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CURIOSIDADES Y ANÉCDOTAS

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1. El movimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 2. Las fuerzas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 3. Fuerzas gravitatorias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 4. Fuerzas y presiones en fluidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 5. Trabajo y energía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 6. Transferencia de energía: calor . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 7. Transferencia de energía: ondas . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 8. Sistema periódico y enlace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 9. La reacción química . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 10. La química y el carbono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 179

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EL MOVIMIENTO

HISTORIA DE LA CIENCIA

Descartes y las coordenadas cartesianas Descubrir equivale a ver lo que muchos han visto y pensar en lo que nadie ha pensado. La representación de puntos en el espacio utilizando las coordenadas cartesianas nos resulta muy familiar. En su libro Discurso del método para conducir bien la razón y buscar la verdad en las ciencias, René Descartes nos relata cuáles fueron las circunstancias en las que se le ocurrió esta idea. Sucedió el 10 de noviembre de 1619. Se encontraba descansando en un cuartel militar a orillas del Danubio. Pasó el día en la cama realizando una de sus actividades favoritas: pensar sobre la naturaleza del mundo que le rodeaba. Mientras observaba distraídamente el vuelo de una mosca por la habitación, se dio cuenta de que la posición de la mosca en cualquier momento se podía representar con tres números, que indicarían las distancias a cada una de las paredes y al suelo de la habitación. Resulta curioso pensar que así fue como comenzó lo que llegó a ser una de las grandes ideas matemáticas de todos los tiempos.

El complicado segundo ¿Resulta complicado medir la duración de un segundo de tiempo? Probablemente, la respuesta más generalizada sea no. Claro, ¡es algo que todos hemos hecho alguna vez! Quizá sería muy diferente si antes nos informamos de la definición de segundo que aparece en un documento custodiado en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas, situada cerca de París: «Tiempo en el que se dan 9 192 631 770 oscilaciones del átomo de cesio 133». El cronómetro que es capaz de medirlo es un reloj atómico que se encuentra en un laboratorio del Time and Frequency Department del National Institute of Standards and Technology, en Boulder (Colorado, EE UU). Como consecuencia de esta precisión del segundo, mucho más precisa que la rotación terrestre, que no es uniforme, se producen desajustes que obligan a introducir algún segundo en ciertas fechas del calendario (al final del 30 de junio o al final del 31 de diciembre). Estos segundos que se introducen reciben el nombre de segundos intercalares. Se añadió un segundo, por ejemplo, a las 23 horas 59 minutos y 60 segundos del día 30 de junio de 1997. Es decir, el último minuto de junio de ese año tuvo 61 segundos de duración. Año

30 de junio

31 de diciembre

Año

30 de junio

1972

+1 segundo

+1 segundo

1985

+1 segundo

1973

+1 segundo

1987

+1 segundo

1974

+1 segundo

1989

+1 segundo

1975

+1 segundo

1990

+1 segundo

1976

+1 segundo

1992

+1 segundo

1977

+1 segundo

1993

+1 segundo

1978

+1 segundo

1994

+1 segundo

1979

+1 segundo

1995

+1 segundo

1981

+1 segundo

1997

+1 segundo

1982

+1 segundo

1998

+1 segundo

1983

+1 segundo

2005

+1 segundo

CUESTIONES 1

¿Qué quiere decir que la rotación de la Tierra no es uniforme?

2

Contesta: a) ¿Qué son los segundos intercalares? b) ¿Cuándo se introducen?

3

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31 de diciembre

¿Por qué se añadió un segundo al final del mes de junio de 1997?  FÍSICA Y QUÍMICA 4.o ESO  MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 

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LAS FUERZAS

HISTORIA DE LA CIENCIA

Velocidad límite

El principio de inercia La primera ley de Newton no es más que el principio de inercia que enunció Galileo unos años antes. Este principio dice que un cuerpo en movimiento que no está sometido a la acción de ninguna fuerza continuará con movimiento rectilíneo y con velocidad constante de manera indefinida. Galileo se percató de que cuando una pelota rueda por un plano inclinado doble, la altura alcanzada en el segundo tramo es casi igual a la altura desde la que se lanzó. Él atribuyó esta pequeña diferencia al rozamiento ejercido sobre la pelota.

