2(g) 2(g) 3(g)
×K = [SO ]
[SO ] [O ]c3
2
2 2
Equilibrio químico
Tiempo
Velo
cida
d de
reac
ción
A + B → C
A + B C→→
C → A + B
• Aplicación •
I. Explica el funcionamiento de los catalizadores y su importancia en la industria química mediante una presentación en Power Point, cartel, ficha de contenido, resumen o mapa conceptual.
II. Después, de acuerdo con lo analizado y/o visto de forma experimental y teórica en la práctica y complementada con la investigación de fuentes científicas confiables, explica el significado del pH y cómo puede determinarse de manera cualitativa (indicadores) y cuantitativa (matemáticamente) en disoluciones de uso cotidiano.
• Actividad 11 • • CE-065, CE-066, CE-067, CE-068, CE-069 •
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Formación de salesUna sal es un compuesto iónico formado por la unión de iones y cationes me-diante enlaces iónicos. Las sales son producto de las reacciones ácido-base o de neutralización (ácido + base → sal + agua) donde la base proporciona el ca-tión y el ácido el anión:
HCl + NaOH → NaCl +H2O Aunque menos frecuente, también se pueden obtener como producto de las siguientes reacciones:
• Ácido + Metal: H2SO4 + Zn → ZnSO4 + H2 • Base + Base: Na2SO4 + BaCl2 → BaSO4 + 2NaCI • Ácido + Óxido: 2HBr + Na2O → 2NaBr + H2O
Propiedades generales de las sales • Son compuestos iónicos formados por enlaces iónicos. • Forman cristales. • Son solubles en agua (al ser polar el agua, los iones y cationes de la sal se separan). • Tienen puntos de fusión y ebullición altos. • Presentan baja dureza y compresibilidad. • Son conductoras de la electricidad disueltas en agua o fundidas.
Tipos de Sales
Según el Número de Elementos:
• Sales Binarias: (metal + no metal) → NaCl, PbS, PbS2, FeCl2, FeCl3, CaBr2, CoS, Co2S3
• Sales Ternarias (metal + no metal + oxígeno) → Fe2(SO4)3, Al(ClO4)3, PbSeO3, NiSeO3
• Sales Cuaternarias (metal, un no metal, un ion hidroxílo y oxígeno) → NaHCO3, NH4NO2, NaHCO3, K2HPO4
Según el Origen de Formación: • Sales Neutras: resultado de sustituir todos los H+ del ácido por un metal:H2SO4 + 2 Fe(OH)3 → Fe2(SO4)3 + 6 H2O
• Sales Ácidas: resultado de sustituir parcialmente los H+ del ácido por un metal: 2 H2SO4 + 2 NaOH → 2 NaHSO4 + H2O
• Sales Básicas: resultado de sustituir parcialmente los OH- de las bases por no metales:HNO3 + Ca(OH)2 → CaOH(NO3)2 + H2O
• Sales Dobles: resultado de sustituir los H+ del ácido por más de un metal:H2SO4 + KOH + Al(OH)3 → KAlSO4 + H2O
• Sales Haloideas (Haluros): resultado de reaccionar un hidrácido con una base:H2S + 2Fe(OH)3 → Fe2S3 + H2O
• Sales Oxisales: resultado de reaccionar un oxácido con una base:CoOCl, PbO(NO3)2, PbO(NO3)2
• Sal Hidratada o Hidrato: sal con moléculas de agua en su estructura cristalina:
PbO · 12 H2O , óxido de plomo (III) hemihidrato (o hemihidratado)
Aprendizaje esperado
Diferencia el fenómeno de lluvia ácida de otros contaminantes ambientales y comprende sus efectos.
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• Metacognición •
I. Realicen una plenaria en el grupo donde favorezcan el debate sobre la importancia de los ácidos y bases en la vida cotidiana y su uso.
II. Elaboren y entreguen el reporte de la práctica realizada y de los ejercicios elaborados durante el desarrollo del aprendizaje (CO-009).
III. Heteroevalúa tu desempeño en la práctica de laboratorio con la siguiente rúbrica.
Aspectos: Deficiente (5 pts)
Regular (6 pts)
Bueno (8 pts)
Excelente (10 pts) Puntos
1. Carátula(5%)
No presenta los datos solici-
tados o menos de 4 datos solicitados.
Faltan más de la mitad de los datos
solicitados.
Faltan algunos de los datos.
