Quimica guia docente_b1

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Quimica guia docente_b1

  1. 1.                                
  2. 2. 1  Tabla de contenido  TEMA UNO: MEDICIÓN Y UNIDADES ................................................................................................... 4  Los peligros de la medición .............................................................................................................. 4  MASA Y PESO .................................................................................................................................... 5  MEDICIÓN Y CIFRAS SIGNIFICATIVAS ............................................................................................... 7  CIFRAS SIGNIFICATIVAS Y REDONDEO (I) ......................................................................................... 9  CIFRAS SIGNIFICATIVAS Y REDONDEO (II) ...................................................................................... 10  NOTACIÓN CIENTÍFICA ................................................................................................................... 11  TEMA DOS: CIFRAS SIGNIFICATIVAS EN LOS CÁLCULOS QUÍMICOS .................................................. 14  LOS CÁLCULOS Y LAS CIFRAS SIGNIFICATIVAS  ............................................................................... 15  . TEMA TRES: UTILIDAD DEL SISTEMA INTERNACIONAL EN LOS CÁLCULOS QUÍMICOS ...................... 17  SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI) ................................................................................ 19  TEMA CUATRO: MEDICIÓN DE LONGITUD, MASA, VOLUMEN, TEMPERATURA Y DENSIDAD ........... 21  MEDICIÓN DE LA LONGITUD (I) ...................................................................................................... 21  MEDICIÓN DE LA LONGITUD (II) ..................................................................................................... 22  MEDICIÓN DE LA MASA .................................................................................................................. 23  MEDICIÓN DEL VOLUMEN (I) ......................................................................................................... 25  MEDICIÓN DEL VOLUMEN (II) ........................................................................................................ 26  MEDICIÓN DE LA TEMPERATURA (I) .............................................................................................. 27  MEDICIÓN DE LA TEMPERATURA (II) ............................................................................................. 29  MEDICIÓN DE LA DENSIDAD .......................................................................................................... 30    
  3. 3. 2  INTRODUCCIÓN La Química es la ciencia que estudia la composición, estructura y propiedades de la materia, así  como  los  cambios  que  experimenta  y  la  energía  que  acompaña  a  estos  cambios.  La Química, como ciencia, aplica el método deductivo‐inductivo y viceversa.  La  Química,  como  cualquier  otra  ciencia,  posee  dos  campos:  uno  teórico  (de  abstracción  y método  riguroso),  y  otro  experimental  y  descriptivo  (que  nos  lleva  hacia  la  realidad  y  la experimentación). Los dos conceptos son imprescindibles; si solo nos limitamos al segundo, la Química se reduciría a un inmenso número de recetas que no nos ayudarían a razonar. El campo de la Química es el de las sustancias en transformación, fenómenos a los que hay que  acceder  y  entender.  La  Química  siempre  ha  estado  estrechamente  ligada  a  nuestro planeta  y  al  universo;  no  andaríamos  mal  encaminados  si  dijésemos  que  la  Tierra  y  los millones  de  seres  vivos  que  la  habitan  son,  en  sí  mismos,  un  admirable  conjunto  de reacciones químicas complejas y asombrosas. Es  evidente  que  está  relacionada  con  otras  ciencias;  es  así  que  podemos  decir  que  tiene influencia en la Biología, ya que en los seres vivos se realizan cambios químicos; se relaciona íntimamente con la Física, ya que el estudio de los procesos físicos referidos a la energía y sus transformaciones son necesarios para entender las reacciones térmicas; se relaciona con la Matemática, pues esta le resulta necesaria en las operaciones para el estudio de los procesos químicos. La Química no solo dio vida a nuestro planeta, sino que desde su origen se ha convertido en el  motor  que  le  ha  permitido  avanzar  a  la  humanidad.  Sin  el  desarrollo  de  esta  ciencia, nuestra vida sería muy corta: sin medicamentos, vacunas o antibióticos, sin materiales para potabilizar el agua, sin productos que garanticen nuestra higiene o que protejan y mejoren el rendimiento de los cultivos.  Sin  la  Química  no  podríamos:  navegar  por  internet,  hablar  por  nuestros  celulares  o simplemente leer un libro, escuchar un disco o ir al cine. Todo el conjunto de aportaciones de esta ciencia nos ha facilitado la vida y ha aumentado nuestra comodidad, mediante la síntesis de cauchos, resinas plásticas y otros materiales. En  la Estación Espacial Internacional los materiales plásticos son imprescindibles.  Las naves deben soportar temperaturas extremas que van desde –200  oC a más de 200  oC, variaciones de  presión,  una  enorme  aceleración  cuando  despega  el  cohete  y  turbulencias  cuando  la cápsula entra en la atmósfera. Para la ingeniería aeronáutica la Química es fundamental.  
