Unidad 1 ¿CÓMO RECONOCER LAS PROPIEDADES Y LOS CAMBIOS DEL PRODUCTO? A continuación encontrarás una situación en la cual podrás aplicar conocimientos sobre propiedades y cambios físicos de la materia y la importancia de estos en la vida cotidiana. Anita decide ir de vacaciones y necesita algunos productos para proteger la piel de los rayos solares, al ir de compras y llegar al sitio elegido, le pregunta al vendedor por las características del producto a comprar. ¿Produce alergia?, ¿Cómo es su olor?, ¿El tamaño es apropiado?, ¿Reacciona con el calor?, ¿Cómo es el tamaño del envase?, ¿Será que me mancha la piel?, ¿Tiene protector solar?. Ayúdale a Anita a
Toma un alfiler y un vaso de agua y uno con aceite, deja caer el alfiler en cada uno de ellos observa y contesta ¿Qué ocurre en cada uno de los vasos al dejar caer el alfiler?________________________________________________________________________ Seguramente en algun supermercado te han regalado un globo inflado, estos experimentan fugas de aire con el paso del tiempo, aunque ésten perfectamente sellados. ¿Cómo explicas esto?____________________________________________________________________ CONCEPTOS RELACIONADOS Concepto Materia
Definición Es todo aquello que posee masa y ocupa un lugar en el espacio (todo lo que existe).
Peso
Es la fuerza que la gravedad realiza sobre un cuerpo.
Volumen
Es el espacio que ocupa un cuerpo. Es la relación que se establece entre la masa y el volumen de un cuerpo. La densidad me permite explicar el por qué no tienen el mismo peso un costal de algodón, que el mismo costal pero lleno de hierro.
Densidad
Densidad se siguientes
puede
D = M = V = Volumen
expresar
de las formas:
Densidad Masa
Concepto
Definición
Energía
Es todo aquello que está en la capacidad de producir trabajo. Existen clases de energía como: cinética y potencial; y varias formas de energía como: térmica radiante, química, nuclear y eléctrica.
Calor
Es una forma de energía.
Temperatura
Es una magnitud que mide la intensidad de energía en forma de calor. existen tres escalas de temperatura: Celsius °C, Kelvin °K y Fahrenheit °F
PROPIEDADES FISICAS
Son aquellas que al operarlas no afectan la estructura de la materia. Ejemplo: masa, peso, volumen etc.
PROPIEDADES QUÍMICAS
Son aquellas que al operarlas cambian la composición de la materia. Por ejemplo: oxidación, combustión.
Estado sólido
manteniendo constante la presión , a baja temperatura los cuerpos se presentan en forma sólida tal que los átomos se encuentran entrelazados formando generalmente estructuras cristalinas, lo que confiere al cuerpo la capacidad de soportar fuerzas de deformación aparente. Son, por tanto, agregados generalmente rígidos, duros y resistentes. El estado sólido presenta las siguientes características: • Fuerza de cohesión (atracción). • Vibración • Tiene forma propia. Los sólidos no se pueden comprimir. • Resistentes a fragmentarse. • Volumen definido. • Puede ser orgánicos o inorgánicos.
incrementando la temperatura el sólido se va descomponiendo hasta desaparecer la estructura cristalina alcanzándose el estado líquido, cuya característica principal de la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que lo contiene. En este caso, aún existe una cierta ligazón entre los átomos del cuerpo, aunque de mucha menor intensidad que en el caso de los sólidos. Estado líquido
El estado líquido presenta las siguientes características: • Fuerza de cohesión menor (regular) • Movimiento-energía cinética. • Sin forma definida. • Tomo el volumen del envase que lo contiene. • No se comprime, en frío se comprime. • Posee fluidez. - Puede presentar fenómeno de difusión incrementado aún más la temperatura se alcanza el estado gaseoso. Los átomos o moléculas del gas se encuentran virtualmente libres de modo que son capaces de ocupar todo el espacio del recipiente que lo contiene, aunque con mayor propiedad debería decirse que se distribuye o esparce por todo el espacio disponible.