Presenta los siguientes datos:
Datos del nivelNombre de la Institución.Disciplina.
Nombre de la Práctica.Grupo.
Núm. de equipo.Nombre completo de los integrantes del equipo.Nombre del docente.Fecha de elaboración.
Fecha de entrega.
2. índice(5%)
No presenta el índice.
Presenta el contenido incompleto del
trabajo.No sigue una
secuencia lógica.No muestra la paginación.
Presenta listado el contenido completo
del trabajo.Sigue una secuencia
lógica.No muestra la paginación ni evidencias.
Presenta listado el contenido completo del
trabajo.Sigue una secuencia
lógica.Muestra la paginación.
Menciona las evidencias.
3. Introducción
o marco teórico.(15%)
No presenta resumen o es una copia de algún texto.
Describe de manera incompleta los
objetivos de trabajo, la metodología
general, los resultados más relevantes y las
conclusiones.No redacta los verbos
en pasado.
Describe con sus propias palabras en máximo 1 cuartilla
los objetivos del trabajo, la metodología general, los
resultados más relevantes y las conclusiones.No redacta los
verbos en pasado.
Describe con sus propias palabras en máximo 1
cuartilla los objetivos del trabajo, la metodología general, los resultados más relevantes y las
conclusiones.Redacta los verbos en
pasado.
4. Objetivos.(5%)
No plantea ningún objetivo.
Plantea si se alcanzó lograr un objetivo.
Plantea si se alcanzaron lograr los 2 objetivos.
Plantea si se alcanzaron lograr los 3 objetivos.
• Actividad 12 • • CE-072 •
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Aspectos: Deficiente (5 pts)
Regular (6 pts)
Bueno (8 pts)
Excelente (10 pts) Puntos
5. Materiales y parte
experimental.(5%)
-No enlista los materiales,
equipos y sustancias utilizadas
-No describe el procedimiento experimental.-No redacta los verbos en
pasado.
-Enlista de manera incompleta los materiales o
equipos o sustancias utilizadas -Describe
parcialmente el procedimiento experimental
-No Redacta los verbos en pasado.
-Enlista de manera completa los
materiales, equipos y sustancias
utilizadas acorde al manual
-Describe el procedimiento experimental.
-No Redacta los verbos en pasado.
-Enlista de manera completa los materiales,
equipos y sustancias utilizadas acorde al
manual.-Describe el
procedimiento experimental.
-Redacta los verbos en pasado.
6. Resultados
(15%)
Recopila y ordena los
datos obtenidos presentando
todos los datos de la tabla 1, de menos de 5 sustancias solicitadas y no presenta evidencias.
Recopila y ordena los datos obtenidos
presentando los datos de la tabla 1, de
mínimo 5 sustancias solicitadas y no
presenta evidencias.
Recopila y ordena los datos obtenidos
presentando los datos de la tabla
1, de mínimo 10 sustancias
solicitadas y no presenta evidencias.
Recopila y ordena los datos
obtenidos presentando todos los datos de la
tabla 1, de las 14 sustancias
solicitadas y presenta las evidencias.
7. Discusión.(20%)
No Interpreta y no analiza
los resultados obtenidos.
Ni tampoco indica las
aplicaciones teóricas.
Interpreta y analiza los resul-
tados obtenidos pero no comparativamente
con la bibliografía consultada.
No indica las aplica-ciones teóricas.
Interpreta y analiza los resul-
tados obtenidos pero no comparativamente con la bibliografía
consultada.O no indica las apli-caciones teóricas.
Interpreta y analiza los
resultados obtenidos comparativamente con la bibliografía
consultada. -Indica las aplicaciones
teóricas.
8. Conclusiones.
(25%)
Define correctamente
solo un concepto clave y no
da respuesta correcta a ninguna de
las preguntas planteadas.
Define correctamente los 2 conceptos
clave y da respuesta correcta al menos a 2 preguntas mínimas
planteadas.
Define correctamente los 4 conceptos clave
y da respuesta correcta a 2
preguntas mínimas planteadas.
Define correctamente los 5 conceptos clave y da respuesta correcta
a las 4 preguntas planteadas.
9. Referencias de consulta o revisión
bibliográfica.(5%)
No presenta bibliografía.
Presenta por lo menos 3 referencias
consultadas y citadas
incorrectamente.
Presenta por lo menos 3 a 4 referencias consultadas y citadas
correctamente (se sugiere APA).
