Los elementos. Postgate, John (2008). Las fronteras de la vida.crítica: Barcelona

Transcripción

1 Los elementos Durante milenios, los filósofos se han preguntado acerca de la naturaleza de la materia, acerca de qué están hechos los sólidos, líquidos y gases que nos componen y nos rodean. Aristóteles afirmaba que las sustancias materiales estaban compuestas de aire, tierra, fuego y agua en proporciones distintas, y esta opinión, al menos en principio, dominó hasta finales del siglo XVII, época en la que Robert Boyle inició la interpretación moderna de la naturaleza real de los elementos químicos. A principios del siglo XIX, John Dalton, una figura importante de la teoría química moderna, propuso que los elementos estaban compuestos por átomos únicos, idénticos, un avance en la interpretación que dio al tema un tremendo impulso. Pero casi un siglo más tarde los químicos supieron que ello no era estrictamente cierto: el elemento nitrógeno, por ejemplo, está constituido principalmente por un tipo de átomo, pero siempre hay presentes una minoría de átomos ligeramente más pesados, tanto en el elemento nativo como en sus compuestos químicos. Los átomos pesados tienen propiedades químicas casi tan iguales a las de los más ligeros que ambos tipos de átomos, llamados isótopos, no se separan durante las transformaciones químicas. Y el lector se preguntará: así pues, cómo se sabe que existen? La respuesta es que pueden distinguirse por medios físicos; por ejemplo, haciendo que los isótopos, o un compuesto que los contenga, sedimente en un campo gravitatorio potente, en el que el más pesado se hunde con mayor rapidez. La mayoría de los elementos son mezclas de isótopos; el nitrógeno solo tiene dos, pero algunos tienen varios. En la actualidad los isótopos pueden separarse de manera rutinaria (como lo prueba la bomba atómica, que está hecha a base de un isótopo escaso del metal uranio que ha sido separado de la mezcla natural), y hoy en día pueden adquirirse productos químicos enriquecidos con determinados isótopos, o incluso que contienen exclusivamente un isótopo, para su uso en investigación y medicina. De hecho, por lo que se refiere a la vida diaria, nos encontramos de manera regular sólo con unos treinta elementos químicos, y por lo general se hallan en combinación entre sí. Raramente vemos elementos libres. Considérese los pocos ejemplos que vemos. El carbono elemental es bastante común, en forma de carbón y hollín; también aparece, más raramente, como diamante. El azufre elemental aparece en manantiales sulfurosos, a veces forma una telilla blancuzca sobre el agua de estanques contaminados, y puede extraerse de minas. Se encuentra oro, muy raramente, en colinas de oro nativo; lo mismo ocurre, con menor frecuencia todavía, con algunos metales preciosos tales como el platino y el paladio. Por lo que se refiere a los elementos no combinados visibles en las partes habitables de este planeta, esto es casi todo, aunque parezca haber muchísimo hierro elemental en el núcleo de la Tierra, quizá con otros elementos libres en él o a su alrededor. El numero de electos visibles en la superficie de la tierra queda por detrás de los nueve invisibles: los que en condiciones ordinarias son gases. El oxigeno y el nitrógeno, los principales componentes de la de la atmosfera, son elementos no combinados, al igual que los gases raros (Helio, neón, argón) que forman una pequeña proporción del aire. Y siempre un poco de hidrogeno elemental en la atmosfera. Postgate, John (2008). Las fronteras de la vida.crítica: Barcelona 1

2 Activitat: Gestió de la informació continguda en un text científic. Objectius: a) Lectura d un text científic b) Extracció d informació d un text científic c) Relacionar la informació continguda en el text amb les idees prèvies desenvolupades a classe. d) Buscar el sentit del que fem Repàs d idees prèvies A classe fins ara hem estudiat el següent: Definició de fenomen físic i fenomen químic Definició de magnituds. Què és mesurar? Sistemes d unitats de les diferents magnituds. Factors de conversió d unitats Treball amb xifres significatives. Notació científica Caràcter aproximat de les mesures. Les propietats dels sòlids, dels líquids i dels gasos. Variació del volum d un gas amb la pressió. (Llei de Boyle i Mariotte) Variació del volum i de la pressió d un gas amb la temperatura (Llei de Charles i Gay-Lussac) Escala absoluta de temperatures. Repàs del concepte de densitat. Els canvis d estat Fusió-solidificació Vaporització Sublimació Estudi de la taula periòdica. Definició l element químic. Creació d hipòtesis: Entre tots anem a contestar aquestes preguntes: a) Creus que tots els elements es troben en la mateixa proporció a la natura? b) Quants creus que son els elements més abundants en la vida ordinària. c) A quants elements creus que farà referència el text? d) Quins creus que seran els elements més abundants en el nucli de la terra? e) Els símbols dels elements sempre es corresponen amb les primeres lletres del mon del element f) Perquè creus que la taula on estan representats els elements s anomena taula periòdica. 2