Cuando un objeto cae en el aire sobre él actúan, fundamentalmente, dos fuerzas: • El peso, que tiende a aumentar uniformemente la velocidad mientras dura la caída. • La fuerza de resistencia del aire, que tiende a frenar el objeto. Esta fuerza aumenta con la velocidad y con la superficie frontal de avance del objeto:

F=

1

k ⋅ d ⋅ S ⋅ v2 2 (k es una constante que depende de la forma del móvil.) La fuerza neta que actúa sobre el objeto disminuye según cae, de manera que llega un momento en que se hace nula: P = Fresistencia Y a partir de aquí el objeto se mueve con velocidad constante, puesto que no existe aceleración. Esta velocidad se conoce como velocidad límite. Una vez alcanzada, no importa el tiempo que continúe cayendo el móvil; llegará al suelo con esa velocidad.

Fuerzas

Fuerza neta

Velocidad nula

IPeso

Los gatos encogen el cuerpo y estiran las patas cuando caen con el fin de amortiguar el impacto con el suelo. El gato adopta esa postura cuando nota la aceleración de la caída, pero una vez alcanzada la velocidad límite relaja su postura, ofreciendo mayor superficie de contacto con el aire. Esto supone que aumente la fuerza de resistencia y, por tanto, se alcance una nueva velocidad límite menor.

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I

Velocidad (m/s)

I

Resistencia

7 I I

6

IP I

5

R I

4

I

IP

3

I

R 2

vlímite

nula IP

I

constante a partir de aquí

1 0 0,0

0,5

1,0

1,2

2,0

2,5 Tiempo (s)

CUESTIONES 1

Explica el esquema de fuerzas y velocidad que aparece arriba. Aplícalo al caso de una piedra que cae desde una cornisa.

2

¿De qué factores depende la fuerza de rozamiento de un cuerpo en caída libre?

3

Para disminuir el valor de la velocidad límite de un paracaidista, ¿qué interesa, aumentar la superficie en contacto con el aire o reducirla?  FÍSICA Y QUÍMICA 4.o ESO  MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 

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FUERZAS GRAVITATORIAS

HISTORIA DE LA CIENCIA

Edmond Halley (1656-1742) Edmond Halley demostró que los cometas recorren órbitas elípticas alrededor del Sol, obedeciendo la ley de la gravitación universal. Había observado un cometa en 1682 y, estudiando datos históricos, sospechó que si describía una órbita de este tipo, podría ser el mismo cometa que había sido visto al menos en tres ocasiones anteriores con intervalos de unos 75 años. En 1705 publicó su libro A Synopsis of the Astronomy of Comets, donde predecía que el cometa se volvería a ver hacia el año 1758, cumpliendo así las leyes de Newton. Siguió realizando observaciones hasta poco antes de su muerte, en 1742, cuando había cumplido 85 años. Tal como predijo, el cometa Halley reapareció en 1758, fenómeno que contribuyó al éxito de la teoría de la gravedad y de las leyes de la mecánica de Newton.

El valor de G y la masa de la Tierra El primer científico que midió su valor con precisión fue Henry Cavendish, en 1798, utilizando una balanza de torsión, algo más de cien años después de que Newton enunciara su ley. Posteriormente se han realizado numerosos experimentos con balanzas más precisas, y en 1998 se aceptó como valor correcto 6,6726 ⋅ 10−11 N ⋅ m2/kg2, con un margen de error del 0,15 %. La balanza de torsión, hoy conocida como balanza de Cavendish, consta básicamente de una ligera varilla horizontal, en cuyos extremos tiene dos pequeñas esferas iguales de masa m, que se suspende por su centro con un hilo muy fino. Frente a cada esfera se coloca otra esfera grande de masa M. Las fuerzas de atracción entre las masas m y M originan un par de fuerzas que tiende a girar la varilla, torciendo el hilo. Aparece, por tanto, otro par de fuerzas elásticas que se opone al de atracción. Cuando ambos pares se igualan, cesa el giro y es posible calcular G. Una vez calculada G y utilizando la ley gravitatoria de Newton, Cavendish calculó la masa que la Tierra debería tener para producir la fuerza gravitacional observada en su superficie. El resultado fue de 6 millones de millones de millones de millones de kilogramos (6 ⋅ 1024 kg). A finales del mes de abril de 2000, un grupo de investigadores de la Universidad de Washington presentaron, en la reunión de la Sociedad Americana de Física, en California, el valor de 6,673901 ⋅ 10−11 N ⋅ m2/kg2, con un error del 0,0015 %. Si calculamos la masa de la Tierra utilizando los dos valores de G, obtendremos unos 1100 trillones de kg de diferencia. Esta cantidad, aunque elevada, realmente solo supone un 0,018 % de la masa total de la Tierra. (Es equivalente a una diferencia de 0,306 mm en la altura de una persona que mida 1,70 m.)