Presenta por lo menos 5 referencias consultadas y citadas correctamente
(se sugiere APA).
IV. Incorpora los productos esperados de las actividades anteriores a tu portafolio de evidencias y regístralos en la actividad 7.
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Desarrollo de Habilidades Socioemocionales
Situaciones incómodasActividad 2
Para reflexionarI. Lee con atención el siguiente texto.
Durante la toda la semana me pasé haciendo el reporte de práctica de laboratorio que solicitó el profesor de química. Él nos dio las pautas para el trabajo: debe llevar una portada, el propósito de la práctica, la lista de material y sustancias, el procedimiento con los dibujos de cada uno de los pasos, contestar las preguntas del cuestionario y escribir las conclusiones. Apenas si me acuerdo de lo que hicimos hoy ¿cómo quiereel profesor que me acuerde de lo que hicimos la semana pasada? Él no entiende mi frustración, y de seguro me pasará al frente del grupo a leer mi reporte.
Paso a pasoI. Contesta las siguientes preguntas.1. ¿Cuáles son los sentimientos del estudiante de la lectura acerca
de la actividad que debe desarrollar?2. ¿Alguna vez te ha pasado a ti una situación similar? Si es así,
anótala.3. ¿Qué consejo darías al estudiante de la lectura para que supere
su frustración?4. Si estuvieras en una situación similar a la del estudiante de la
lectura, ¿cómo reaccionarías?5. Escribe una reflexión acerca de la actividad.
Para finalizarEscribe ¿qué harías tú para resolver eficientemente una situación similar?
Materiales
• Reconocer situaciones en las que se deben manejar eficientemente nuestras emociones.
• Autoeficacia
• Estudio de caso
¿Cómo te sentiste durante la actividad?
Me da igual
Me emociona
No me gusta
Me gusta
Nuestro objetivo
Desarrollo de habilidades
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Ingeniero químico
Johann Rudolph Glauber nació en 1604 en la ciudad alemana de Karlstadt. Se le considera el primer proto ingeniero químico, cuando el término aún no se había acuñado. Glauber se preparó para convertirse en ‘boticario’, cursando estudios farmacéuticos. El alemán centró su carrera en estudiar las sales ácidas, llegando a mejorar considerablemente la elaboración y concentración del ácido nítrico; y consiguió unas concentraciones más puras de ácido sulfúrico. Fue el descubridor del sulfato sódico en 1655, que ha recibido el apodo de ‘sal de Glauber’ gracias a él.
¿Qué es?Los ingenieros químicos trabajan en los procesos de transformación de sustancias para la industria química. Usan su conocimientos para producir una amplia gama de productos de uso cotidiano, a la vez que procuran la preservación del medo ambiente. Transforman materias primas en pro-ductos listos para usar. Aplican los descubrimientos científicos en sus laboratorios para encontrar la manera de crear productos de una forma segura y rentable. Ayudan en la creación y el desa-rrollo económico de los procesos que se utilizan para fabricar una gran variedad de productos. A menudo, lideran equipos de otros profesionales y participan en todas las fases de un proyecto.
Entre sus labores se encuentran: • Transformación de materias primas en productos para uso común. • Aplicación del conocimiento científico en el laboratorio. • Gestión y control de espacios seguros. • Desarrollo económico de alternativas tecnológicas con el fin de resolver problemas como el cambio climático y la lluvia ácida.
¿Qué necesito?Al combinar las siguientes habilidades y formación profesional puedes desempeñarte como inge-niero químico.
I. Marca las habilidades que posees y trabaja en las que debes adquirir.Desarrolla habilidades
Interés por el medio ambiente. Conocimiento de normativas de salud y seguridad.
Habilidades de resolución de problemas. Aptitudes de liderazgo. Creatividad para la resolución de problemas. Capacidad para priorizar tareas.
Dominio de tecnologías modernas. Capacidades organizativas. II. Investiga que carreras se imparten cerca de ti.
Elige una profesiónIngeniería química. Ingeniero en alimentos. Farmacia.
Conocimientos del bloque
• Reacciones químicas.
Or te
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• Evaluación de situación de aprendizaje •
Aspectos a Evaluar
(10 % cada aspecto
a evaluar)
Deficiente(No presentalos elementossolicitados)(5 puntos)
Regular(Se requierecompletar loselementos)(6 Puntos)
Bueno(Pueden sermejorado loselementos)(8 puntos)
Excelente(Cumple con todos
los elementos ypresentaciónsolicitada)(10 puntos)
Puntaje total
1. Presentación
No están laspresentaciones
de los productos o elementos
solicitados delas 12 actividades
propuestas.
