Desarrollo histórico de la química

La química es una ciencia que estudia la materia y los cambios que ocurren en ella. Aunque su origen es antiguo, se la considera una ciencia moderna, activa y en evolución. Su desarrollo histórico ha estado asociado al descubrimiento, manejo y transformación de los recursos naturales que el hombre disponía.

raíces prehistóricas

Desde su inicio, el ser humano aprendió a modificar los materiales de la naturaleza, lo que constituye el principio de la química. El descubrimiento del fuego fue, sin lugar a dudas, el más importante de la época; gracias a este el hombre primitivo logró cocinar sus alimentos, mantenerse caliente, elaborar moldes de arcilla y modelar algunos metales como el cobre y el estaño.

Con el descubrimiento del fuego, nuestros ancestros hicieron un importante progreso en la transformación de materiales.

Primeras civilizaciones

En la Edad Antigua, el conocimiento que tenía el ser humano sobre los materiales logró el desarrollo de grandes civilizaciones como la persa, la mesopotámica, la griega, la egipcia y la romana. Algunas técnicas dominadas para entonces eran el manejo del vidrio y de metales como el oro, la plata y el hierro; también hacían perfumes, barnices, jabones, medicamentos, vino y muchos otros productos.

¿Cómo se compone la materia?

En el siglo VI a. C. los griegos intentaron dar una explicación a cómo se componía la materia. Las primeras teorías propuestas por los filósofos fueron las siguientes:

  • Para Aristóteles (384-322 a C.) la materia estaba formada por cuatro elementos: agua, tierra, fuego y aire.
  • Según Tales de Mileto (624-546 a. C.) la sustancia básica era el agua, pues sin agua no hay vida.
  • Leucipo (siglo V a. C.) y su discípulo Demócrito (siglo IV a. C.) expusieron que la materia se dividía hasta llegar a una partícula indivisible que denominaron “átomo“.

¿Sabías qué?
La palabra “átomo” proviene del griego átomon: a que significa “sin” y tomon que significa “división”.
Estatua de bronce de Aristóteles en Alemania. Su teoría de los cuatro elementos (más tarde llamada cinco elementos al añadir el éter) fue aceptada por más de un milenio en Occidente.

La alquimia

El dominio técnico de la civilización egipcia combinado con las teorías filosóficas de los griegos dio paso a la alquimia: práctica que buscaba comprender la naturaleza y encontrar la perfección, lo cual se materializaba en el oro. Por dicha razón, los alquimistas se dedicaron a manipular metales y sustancias con el fin de hallar la piedra filosofal, la cual se creía era un compuesto mágico que convertía metales en oro y concedía la eterna juventud.

La alquimia fusionó la técnica, el misticismo, la astrología, la filosofía, la superstición y la magia. Por este camino se desarrollaron y perfeccionaron métodos como el baño de María, la destilación, la sublimación, la calcinación y la metalurgia; e instrumentos como el alambique y la balanza.

El oro era el material perfecto para los alquimistas.

Jabir ibn Hayyan

El árabe Jabir ibn Hayyan tuvo importantes avances en el alquimia, al punto de ser considerado por algunos expertos como el padre de la alquimia y fundador de la química. Él clasificó las sustancias en espíritus, metales y cuerpo sólidos. Los espíritus eran sustancias volátiles como el alcohol, mientras que los cuerpos sólidos eran no volátiles.

La química moderna

Ya para el siglo XVIII, la teoría de los cuatro elementos de Aristóteles no era suficiente para comprender cómo se componía la materia, pues los avances en el estudio de los gases certificaron que el aire no era un elemento, sino un conjunto de diferente sustancias. En la Edad Moderna inició la química propiamente dichas y los hitos que marcaron este período fueron los siguientes:

George Ernst Stahl

1659-1734

 

Propuso la teoría del flogisto, esta aseguraba que lo cuerpos combustibles tenían una sustancia denominada flogisto que se perdía en el aire al arder el material.

Robert Boyle

1627-1691

 

Realizó importantes avances en el estudio de los gases. Sus teorías y planteamientos lograron comprobarse de forma experimental, razón por la que se le atribuye el método cualitativo.

Joseph Priestley

1733-1804

 

Estudió diversos gases y descubrió que la combustión era posible gracias al oxígeno. Fue el primero en aislar el oxígeno en forma gaseosa y reconocer su importancia para la vida.

Antoine Lavoisier

1743-1794

 

Conocido como el padre de la química moderna gracias a sus estudio sobre la fotosíntesis, la oxidación de los cuerpos, la combustión, el aire, la respiración animal y su ley de la conservación de la masa.

química en la edad contemporánea

A partir del siglo XIX la química se desarrolló con más fuerza. El descubrimiento y síntesis de nuevas sustancias caracterizó esta etapa. Los acontecimientos más relevantes se señalan a continuación:

John Dalton

1766-1844

 

Propuso la primera teoría atómica. Según Dalton la materia estaba formada por átomos indivisibles, indestructibles, de forma esférica e iguales entre sí para un mismo elemento.

Ernest Rutherford

1871-1937

 

Estableció una estructura atómica con partículas más pequeñas, por lo que el átomo dejó de ser indivisible. Este modelo consta de un núcleo cargado positivamente y una zona de partículas con cargas negativas.

Niel Bohr

1885-1962

 

Expuso que el átomo tiene electrones ubicados en órbitas estables alrededor del núcleo. Estos electrones emiten o absorben energía cuando saltan de una órbita a otra.

Dimitri Mendeleiev

1834-1907

 

Organizó los elementos existentes hasta ese momento de acuerdo a sus pesos atómicos en una tabla conocida como “la tabla periódica de los elementos”.

