Unidad_1_Cap_03q.pdf

¿Sabías qué... ?El vapor de agua es invisible y se encuentra por ejemplo en la zona más cercana al pico de la caldera. Frecuentemente llamamos “vapor” a la “nube visible” de pequeñísimas gotitas de agua que se formaron cuando el vapor condensa en contacto con el aire a menor temperatura. Las nubes son acumulaciones de pequeñísimas gotitas de agua y en algunos casos también cristales de hielo. 44 Transformaciones de la materia Los cambios físicos La materia experimenta cambios constantemente. Así por ejemplo, si colocamos agua en el congelador, se transforma en hielo; si dejamos un frasco de alcohol destapado el volumen del líquido va disminuyendo porque éste se evapora; si mezclamos el contenido de un sobre para preparar refresco con agua, el polvo se disuelve; si acercamos un fósforo encendido a un trozo de papel, éste arde. En algunas de estas transformaciones, la composición de la materia que experimenta el cambio no se modifica: la sustancia es la misma antes y después de la transformación, solo se aprecia un cambio en su aspecto. Los cambios de estado como la fusión de un sólido, la evaporación de un líquido, la condensación de un vapor y otras transformaciones como la dilatación de un material, el estiramiento de un resorte son cambios físicos (fig. 1). Un cambio físico es una transformación de la materia en la cual su composición no se modifica. Fig. 1 El material con el que está fabricado el resorte es el mismo tanto sin estirar como estirado. Es decir la composición del resorte es idéntica en ambas situaciones. Capítulo 3 • Transformaciones de la materia. Química • 3º C.B. © Editorial Contexto 2010 - Obsequio para docentes sin valor comercial - www.editorialcontexto.com.uy - (02) 9019493 Capítulo 3 Obsequio para docentes sin valor comercial . A esa temperatura constante se le llama punto de ebullición y su valor depende de la presión exterior.(02) 9019493 BROMO LÍQUIDO BROMO GASEOSO VAPORIZACIÓN • evaporación • ebullición CONDENSACIÓN YODO SÓLIDO Vaporización: cambio de estado líquido a gaseoso. Transformaciones de la materia.uy . Se llaman exotérmicos aquellos procesos que ocurren con liberación de energía. Química • 3º C. SOLIDIFICACIÓN © Editorial Contexto 2010 .www. que puede tener lugar como evaporación o como ebullición. Si la presión exterior es de 1 atmósfera (1 atm) se llama punto de ebullición normal. aumenta el punto de ebullición y viceversa. • Capítulo 3 45 .B. (o sublimación inversa) Procesos endotérmicos Procesos exotérmicos Se llaman endotérmicos aquellos procesos que ocurren con absorción de energía. agua SÓLIDA agua LÍQUIDA FUSIÓN Evaporación: fenómeno que se produce en la superficie del líquido a cualquier temperatura.editorialcontexto. Cambios de estado El siguiente esquema resume los cambios de estado producidos por transferencia de energía en forma de calor.com. Relación entre punto de ebullición y presión exterior: a medida que aumenta la presión sobre la superficie del líquido (presión exterior). YODO GASEOSO SUBLIMACIÓN CONDENSACIÓN SÓLIDA Ebullición: fenómeno que se produce en todo el líquido a una temperatura constante y característica. 2. 5. Analizaremos dos ejemplos de cambios físicos (fig. Las partículas de la superficie están solo atraídas por las partículas del interior del líquido. Química • 3º C. En el estado gaseoso los cuerpos pueden presentarse como gas o como vapor. Basándonos en ese razonamiento podemos explicar los factores que afectan la velocidad de evaporación: • si la temperatura aumenta. cuánto menores son las fuerzas de atracción entre las partículas. que adquieren suficiente energía. Fig. ya que poseen energía suficiente para lograrlo. Interpretación de los cambios de estado utilizando el modelo de partículas Fig. • según el líquido considerado. pueden vencer las fuerzas de atracción logrando “escapar” del líquido. 3. con escaso movimiento y con fuerzas de atracción mayores que en el estado líquido • en el estado líquido las partículas están más separadas que en el estado sólido y se mantienen unidas mediante fuerzas de atracción de menor intensidad Capítulo 3 • Transformaciones de la materia. 4). Uniendo ambas respuestas surge una posible explicación: algunas partículas de la superficie. las que se encuentran en el interior del líquido. 2).B. las partículas logran separarse venciendo las atracciones entre ellas? Necesariamente debemos suponer que para ello absorben energía (fig.com. por lo tanto logran separarse si adquieren suficiente energía para vencer las fuerzas de atracción. 