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La materia y sus transformaciones

• Aprender que todos los cuerpos están formados por materia y que cada tipo de materia es una sustancia diferente. • Conocer las propiedades de la materia, distinguiendo las propiedades generales de las características. • Comprender que la materia se puede presentar como sustancia pura o como mezcla. • Diferenciar entre mezclas homogéneas y mezclas heterogéneas.

• Aprender qué son la temperatura de fusión y de ebullición, y saber que en las sustancias puras son una propiedad característica. • Saber qué son los cambios químicos y comprender cómo suceden algunos de ellos. • Aprender a medir la masa y el volumen de un cuerpo.

Criterios de evaluación • Sabe que todos los cuerpos están formados por materia y conoce algunas de sus propiedades, generales y características. • Sabe qué es una sustancia, distingue entre sustancias puras y mezclas, y conoce los tipos de mezclas. • Sabe qué son los cambios de estado y comprende cómo ocurren. • Comprende qué son la temperatura de fusión y de ebullición. • Sabe qué son los cambios químicos y conoce algún ejemplo. • Sabe interpretar información técnica.

Competencias básicas Además de la competencia en el Conocimiento e interacción con el mundo físico, en esta unidad se contribuye al desarrollo de las competencias Cultural y artística, Aprender a aprender, Lingüística y Social y ciudadana.

Cambios de estado

Eres capaz de… Comprender una información técnica

Repasa

• Las mezclas y las sustancias puras.

Cambios químicos

El mundo que queremos: Los combustibles fósiles

• La materia y sus propiedades.

• Cambios de estado. • Cambios químicos.

• Lectura comprensiva e interpretación de esquemas de procesos.

Recursos digitales Contenidos

Recursos

Propósitos

• Medición de la masa y el volumen de un cuerpo.

Página inicial

01. Presentación

Empezar el tema

• Lectura e interpretación de información técnica.

Recuerda lo que sabes

02. Actividad interactiva

Recordar conocimientos

03. Esquema

Presentar la unidad

04. Presentación

Ampliar contenidos

05. Presentación

Explicar

Las mezclas y las sustancias puras

06. Esquema

Explicar

07. Presentación

Explicar

Cambios de estado

08. Esquema

Explicar

09. Presentación

Explicar

10. Actividad interactiva

Repasar

11. Presentación

Explicar

12. Presentación

Explicar

13, 14, 15 y 16. Actividades interactivas

Evaluar

17. Presentación

Explicar

18. Actividad interactiva

Evaluar

• Curiosidad por comprender cómo suceden los cambios de la materia. • Interés por aprender a realizar mediciones precisas de la materia. • Reconocimiento de la importancia del ahorro de combustibles fósiles en la lucha contra el calentamiento global.

La materia y sus propiedades

Cambios químicos

Actividades

Repasa

A 74 A

Las mezclas y las sustancias puras

Aprende a hacer: La medición de masas y volúmenes

Contenidos

• Conocer algunos métodos de separación de mezclas. • Saber cuáles son los cambios de estado y cómo se producen.

UNIDAD 6. LA MATERIA Y SUS TRANSFORMACIONES

La materia y sus propiedades

Programación Objetivos

Esquema de la unidad

74 B

Para empezar

La materia y sus transformaciones

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R01

R01 presentación ¡Oro! Esta presentación está relacionada con la lectura de inicio de la unidad. Presenta algunas de las características del oro y el porqué de su importancia para las personas. Presenta el fenómeno de las diversas «fiebres del oro», que movilizaban a miles de personas a lugares remotos en busca del preciado metal. Puede comentar que también en España se extraía oro en la Antigüedad, y aún hoy día se extrae, de modo recreativo, en algunos ríos.

Amplíe la fotografía pequeña, a fin de mostrar cómo es una batea. Explique que el oro, al ser «pesado», se queda en el fondo del recipiente, mientras la arena y otros materiales «ligeros» salen fácilmente de la batea. Más adelante comprenderán que con los términos «pesado» y «ligero» nos estamos refiriendo al concepto de densidad.

La materia

Los estados de la materia

Todos los objetos del Universo están formados por materia.