  4. 4. 3  La Química es la ciencia de ayer, hoy y siempre        ESTUDIANTES EN EL LABORATORIO   Ministeriodecienciaytecnologia.blogspot.com. Imagen google   AL FINALIZAR EL PRESENTE BLOQUE, DESARROLLARÁS LAS SIGUIENTES DESTREZAS CON  CRITERIOS DE DESEMPEÑO  • Valorar el proceso de medición en todas las actividades del ser humano, mediante la  realización  de  experiencias  de  campo,  recolección  de  datos  y  conclusión  de  resultados,  utilizando  las  unidades  del  SI,  las  cifras  significativas  adecuadas,  los  redondeos respectivos y la notación científica que corresponda a cada caso.   • Interpretar situaciones cualitativas y cuantitativas de medición de longitudes, masas,  volúmenes,  temperaturas  y  densidades,  por  medio  de  la  experimentación,  la  recolección de datos, el cálculo para la obtención de resultados de conversiones entre  las unidades del SI y otros sistemas aún utilizados.   • Interpretar las relaciones de la Química con otras ciencias, mediante la resolución de  ejercicios  cuantitativos  y  cualitativos  que  involucran  situaciones  de  Astronomía,  Geografía,  Matemáticas,  Física,  Deportes,  Ciencias  Sociales,  problemas  del  mundo  contemporáneo, etc.   Y LOS SIGUIENTES INDICADORES NOS DARÁN CUENTA DE TU PROCESO 
  5. 5. 4   • Identifica  masa  y  peso;  realiza  ejercicios  de  transformación  de  unidades  SI  a  otros  sistemas y viceversa.  • Aplica  la  teoría  de  errores  y  las  reglas  de  las  cifras  significativas  en  la  resolución  de  ejercicios concretos.  • Resuelve  exitosamente  ejercicios  sobre  transformaciones  de  unidades  de  longitud,  masa, volumen, temperatura y densidad.    PARA EL INICIO DE ESTE BLOQUE ES NECESARIO QUE RECUERDES ASPECTOS COMO:  ¿Cuál es la importancia de la ciencia para la vida en el planeta? ¿Las comparaciones siempre son odiosas? ¿Por qué será importante el proceso de medición? ¿Por qué ahora ya no se utilizan unidades de medida como el codo, la palma, etc.?  TEMA UNO: MEDICIÓN Y UNIDADES  Lee con atención Los peligros de la medición   • Tratar de medir la calidad, puesto que...    Es muy posible que no demos con medidas que tengan "sustancia".    Lo que hay que medir son los parámetros de los procesos.  • Medir para controlar, premiar o castigar a otro, porque...    Con seguridad provocaremos reacciones defensivas y se distorsionará la información.    Cada persona ha de medir lo suyo para ser mejor.  • Medir solo los resultados finales, pues...    No sabremos bien por qué los hemos obtenido.    Hay que medir "aguas arriba" del proceso.  • Medir demasiadas cosas, ya que...    Podemos caer en una burocracia horrible.    Hay que concentrarse en lo esencial.  Pero si alguien llega a la conclusión de que lo mejor es no medir, dado lo molesto y  peligroso que resulta, que tenga muy en cuenta que así nunca entenderá bien lo que está  haciendo y que lo que no se mide, no mejora. 
  6. 6. 5   Tomado de: http://www.tqm.es/TQM/Articulo8.htm Luego, contesta en tu cuaderno las siguientes preguntas: 1.‐ ¿Podrías citar ejemplos en los cuales se mide para castigar o premiar? Escríbelos. 2.‐ ¿Crees que en la educación se mide? ¿Por qué? 3.‐ ¿Crees que medir te permite entender mejor las cosas? ¿Por qué? 4.‐ Medir es un proceso trabajoso. ¿Sería mejor no hacerlo? ¿Por qué?    ecosaladillo21.blogspot.com    INTRODUCCIÓN Imagina  que  eres  un  médico  cirujano  y  que  debes  realizar  una  delicada  intervención quirúrgica.  ¿Qué  sucedería  si  uno  de  tus  cortes  no  tiene  la  longitud  y  la  profundidad adecuadas? Una vida podría extinguirse. O si tal vez tienes que inyectarle una dosis de anestesia al paciente… si cometes un error en la medición del volumen de fármaco, podrías ocasionar problemas irreversibles. Estas  ideas  iniciales  te  darán  una  clara  noción  de  que  los  procesos  de  medición  son importantes y no solamente en la medicina, sino en actividades tan simples y diversas como cocinar, arreglar vehículos, comprar y vender, etc.  MASA Y PESO La Química es una ciencia natural experimental, por lo tanto, requiere de mediciones para sus  procesos;  podrás  observar  que  en  un  trabajo  de  laboratorio  usualmente  vas  a  medir masa, peso, longitud, volumen, presión, temperatura y tiempo; magnitudes usualmente muy relacionadas con los fenómenos propios del planeta y del universo. 
  7. 7. 6  Usualmente, existe la tendencia a pensar que masa y peso son lo mismo. Esto no es así. La masa de un cuerpo es la cantidad de materia que posee, es una cantidad fija e invariable que no depende de la ubicación del cuerpo sobre la Tierra. La masa se puede medir mediante el  uso  de  una  balanza,  a  través  de  la  comparación  con  masas  ya  establecidas  (las  mal llamadas “pesas” que, como vemos, deberían llamarse “masas”).  En el SI la unidad de medida es el gramo (g) o el kilogramo (kg). Peso,  en  cambio,  es  la  medida  de  la  atracción  gravitacional  que  la  Tierra  ejerce  sobre  un cuerpo; NO es una cantidad fija e invariable, pues depende de la ubicación del objeto sobre la Tierra o de la distancia entre él y nuestro planeta. El peso se puede medir a través de un dinamómetro (un resorte dentro de una escala).  En el SI la unidad de medida es el Newton (N).    BALANZA DE PLATO Y DINAMÓMETRO  lincoln.olx.com.ar, experimentoscaseros.org   BALANZA ROMANA Y DINAMÓMETRO   Investigación individual La base terrestre se comunica con un astronauta de 85 kg que está en una nave en el espacio exterior. Le piden que diga su masa y su peso. ¿Cuáles crees que serán sus respuestas? ¿Por qué?  