Estado gaseoso
Plasma
El estado gaseoso presenta las siguientes características: • Fuerza de cohesión casi nula. • Si forma definida. • Sin volumen definido. • Se puede comprimir fácilmente. • Ejerce presión sobre las paredes del recipiente que los contiene. Sus moléculas ejercen presión entre ellas y las paredes del recipiente que las contiene. • Los gases se mueven lo libertad. Al plasma se le llama a veces “el cuarto estado de la materia”, además de los tres “clásicos”, sólido, líquido y gas. Es un gas en el cual los átomos se han roto, que está formado por electrones y han quedado con una carga eléctrica positiva y que están moviéndose libremente.
ACTIVIDADES A REALIZAR A continuación encontrarás, en primer lugar, una lista de conceptos y, en segundo lugar, una lista de fenómenos, problemas, situaciones, objetos, inventos o hechos. Lo que debes hacer es señalar los conceptos que estén relacionados con cada una de las situaciones y explicar por qué estás estableciendo la relación, ya sea porque los conceptos relacionados expliquen el fenómeno o sean la base para que el objeto funcione. Tienes un máximo de dos minutos para escribir los conceptos presentes en la lista relacionados con cada uno de los fenómenos, eventos, problemas o inventos.
Lista de conceptos 1. Los gases tienen masa 2. Los gases participan en las reacciones químicas 3. Difusión 4. Compresibilidad 5. Choques intermoleculares elásticos 6. Teoría cinética molecular 7. Ley de Charles 8. Ley de Boyle 9. Ley de Amontons - Gay Lussac 10. Fabricación de gases
Lista de fenómenos, objetos, problemas o inventos 1. El hielo se derrite 2. Esta lloviendo 3. La formación de las rocas 4. Un pan recién horneado 5. Una vela encendida 6. La bici a la intemperie se ha enrojecido 7. El estaño cuando se calcina aumenta de peso 8. Se abre la llave del cilindro, el gas sale frío 9. La explosión de la caldera 10. El congelador enfría los alimentos 11. Se eleva un globo por los aires 12. Una explosión en lo profundo de una mina 13. Los neumáticos estallan por la gran velocidad 14. Inflando el balón con el sol de mediodía 15. Respirando aire puro
16. Un lanzamiento en paracaídas 17. Al sacar el vaso sumergido boca abajo 18. La campana de buzo: para estar bajo el agua no ha entrado agua en su interior durante largo tiempo sin tanque de oxígeno 19. Saltando sobre los neumáticos 20. El colchón inflable de seguridad en el auto 21. Un tanque de cloro explotó en el fondo del mar 22. La fotosíntesis 23. Durante la fabricación del aguardiente 24. La combustión de un motor 25. Reconozco tu perfume cuando estás llegando 26.La naftalina ha reducido su tamaño 27. La cantimplora ha demorado en llenarse 28. Hay oxígeno en el agua
Unidad 2 ¿CÓMO ORGANIZAR PROPIEDADES ?
Y
CLASIFICAR
ESTOS
ELEMENTOS
SEGÚN
SUS
Seguramente has escuchado que hay más de un centenar de átomos diferentes y del cómo los hombres con tan solo éstos han creado millones de compuestos y elementos que encuentras en los materiales que constituyen lo que observas diariamente. Durante el desarrollo de esta unidad trabajaras conceptos como: El atomo y su estructura, teorias y modelos atomicos, tabla periodica, periodicidad quimica, unidades , formulas quimicas y enlaces quimicos. CONCEPTOS RELACIONADOS Concepto
Definición
modelo atómico
es la representación o explicación de cómo está formada la naturaleza íntima de la materia Era nuclear: Se refiere al periodo de la historia en el cual se descubren las propiedades de la energía nuclear o del núcleo atómico. Era atómica: Se refiere al periodo de la historia en el cual el hombre conoce y maneja la energía contenida en el átomo.