La materia se puede presentar en tres estados diferentes: sólido, líquido y gaseoso.

Los objetos tienen dos propiedades: la masa y el volumen. Además, poseen otras características que nos permiten distinguirlos unos de otros, como el color, el brillo, la elasticidad, la dureza, la transparencia…

●

Los cuerpos sólidos tienen un volumen fijo y una forma fija.

●

Los cuerpos líquidos tienen un volumen fijo pero no tienen una forma fija.

●

Los gases no tienen volumen ni forma fijos.

1. ¿Cuál de los dos objetos de la foto contiene más masa de agua?

R02 actividad interactiva

Los cuerpos pueden pasar de un estado a otro cuando cambia su temperatura. A esto se le denomina cambio de estado. FORMA FIJA Sí

No

VOLUMEN FIJO Sí

No

Sólido Líquido Gaseoso

5. Indica un ejemplo de cambio de estado que se produzca en la naturaleza. 6. ¿Qué cambio de estado se produce cuando se derrite el hielo?

El buscador de oro

El contenido disminuyó hasta que solo quedó tierra fina y la gravilla menuda. Siguió trabajando hasta que, al fin, la batea parecía haberse vaciado de todo menos del agua, pero con un movimiento rápido y semicircular que envió volando el agua contra la orilla del arroyo, descubrió una capa de arena negra en el fondo de la batea. La examinó de cerca. En medio había una partícula dorada. JACK LONDON

«El filón de oro», en La quimera del oro. Adaptación

VAS A APRENDER

●

●

●

Observa las imágenes y explica qué es una batea. ¿Para qué realiza el buscador de oro todos los movimientos que se explican en la lectura? ¿Crees que aún se emplea el método que aparece en la lectura para buscar oro?

3. ¿Qué características nos permiten reconocer la plastilina? ¿Y el cristal?

Los estados de la materia Esta actividad sirve para recordar las propiedades generales de los sólidos, los líquidos y los gases. Se trata de una tabla, similar a la que aparece en la actividad 4. Pueden tener problemas para comprender que el volumen de un gas es variable. Para ayudarlos a comprenderlo, recuerde que al abrir un bote de perfume, el aroma se reparte por toda la habitación; es decir, ocupa todo el volumen de esa habitación.

R03

●

Qué es la materia y cuáles son sus propiedades.

●

Qué es la densidad de un cuerpo y para qué sirve conocerla.

●

Qué son las sustancias puras y las mezclas.

●

Cómo se separan los componentes de una mezcla.

●

Cuáles son los cambios de estado y qué propiedades tienen.

●

Qué son las reacciones químicas.

●

Cómo se miden la masa, el volumen y la densidad de un cuerpo.

Muestre a los alumnos la fotografía de las dos pelotas y pregunte cuál de ellas creen que tiene más masa. Explique que no se puede saber esto a no ser que empleemos una balanza, puesto que se trata de cuerpos hechos de distintos materiales.

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R02

2. ¿Cuál de los objetos de la foto tiene un mayor volumen?

Cruzó el arroyo saltando ágilmente de piedra en piedra. Allí donde la ladera tocaba el agua sacó una palada de tierra y la echó en la batea. Se agachó y sumergió la batea parcialmente en el agua. Luego le dio un diestro movimiento circular que removía el agua fuera y dentro atravesando tierra y gravilla. Las partículas más grandes y ligeras subían a la superficie y, con un hábil movimiento, las vertía por el borde.

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Para recordar conocimientos

4. Completa la tabla.

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Para presentar la unidad

Más información en la red

Ideas TIC

Buscadores modernos http://www2.uca.es/huesped/asanbaor/

La página web del centro educativo. Criterios de calidad http://observatorio.cnice.mec.es/modules.php?op=modload&name= News&file=article&sid=600&mode=thread&order=0&thold=0

Esta es la página principal de la asociación andaluza de bateadores de oro. A nuestros alumnos les resultará curioso comprobar que hoy día la búsqueda de oro es un pasatiempo para muchas personas. En algunos de nuestros ríos se puede practicar aún esta afición.

