BLOQUE I: LAS
CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES.
Tema 5: Primera revolución
de la química.
ACTIVIDAD
1: EL FLOGISTO
APRENDIZAJE ESPERADO:
Identifica el carácter tentativo del conocimiento científico y las
limitaciones producidas por el contexto cultural en el cual se desarrolla.
LA TEORIA DEL FLOGISTO
La alquimia es una
antigua práctica protocientífica y una disciplina filosófica que combina
elementos de la química, la metalurgia, la física, la medicina, la astrología,
el misticismo, el espiritualismo y el arte. Se desarrolló desde la antigüedad
hasta la época medieval. En ese ámbito surge una gran cantidad de personajes
que, con sus actividades y teorías, van dando forma a la química.
La teoría del flogisto, del
siglo XVIII, era producto del trabajo del médico y alquimista alemán Johann
Joachim Becher, quien había supuesto que la materia estaba compuesta de tres
“tierras”, una de las cuales confería la propiedad de arder. El médico alemán
Georg Ernst Stahl adoptó la tesis de Becher, pero llamó a la sustancia del
fuego flogisto (del griego phlogistós, inflamable). El flogisto era
un “principio de combustión” que contenían las sustancias inflamables,
principio que, o bien se escapaba al aire durante la combustión, o bien se
trasladaba de la sustancia combustible a la sustancia que se le unía al arder.
Según Stahl, unas sustancias contenían más flogisto que otras, por eso ardían
con mayor intensidad y facilidad: por ejemplo, el carbón estaba hecho de
flogisto casi puro; el papel, la madera y las telas contenían cantidades
considerables y las sustancias arenosas no lo contenían.
La formación de las
cales metálicas (compuestos que se formaban al calentar un metal en presencia
de aire), se podía explicar, al igual que la combustión, como un
desprendimiento de flogisto, el cual se liberaba del metal y dejaba la cal al
descubierto en las cenizas. El proceso inverso, la reducción de la cal al
metal, podía ser igualmente explicada como una adición de flogisto.
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CUESTIONARIO:
1. ¿Qué es la alquimia?
2. ¿En qué siglo se desarrolla la teoría del flogisto?
3. ¿Qué era el flogisto?
4. ¿Por qué algunas sustancias ardían más que otras?
5. ¿Cómo se formaba la cal metálica?
6. ¿Cuál
es tu opinión respecto a la teoría del flogisto?
7. Colorea
la imagen
APRENDIZAJE
ESPERADO:
Argumenta la importancia del trabajo de Lavoisier al mejorar los mecanismos
de investigación para la comprensión de los fenómenos naturales.
REALIZA LA LECTURA.
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LA LEY DE LA CONSERVACION DE LA MASA
Lavoisier introdujo estaño
en un recipiente cerrado y pesó cuidadosamente el conjunto. A continuación
sometió el recipiente a un calentamiento intenso hasta calcinar el metal y
verlo transformado en su “cal metálica”. Dejó enfriar el conjunto y volvió a
pesar. Aunque el metal se había convertido en su “cal metálica”, el peso total
del conjunto era igual al peso del conjunto original. Podemos imaginar que
Lavoisier razonó así: si el flogisto es una realidad y se ha escapado de la
sustancia que se quemó, y dado que el peso del conjunto no ha cambiado, ese
flogisto debe estar encerrado en el recipiente y haberse mezclado con el aire
que estaba en el interior. Por tanto, la presión interior del recipiente
debería ser mayor de lo que era antes de que el flogisto escapara del metal. Si
destapo el recipiente, la mezcla de aire y flogisto debería escapar
violentamente en forma de corriente de aire. Para probar su tesis, Lavoisier
abrió el recipiente. ¡Sorpresa! La corriente de aire que esperaba no se produjo
del interior hacia el exterior, sino al contrario, ¡del exterior al interior!
Si en lugar de salir a causa
de un aumento de presión en el interior del recipiente la corriente pasó del
exterior al interior, lo que ha ocurrido es que la presión interior del aire
durante la combustión del metal se redujo. Esto solo puede entenderse si se
acepta que algo se ha extraído del aire para incorporarse al metal y
transformarlo en cal metálica.
¿Qué cantidad del aire
original se había incorporado al metal? A Lavoisier le bastó pesar la cal
metálica y comparar su peso con la del metal antes de la combustión para
responder esta pregunta. Calentó la cal metálica a fin de extraerle el
componente que se había incorporado al metal para formarla. La cal metálica se
descompuso y se volvió a formar el metal, desprendiéndose un “aire” que
Lavoisier aisló para estudiar sus
propiedades.
En 1777, Lavoisier había
descubierto que el peso que ganaban los metales al quemarse era igual al peso
perdido por el aire natural en que se quemaban.
Lavoisier recordó los
postulados del médico francés Jean Rey, quien opinaba que la materia podía
cambiar de forma, pero no surgir de la nada ni desaparecer en la nada.
Lavoisier lo expresó en forma de ley. La
llamó ley de la conservación de la masa o materia, y la enunció como sigue:
“En los cambios químicos, la masa total de las
sustancias originales (reaccionantes) es siempre igual a la masa total de las
sustancias obtenidas como producto”.