Están al menos5 de las
presentaciones de los productos o
elementossolicitados de las 12 actividades propuestas.
Están al menos10 de las
presentacionesde los productos
o elementossolicitados de las 12 actividadespropuestas.
Están las 12presentaciones
de los productos o elementos
solicitados, en forma y contenido
correctamentepresentados.
2. Información
actual y fuentes de información
No presentainformaciónactual ni lasfuentes deconsulta
utilizadas paralas actividades
o datossolicitados.
Presenta solo en al-gunas actividades lainformación o las
fuentes de consulta utilizadas para las actividades o datos
solicitados.
Presenta en todas lasactividades la informa-ción y las fuentes deconsulta utilizadas para las actividadeso datos solicitados,
pero no de forma co-rrecta ni todas lasfuentes de consulta
propuestas.
Presenta en todaslas actividades la información y las
fuentes de consultautilizadas para las actividades o datossolicitados de forma
correcta,actualizada y propuestas.
3. Relación de los materiales y los
productosesperados
presentadoscon los
criterios.
No presentan re-lación con los
productosesperados ni cumple
con los criteriosestablecidos en las 7 actividades
planteadas.
Se presentanalgunas relaciones con los productosesperados y no
cumple con los crite-rios establecidos
en las 7 actividades planteadas
Se presentan rela-ciones con los pro-ductos esperados y
cumple con algunos de los criterios
establecidos en las 7 actividades planteadas.
Se presentanrelaciones con los
productosesperados y
cumple con todoslos criterios
establecidos en las 7 actividadesplanteadas.
4. Correlaciónentre los
comentarios encada producto
esperado.
No sepresentan
correlacionescon los
comentariosde 12 productos
esperados.
Se presentancorrelaciones
con loscomentarios
de al menos 5 de los 12 productosesperados.
Se presentancorrelaciones
con loscomentarios
de al menos 10 de los 12 productosesperados.
Se presentancorrelaciones conlos comentarios de los 12 productos
esperados deforma correcta y
congruente a cada producto.
5. Los productos
esperadosincluidos fueronutilizados para
lograr loplanteado encada ejercicioo actividadplanteada.
Los productosesperados eincluidos no
fueronutilizados para
lograr loplanteado encada ejercicioo actividadplanteada.
Al menos en 5 de losproductos esperados
incluidos fueronutilizados
correctamentepara lograr lo plan-teado en cada ejer-
cicio o actividadplanteada.
Al menos en 10 de losproductos esperados e
incluidos fueronutilizados
correctamentepara lograr lo plan-
teado en cada ejercicioo actividad planteada.
12 de los productos esperados e in-cluidos fueron
utilizados correctamente
para lograr lo plan-teado en cada ejer-
cicio o actividadplanteada.
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Aspectos a Evaluar
(10 % cada aspecto
a evaluar)
Deficiente(No presentalos elementossolicitados)(5 puntos)
Regular(Se requierecompletar loselementos)(6 Puntos)
Bueno(Pueden sermejorado loselementos)(8 puntos)
Excelente(Cumple con todos
los elementos ypresentaciónsolicitada)(10 puntos)
Puntaje total
6. Valoración de los
conocimientosaportados enlos productos
esperadospresentados.
No hayvaloración de
los conocimientosaportados enninguno de los12 productosesperados.
Hay valoración de los conocimientosaportados enal menos 5 delos productos esperados.
Hay valoración de los conocimientosaportados en
al menos 10 delos productosesperados.
Hay valoracióncorrecta de losconocimientos
aportados en las 12 de los productos
esperados.
Total de puntaje obtenido
Escala de valoración para el portafolio de evidencias momento uno de UAC-I. Elaboración propia de los el Campo disci-plinar de Ciencias Experimentales, Octubre del 2018.
• Metacognición •
¿Qué conocimientos adquiriste durante la UAC1?
¿Qué conocimientos consideras que debes trabajar para dominar?
¿Qué habilidades adquiriste y que antes no poseías?
¿Qué habilidades deseas adquirir en la UAC2?