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UNIDAD

RECUERDA LO QUE SABES

En este trabajo del Observatorio Tecnológico del ISFTIC (Ministerio de Educación), su autor, Ángel Puente, enumera una serie de criterios de calidad que debe cumplir una página web.

R03 esquema Contenidos de la unidad Utilice este esquema para que los alumnos se hagan una idea clara y organizada de los contenidos que estudiarán en la unidad.

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La materia y sus propiedades Para explicar

La densidad de un cuerpo se averigua dividiendo su masa entre su volumen. Por ejemplo, un centímetro cúbico de agua tiene una masa de un gramo. Por tanto, la densidad del agua es de un gramo por centímetro cúbico. En cambio, el mercurio es mucho más denso que el agua. Un centímetro cúbico de mercurio tiene una masa de 14 gramos. Por tanto, la densidad del mercurio es de 14 gramos por centímetro cúbico.

1. Materia, cuerpos y sustancias Todos los objetos que forman parte del Universo, como un libro, un pez o una roca, son cuerpos. Así, la Tierra, por ejemplo, es un cuerpo que está formado por un gran número de cuerpos.

Amplíe la ilustración 2 para explicar cómo se emplea la balanza. Explique que lo que se hace con este instrumento es comparar una masa desconocida (la del tomate, en este caso) con una masa que conocemos o patrón, la masa de las pesas. Cuando se equilibra la balanza, quiere decir que en ambos brazos hay la misma masa.

Todos los cuerpos están hechos de materia. Pero existen muchos tipos de materia. Las medallas olímpicas, por ejemplo, se hacen con tres tipos diferentes de materia: oro, plata y bronce. Cada tipo de materia es una sustancia diferente. q La materia está formada por unas partículas pequeñísimas, llamadas átomos. Existen algo más de cien tipos de átomos que, al combinarse, forman todas las sustancias del Universo. Cada sustancia está formada por una combinación de átomos, diferente de la de otras sustancias.

Esto significa que en un centímetro cúbico de mercurio hay 14 veces más materia que en un centímetro cúbico de agua.

q Medallas de plata, oro y bronce de la olimpiada de

La densidad sirve para identificar sustancias, pues cada sustancia tiene siempre la misma densidad si es pura. Por ejemplo, imagina que tienes un lingote de oro de 250 centímetros cúbicos y 4.250 gramos y quieres saber si es oro puro. Para ello, debes mirar en un libro cuál es la densidad del oro, que es 19 gramos por centímetro cúbico. A continuación, averiguarías la densidad del lingote dividiendo 4.250 gramos entre 250 centímetros cúbicos. El resultado es de 17 gramos por centímetro cúbico. Por tanto, el lingote no es de oro puro. r

Pekín, en 2008. Cada medalla es un cuerpo. El oro, la plata y el bronce son sustancias diferentes.

2. Las propiedades de la materia La materia tiene dos clases de propiedades: generales y características. ●

Las propiedades generales son comunes a todo lo que está hecho de materia. Por ejemplo, la masa, el volumen y la temperatura.

●

Las propiedades características son las que varían de unas sustancias a otras y nos permiten distinguirlas. Por ejemplo, el color, la transparencia, la dureza o la densidad.

R01 presentación Recipientes para medir el volumen de líquidos Esta presentación parte de la ilustración 3 para explicar el nombre y la función de los distintos recipientes que aparecen en ella. Todos ellos se usan habitualmente en los laboratorios. Hágales ver la diferencia entre la probeta, que mide cualquier volumen de líquido, dentro de su rango de medición, y el matraz aforado, con el que se mide un volumen fijo de líquido, gracias a la marca que tiene en su cuello estrecho. Puede pedir a los estudiantes que digan cómo usarían estos recipientes. Puede preguntar, por ejemplo: ¿Cómo haríais para saber lo que cabe en un vaso de agua? (Se usaría la probeta.) ¿Cómo harías para medir un litro de agua? (Se usaría un matraz aforado.)

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5. Por qué flotan los cuerpos

pesas que hay en el otro plato.