  8. 8. 7  MEDICIÓN Y CIFRAS SIGNIFICATIVAS MEDICIÓN Todo en el estudio de las ciencias parte de las mediciones. Una medición es comparar una cantidad con su respectiva unidad para averiguar cuántas veces está contenida la segunda en  la  primera.  Por  ejemplo,  si  deseamos  medir  la  longitud  de  una  pista  atlética,  la compararemos  con  otra  longitud  ya  establecida,  conocida  como  metro  (m),  y  veremos cuántas veces está contenida en dicha pista. Con seguridad veremos que en la pista hay 400 metros. El resultado de un proceso de medición se conoce como medida y es importante tomar en cuenta  que  se  realiza  con  algún  tipo  de  error  debido,  primeramente,  al  mal  estado  del instrumental y a las limitaciones de la persona que mide. A este tipo de errores se los conoce como errores sistemáticos. El error también se debe, en segundo lugar, a la imprecisión de los  aparatos  y  a  la  dispersión  propia  del  proceso  de  medida.  A  este  tipo  de  errores  se  los conoce como errores accidentales.  En los siguientes gráficos, define los tipos de errores    Error…    Error… 
  9. 9. 8     Error…  mathematicsdictionary.com  Cada  magnitud (como la  longitud,  la  masa, el  tiempo,  etc.)  tiene  su unidad ya  establecida por  convención  internacional.  Esto  permite  que  la  información  científica  sea  fácil  de interpretar en cualquier parte del mundo. Una unidad de medida debe cumplir con tres condiciones fundamentales:  - Debe  ser  inalterable:  no  debe  cambiar  con  el  tiempo  ni  de  acuerdo  con  la  persona  que realice la medición.  - Debe ser universal, es decir, de uso generalizado en todos los países del mundo.  - Debe ser fácilmente reproducible, es decir, se puede obtener réplicas de ella para su  uso en cualquier parte. Las  mediciones  son  de  dos  tipos:  directas  (cuando  se  concretan  a  través  del  uso  de  un instrumento  de  medida  debidamente  calibrado)  e  indirectas  (para  los  casos  en  los  que  no existe un instrumento adecuado de medición y se deben utilizar expresiones algebraicas en las  que  se  van  introduciendo  los  valores  obtenidos  en  las  mediciones  directas,  para  ser procesadas matemáticamente).  El  resultado  de  una  medición  se  expresa  mediante  un  valor  numérico  y  una  unidad  de medida. Baúl de conceptos Bureta.‐ Tubo graduado de vidrio, de diámetro grande y uniforme, uno de cuyos extremos se puede cerrar con una llave. Sirve para medir volúmenes líquidos. Convención.‐ Norma o práctica admitida por responder a precedentes o a la costumbre.  
  10. 10. 9  CIFRAS SIGNIFICATIVAS Y REDONDEO (I) Las  cifras  significativas  de  un  número  son  aquellas  que  tienen  significado  real  o  que  le aportan alguna información al investigador. Para expresar las cifras significativas de una medida, debemos tomar en cuenta las siguientes normas:   1. Son significativas todas las cifras distintas a cero. Ejemplo: 1 400 tiene dos cifras significativas 1 y 4.    2. Los ceros colocados entre cifras que no sean cero sí son significativos. Ejemplo: 102  tiene tres cifras significativas.   3. Los ceros colocados antes de la primera cifra significativa no son significativos.  Ejemplo: 0,415 tiene tres cifras significativas..  4. Los ceros colocados después de la última cifra significativa no son significativos,  SALVO que vayan seguidos de la coma decimal o que estén situados a la derecha de la coma decimal. Ejemplos: 1 040, tiene cuatro cifras significativas (por la coma que está a la  derecha del cero) y en 105,0 hay cuatro cifras significativas. Las  medidas  que  se  obtengan  sobre  datos  experimentales  se  deben  expresar  únicamente con las cifras que entreguen las lecturas de los instrumentos, sin quitar ni aumentar cifras dudosas e indicando en los resultados la incertidumbre en la medida.      BALANZA DIGITAL ‐ INSTRUMENTOS AFORADOS PARA MEDIR LÍQUIDOS   pce‐instruments.com fotobazar17.com  
  11. 11. 10   TIC científicos Ingresa a http://www.educaplus.org/formularios/cifrassignificativas.html y repasa las normas de las cifras significativas. Mira los ejemplos y luego comprueba tus conocimientos mediante la  realización  de  veinte  ejercicios  en  los  que  tienes  que  determinar  cuántas  cifras significativas hay en las cantidades que irán apareciendo. Baúl de conceptos Investigador.‐ Persona que hace ciencia aplicando el método científico; lee, observa, calcula, analiza, interpreta y procesa la información. Incertidumbre.‐  Desconocido.  En  ciencias  es  lo  que  un  instrumento  o  un  cálculo  no  puede medir, y si mide, lo hace sin confiabilidad.     NO LE TEMAS AL CÁLCULO    blogferme.blogspot.com leyendasyrelatosdefutbol.blogspot.com  CIFRAS SIGNIFICATIVAS Y REDONDEO (II) CIFRAS SIGNIFICATIVAS Y REDONDEO  Las  cifras  no  significativas  de  un  número  aparecen  como  resultado  de  los  cálculos  y  no poseen significación alguna. Las cifras significativas de un número dependen de su incertidumbre y ocupan una posición igual o superior al orden o lugar de la incertidumbre o error. 
