CIENCIAS NATURALES 7E. 4a GUIA

INSTITUCIÓN EDUCATIVA JESUS MARIA ORMAZA  

Instrucciones para el desarrollo del trabajo: ENVIAR  a gbetancourtportilla@gmail.com según los acuerdos con la docente    

 DOCENTE: GLORIA DEL ROSARIO BETANCOURT P.                      

Guía N° 4                  GRADO 7 E.                                                                 CUARTO PERIODO                                                           

               Área: CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL

                    

TEMA:  FÒRMULAS QUIMICAS, SUSTANCIAS PURAS Y MEZCLAS, MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS.                  

OBJETIVO:

TEMA 1.   FORMULAS QUIMICAS:La clase antepasada vimos la estructura de la materia y las partículas en los que están constituidos los átomos. En la pasada  la diferencia entre masa atómica y  masa molecular e importancia de los isotopos

INDAGACION:  Los científicos han desarrollado diferentes formas de representar los compuestos químicos utilizando para ello los símbolos de los elementos químicos. Nosotros también continuamente representamos situaciones de diferentes formas.

Inventa un dibujo para representar cada una de las siguientes situaciones: • No corra en los pasillos, Límpiese los pies, hable más alto, Niños jugando.Explica en tu cuaderno que tuviste en cuenta para representar con dibujos las anteriores acciones.

CONCEPTO:  En todo el mundo, la molécula de agua se representa mediante la fórmula H2O, es decir, dos átomos de hidrógeno por uno de oxígeno; esto indica que las fórmulas químicas constituyen un lenguaje universal. Una fórmula está constituida por símbolos químicos que indican los elementos que forman un compuesto. Por ejemplo, KCl es la fórmula de cloruro de potasio. Este compuesto está formado por un átomo de potasio y un átomo de cloro. Otro caso es la fórmula del dióxido de azufre, SO2, la cual está formada por la unión de un átomo de azufre y dos átomos de oxígeno. Cuando los átomos de los distintos elementos no están en igual número, la relación en la que se encuentran se indica mediante subíndices; ej: en el SO2 el azufre tiene subíndice 1 (por tener este valor no se escribe) y el oxígeno tiene subíndice 2.

El subíndice es el número colocado a la derecha y en la parte inferior del símbolo que indica el número de átomos de cada elemento presentes en una fórmula química. Al observar una fórmula química se puede conocer tanto los elementos que constituyen un compuesto, como el número de átomos de cada elemento que en él se encuentran. Si a la fórmula se le antepone un número, llamado coeficiente, éste señala la cantidad de moléculas de un compuesto; por ejemplo, 3H2O significa que hay 3 moléculas de agua. En estos casos, el coeficiente se escribe más grande que los subíndices.

¿Por qué se dice que las fórmulas químicas son universales?                Argumenta tu respuesta.

 

Tipos de fórmulas: moleculares, empíricas, condensadas, y electrónicas, veamos:

Fórmulas moleculares Estas fórmulas expresan el número de átomos de cada elemento contenidos en la molécula de un compuesto; por ejemplo, la fórmula del dióxido de carbono (CO2) indica que cada molécula contiene un átomo de carbono y dos de oxígeno.

 Fórmulas condensadas Las fórmulas de este tipo indican la cantidad de átomos de cada elemento presentes en un compuesto; por ejemplo, la fórmula condensada del alcohol etílico es C2H6O e indica que en una molécula de este alcohol se encuentran 2 átomos de carbono, 6 de hidrógeno y 1 de oxígeno.          

Fórmulas estructurales Estas fórmulas son la representación gráfica de la unión de los átomos para formar una molécula; indican la proporción de átomos y la estructura de la molécula; por ejemplo, la fórmula desarrollada o estructural del C2H6O (alcohol de caña o etílico) es:

Fórmulas electrónicas: Son aquellas que representan una molécula incluyendo todos los electrones externos de los átomos que la constituyen, estén o no comprometidos en la unión química. También reciben el nombre de fórmulas de Lewis, en honor al científico que las desarrolló. Los electrones se pueden representar por medio de puntos, círculos o cruces como se ilustra a continuación:

 Diariamente nos relacionamos con muchas personas, familiares, amigos, utilizando el mismo idioma o lenguaje. También los científicos, como los químicos, físicos, matemáticos de cualquier parte del mundo, se deben comunicar entre sí, de una forma muy técnica y específica, creando para ello un lenguaje propio, que incluye símbolos, fórmulas, leyes, entre otros.