3. La masa y el volumen R04

Para averiguar la masa de un cuerpo se emplea la balanza. En ella se compara la masa del cuerpo con la masa de las pesas. w El volumen es el espacio que ocupa un cuerpo. Se suele medir en litros o en mililitros. Un litro contiene mil mililitros. El mililitro equivale también al centímetro cúbico. Para medir el volumen se emplean recipientes transparentes con las medidas marcadas. e

Hoy día la mayor parte de los barcos se construyen de acero. Sin embargo, no se hunden, sino que flotan. Es así porque los barcos están llenos de aire, que es mucho menos denso que el agua. De este modo, el barco en conjunto tiene una densidad menor que la del agua y flota en ella. t Los cuerpos del Universo están formados por materia. La materia tiene propiedades generales, como la masa y el volumen, y propiedades características, como la densidad.

e Recipientes para medir el volumen de líquidos. Estos recipientes tienen marcas que indican el volumen.

4.250 g = 17g/cm3 250 cm3

r ¿Es un lingote de oro puro? La densidad del oro puro es de 19 gramos por centímetro cúbico. El lingote del dibujo no es de oro puro.

R05 presentación

t Experimento con objetos de vidrio. El vidrio es más

denso que el agua. Por eso, las canicas se hunden. La botella está llena de aire, que es muy poco denso. Por eso flota.

Cuestiones 1. ¿Qué es una silla: un cuerpo o una sustancia? ¿Y el agua? 2. ¿Qué tiene más masa: un kilogramo de paja o un kilogramo de papel? ¿Y más volumen? Explica por qué.

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densidad =

Amplíe la imagen 4, a fin de que comprendan perfectamente cómo se realiza el cálculo de la densidad. Indique de dónde salen los datos y cómo se realiza la operación.

R05

La madera es menos densa que el agua. Por eso, un bloque de madera flota en el agua. En cambio, el acero es más denso, por lo que un bloque de acero se hunde en el agua.

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Más información en la red

Ideas TIC

Balanza virtual http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_ materia/curso/materiales/propiedades/masa.htm

Cómo imprimir un PDF como si fuera una imagen A veces, al mandar imprimir un PDF aparece un mensaje de error, debido a que dicho archivo contiene imágenes o fuentes que no pueden ser interpretadas por el programa Acrobat. Si selecciona la opción del menú Imprimir como imagen, evitará el problema. Para ello, siga estos pasos: 1.º Abra el fichero PDF y seleccione el menú Imprimir. 2.º E n la ventana que se ha abierto, haga clic sobre el botón Avanzadas, situado en la parte inferior izquierda. 3.º H  aga clic en el cuadrito Imprimir como imagen y, de nuevo, pulse el botón Aceptar. 4.º Pulse nuevamente el botón Aceptar.

Emplee esta página para mostrar de una forma muy clara cómo funciona una balanza. Destaque que lo que hacemos es comparar la masa que hay en un platillo de la balanza con la masa de las pesas que añadimos en el otro.

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Para explicar

Cuando se sumerge un cuerpo en un líquido, su densidad determina si flotará o se hundirá. Así, cuando la densidad de un cuerpo es menor que la del agua, el cuerpo flota. En cambio, si la densidad es mayor que la del agua, el cuerpo se hunde.

w Balanza. El tomate tiene la misma masa que las

La masa es la cantidad de materia que tiene un cuerpo. Se mide en kilogramos o gramos. Un kilogramo contiene mil gramos.

UNIDAD

4. La densidad

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La densidad Esta presentación muestra la densidad de diversos materiales fácilmente identificables. Utilícela para que los alumnos sean conscientes del rango normal de valores de la densidad. Hemos optado por expresar la densidad en g/cm3, que nos parece el modo más intuitivo. No obstante, en el Sistema Internacional de Unidades se expresa en kg/m3, de modo que es frecuente encontrar la densidad expresada en tales unidades. En esta presentación puede llamar la atención sobre algunos datos. Por ejemplo, el hielo es menos denso que el agua sólida, lo que hace que flote sobre ella. El aluminio es bastante menos denso que otros metales, como el acero. Por eso se usa en la industria aeronáutica y otras aplicaciones. El oro es más denso que el plomo. Sin embargo, es el plomo el que se emplea como lastre, pues el oro es demasiado valioso.

