NOMBRE: CURSO: HOJAS DE ACTIVIDADES FÍSICA Y QUÍMICA 3º DE ESO

NOMBRE: CURSO: HOJAS DE ACTIVIDADES FÍSICA Y QUÍMICA 3º DE ESO Tema 3-LA MATERIA Y SU ASPECTO ACTIVIDAD 1: Mezclas y sustancias puras Ya has estudiado que la materia es todo aquello que tiene masa y que ocupa un lugar en el espacio Es decir, que tiene volumen Por tanto, son materia tanto los seres vivos como los cuerpos o sistemas inanimados Un gato, una planta, una piedra, el agua de un vaso o el aire que respiramos son materia Todo lo que es materia es, o una SUSTANCIA, o una MEZCLA DE SUSTANCIAS El oro o la plata, por ejemplo, son sustancias puras, pero lo normal es encontrar la materia formada por mezclas Así, las rocas están constituidas por sustancias que llamamos minerales También es una mezcla el agua de los océanos (que no sólo es agua, ya que lleva disuelto cloruro de sodio, yoduro de sodio, etc) o el aire de nuestro planeta (mezcla de oxígeno, dióxido de carbono, nitrógeno, etc) Nuestro cuerpo y el de cualquier ser vivo, animal o vegetal, también está constituido por diferentes sustancias (proteínas, grasas, hidratos de carbono, etc) Ya sabes que una sustancia es un tipo concreto de materia que se puede identificar por sus propiedades específicas Tendrá una temperatura de fusión y de ebullición propia, una densidad característica y será soluble en unas sustancias e insoluble en otras, etc Además de identificarlas, las diferentes propiedades de las sustancias sirven para separarlas cuando están mezclada unas con otras 1- Qué es una sustancia? 2-Cita tres ejemplos de sustancias y tres ejemplos de mezclas de sustancias que aparezcan el texto que acabas de leer 3-Cita cuatro propiedades características de las sustancias 4-Las propiedades características sirven para identificar sustancias, pero además sirven para separar unas sustancias de otras a) Qué harías para separar una mezcla de sal y arena? b) Y de hierro y arena? c) Y de agua, sal, hierro y arena? 5- Qué tendrá mayor densidad, un clavo de hierro o una viga de hierro? Qué tendrá mayor punto de fusión? 6- Es posible que dos sustancias diferentes tengan la misma densidad? Cuándo podemos estar seguros de que dos sustancias son diferentes? 1

ACTIVIDAD 2: Mezclas heterogéneas y homogéneas Si añades una cucharada de sal a un vaso de agua y agitas, el aspecto final de la mezcla es homogéneo Parecerá que tienes agua pura Sin embargo, si añades una cucharada de arena a un vaso de agua, por mucho que agites la arena no se disolverá, y el aspecto será heterogéneo, una parte de la arena estará en el fondo y otra parte estará en suspensión en el agua y poco a poco se irá posando en el fondo del vaso Se dice que un sistema material es una MEZCLA HETEROGÉNEA cuando está formado por dos o más sustancias, y las propiedades difieren de un punto a otro del sistema Además, a simple vista se pueden distinguir los componentes Por ejemplo: una mezcla de arena y agua o una roca de granito Un sistema material es una MEZCLA HOMOGÉNEA cuando está formado por dos o más sustancias pero tiene las mismas propiedades en todos los puntos del sistema A simple vista no se pueden distinguir sus componentes Por ejemplos: el aire o el agua del grifo Una mezcla homogénea también se llama DISOLUCIÓN Un sistema material es una SUSTANCIA PURA (es decir, no es una mezcla) cuando tiene unas propiedades características definidas y no se puede separar en dos o más sustancias mediante técnicas de separación de mezclas como la filtración, la destilación, la cristalización, etc 1-Copia en tu cuaderno y une mediante flechas las definiciones correctas: Está formado por dos o más sustancias y las propiedades difieren a un punto a otro del sistema Un sistema es una mezcla heterogénea cuando Los componentes se distinguen a simple vista Un sistema es una disolución cuando Un sistema es una sustancia pura cuando Tiene unas propiedades características definidas y no se puede separar en dos o más sustancias mediante las técnicas ordinarias Está formado por dos o más sustancias pero tiene las mismas propiedades en todos los puntos del sistema Los componentes no se distinguen a simple vista 2- Puede haber una sustancia pura con aspecto heterogéneo? 3- Puede haber un sistema de aspecto homogéneo que tenga más de una sustancia? 2