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• Evaluación objetiva (examen) •
1. Es la parte de la Química que estudia las relaciones cuantitativas entre las sustancia que intervienen en una reacción química (reactivos y productos).a. Química orgánicab. Química cuántica
c. Estequimetríad. Química inorgánica
2. El cálculo estiquiométrico debe hacerse con base en:a. reactivos y productos b. ecuaciones químicas
c. moles d. ecuación química balanceada
3. La parte central de un problema estequiométrico se refiere a:a. molesb. gramos
c. volumend. factor molar
4. La fórmula molar es:a. Moles de la sustancia deseada/ moles de sustancia de partidab. Moles de la sustancia de partida/moles de sustancia deseadac. Moles/kgd. Moles/Mols
5. ¿A cuánto equivale un mol en volumen?a. 2.24 litrosb. 224 litros
c. 224.0 litrosd. 22.4 litros
6. Menciona las teorías de ácido/base.a. Lewis/ Amateus/ Bäyerb. Arrhenius/ Lowry/Levis
c. Arrhenius/ Lewis/ Munichd. Arrhenius / Lewis/ Lowry
7. ¿Qué es un indicador químico?
8. Al estado de un sistema donde no se observan cambios en la concentración de reactivos o productos, al transcurrir el tiempo se llama:a. Equilibrio químicob. Balanceo de ecuación
c. Ionizaciónd. Desertificación
9. Mide la concentración de iones de hidrógeno.a. Ionizaciónb. pH
c. Concatenaciónd. Conmutación
10. También se conoce como constante de disociación ácida, y se refiere al equilibrio que co-rresponde a una reacción de disociación entre una base más débil.a. Constante de ionizaciónb. Ionización
c. pHd. Constante de pH
11. Son aquéllos cuyas moléculas están disociadas casi en su totalidad al disolverse en el agua:a. Bases fuertesb. Ácidos fuertes
c. Ácidos débilesd. Bases débiles
12. Expresa la concentración medida en los moles de soluto por cada kilogramo de solvente.a. Molalidad b. Molaridad c. Ley de Avogadro
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• Evaluación de saberes •
Evaluación de la unidad de aprendizaje curricular I (UAC-I)Saber Saber hacer Saber ser y convivir
• En esta UAC el alumnado resuelve problemas de análisis químico de re-acciones conocidas. Para ello utilizan su descripción a través de ecuaciones químicas, destacando lo que éstas representan.
• Calcula el balance de ecuaciones y el principio de conservación de la ma-teria de algunas reacciones del entorno para valorar la importancia de tomar en cuenta sus componentes relacio-nados con sus impactos ambientales y su entorno.
• Argumenta los factores que inter-vienen y modifican la rapidez de una reacción, explicando su influencia a través de algunos equilibrios dinámicos en nuestro entorno.
• Explica los conceptos de temperatura y calor e identifica y valora las reac-ciones endotérmicas y exotérmicas que ocurren en su entorno, así como su utilidad.
• Discrimina y ejemplifica el concepto de rapidez de reacción.
• Argumenta el funcionamiento de los catalizadores y su importancia en la industria química.
• Calcula la concentración y mide cuánto de una sustancia está mezclada con otra.
• Reconoce la terapia de oxigenación hiperbárica (TOHB) como aplicación en la cura de quemaduras, enfermedad por descompresión, heridas de curación lenta, anemia y algunas infecciones.
• Reconoce la importancia de los mo-delos en la ciencia. Hace uso de forma diferenciada de los modelos ácido-base de Arrhenius y de Brönsted-Lowry.
• Identifica las características de los ácidos y bases y las relaciona con ejem-plos de la vida cotidiana y reconoce la cualidad logarítmica de la escala de pH y comprende su significado.
• Explica la importancia del concepto de pH para el mejoramiento de su persona y del medio ambiente.
• Texto argumentativo sobre las pre-guntas planteadas en cuestionarios científicos y que permitan exponer en plenaria con el apoyo de folletos, car-teles, presentaciones digitales
• las conclusiones individuales y en equipo, utilizando herramientas como fichas de resumen, contenido, síntesis, cuadros sinópticos, etcétera.
• Elaborar un glosario con los con-ceptos clave de la UAC y propios de la Química como disciplina de las cien-cias experimentales.
• La resolución de ejercicios y problemas de los diferentes tipos de reacciones químicas.
• Estructura un portafolio de evidencias con todos y cada uno de los elementos que se indican como componentes del mismo durante toda la UAC-I. Reporte de la práctica de pH, en la que se realicen inferencias y conclusiones de la importancia del potencial de Hidrógeno en la naturaleza, así como las implicaciones que tiene en el pla-neta Tierra y fuera de él.