Marie y Pierre Curie

1867-1934, 1859-1906

 

Estudiaron el fenómeno de la radiactividad y descubrieron dos elementos llamados radio y polonio.

James Chadwick

1891-1972

 

Este físico británico logró demostrar la existencia de los neutrones: partículas eléctricamente neutras con una masa similar a la de los protones y ubicadas en el núcleo del átomo.

Francis Crick y James Watson

1916-2004, 1928-actualidad

 

Juntos hicieron uno de los avances más importantes de la bioquímica: resolvieron la estructura tridimensional de la molécula de ADN.

Configuración electrónica: principios y fundamentos

Las propiedades químicas de todos los elementos dependen de la corteza electrónica de los átomos que lo constituyen. Por esta razón es importante conocer los principios para la distribución de electrones en los diversos niveles y subniveles de energía, cuya representación abreviado se conoce como “configuración electrónica”.

Toda la materia está formada por partículas de pequeño tamaño conocidas como “átomos”.

Estructura del átomo

El átomo es la unidad fundamental de un elemento y, por lo tanto, la unidad constituyente más pequeña de toda la materia. Está formado por partículas más pequeñas o subatómicas llamadas protones, neutrones y electrones.

  • Los protones tienen carga positiva (+).
  • Los neutrones tienen carga neutra (0).
  • Los electrones tienen carga negativa (−).

El átomo consta de un núcleo positivo, donde se encuentran los protones y los neutrones; y una corteza electrónica por donde giran los electrones organizados en órbitas.

Átomo con 6 protones, 6 neutrones y 6 electrones. Los electrones se organizan en distintos niveles de energía; en el primero (n = 1) hay 2 electrones y en el segundo (n = 2) hay 4 electrones.

¿Qué son los niveles de energía?

Son las capas en los que se reparten los electrones de un átomo. Mientras mayor sea el valor del nivel de energía (n = 1, 2, 3, …), mayor será la distancia entre el electrón en el orbital de un átomo y el núcleo; por lo tanto, el orbital es de mayor tamaño. Así, los orbitales del nivel de energía 3 (n = 3) son más grandes que los orbitales del nivel de energía 2 (n = 2).

orbitales atómicos

Los orbitales atómicos son regiones en las que hay alta probabilidad de hallar un electrón y poseen una determinado nivel de energía. Si bien los distintos tipos de orbitales no tienen forma definida es posible imaginar una forma particular de acuerdo a la distancia entre el núcleo del átomo y la posible localización del electrón. Según su forma, los orbitales se nombran con las letras s, p, d, f, …

Orbitales s

Se caracteriza por tener una forma esférica que aumenta de tamaño al aumentar el nivel de energía.

Los orbitales s tienen capacidad para 2 electrones.

orbital 1s orbital 2s orbital 3s

Orbitales p

Podemos imaginar a los orbitales p como dos lóbulos ubicados uno del lado opuesto del otro. Existen tres tipos de orbitales p: px, py y pz, cuyos subíndices representan los ejes sobre los cuales se orientan los orbitales.

Los orbitales p tienen capacidad para 6 electrones, 2 electrones por cada orientación.

orbital py orbital px orbital pz

Orbitales d y otros de mayor energía

Estos orbitales tienen forma de lóbulos en cinco orientaciones diferentes. Los orbitales con mayor energía que los orbitales d se representan con las letras f, g, h, …

Los orbitales d tienen capacidad para 10 electrones, 2 electrones por cada orientación.

orbital dz2 orbital dxz orbital dxy

 

orbital dyz orbital dx2-y2

Cabe destacar que a medida que aumenta el nivel de energía también aumenta la capacidad de contener orbitales, por ejemplo, en n = 1 solo encontramos orbitales s, en n = 2 orbitales s y p, y en n = 3 orbitales s, p y d, y así sucesivamente. A manera de resumen podemos organizar esta información en una tabla como la siguiente:

Nivel de energía Orbitales Capacidad electrónica del orbital Capacidad electrónica del nivel
1 s 2 2
2 s 2 8
p 6
3 s 2 18
p 6
d 10
4 s 2 32
p 6
d 10
f 14
La forma en la que se organizan los electrones alrededor del núcleo atómico determina el tipo de enlace en las sustancias y sus propiedades químicas.

Configuración electrónica

La información dada en la tabla anterior puede ilustrarse gráficamente en un esquema conocido como “regla Möller”, “regla de las diagonales” o “método de la lluvia”. Este se utiliza en el llenado de arriba hacia abajo de los subniveles de un átomo en la dirección y sentido que señalan las flechas.

Regla de Moeller para escribir la configuración electrónica del átomo de un elemento.

Recordemos que el número de electrones de un átomo en su estado fundamental es igual a su número atómico (Z). Así, la configuración electrónica del átomo de hidrógeno (Z = 1) en estado fundamental es 1s1, donde:

Por lo tanto, podemos decir que el electrón del átomo de hidrógeno está en un orbital s del nivel de energía 1. La expresión 1s1 se lee “uno ese uno”.

¿Sabías qué?
El estado fundamental, también llamado “estado basal”, es el estado de menor energía en el que se puede encontrar un átomo.

¿Cómo escribir la configuración electrónica de un átomo?

  • Litio (Li)

El número atómico (Z) del Li es 3, por lo tanto, el átomo de Li tiene 3 electrones en su estado fundamental. Para escribir su configuración electrónica empezamos a contar desde el primer nivel de energía hasta llegar a los 3 electrones.

Empezamos con 1s2 y seguimos hasta llegar a 2s, orbital en el que caben 2 electrones. Como solo falta un electrón para llegar a 3, escribimos la designación del orbital con un solo electrón, es decir, 2s1.