ACTIVIDAD 3: La materia y las moléculas Vas a hacer unos dibujos para recordar cómo están organizadas las moléculas en los diferentes estados de agregación Dibuja las moléculas con las figuras siguientes: Un refresco compuesto por agua (H 2 O), glucosa (C 6 H 12 O 6 ) y dióxido de carbono (CO 2 ) El aire de esta habitación, compuesto de nitrógeno (N 2 ) y oxígeno (O 2 ) Un pequeño cristal de glucosa sólida (C 6 H 12 O 6 ), que es una sustancia pura Abajo tienes la molécula de glucosa (C 6 H 12 O 6 ) Como ves, representarla tal y como es, con todos sus átomos, resulta muy complejo 3

Composición de algunos sistemas materiales frecuentes en nuestra vida cotidiana: SISTEMA MATERIAL Jugo de limón Lejía Marco de ventanas SUSTANCIAS QUE LO FORMAN Agua (H 2 O), ácido cítrico (C 6 H 10 O 8 ), Agua (H 2 O), hipoclorito de sodio (NaClO) Aluminio (Al) Leche Agua (H 2 O), proteínas (lactoalbúmina), grasas, azúcares (lactosa, C 12 H 22 O 11 ) Azúcar Sacarosa (C 12 H 22 O 11 ) de la cocina Butano (C 4 H 10 ) Alcohol medicinal Etanol (C 2 H 6 O) y agua (H 2 O) Coca-cola Agua (H 2 O), dióxido de carbono (CO 2 ), cafeína (C 8 N 4 O 2 H 10 ) Amoníaco para limpieza Agua (H 2 O) y amoníaco (NH 3 ) Agua de mar Mercurio del termómetro Sal de cocina Cable eléctrico Aceite Agua (H 2 O), cloruro de sodio (NaCl), yoduro de sodio (NaI), Mercurio (Hg) Sal de cocina (NaCl) Cobre (Cu) Glicerol trioleato (C 57 H 104 O 6 ), ácido oleico (C 18 H 34 O 2 ), Vinagre Agua (H 2 O), ácido acético (C 2 H 4 O 2 ) Aspirina Ácido acetilsalicílico (C 9 O 4 H 8 ), sacarosa (C 12 H 22 O 11 ), Orina Urea (CON 2 H 4 ), ( agua (H 2 O) Adoquín de granito Aire Petróleo Sangre Cuarzo (dióxido de silicio, SiO 2 ), feldespato (silicato aluminopotásico, KAlSi 3 O 8 ) y mica Nitrógeno (N 2 ), oxígeno (O 2 ), helio (He), neón (Ne), argón (Ar), agua (H 2 O), dióxido de carbono (CO 2 ), Metano (CH 4 ), propano (C 3 H 8 ), butano (C 4 H 10 ), octano (C 8 H 18 ), hexadecano (C 16 H 34 ), Hemoglobina (C 2953 H 4664 O 832 N 812 S 8 Fe 4 ), agua (H 2 O), glucosa (C 6 H 12 O 6 ), cloruro de sodio (NaCl), 4

ACTIVIDAD 4: Sustancias puras: Elementos y compuestos 1-Los dibujos de abajo representan gases a) Por qué? b) Cuál de ellos A, B, C, ó D representa una mezcla? c) Y una sustancia pura? d) Y un elemento? e) Y un compuesto? 2-Los dibujos de abajo representan sustancias en estado líquido o en estado sólido a) Cuál de ellos, A, B, C, ó D representa una mezcla? b) Y una disolución? c) Y una sustancia pura? d) Indica cuáles son líquidos y cuáles son sólidos e) Cuál representa un elemento y cuál un compuesto? 5