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CUESTIONARIO:
1. ¿Qué cambio experimentó el peso total del conjunto,
estaño-recipiente, después de haber sido calentado hasta obtener su cal
metálica?
2. ¿Qué sustancia esperaba, Lavoisier, que estaría presente
dentro del recipiente, después de haber obtenido la cal metálica?
3. ¿Cómo comprobó, Lavoisier, que algún componente del aire
se había incorporado al metal para formar la cal metálica?
4. ¿Cuál
era el postulado del médico francés Jean Rey respecto a la materia?
5. Menciona
la ley de la conservación de la masa o materia propuesta por Lavoisier.
EJERCICIOS:
1. Explica, con tus propias palabras, la ley de la
conservación de la masa.
2.
En una actividad
experimental se requiere medir 50 gramos de agua. Explica el procedimiento que
realizarías para medirlo.
3.
En una actividad
experimental se quemó un pedazo de papel, el cual se pesó antes y después de
quemarlo. En los resultados obtenidos, se obtuvo una menor masa después de
quemarlo, ¿por qué?
ACTIVIDAD
3: PRIMERA REVOLUCION DE LA
QUIMICA
APRENDIZAJE
ESPERADO:
Argumenta la importancia del trabajo de Lavoisier al mejorar los mecanismos
de investigación para la comprensión de
los fenómenos naturales.REALIZA LA LECTURA
|
PRIMERA REVOLUCION DE LA QUIMICA
Otra
consecuencia importante de los experimentos realizados por Lavoisier fue la decisión de crear una
nueva forma de nombrar y designar a las sustancias. Todo comenzó cuando llamó
“oxígeno” (del griego, “engendrador de ácidos”) a la sustancia que estaba
presente en todos los ácidos conocidos en su época. Las cales metálicas
pasaron a llamarse óxidos (sustancias compuestas por la unión del oxígeno con
otro elemento).
Los
descubrimientos de Lavoisier atrajeron a un grupo de excelentes
investigadores franceses, con lo que se formó un equipo llamado a efectuar
una auténtica revolución en el ámbito de la química. El primer fruto del
trabajo de este equipo fue la aparición, en 1787, del método de nomenclatura química, gracias al cual los químicos de
todo el mundo empezaron a usar un lenguaje común y a entender lo mismo al referirse
a un cambio químico.
En
1789 apareció el tratado elemental de
química, obra que constituía, por una parte, una síntesis de todo lo
discutido y analizado anteriormente en el ámbito de esta ciencia, y por otra,
un punto de partida para empezar a entender la química de una manera más
sistemática y más científica.
Lavoisier
definía los conceptos de sustancia elemental, o elemento, y sustancia
compuesta, o compuesto.
·
Una sustancia
elemental o elemento es la última sustancia a la que se llega por la
descomposición de otra; una sustancia de la que no se puede extraer otra
diferente ni por métodos químicos ni por métodos físicos.
·
Una sustancia
compuesta o compuesto es aquella de la que se pueden extraer otras
sustancias.
Estos
conceptos facilitaron enormemente el estudio posterior de los fenómenos
químicos.
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CUESTIONARIO:
1. ¿Cuál
fue una consecuencia importante de los experimentos que realizó Lavoisier?
2. ¿Por
qué se designó el nombre de oxígeno a la sustancia que estaba presente en los
ácidos conocidos en esa época?
3. ¿Qué
nombre se les dio a las cales metálicas y por qué?
4. ¿Para
qué sirvió el método de nomenclatura química que adoptaron los investigadores
de la época de Lavoisier?
5. ¿Qué
términos definió Lavoisier en el tratado
elemental de química?
6. ¿Qué es una “sustancia elemental”?
7. ¿Qué es una “sustancia compuesta”?
8. ¿Por
qué crees que se dice en la lectura que se efectuó “una auténtica revolución en
el ámbito de la química”?
EJERCICIOS:
1. Explica, con tus propias palabras, en qué consistió la
primera revolución de la química.
2. ¿Dónde puedes encontrar a todas las sustancias
elementales que se conocen actualmente?
3. Da tres ejemplos de elementos gaseosos.
4. Da cinco ejemplos de elementos sólidos.
5. Da un ejemplo de elemento líquido.
6. Menciona cuatro compuestos y de que elementos están formados.
ACTIVIDAD
4: SISTEMAS
APRENDIZAJE ESPERADO:
Argumenta la importancia del trabajo de Lavoisier al mejorar los
mecanismos de investigación (medición de masa en un sistema cerrado) para la
comprensión de los fenómenos naturales.
PRACTICA:
OBJETIVO: Diferenciar entre
un sistema abierto y un sistema cerrado.
HIPOTESIS: ¿Cuál es la diferencia
entre un sistema abierto de un sistema cerrado?
MATERIAL:
DESARROLLO:
- Vierte 20 ml de vinagre en un matraz y mide su
masa.
- Mide 2 gramos de
bicarbonato.
- Agrega el
bicarbonato en el matraz.
- Después de la
reacción mide la masa del matraz.