4. la energía cinética de las partículas es mayor. Representación de la evaporación con el modelo de partículas. . El resto de las partículas. varía la distancia entre ellas. Para cada sustancia depende de las condiciones de temperatura y presión. 5). Evaporación Para explicar la evaporación tendremos en cuenta que: • este cambio consiste en el pasaje del estado líquido al estado gaseoso (fig. Es razonable pensar que las partículas que están en la superficie del líquido tienen mayor facilidad para “salir”. por lo tanto habrá más partículas capaces de vencer las fuerzas de atracción. que las ubicadas en el interior del mismo.Obsequio para docentes sin valor comercial . © Editorial Contexto 2010 .www. Representa fuerza de atracción Fig. menor será la energía necesaria para vencerlas y el líquido se evaporará más fácilmente (líquidos volátiles). Cambio físico y el modelo de partículas. 46 Para explicar la fusión tendremos en cuenta que: • este cambio consiste en el pasaje del estado sólido al estado líquido • las partículas en el estado sólido están muy juntas. están atraídas en todas direcciones por otras partículas. 3) • las partículas en el estado líquido están formando grupos y se mantienen unidas mediante fuerzas de atracción • las partículas en el estado gaseoso están en continuo movimiento y casi no existen fuerzas de atracción entre ellas ¿Cómo explicar que en el estado líquido. Fusión Fig.editorialcontexto. Así pasan a formar el estado gaseoso (fig. ¿Qué partículas tendrán mayor facilidad para separarse del resto saliendo del líquido?. Gas y vapor.(02) 9019493 En un cambio físico las partículas no se modifican. las fuerzas que las mantienen unidas y su movimiento.uy . Significado Cambio. 7. Representación de la fusión con el modelo de partículas.com.6). es decir la fusión.www.uy .Obsequio para docentes sin valor comercial . Expresión simbólica de los cambios de estado Representación del estado sólido con el modelo de partículas Al absorber energía aumenta el movimiento de vibración de las partículas. En el momento que algunas de las partículas del sólido tienen suficiente energía para vencer las fuerzas de atracción que las mantienen unidas. • Capítulo 3 47 . © Editorial Contexto 2010 . Para simbolizar la fusión del hierro se escribe: HIERRO (s) La energía absorbida por las partículas es usada en vencer las fuerzas de atracción que las mantienen unidas y así se produce la fusión. A medida que el sólido va absorbiendo energía del ambiente.editorialcontexto. ” (s) Estado sólido (l) Estado líquido (g) Estado gaseoso Fig. A nivel macroscópico se manifiesta en un aumento de temperatura. Se lee: “se transforma en.B. para que las partículas logren separarse. Química • 3º C. Esto se evidencia en las expresiones simbólicas del cambio donde se lee “agua” antes y después de la transformación (o “hierro” en el otro ejemplo). Esa temperatura constante se llama punto de fusión. Evidentemente en el estado sólido. 7) Para simbolizar la condensación del agua se escribe: AGUA (g) AGUA (l) Esta expresión se lee: “el agua en estado gaseoso se transforma en agua líquida”. Durante el cambio de estado la temperatura permanece constante y a esa temperatura se le llama punto de fusión. HIERRO (l) Esta expresión se lee: “el hierro sólido se transforma en hierro líquido” Símbolo En los cambios físicos no se modifica la composición química de la materia.. aumenta el movimiento de vibración de las partículas sin cambiar su posición. Significado de la simbología química (notación química). sin cambiar la posición..(02) 9019493 Macroscópicamente la temperatura no varía porque la energía absorbida por las partículas es usada para vencer dichas fuerzas atractivas y no para aumentar su movimiento. Transformaciones de la materia. comienza el cambio de estado. Fig. Comenzaremos por simbolizar estas transformaciones indicando: • el cambio mediante una flecha • los estados físicos (fig. La manifestación macroscópica de este proceso es un aumento de temperatura. La Química estudia las transformaciones de la materia y ha establecido representaciones simbólicas para transmitir la información. 6. deberán adquirir suficiente energía para vencer las intensas fuerzas atractivas que las mantienen muy juntas y unidas.¿Cómo se puede explicar que las partículas en el estado sólido logren vencer las intensas fuerzas de atracción y se separen pasando a formar el estado líquido? (fig. 2 Ejercicio 1 Fig.