Competencias que se favorecen






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Contenidos:

3.1 Identificación de cambios químicos y el lenguaje de la química

  • Manifestaciones y representación de reacciones químicas (ecuación química).

3.2 ¿Qué me conviene comer?

  • La caloría como unidad de medida de la energía.

  • Toma de decisiones relacionada con: Los alimentos y su aporte calórico.

3.3 Tercera revolución de la química

  • Tras la pista de la estructura de los materiales: aportaciones de Lewis y Pauling.

  • Uso de la tabla de electronegatividad.

3.4 Comparación y representación de escalas de medida

  • Escalas y representación.

  • Unidad de medida: mol.

3.5 Proyectos: ahora tú explora, experimenta y actúa (preguntas opcionales)

*Integración y aplicación

  • ¿Cómo elaborar jabones?

  • ¿De dónde obtiene la energía el cuerpo humano?

COMPETENCIAS QUE SE FAVORECEN: comprensión de fenómenos y procesos naturales desde la perspectiva científica. Toma de decisiones informadas para el cuidado del ambiente y la promoción de la salud orientadas a la cultura de la prevención. Comprensión de los alcances y limitaciones de la ciencia y del desarrollo tecnológico en diversos contextos.

CONTENIDO 3.1: IDENTIFICACIÓN DE CAMBIOS QUÍMICOS Y EL LENGUAJE DE LA QUÍMICA

Actividad:

Propósito: identificar las características de las reacciones químicas en productos del entorno.

Necesitarás los siguientes materiales que pueden reunir en equipo o en binas.

MATERIALES SUSTANCIAS

  • Un plato pequeño * un sobre de bicarbonato de sodio

  • Un vaso de vidrio * un limón

  • Una cuchara metálica * un poco de azúcar granulada

  • Cuchillo * una pastilla efervescente

  • Cuchara sopera

  • Cuchara grande

  • Parrilla de gas o mechero de alcohol sólido

  • Trapo para limpiar/servilletas de papel

PROCEDIMIENTO:

  1. Coloquen en un plato una cucharada de bicarbonato de sodio y anoten en la tabla de abajo sus propiedades físicas.

  2. Corten el limón con el cuchillo (con cuidado), expriman un poco de jugo en el vaso y después anoten en el cuadro de abajo, sus propiedades físicas.

  3. A continuación, viertan el jugo de limón sobre el bicarbonato que se encuentra en el plato. Describan lo que sucede.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Propiedades físicas

Color

Olor

Sabor

Estado de agregación

Bicarbonato de sodio













Jugo de limón















Agua














Pastilla efervescente













Cerillo














Lija de la caja de cerillos













  1. En el vaso de vidrio, coloquen agua hasta la mitad, retiren la envoltura de la pastilla efervescente. Anoten las propiedades físicas del agua y de la pastilla. Inicien la reacción depositando la pastilla en el vaso con agua. Describan sus observaciones detalladamente.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

  1. Ahora, saquen un cerillo de la caja, anoten sus propiedades físicas, así como la parte donde se frota el cerillo. Con cuidado, froten la cabeza del cerillo contra la lija de la caja para encenderlo. Escriban debajo qué ocurrió, así como los productos resultantes.

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

  1. Coloquen un poco de azúcar en la cuchara metálica. Anoten las propiedades físicas del azúcar en el cuadro de arriba. Después, llévenlo a calentamiento a fuego lento. Después de observar cambios en el azúcar, retírenlo del fuego y comenten lo sucedido. _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.



CONTENIDO 3.1: Identificación de cambios químicos y el lenguaje de la química

Aprendizajes esperados:

Representa el cambio químico mediante una ecuación e identifica la información que contiene.

Verifica la correcta expresión de la ecuación química utilizando el principio de conservación de la masa y la valencia.
ACTIVIDAD 3.1.1: Modelos de Lewis
Formar equipos de cuatro o cinco integrantes. Con ayuda de la tabla periódica completen la siguiente tabla.