- Vierte 20 ml de
vinagre en otro matraz.
- Agrega una
cucharada de bicarbonato en el globo.
- Coloca el globo
en la boca del matraz, sin dejar que caiga el bicarbonato.
- Mide la masa del
matraz unido al globo.
- Voltea el globo
para que caída el bicarbonato en el vinagre.
- Observa si
cambio la masa del matraz con el globo.
RESULTADOS:
Completa la tabla:
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SISTEMA
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MASA
AL INICIO
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MASA
AL FINAL
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TIPO
DE SISTEMA
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Vinagre
más bicarbonato
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Vinagre,
globo y bicarbonato
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CUESTIONARIO:
- ¿Por qué disminuye la masa del primer
matraz?
- ¿Cambia la masa total del sistema del segundo matraz?
CONCLUSION:
APUNTE:
Un sistema es
un conjunto de objetos o sustancias que se relacionan e interactúan en un
espacio delimitado. En un sistema abierto hay intercambio de materia entre los
elementos del sistema con el ambiente, por lo que la masa del sistema cambia.
En un sistema cerrado los elementos están aislados, por lo que la masa del
sistema permanece constante.
EJERCICIOS:
- En los acuarios las sustancias que
producen las plantas, como el oxígeno y los carbohidratos, son empleadas
por los animales para realizar las funciones metabólicas que los mantienen
vivos. Al mismo tiempo las plantas emplean, en sus procesos vitales, el
dióxido de carbono que producen los animales durante la respiración. ¿Qué
tipo de sistema son los acuarios?
- Las naves
espaciales no pueden llevar cantidades ilimitadas de oxígeno y agua, se
incorporan en ellas sistemas de reciclamiento para cubrir las necesidades
de sus tripulantes. ¿Qué tipo de sistema son las naves espaciales?
- Los alquimistas
cuando realizaban sus experimentos como quemar un trozo de madera, observaban que su masa disminuía. Por lo
que suponían que los gases, como
“se elevaban al cielo”, no tenían masa. ¿En qué tipo de sistema trabajaban
los alquimistas?
- Si pones a
calentar agua, puedes tapar la olla donde lo viertes, pero también puedes
dejar la olla sin tapar. ¿En qué situación se considera que es un sistema
abierto y en cual un sistema cerrado?
- Nuestro cuerpo
ingiere alimentos, de los cuales algunos se acumulan y otros los
desechamos, ¿Qué tipo de sistema es nuestro cuerpo?
ANALISIS DE LECTURA
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COMO DISOLVER UN
PREMIO NOBEL
En abril de
1940 los nazis invadieron Dinamarca siguiendo su política de perseguir a los
judíos y confiscar sus valores en los países invadidos. Esto inquietó a dos
científicos que habían obtenido en años anteriores el premio Nobel. Uno de
ellos era James Franck, de ascendencia judía, a quien se le entregó el Nobel
de Física en 1925. El otro, Max Theodor Felix, aunque no era judío se había
manifestado abiertamente en contra el nazismo.
Ambos sabían
que sus casas serían cateadas en busca de las medallas, por lo que decidieron
darlas en custodia al Instituto de Física Teórica dirigido por Niels Bohr.
Bohr de inmediato se dio cuenta que si las medallas eran encontradas, él,
como director del Instituto, corría el peligro de ser arrestado por la
Gestapo. Dadas las dimensiones y características de las medallas, resultaba
difícil evitar que las hallaran.
Un químico
húngaro del Instituto, George de Hevesy, propuso disolverlas en agua regia,
una mezcla que contiene ácido nítrico y ácido clorhídrico. Un día completo tardaron
las dos medallas en disolverse y sólo quedó una solución color naranja que
Hevesy vació en un frasco de cristal que después colocó en las repisas del
laboratorio entre el resto de los reactivos. Hevesy se vio forzado a dejar
Dinamarca y regresó hasta 1944. En su revuelto laboratorio aún se encontraba
el frasco con la solución anaranjada, justo donde lo había dejado. En 1950,
revirtió el proceso de disolución y precipitó el oro convirtiéndolo en oro
metálico insoluble. Envió el metal así recuperado a la Academia Sueca de
Ciencias que se encargó de acuñar de nuevo las medallas y éstas fueron
devueltas a sus legítimos dueños.
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1. ¿A qué científicos pertenecían las medallas del premio
Nobel que se menciona en la lectura?
2. ¿Por qué motivo dieron a guardar sus medallas al
Instituto de Física Teórica?
3. ¿Cuál fue la propuesta de George de Hevesy para ocultar
las medallas?
4. ¿Cómo se logró obtener nuevamente el oro metálico de las
medallas?
5. ¿Qué tipo de sistema está presente en el frasco donde se
disolvieron las medallas?
6. ¿Presentó algún cambio la masa de la solución anaranjada,
después de los cuatro años que estuvo almacenado el frasco?
7. ¿Cómo comprobarías que la solución anaranjada conservó la
masa?
8. ¿Qué era el flogisto?
9. Escribe el enunciado de la ley de la conservación de la materia.
10. Menciona las aportaciones de la primera revolución de la química