3 Els elements Durant mil lennis, els filòsofs s'han preguntat sobre la naturalesa de la matèria, sobre què estan fets els sòlids, líquids i gasos que ens componen i ens envolten. Aristòtil afirmava que les substàncies materials estaven compostes d'aire, terra, foc i aigua en diferent proporcions. Aquesta opinió va dominar fins a finals del segle XVII, època en la qual Robert Boyle va iniciar la interpretació moderna de la naturalesa real dels elements químics. A principis del segle XIX, John Dalton va proposar que els elements estaven composts per àtoms, idèntics. Gairebé un segle més tard els químics van saber que això no era estrictament cert: l'element nitrogen, per exemple, està constituït principalment per un tipus d'àtom, però sempre hi ha presents una minoria d'àtoms lleugerament més pesats, tant en l'element nadiu com en els seus compostos químics. Els àtoms pesats tenen propietats químiques gairebé tan iguals a les dels més lleugers. Els dos tipus d'àtoms, s anomenen isòtops, no se separen durant les transformacions químiques. Com se sap que existeixen els isòtops? La resposta és que poden distingir-se per mitjans físics; per exemple, fent que els isòtops, o un compost que els contingui, sedimenti en un camp gravitatori potent, en el qual el més pesat s'enfonsa amb major rapidesa. La majoria dels elements són barreges d'isòtops; el nitrogen solament té dos, però alguns tenen varis. En l'actualitat els isòtops poden separar-se de manera rutinària (com ho prova la bomba atòmica, que està feta a força d'un isòtop escàs del metall urani que ha estat separat de la barreja natural), i avui dia poden adquirir-me productes químics enriquits amb determinats isòtops, o fins i tot que contenen exclusivament un isòtop, per al seu ús en investigació i medicina. De fet, pel que es refereix a la vida diària, ens trobem només amb uns trenta elements químics, i en general es troben en combinació entre si. Rarament veiem elements lliures. Exemples: a) El carboni elemental és bastant comú, en forma de carbó i sutge; també apareix, més rarament, com diamant. b) El sofre elemental apareix en deus sulfurosos, a vegades forma una tel blanosa sobre l'aigua d'estanys contaminats, i pot extraure ns de mines. c) El or, molt rarament, en palletes. El mateix ocorre, amb menor freqüència, amb alguns metalls preciosos tals com el platí i el pal ladi. Pel que es refereix als elements no combinats visibles en les parts habitables d'aquest planeta, això és gairebé tot, encara que sembli haver moltíssim ferro elemental en el nucli de la Terra, potser amb altres elements lliures en ell o al seu al voltant. 3

4 El numero d'elements visibles en la superfície de la terra es completa en alguns invisibles: els quals en condicions ordinàries són gasos. Exemple d elements invisibles son:l'oxigeno i el nitrogen, els principals components de la de la atmosfera, són elements no combinats. Estudi de vocabulari: Postgate, John (2008). Las fronteras de la vida.crítica: Barcelona mil lennis filòsofs matèria, sòlids líquids gasos aire terra foc aigua elements químics. àtoms químics 4

5 element nitrogen element nadiu compostos químics. isòtops, transformacions químiques. sedimenti camp gravitatori potent barreges carboni sutge diamant sofre deus sulfurosos or palletes d'or nadiu platí 5

