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INSTITUCIÓN EDUCATIVA JOSÉ CELESTINO MUTIS

AREA DOCENTE GRADO TIEMPO GUIA N° CIENCIAS - QUÍMICA MARLON ARTURO JIMÉNEZ 10° 10 HORAS 1

TEMA: INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA

Nombre:

Indicador de logro: Reconoce la química como la primera ciencia experimental

Valoración o calificación

1. GENERALIDADES

En este tema haremos un pequeño recuento histórico de la química y explicaremos la metodología científica.

1.2.La química a través de la historia

Durante el siglo XIX la investigación en química se centró en dilucidar la naturaleza de la materia. Así, John Dalton (1766-1844) presenta la primera propuesta consistente sobre la estructura atómica, que luego es complementada por Ernest Rutherford (1871-1937), con lo cual empieza a entreverse que el átomo se compone de partículas más pequeñas y que no es indivisible, como lo indica su nombre. Basado en estos trabajos, Niels Bohr (1885-1962) propone el sistema planetario del átomo, modelo precursor del aceptado actualmente.

Basado en todo el conocimiento acumulado sobre los elementos químicos, Dimitri Mendeleiev (1834-1907) organiza la tabla periódica de los elementos, con base en sus pesos atómicos.

El siglo XX es un período de grandes cambios. En 1905, Albert Einstein (1879-1955) presenta la teoría de la relatividad, con lo cual sacude las bases teóricas de la física y la química. En las primeras décadas del siglo, los esposos Marie y Pierre Curie estudian el fenómeno de la radiactividad y descubren dos nuevos elementos: el radio y el polonio.

En la segunda mitad del siglo XX la atención de los químicos se enfoca hacia el estudio de las partículas subatómicas y la fabricación sintética de diversos materiales, como los plásticos y los superconductores.

Finalmente, el misterio de la vida encabeza las investigaciones en genética y biología molecular. Así,

en 1953, Francis Crick y James Watson resuelven la estructura tridimensional de la molécula de ADN (ácido desoxirribonucleico), base para comprensión del lenguaje de la vida. Posteriormente, en 1996, es presentado al mundo el primer organismo clonado. Es así como la humanidad recibe el siglo XXI con un complejo pero inevitable conflicto ético relacionado con el papel de la ciencia en la sociedad.

1.2. Metodología científica

No existe una metodología única para desarrollar un

proceso científico. Cada área del conocimiento tiene

sus propios métodos, sus propias estrategias y

enfrenta los problemas de su área desde distintos

ángulos; sin embargo, todas se rigen por unos

principios comunes. En el caso de las ciencias

experimentales como la química, la biología y la

física casi siempre emplean un método común, en el

cual se pueden diferenciar las siguientes etapas:

Observación de fenómenos: la observación es la

base del trabajo científico. Observamos para

entender por qué o cómo ocurren los fenómenos

(figura 7). Utilizamos nuestros sentidos y diversos

instrumentos de medida para observar y luego de

haber realizado anotaciones y mediciones repetidas

veces, podemos plantear preguntas concretas.

Formulación de preguntas: por ejemplo, ¿por qué

cuando mezclo dos compuestos obtengo un tercero

de otro color? Es muy importante que las

observaciones que hagamos puedan ser

reproducidas y confirmadas por otras personas. Una

vez se ha definido el fenómeno que se quiere

estudiar, en primer lugar se debe observar su

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aparición, las circunstancias en las que se produce y

sus características.

Revisión de trabajos previos: consiste en consultar

diversas fuentes para informarse acerca de lo que se

conoce hasta el momento sobre el tema que se va a

tratar. Por esta razón se dice que la ciencia es

acumulativa, pues los nuevos conocimientos se

construyen sobre los anteriores y de esta manera se

van ampliando.

Formulación de hipótesis: consiste en proponer

respuestas a las preguntas que nos habíamos

formulado anteriormente, es decir, se trata de idear

posibles explicaciones del fenómeno observado.

Comprobación experimental de la hipótesis:

consiste en intentar probar si la hipótesis planteada

logra explicar satisfactoriamente el fenómeno en

cuestión. Para ello se diseña un experimento,

durante el cual se realizan nuevas observaciones,

pero bajo condiciones controladas.

Controlar variables: es posible discernir el efecto de

talo cual factor sobre el desarrollo del fenómeno.

Por ejemplo, si adiciono diferentes cantidades de

una de las dos sustancias, ¿cambia el resultado?

Cuando hablamos de controlar las condiciones nos

referimos a definir intencionalmente ciertas

variables que creemos puedan afectar el desarrollo

del fenómeno. En nuestro ejemplo, las variables por

controlar podrían ser la temperatura o la cantidad

presente de cada sustancia.

Planteamiento y divulgación de las conclusiones: las

observaciones y datos obtenidos en el experimento

constituyen resultados concretos que deben ser

analizados con el fin de determinar si corroboran o

no la hipótesis y plantear luego las conclusiones.