Teorías y modelos atómicos
Fisión nuclear: Es el proceso por el cual un átomo se rompe en dos o más partes, separando algunas de sus partículas y liberando gran cantidad de energía. por este mecanismo funcionan las centrales nucleares y la bomba atómica. Fusión nuclear: Es el proceso por el cual se unen dos núcleos de átomos pequeños, para formar uno más grande. También se libera gran cantidad de energía y se forman átomos de mayor peso. La energía solar se produce por fusión. Allí, se unen átomos de hidrógeno para formar átomos de helio.
Modelo atómico actual
El modelo actual nos habla que el átomo está formado por: un núcleo, niveles, subniveles y orbitales. En el modelo actual del átomo los niveles están divididos en subniveles y que también nos habla de los orbitales que son regiones donde la probabilidad de encontrar un electrón es máxima. En el núcleo se encuentran los protones y los neutrones y alrededor del núcleo se encuentran los electrones en los niveles de energía.
Configuración electrónica
Es la manera en la cual los electrones se estructuran o se modifican en un átomo
ACTIVIDADES A REALIZAR RESPONDE LAS SIGUIENTES PREGUNTAS ¿Qué ocurre si tienes un trozo de tiza, lo trituras hasta obtener partículas muy finas y luego las colocas en un vaso con agua?______________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ¿Qué obtienes si lijas un trozo de madera hasta obtener partículas muy finas, y luego las quemas?__________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
Elabora un dibujo que represente las dos situaciones anteriores.
Es muy usual observar fenómenos como los relámpagos en las épocas de tempestad, una chispa eléctrica en un corto circuito, la generación de luz con una pila o batería. Escribe ¿Por qué se originan?_____________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Has pensado ¿Qué elementos químicos están presentes en fotografías?________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ¿Cuántos átomos de cada elemento hay en las siguientes fórmulas químicas? (complete la tabla) Nombre
Fórmula
Número de átomos que lo componen 2 átomos de hidrógeno, 1 átomo de azufre, 4 átomos de oxígeno
Ácido sulfúrico
H2SO4
Ácido nítrico
HNO3
.
Metano
CH4
.
Alcohol etílico
C2H5OH
.
Sulfato de magnesio
MgSO4
.
las
EJERCICIO ADICIONAL En la siguiente sopa de letras encontrarás algunos términos de la química. Encuéntralos y escribe a continuación la definición de cada uno de ellos.
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
Unidad 3 NOMENCLATURA Y REACCIONES INORGANICAS En esta unidad se revisará el estudio de la nomenclatura, para ello, es necesario distinguir primero entre compuestos orgánicos e inorgánicos. Los compuestos inorgánicos contienen carbono, comúnmente en combinación con elementos como hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre. El resto de los compuestos se clasifican como compuestos inorgánicos. Éstos se nombran según las reglas establecidas por la IUPAC.
Durante el desarrollo de esta unidad trabajaras conceptos como: Estado de oxidacion y valencia, oxidos, acidos, sales , hidroxidos, ecuaciones y reacciones quimicas, balanceo de ecuaciones y ecuaciones redox.
CONCEPTOS RELACIONADOS Concepto Ejemplos
Definición
Es una serie de reglas o normas para ordenar o nombrar una determinada situación, como las direcciones de las calles. Entonces, la nomenclatura química se encarga de Nomenclatura asignar el nombre a cada uno de los distintos tipos de compuestos, con base en unas reglas determinadas y el grupo funcional al que pertenecen. Quien se encarga de colocar esas reglas es la IUPAC (unión internacional de química pura y aplicada) Grupo Funcional
Es el átomo o grupo de átomos que determinan las características de un compuesto.