6 pal ladi. Significat d algunes paraules Deu: Aflorament d aigua a la superfície terrestre originada en produir-se la intersecció d una capa aqüífera amb aquesta superfície. (deus és el plural de deu (no confondre amb déu: Nom genèric amb què hom designa l anomenat ésser suprem )) Palleta: partícula d or que es troba a la sorra d alguns rius. Sutge: Substància negra dividida en finíssimes partícules que prové de la combustió incompleta de les matèries orgàniques i que es diposita en les xemeneies i els tubs que condueixen el fum. Seqüencial: Successió ordenada d esdeveniments, fets, pensaments,... Etimologia de les paraules: (Diccionari de la llengua catalana. Enciclopèdia Catalana)) Isòtops Paraula composada de ISO: Igual ; TOPS: lloc. Vol dir que a la taula periòdica ocupa el mateix lloc. Aqüífera Activitat I El text l hem dividit en paràgrafs. Numera aquestes paràgrafs i fes-ne un resum de cadascun d ells. Quina és l idea que expressa? Nivell inicial d anàlisi: 1.- Què s han preguntat durant mil lennis els filòsofs? 2.- Què afirmava Aristòtil? 3.- Què va proposar Dalton? 4.- Un segle més tard de principis del segle XIX quan és? 5.- Com està constituït el element nitrogen? 6.- Com es poden separar els isòtops? 7.- Com està feta la bomba atòmica? 8.- En quans elements ens troben en la vida ordinària? 6

7 9.- De quina forma es troba el carboni elemental? 10.- Digues el nom d algun element que es trobi nadiu? 11.- Quin element sembla que es troba al nucli de la terra? 12.- En condicions ordinàries com es troben els elements invisibles? Activitat II Tipus de text: És un text descriptiu seqüencial, per tant podrem fer-ne una descripció del mateix contestant a les preguntes: QUAN? En quin moment es pensava d una forma determinada. QUI? Quins grups de persones ( o una persona determinada) creien en determinada teoria. QUÈ ES CREIA? Quina era la teoria o el que és pensava en aquell moment Partint d aquestes idees, a la pisarà, anem entre tots a fer un esquema del text en que respondrem, de forma seqüencial, les tres preguntes anteriors. Activitat III Interpretació a) Quins son els elements químics als que fa referència el text. Quins son els seus símbols. b) Quin segle es un segle més tard de l any 1812? c)digues un any que sigui de principis del segle XX? d) La matèria està formada per elements i el text diu que hi ha elements invisibles. Podem concloure que la matèria pot ser invisible? Fes un comentari d això. e)es ben conegut que els àtoms pesem molt poc. Que vol dir que hi ha àtoms pesats? Activitat IV 1.- Extrau dos idees del text. 7

8 2.- El text fa referència a un científic anomenat. Robert Boyle. Durant aquest curs hem fet referència a ell en un altre lloc. Quin i quan? 3.- Els text fa referència a una sèrie d elements químics. Quins son aquests i quin és el seu símbol? 4.- Que vol dir isòtop 5.- Quina va ser la principal aportació a la química de John Dalton 6.- Quin se suposa que és l element més abundant en el nucli de la Terra. 7.- Com es poden separar els isòtops entre si. 8.- Què opines del treball científic? 9.- T agradaria treballar de científic? Activitat V Fes un resum del text. 8