  12. 12. 11  Veamos  un  ejemplo:  si  luego  de  medir  la  longitud  de  un  objeto,  obtenemos  un  valor  de 247,4743  m  con  un  error  de  0,8  m,  nos  daremos  cuenta  de  que  el  error  es  del  orden  de décimas  de  metro.  Aquellas  cifras  que  ocupan  una  posición  menor  que  las  décimas  no aportan información alguna, por lo tanto, los números 7, 4 y 3 no son cifras significativas. Es entonces necesario eliminar estas cifras no significativas, pues lo único que ocasionan es confusión.  La  forma  de  hacerlo  es  mediante  el  redondeo,  que  obedece  a  las  siguientes reglas:   1. Si la cifra que se elimina es menor que cinco, se la quita simplemente, sin hacer ningúnreglas: de ajuste en el número que se queda. Por ejemplo, si queremos dejar tres cifras tipo significativas en el número 5,874, el resultado sería 5,87.   2. Si la cifra que se eliminará es mayor que cinco, la última cifra retenida sube una unidad. Si queremos redondear a tres cifras significativas 5,876, el resultado sería 5,88.    3. Si la cifra que se eliminará es cinco, se deja como última cifra un número par de la siguiente manera: si la cifra retenida es par, se la deja tal como está, y si es impar, se la lleva  al número par superior más próximo. Para redondear a tres cifras significativas 5,875, el resultado será 5,88.    Trabajo en equipo En  sus  cuadernos  realicen  el  siguiente  ejercicio:  redondeen  el  número  indicado  de  cifras significativas en los siguientes valores y entreguen sus trabajos al docente:  a) 42,157 a dos cifras  b) 87,027 a tres cifras  c) 0,08763 a tres cifras    d) 0,07955 a dos cifras  e) 335,2 a tres cifras    f) 23,250 a tres cifras   NOTACIÓN CIENTÍFICA   
  13. 13. 12     fisica.medellin.unal.edu.co blog.educastur.es  En las ciencias, la notación científica es un recurso matemático muy útil ya que nos ayuda a presentar  de  forma  práctica  cálculos  y  mediciones  muy  grandes  o  muy  pequeños.  Para hacerlo se utilizan potencias de diez. En  el  sistema  decimal,  cualquier  número  real  puede  expresarse  mediante  la  denominada notación científica.  Resulta fácil comprender el proceso si analizamos los siguientes ejemplos: Si  obtenemos  el  valor 432,4041  y queremos  expresarlo  en  notación  científica, movemos  la coma decimal dos lugares hacia la izquierda y el resultado es el siguiente: 4,324041.102. El exponente es positivo para indicarnos que el valor original es mayor que uno. Si  por  el  contrario,  en  un  proceso  de  cálculo  obtenemos  un  resultado  como  ‐0,004512  y queremos expresarlo en notación científica, movemos la coma decimal tres lugares hacia la derecha y obtenemos el siguiente resultado: ‐4,512.10‐2. El exponente negativo indica que el valor original es menor que uno. Observemos  que  el  exponente  de  la  base  diez  tiene  un  valor  igual  al  número  de  puestos que recorre la coma. Siempre  que  un  número  se  exprese  en  notación  científica,  debe  quedar  un  solo  dígito entero (diferente de cero) a la izquierda de la coma.  Trabajo individual Ahora  que  ya  tienes  una  idea  completa  de  las  cifras  significativas,  redondeo  y  notación científica, realiza los siguientes ejercicios en tu cuaderno y entrégaselos al docente:  1. ¿Cuántas cifras significativas hay en cada uno de los siguientes valores?    a) 5,7.10‐6 metros  b) 4,035 litros  c)  137,0  gramos  d) 0,003 millas  e) 35,0 aves  f) 23,30 Kelvin   3 g) 2,572.10  personas h) 304 pies   2. Escribe los siguientes números en notación científica: 
  14. 14. 13   a) 2 400     b) 0,00567    c) 0,00056  d) ‐57 201  e) 134 000  f) ‐0,00456  g) 0,432   h) ‐347,5     3. Escribe los siguientes números en notación decimal:  a) 2,34.10‐4  b) ‐1,24.102 c) 6,023.106 d) 3,35.10‐5  e) 3,65.10     f) ‐3,709.107  ‐6 g) 7,05.108  h) ‐5,785.10‐5           
  15. 15. 14  TEMA DOS: CIFRAS SIGNIFICATIVAS EN LOS CÁLCULOS QUÍMICOS    Lee con atención  Eureka Herón  II,  rey  de  Siracusa,  pidió  un  día  a  su  pariente  Arquímedes  que  comprobara  si  una corona  que  había  encargado  a  un  orfebre  local  era  realmente  de  oro  puro.  El  rey  le  pidió también, de forma expresa, que no dañase la corona. Arquímedes le dio vueltas y vueltas al problema  sin  saber  cómo  resolverlo,  hasta  que  un  día,  mientras  tomaba  un  baño,  se  le ocurrió la solución. Pensó que el agua que se desbordaba tenía que ser igual al volumen de su  cuerpo  que  estaba  sumergido.  Si  medía  el  agua  que  rebosaba  al  meter  la  corona, conocería  el  volumen  de  esta  y  a  continuación  podría  compararlo  con  el  volumen  de  un objeto de oro del mismo peso que la corona. Si los volúmenes no fuesen iguales, sería una prueba de que la corona no era de oro puro. A consecuencia de la excitación que le produjo su  descubrimiento,  Arquímedes  salió  del  baño  y  fue  corriendo  desnudo  hacia  el  palacio gritando:  "¡Lo  encontré!  ¡Lo  encontré!".  La  palabra  griega  "¡Eureka!",  utilizada  por Arquímedes, ha quedado desde entonces como una expresión que indica la realización de un descubrimiento.  Adaptación  http://www.reduy.com/libre/diverticiencia/docs/v0000004.htm    iesfuentenueva.net manualdelcientifico.blogspot.com   Contesta en tu cuaderno las siguientes preguntas: 1.‐ ¿En qué época vivió Arquímedes? ¿Cuáles son sus trabajos más importantes? 2.‐ ¿Qué lección deja para tu vida la actitud de Arquímedes? 