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Las mezclas y las sustancias puras Para explicar

En ocasiones hablamos de aire puro. Sin embargo, para un científico, no existe el aire puro, pues el aire no es una sustancia pura, sino una mezcla.

3. La separación de mezclas

B

A veces es necesario separar las distintas sustancias que forman parte de una mezcla. Para lograrlo, existen diferentes sistemas. Algunos de los más conocidos son los siguientes:

C

●

A

R06 esquema Mezclas y sustancias puras Este esquema recoge los principales contenidos de esta página y los ilustra con más ejemplos que los que aparecen en las ilustraciones 1, 2 y 3. Puede emplear este recurso como alternativa al libro para explicar los contenidos de la página. O bien, tras explicar los contenidos apoyándose en el libro, puede emplear este esquema para repasar dichos contenidos y ampliar la información con más ejemplos. Puede llamar su atención sobre la sangre. Hasta que no se observa con el microscopio, no se aprecia que se trata de una mezcla homogénea. En cuanto a las mezclas homogéneas, haga notar que, a simple vista, no podemos distinguirlas de las sustancias puras. Hace falta más información para ello.

1. Las sustancias puras R06 Llamamos sustancias puras a las que están formadas por un solo tipo de materia y no se puede separar en otras sustancias mediante métodos sencillos. Son ejemplos de sustancias puras el agua, el oro, el hierro, los distintos tipos de plásticos, la sal, el azúcar, los minerales… q

2. Las mezclas

●

q Ejemplos de sustancias puras. A. Cuarzo. B. Oro. C. Mercurio.

A

Mezclas heterogéneas. Son aquellas en las que se pueden distinguir sus componentes, como una sopa de fideos o una roca. w

●

Mezclas homogéneas o disoluciones. Son aquellas en las que no se pueden distinguir sus componentes, como el agua de mar, que está formada por agua y sal, o el aire, que está formado por la mezcla de varios gases. e

B

w Ejemplos de mezclas heterogéneas. A. Roca.

●

El bronce. Es una aleación de cobre y estaño. El resultado es un material duro y resistente.

●

El acero. Es una aleación de hierro y carbono. Tiene muchísimos usos en la construcción y en la industria.

La mayor parte de las sustancias que empleamos son mezclas. Por ejemplo, el agua es una sustancia pura, pero casi siempre se encuentra como mezcla, pues normalmente lleva otras sustancias disueltas, como sales minerales, cloro, etc.

Separación magnética. Se emplea cuando uno de los elementos de la mezcla es de hierro y el otro no. Se usa un imán, que atrae los elementos que son de hierro.

●

Evaporación. Se emplea para separar mezclas homogéneas. Consiste en evaporar la parte líquida, de modo que las sustancias sólidas se puedan recuperar. Es el método que se emplea en las salinas para obtener la sal que contiene el agua de mar. Se hace entrar el agua del mar en grandes estanques. En ellos se evapora el agua y queda la sal.

La materia se puede presentar como sustancia pura o como mezcla. Las mezclas pueden ser heterogéneas u homogéneas y sus componentes se pueden separar por diversos métodos.

B

A

La separación de mezclas Esta presentación recoge los contenidos de la página, relativos a los métodos de separación de mezclas, de modo que puede emplearla para explicar dichos contenidos. También puede emplearla como refuerzo, tras explicar los contenidos, para mostrar casos concretos en los que se emplean técnicas de separación de mezclas. Al hablar de la evaporación, puede distinguir entre la evaporación del agua en las salinas y la destilación. Con este segundo método se recupera también el líquido o los líquidos que forman parte de la disolución. Puede citar, como ejemplo, la destilación del petróleo, mediante la cual se obtienen distintos componentes.

r Utensilios de cocina. Muchos utensilios que se emplean en la cocina sirven para filtrar.

t Decantación de agua y aceite. El aceite es menos

Cuestiones 1. Define sustancia pura, mezcla heterogénea, mezcla homogénea y aleación. 2. ¿Qué método de separación emplearías si tuvieras una sopa y quisieras retirar los fideos?

e Ejemplos de mezclas homogéneas. A. Colonia. B. Aire. C. Bronce.