Explica qué información se puede obtener de una fórmula química, da ejemplos. Explica que importancia tiene para la industria representar las sustancias o compuestos por medio de fórmulas. APLICA:       1. El ácido sulfúrico y el hidróxido de sodio son dos compuestos químicos muy utilizados en la industria; Consulta de ellos: a.Fórmulas químicas.                                                   b.Usos de esos compuestos en la industria. 2. El ácido sulfúrico, el ácido sulfuroso y el ácido nítrico son compuestos que constituyen la llamada “lluvia ácida” que cae sobre la tierra y afecta el suelo y las edificaciones. Consulta según el texto lo siguiente: a. Fórmulas químicas de los ácidos mencionados.   b.¿Qué efectos genera la lluvia ácida en los suelos y en las edificaciones? . c. Elabora una propuesta para reducir la producción de lluvia ácida.  Explica que importancia tiene para la industria representar las sustancias o compuestos por medio de fórmulas.

 

TEMA 2: SUSTANCIAS PURAS Y  MEZCLAS     

MEZCLAS: Generalmente, los elementos químicos o los compuestos, no existen en la naturaleza en estado puro. Es decir que se encuentran mezclados con otros elementos o sustancias. Todos los objetos que encontramos a nuestro alrededor son materiales que se presentan en forma de sustancias puras y mezclas. Por ejemplo el agua, la sal, el azúcar, el hidrógeno, son sustancias puras que tienen propiedades definidas. Las mezclas se forman por la unión de dos o más sustancias cuyas proporciones varían y en las que las propiedades de las sustancias se mantienen constantes; el aire es una mezcla de gases, como el oxígeno, nitrógeno, vapor de agua, entre otros.

 

SUSTANCIAS PURAS Y MEZCLAS

INDAGACION: Nancy  y su familia salen de paseo el domingo. Ellos llevan diferentes comidas para preparar y almorzar juntos. El hermano de Nancy prepara un sándwich con pan, jamón y queso; la mamá disuelve un paquete de refresco en agua, el papá prepara una vinagreta con aceite, agua, vinagre y especias y Nancy prepara una ensalada de verduras con tomate, lechuga, pepino y cebolla. Cada uno preparó diferentes comidas para disfrutar un delicioso día de campo. Ubica los elementos que se necesitan para preparar cada uno de los alimentos que Nancy y su familia prepararon. Completa el cuadro. Trabaja en tu cuaderno.

¿Qué debe hacer Nancy si alguno de los miembros de la familia le dice que quiere ensalada pero sin tomate?

 ¿Que puede hacer la mamá si alguno de los miembros dice que no quiere refresco y otro le dice que lo quiere menos concentrado?

 ¿Qué debe hacer el hermano de Nancy si alguien le dice que no quiere sándwich con queso?

 ¿En qué situaciones de las presentadas es más fácil separar los elementos y en cuáles el proceso es más difícil?

CONCEPTUALIZACION:  En la actividad de indagación te pudiste dar cuenta de que existen unos elementos que pueden ser el resultado de mezclar o combinar otros elementos. Igualmente, en la naturaleza existen distintos materiales o elementos que pueden mezclarse para conformar otros. Todos ellos hacen parte de la materia

SUSTANCIAS PURAS: En el gran esquema de clasificación de la materia, existe un grupo de materiales, en los que se encuentran las sustancias puras y las mezclas. Una sustancia pura es una sustancia que presenta composición fija y propiedades definidas. De acuerdo a su composición química, hay dos clases de sustancias puras: sustancias simples o elementos y sustancias compuestas o compuestos. Hay variedad de ellas y que se pueden separar por diferentes métodos.

ACTIVIDAD:     Elabora una lista de cinco compuestos que utilices en tu vida cotidiana. Consulta cómo están conformados y sus usos.

Propiedades de las sustancias puras: Cualquier característica por medio de la cual pueda describirse e identificarse una sustancia, se considera como propiedad; por ejemplo, la glucosa (azúcar) puede identificarse por su sabor dulce y el cloruro de sodio (sal de cocina) puede diferenciarse por su sabor salado. Las propiedades pueden ser físicas y químicas.