CUESTIONES 1

Explica con tus propias palabras la experiencia de Cavendish.

2

¿Cómo se pudo calcular el valor de la masa de la Tierra tras la experiencia de Cavendish?

3

¿Por qué ha resultado tan difícil medir el valor de la constante G? Elige la respuesta correcta: • Porque la Tierra atrae a todos los objetos. • Porque la ley de Newton no es demasiado correcta cuando intervienen masas muy grandes. • Porque su valor es muy grande. • Porque su valor es muy pequeño. • Porque la masa de la Tierra es muy grande.

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FUERZAS Y PRESIONES EN FLUIDOS

HISTORIA DE LA CIENCIA

Los hemisferios de Magdeburgo Otto von Güericke fue un físico alemán que vivió entre los años 1602 y 1686. Trabajando en su laboratorio construyó, con pistones y válvulas, una bomba de vacío con la que hizo interesantes experimentos.

Un microbio del mar Muerto El agua del mar Muerto es entre cinco y diez veces más salada que el agua normal del mar. Su densidad es tan elevada que permite que el ser humano flote en su superficie. Allí sobreviven muy pocas especies; una de ellas es la bacteria halobacterium.

Para una demostración pública y espectacular de la existencia y los efectos de la presión atmosférica, mandó construir en Magdeburgo dos semiesferas huecas de unos cincuenta centímetros de diámetro con un metal grueso y resistente.

Cuando, por medio de una llave, se permitió entrar el aire, las semiesferas se separaron solas, sin ninguna dificultad. La presión atmosférica externa ejercía sobre cada esfera una fuerza tan grande que los caballos no pudieron vencerla. La experiencia de Magdeburgo nos muestra la tremenda fuerza de la presión atmosférica. Esta nos aplastaría si no fuera porque los fluidos de nuestro cuerpo ejercen una fuerza en sentido contrario.

CURIOSIDADES Y ANÉCDOTAS

Las unió sin ningún tipo de pegamento y extrajo el aire del interior a través de una válvula. Las semiesferas no pudieron ser separadas, aunque dos equipos de ocho caballos tiraron de ellas para intentarlo.

Este microbio se ha convertido en una fuente importante de información para un grupo de científicos de la NASA. Podría proporcionar alguna clave para proteger a los astronautas de la radiación espacial, a la que se verían sometidos en una misión a Marte. Esta radiación puede dañar el ADN y provocar cáncer y otras enfermedades. La bacteria ha superado dosis letales de radiación ultravioleta, sequedad extrema y vacío. Ha sido capaz de regenerar su ADN en pocas horas. Parece ser que altas concentraciones de sal provocan el mismo tipo de lesión en el ADN que la radiación, por lo que, si un organismo es capaz de adaptarse a la extrema salinidad del mar Muerto, puede tener la clave para reparar las lesiones producidas por la radiación. Se ha encontrado que su genoma contiene diferentes juegos de mecanismos de reparación del ADN, algunos ya conocidos, pero otros, no. Este microbio se ha convertido en un nuevo filón para la investigación contra el cáncer.

CUESTIONES 1

¿Por qué es importante el estudio de la bacteria halobacterium?

2

¿Qué relación tiene la sal con la radiación?

3

¿Por qué hay que proteger a los astronautas de las radiaciones a las que pueden ser sometidos en el espacio?  FÍSICA Y QUÍMICA 4.o ESO  MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 