  16. 16. 15  3.‐ El grito “¡Eureka!”, ¿qué quiere decir? 4.‐  ¿Podrías  explicar  de  qué  manera  hubiera  podido  Arquímedes  relacionar  los  conceptos volumen, masa y densidad para resolver el problema de la corona?   SIEMPRE… PIENSA  elreaccionario.cl   INTRODUCCIÓN El  mundo  de  los  científicos  está  lleno  de  desafíos.  Constantemente  deben  desarrollar procesos de observación e investigación y luego, para demostrar la validez de sus trabajos, deben  desarrollar  una  serie  de  cálculos,  inducciones  y  deducciones  que  finalmente sustentarán sus procesos y permitirán generalizar los resultados. Los  cálculos  son  vitales  para  las  personas  de  ciencia.  Por  ello  debemos  introducirnos  en aquellos ámbitos importantes de la Matemática que son útiles para hacer ciencia. LOS CÁLCULOS Y LAS CIFRAS SIGNIFICATIVAS Uno de los aspectos básicos que debemos conocer es el manejo de las cifras significativas en los  cálculos.  Podríamos  empezar  diciendo  que  los  resultados  de  un  cálculo  basado  en mediciones no pueden ser más precisos que la medida menos precisa. Cifras significativas en la adición o sustracción El resultado de una adición o sustracción debe tener tantas cifras significativas como tenga el término CON MENOR número de decimales. Dicho de otra manera, la respuesta de una suma o resta deberá tener la misma precisión que la medida menos precisa (llamada también “la de mayor incertidumbre”). Veamos un ejemplo: 
  17. 17. 16  3,14159 + 2,1 = 5,24159   5,2 (con redondeo). Analicemos otro: Restar 14,2 de 133,96   Resolución: 133,96 – 14,2 = 119,76     119,8 (con redondeo). Cifras significativas en la multiplicación o división En  una  multiplicación  o  división,  el  resultado  no  puede  contener  más  cifras  significativas que las del término CON MENOR número de cifras significativas. Veamos los siguientes ejemplos: 195,6 x 2,4 = 469,44   Este  resultado  se  obtuvo  mediante  el  uso  de  una  calculadora,  pero solamente debe tener dos cifras. 4,7.102 es la respuesta correcta. Observe que la notación científica fue útil para resolver este caso. Ahora resolvamos:  , , 7,743615385     7,7      PROFESOR DICTANDO CLASES   yantzaza1.blogspot.com quito.olx.com.ec  Trabajo para la casa 1. Investiga y define los términos: Inducción 
  18. 18. 17  Deducción 1. Resuelve en tu cuaderno las siguientes operaciones, cuidando que las respuestas tengan  el número correcto de cifras significativas:  , , a) 9,3 + 0,225    b)        c) 2,6 + 46 – 0,004  , d)      e) 4672 + 0,00047    f) 0,1543 x 6,3  Baúl de conceptos Precisión.‐  Dispersión  del  conjunto  de  valores  obtenidos  de  mediciones  repetidas  de  una magnitud; cuanto menor es la dispersión, mayor es la precisión. Exactitud.‐ Es cuán cerca del valor real está el valor medido; mientras más cerca esté, más exacta es la medición.  TEMA TRES: UTILIDAD DEL SISTEMA INTERNACIONAL EN LOS CÁLCULOS QUÍMICOS    Lee con atención  He aquí lo que puede suceder por no usar un sistema de medición homologado El 23 de septiembre de 1999, el "Mars Climate Orbiter" se perdió durante una maniobra de entrada  en  órbita  y  se  estrelló  contra  Marte.  La  causa  principal  del  contratiempo  fue achacada a una tabla de calibración del propulsor, en la que se usaron unidades del sistema británico  en  lugar  de  unidades  métricas.  El  software  para  la  navegación  celeste  en  el Laboratorio  de  Propulsión  a  Chorro  (Jet  Propulsion  Laboratory)  esperaba  que  los  datos  del impulso  del  propulsor  estuvieran  expresados  en  newton  segundo,  pero  Lockheed  Martin Astronautics en Denver, que construyó el Orbiter, dio los valores en libras de fuerza segundo, y el impulso fue interpretado como aproximadamente la cuarta parte de su valor real. El fallo fue más sonado aún por la pérdida posterior del ingenio espacial "Mars Polar Lander", debido a causas desconocidas, el 3 de diciembre.  Adaptación  http://www.terra.es/personal6/gcasado/si.htm 
  19. 19. 18          Fotografías del Mars Climate Orbiter   es.wikipedia.org planete‐mars.com   Contesta las siguientes preguntas en tu cuaderno: 1.‐ ¿Cuál crees que fue el problema que ocasionó el accidente del “Mars Climate Orbiter”? 2.‐  ¿Te  has  dado  cuenta  de  que  ciertos  países  se  empeñan  en  no  utilizar  el  SI  (Sistema Internacional de unidades), pese a que su uso debe ser generalizado? ¿Por qué crees que lo hacen? 3.‐ ¿Qué harías tú para que el SI sea de uso mundial? Explica cuatro medidas que tomarías. 4.‐  Ahora  que  has  realizado  este  análisis,  ¿podrías  decirnos  algunas  utilidades  del  Sistema Internacional de unidades?    INTRODUCCIÓN El hecho de que la comunidad internacional de naciones buscara la manera de homologar sus unidades  de  medida  ocasionó  muchos  problemas,  hasta  que  apareció  el  Sistema Internacional de unidades. Este sistema es una herramienta “ejemplo de globalización” que se ha difundido mucho en nuestra comunidad actual, en donde el intercambio de productos y las actividades comerciales son una norma general y, por lo tanto, urge la unificación de los lenguajes.  Aunque  aún  hay  países  que  no  lo  emplean  con  la  rigurosidad  que  deberían,  hay que reconocer que se va alcanzando un uso cada vez mayor. El hecho de que algunos países aún no utilicen de forma debida el SI, obliga a los demás a manejar factores de conversión que bien podrían evitarse si todos aplicaran el uso del SI. 