(02) 9019493 Aplicaciones y problemas Felipe: es la densidad.Actividades Cecilia: para mí es el volumen.com. Mariana: es la dilatación. Cecilia: la temperatura entra al termómetro y hace que las partículas de mercurio suban. 4 Ejercicio 3 48 2) La velocidad de evaporación de un líquido es mayor al aumentar la superficie del mismo.editorialcontexto. b) Interpreta con el modelo el siguiente hecho: luego de una lluvia la vereda se seca más rápidamente en verano que en invierno y en ninguno de los dos casos el agua hierve (fig. Capítulo 3 • Transformaciones de la materia. Fig. Las respuestas dadas se encuentran en la figura 2.3).4). 3 Ejercicio 2 Fig. La profesora dice: “estamos observando que el mercurio sube por el capilar del termómetro” y pregunta: “¿Cuál es la propiedad termométrica en que se basa la construcción de este termómetro?” Varios estudiantes responden (fig.uy . Luego la profesora les propone aplicando el modelo discontinuo de la materia. vacío entre ellas. a) Explica este hecho usando el modelo discontinuo. elaborar una hipótesis para interpretar ese fenómeno. a) Explica este hecho usando el modelo discontinuo.www. b) Interpreta con el modelo el siguiente hecho cotidiano: cuando llueve y queda el agua estancada. los charcos se eliminan rápidamente si se barre el agua (fig. b) Explica por qué esta modificación que experimenta el mercurio es un cambio físico. y aumentan de tamaño. Felipe: el mercurio Mariana: entraron partículas absorbe energía. c) Elige la respuesta correcta. Joaquín: creo que es la temperatura. © Editorial Contexto 2010 .1) a) Indica cuál es la respuesta correcta y justifica la elección. Química • 3º C. 3) Al aumentar la temperatura es mayor la velocidad de evaporación de un líquido. Fig.Obsequio para docentes sin valor comercial . sus de agua al termómetro y por eso crece el volumen Joaquín: las partículas de partículas se mueven más mercurio absorben energía y aumenta así el espacio dentro del capilar. 1 Ejercicio 1 1) En un experimento se debe medir la temperatura del agua contenida en un vaso de Bohemia. Redacta un argumento a favor de tu elección e indica los errores en las otras respuestas.B. . uy . c) ¿Por qué es tan importante mantener bien tapados los frascos que contienen alcohol o acetona? Justifica. Fig.4) En el texto se ha afirmado que durante la evaporación las partículas que se encuentran en la superficie del líquido son las que “escapan” y pasan a formar el estado gaseoso. usando el modelo discontinuo.Obsequio para docentes sin valor comercial .B. • Capítulo 3 49 .www. a) ¿Qué significa volátil? b) Considerando los tres líquidos a temperatura ambiente. Considera que deben desalojar el lugar por alarma de incendio. © Editorial Contexto 2010 . Esta particularidad lo hace muy útil para conservar helados porque mantiene la temperatura muy baja y no moja (fig. elabora una explicación que justifique la diferencia de volatilidad.com. 5 Ejercicio 5 6) La acetona es más volátil que el alcohol y éste es más volátil que el agua.(02) 9019493 5) a) Usando el modelo discontinuo explica cómo ocurren los siguientes cambios de estado: • Sublimación de yodo • Condensación de agua (fig. c) Elabora una hipótesis que justifique por qué solo algunos sólidos logran ese cambio de estado a temperatura ambiente.5) b) Representa ambos cambios usando el modelo de partículas. 7) Se ha explicado que se llama “hielo seco” al dióxido de carbono sólido porque pasa directamente del estado sólido al estado gaseoso. 6).editorialcontexto. a) ¿Por qué es improbable que puedan salir las partículas que se encuentran en el medio o en el fondo del líquido? b) Establece una analogía entre: las partículas en un líquido y muchas personas en una habitación con una única puerta. a) ¿Cuál es el nombre de ese cambio de estado? b) Explica esa transformación usando el modelo de partículas y realiza la representación del mismo. 6 Ejercicio 7 9) Representa las siguientes transformaciones físicas empleando la notación química: • Evaporación de acetona • Solidificación de hierro • Condensación de agua • Sublimación de naftalina Química • 3º C. 8) Escribe los enunciados oracionales correspondientes a cada una de estas expresiones: a) Alcohol (l) Alcohol (g) b) Plomo (s) Plomo (l) c) Azufre (l) Azufre (s) Fig. Transformaciones de la materia. 10) La variación de la temperatura de ebullición del agua al cambiar la presión que soporta la superficie del líquido es usada en diferentes aplicaciones.(02) 9019493 Fig.uy . 