ACTIVIDAD 5: Descomposición de compuestos Las sustancias puras pueden ser sustancias simples o elementos (sustancias formadas por una sola clase de átomos) o sustancias compuestas o compuestos (sustancias formadas por más de una clase de átomos) Los compuestos se pueden descomponer en sustancias simples o elementos mediante dos procedimientos: la descomposición térmica y la descomposición electrolítica o electrolisis 1º Ejemplo: Descomposición térmica del clorato de potasio: se produce oxígeno (un elemento) y cloruro de potasio (otro compuesto) 2º Ejemplo: Descomposición electrolítica del agua: se produce oxígeno e hidrógeno Escribe debajo de cada sustancia si se trata de un elemento o de un compuesto 6

ACTIVIDAD 6: Lectura EL DESCUBRIMIENTO DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS Los primeros elementos metálicos que conoció el ser humano, debieron encontrarse en forma de pepitas Posiblemente fueron trozos de oro o de cobre, ya que estos son de los pocos metales que se hallan libres (sin combinar), en la naturaleza El color rojizo del cobre y el tono amarillo del oro, así como su brillo metálico, debieron llamar poderosamente la atención El cobre nativo era muy práctico para fabricar diversos instrumentos como herramientas, armaduras, o puntas de lanza Sin embargo era escaso Pero de algún modo se descubrió que al calentar con leña determinados minerales, como la malaquita, aparecían entre las cenizas pequeñas gotas de cobre rojo brillante Ya conoces este proceso, es una descomposición térmica, es decir, se obtenía el elemento cobre a partir de un mineral, de un compuesto que contenía cobre También se conocía otro metal mucho más duro, pero bastante más escaso, el hierro, cuya única fuente eran trozos de meteoritos, y no había ningún procedimiento para separarlo o extraerlo de los minerales El problema es que el hierro está unido mucho más firmemente a los otros elementos que con él forman el mineral, y la descomposición térmica requiere temperaturas mucho más altas Finalmente, se acabó descubriendo que se podían alcanzar estas temperaturas utilizando fuego de carbón vegetal en vez de leña En este proceso, además, el carbón o carbono, que es otro elemento, desplaza y libera al hierro, combinándose con los otros elementos que componen el mineral alúmina o la magnesia, que no podían ser descompuestas calentándolas enérgicamente con carbón vegetal La sospecha se confirmó cuando hallaron un medio para hacerlo: la electricidad Así, cuando el físico italiano Alessandro Volta inventó la pila eléctrica en 1800, el mundo científico comenzó a investigar con la corriente eléctrica Enseguida se hizo circular la corriente a través del agua consiguiendo descomponerla en oxígeno e hidrógeno Ya conoces este fenómeno, es la electrolisis o descomposición electrolítica Cuando finalmente se aplicó esta técnica a otras sustancias, se obtuvieron muchos elementos nuevos Por ejemplo, de la cal se extrajo el calcio y de la magnesia el magnesio También se hizo pasar la electricidad a través de las cenizas de determinadas plantas, llamadas alcalinas y se obtuvieron dos elementos sumamente reactivos, el sodio y el potasio El potasio, muy reactivo, se utilizó en lugar del carbón vegetal para liberar a otros elementos Se había visto que se adhería con mucha fuerza al oxígeno Así cuando se calentó la sílice (SiO 2 ) con potasio, éste se combinó con el oxigeno liberándose un nuevo elemento: el silicio Y lo mismo se hizo con el llamado ácido bórico, obteniéndose el boro De esta manera, sin dejar de avanzar, a mediados del siglo XIX ya se conocían unos 60 elementos Fue en esta época cuando, para poner orden, se estableció el sistema de símbolos actual y el científico ruso Mendeleiev organizó los elementos en la tabla periódica óxido de hierro + carbono óxido de carbono + hierro Con este tipo de técnicas se llegaron a descubrir en la antigüedad otros elementos metálicos, como el mercurio, el estaño o el plomo Junto con el carbono también se conocía otro no metal, el azufre, que se puede encontrar sin combinar en las regiones volcánicas Aunque estas sustancias son hoy conocidas como elementos, eso no quiere decir que fuesen consideradas necesariamente como tales Fue el científico Robert Boyle quien, en el siglo XVII, definió lo que debía ser un elemento químico: un elemento es una sustancia que no puede ser descompuesto en otras sustancias más simples Hoy en día lo definimos como una sustancia formada por una sola clase de átomos En el siglo XVIII se descubrieron varios elementos gaseosos, como el nitrógeno y el oxígeno Por ejemplo, en el laboratorio, al calentar el compuesto clorato de potasio se descompone produciendo oxígeno El hidrógeno se puede obtener tratando diversos metales, como el aluminio o el cinc, con un tipo de sustancias llamadas ácidos En aquella época, muchos químicos sospechaban que unas cuantas sustancias catalogadas como elementos, eran realmente compuestos Era el caso de la sílice, la cal, la 1 Qué elementos se encuentran libres en la naturaleza? 2 Qué crees que es el mineral llamado malaquita, un elemento o un compuesto? Por qué? 3 En qué se diferencia la reacción de obtención del cobre de la del hierro? 4 Cuántos elementos químicos se conocían, más o menos hasta la época de Boyle? 5 Son compatibles las definiciones de Boyle y la actual de elemento químico? 6 Qué elementos gaseosos se descubrieron a lo largo del siglo XVIII? 7 Por qué se pensaba que la sílice, la cal, la alúmina o la magnesia eran elementos químicos? 8 Qué elementos nuevos se descubrieron mediante la electrolisis? 9 Muchos minerales son óxidos metálicos Qué función cumple el carbono en el proceso de obtención del metal? Y el potasio? 10 Cuántos elementos químicos se conocían a mediados del siglo XIX? Que científicos los organizaron en la llamada tabla periódica de los elementos? 7