  20. 20. 19  SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)  Es el nombre que recibe el sistema de unidades que se usa en todos los países y es la forma actual del sistema métrico decimal. Fue creado en 1960 por la Conferencia General de Pesos y Medidas.    DISCUSIÓN ENTRE CIENTÍFICOS  mineriaycomunidad.com.ar arbelaez.org Está constituido sobre un conjunto de unidades básicas y utiliza factores de potencias de 10 para expresar los múltiplos y submúltiplos de las unidades.  Para  formar  unidades  que  son  mayores  o  menores  que  las  unidades  básicas,  se  agregan prefijos a los nombres de estas. Aunque por los estudios que has realizado en años anteriores ya conoces esta información, te la presentamos a manera de recordatorio. Magnitudes y unidades fundamentales del SI  Magnitud  Unidad Símbolo Longitud  metro m Masa  kilogramo kg Tiempo  segundo s Corriente eléctrica  ampere o amperio A Temperatura  kelvin K Cantidad de materia  mol mol Intensidad luminosa  candela cd Tomado de:  http://recursostic.educacion.es/descartes/web/materiales_didacticos/m2m3/unidades.htm 
  21. 21. 20   Múltiplos y submúltiplos del SI  Prefijo   Símbolo   Factor multiplicativo  24 yotta   Y   1 000 000 000 000 000 000 000 000  10   21 zetta   Z   1 000 000 000 000 000 000 000   10   18 exa   E   1 000 000 000 000 000 000  10   15 peta   P   1 000 000 000 000 000  10   12 tera   T   1 000 000 000 000  10   9 giga   G   1 000 000 000  10   6 mega   M   1 000 000  10   3 kilo   k   1000   10   2 hecto   h   100  10   1  deca   da   10  10   0 1 (unidad)  10   −1 deci   d   0,1  10   −2 centi   c   0,01  10   −3 mili   m   0,001  10   −6 micro   μ   0,000 001  10   −9 nano   n   0,000 000 001  10   −12 pico   p   0,000 000 000 001  10   −15 femto   f   0,000 000 000 000 001  10   −18 atto   a   0,000 000 000 000 000 001  10   −21 zepto   z   0,000 000 000 000 000 000 001  10   −24  yocto   y   0,000 000 000 000 000 000 000 001  10   Tomado de: http://www.vaxasoftware.com/doc_edu/gen/simulsub.pdf ¿Sabías que…?  La  Oficina  Internacional  de  Pesos  y  Medidas  (BIPM  por  sus  siglas  en  francés:  Bureau International  des  Poids  et  Mesures)  es  la  coordinadora  mundial  de  la  metrología.  Está ubicada  en  el  suburbio  de  Sèvres,  en  París,  y  es  exclusiva  depositaria  del  kilogramo  patrón internacional,  única  unidad  metalizada  del  Sistema  Internacional  de  unidades  (SI)  que persiste. 
  22. 22. 21   TEMA CUATRO: MEDICIÓN DE LONGITUD, MASA, VOLUMEN, TEMPERATURA Y DENSIDAD MEDICIÓN DE LA LONGITUD (I)             xatakaciencia.com El  metro  patrón  internacional  está  en  el  museo  de  Sérves  (Francia)  y  es  una  aleación  de platino e iridio para que no se deteriore por oxidación, humedad, y mantenga su longitud.  La  unidad  básica  de  la  longitud  en  el  SI  es  el  metro  (m),  y  es  definida  –según  la  Oficina Internacional de Pesos y Medidas– como la distancia que recorre la luz en el vacío durante una fracción de 1/299 792 458 de segundo. Conversiones comunes: 1 m = 100 cm = 1 000 mm = 106 um = 1010  1 cm = 10 mm = 0,01 m 1 pulgada = 2,54 cm  1 milla = 1,61 km Veamos los siguientes ejercicios sobre conversiones: a. ¿Cuántos centímetros hay en 4,00 pies? Estrategia:  El proceso se resume así: pie   pulgada  cm Los factores de conversión necesarios son: 
  23. 23. 22   ,  y   Por  lo  tanto,  para  cumplir  nuestra  primera  parte  (pasar  de  pie  a  pulgada)  hacemos  lo siguiente: 4,00 48,0   NOTA.‐  Como  1  pie  y  12  pulgadas  son  exactos,  el  número  de  cifras  significativas  que  se permite en la respuesta es tres, basándose en el número 4,00. Y  para  obtener  nuestra  respuesta  final  (pasar  de  pulgadas  a  centímetros),  realizamos  lo siguiente:  ,48,0 122   Curiosidades Es probable que cuando converses con tus abuelos, ellos te cuenten que hace años existían unidades muy raras para medir longitudes. Guárdalas en tu mente y comparte la información con tu grupo.   MEDICIÓN DE LA LONGITUD (II) Analicemos otro ejercicio, algo más interesante: b. ¿Cuántos metros hay en una pista de 80 yardas? Estrategia: La sucesión de pasos sería  yd      pie      pulg        cm        m Entonces, aplicando los factores de conversión: ‐ Vamos de yd a pie. 80 240     ‐ Vamos ahora de pie a pulgada. 240 2 880   ‐ Ahora, de pulgadas a centímetros. 