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TRABAJO Y ENERGÍA

HISTORIA DE LA CIENCIA

Las máquinas de Arquímedes Arquímedes nació en Siracusa (Sicilia) en el siglo III a. C. Aunque los científicos de su época consideraban que la ciencia estaba muy por encima de los problemas cotidianos, él mostró una gran afición por los artilugios mecánicos. Fue muy diferente de los científicos griegos que le precedieron. Con sus descubrimientos demostró que era posible aplicar una mente científica a los problemas de la vida cotidiana. Enunció la ley de la palanca, gracias a la cual se pueden ahorrar esfuerzos a los músculos del ser humano. En la historia de la ciencia se reconoce como suya la frase: «Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo». Hierón, rey de Siracusa, le pidió que moviera un objeto pesado, y Arquímedes eligió una nave que había en el dique. Pidió que la cargaran de pasajeros y mercancías (aunque ni siquiera vacía podrían haberla botado un gran número de hombres tirando con sogas), anudó unos cabos y utilizó un sistema de poleas. Tiró de la soga y con una sola mano botó lentamente la nave, ante el asombro de todos los que lo presenciaron.

Un camino… ¿equivocado? Al científico alemán Hermann Helmholtz (1821-1894) se le suele reconocer el hallazgo del principio de conservación de la energía. Sin embargo, no fue el primero que se percató de que la energía no se puede crear, sino cambiar de una forma a otra. Fue el físico alemán Julius Robert von Mayer (1814-1878) quien llegó a esas conclusiones a partir de unos estudios sobre seres humanos. Según se cuenta en algún libro de historia de la ciencia, en 1840, recién obtenido su título universitario, Mayer trabajaba como médico en un barco holandés que llegó hasta las Indias orientales. Por entonces se utilizaba la sangría porque, según se creía, la extracción de sangre ayudaba a soportar el calor de los trópicos. Cuando Mayer abrió la vena de un marinero, quedó asombrado del color tan claro que tenía, pareciéndose más al de la sangre de una arteria. Comprobó que sucedía lo mismo con la sangre venosa del resto de la tripulación y con la suya propia. Comprendió lo que estaba pasando: la sangre venosa circulaba con una extraordinaria riqueza de oxígeno debido a que por el calor de los trópicos, el cuerpo tenía que quemar menos combustible y, por tanto, no necesitaba consumir tanto oxígeno para mantenerse caliente. A partir de 1842 publicó sus primeros informes científicos intentando llamar la atención sobre estas ideas: todas las formas de calor y energía son intercambiables, no se crean sino que cambian de unas formas a otras. Parece ser que su trabajo fue infravalorado porque, según la opinión de los físicos, había llegado a sus conclusiones por un camino equivocado.

CUESTIONES

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1

Explica en qué consiste el principio de la conservación de la energía con varios ejemplos.

2

¿Qué explicación dio Mayer del color más claro de la sangre de los pasajeros del barco en los trópicos?

3

¿Cuál es la relación existente entre el color claro de la sangre de los marineros observado por Mayer y la conservación de la energía?  FÍSICA Y QUÍMICA 4.o ESO  MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 

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TRANSFERENCIA DE ENERGÍA: CALOR

HISTORIA DE LA CIENCIA

El motor de Herón: «Aeolipila» Herón diseñó en el siglo II a. C. un juguete formado por una esfera que contiene agua, con dos orificios diagonalmente opuestos, donde se acoplan sendos tubos de vidrio. Al calentar el agua, el vapor que produce comienza a ascender rápidamente por los tubos, y provoca el giro del bote como si fuese una turbina. El calor obtenido al quemar el combustible convierte el agua en vapor, que finalmente realiza un trabajo de rotación. La máquina no tenía potencia para realizar ningún trabajo útil, pero se puede considerar como un precursor de la turbina de vapor.

¿Tiene límites la temperatura? La temperatura de una sustancia es la expresión del grado de agitación atómica o molecular. Cuando notamos que un objeto está caliente, los átomos en su interior se están moviendo rápidamente en direcciones aleatorias, mientras que cuando notamos que está frío, los átomos se están moviendo más lentamente. En el cero absoluto todo el movimiento se detiene y, por tanto, la temperatura no puede bajar más. En la naturaleza, la temperatura más baja la encontramos en el espacio exterior a la Tierra, donde se pueden alcanzar temperaturas de solo unos pocos grados por encima del cero absoluto (por ejemplo, en los confines del Sistema Solar). El calor que se generó tras el big bang que creó el universo está repartido por todas partes y hace que la temperatura global del universo sea de 3 K. Esto es, actualmente, una evidencia de que el big bang existió. La ciencia ha conseguido mejores resultados que la naturaleza. El récord de temperatura más baja está en media milmillonésima de kelvin, logrado por el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). Pero ¿hasta dónde se puede elevar la temperatura? A altas temperaturas, las moléculas se separan y las sustancias pasan al estado gaseoso. A mayores temperaturas, se puede alcanzar el estado de plasma, en el que los átomos están ionizados, con sus electrones separados de sus núcleos. En el Sol, como en las demás estrellas, la materia está en estado de plasma a una temperatura de unos 15 millones de kelvin.