9 Los elementos Durante milenios, los filósofos se han preguntado acerca de la naturaleza de la materia, acerca de qué están hechos los sólidos, líquidos y gases que nos componen y nos rodean. Aristóteles afirmaba que las sustancias materiales estaban compuestas de aire, tierra, fuego y agua en proporciones distintas, y esta opinión, al menos en principio, dominó hasta finales del siglo XVII, época en la que Robert Boyle inició la interpretación moderna de la naturaleza real de los elementos químicos. A principios del siglo XIX, John Dalton, una figura importante de la teoría química moderna, propuso que los elementos estaban compuestos por átomos únicos, idénticos, un avance en la interpretación que dio al tema un tremendo impulso. Pero casi un siglo más tarde los químicos supieron que ello no era estrictamente cierto: el elemento nitrógeno, por ejemplo, está constituido principalmente por un tipo de átomo, pero siempre hay presentes una minoría de átomos ligeramente más pesados, tanto en el elemento nativo como en sus compuestos químicos. Los átomos pesados tienen propiedades químicas casi tan iguales a las de los más ligeros que ambos tipos de átomos, llamados isótopos, no se separan durante las transformaciones químicas. Y el lector se preguntará: así pues, cómo se sabe que existen? La respuesta es que pueden distinguirse por medios físicos; por ejemplo, haciendo que los isótopos, o un compuesto que los contenga, sedimente en un campo gravitatorio potente, en el que el más pesado se hunde con mayor rapidez. La mayoría de los elementos son mezclas de isótopos; el nitrógeno solo tiene dos, pero algunos tienen varios. En la actualidad los isótopos pueden separarse de manera rutinaria (como lo prueba la bomba atómica, que está hecha a base de un isótopo escaso del metal uranio que ha sido separado de la mezcla natural), y hoy en día pueden adquirirse productos químicos enriquecidos con determinados isótopos, o incluso que contienen exclusivamente un isótopo, para su uso en investigación y medicina. De hecho, por lo que se refiere a la vida diaria, nos encontramos de manera regular sólo con unos treinta elementos químicos, y por lo general se hallan en combinación entre sí. Raramente vemos elementos libres. Considérese los pocos ejemplos que vemos. El carbono elemental es bastante común, en forma de carbón y hollín; también aparece, más raramente, como diamante. El azufre elemental aparece en manantiales sulfurosos, a veces forma una telilla blancuzca sobre el agua de estanques contaminados, y puede extraerse de minas. Se encuentra oro, muy raramente, en colinas de oro nativo; lo mismo ocurre, con menor frecuencia todavía, con algunos metales preciosos tales como el platino y el paladio. Por lo que se refiere a los elementos no combinados visibles en las partes habitables de este planeta, esto es casi todo, aunque parezca haber muchísimo hierro elemental en el núcleo de la Tierra, quizá con otros elementos libres en él o a su alrededor. El numero de electos visibles en la superficie de la tierra queda por detrás de los nueve invisibles: los que en condiciones ordinarias son gases. El oxigeno y el nitrógeno, los principales componentes de la de la atmosfera, son elementos no combinados, al igual que los gases raros (Helio, neón, argón) que forman una pequeña proporción del aire. Y siempre un poco de hidrogeno elemental en la atmosfera. Postgate, John (2008). Las fronteras de la vida.crítica: Barcelona 1

10 Activitat: Gestió de la informació continguda en un text científic. Objectius: a) Lectura d un text científic b) Extracció d informació d un text científic c) Relacionar la informació continguda en el text amb les idees prèvies desenvolupades a classe. d) Buscar el sentit del que fem Repàs d idees prèvies A classe fins ara hem estudiat el següent: Definició de fenomen físic i fenomen químic Definició de magnituds. Què és mesurar? Sistemes d unitats de les diferents magnituds. Factors de conversió d unitats Treball amb xifres significatives. Notació científica Caràcter aproximat de les mesures. Les propietats dels sòlids, dels líquids i dels gasos. Variació del volum d un gas amb la pressió. (Llei de Boyle i Mariotte) Variació del volum i de la pressió d un gas amb la temperatura (Llei de Charles i Gay-Lussac) Escala absoluta de temperatures. Repàs del concepte de densitat. Els canvis d estat Fusió-solidificació Vaporització Sublimació Estudi de la taula periòdica. Definició l element químic. Creació d hipòtesis: Entre tots anem a contestar aquestes preguntes: a) Creus que tots els elements es troben en la mateixa proporció a la natura? b) Quants creus que son els elements més abundants en la vida ordinària. c) A quants elements creus que farà referència el text? d) Quins creus que seran els elements més abundants en el nucli de la terra? e) Els símbols dels elements sempre es corresponen amb les primeres lletres del mon del element f) Perquè creus que la taula on estan representats els elements s anomena taula periòdica. 2