Tabla 1

Elemento

Símbolo

Grupo

# de electrones de valencia

Modelo de Lewis

Boro
















Hidrógeno
















Nitrógeno
















Oxígeno

O

VI A

16

6




Cloro
















Flúor
















Carbono
















Helio
















Magnesio
















Aluminio

















Intercambien sus trabajos con otro equipo. Revisen el que recibieron. Si se presentan dudas, pregunten a su profesor(a).
ACTIVIDAD 3.1.2.: ¿Qué representa una ecuación química?
Para esta actividad deben contar con material para construir modelos tridimensionales de algunos compuestos: plastilina de colores, (o bolitas de unicel o dulces o chicles) y palillos de madera.
Es necesario reflexionar en cuanto a los alcances y limitaciones que presenta cada modelo para explicar ciertos fenómenos químicos.
Las reacciones químicas ocurren porque las moléculas se están moviendo y, cuando ocurren las colisiones de unas contra otras, los enlaces se rompen y los átomos se unen a otros para formar nuevas moléculas. Este proceso se representa mediante una ecuación química.
La ecuación química es una forma esquemática y sencilla de expresar, con símbolos y fórmulas, los cambios que ocurren en el transcurso de una reacción.
Formar equipos de cuatro o cinco integrantes y realizar las siguientes actividades.
Leer el siguiente texto que muestra un ejemplo de reacción química, representada con su respectiva ecuación, y realizar lo que se indica. Si ustedes usan una estufa de gas para cocinar su cena es probable que su estufa queme gas natural, compuesto principalmente por metano. El metano (CH4) es una molécula que contiene cuatro átomos de hidrógeno enlazados a un átomo de carbono. Cuando ustedes encienden la estufa, están suministrando la energía para empezar la reacción del metano con el oxígeno del aire. Durante esta reacción, los enlaces químicos se rompen y se forman nuevos enlaces. En este cambio químico, los productos que se obtienen son el dióxido de carbono y el vapor de agua (y, por supuesto, el calor y la luz que se ve en la llama).

La ecuación química de la reacción se escribe así:

CH4 (g) + 2O2 (g)  CO2 (g) + 2H2O (g) + calor

metano oxígeno dióxido de agua

molecular carbono
En una ecuación química, los elementos o compuestos que reaccionan se llaman reactivos y se colocan del lado izquierdo. En el ejemplo, el metano y el oxígeno molecular son los reactivos; enciérralos en un rectángulo azul. Del lado derecho se escribe el o los productos obtenidos cuando ocurre la reacción. A estos elementos o compuestos se les llama productos. En el ejemplo, el dióxido de carbono, el agua y el calor son los productos; enciérralos en un rectángulo rojo. Reactivos y productos se separan con una flecha, que significa “produce” o “transforma”. Las letras que están entre paréntesis representan el estado de agregación de la sustancia. En el ejemplo todos son gases. De acuerdo con lo anterior, la ecuación dice o se lee de la siguiente manera: una molécula de gas metano reacciona con dos moléculas de oxígeno gaseoso, para producir una molécula de dióxido de carbono en fase gaseosa, dos moléculas de agua en vapor y calor.
La escritura de las reacciones químicas es una forma de “lenguaje químico”; para practicarlo, realiza las siguientes actividades.
El cambio químico que tiene lugar cuando una reja, ventana o clavo de hierro se oxida, se puede representar de la siguiente manera. Identifica cada uno de los componentes de la ecuación química y escribe su significado.

4 Fe (s) + 3 O2 (g)  2 Fe 2O3 (s)

_________ ______________ ________________________________
Representa con modelos tridimensionales, usando plastilina y palillos, los reactivos presentes en la siguiente reacción y explica con los modelos cómo se forman los productos.

(Para facilitar la actividad, la ecuación no se presenta balanceada)

CH4 (g) + O2 (g )  CO2(g) + H2O (g) + calor
¿Qué enlaces deben romperse para formar los nuevos compuestos?

__________________________________

¿Queda el mismo número de átomos?

_________________________________________________________

¿Qué representa una ecuación química?

________________________________________________________

¿Qué símbolos se utilizan en una ecuación química?

______________________________________________

¿Por qué es importante representar las reacciones con ecuaciones químicas?

___________________________________________________________________________________________________________________


CONTENIDO 3.2: ¿Qué me conviene comer?

  • La caloría como unidad de medida de la energía

APRENDIZAJES ESPERADOS:

  • Identifica que la cantidad de energía se mide en calorías y compara el aporte calórico de los alimentos que ingiere.

  • Relaciona la cantidad de energía que una persona requiere, de acuerdo con las características tanto personales (sexo, actividad física, edad y eficiencia de su organismo, entre otras) como ambientales, con el fin de tomar decisiones encaminadas a una dieta correcta.

ACTIVIDAD 3.2.1. En tu escuela vas a realizar una campaña sobre alimentación equilibrada. Por ello, tienes las siguientes tareas:

1) Identificar el tipo de actividad de alumnos de tu escuela.

2) Estimar sus requerimientos energéticos por día, de acuerdo con el tipo de actividad que realizan.

3) Definir un menú nutritivo para estas personas, que incluya las tres principales comidas de un día y que les proporcione la energía necesaria para realizar sus actividades adecuadamente.
Preguntas guía:

        1. ¿De dónde proviene la energía que necesita tu organismo?