Propiedades físicas: Son aquellas que determinan algunas características de la materia sin que ocurra ningún cambio en su naturaleza. Son:

1.Propiedades Organolépticas. Son las que se perciben con los órganos de los sentidos: color, olor, sabor, brillo, textura, sonido. Por ejemplo, se puede percibir que el mar es azul y que el algodón es suave. De esta manera, se pueden reconocer diversos materiales.

Otras propiedades físicas que permiten caracterizar las sustancias son: estado físico, densidad, punto de ebullición, punto de fusión, solubilidad, dureza, elasticidad, fragilidad, entre otros.

¿Recuerdas cómo determinar algunas de estas propiedades de las sustancias?     Escoge tres de las propiedades mencionadas u otras que sepas y con ejemplos describe cómo se pueden determinar.

 Propiedades químicas. Son las que permiten caracterizar el comportamiento de las sustancias cuando éstas se transforman o se combinan con otras. Por ejemplo, cuando una puntilla se deja expuesta al aire por algún tiempo, se observa una delgada capa de óxido en la superficie de la puntilla; se dice que la puntilla se oxidó. Esto nos indica una propiedad química del hierro ya que se produjo una oxidación, es decir un cambio químico. Se consideran propiedades químicas: la combustión, la capacidad de oxidarse, la afinidad con otras sustancias (agua, ácidos).

Consulta en alguna fuente sobre este tema y elabora un cuadro en el que describas con ejemplos las propiedades químicas mencionadas.

MEZCLAS: Las mezclas se definen como la unión de dos o más sustancias, en las que cada una de ellas conserva sus propiedades físicas y químicas, y sus proporciones son variables. Ejemplos de mezclas son: el agua con azúcar, el hierro con azufre, el agua con arena.

Se clasifican en mezclas homogéneas y heterogéneas. Veamos:

Mezclas homogéneas. Se dice que una mezcla es homogénea cuando sus componentes están distribuidos uniformemente, de manera tal que cualquiera de sus partes está en la misma proporción y presenta las mismas propiedades; por ejemplo, si añadimos sal en un vaso con agua, la sal aparentemente desaparece y se forma una mezcla homogénea; si tomamos una porción de esta mezcla, sin importar su volumen o masa, tendrá la misma composición y características de la mezcla inicial. Mezcla de agua con azúcar, las propiedades de cada componente no varían.         Mezclas heterogéneas. Son mezclas cuyos componentes se distinguen a simple vista y están distribuidos uniformemente; algunos ejemplos son: agua y arena, arena y grava, ensalada de frutas o de verduras, las rocas, aceite con vinagre.

ACTIVIDAD DE APLICACIÓN: DISTINGO MEZCLAS

Realiza el experimento donde observarás las características de una mezcla.

Material: sal de cocina, arena, azucar, cal (óxido de calcio en lo posible), limadura de hierro o grapas, lupa, imán, vaso de precipitados, agitador de vidrio y cuchara pequeña. Procedimiento: Anota en tu cuaderno cada una de las observaciones hechas durante los experimentos.•    Observa con la lupa las características del azucar y de las limaduras de hierro. •Coloca sobre la superficie de una hoja de papel pequeñas cantidades de arena y limaduras de hierro; con ayuda de una cuchara pequeña revuelve bien. Observa las características de la mezcla.

•Acerca el imán a la mezcla y observa lo que sucede. ¿Qué propiedad del azucar y qué propiedad de la limadura de hierro permite separarlos? •En un vaso coloca una cucharadita de sal y otra de azùcar, revuelve, observa las características de la mezcla.,agrega agua a la mezcla hasta completar la mitad de la capacidad del vaso, agita su contenido y deja reposar hasta aclarar nuevamente.

2. Responde en tu cuaderno: ¿Se distinguen los componentes de las mezclas en ambos casos? Explica.

 •¿Cómo se clasifican cada una de las mezclas empleadas en los procedimientos?     Qué propiedades de las sustancias fueron utilizadas para lograr separarlas?