 

Configuración electrónica de Li → 1s2 2s1


  • Carbono (C)

Como el número atómico (Z) de C es 6, los electrones de este átomo son 6. Así que contamos de forma progresiva en el diagrama hasta llegar a 6 electrones.

Si iniciamos con 1s2 y luego pasamos por 2s2 ya tenemos 4 electrones. Como faltan 2 electrones seguimos hasta 2p y escribimos la designación del orbital con 2 electrones: 2p2.

 

Configuración electrónica de C → 1s2 2s2 2p2


  • Magnesio (Mg)

El número atómico (Z) del Mg es 12, por lo que debemos repetir el mismo procedimiento de los ejemplos anteriores hasta llegar a 12 electrones.

Tras llenar los primeros 10 electrones hasta el 2p6, seguimos con 3s2 y de ese modo ya se tienen los 12 electrones correspondientes al átomo en su estado fundamental.

 

Configuración electrónica de Mg → 1s2 2s2 2p6 3s2

Configuración electrónica de los primero 15 elementos de la tabla periódica

Elemento Símbolo Número atómico (Z) Número de electrones en estado fundamental Configuración electrónica
Hidrógeno H 1 1 1s1
Helio He 2 2 1s2
Litio Li 3 3 1s2 2s1
Berilio Be 4 4 1s2 2s2
Boro B 5 5 1s2 2s2 2p1
Carbono C 6 6 1s2 2s2 2p2
Nitrógeno N 7 7 1s2 2s2 2p3
Oxígeno O 8 8 1s2 2s2 2p4
Flúor F 9 9 1s2 2s2 2p5
Neón Ne 10 10 1s2 2s2 2p6
Sodio Na 11 11 1s2 2s2 2p6 3s1
Magnesio Mg 12 12 1s2 2s2 2p6 3s2
Aluminio Al 13 13 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
Silicio Si 14 14 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2
Fósforo P 15 15 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3

Diagrama de orbitales

Los diagramas de orbitales son otra forma de mostrar la configuración electrónica, el cual plasma de forma más precisa la posición del espín del electrón. Los posibles giros de un electrón son dos y se representan con flechas: una hacia arriba y otra hacia abajo. Cada caja representa un orbital. Por ejemplo:

H →  He → 

¿Sabías qué?
El espín, o momento angular de rotación del electrón, está relacionado con los dos movimientos de giros que puede tener el electrón, los cuales se representan con flechas.

Regla para la distribución de los electrones

  • Principio de exclusión de Pauli

“Un orbital no puede tener más de dos electrones, cuyos espines deben tener valores opuestos, es decir, una flecha hacia arriba y otra hacia abajo”.

Observa las tres posibles maneras de organizar los 2 electrones en el orbital 1s del helio (He). Solo el diagrama c) cumple con el principio de exclusión de Pauli.

a) b) c)
He →
Incorrecto Incorrecto Correcto
  • Principio de máxima multiplicidad de carga o regla de Hund

“La distribución electrónica más estable es aquella que tiene la mayor cantidad de espines paralelos o no apareados”.

Observa los distintos diagramas de orbitales en los que se muestra la distribución de electrones del átomo de carbono (C). Aunque los tres cumple con el principio de exclusión de Pauli solo el diagrama c) cumple con la regla de Hund y por lo tanto es el adecuado.

a) C →  Incorrecto
b) C →  Incorrecto
c) C →  Correcto

Nota que se dibujan tres cajas para los orbitales p porque estos tienen tres orientaciones diferentes (px, py y pz) en las cuales caben 2 electrones respectivamente.

  • Principio de Aufbau

“Mientras se añaden protones al núcleo del átomo de uno en uno, los electrones se suman de la misma forma en los orbitales atómicos”.

Por ejemplo, el tercer electrón del átomo de litio (Li) no puede acomodarse en el orbital 1s, así que se coloca en el siguiente orbital de menor nivel de energía, el 2s.

He → 

Li → 

Con excepción del hidrógeno y del helio, la configuración electrónica de todos los elementos puede ser representada por un kérnel de gas noble, el cual muestra entre corchetes el símbolo del gas noble que antecede a un elemento. Ejemplo:

Símbolo de elemento Número atómico (Z) Configuración electrónica
H 1 1s1
He 2 1s2
Li 3 [He]2s1
Be 4 [He]2s2
B 5 [He]2s2 2p1
C 6 [He]2s2 2p2
N 7 [He]2s2 2p3
O 8 [He]2s2 2p4
F 9 [He]2s2 2p5
Ne 10 [He]2s2 2p6
Na 11 [Ne]3s1
Mg 12 [Ne]3s2
Al 13 [Ne]3s2 3p1
Si 14 [Ne]3s2 3p2
P 15 [Ne]3s2 3p3
¿Sabías qué?
Los electrones más externos que se ubican luego del kérnel del gas noble son llamados “electrones de valencia”.

¡a practicar!

Escribe la configuración electrónica de los siguientes elementos en su estado fundamental. En cada caso, realiza el diagrama de orbitales.

a) Calcio

b) Hierro

c) Zinc

d) Bromo

Respuestas

a) Calcio

 

  • Símbolo: Ca
  • Número atómico (Z): 20
  • Configuración electrónica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 → [Ar]4s2
  • Diagrama de orbitales:

b) Hierro

 

  • Símbolo: Fe
  • Número atómico (Z): 26
  • Configuración electrónica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 → [Ar]4s2 3d6
  • Diagrama orbitales: 

c) Zinc

 

  • Símbolo: Zn
  • Número atómico (Z): 30
  • Configuración electrónica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 → [Ar]4s2 3d10
  • Diagrama de orbitales: 

d) Bromo

 

  • Símbolo: Br
  • Número atómico (Z): 35
  • Configuración electrónica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5 → [Ar]4s2 3d10 4p5
  • Diagrama de orbitales:

 

Fuentes naturales de carbono

El carbono es un elemento químico esencial para la vida, ya que, aunque solo conforma el 0,09 % de la corteza terrestre, forma largas cadenas carbonadas y es el responsable de los millones de compuestos orgánicos en el planeta. Se lo puede encontrar en estado puro en la naturaleza en tres formas: diamante, grafito y carbono amorfo.