ACTIVIDAD 7: Técnicas de separación de las mezclas heterogéneas Cómo separarías las siguientes mezclas heterogéneas en sus componentes? a) Una mezcal de serrín y limaduras de hierro b) Una mezcla de limaduras de aluminio y limaduras de hierro c) Una mezcla de arena y agua d) Una mezcla de serrín y arena e) Una mezcla arena y sal f) Una mezcla agua y gasolina g) Una mezcla arena, sal y limaduras de hierro ACTIVIDAD 8: Los sistemas materiales homogéneos 1- Porqué decimos que una mezcla de alcohol y agua es una disolución y no una mezcla heterogénea? 2-Una mezcla de 22 ml de alcohol y 22 ml de agua ocupan un volumen final de 42 6 ml Cuál crees que es la razón? 3- Qué tiene que suceder, de acuerdo con la teoría cinético-molecular para que se produzca la disolución de un soluto en un disolvente? 4-Copia la tabla de abajo en tu cuaderno y complétala Disolvente Soluto Ejemplo Molécula de agua (H 2 O) Molécula de alcohol (C 2 H 6 O) 5-Indica el estado físico de cada componente en las siguientes disoluciones: a) eosa; b) Agua de mar; c) Bronce; d) olina ACTIVIDAD 9: Técnicas de separación de mezclas homogéneas Cómo separarías las siguientes disoluciones en sus componentes? a) Alcohol y agua mezclados b) Sal de cocina disuelta en agua c) Arena, azúcar y agua d) Aceite y vinagre 8