• Resolución de ejercicios del cálculo de pH tanto químicamente como mate-máticamente y otros métodos que existen para hacerlo.
• Mantener el respeto y la cordialidad con sus pares, así como el entorno en el que se desarrolla, mediante la re-flexión y juicios de valor que permitan conservar el medio ambiente.
• Que el estudiantado exprese, por medio verbal y escrito, las conclu-siones de sus aprendizajes en un marco de tolerancia y respeto por las ideas diversas.
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Saber Saber hacer Saber ser y convivir • Predice el valor de pH de disoluciones de uso cotidiano en función de su uso.
• Identifica las reacciones de neutraliza-ción y comprende el mecanismo quí-mico correspondiente.
• Reconoce la ionización como el pro-ceso mediante el cual se forman los iones.
• Comprende la importancia de las sales en la industria química.
• Diferencia el fenómeno de lluvia ácida de otros contaminantes ambientales y comprende sus efectos.
• Presentación de Power Point, cartel, ficha de contenido, resumen, mapa conceptual, etcétera. Lo teórico y ex-perimental que trata en la práctica de pH.
• Que redacte conclusiones para parti-cipar en la plenaria, participando de forma individual y colectiva para que en coordinación con el docente lleguen a conclusiones de carácter científico basados en los métodos de las Ciencias Experimentales.
• Con las consideraciones éticas y profe-sionales reflexionadas en esta UAC-I, por medio del desarrollo del pensa-miento científico donde se favorece el trabajo colaborativo, la tolerancia y el respeto entre compañeros al emitir diferentes juicios de valor que les per-mitan hacer intercambio de ideas ba-sados en el método científico y que posibiliten la odificacion de sus ac-ciones para mantener y respetar el de-sarrollo y la conservación del medio ambiente, al adquirir una conciencia de respeto social y de su entorno para preservar y mantener una vida salu-dable entre el desarrollo científico y tecnológico con el planeta, los seres vivos que lo habitan y el desempeño científico del hombre.
Indicadores disciplinares de la unidad de aprendizaje curricular (AUC-I) Ciencias ExperimentalesCompetencia disciplinar Saber Saber hacer Saber ser y convivir
CD3-CE: Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas.
Reconoce la problemática de su contexto, establece preguntas con un enfoque
científico.
Construye hipótesis para res-ponder a los problemas gene-
rados en su contexto.
Participa en la solución de problemas derivados del
contexto demostrando sus hipótesis.
CD7-CE. Hace explícitas las nociones científicas que sustentan los procesos
para la solución de problemas cotidianos.
Define y contrasta los fac-tores que intervienen en pro-blemas cotidianos a partir del
conocimiento científico.
Categoriza los factores y ele-mentos fundamentales que
intervienen en los procesos de solución.
Trabaja en forma colabora-tiva e interdisciplinaria en la solución de problemas
cotidianos basados en funda-mentos científicos.
CD10.CE. Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la natu-raleza y los rasgos observables a simple
vista o mediante instrumentos o modelos científicos.
Identifica los fenómenos de la naturaleza haciendo uso de
instrumentos científicos.
Explica mediante modelos científicos los fenómenos na-turales utilizando la simbo-
logía adecuada.
Comparte lo que sabe equi-tativamente sobre los fenó-menos naturales y los rasgos
observables.
Evaluación de las competencias disciplinares de la unidad de aprendizaje curricular I (UAC-I) Ciencias Experimentales
Competencias disciplinares: CD3-CE, CD7-CE y CD10-CE
Saberes IndicadoresNivel de desempeño (rango de ubicación)
Instrumento de evaluaciónBásico (requiere
apoyo) 5-0Intermedio
(En proceso) 8-6Avanzado
(Desarrollo) 10-9
Conocer
CD3-CE. Reconoce la problemática de su contexto, establece
preguntas con un en-foque científico.
Define la problemá-tica de su contexto, sin establecer pre-guntas con un en-foque científico.
Resuelve en algunos casos la problemá-
tica de su con-texto, estableciendo algunas preguntas con un enfoque
científico.
Evalúa y es capaz de juzgar la problemá-tica de su contexto, establece preguntas y las explica con un enfoque científico.
Resolución de pro-blemas y ejercicios.