El átomo de carbono es tetravalente, es decir, tiene cuatro electrones en su último nivel de energía. Esta característica lo convierte en un elemento con tendencia a formar cuatro enlaces covalentes y una amplia capacidad de combinación.

alótropos del carbono

El carbono existe puro en la naturaleza en tres formas alotrópicas: diamante, grafito y carbono amorfo; todos son sólidos con puntos de fusión extremadamente altos (alrededor de 4.000 °C) e insolubles en todos los disolventes a temperaturas ordinarias.

¿Sabías qué?
Los alótropos son moléculas formadas por un solo elemento y que tienen distintas estructuras moleculares.

Las propiedades de las tres formas del carbono difieren considerablemente, algunas son las siguientes:

Diamante Grafito Carbono amorfo (Antracita)
Fórmula química C C C
Color Incoloro Gris Negro
Raya Incolora Gris oscuro Negro
Dureza (Mohs) 10 1-2 3
Densidad 3,5-3,53 g/cm3 2,09-2,23 g/cm3 1,2-1,8 g/cm3
Conductividad eléctrica Aislante Buen conductor Aislante

Diamante

El diamante es una de las sustancias más duras que se conoce. Es muy apreciado en joyería y en algunas aplicaciones industriales. Sus principales yacimientos se encuentran en la República Sudafricana, Brasil, Zaire, Botswana y Federación Rusa.

Este precioso material se forma por exposición del carbono a presiones de entre 45 y 60 kilobares; y temperaturas que van de 900 a 1.300 °C. Estas condiciones existen tanto en sitios de impacto de meteoritos como en el manto de la litosfera de la Tierra, debajo de las placas continentales estables.

En los diamantes cada átomo de carbono está unido a otros cuatro en una estructura tridimensional, la cual le provee la mayor dureza de toda la naturaleza.

Grafito

El grafito es una forma alotrópica de carbono más abundante en la naturaleza. Se usa con frecuencia en la fabricación de electrodos, crisoles refractarios, minas de lápices y productos lubricantes. Sus principales yacimientos están ubicados en Sri Lanka, Madagascar, México, Siberia y EEUU; y sus principales productores a nivel mundial son China, India y Brasil.

El grafito está formado por capas de carbono compuestas por anillos hexagonales de átomos de C, capaces de deslizarse una sobre la otra de forma horizontal, lo que facilita la ruptura de los enlaces.

Carbono amorfo

El carbono amorfo no tiene una estructura cristalina o está repleto de irregularidades en su estructura. Puede tener distintos grados de pureza de acuerdo al porcentaje de carbono, como la antracita (90-95 %), la hulla (70-90 %), el lignito (55-75 %) y la turba (50-55 %). Las propiedades físicas y químicas de cada tipo se relacionan directamente con su organización molecular y microestructura.

Puede obtenerse al calentar azúcar purificada a 900 °C en ausencia de aire. Por otro lado, el negro de humo se obtiene al quemar hidrocarburos líquidos con una cantidad de aire insuficiente para producir una llama humeante.

La antracita es un carbón fósil muy rico en carbono, solo tiene alrededor de 5 % de materiales volátiles y una alta potencia calorífica.

Fullereno: una molécula parecida a un balón

El fullereno es una molécula formada exclusivamente por carbono que se encuentra en el polvo interestelar del espacio. Tiene forma similar a la de un balón de fútbol pero su tamaño es muy inferior. Su estructura, al igual que la del grafito, se compone de hojas de anillos hexagonales enlazadas, con la diferencia de que contiene anillos pentagonales y heptagonales, razón por la que la molécula no es plana. Después del diamante y el grafito, los fullerenos son la forma más estable de carbono.

Oxidación, fermentación y combustión

Los cambios químicos son procesos en los que una sustancia se transforma en otra, con estructura, composición y propiedades diferentes a la inicial. La oxidación, la fermentación y la combustión son ejemplos de estas reacciones, las cuales ocurren de forma constante en nuestro día a día.

Oxidación Fermentación Combustión
Definición Cambio químico que ocurre cuando una sustancia entra en contacto con el oxígeno para formar óxido. Cambio químico producido por microorganismos que transforman una sustancia en un compuesto orgánico simple. Cambio químico que se produce cuando un material oxidable arde al entrar en contacto con el oxígeno del aire.
Tipo de reacción  Oxidación. Oxidación. Oxidación.
Velocidad Puede ser rápida o lenta; todo depende del tipo de sustancia. Suele ser lenta; por ejemplo, el proceso de fermentación del vino dura una dos semana. Suele ser rápida; por ejemplo, la combustión del butano dura solo unos segundos.
Presencia de oxígeno Depende de la reacción. No. Sí.
Liberación de calor Depende de la reacción. Sí. Sí.
Tipos
  • Rápida.
  • Lenta.
  • Acética.
  • Láctica.
  • Alcohólica.
  • Combustión completa.
  • Combustión incompleta.
  • Combustión estequimétrica.
Ejemplos
Oxidación de un tornillo a la intemperie.
Fermentación de la cerveza.
Quema de papel.

 

Área y perímetro de las figuras planas

Se conoce como figuras planas a las representaciones geométricas bidimensionales básicas, dichas figuras disponen de un perímetro y un área.