Función Química
Es el conjunto de propiedades que caracterizan a una serie de compuestos y que los hacen diferentes en su comportamiento a los demás compuestos.
los números oxidación
Son cargas eléctricas que se le asignan un átomo o grupo de ellos, de acuerdo a unas reglas que las determinan. Esas cargas tienen que ver con el número de electrones que ganan o pierden cuando reaccionan
Las normas para determinar los números de oxidación son las siguientes:
1. El número de oxidación de un átomo en su estado libre es cero (igual numero de cargas positivas y negativas) 2. La suma de las cargas de todos los átomos de un compuesto es cero 3. El oxígeno en la mayoría de los compuestos trabaja con -2 y el hidrogeno con + 1 4. En un compuesto el elemento con carga negativa se coloca al lado derecho de la fórmula
Na+1Cl−1 →
Una carga positiva y otra negativa su suma es igual a cero (igual numero de cargas positivas y negativas)
ACTIVIDADES A REALIZAR El potasio es un metal blando y plateado que reacciona violentamente con el agua y arde espontáneamente en el aire. Si tu médico te recomienda tomar un complemento de potasio después de una quimioterapia, ¿tomarías potasio metálico?_________________________ ¿Qué tomarías?_________________________________________________________________
Si dejas algunos clavos de acero, hierro o aluminio a la intemperie, ¿Cómo describes lo que ocurre?_______________________________________________________________________
Si colocas un pequeño trozo de hígado en un recipiente transparente y agregas 20 ml de agua oxigenada ocurre algo inesperado. Escribe ¿Qué sucede con el hígado al ponerlo en contacto con el agua oxigenada? _____________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ Realiza el siguiente experimento Coloca una cucharada de levadura en polvo, seca, en un recipiente, y atemos un alambre a una vela. Introduzcamos está en el recipiente: la llama seguirá ardiendo. Vertamos ahora agua caliente sobre la levadura: se formara espuma que ocurre con el gas que se desprende anota lo observado_________________________________________________________. PRODUCE LA CORROSION Toma 5 vasos o frascos de compota con un poco de alambre en cada uno. Luego añade lo siguiente: 1. 2. 3. 4. 5.
Agua del grifo tapar el frasco. Agua hervida tapar el frasco. Este frasco debe estar abierto para que pueda penetrar el aire. Agua de grifo y sal tapado. Aire seco tapar el frasco.
Es necesario dejarlos unos días2 a la intemperie y comenta y anota lo que le ocurre a cada uno de los vasos, de dicha interpretación podrás deducir por qué los barcos en la intemperie se corroen. _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________
OXIDACCION ¿Por qué los coches si no se les pinta pueden oxidarse? _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Lee atentamente el siguiente texto y responde las situaciones planteadas. Los fertilizantes son productos químicos naturales o industrializados que se administran a las plantas con la intención de optimizar el crecimiento y el desarrollo de su perfil o potencial genético. Generalmente se aplican sobre el suelo donde se solubilizan e ingresan al sistema vegetal por las raíces. Otros, pueden aplicarse de forma líquida vía foliar para sea a absorbidos a través de los estomas. Los fertilizantes aportan, en diversas proporciones, los tres principales nutrientes necesarios para el desarrollo de las plantas, nitrógeno, fosforo y potasio, nutrientes secundarios como el calcio, el azufre y el magnesio y, a veces micronutrientes de importancia también para la alimentación de la planta como el boro, el manganeso, el hierro y el molibdeno. Para fertilizar un determinado suelo, un jardinero debe preparar soluciones de sulfato de amonio (NH4)2 SO4 , podemos decir que la masa molecular de este compuesto es: Masa molar (g/mol) A. 63g
H
1
B. 114g
N
14
C. 132 g
S
32
D. 264 g
O
16
El amoniaco, materia prima fundamental para la producción de fertilizantes, es un gas que se puede obtener por la reacción directa de sus componentes de acuerdo con la siguiente ecuación. N2(g) + H2 (g)
NH3(g) + 22,08 Kcal.