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Más información en la red

Ideas TIC

El juego de las disoluciones http://www.bbc.co.uk/schools/ks2bitesize/science/materials/ reversible_irreversible_changes/play.shtml

Picasa http://picasa.google.com/

Este juego, de la página de la BBC, permite experimentar con la solubilidad de diversas sustancias y con algunos métodos de separación. La puede emplear para reforzar los contenidos del libro. Esta página está en inglés.

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presentación

denso que el agua y queda por encima.

C

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R07

Existen más métodos para separar los componentes de una mezcla, y para cada tipo de mezcla existe uno que resulta más apropiado.

B. Ensalada. C. Suelo.

Un tipo especial de mezclas son las aleaciones. Son mezclas homogéneas en las que una o varias de las sustancias son metales. Algunos ejemplos de aleaciones son los siguientes:

Decantación. Se emplea para separar mezclas heterogéneas de sustancias con distinta densidad. Se deja reposar la mezcla hasta que la sustancia más densa se deposita en el fondo. Por ejemplo, el agua y el aceite se separan mediante un embudo de decantación, que tiene un grifo en su extremo. t

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Para explicar

Filtración. Sirve para separar mezclas heterogéneas de un sólido con un líquido, por ejemplo, arena y agua. Se hace pasar la mezcla por una malla fina o por un papel poroso, que retiene el sólido y deja pasar el líquido. También sirve para separar sólidos que tienen diferente tamaño. r

●

C

Las mezclas están formadas por varias sustancias puras diferentes. Podemos distinguir dos tipos de mezclas: ●

UNIDAD R07

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Picasa es una aplicación de Google que nos permite administrar y editar fotografías de manera muy sencilla.

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Cambios de estado Para trabajar ideas previas

Amplíe la imagen 1 y pregunte qué cambios de estado se habrán producido para que aparezca el espejo empañado. De este modo, podrá comprobar lo que recuerdan de años anteriores antes de comenzar esta página.

Para explicar

1. Tipos de cambio de estado

●

Fusión. Es el paso de sólido a líquido. Ocurre, por ejemplo, cuando se derrite el hielo.

●

Solidificación. Es el paso de líquido a sólido. Ocurre a la misma temperatura que la fusión.

●

Vaporización. Es el paso de líquido a gas. Puede ocurrir de dos formas: – Ebullición. Ocurre de una forma rápida al alcanzar una cierta temperatura que es fija para cada sustancia. Se produce, por ejemplo, cuando calentamos agua y esta rompe a hervir.

q Condensación. El vapor de agua se condensa y forma gotitas de agua en el espejo.

A

●

●

B

Sublimación. Es el paso de sólido a gas sin pasar por líquido. Se observa muy bien en algunas sustancias, como el yodo o la naftalina. w Sublimación inversa. Es el paso de gas a sólido sin pasar por el estado líquido. e

●

w Sublimación del yodo. A. El yodo es una sustancia de color negro. B. Cuando se sublima, se transforma en un gas de color púrpura.

Cada sustancia pura tiene una temperatura fija a la que pasa de sólido a líquido. Es su temperatura de fusión. La temperatura de fusión es una propiedad característica de las sustancias. La temperatura de fusión del agua es de 0 grados centígrados (se escribe 0 ºC), mientras que la del oro es de 1.064 ºC y la del mercurio, de 39 ºC bajo cero.

La fusión y la solidificación se emplean para fabricar numerosos objetos. Algunos plásticos y metales se calientan hasta que se funden y pasan a estado líquido. Luego se vierten en un molde y se dejan solidificar. Así, se consigue un objeto con la forma del molde. t

●

En los lugares muy fríos emplean la solidificación del agua para construir carreteras. Vierten agua sobre el suelo para que se solidifique y dé lugar a una superficie sólida y plana.