11 Els elements Durant mil lennis, els filòsofs s'han preguntat sobre la naturalesa de la matèria, sobre què estan fets els sòlids, líquids i gasos que ens componen i ens envolten. Aristòtil afirmava que les substàncies materials estaven compostes d'aire, terra, foc i aigua en diferent proporcions. Aquesta opinió va dominar fins a finals del segle XVII, època en la qual Robert Boyle va iniciar la interpretació moderna de la naturalesa real dels elements químics. A principis del segle XIX, John Dalton va proposar que els elements estaven composts per àtoms, idèntics. Gairebé un segle més tard els químics van saber que això no era estrictament cert: l'element nitrogen, per exemple, està constituït principalment per un tipus d'àtom, però sempre hi ha presents una minoria d'àtoms lleugerament més pesats, tant en l'element nadiu com en els seus compostos químics. Els àtoms pesats tenen propietats químiques gairebé tan iguals a les dels més lleugers. Els dos tipus d'àtoms, s anomenen isòtops, no se separen durant les transformacions químiques. Com se sap que existeixen els isòtops? La resposta és que poden distingir-se per mitjans físics; per exemple, fent que els isòtops, o un compost que els contingui, sedimenti en un camp gravitatori potent, en el qual el més pesat s'enfonsa amb major rapidesa. La majoria dels elements són barreges d'isòtops; el nitrogen solament té dos, però alguns tenen varis. En l'actualitat els isòtops poden separar-se de manera rutinària (com ho prova la bomba atòmica, que està feta a força d'un isòtop escàs del metall urani que ha estat separat de la barreja natural), i avui dia poden adquirir-me productes químics enriquits amb determinats isòtops, o fins i tot que contenen exclusivament un isòtop, per al seu ús en investigació i medicina. De fet, pel que es refereix a la vida diària, ens trobem només amb uns trenta elements químics, i en general es troben en combinació entre si. Rarament veiem elements lliures. Exemples: a) El carboni elemental és bastant comú, en forma de carbó i sutge; també apareix, més rarament, com diamant. b) El sofre elemental apareix en deus sulfurosos, a vegades forma una tel blanosa sobre l'aigua d'estanys contaminats, i pot extraure ns de mines. c) El or, molt rarament, en palletes. El mateix ocorre, amb menor freqüència, amb alguns metalls preciosos tals com el platí i el pal ladi. Pel que es refereix als elements no combinats visibles en les parts habitables d'aquest planeta, això és gairebé tot, encara que sembli haver moltíssim ferro elemental en el nucli de la Terra, potser amb altres elements lliures en ell o al seu al voltant. 3

12 El numero d'elements visibles en la superfície de la terra es completa en alguns invisibles: els quals en condicions ordinàries són gasos. Exemple d elements invisibles son:l'oxigeno i el nitrogen, els principals components de la de la atmosfera, són elements no combinats. Estudi de vocabulari: Postgate, John (2008). Las fronteras de la vida.crítica: Barcelona mil lennis filòsofs matèria, sòlids líquids gasos aire terra foc aigua elements químics. àtoms químics 4

13 element nitrogen element nadiu compostos químics. isòtops, transformacions químiques. sedimenti camp gravitatori potent barreges carboni sutge diamant sofre deus sulfurosos or palletes d'or nadiu platí 5

14 pal ladi. Significat d algunes paraules Deu: Aflorament d aigua a la superfície terrestre originada en produir-se la intersecció d una capa aqüífera amb aquesta superfície. (deus és el plural de deu (no confondre amb déu: Nom genèric amb què hom designa l anomenat ésser suprem )) Palleta: partícula d or que es troba a la sorra d alguns rius. Sutge: Substància negra dividida en finíssimes partícules que prové de la combustió incompleta de les matèries orgàniques i que es diposita en les xemeneies i els tubs que condueixen el fum. Seqüencial: Successió ordenada d esdeveniments, fets, pensaments,... Etimologia de les paraules: (Diccionari de la llengua catalana. Enciclopèdia Catalana)) Isòtops Paraula composada de ISO: Igual ; TOPS: lloc. Vol dir que a la taula periòdica ocupa el mateix lloc. Aqüífera Activitat I El text l hem dividit en paràgrafs. Numera aquestes paràgrafs i fes-ne un resum de cadascun d ells. Quina és l idea que expressa? Nivell inicial d anàlisi: 1.- Què s han preguntat durant mil lennis els filòsofs? 2.- Què afirmava Aristòtil? 3.- Què va proposar Dalton? 4.- Un segle més tard de principis del segle XIX quan és? 5.- Com està constituït el element nitrogen? 6.- Com es poden separar els isòtops? 7.- Com està feta la bomba atòmica? 8.- En quans elements ens troben en la vida ordinària? 6