En caso afirmativo, la hipótesis generará una teoría

científica, es decir, una explicación que da razón de

lo observado. De lo contrario se procede a

replantearla y a diseñar nuevos experimentos. Las

conclusiones deben ser comunicadas al resto de la

comunidad científica, con el fin de generar

discusiones y permitir que sean utilizadas como

punto de partida para otros descubrimientos o como

fundamento para aplicaciones tecnológicas.

Elaboración de leyes. Después de una serie de

experimentos, es posible evidenciar regularidades y

relaciones entre diferentes sucesos que se enuncian

de manera concisa y matemática en forma de leyes

científicas. A diferencia de una teoría que está

constituida por una serie de hipótesis que

conforman un sistema deductivo y proporcionan

explicaciones a un acontecimiento, una leyes

descriptiva, no explicativa y se aplica a un conjunto

bien definido de fenómenos, por lo que no puede

tomarse como una verdad absoluta.

1.3 La medición Medir es comparar la magnitud física que se desea cuantificar con una cantidad patrón que se denomina unidad. El resultado de una medición indica el número de veces que la unidad está contenida en la magnitud que se mide.

1.3.1 Las magnitudes físicas No todos los rasgos que caracterizan un cuerpo o un determinado fenómeno pueden ser cuantificados. Por ejemplo, el olor y el sabor no pueden ser estimados objetivamente, sino que dependen de la apreciación de diferentes individuos. Aquellos rasgos que pueden ser medidos se denominan magnitudes físicas. Existen dos tipos de magnitudes físicas: Magnitudes fundamentales: son aquellas que

no dependen de ninguna otra medida, expresan simplemente el número de veces que está la unidad patrón en lo que se desea medir, como por ejemplo la masa, la temperatura o la longitud (figura 10).

Magnitudes derivadas: son aquellas que se expresan como la relación entre dos o más magnitudes fundamentales (figura ll). Por ejemplo, la densidad indica la cantidad de masa presente en una cierta unidad de volumen

1.3.2 El Sistema Internacional de Unidades Las primeras mediciones se basaron probablemente en el cuerpo humano, por ejemplo expresando la longitud en pies. Luego, diferentes regiones estandarizaron unidades para su uso exclusivo.

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Cuando empezó a hacerse común el intercambio de conocimiento entre regiones, hacia mediados del siglo XIX, esta diversidad en la manera de medir se convirtió en un serio inconveniente. Para solucionar estos problemas la Academia de Ciencias de Francia creo el Sistema Internacional de Unidades (SI), según el cual existen siete magnitudes fundamentales, a partir de las cuales es posible expresar cualquier otra magnitud derivada. Sin embargo, también es empleado el sistema inglés, en donde se utilizan: el pie, la pulgada y la milla como unidades de longitud; la libra, como unidad de masa; el segundo, como unidad de tiempo; el grado Fahrenheit, como unidad de temperatura y el BTU, como unidad de presión.

1.3.3 Equivalencia entre unidades No siempre utilizamos el SI de unidades. Con frecuencia, y especialmente en química empleamos unidades muy pequeñas, así por ejemplo expresamos la masa en gramos o miligramos (mg), o la longitud en micras (µm) o nanómetros (nm). En estos casos debemos transformar unas unidades en otras equivalentes. La solución de estos inconvenientes está en el empleo de múltiplos y submúltiplo s de las respectivas unidades. En la siguiente figura se presenta una tabla que contiene los prefijos más comunes y su respectiva equivalencia.

Para transformar la unidad en que se expresa la medida de una magnitud fundamental en su correspondiente unidad SI, basta conocer los múltiplos y submúltiplo s de dicha unidad. Así, por ejemplo, si queremos transformar 5 metros en centímetros, debemos saber que un metro equivale a 100 centímetros y por lo tanto los 5 metros equivalen a:

5 m . 100 cm = 500 cm 1m Si el caso corresponde a una magnitud derivada debemos considerar su definición y luego aplicar la transformación a cada una de las magnitudes fundamentales que la definen. Veamos algunos ejemplos. Ejemplo 1 Encontrar la equivalencia de 70,6 pulgadas en centímetros

El factor de conversión de pulgadas a cm es:

Ejemplo 2

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Ejemplo 3

Aplicamos estos factores de conversión a la información dada y tenemos

En los problemas donde se deben hacer varias conversiones es indispensable establecer todos los factores de conversión necesarios y cancelar una tras otra las unidades semejantes. Al obtener la unidad deseada, procedemos matemáticamente.

R. La distancia del colegio al gimnasio es de 620 000 cm ó 6,2 x 10

5 cm.

Ejemplo 5

Ejemplo 6

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Ejemplo 7

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Ejemplo 8

Ejemplo 9

Ejercicios Encontrar las siguientes equivalencias A) 6, 5 km en metros. B) 7,5 cm en metros. C) 4,7 kg en gramos. D) 3,2 l en mililitros. E) 6,8 kilogramos en miligramos. F) 80km/h en m/s . G) 4,3 pulgadas en centímetros. H) 6,7 libras en gramos. I) 18,5 kg en libras. J) 23 kg en onzas. K) 22 pies en metros.

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