        2. ¿Qué se mide con una caloría?

        3. ¿Qué nutrimentos necesita el organismo para su funcionamiento adecuado?

        4. De estos nutrimentos, ¿cuáles aportan mayor cantidad de energía?

        5. ¿Cuáles nutrimentos necesita consumir el ser humano para realizar sus actividades diarias y conservar la salud?

        6. ¿Cómo se definen la caloría y la kilocaloría?

        7. ¿Cuántas kilocalorías consume al día un adolescente de la comunidad con una gran actividad física?

Las siguientes tablas te ayudarán en la realización de tu trabajo de investigación



Tabla de gasto calórico por sexo, edad y tipo de actividad.

Tabla de requerimiento calórico en mujeres, según su estilo de vida.



Principales alimentos y su valor calórico expresado en kilocalorías.

CONTENIDO 3.3: TERCERA REVOLUCIÓN DE LA QUÍMICA

  • Uso de la tabla de electronegatividad.

Aprendizajes esperados:

  • Representa la formación de compuestos en una reacción química sencilla, a partir de la estructura de Lewis, e identifica el tipo de enlace con base en su electronegatividad.

ACTIVIDAD. Lee lo siguiente y realiza la actividad sugerida.

La electronegatividad de un elemento es la tendencia de los átomos de los elementos de atraer electrones, cuando se combinan químicamente con otro u otros elementos. Los valores de electronegatividad han sido calculados para cada elemento y consignados en tablas específicas llamadas Tablas de electronegatividades. La más famosa es la del químico Linus Pauling. Esta escala está basada en energías de ionización y afinidades electrónicas de los elementos.


Linus Pauling




Tabla de valores de electronegatividad, según Pauling.

Contesta:

  1. ¿Cuál es el elemento más electronegativo? ____________, ¿cuál es su valor? _________

  2. ¿cuál es el elemento menos electronegativo y cuál es su valor? _____________________.

  3. Escribe la diferencia numérica entre estos dos elementos: _________________________.

  4. ¿Cómo aumenta la electronegatividad en la Tabla Periódica? ______________________.

  5. ¿En qué parte de la TP se agrupan los elementos más electronegativos? ____________

_______________________________.

  1. ¿Dónde se localizan los elementos con valores más bajos de electronegatividad? ______

______________________________________________________.

  1. Escribe en la tabla de abajo, los rangos establecidos para determinar el tipo de enlace formado, según las diferencias de electronegatividad.

TIPO DE ENLACE

RANGO DE VALOR

IÓNICO




COVALENTE PURO




COVALENTE POLAR






  1. Realiza el siguiente ejercicio, basándote en lo aprendido en tus clases de Química.

ACTIVIDAD 3.3.1 USO DE LA TABLA DE ELECTRONEGATIVIDAD

INSTRUCCIONES: Resuelve la siguiente tabla, anotando en el espacio correspondiente, lo que se te pide. Consulta la tabla de rangos realizada en el problema anterior.

FÓRMULA

NOMBRE DEL COMPUESTO

DIBUJO DE LEWIS DEL ENLACE

DIF. DE

ELECTRONEGAT.

TIPO DE ENLACE

FORMADO

H2O

Agua



H= 2.1 O= 3.5

EnO-EnH= 3.5-2.1= 1.4

COVALENTE POLAR

NaCl













N2













H2S













FeO















FÓRMULA

COMPUESTO

ENLACE

DIF. DE

ELECTRONEGAT.

TIPO DE ENLACE

LiF












NO













KBr













SO2













CH4













Aportación del Profr. Marco Antonio Sarabia R7 Linares. Adaptación: Academia de Ciencias 3 DTES.
CONTENIDO 3.4: Comparación y representación de escalas de medida.

Aprendizajes esperados:

  • Compara la escala humana con la astronómica y la microscópica.

  • Representa números muy grandes o muy pequeños en términos de potencias de 10 y reconoce que es más sencillo comparar e imaginar dichas cantidades de esta manera.

  • Explica y valora la importancia del concepto de mol como patrón de medida para determinar la cantidad de sustancia.



ACTIVIDAD 3.4.1 Analicen la manera de contar objetos muy numerosos y pequeños.