●

Como ya sabes, la evaporación del agua de mar sirve para extraer sal en las salinas. Los cambios de estado son la fusión, la vaporización, la condensación, la solidificación, la sublimación y la sublimación inversa. Los cambios de estado en las sustancias puras ocurren a una temperatura fija, que no cambia mientras ocurre el cambio de estado.

e Sublimación inversa del yodo. El gas de yodo

pasa a sólido en la parte superior del recipiente, que se enfría con hielo.

R09 presentación ¿Cómo ocurren los cambios de estado? Esta presentación muestra los tres pasos que aparecen en la ilustración 4. Haga notar que el hielo, en la primera pantalla, se encuentra a una temperatura inferior a 0 ºC (–5 ºC). Cuando la temperatura alcanza los 0 ºC, como se ve en el segundo paso, el hielo comienza a fundirse y encontramos a la vez agua líquida y hielo. Haga hincapié en que, aunque se siga calentando, mientras quede hielo, la temperatura del agua se mantendrá en 0 ºC. Luego, si se sigue calentando, después de que se haya fundido todo el hielo, la temperatura del agua vuelve a subir.

r Paso de hielo a agua líquida. Mientras ocurre

el cambio de estado, la temperatura no varía. Permanece a 0 ºC. ¿Qué temperatura marca cada termómetro?

t Producción de objetos de metal. El metal fundido se vierte en moldes con la forma deseada para que solidifique.

Cuestiones R10 1. Enumera los cambios de estado que ocurrirán si calentamos un cubo de hielo en una cacerola, desde que comenzamos a calentar hasta que la cacerola quede vacía.

Para repasar

2. ¿Qué cambio de estado ocurre cuando se seca el suelo de una habitación?

R10 actividad interactiva

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Para explicar

Las personas hemos aprendido a aprovechar los cambios de estado. Algunos ejemplos de su utilidad son los siguientes:

2. Las temperaturas de fusión y ebullición

La temperatura de ebullición es la temperatura a la que una sustancia entra en ebullición y también es una propiedad característica. La temperatura de ebullición del agua es de 100 ºC, mientras que la del alcohol es de 78 ºC, y la del mercurio, de 657 ºC.

UNIDAD R09

4. Aplicaciones de los cambios de estado

Condensación. Es el paso de gas a líquido. Ocurre, por ejemplo, cuando el vapor de agua del baño o la ducha se condensa en el espejo. q

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Más información en la red

Ideas TIC

Sólidos y líquidos http://www.bbc.co.uk/schools/ks2bitesize/science/materials/ solids_liquids/play.shtml

Plantillas de membretes para usar en documentos http://www.freeletterheadtemplates.net/

Proponemos otro juego, tomado de la página web de la BBC, para afianzar conceptos relativos a los cambios de estado; concretamente, los puntos de fusión de diversas sustancias.

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Igualmente, si tenemos agua hirviendo a 100 ºC y seguimos calentando, el agua sigue a 100 ºC. No aumenta su temperatura, sino que sigue hirviendo y evaporándose.

– Evaporación. Ocurre lentamente y a una temperatura inferior a la de ebullición. Es lo que sucede con el agua cuando se seca la ropa tendida.

●

Los cambios de estado Este esquema muestra gráficamente los cambios de estado. Los cambios que se producen al calentar se representan sobre flechas naranjas, y los que discurren al enfriar, sobre flechas azules. Deténgase en la vaporización para asegurarse de que comprendan la diferencia entre la evaporación y la ebullición. En la pantalla que ilustra la sublimación haga notar cómo en el detalle ampliado se ven bolitas sólidas de yodo y nada de líquido, al tiempo que se observa el gas violáceo que se desprende de ellas. En la sublimación inversa, por su parte, se observa cómo el gas, en contacto con el vidrio frío del tapón, se solidifica y forma agujas.