De acuerdo con la ecuación anterior, una vez balanceada, es válido afirmar que:__________________________________________________________________________
Según los signos que utiliza la ecuación podemos decir que esta es una reacción: _____________________________________________________________________________
En las ecuaciones químicas y el número de oxidación al establecer el estado de oxidación de los elementos en los reactivos y productos se puede ver si hay variación o no. Si ocurre variación, entonces hablamos de reacciones:__________________________________________________ Una ecuación química es estequiométrica cuando está de acuerdo con la experiencia, es decir se puede demostrar experimentalmente la conversión de los reactivos en productos y cumple las leyes de la conservación de la masa y de la carga; Escribe un caso de estos.________________________________________________________________________ La oxidación-reducción son dos procesos que ocurren en forma concomitante. La oxidación corresponde a la pérdida de electrones o ocurriendo en el número de oxidación. La reducción significa ganancia de electrones o disminución en el número de oxidación. Así en una reacción química:______________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ De acuerdo a la siguiente ecuación: Zn + 2 HCl
ZnCl2 + H2
Es valido afirmar que la ecuación anterior, cumple con la ley de la conservación de la materia porque:_________________________________________________________
A partir de la información del siguiente cuadro, responde las preguntas formuladas 1
2 Fe
4
3 O2
5 CaO
7
6 NaOH
8 H2SO4
10
Fe2O3 9
HNO3 11
NaCl
HCl
NO2 12
Al
Na2SO4
1. En qué casilla se encuentra el compuesto formado por la reacción de los elementos dados en las casillas 1 y 2?_______________________________________________________ 2. En qué casillas se encuentran fórmulas de óxidos con elementos metálicos________________________________________________________________ 3. En qué casilla está la fórmula de un óxido con un elemento no metálico? ________________________________________________________________________ 4. Señala la casilla que contiene la fórmula de un ácido hidrácido. ________________________________________________________________________ 5. Señala las casillas con los símbolos de un elemento metálico y de un elemento no metálico. _________________________________________________________________ 6. En qué casillas aparecen fórmulas de sales?____________________________________ 7. Escribe los números de las casillas donde se encuentran fórmulas de ácidos. ________________________________________________________________________ 8. Escribe los números de las casillas donde se encuentran fórmulas óxidos.__________________________________________________________________
de
9. Escribe los números de las casillas donde se encuentran fórmulas de hidróxidos. ________________________________________________________________________ 10. En qué casilla se encuentra el compuesto cuyo nombre es óxido de hierro (III). ________________________________________________________________________ 11. En qué casilla se encuentra el compuesto cuyo nombre es hidróxido de sodio. ________________________________________________________________________ 12. En que casilla se encuentra el compuesto cuyo nombre es ácido clorhídrico ________________________________________________________________________
EJERCICIOS ADICIONALES SIGUIENDO PISTAS A continuación encuentras un crucigrama. Lee atentamente los enunciados y escribe las respuestas en cada uno de los espacios indicados. 1. Cantidad que nos indica los coeficientes que se utilizan para ajustar una ecuación química. 2. Reacción química en la que se desprende energía. 3: Nombre que se da a la reacción de combustión que realizan los seres vivos. 4: Sustancia de sabor agrio, con pH menor que siete 5: Sustancias que se forman a partir de otras en una reacción química 6: Sustancias que se transforman en otras en una reacción química 7: Reacción en la que un ácido y una base reaccionan para formar una sal y agua 8: Dígitos que se ponen delante de las fórmulas en las ecuaciones químicas para equilibrarlas 9: Horizontal: 9: Apellido del científico que propuso que volúmenes iguales de diferentes gases en las mismas condiciones de presión y temperatura, contiene el mismo número de partículas Vertical: 9: Dícese de la reacción química en la cual se cumple el principio de conservación de la masa 10: Sustancia de sabor amargo, con pH mayor que siete 11: Tipo de reacción química en la cual dos o más sustancias se combinan para dar un único producto 12: Reacción en la cual una sustancia reacciona con el oxígeno del aire. 13: Parámetro de una reacción que mide la variación de cantidad de sustancia formada o transformada por unidad de tiempo.