ACTIVIDAD 10: Coloides Entre las mezclas homogéneas y las heterogéneas existe otro tipo de mezclas, que a simple vista se ven homogéneas, en el que las partículas de soluto tienen el tamaño adecuado para ser observadas a través de un ultramicroscopio Se llaman disoluciones coloidales o, simplemente, coloides Es el caso de la leche, la gelatina, la mayonesa, la nata batida, las pinturas, la espuma de cerveza, las nubes, etc En las disoluciones verdaderas, como la sal en el agua, el tamaño de las partículas de soluto es inferior a 1 mμ (una milimicra) y no se pueden ver con el ultramicroscopio, mientras que en las mezclas heterogéneas, como la arena en el agua, es superior a 100 mμ En los coloides, el tamaño del soluto, es intermedio y cuando se observa a través del ultramicroscopio se ve el movimiento browniano Es decir el movimiento de las partículas de soluto provocado por el impacto de las partículas de disolvente Por este motivo se mantienen dispersas y no sedimentan, cosa que no sucede en las mezclas heterogéneas, donde el tamaño de las partículas es demasiado grande y se acaban posando en el fondo Un método para diferenciar un coloide de una disolución es hacer pasar un rayo de luz por ellos Cuando la luz atraviesa el coloide, las partículas de soluto dispersan la luz (efecto Tyndall) y se hacen visibles Un efecto que no sucede al pasar por una disolución, debido al menor tamaño de las partículas 1- Cuál es el tamaño de las partículas de soluto en los coloides? 2- Por qué no precipitan o sedimentan las partículas de soluto en los coloides? 3- Los coloides son mezclas homogéneas o heterogéneas? 4- Cómo se pueden distinguir los coloides de las disoluciones verdaderas? 5-Copia la tabla de abajo en tu cuaderno y complétala Medio dispersante (Disolvente) Coloide (Soluto) Nombre del coloide Ejemplos 6-Cuando un perfume sale a través de un nebulizador se forma un coloide a) Indica la fase dispersa y el medio dispersante b) A partir de la tabla superior, identifica el tipo de coloide ACTIVIDAD 11: Concentración de las disoluciones Observa los datos y los dibujos y calcula la concentración de cada una de las siguientes disoluciones (en gramos por litro) cuando se halla disuelto todo el soluto: a) Datos s = 3 g d = --- D = 2 L b) Datos s = 4 g d = --- D = 5 L c) Datos s = 5 g d = --- D = 750 cm 3 9

ACTIVIDAD 12: Concentración de una disolución Calcula la concentración de las siguientes disoluciones: Soluto Disolvente Disolución Concentración (g/l) 14 g 2 L 21 g 3 L 17,5 g 2,5 L 25,9 g 3700 cm 3 ACTIVIDAD 13: Problemas de disoluciones 1-Hemos preparado una limonada añadiendo azúcar a un recipiente en el que hay agua con limón La concentración de azúcar en esa disolución es de 40 g/l a) Qué cantidad, en volumen, tendremos de limonada? b) Cuál será la concentración de un vaso lleno de esa limonada? 2-Irene y José se han encargado de preparar limonada para una fiesta Irene preparó 2 litros de limonada en los que echó 200 gramos de azúcar José preparó 1,5 litros en los que echó 150 gramos de azúcar a) Quién preparó más limonada? Quién gastó más azúcar? b) Qué limonada estaba más dulce? 3-Queremos preparar 1,5 litros de limonada para lo cual añadimos 90 gramos de azúcar al recipiente que contiene el agua con limonada, y agitamos hasta que todo el azúcar ha quedado disuelta Para comprobar si efectivamente hay 1,5 litros lo echamos todo en una botella de esa capacidad y observamos que la botella se llena a) Cuál es la concentración de azúcar en esa limonada? b) Si tomamos un vaso de 250 cm 3, cuál será la concentración de azúcar en ese vaso? c) Qué cantidad de azúcar hay en el vaso? 4-En un vaso que contiene agua se han echado 10 gramos de sal Con una probeta se ha medido el volumen de la disolución resultante y se ha encontrado un valor de 150 cm 3, expresa el valor de la concentración de esa disolución 5-Ordena de mayor a menor concentración las siguientes disoluciones: a) 6 g soluto en 200 cm 3 disolución b) 11,3 g de soluto en 1 litro de disolución c) 0,7 g de soluto en 1 cm 3 de disolución 6- Cómo prepararíais una disolución de cloruro sódico en agua si la concentración de la misma queremos que sea de 50 g/litro? 7- Qué tanto por ciento de sal (cloruro de sodio) contiene el agua de mar si de 1 kg de agua se obtiene 25 g de dicha sal? 8-Se disuelven 0 01 kg de cloruro de potasio en 990 g de agua Cuál es la concentración de esta disolución en porcentaje en masa? 10