Materiales:

a) Vaso de 250 ml lleno de lentejas

b) Vaso vacío

c) 5 Corcholata o tapa de refresco
Realicen lo siguiente:

  • Estimen el número de lentejas que hay en el vaso lleno. Para ello:

a) Llenen con cuidado una corcholata con lentejas, de tal manera que queden al ras.

b) Cuéntenlas y anoten la cantidad en la tabla.

c) Repitan los pasos a y b cuatro veces, tomando cada vez otras lentejas del vaso lleno y, una vez contadas, pasándolas al vaso vacío.

d) Anoten sus resultados en una tabla como la que sigue:


Conteo

Cantidad de lentejas en cada corcholata

Corcholata 1




Corcholata 2




Corcholata 3




Corcholata 4




Corcholata 5




PROMEDIO





e) Después de obtener el promedio de sus conteos, regresen todas las lentejas al vaso original.

f) Midan la cantidad de corcholatas de lentejas contenidas en el vaso completo.

Contesten:

a) ¿Qué pasaría si en vez de lentejas utilizaran granos de azúcar?

____________________________________ _____________________________________

b) ¿Qué unidad usarían en vez de corcholata de azúcar?

__________________________________________

c) ¿Qué propondrían para calcular el número de moléculas de agua contenidas en un vaso lleno de este líquido?

_______________________________________________________________________________

d) ¿Qué diferencia hay entre una lenteja y una molécula de agua, en el contexto que estamos considerando? ____________________________________________________________________________

e) ¿Qué unidad usarían para contar las moléculas?

_______________________________________________
ACTIVIDAD 3.4.2 Lectura:
¿Cómo contar partículas en la escala microscópica?

En 1811, el físico y químico italiano Amadeo Avogadro planteó la hipótesis de que iguales volúmenes de diferentes gases, a la misma temperatura y presión, contienen el mismo número de moléculas. El número de Avogadro se calculó a partir de la hipótesis del propio Avogadro, así como de estudios y experimentos de muchas otras personas dedicadas a la Física y la Química. Este número corresponde a las partículas que contiene un volumen de 22.4 litros de cualquier gas a 0 °C y una atmósfera de presión; tiene el fantástico valor de 6.0221367 x 1023 partículas, que puede redondearse como 6.02 x 1023. Más adelante se estableció una unidad de medida, denominada mol, que se define como la cantidad de sustancia que contiene tantas partículas (átomos, moléculas o iones) como átomos hay en 12 g de carbono, donde hay, justamente, 6.02 x 1023 átomos. Como no es posible contar directamente las partículas contenidas en determinada muestra de una sustancia, para calcular su número se realiza una equivalencia numérica entre el número de Avogadro y la masa molar de una sustancia. La masa molar de una sustancia es la cantidad de dicha sustancia cuya masa es exactamente la masa molecular de una de sus moléculas, expresada en gramos. La masa molecular es la suma de las masas atómicas de los átomos que componen una molécula. Para calcular la masa molar del elemento hidrógeno, hacemos lo siguiente:


Masa atómica del hidrógeno: 1 uma

Número de átomos de hidrógeno en 1 mol: 6.02 x 1023 átomos de hidrógeno

Masa de 1 mol de átomos de hidrógeno: 1 g




Ahora bien, la molécula del hidrógeno libre (H2) tiene dos átomos de hidrógeno. Hagamos ahora el cálculo de la masa molar del hidrógeno molecular:

Masa molecular del hidrógeno: (H2) 2 x 1 = 2 uma

Número de moléculas de hidrógeno en 1 mol: 6.02 x 1023 moléculas de hidrógeno

Masa de 1 mol de moléculas de hidrógeno: 2 g

Calculemos ahora la masa molar del elemento nitrógeno:




Masa atómica del nitrógeno: 14 uma

Número de átomos de nitrógeno en 1 mol: 6.02 x 1023 átomos de nitrógeno

Masa de 1 mol de átomos de nitrógeno: 14 g

Al igual que el hidrógeno, la molécula del nitrógeno libre (N2) tiene dos átomos de nitrógeno. ¿Cómo calculamos entonces la masa molar del nitrógeno molecular? Muy sencillo:

Masa molecular del nitrógeno (N2):


2 x 14 = 28 uma

Número de moléculas de nitrógeno en 1 mol:

6.02 x 1023 moléculas de nitrógeno


Masa de 1 mol de moléculas de nitrógeno:


28 g


Observen en los ejemplos que la masa molar siempre es igual que la masa atómica, o la masa molecular, pero expresada en gramos. También adviertan que un mol (de lo que sea) siempre contiene 6.02 x 1023 objetos.
Un mol, entonces, es equivalente a:

  • 6.023 × 1023 moléculas de la misma sustancia.

  • La masa atómica, en gramos, si se trata de un elemento.

  • La masa molecular, en gramos, de una molécula de un elemento o de un compuesto determinado.

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