Métodos de separación de mezclas        

INDAGACION: En algunas regiones de nuestro país el agua que llega a los hogares no es potable, es decir, no es apta para consumo humano. Esto se debe a que el agua proveniente de los ríos no es sometida a procesos de filtración y tratamiento, por lo tanto llega a los hogares e industrias con microorganismos e impurezas provocando muchas enfermedades. Todo esto por la falta de plantas de potabilización. Comenta con la familia eel texto anterior y responde en tu cuaderno:

•¿Qué medidas toman en tu hogar para tratar el agua que utilizan para el consumo?      •                                              ¿Cuáles procesos crees que utilizan las plantas de potabilización del agua, para que ésta llegue a los hogares en condiciones óptimas para su consumo?      Complementa con dibujos.         

Métodos físicos sencillos de separación  de mezclas.

Los componentes de una mezcla se pueden separar por métodos físicos sencillos, aprovechando sus propiedades físicas, por ejemplo: una mezcla de arena y limaduras de hierro se puede separar con un imán: al acercarlo a la mezcla, el hierro será atraído (aquí se aprovecha la propiedad magnética de dicho metal); otro ejemplo es una mezcla de aceite y agua: se separan aprovechando la diferencia de densidad de cada líquido, pues el aceite tiende a estar encima del agua, por ser menos denso.

CONCEPTO: El comportamiento de las mezclas es tan variado y complejo, que es difícil aplicar el mismo método para separar los componentes de cualquier mezcla. Por esta razón, se han desarrollado varios métodos de separación de mezclas, entre los cuales se encuentran: la filtración, la sublimación, la cristalización, la centrifugación, la destilación, la evaporación y la decantación. Para la creación de los diferentes métodos fueron consideradas las características y propiedades físicas de las sustancias que forman las mezclas. Por ejemplo, para separar un sólido disuelto en líquido, se emplea el método de evaporación; así mismo, cuando se quiere separar un líquido de un sólido no soluble se utiliza el método de filtración y cuando se quiere separar dos líquidos miscibles (es decir, que forman una mezcla homogénea) se aplica el método de destilación.    Veamos los procesos de cada método.

Filtración: Es el método mediante el cual se pueden separar las partículas sólidas suspendidas en un líquido, al hacer pasar éste a través de un material poroso llamado filtro. Para ello se utiliza en el laboratorio un embudo y papel de filtro; este último se colocará en el embudo donde se vaciará la mezcla; al líquido separado se le llama filtrado y al sólido retenido, residuo. Ej. Cuando se quiere separar agua y arena.

A.      FILTRACION                                                               B. DESTILACION

Destilación. Se emplea para separar líquidos con diferentes puntos de ebullición. Por ejemplo, para separar una mezcla homogénea de agua y alcohol, se calienta la mezcla y el líquido con un punto de ebullición más bajo, en este caso, el alcohol, se evapora primero; los gases de éste se recogen en un aparato llamado condensador y al enfriarse regresan a su estado líquido. Así, se tendrá alcohol y agua en diferentes recipientes. Este método se emplea en laboratorios e industrias para purificar sustancias como alcohol, agua, éter.

ACTIVIDAD:  Consulta y describe el método que se utiliza para separar los componentes del petróleo.

Decantación: Método mediante el cual se puede separar un líquido de un sólido, por ejemplo, agua y barro; para poder separarlos, se deja reposar la mezcla y luego se vierte el líquido (decantado) que queda arriba en otro recipiente, separándolo del sólido (residuo). También se utiliza éste método para separar dos líquidos no miscibles (que no se pueden mezclar), por ejemplo, mezcla de agua y aceite.

Evaporación Por este método se puede separar la mezcla de un sólido disuelto en un líquido. Se calienta la mezcla hasta que se evapora el líquido completamente; por ejemplo, al calentar una mezcla de agua-sal, después de cierto tiempo el agua se evapora y la sal queda en el fondo del recipiente.

 

A.       DECANTACION                                                               B. EVAPORACION

Sublimación: Este método se emplea para separar dos sólidos (mezcla heterogénea), cuando uno de ellos puede pasar del estado sólido a gaseoso o viceversa, sin pasar por el estado líquido; es decir, cuando uno ellos es sublimable. Por ejemplo, al separar naftalina del cloruro de sodio (sal de cocina). Este método se utiliza en los laboratorios químicos para purificar sustancias como la naftalina y el yodo

 

Figura : SUBLIMACION: Para separar dos solidos: Naftalina y cloruro de sodio   CRISTALIZACION:

Cristalización: Por este método se puede separar un sólido de un líquido, en virtud de que los constituyentes de las sustancias sólidas pueden disponerse de tal manera que forman cuerpos geométricos llamados cristales. En este método se calienta la mezcla, luego se deja enfriar y se van formando cristales de diversas formas y estructuras que dependen de la naturaleza del sólido; se emplea en la industria química, especialmente en la farmacéutica para purificar sustancias.