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Saberes IndicadoresNivel de desempeño (rango de ubicación)
Instrumento de evaluaciónBásico (requiere
apoyo) 5-0Intermedio
(En proceso) 8-6Avanzado
(Desarrollo) 10-9
Conocer
CD7-CE. Define y contrasta los factores que intervienen
en problemas cotidianos a partir del conocimiento
científico.
Examina pero carece de contraste entre los factores que intervienen en problemas
cotidianos a partir del conocimiento
científico.
Diferencia y contrasta algunos
de los factores que intervienen en problemas
cotidianos a partir del conocimiento
científico.
Valora y juzga es capaz de contrastar
los factores que intervienen en
problemas cotidianos a partir del conocimiento
científico.
Realizar la practica y su reporte.
CD10-CE. Identifica los fenómenos de la naturaleza haciendo uso de instrumentos
científicos.
Registra los fenómenos de la
naturaleza sin hacer uso de instrumentos
científicos.
Analiza los fenómenos de la
naturaleza haciendo uso de instrumentos
científicos.
Identifica y clasifica los fenómenos de la naturaleza haciendo uso de instrumentos
científicos.
Realizar la práctica y su reporte.
Hacer
CD3-CE. Construye hipótesis para responder a los
problemas generados en su contexto.
Cita hipótesis para responder algunos de los problemas generados en su
contexto.
Explica hipótesis para responder a los problemas generados
en su contexto.
Estructura hipótesis para responder a los problemas generados
en su contexto.
Reporte de practica
CD7-CE. Categoriza los factores y elementos
fundamentales que intervienen en los
procesos de solución.
Cita algunos de los factores y elementos fundamentales que intervienen en los
procesos de solución.
Distingue los factores y elementos fundamentales que intervienen en los
procesos de solución.
Categoriza y selecciona los
factores y elementos fundamentales que intervienen en los
procesos de solución.
CD10-CE. Explica mediante modelos
científicos los fenómenos naturales
utilizando la simbología adecuada.
Describe y cita mediante un
modelo científico los fenómenos
naturales copiando la simbología adecuada.
Discrimina mediante modelos científicos
los fenómenos naturales utilizando
la simbología adecuada.
Selecciona, explica y justifica mediante modelos científicos
los fenómenos naturales utilizando correctamente la
simbología adecuada.
CD3-CE. Participa en la solución de
problemas derivados del contexto
demostrando sus hipótesis.
No participa en la solución de
problemas derivados del contexto sin demostrar sus
hipótesis.
Participa ocasionalmente en la solución de
problemas derivados del contexto
demostrando algunas sus hipótesis.
Participa y toma decisiones en la solución de
problemas derivados del contexto
demostrando todas sus hipótesis.
CD7-CE. Trabaja en forma colaborativa e interdisciplinaria
en la solución de problemas
cotidianos basados en fundamentos
científicos.
No trabaja en forma colaborativa e interdisciplinaria
en la solución de problemas
cotidianos basados en fundamentos
científicos.
Trabaja ocasionalmente en forma colaborativa e interdisciplinaria
en la solución de problemas
cotidianos basados en fundamentos
científicos.
Trabaja todo el tiempo en forma colaborativa e
interdisciplinaria en la solución de problemas
cotidianos basados en fundamentos
científicos.
CD10-CE. Comparte lo que
sabe equitativamente sobre los fenómenos
naturales y los rasgos observables.
No comparte lo que sabe ni identifica los fenómenos naturales
y los rasgos observables.
Comparte a veces algo de lo que sabe
equitativamente sobre los fenómenos
naturales y los rasgos observables.
Comparte y explica lo que sabe equitativamente
sobre los fenómenos naturales y los
rasgos observables.
Producto integrador: portafolio de evidencias.
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Los azúcares que se ingieren con los alimentos son transformados por el metabolismo en glucosa. Ésta se desplaza a través del torrente sanguíneo hasta alcanzar las células de diferentes tipos de tejido proporcionando la energía que necesitan para funcionar. El ejemplo más claro de este pro-ceso es el del tejido muscular, que necesita de esta energía para realizar el esfuerzo que le exige cada movimiento.
Al producirse con la digestión de los alimentos, los niveles de glucosa en sangre, a los que clíni-camente se denomina glucemia, varían a lo largo del día, oscilando entre concentraciones de 70 y 145 miligramos por decilitro de sangre. Por la mañana, en ayunas son más bajos y se elevan después de cada comida (glucemia postpandrial) y vuelven a descender dos horas después.