Unidad 4 PARTICIPACIÓN DE LOS GASES EN REACCIONES QUÍMICAS. FUENTES: FENÓMENOS DE CONTAMINACIÓN La química es una de la áreas que más aplicaciones tiene en la vida cotidiana, seguramente lo has hecho cuando preparas tus alimentos, tomás medicinas o al emprender actividades y reflexiones sobre el cuidado del ambiente. En esta unidad te presentamos a través de lecturas algunas de las muchas aplicaciones de la química. Qué es la lluvia acida ? Lee atentamente los siguentes textos y responde las preguntas que se plantean en cada caso. La lluvia ácida es lluvia que se ha vuelto ácida debido a ciertos contaminantes que se hallan en el aire. La lluvia ácida es un tipo de deposición ácida que puede aparecer en muchas formas. La deposición húmeda se refiere a la lluvia, la nieve, el aguanieve o la niebla, cuya acidez es mucho mayor que la normal. La deposición seca es otra forma de deposición ácida y se produce cuando los gases y las partículas de polvo se vuelven más ácidos. Ambos tipos de deposición, húmeda y seca, pueden ser acarreados por el viento, a veces a distancias sumamente grandes. La deposición ácida en sus formas húmeda y seca cae sobre los edificios, los automóviles y los árboles, y puede hacer que aumente la acidez de los lagos. En su forma seca, la deposición ácida puede ser inhalada por los seres humanos y causar problemas de salud a algunas personas. ¿Qué es la lluvia acida? _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ ¿Qué causa la lluvia acida? _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ ¿Porqué es tan dañina la lluvia acida? ______________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________
¿Qué podrías hacer tu para mejorar este aspecto? _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ UNA PELIGROSA LLUVIA Hace poco tiempo, en una pequeña ciudad que basaba su economía en la producción de pinturas y en la venta de cueros, se presentó una extraña epidemia a la que se llamó con mucho humor negro la epidemia de los desentejados. Día a día acudían al centro de salud decenas de hombres, mujeres y niños que se quejaban de la extraña caída de sus cabelleras, así como de la pérdida de brillo y lucidez en las mismas. Durante ese tiempo, la venta de gorras, sombreros y todo tipo de accesorios para la cabeza fue el mejor negocio. Lo mas extraño era que los pacientes no presentaban señales de hongos en el cuero cabelludo o de caspa, que son las causas más comunes en la caída del cabello. Las calvicies prematuras tampoco podían achacarse al estrés o las crisis nerviosas, porque el pueblo era un pueblo tranquilo, donde todos hacían la siesta después del almuerzo y en el que se mantenían las puertas abiertas de las casas porque todos se conocían, y los únicos ladrones que había eran aquéllos que se dedicaban a robar el corazón a las muchachas casaderas. La gravedad de la epidemia llegó a ser tal que el alcalde decidió pedir a la capital un equipo de científicos para que vinieran a estudiar el fenómeno y así poder dar con la solución. Lo primero que hizo el grupo fue analizar las muestras de cabello de los paisanos del pueblo; la sorpresa fue grande cuando informaron al alcalde del pueblo de que la caída del cabello era producida por un exceso de ácidos en el agua, exceso al que llamaron lluvia ácida. Como recomendación pidieron a la población portar un paraguas y un sombrero para protegerse de la lluvia y además que, en un tiempo prudencial se trasladaran las fábricas de pintura y las curtiembres a una zona lo suficientemente alejada del pueblo. ¿De dónde provienen los ácidos encontrados en la lluvia? _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ ¿Que tipos de ácidos crees que son y por qué? _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________
¿Con qué compuesto químico pudo haber reaccionado el agua para producir ácidos en la lluvia? _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ ¿Qué otras consecuencias produciría la lluvia ácida además de la caída del pelo? _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Elabora un diagrama que represente la forma cómo se origina la lluvia ácida desde los compuestos que la pueden formar hasta su producción.
gas
Reacción Química
Re elabora tus explicaciones y diagramas utilizando los conceptos de gas y reacción química.
Unidad 5 COMPRESIBILIDAD Y OTRAS PROPIEDADES DE LOS GASES Lee atentamente las siguientes situaciones y responde las preguntas que se presentan a continuación.