 

El perímetro de una figura se define como la suma de los lados que dibujan su contorno, mientras que el área es la medida de su superficie.

A continuación se presentan las distintas figuras geométricas con sus respectivos perímetros y áreas.

Figura Elementos Perímetro Área

Triángulo

b = base

h = altura

a = lado 1

b = lado 2

c = lado 3

P=a+b+c A=\frac{b\times h}{2}

Cuadrado

a = lado P=4\times a A=a\times a=a^{2}

Rectángulo

b = base

h = altura

P=2(b+h) A=b\times h

 

Rombo

a = lados

d = diagonal menor

D = diagonal mayor

P=4\times a A=\frac{D\times d}{2}

Romboide

b = base

h = altura

a = lado

P=2(a+b) A=b\times h

Trapecio

a = lado 1

b = lado 2

c = lado 3

d = lado 4

h = altura

P=a+b+c+d A=\frac{b+d}{2}\times h

 

CAPÍTULO 2 / EJERCICIOS

INTERACCIÓN BIÓTICO-ABIÓTICO | EJERCICIOS

Ecosistemas

1. OBSERVA A TU ALREDEDOR Y ESCRIBE EN LA SIGUIENTE TABLA LOS ELEMENTOS VIVOS (BIÓTICOS) Y NO VIVOS (ABIÓTICOS) QUE VEAS.

BIÓTICOS ABIÓTICOS
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. LEE LAS SIGUIENTES ORACIONES Y COMPLETA LA PALABRA QUE FALTA. 

a. LAS BACTERIAS ESTÁN FORMADAS POR UNA SOLA __________.

b. LOS ANIMALES ESTÁN FORMADOS POR __________.

c. LAS PLANTAS ESTÁN FORMADAS POR __________.

d. LOS SERES VIVOS FORMADOS POR MUCHAS CÉLULAS SE LLAMAN __________.

c. LOS SERES VIVOS FORMADOS POR UNA SOLA CÉLULA SE LLAMAN __________.

3. CÓMO SE LLAMAN ESTOS ELEMENTOS NO VIVOS.

__________________________________
__________________________________
__________________________________

AMBIENTES ACUÁTICOS

1. OBSERVA LAS SIGUIENTES IMÁGENES. ¿QUÉ TIPO DE ECOSISTEMA ACUÁTICO ES?

______________________________________________________________________________________________________

2. ESCRIBE DOS EJEMPLOS DE ECOSISTEMAS DE AGUA DULCE Y ECOSISTEMAS DE AGUA SALADA.

AGUA DULCE AGUA SALADA
 

 

 

 

 

 

3. INVESTIGA. ¿CÓMO PODEMOS CUIDAR LOS AMBIENTES ACUÁTICOS?

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

EL SUELO

1. VISUALIZA LA SIGUIENTE IMAGEN. ¿A QUÉ HACE REFERENCIA? 

______________________________________________________________________________________________________

2. INVESTIGA, ¿CUÁLES SON LAS CONSECUENCIAS DE LA DESERTIFICACIÓN DE LOS SUELOS?

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

AMBIENTES TERRESTRES

1. ESCRIBE UNA CARACTERÍSTICA DE CADA UNO DE LOS ECOSISTEMAS TERRESTRES QUE OBSERVAS.

2. ¿CUÁLES DE ESTOS ANIMALES LOS PODEMOS ENCONTRAR EN ECOSISTEMAS TERRESTRES? MÁRCALOS CON UNA CRUZ EN LA COLUMNA DERECHA.

CONTAMINACIÓN AMBIENTAL

1. RELACIONA LA COLUMNA A CON LA B.

A B
CONTAMINACIÓN DEL AIRE
CONTAMINACIÓN DEL AGUA
CONTAMINACIÓN DEL SUELO

2. CUÁLES SON LAS CAUSAS DE LA CONTAMINACIÓN.

  • ___________________________________________________________________________________________________
  • ___________________________________________________________________________________________________
  • ___________________________________________________________________________________________________
  • ___________________________________________________________________________________________________

CONSERVACIÓN DEL AMBIENTE

1. ESCRIBE LAS DIFERENCIAS ENTRE LOS TIPOS DE RESIDUOS.

DEGRADABLES BIODEGRADABLES
 

 

 

 

 

 

2. SI VAMOS A RECICLAR LOS RESIDUOS QUE TENEMOS EN CASA, ¿CÓMO DEBEMOS SEPARARLOS?

  • ___________________________________________________________________________________________________
  • ___________________________________________________________________________________________________
  • ___________________________________________________________________________________________________
  • ___________________________________________________________________________________________________
  • ___________________________________________________________________________________________________

 

CAPÍTULO 2 / EJERCICIOS

LA MATERIA Y SUS PROPIEDADES

LA MATERIA

1. A continuación se presenta una imagen de cómo está compuesta la materia. Describe y define cada una de sus partes.

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

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2. Investiga, dibuja y describe brevemente cada uno los modelos atómicos propuestos a lo largo de la historia.

Modelo atómico Descripción
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tabla PERIÓDICA de los elementos

1. Contesta las siguientes preguntas:

  • ¿Qué es un elemento químico?

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

  • ¿Qué es la tabla periódica? ¿Para qué se emplea?