  24. 24. 23   ,2 880 7315,2    ‐ Finalmente, de centímetros a metros. 7315,2 73,152   NOTA.‐  Como  buen  estudiante  de  Matemática  que  eres,  bien  podrías  hacer  todo  este proceso simultáneamente.  Trabajo para la casa En tu cuaderno realiza las siguientes transformaciones:  a) 25 pulgadas a centímetros   b) 200 millas a kilómetros     c) 25 metros a micrómetros  d) 237 metros a kilómetros   e) 2 546 milímetros a decámetros  MEDICIÓN DE LA MASA       nutricionysalud‐enlinea.blogspot.com samiraizmar.blogspot.com  
  25. 25. 24  Para  medir  la  masa  se  utiliza  la  unidad  llamada  gramo  (g),  aunque  por  tratarse  de  una unidad muy pequeña de masa se ha hecho necesario buscar otra más significativa, y se lo ha establecido al kilogramo (kg) como la unidad fundamental de masa en el SI. De acuerdo con la Oficina Internacional de Pesos y Medidas, un kilogramo se define como la masa  de  un  cilindro  patrón  de  platino‐iridio  (kilogramo  prototipo  internacional),  el  cual  se conserva en el museo de Sèvres, Francia. Para  medir  la  masa  se  utiliza  la  balanza.  Las  hay  de  diversos  tipos  como  vemos  en  las ilustraciones.      Fotografía de una balanza de plato       Balanza analítica  battagliasrl.com.ar   tplaboratorioquimico.blogspot.com Algunas conversiones importantes: 1 kg = 1 000 g 1 g = 1 000 mg 1 kg = 2,2 lb 1 lb = 454 g Veamos el siguiente ejercicio sobre conversiones: Una pelota de golf tiene una masa de 78 g. Determina su equivalente en libras. Estrategia: El paso que se debe seguir sería:  g   lb Entonces, utilizando el factor de conversión adecuado tenemos: 78 0,17   
  26. 26. 25   Analicemos otro problema algo más vivencial: Un paquete contiene 2,5 lb de cloruro de sodio. ¿Cuántos kilogramos de sustancia contiene? Estrategia: Los pasos que se deben seguir podrían ser: lb    g   kg Con la ayuda de los factores de conversión adecuados, procedemos a la resolución: Paso uno: de libras a gramos: 2,5 1 135   Paso dos: de gramos a kilogramos: 1 135 1,135   Ciencia y realidad nacional En una hoja de tu cuaderno desarrolla un ensayo de doscientas palabras sobre la estructura y funcionamiento de “la romana”, una balanza que se usaba hace mucho tiempo atrás (y que, en algunos casos, aún se utiliza en la actualidad). Trabajo en equipo En sus cuadernos realicen las siguientes transformaciones:  a) 25,6 kilogramos a miligramos   b) 125,3 kilogramos a libras   c) 345 gramos a libras  d) 254 300 miligramos a decigramos     e) 0,025 kilogramos a miligramos MEDICIÓN DEL VOLUMEN (I) Definimos volumen como el espacio ocupado por la materia. En el SI, la unidad utilizada para medir  el  volumen  es  el  metro  cúbico  (m3).  Pese  a  ello,  en  los  trabajos  e  instrumental  de laboratorio se utilizan el litro (L) y el mililitro (mL). Los  materiales  volumétricos  de  uso  más  habitual  en  los  laboratorios  son  la  probeta,  el matraz aforado, la bureta, la pipeta, la jeringa. 
  27. 27. 26       Matraz aforado   Jeringa                      100ciaquimica.net mysvarela.nom.es  Algunas conversiones importantes: 1 L = 1 000 mL 1 L = 1 000 cm3 1 mL = 1 cm3 1 L = 1 dm3 1 L = 1,057 qt (cuartos de galón) 946 mL = 1 qt  Biografías ejemplares Hola,  soy  el  Dr.  Alejandro  Wood.  Nací  en  Edimburgo  en  1817  y  dediqué  mucho  tiempo  a investigar  sobre  la  aplicación  de  drogas  terapéuticas  en  pacientes  por  medio  de  agujas  de coser modificadas. Fallé muchas veces, pero al final tuve éxito y publiqué trabajos en los que presentaba una aguja hueca con un contenedor superior que permitía suministrar cantidades controladas de droga. Al principio mi invento se usó solamente para inyectar drogas contra el dolor,  pero,  con  el  paso  del  tiempo,  el  uso  de  mi  invento  se  generalizó.  “Mi  querido estudiante, pon tesón en tu trabajo y llegarás a ser grande”.  MEDICIÓN DEL VOLUMEN (II) Veamos un ejercicio sobre conversiones: Una botella de gaseosa contiene 2,5 L. ¿Cuántos mililitros hay en ese volumen? Estrategia: El paso que se debe seguir sería: L  mL  Ahora procedemos utilizando el factor de conversión más adecuado: 
  28. 28. 27  2,5 2 500   Analicemos otro ejemplo interesante: ¿Cuántos centímetros cúbicos hay en un recipiente de 3,2 cm de largo por 2,8 cm de ancho y por 3,5 cm de alto? Estrategia:  Me  doy  cuenta  de  que  es  un  recipiente  tridimensional,  por  lo  tanto,  aplicando algo de geometría, su volumen puede ser calculado multiplicando sus tres valores: V = largo x ancho x alto V = 3,2 cm x 2,8 cm x 3,5 cm = 31,36 cm3  Trabajo para la casa En tu cuaderno resuelve las siguientes transformaciones:  a) 760 mililitros a decalitros    b) ‐2 450 centímetros cúbicos a litros  c) 25 litros a cuartos de galón    d) 756 litros a decilitros    e) 275 mililitros a litros  MEDICIÓN DE LA TEMPERATURA (I) Aunque en el curso de Física del próximo año tú podrás comprender todos los detalles que hacen que calor y temperatura sean dos conceptos diferentes, es necesario, por ahora, que hagamos una pequeña diferenciación. Calor es  una forma de energía que está asociada  con  el movimiento de  las partículas de la materia, mientras que temperatura es la medida de la intensidad de esa energía. La unidad de medida de la temperatura en el SI es el kelvin (K). Como  todos  sabemos,  el  instrumento  que  se  utiliza  para  medir  la  temperatura  de  los cuerpos es el termómetro. Las escalas que más se utilizan para expresar la temperatura son: La escala Celsius (llamada también centígrada): 