15 9.- De quina forma es troba el carboni elemental? 10.- Digues el nom d algun element que es trobi nadiu? 11.- Quin element sembla que es troba al nucli de la terra? 12.- En condicions ordinàries com es troben els elements invisibles? Activitat II Tipus de text: És un text descriptiu seqüencial, per tant podrem fer-ne una descripció del mateix contestant a les preguntes: QUAN? En quin moment es pensava d una forma determinada. QUI? Quins grups de persones ( o una persona determinada) creien en determinada teoria. QUÈ ES CREIA? Quina era la teoria o el que és pensava en aquell moment Partint d aquestes idees, a la pisarà, anem entre tots a fer un esquema del text en que respondrem, de forma seqüencial, les tres preguntes anteriors. Activitat III Interpretació a) Quins son els elements químics als que fa referència el text. Quins son els seus símbols. b) Quin segle es un segle més tard de l any 1812? c)digues un any que sigui de principis del segle XX? d) La matèria està formada per elements i el text diu que hi ha elements invisibles. Podem concloure que la matèria pot ser invisible? Fes un comentari d això. e)es ben conegut que els àtoms pesem molt poc. Que vol dir que hi ha àtoms pesats? Activitat IV 1.- Extrau dos idees del text. 7

16 2.- El text fa referència a un científic anomenat. Robert Boyle. Durant aquest curs hem fet referència a ell en un altre lloc. Quin i quan? 3.- Els text fa referència a una sèrie d elements químics. Quins son aquests i quin és el seu símbol? 4.- Que vol dir isòtop 5.- Quina va ser la principal aportació a la química de John Dalton 6.- Quin se suposa que és l element més abundant en el nucli de la Terra. 7.- Com es poden separar els isòtops entre si. 8.- Què opines del treball científic? 9.- T agradaria treballar de científic? Activitat V Fes un resum del text. 8

17 Àtoms i molècules Alumne/a 1.- Què és un àtom? 2.- Entre quins valors varia la mida dels àtoms (expressa el resultat en pm)? 3.-Parts en les que podem dividir un àtom. 4.- Què hi ha dins d un àtom? 5.- Completa la següent taula: Massa Protó Neutró Electró Càrrega elèctrica En quin lloc de l àtom es troba Comentari: - La carrega elèctrica del electró rep el nom d unitat de carrega elèctrica natural - La paraula electró ve del grec i vol dir Àmbar 6.- Què és el CERN? (Per contestar aquesta pregunta utilitza Internet) 7.- Què és el nombre atòmic d un àtom? 8.-Què és un element químic? 9.- Com estan els elements ordenats en la taula periòdica? 10.- Mirant la taula periòdica anomena els elements del període que comença pel K i els elements del grup que conté al K Anomena els dos elements més abundants en l escorça terrestre. 12.-Anomena els dos elements molt abundants en l atmosfera terrestre Què son els isòtops? (La paraula isòtop ve del grec. És una paraula composta per igual i lloc i vol dir elements que es col loquen en el mateix lloc en la taula periòdica) Què és la radioactivitat? 15.- Quins són els perills de les radiacions? 16.- Concepte de massa d un àtom i el de massa atòmica relativa Massa atòmica relativa d un element Què és un ió? 19.- Definició de catió i anió Que vol dir: Sr 2+ ; Br - ; Fe 3+ ; Ni 2+

18 21.- Què és una molècula d un element? 22.-Què és una molècula d un compost químic? 23.- Què és la massa molecular relativa? RESPOSTES:

19 Alumne/a Liti Rubidi Estronci Circoni Crom Plati Zinc Estany Arsenic Bismut S Cl Sb Pb O N Na Fe Ca Sr

20 Alumne/a 1.- Què és un àtom? 2.- Entre quins valors varia la mida dels àtoms (expressa el resultat en pm)? 3.-Parts en les que podem dividir un àtom. 4.- Què hi ha dins d un àtom? 5.- Completa la següent taula: Massa Protó Neutró Electró Càrrega elèctrica En quin lloc de l àtom es troba 6.- Què és el nombre atòmic d un àtom? 7.- Com estan els elements ordenats en la taula periòdica?

21 8.- Què son els isòtops? 9.- Massa atòmica relativa d un element Que vol dir: Sr 2+ ; Br - ; Fe 3+ ; Ni 2+