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CUESTIONES 1

¿Qué transferencias de calor se están produciendo cuando notamos que un objeto está caliente? Haz un esquema para aclarar tu respuesta.

2

¿Qué transferencias de calor se están produciendo cuando notamos que un objeto está frío? Haz un esquema para aclarar tu respuesta.

3

¿En qué consiste el estado de plasma? ¿En qué se diferencia el estado de plasma del estado gaseoso? Haz un esquema de un gas y de un plasma para aclarar tu respuesta.  FÍSICA Y QUÍMICA 4.o ESO  MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 

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TRANSFERENCIA DE ENERGÍA: ONDAS

HISTORIA DE LA CIENCIA

Newton y la luz Isaac Newton (1642-1727) ha sido, probablemente, el físico más importante de la historia. Sus hallazgos más conocidos están relacionados con la dinámica y la gravitación, pero Newton también realizó contribuciones excelentes en otros campos de la ciencia; por ejemplo, en óptica. Realizó experimentos que mostraban que la luz blanca está formada, en realidad, por muchos colores superpuestos, inventó un telescopio formado por espejos y defendió la teoría corpuscular de la luz. Según esta teoría, la luz está formada por partículas minúsculas. Durante muchos siglos, sin embargo, prevaleció en el mundo científico la teoría ondulatoria de la luz, defendida por Christiaan Huygens (1692-1695) y avalada por numerosas experiencias. La teoría de Max Planck (1848-1957) y la del efecto fotoeléctrico propuesta por Albert Einstein (1879-1955) ya en el siglo XX mostraron, sin embargo, que Newton también tenía razón y que muchas observaciones pueden ser explicadas suponiendo que la luz está formada por partículas minúsculas que llamamos fotones.

Los colores del cielo La luz que proviene del Sol se dispersa en todas direcciones por las partículas que componen la atmósfera terrestre. Al mediodía, la luz solar recorre menor distancia a través de la atmósfera para llegar a la superficie de la Tierra. Solo se dispersa una pequeña porción de la luz solar de alta frecuencia y vemos el cielo de color azul. Conforme avanza el día, el Sol va descendiendo en el cielo, la distancia a través de la atmósfera aumenta y se transmiten mejor las frecuencias más bajas (rojo), dispersándose más las altas. Lo que observamos es que el cielo se va haciendo cada vez más rojo, pasando del amarillo al naranja y, finalmente, al rojo anaranjado del ocaso. La secuencia se invierte entre el amanecer y el mediodía. Cuando en la atmósfera hay muchas partículas de polvo, las frecuencias de luz más bajas también se dispersan más y observamos que el cielo adquiere un tono blanquecino. Después de llover, vemos el cielo de un azul más intenso, ya que las gotas de lluvia arrastran las partículas, limpiando la atmósfera. Si subimos a capas más altas de la atmósfera, disminuye el número de moléculas disponibles para dispersar la luz; por tanto, el cielo lo veríamos cada vez más oscuro. Y si estuviéramos en la Luna, donde no hay atmósfera ni, por consiguiente, partículas capaces de dispersar la luz, lo veríamos negro.

CUESTIONES 1

Contesta: a) ¿Por qué al mediodía el cielo es azul? b) ¿Por qué el cielo del atardecer se vuelve rojizo? c) ¿Por qué en la Luna el cielo es negro, aunque el Sol sea visible sobre el horizonte?

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Elabora esquemas explicando por qué vemos el cielo azul al mediodía y rojizo en la dirección en que se encuentra el Sol al atardecer.  FÍSICA Y QUÍMICA 4.o ESO  MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 

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CURIOSIDADES Y ANÉCDOTAS

SISTEMA PERIÓDICO Y ENLACE

HISTORIA DE LA CIENCIA

El wolframio Fue descubierto en 1783 por los hermanos, nacidos en Logroño, Fausto y Juan José de Elhuyar. A partir de un mineral llamado wolframita, obtuvieron, primero, el ácido wolfrámico y, finalmente, un nuevo metal, el wolframio. Es un metal de punto de fusión muy elevado (3400 °C), propiedad por la que, desde 1910, se utiliza para fabricar los filamentos de las bombillas eléctricas.