ACTIVIDAD 14: Lectura IMPORTANCIA DE LAS DISOLUCIONES ACUOSAS El agua de mar y las aguas continentales, tanto las superficiales como las subterráneas, son disoluciones que transportan sustancias disueltas Las disoluciones acuosas son muy importantes en el mantenimiento de la vida Así, las raíces de las plantas absorben los nutrientes del suelo, previamente disueltos en agua Las disoluciones acuosas también son importantes en los procesos de digestión Los alimentos que tomamos se disuelven durante la digestión para poder pasar a la sangre, y de ahí a las células Las disoluciones acuosas son útiles en los procesos de extracción de la minería Por ejemplo, para extraer la sal de una mina se introduce agua para que disuelva la sal, y después se bombea hacia el exterior También son útiles en las actividades agrícolas Por ejemplo, para dispersar de forma homogénea una sustancia, tal como un insecticida, sobre una gran superficie Por último, son importantes en los procesos químicos de los laboratorios y en la industria química y farmacéutica Por ejemplo, las disoluciones se utilizan para purificar sustancias, disolviéndolas en agua y cristalizándolas a continuación Muchos medicamentos se fabrican o son tomados en forma de disolución La mayoría de las reacciones químicas se llevan a cabo en disolución, porque de esta manera los reactivos reaccionan más rápidamente Tarea: Elabora un mapa conceptual que refleje la información de esta lectura ACTIVIDAD 15: Curvas de solubilidad Preguntas: a) Cuál es la sustancia (sólida) cuya solubilidad varía menos con la temperatura? b) Y cuál es la sustancia (sólida) cuya solubilidad varía más con la temperatura? c) Qué solubilidad tiene el KNO 3 a 25 ºC? d) Y a 45 ºC? d) Cuántos gramos de KNO 3 precipitarán si una disolución saturada* se enfría de 45 ºC a 25 ºC? *Una disolución saturada es aquella que ha llegado al límite, y ya no admite más soluto 11

ACTIVIDAD 16: Solubilidad 1- Qué es una disolución saturada? 2- Cómo podríamos preparar una disolución de azúcar en agua para estar seguros de que está saturada? 3-Tenemos una disolución saturada de azúcar en agua Qué debemos hacer para, a partir de ella, obtener una disolución diluida de azúcar en agua? 4-Tenemos una disolución diluida de azúcar en agua Cómo podríamos conseguir que esa disolución fuese más concentrada? 5-En 100 cm 3 de agua se disuelven como máximo 108 g de un sólido De qué sólido se trata? 6-En 350 g de agua se disuelven, como máximo, 122,5 g de una sustancia De qué sustancian se trata? 7-Quieres preparar una disolución saturada de sal común en agua Qué cantidad exacta de sal debes mezclar con 50 cm 3 de agua? Cuál sería la masa de la disolución? Y el volumen? 8-Mezclamos 75 cm 3 de agua con 45 g de sal común Qué masa de sal queda en el fondo? Cuál es la masa del líquido final? 9-En 100 cm 3 de agua echamos 200 g de una sustancia desconocida X Agitamos y filtramos El líquido resultante tiene una masa de 188 g De qué sustancia se trata? Tabla de solubilidades (20ºC) (g de soluto/100 g de agua) Sustancia Sal común (cloruro de sodio) Cloruro de potasio Nitrato de plata Nitrato de potasio Nitrato de sodio Cloruro de bario Cloruro de calcio Nitrato de calcio Carbonato de sodio Hidróxido de sodio Hidróxido de calcio Sulfato de calcio Carbonato de calcio Solubilidad 36 34 222 32 88 35 73 126 19 108 0,17 0,20 0,0013 Objetivos de la unidad Al finalizar este tema serás capaz de contestar las siguientes cuestiones Indica mediante una marca, tu grado de conocimiento ellas 1) En qué se diferencia una sustancia pura de una mezcla? 2) Qué tipos de sustancias puras hay? Qué es un elemento químico? En qué se diferencia de un compuesto químico? 3) Cuáles son los métodos para separar una mezcla heterogénea? 4) Cuáles son los métodos para separar una mezcla homogénea? 5) Cómo se indica numéricamente lo concentrada que está una disolución? 6) Qué es la solubilidad de una sustancia en agua? Cómo se mide? No lo sé Lo sé a medias Lo sé 12