Centrifugación: Método utilizado para separar una mezcla de sólido y líquido. Se coloca la mezcla (utilizando tubos de ensayo especiales) en un aparato llamado centrífuga; una vez allí, se le imprime un movimiento circular a una gran velocidad, lo cual provoca que las partículas del sólido se junten en el fondo y paredes del tubo formando un conglomerado llamado precipitado.  E n los laboratorios clínicos, este método se emplea para separar y cuantificar los componentes de la sangre: el plasma (parte líquida) se separa de los elementos celulares (glóbulos rojos, glóbulos blancos y plaquetas); en este caso, el plasma queda arriba y las células forman un precipitado en el fondo.

Cromatografía: Muy utilizado en la actualidad para separar mezclas de gases o líquidos. Existen diferentes técnicas, por ejemplo, la cromatografía de papel; en este proceso se coloca una muestra de la mezcla en un pedazo de papel absorbente y se pone en contacto con un disolvente. Luego el disolvente sube por el papel separando los componentes de la mezcla. En 1906, el botánico Tswett estableció este método al estudiar los pigmentos presentes en las plantas. Existen además unos métodos de separación de mezclas, muy sofisticados como: difusión, síntesis, descompresión y disolución térmica, muy empleados en la industria.

APLICACIÓN: Desarrolla la siguiente actividad:  1. Diseña una técnica para separar las siguientes mezclas: •Mezcla de arena y agua.            Mezcla de sal y agua. •       Mezcla de aceite y agua      •Mezcla de limaduras de hierro y azufre. Indica para cada caso el procedimiento que utilizarías y los materiales que se necesitan. 2. Lee nuevamente la indagación de este tema y realiza la siguiente actividad: 3.  Elabora un diseño para construir un filtro de agua para que puedas usar en tu casa. Haz la lista de materiales que usarás y el procedimiento 4. Elabora un cuadro en tu cuaderno en el que ejemplifiques mezclas que se pueden separar por filtración, evaporación y destilación. 5. Consulta y describe en tu cuaderno en qué campos de la industria se utilizan los métodos de sublimación, cristalización y centrifugación

RESUMEN: El mundo de las sustancias puras y las mezclas no se encuentra solamente en los laboratorios de química, sino en muchas situaciones de tu vida cotidiana: si combinas agua con jugo de limón y azúcar obtienes una refrescante mezcla, la limonada. Si disuelves una cucharada de bicarbonato de sodio en un vaso de agua, tendrás una mezcla que aliviará problemas digestivos como la indigestión. EL bicarbonato de sodio añadido a los ingredientes necesarios para hacer una torta (harina, huevos, aceite, leche, azúcar) hará que ésta aumente de tamaño. Las mezclas se pueden hacer fácilmente en la cocina de tu casa y que reemplazan con mucho éxito productos industriales, con frecuencia costosos, por ejemplo, si quieres obtener un pegamento efectivo y fácil de hacer, coloca una cucharada de almidón de yuca en un recipiente con agua, revuelve y ponlo al fuego hasta que esté espeso.

La separación de mezclas es un proceso muy importante en la industria química porque transforma una mezcla de sustancias en dos o más productos distintos. Por ejemplo, al descomponer el petróleo crudo en sus componentes individuales se obtienen otros hidrocarburos como el gas natural, la gasolina, el diesel, aceites lubricantes, asfalto, parafina, entre otros. Existen muchos métodos para separar mezclas, como por ejemplo, la decantación, la filtración y la destilación. La decantación se usa para separar un líquido de un sólido, haciendo reposar el sólido en el fondo de un recipiente y el líquido sube a la superficie por acción de la gravedad. En la filtración se separan sustancias sólidas colocándolas dentro de un líquido y haciéndolas pasar por un colador, para que en él queden los sólidos y pase el líquido.