El platino Elemento químico descubierto en 1748 por el sevillano Antonio de Ulloa en las regiones ecuatoriales de Perú, llamado así por su semejanza con la plata. Actualmente, el precio del platino es mayor que el del oro (unas dos veces y media) y más de 100 veces el de la plata.

Marie Sklodowska, Marie Curie, una gran luchadora Nacida en Varsovia (Polonia) el 7 de noviembre de 1867, Marie Sklodowska no tuvo posibilidad de asistir a una universidad en lo que entonces era la zona rusa de una Polonia dividida. Con grandes dificultades consiguió trasladarse a París en 1891 para estudiar en la Sorbona. Fue una de las 210 mujeres entre 9000 estudiantes varones de la universidad, pero superó a todos en los exámenes y se la reconoció como una persona brillante. Poco después de graduarse se casó con el físico Pierre Curie, con quien comenzó a investigar algunos descubrimientos curiosos del físico Antoine H. Becquerel sobre radiación del uranio. Fue ella quien acuñó el término radiactividad para referirse a estas radiaciones. En sus experimentos descubrió que la pechblenda, mineral del uranio, emitía una radiación más intensa que el elemento, lo que le llevó a descubrir otros dos: el polonio y el radio. En 1903 compartió el premio Nobel de Física, concedido por estos descubrimientos, con Pierre y con Becquerel, convirtiéndose así en la primera mujer que lo recibía. Este premio permitió a Pierre su admisión en la Académie des Sciences y una plaza de profesor de física en la Universidad de París, pero no a Marie; la discriminación hacia las mujeres estaba aún muy arraigada. En 1906, Pierre fue atropellado por un coche de caballos y murió. Marie se hizo cargo de sus clases de física y continuó con sus investigaciones. En 1910 publicó su trabajo sobre radiactividad y en 1911 recibió un segundo premio Nobel, el de Química, convirtiéndose en la primera persona que lo ganó dos veces.

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Consciente de la gran utilidad de la radiación, durante la I Guerra Mundial Marie Curie ayudó a establecer unidades de rayos X para el tratamiento de soldados heridos. Por sus largas exposiciones a la radiactividad contrajo leucemia, que fue la causa de su muerte en 1934. Sus cuadernos de laboratorio son todavía tan radiactivos que se conservan en un baúl forrado de plomo.

CUESTIONES 1

¿En qué campo destacó Marie Curie?

2

¿Por qué se conservan en baúles forrados de plomo los cuadernos de trabajo de Marie Curie?

3

Busca información y elabora una biografía un poco más detalla de Marie Curie. Céntrate en sus investigaciones científicas.  FÍSICA Y QUÍMICA 4.o ESO  MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 

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LA REACCIÓN QUÍMICA

HISTORIA DE LA CIENCIA

Lavoisier, «padre» de la química moderna Lavoisier nació en París, el 26 de agosto de 1743. En 1768 adquirió una participación activa en una institución privada, bastante despreciada por la ciudadanía, que recaudaba impuestos y tasas en nombre del Estado, la Ferme Générale. Por haber pertenecido a ella, en 1794 fue decapitado en la guillotina, junto con una veintena de compañeros, entre los que se encontraba su suegro. Un gran astrónomo francés, el conde Lagrange, lamentó un poco después: «Bastó un momento para cercenar su cabeza y cien años probablemente no serán suficientes para dar otra igual».

La lejía para conseguir «mensajes secretos» Muchas sustancias coloreadas, al oxidarse, se transforman en otras que son incoloras. La lejía es un buen oxidante y se utiliza para decolorar muchas sustancias (se suele usar frecuentemente como blanqueador para eliminar manchas en la ropa). Esta propiedad de la lejía se puede utilizar para hacer secretos los mensajes escritos. 1. Escribimos una frase en un papel, empleando una tinta de pluma. 2. Esperamos a que se seque. 3. Pasamos luego un algodón mojado con lejía por encima… ¡Desaparecen las letras!