  29. 29. 28  Tiene como puntos de referencia: 0 oC (como temperatura de congelación del agua, conocido como  el  punto  de  equilibrio  hielo‐agua  a  una  atmósfera  de  presión),  y  100  oC  (como temperatura  de  ebullición  del  agua,  conocido  también  como  el  punto  de  equilibrio  vapor‐agua a una atmósfera de presión). La escala Kelvin o absoluta: Tiene establecidos dos puntos de referencia que son: 273 K (para el punto de congelación del agua  a  una  atmósfera)  y  373  K  (para  el  punto  de  ebullición  del  agua  a  una  atmósfera  de presión).  0  K,  que  es  equivalente  a  ‐373  oC,  es  la  menor  temperatura  teóricamente alcanzable. La escala Fahrenheit: Tiene como puntos de referencia: 32 oF (como temperatura de congelación del agua) y 212 oF (como temperatura de ebullición del agua). Observa y analiza la siguiente ilustración comparativa:     teleformacion.edu.aytolacoruna.es Ciertos  científicos  dedujeron  algunas  expresiones  matemáticas  que  permiten  hacer transformaciones de temperatura de una escala a otra y son: 
  30. 30. 29  K = ºC + 273 ºF = (1,8 x ºC) + 32  ººC =    ,NOTA.‐ Observa que la escala Kelvin no se expresa en grados pues es absoluta, es decir, parte de cero y tiene valores únicamente positivos. Investigación individual Los  estudiantes  investigarán:  ¿Cuál  es  el  origen  del  valor  1,8  que  aparece  en  la  fórmula utilizada  para  relacionar  las  escalas  Celsius  y  Fahrenheit?  Escribirán  las  respuestas  en  sus cuadernos. Baúl de conceptos Escala.‐ Graduación que utilizan los diferentes instrumentos de medición.  MEDICIÓN DE LA TEMPERATURA (II) Veamos algunos ejemplos de conversiones: 1.‐ Experimentalmente se ha determinado que la temperatura de fusión del cloruro de sodio es 813 ºC. Expresa esta temperatura en K y ºF. Estrategia: Las etapas POR SEPARADO serían ºC     K y ºC       ºF Entonces, resolvemos la primera parte apoyándonos en las expresiones matemáticas: K = ºC + 273 K = 813 ºC + 273 K = 1 086 Por lo tanto, la respuesta es 1 086 K Ahora vamos con la parte dos:  ººF = (1,8 x ºC) + 32   Despejando de la expresión = º   ,
  31. 31. 30  ºF = (1,8 x 813 ºC) + 32 ºF = 1 463,4 + 32 ºF = 1 495,4 Entonces, la respuesta es 1 495,4 ºF Otro ejemplo: ¿Qué temperatura en la escala Fahrenheit equivale a ‐15,0 ºC? Estrategia: Debemos utilizar la expresión matemática que relaciona estas dos escalas: ºF = (1,8 x ºC) + 32 ºF = 1,8 x (‐15,0 ºC) + 32   NOTA.‐ No pierdas de vista el signo menos. ºF = ‐27 + 32 ºF = 5 Entonces, la respuesta es 5 ºF Trabajo en equipo Realicen en sus cuadernos las siguientes transformaciones:  a) 4 kelvins a grados Celsius   b) 9,8 grados Fahrenheit a escala Kelvin   c) 345,0 kelvins a grados Fahrenheit  d) ‐87,3 grados Fahrenheit a escala Kelvin  e) ‐273 grados centígrados a escala Kelvin  MEDICIÓN DE LA DENSIDAD La  densidad  se  define  como  la  relación  entre  la  masa  de  una  sustancia  y  el  volumen  que ocupa dicha masa, y se determina con la ecuación:    
  32. 32. 31  La  densidad  es  una  característica  propia  de  cada  sustancia,  por  lo  tanto,  nos  puede  servir muy bien cuando se nos presente la necesidad de identificar a una o a otra. La densidad es una magnitud derivada del SI. Cuando queremos expresar la densidad de un sólido o líquido, lo hacemos en g/mL o en g/cm3 y si se trata de un gas, la expresamos en g/L, salvo que se especifique otra cosa.        mercamania.es articulo.mercadolibre.com.ar ladensidaddelagua.blogspot.com  INSTRUMENTOS PARA MEDIR DENSIDADES En líquidos y gases, sobre todo, la densidad varía con la temperatura, por eso es necesario indicar el valor de la temperatura junto al valor de la densidad. Las densidades de los gases se expresan a 0 ºC y a 1 atm de presión, como ya veremos más adelante. Si ponemos en una probeta tres líquidos inmiscibles, podremos ver que el más denso va al fondo,  el  menos  denso  ocupa  el  estrato  superior,  y  el  de  densidad  intermedia  queda atrapado  en  el  estrato  medio.  Podrás  observar  esto  si  mezclas  mercurio,  agua  y  aceite:  el primero irá al fondo por ser el más denso; el agua ocupará el estrato intermedio; el  aceite quedará en el estrato superior.       quimicageneral1parl2.blogspot.com santiagoapostol.net  
  33. 33. 32   SUSTANCIAS INMISCIBLES  Baúl de conceptos Estrato.‐ Capa de grosor diverso de una sustancia. Inmiscibles.‐ Sustancias que comparten un mismo envase y no se mezclan.  DENSIDAD RELATIVA La  densidad  relativa  se  obtiene  relacionando  la  densidad  de  un  sólido  o  líquido  con  la densidad del agua (que es el referente para estos dos estados).  ó í  Esta densidad también se puede obtener al relacionar la densidad de un gas con la densidad del aire (que es el referente para este estado físico).     A continuación podrás ver y analizar algunos ejercicios sobre densidades: ¿Cuál será la densidad de un mineral si 325 g de él ocupan un volumen de 25,0 mL? Estrategia: Aplico la expresión matemática sabiendo que la unidad resultante será g/mL.          ,d = 13,0 g/mL (con tres cifras significativas) Veamos otro ejercicio: Calcular el volumen (en L) de 250,0 g de etanol. Estrategia:  Aplico  la  expresión  matemática  sabiendo  que  la  densidad  del  etanol  es  (0,789 g/mL).    
  34. 34. 33   ,    , /V = 316,9 mL (con cuatro cifras significativas)  Trabajo para la casa Resuelve los siguientes ejercicios en tu cuaderno: a. La plata pura tiene una densidad de 10,5 g/mL. Un collar que se vendió como si fuera de plata  pura  tiene  una  masa  de  25,0  g.  Al  sumergirlo  en  una  probeta  con  agua,  el  nivel  del líquido sube 2,0 mL. Realiza el proceso que sea necesario para que nos indique si el collar es efectivamente de plata o no. b. El nivel de agua en un recipiente aforado es de 0,75 L, antes de agregar 300 g de manteca. Después de haberlo hecho, el nivel de agua sube 0,34 L. Calcula la densidad de la grasa.   

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