EL LAGO ASESINO El desastre ocurrió muy rápido y sin aviso. El 21 de agosto de 1986 en Camerún, un pequeño país de la costa oeste de áfrica, el lago Nyos arrojó de manera repentina una densa nube de dióxido de carbono que llego rápidamente al valle, donde asfixio a alrededor de 1700 personas y a muchos animales. ¿Cómo sucedió esta tragedia? El lago Nyos esta estratificado en capas que no se mezclan. Hay una barrera que separa el agua potable de la superficie y el de la parte del fondo, formada por una densa disolución que contiene minerales y gases disueltos, entre los que se encuentran el CO2. El CO2 gaseoso proviene de manantiales de aguas carbonadas del subsuelo que llegan, por percolación al fondo del lago formando un volcán, como la presión del agua es mayor en el fondo del lago la concentración de CO2 se acumula en forma gradual hasta un nivel muy peligroso, de acuerdo con la ley de Henry.
No se conoce con exactitud que provoco la liberación del CO2 pero se cree que un terremoto, algún deslizamiento de tierra o incluso los fuertes vientos pudieron haber alterado el delicado equilibrio del lago, generando olas que mezclaron las capas de agua. Cuando el agua del fondo emergió el CO2 disuelto se separo de la disolución, como sucede cuando se destapa una gaseosa. Como el CO2 es mas pesado que el aire, viaja cerca del suelo y por ello literalmente extinguió un pueblo que se encontraba a 15 millas de distancia. Actualmente transcurrido 26 años del accidente, los científicos están preocupados por que consideran que la concentración de CO2 en el fondo del lago Nyos poco a poco esta alcanzando otra vez el nivel de saturación. para evitar la repetición de la tragedia se ha probado bombear el agua del fondo para liberar el CO2 disuelto, pero este método, además de resultar muy costoso, ha generado controversias, ya que al alterar las aguas cercanas al fondo se podría provocar una liberación incontrolable de CO2 hacia la superficie. Mientras tanto esta bomba de tiempo de la naturaleza sigue su marcha.
PREGUNTAS DE COMPRENSION 1. La ley de Henry establece que “ la solubilidad de un gas en un líquido es proporcional a la presión del gas sobre la disolución “. Utilice la anterior ley para explicar el desastre ocurrido en Camerún. ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 2. ¿Por qué el gas que se libero de las aguas del lago Nyos, en Camerún, no se difundió en el aire y ocasiono la muerte de aproximadamente 1,700 personas? ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Mediante un diagrama de flujo explique el proceso de formación de CO2 en el lago
EL PLANETA PROMETEO (Tema: Fuentes: Ficción y problemas ambientales) En el siglo XXVI hay gran contaminación atmosférica, los gases no permiten que entre la luz a la tierra y el aire se ha vuelto irrespirable. Se avecina la segunda guerra nuclear y los científicos han estado investigando posibles planetas hacia donde poder llevar los sobrevivientes que queden de esta guerra. En una galaxia cercana a la vía láctea, y a donde es fácil llegar, han encontrado un planeta de tamaño similar a la Tierra para colonizarlo, al que llaman Prometeo. Este planeta posee una atmósfera de nitrógeno y fuerza gravitacional suficiente para mantenerla; pero no hay oxígeno, hidrógeno, gas carbónico ni agua. Un grupo de científicos suramericanos trabaja en la forma de envasar estos gases y de llevarlos al nuevo planeta.