Lo recomendable es que la glucosa se mida al levantarse por la mañana y antes del desayuno y se considera normal si los niveles de glucosa que se sitúan entre los 70 y 100 mg/dl en ayunas y en menos a 140 mg/dl dos horas después de cada comida.Alteraciones de la glucemia
Cuando el metabolismo de la insulina no funciona correctamente, las células de los tejidos dejan de asimilar correctamente la glucosa y ésta se acu-mula en la sangre. La voz de alarma debe saltar cuando los niveles de glucosa en sangre estando en ayunas se sitúan entre 100 y 125 mg/dl y después de comer entre los 140 y los 199 mg/dl.
Estas cifras determinan lo que se conoce como un estado prediabético, en el que la diabetes mellitus o de tipo 2 todavía no se ha instaurado pero que supone la antesala de la enfermedad.
En estos casos, los cambios de hábitos de vida (perder algo de peso, una alimentación equilibrada y la práctica diaria de ejercicio) pueden ser su-ficientes para controlar la situación y retrasar e incluso impedir el desarrollo de la diabetes.
Se habla de diabetes cuando la glucemia se sitúa por encima de 126 mg/dl en ayunas y de 200 mg/dl dos horas después de las comidas. Por encima de estas cifras, si no se recibe el trata-miento adecuado, puede producirse en cualquier momento, lo que se denomina un coma diabético.
Cómo medir la glucemiaEn personas sanas la medición de la glucemia suele incluirse en cualquier analítica de sangre u orina, especialmente cuando se trata de personas obesas mayores de 50 años o en las que se haya diagnosticado hipertensión arterial o hipercoleste-rolemia. En ambos casos, las muestras de sangre y orina deben obtenerse en ayunas.
Si se trata de personas ya diagnosticadas de diabetes, éstas deben proceder cada mañana al levantarse y antes de desayunar a la medición de los niveles de glucosa en sangre. Para ello deben utilizar un glucómetro, que es un aparato en el que se introduce una tira reactiva impreg-nada con una gota de sangre que se obtiene mediante un pequeño pinchazo en un dedo de la mano. Éste proporciona el resultado en apenas unos segundos.
Otras pruebas, como la de tolerancia a la glucosa oral o la de la hemoglobina glucosilada se reservan para casos concretos, como pueden ser los pacientes diabéticos no controlados o las mujeres embarazadas con riesgo a desarrollar una diabetes gestacional.
• Prueba tipo PLANEA •
I. Lee la siguiente información
Niveles de glucosa en sangre
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II. Elige la respuesta correcta.1. Dentro del organismo, los azúcares presentes en los alimentos que
ingerimos se convierten en:a. Ácido úricob. Creatinina
c. Glucosad. Colesterol
2. Para funcionar adecuadamente, los tejidos y órganos del cuerpo humano necesitan:a. Alimentosb. Energía
c. Colesterold. Dióxido de carbono
3. A lo largo del día en un una persona sana, los niveles de glucosa oscilan entre:a. 140 y 199 miligramos por decilitro de sangreb. 120 y 125 miligramos por decilitro de sangrec. 126 y 200 miligramos por decilitro de sangred. 70 y 145 miligramos por decilitro de sangre
4. Las variaciones en los niveles de glucosa a lo largo del día obedecen a:a. Los cambios de temperaturab. La ingesta de alimentos
c. La actividad físicad. Las horas de sueño
5. Cuando una persona está en ayunas, sus niveles de glucosa deben ubicarse entre:a. 70 y 100 miligramos por decilitro de sangreb. 120 y 125 miligramos por decilitro de sangrec. 100 y 150 miligramos por decilitro de sangred. 150 y 175 miligramos por decilitro de sangre
6. Cuando los niveles de glucosa rebasan los límites normales, se produce:a. Hipercolesterolemiab. Diabetes
c. Hipertensión arteriald. Glucemia postpandrial
7. Cuando el metabolismo de la insulina no funciona correctamente:a. Las células de los tejidos dejan de asimilar correctamente la
glucosab. Hay hipertensiónc. La glucosa se acumula en la sangred. a y c
8. Para evitar el desarrollo de diabetes se recomienda:a. Perder pesob. Llevar una alimentación equilibradac. Practicar ejercicio con regularidadd. Todas las anteriores
Respuestas
a b c d
a b c d
a b c d
a b c d
a b c d
a b c d
a b c d
a b c d
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