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

2. Define brevemente cada uno de los siguientes términos referentes a la tabla periódica.

Número másico: ________________________________________________________________________________________

Nivel de energía: _______________________________________________________________________________________

Símbolo químico: _______________________________________________________________________________________

Subnivel de energía: ____________________________________________________________________________________

Orbital: _______________________________________________________________________________________________

Número atómico: _______________________________________________________________________________________

moléculas más conocidas

1. Observa la siguiente imagen referente al ciclo del nitrógeno. Completa los espacios en blanco.

2. Menciona algunas de las características más importantes de las siguientes moléculas.

Moléculas Características
Agua
Oxígeno
Nitrógeno
Dióxido de carbono

propiedades de la materia

1. Menciona y explica tres propiedades intensivas y tres propiedades extensivas de los materiales.

Intensivas Extensivas
 

 

 

 

 

 

2. De acuerdo con la descripción que se presenta, indica el nombre de cada propiedad:

  • ____________________ : es la capacidad de los materiales que permite que pase o no la luz a través de ellos.
  • ____________________ : esta característica se observa cuando golpeamos un material y éste se rompe fácilmente.
  • ____________________ : es una característica de aquellos materiales que son afectados por el oxígeno y la humedad de la atmósfera, como los metales.
  • ____________________ : es la capacidad que tiene un material de soportar fuerzas sin romperse, desgarrarse, doblarse o deformarse.
  • ____________________ : es la capacidad que tiene un material de transportar electricidad. Los materiales que son buenos conductores de la electricidad se llaman conductores, y los malos, aislantes.
  • ____________________ : esta característica se observa cuando se rayan dos materiales, aquel material más duro dejará una marca en el que no lo es.

estados de LA MATERIa

1. Relaciona cada término de la columna A con las definiciones de la columna B.

A – Cambio de estado B – Definición
1 Evaporación Consiste en el paso de un sólido al estado líquido por medio del aumento de la temperatura hasta alcanzar el “punto de fusión” de dicho sólido.
2 Sublimación Es el cambio del estado líquido al gaseoso. Se produce por el calentamiento del material. Al agregar calor, las moléculas se mueven hasta que se separan del líquido y forman el gas.
3 Ionización Ocurre de manera contraria a la fusión, es decir, se produce por un descenso en la temperatura de un líquido hasta que éste alcanza su punto de congelación.
4 Condensación Es el paso de una sustancia en estado gaseoso al estado sólido sin pasar por el líquido. El ejemplo más relevante es la formación de la nieve o escarcha.
5 Sublimación inversa Parte de la fase plasmática al anular la carga de las partículas para así obtener finalmente el gas.
6 Solidificación Es la conversión de átomos en iones para convertirse en un conductor de la electricidad.
7 Des ionización Consiste en el paso de un sólido al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido. El ejemplo más común es el que ocurre en el llamado “hielo seco”, que es dióxido de carbono en estado sólido. Éste se “esfuma” sin pasar por el estado líquido.
8 Fusión Es el paso del estado gaseoso al estado líquido. Se produce por el enfriamiento o la compresión del gas, las moléculas pierden velocidad de movimiento y al entrar en contacto unas con otras quedan unidas para formar una masa líquida.

2. Explica con tus propias palabras por qué es importante conocer los estados de la materia.

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instrumentos y escalas de medición

1. Completa el siguiente cuadro de sistemas de unidades.

Magnitud Sistema Internacional Sistema Cegesimal Sistema anglosajón
Longitud
Masa
Tiempo
Superficie
Volumen
Fuerza

2. Menciona los instrumentos empleados para realizar las siguientes mediciones.

 

Magnitud Instrumentos
Longitud
Masa
Tiempo
Superficie
Volumen
Fuerza
Intensidad de la corriente
Temperatura
Intensidad luminosa
Presión

clasificación y utilización de materiales

1. Menciona cuatro materiales de distinto origen y explica para qué se utilizan en la vida cotidiana.

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2. Investiga cuáles son los cinco materiales más costos y por qué.

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materiales de riesgo para el ambiente

1. Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F). Justifica tu respuesta en los casos falsos.

  • El mercurio es un elemento presente en la corteza terrestre. Al aumentar su concentración es inocuo para los seres humanos. (  )

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  • La contaminación natural es la que ocurre como consecuencia de las actividades realizadas por el hombre, por ejemplo el uso de fertilizantes, los derrames petroleros y la quema indiscriminada de arboles. (  )

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  • El efecto invernadero es causado por la interacción entre la energía del Sol y los gases de efecto invernadero en la atmósfera de la Tierra. (  )

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  • El desarrollo sustentable se refiere al proceso integral que conjuga a la sociedad, la economía y al planeta Tierra con su naturaleza. (  )

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  • Paul Hermann Müller fue conocido por contribuir a la conciencia ambiental e impulsar la prohibición del DDT y otros pesticidas. (  )

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  • Los gases que contrarrestan el efecto invernadero son los siguientes: el vapor de agua, el dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4), los óxidos de nitrógeno (NOx), el ozono (O3) y los clorofluorocarbonos (CFC). (  )

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2. Marca con una equis (x) los contaminantes artificiales.

(  ) Incendio forestal.

(  ) Vertederos de basura.

(  ) Animales muertos.

(  ) Radiación.

(  ) Erupción volcanica.

(  ) Minerales en el agua.

(  ) Fertilzantes.

(  ) Derrames de petroleo.

(  ) Gases de efecto invernadero.

3. ¿Conoces algún lugar muy contaminado en tu país? ¿Cómo piensas que puede solucionarse este problema particular?

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CAPÍTULO 3 / EJERCICIOS

LOS SERES VIVOS

Clasificación cultural de animales y plantas

1. Indica a qué reino pertenecen: ¿plantas o animales?

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_______________________________
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2. ¿Cómo era la clasificación cultural de los animales y plantas hace unos 400 años?

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Plantas medicinales

1. Escribe el nombre correcto de cada uno de estos tipos de plantas medicinales.

1. El componente activo de estas plantas medicinales permite acelerar la evacuación intestinal: __________________.

2. Son plantas aperitivas que suelen consumirse antes de comer, ya que tienen acción sobre la función gástrica del organismo. Por ejemplo: la genciana y la centaura menor: __________________.