¿En qué condiciones se podrían envasar los gases y transportarlos para que ocupen el mínimo volumen en los contenedores y que, una vez estén en la atmósfera del planeta Prometeo, puedan ocupar un espacio considerable en esa atmósfera? ¿Qué habría que provocar en la atmósfera de Prometeo para producir agua? ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ¿Cuál sería la causa que provocaría la explosión de los contenedores? ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ¿Qué propiedades de los gases permitirían realizar el experimento que los científicos están diseñando? ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________
UN GLOBO PARA LA LIBERTAD (Tema: Sobre la ley de Charles. Fuentes: Tecnología e historia universal) La familia Menuhen había sido capturada en 1941 por el ejército nazi en Berlín y llevada a un campo de concentración alemán. Ellos eran muy conscientes de que allí posiblemente encontrarían la muerte. El hijo menor de la familia, Rahit, había leído en los libros de Julio Verne que a la tierra se le podía dar la vuelta en ochenta días utilizando un globo. Rahit le comentó a su padre y le propuso construir un globo para escapar del campo de concentración. Los Menuhen procedieron a conseguir los materiales para construir el globo: con las sábanas armaron el cuerpo del globo, utilizando tablas de los camarotes hicieron la cesta y con hilos de alambre desenredado de las mallas del campo de concentración fabricaron las cuerdas. De la cocina, la señora Rebeca tomó prestado un quemador, un pequeño cilindro de gas y una manguera corta. En septiembre de 1942, cuando estuvo listo el globo y con ocasión de una inspección del Fuhrer y sus generales al campo de concentración, la familia Menuhen pensó que los oficiales y soldados estarían haciendo honores a sus superiores, y que ésta podría ser la oportunidad para escaparse.
Ese día las corrientes de aire iban hacia el norte y era muy probable que, escapándose en el globo, pudieran llegar a Suiza. A las 12 de la noche, la familia Menuhen subió al techo y estiró la tela envolvente del globo, prendió el quemador y sopló aire hacia el interior; una vez inflado, se acomodaron en la cesta, sacaron de ella unos sacos de arena que tenían como lastre y así comenzaron su ascenso elevándose por el aire rumbo a Suiza. Después de tres horas de viaje, el globo no se elevó más sino que conservó una altura determinada; sin embargo, siguió desplazándose aprovechando las corrientes de aire que seguían hacia Suiza. La familia Menuhen siguió su travesía cuidando siempre que el quemador no se apagara. Al divisar los Alpes Suizos, Rahit cerró la llave del cilindro de gas y así hizo que el quemador se apagara. De esa forma el globo comenzó a descender rápidamente hacia territorio suizo. Una vez la canasta tocó el suelo, Rebeca, la madre de Rahit, descosió un parche que había colocado en la tela del globo para que éste se desinflara rápidamente. Días después, los héroes judíos que habían escapado del campo nazi fueron recibidos en la embajada suiza. El gobierno alemán negó todo lo sucedido. ¿Por qué era necesario prender el quemador para que el globo iniciara el ascenso? ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ¿Por qué el globo al alcanzar cierta altura no subió más y siguió desplazándose a esa altura? ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ¿Por qué, para que el globo pudiese descender, Rahit tuvo que apagar el quemador? ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Vuelve a formular tus explicaciones a las preguntas dadas utilizando los conceptos de presión, temperatura, densidad de un gas, volumen y energía cinética o molecular. ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________
De acuerdo con tu explicación, describe las posibles relaciones que hay entre los factores contemplados en la pregunta anterior. _______________________________________________ Expresa con símbolos a manera de fórmulas las relaciones que creas que existen entre los diferentes factores. Piensa en otras situaciones en las cuales estas relaciones puedan ser observadas. ____________________________________________________________________ LA LEY DE BOYLE - INFLANDO AL VACÍO ( Fuente: Historia de las ciencias) En el siglo XVIII, el físico e investigador Robert Boyle realizó el siguiente experimento: colocó una vejiga de cordero semi inflada en una campana de una bomba de vacío y observó que la vejiga se hinchaba a medida que se hacia el vacío. ¿Qué fuerza es la que provoca el aumento de volumen de la vejiga? ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ¿Está relacionado el vacío exterior con la vejiga con el fenómeno que se observa? ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Trata de representar con un modelo lo que ocurre por dentro y por fuera de la vejiga que se encuentra en el interior de la campana de vacío. Reelabora el modelo utilizando los conceptos de presión, fuerza, vacío, volumen, expansibilidad y energía cinética. ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Establece posibles relaciones entre los conceptos enunciados. Expresa estas relaciones empleando símbolos a manera de fórmulas. __________________________________________ De ser posible, enuncia otras situaciones en las que se puedan aplicar estas relaciones. ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________