Sus experimentos se caracterizaron por el cuidado en las pesadas, el detalle de las mediciones y la meticulosidad en las notas, gracias a lo cual desterró la idea del flogisto, sustancia que se consideraba el agente activo de la combustión. Y le llevaron a enunciar la ley de la conservación de la masa. También le debemos la existencia de una nomenclatura lógica para los compuestos, pues hasta entonces los nombres dependían del «antojo» de los científicos. Al dar a la química un lenguaje lógico facilitó enormemente la tarea de los científicos a la hora de comunicarse los descubrimientos unos a otros. En 1789 publicó su obra más importante, Traité élémentaire de chimie. Esta obra, en la historia de la ciencia, se reconoce como el primer texto moderno de química.

Lo que realmente ha sucedido es una reacción química: las tintas de pluma suelen contener una sal de hierro (II) que la lejía oxida, formándose la correspondiente sal de hierro (III) y perdiéndose el color. Sin embargo, el mensaje no se ha perdido definitivamente. Para recuperarlo, basta pasar por encima de lo borrado otro algodón, ahora impregnado de una disolución de ferrocianuro de potasio. Al hacerlo, estamos realizando otra reacción química: se forma un compuesto llamado ferrocianuro de hierro (III), sal insoluble de color azul.

CUESTIONES

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1

Señala los cambios químicos que se mencionan en el texto sobre la lejía.

2

¿Todas las sustancias oxidantes están formadas por oxígeno? Explica tu respuesta con algún ejemplo.

3

Explica cómo es posible recuperar el mensaje. ¿Conoces otros métodos para ocultar mensajes escritos?  FÍSICA Y QUÍMICA 4.o ESO  MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 

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LA QUÍMICA Y EL CARBONO

HISTORIA DE LA CIENCIA

Salix, el comienzo de la historia de la aspirina Desde hace mucho tiempo se sabe que la corteza del sauce blanco (salix) tiene propiedades antipiréticas (disminuye la fiebre) y analgésicas. Antiguamente se tomaba como infusión. El componente responsable de estas propiedades es el llamado ácido salicílico, utilizado a lo largo del siglo XIX como tratamiento eficaz para reducir las temperaturas corporales elevadas, pese a sus nocivos efectos secundarios: es un fuerte irritante que puede producir hemorragias y úlceras en la boca y en el estómago. Los químicos se dedicaron a buscar derivados que fueran mejor aceptados por el organismo. En 1893, dos químicos de la empresa alemana Bayer, Félix Hoffman y Heinrich Dreser, crearon un derivado, el ácido acetilsalicílico, más conocido como aspirina. Desde entonces ha aliviado a millones de personas en el mundo.

Bitrex: «un amargo protector» El bitrex (benzoato de denatonio) es un polvo blanco, no tóxico, que se diluye en todo tipo de disolventes y figura en el Libro Guinness de los récords como la sustancia más amarga que se conoce. En casa solemos utilizar muchos productos químicos: • Lejía. • Champú. • Acondicionadores de cabello. • Desinfectantes. • Alcohol de perfumes. • Lociones de afeitado… Estas sustancias son todas ellas peligrosas si son ingeridas. Por ello hay que tener especial cuidado con ellos cuando hay niños en casa. Una de las formas de reducir este peligro es añadir alguna sustancia que proporcione un sabor tan malo que el niño, si la ingiere, la escupa de inmediato. Por este motivo se está utilizando el bitrex, en cantidades muy pequeñas, en muchos productos de uso doméstico y que son causa de envenenamiento accidental de los niños. Seguramente, cualquier aficionado a morderse las uñas recordará el repulsivo sabor del líquido que se utiliza como laca de uñas para intentar evitarlo: ¡el sabor amargo del bitrex!

CURIOSIDADES Y ANÉCDOTAS

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Actualmente se utiliza también una modalidad efervescente de la aspirina cuyas tabletas contienen, además, ácido cítrico y bicarbonato sódico. El bicarbonato reacciona con la aspirina y forma su sal de sodio, por lo que se hace soluble en agua. También reacciona con el ácido cítrico, lo que genera burbujas de dióxido de carbono y además enmascara el sabor amargo de la aspirina.

CUESTIONES 1

¿Cuál es la propiedad más destacada del bitrex?

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Contesta: a) ¿Para qué se utiliza el bitrex? b) ¿Por qué se emplea en productos de uso doméstico?  FÍSICA Y QUÍMICA 4.o ESO  MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 

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Notas

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