3. Su función principal es la de facilitar la expectoración. Tienen propiedades estimulantes que facilitan la disolución de mucosidades: __________________.

4. Son aquellas plantas capaces de reconstruir tejidos dañados y de reducir las inflamaciones: __________________.

5. Su alto contenido de taninos hace que trabajen sobre las mucosas y la epidermis. Además, son antiinflamatorias: __________________.

6. Estas plantas reducen el dolor intestinal y detienen el desarrollo de las bacterias que causan fermentaciones intestinales: __________________.

2. Escribe la función medicinal de cada una de estas plantas.

Manzanilla
Ajo
Jengibre

Elementos necesarios para la vida

1. En la siguiente tabla se muestran las funciones del agua. Relaciona la columna A con la B. 

A B
El agua interviene en muchas reacciones químicas. Se presenta durante la digestión de alimentos y respiración celular, entre otras reacciones metabólicas. (  ) Función disolvente (  )
El agua es el medio acuoso necesario para que se dé la vida, es el disolvente universal. (  ) Función estructural (  )
El agua no sólo forma parte de la estructura celular, sino que el cuerpo de algunos animales está formado casi en su totalidad por agua. (  ) Función estructural (  )
El agua funciona como el vehículo para transportar sustancias dentro de cada ser vivo. (  ) Función bioquímica (  )
El agua permite conservar la temperatura corporal. (  ) Función de transporte (  )

2. Escribe la importancia del oxigeno, los alimentos y la luz solar. 

Oxígeno Luz solar Alimentos
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FORMAS DE NUTRICIÓN Y REPRODUCCIÓN

1. Indica qué ser vivo es productor primario, consumidor primario o consumidor secundario.

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_________________________________
_________________________________
_________________________________

2. Escribe las diferencias entre reproducción sexual y asexual.

Reproducción sexual Reproducción asexual
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La importancia de la conservación de la biodiversidad

1. ¿Qué es la biodiversidad y por qué es importante conservarla?

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2. Visualiza la tabla y escribe cuál es el efecto de cada uno de esos factores sobre la biodiversidad.

Caza y captura ilegal  

 

 

 

Contaminación  

 

 

 

Destrucción de hábitats  

 

 

 

Introducción de especies exóticas  

 

 

 

 

CAPÍTULO 10 / EJERCICIOS

Conservación del ambiente

¿por qué es importante la biodiversidad?

1. ¿Cuál es la diferencia entre riqueza y abundancia de especies?

Riqueza de especies Abundancia de especies
 

 

 

 

 

 

 

 

2. ¿Cuál es la importancia de la biodiversidad y cómo podemos conservarla?

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Desarrollo de las especies

1. Marca con una V las oraciones verdaderas y con una F las falsas. Justifica las falsas.

a) Las características físicas son el único método que permite distinguir entre especies. (  )

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b) Los organismos de la misma especie comparten características que le permiten cruzarse entre ellos y tener descendencia fértil. (  )

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c) La nomenclatura química es el sistema de clasificación mediante el cual se otorga el nombre científico a las especies. (  )

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d) El nombre de las especies está compuesto por dos partes: el género y el epíteto específico. (  )

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e) Las especies nuevas surgen a través de un mecanismo conocido como adaptación. (  )

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f) Los tipos de especiación son natural y artificial. (  )

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2. ¿Cuál es la diferencia entre especiación simpátrica alopátrica?

Especiación simpátrica Especiación alopátrica
 

 

 

 

 

 

 

 

3. Define los siguientes términos.

a) Extinción natural: ____________________________________________________________________________________

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b) Extinción artificial: __________________________________________________________________________________

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c) Extinción local: ______________________________________________________________________________________

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d) Extinción biológica: __________________________________________________________________________________

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El rol del hombre en la preservación

1. Marca con una cruz (X) las actividades humanas que dañan el ambiente.

(  ) Derrames de petróleo.

(  ) Reforestación.

(  ) Reciclaje.

(  ) El humo que sale de los tubos de escape de los automóviles.

(  ) Reutilización de materiales.

(  ) Uso de energía verdes.

(  ) La quema de basura.

(  ) Incendios provocados.

(  ) Deforestación.

2. Investiga y describe al menos dos organizaciones no gubernamentales que protegen el ambiente en tu país.

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Importancia sanitaria de las especies

1. Desde el punto de vista sanitario, ¿qué es un vector? Escribe al menos 5 ejemplos.

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2. ¿Cuáles son las fases de la prevención sanitaria?

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DESARROLLO SUSTENTABLE

1. Une cada definición de la columna A con el concepto de la B según corresponda.

A B
Son bienes originados en la naturaleza, aprovechables por el hombre pero que se dan sin su intervención. Recursos renovables.
Son aquellos en los que la tasa de explotación es menor a la tasa de regeneración. Desarrollo sustentable.
Es la administración adecuada de los recursos que ofrece la naturaleza. Recursos naturales.
Son aquellos en los que la tasa de explotación es mayor que la tasa de regeneración. Gestión de recursos naturales.
Es un desarrollo que satisface las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de futuras generaciones Recursos no renovables.

2. ¿Es lo mismo desarrollo sustentable y crecimiento sostenido? Justifica.

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CAPÍTULO 14 / REVISIÓN

LA TIERRA Y EL UNIVERSO | ¿QUÉ APRENDIMOS?