10 Ejercicio 11 50 Capítulo 3 • Transformaciones de la materia. lo que hace necesario un congelamiento rápido para que estos sean bien pequeños. a) ¿Cómo funciona una olla a presión y qué ventajas tiene? b) ¿Qué relación tiene una olla a presión con las autoclaves usadas para la esterilización de instrumental médico? Deshidratación -Método de conservación de los alimentos que consiste en reducir su contenido de agua a menos del 13%. Investiga y reflexiona 11) Si bien son varios los agentes que causan el deterioro de los comestibles se estima que alrededor del 20% de la producción mundial de alimentos se pierde a causa de los microorganismos (bacterias. Investiga las etapas de la liofilización (fig. Liofilización -Fue ideada a principios del siglo XX para la conservación de medicamentos y recién a mediados de siglo fue aplicada en el sector alimenticio.editorialcontexto. Fig. Un ejemplo son las cocciones en las ollas a presión a temperaturas mayores que en las ollas comunes (fig.com. sopas y leche en polvo. 7). © Editorial Contexto 2010 . Los microorganismos se desarrollan y reproducen en el agua. los que recuperan las propiedades cuando se les agrega el volumen de agua que inicialmente tenían. por lo tanto una manera de evitar su proliferación es eliminarla de los alimentos (deshidratación y liofilización) (fig. 11) y describe cuáles son las ventajas de sublimar el agua del alimento en lugar de evaporarla. como café instantáneo. Fig. Se debe diferenciar entre secado (puede realizarse al sol) deshidratación propiamente dicha (en corriente de aire caliente) y liofilización (deshidratación al vacío). 9 Ejercicio 11 Congelación -Método de conservación que consiste en la solidificación del agua de los alimentos. De esta manera no se rompen las membranas celulares.Obsequio para docentes sin valor comercial . levaduras y hongos). a) Analiza y discute con tus compañeros las razones por las que la conservación de alimentos fue y es una prioridad. 7 Ejercicio 10 . d) Investiga cuáles son los alimentos que pueden ser conservados mediante congelación y cuáles mediante deshidratación.www. 11 Ejercicio 11 Química • 3º C.B. La conservación de los alimentos fue y es una prioridad en la vida del hombre. Los cristales de hielo ocupan mayor volumen que el agua líquida. b) ¿Cuáles son los cambios físicos involucrados en los procesos de conservación de alimentos mencionados? c) Con la liofilización se produce la deshidratación del alimento por sublimación del agua al vacío. 9) o transformarla en estado sólido (congelación) (fig. 10). y el alimento no pierde firmeza en su consistencia al descongelarse. Fig. Es una técnica costosa usada para algunos alimentos. El resto “desaparece” en el ambiente. Al destapar los termos donde se conserva el nitrógeno líquido. alrededor del 79%. explosivos. busca información y contesta: • ¿Qué es la licuación? • ¿Cómo es posible que el nitrógeno congele la preparación en pocos minutos obteniéndose helados bien cremosos? • ¿Por qué dice que el N2 “desaparece”? ¿No contamina la comida o el ambiente? • ¿Qué significa la expresión: “cocción a baja temperatura”? ¿Cómo es posible que produzca quemaduras si la temperatura es muy baja? • Sugerencia: busca en Internet videos referidos a este tema. las congela al instante debido a la baja temperatura.(02) 9019493 Actualmente algunos chefs de vanguardia lo han incorporado. © Editorial Contexto 2010 . obteniéndose una textura cremosa.… y ahora también en la cocina. Logran realizar verdaderos shows al preparar en minutos y en presencia de los clientes. Mediante la licuación del aire se logra extraer el N2 en estado líquido para ser usado en múltiples aplicaciones: para fabricar amoníaco.editorialcontexto.com. El nitrógeno en el arte culinario El nitrógeno (N2) es el componente del aire que se encuentra en mayor proporción. fertilizantes.www.B. a la vista del cliente. Se debe evitar el contacto del nitrógeno líquido con la piel. Es aconsejable realizar esta técnica de noche.. helados bien cremosos o cocinando camarones a “baja temperatura”.Obsequio para docentes sin valor comercial . se produce alrededor una nube blanca. pues por la baja temperatura produce quemaduras. Química • 3º C.Ampliando el horizonte.. Transformaciones de la materia. • Capítulo 3 51 . Al ser agregado a las preparaciones culinarias. Lee el texto. la que evidencia el pasaje al estado gaseoso. combustibles. con una iluminación indirecta general y un pequeño foco que alumbre el recipiente de cocción.uy .