La atmósfera y su relación con otros subsistemas

Llamamos atmósfera a una mezcla de varios gases que rodea un objeto celeste, que posee un campo gravitatorio suficiente para impedir que escapen, como por ejemplo, nuestro planeta Tierra. Cabe destacar que la atmósfera, no solamente representa una protección contra las radiaciones procedentes del Sol y de otros cuerpos celestes, sino que es la base de la vida terrestre. En ella se dan muchos fenómenos, eventos naturales que ocurren en la troposfera como resultado de cambios en los patrones climáticos, algunos de ellos son los huracanes, tornados y torbellinos. Por otro lado, la atmósfera se ha visto sumamente afectada como consecuencia de la contaminación, existe una fuerte presencia en la atmósfera de sustancias que implican molestias o riesgo para la salud. Aunque puede ocurrir por causas naturales, como las erupciones volcánicas, la mayor parte de la contaminación actual (la más constante y dañina) se debe a las actividades del ser humano.

Los principales mecanismos de contaminación atmosférica son los procesos industriales que implican combustión.

Características y estructura general de la atmósfera

La atmósfera está compuesta por una serie de gases, dentro de los cuales el nitrógeno y el oxígeno son los más abundantes. Por un lado, el nitrógeno constituye el 78 % del volumen del aire, es un gas inerte que no suele reaccionar con otras sustancias. Por otro lado, el oxígeno representa el 21 % del volumen del aire, es un gas muy reactivo y la mayoría de los seres vivos lo necesita para respirar. La atmósfera está dividida en capas, la primera de ellas es tropósfera, que se extiende hasta los 12 km de altura, en ella ocurren fenómenos meteorológicos como las lluvias, las nevadas y el granizo. A continuación se encuentra la estratósfera, que llega a los 50 km de altura, en esta capa se desintegran y queman los meteoritos. La mesósfera, que se extiende hasta los 80 km de altura, presenta poco oxígeno. La ionósfera, que llega a los 500 km de altura, es la capa de la atmósfera por la que viajan las señales de radio y televisión. La última capa es la exósfera, que se extiende hasta los 750 km de altura y su límite exterior es difuso.

La temperatura varía en cada una de las capas de la atmósfera.

CLIMA

El clima es la combinación de todos los fenómenos meteorológicos que determinan las condiciones atmosféricas que caracterizan a un determinado lugar en el planeta. Existen varios factores que modifican el clima, estos son: la latitud, que al contar con una mayor extensión en el Ecuador garantiza que el calentamiento en esa franja sea mayor que en las zonas de los trópicos hacia los polos; la altitud, ya que conforme aumenta o disminuye la altura en el relieve se pueden determinar los pisos térmicos; el relieve, que influye en el tipo de clima de cualquier zona; la ubicación geográfica, ya que en las regiones próximas al mar las temperaturas extremas suelen moderarse gracias a la incidencia de las brisas marinas y la humedad; y las corrientes oceánicas, porque si la corriente es fría da lugar a climas secos y enfría las temperaturas de los lugares ubicados sobre las costas, mientras que si la corriente es cálida el clima será más cálido y lluvioso.

La temperatura atmosférica es uno de los elementos constituyentes del clima y hace referencia al calor específico que tiene el aire.

LINEAS IMAGINARIAS DEL PLANETA TIERRA

Con el avance de la cartografía, los mapas se convirtieron en ayudantes indispensables para ubicarse en el planeta Tierra. Un mapa es la representación gráfica de la realidad a una escala de reducción. Los mapas también poseen líneas de relieve que nos indican altitud del terreno en metros sobre el nivel del mar. Por otra parte, las líneas de relieve nos permiten representar la forma de la superficie terrestre y reconocerla a simple vista a través de un mapa. En los mapas, los meridianos son las líneas imaginarias verticales que se trazan sobre un mapa, se unen en los polos y son todos del mismo tamaño, sirven para determinar la longitud. Por otro lado, los paralelos son las líneas imaginarias horizontales que se trazan sobre un mapa. Son indispensables para determinar la latitud. Todos los paralelos son indispensables para determinar la latitud, mientras que la longitud es la distancia medida en grados geográficos existente entre un punto cualquiera de la Tierra hasta el meridiano central de Greenwich.

El paralelo más extenso es la línea del ecuador.

Medios de exploración del espacio

El universo ha sido desde siempre un misterio para la humanidad que, cautivada por la infinidad de astros y la profundidad del oscuro espacio, no ha dejado de investigar. Con el uso de la tecnología, una de las primeras formas de investigación fue el uso de satélites artificiales, objetos fabricados por el hombre, que orbitan alrededor del planeta Tierra. Su objetivo es captar y transmitir información, especialmente de nuestro planeta, pero también de otros astros. De esta manera, permiten pronosticar o dar información de sucesos. Otra forma de investigación es la exploración espacial, investigación por medio de naves espaciales tripuladas o sin tripulación. Las agencias espaciales son las entidades que se ocupan de la exploración o la investigación del espacio. La más conocida es la NASA (Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio), pertenece a Estados Unidos. Otra agencia espacial importante es la de Europa, se llama ESA (Agencia espacial europea) con su sede principal en ParísFrancia.

Luego de ser construidos, son lanzados al espacio y puestos en órbita.

El universo y la cultura

Cada pueblo y cultura tiene su propia visión del universo, por ejemplo, de acuerdo con los aztecas, el mundo y el hombre han sido creados varias veces, sin embargo, en cada una de estas ocasiones ha ocurrido un cataclismo que ha puesto fin a la vida. De acuerdo con la cultura del antiguo Egipto, en el principio de los tiempos sólo existían inmensas masas de agua que contenían los elementos del cosmos, era el océano primordial Nun. Luego nació el Dios del Sol, Ra. De acuerdo con la cultura china, un gigante que habitaba en el caos y la oscuridad despertó de aburrido, y al ver que a su alrededor sólo había oscuridad, tomó el universo, lo sacudió y provocó una explosión que creó estrellas y planetas.

Los más devotos de la astrología tienen la creencia de que las estrellas pueden predecir eventos terrenales.