Los cambios de estado tienen una característica muy interesante: mientras ocurre un cambio de estado de una sustancia pura, su temperatura no varía. Así, si ponemos unos cubitos de hielo en un cazo y los empezamos a calentar, veremos que la temperatura del hielo va aumentando, desde valores bajo cero hasta llegar a los 0 ºC. Entonces, el hielo comienza a fundirse y tenemos una mezcla de agua y de hielo. En ese momento, tanto el agua fundida como el hielo se quedan a 0 ºC, y si seguimos calentando, la temperatura no aumenta, sino que el hielo se sigue fundiendo. Si seguimos calentando cuando ya se ha fundido todo el hielo, comienza a subir la temperatura del agua. r

R08

Cuando la materia pasa de un estado a otro, se ha producido un cambio de estado. Normalmente, se producen cuando aumenta o disminuye la temperatura. Son los siguientes:

R08 esquema

3. ¿Cómo ocurren los cambios de estado?

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Los cambios de estado En esta actividad se pide que completen un esquema similar al que aparece en la presentación de la página anterior, a fin de reforzar los contenidos relativos a los cambios de estado.

La mayoría de las plantillas con diferentes membretes contenidas en esta página están disponibles para usarlas en documentos Word o PowerPoint. Para descargarlas no hace falta registrarse, basta con aceptar los Terms of Use.

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Cambios químicos Para explicar

Amplíe la ilustración 1 y pida que describan lo que ven. Es interesante hacer notar cómo los dos líquidos que se mezclan son transparentes y, cuando entran en contacto, se forma un producto de color amarillo que no se disuelve en el agua. Puede explicar que los dos líquidos son disoluciones, como lo es el agua con sal, y que son las sustancias que están disueltas en el agua las que sufren el cambio químico, es decir: sus átomos se combinan de distinta forma y dan lugar al producto amarillo insoluble que se observa en la fotografía.

R11

Los cambios químicos también se conocen como reacciones químicas. Estas reacciones son habituales en nuestra vida diaria.

1. Qué son los cambios químicos Los cambios químicos son aquellos en los que unas sustancias se transforman en otras diferentes. Veamos dos ejemplos: ●

Si se quema madera, esta se transforma en ceniza y se desprende humo.

●

Si dejamos un objeto de hierro a la intemperie, se va transformando en óxido de hierro.

Estas reacciones ocurren porque los átomos que forman las sustancias, al reaccionar, se combinan de un modo diferente. Sin embargo, esto no ocurre en los cambios de estado. q

El hierro no es la única sustancia que se oxida. También se oxidan muchas otras sustancias, como el aluminio, el cromo, etc.

disolución de nitrato de plomo, transparente, con otra de yoduro de potasio, también transparente, se forma una sustancia sólida de color amarillo, el yoduro de plomo. Describe qué ves en la fotografía.

presentación Un ejemplo de reacción química Se muestra mediante una secuencia de fotografías otro ejemplo de transformación química: la reacción de descomposición del dicromato de amonio, un compuesto de color anaranjado. Al calentarlo, se descompone y forma óxido de cromo, negro. En el proceso se desprende nitrógeno y vapor de agua. De nuevo, interesa que observen que una sustancia se transforma en otra, como lo evidencia el cambio de color.

La respiración celular. Esta reacción ocurre en el interior de las células animales y vegetales. Consiste en una oxidación de los alimentos. Así, los alimentos se combinan con el oxígeno del aire y producen dióxido de carbono. Mediante esta reacción, las células consiguen la energía que contienen los alimentos.

2. Define con tus propias palabras óxido y combustible.

w Refinería en Santa Cruz de Tenerife. Las refinerías son industrias en las que el petróleo se somete a distintos procesos para obtener combustibles y otras sustancias.

3. Explica por qué la fotosíntesis y la respiración celular son reacciones químicas.

presentación La fotosíntesis y la respiración celular La presentación muestra de forma esquemática los procesos de la fotosíntesis y la respiración celular. Puede emplearla tras explicar el epígrafe 4, a fin de reforzar los conceptos. Explique que los dos procesos son reacciones químicas, puesto que intervienen unas sustancias que dan lugar a otras diferentes. Recuerde que las plantas también realizan la respiración celular, como los animales. Estos, en cambio, no realizan la fotosíntesis.

e Extracción de la clorofila de una planta.

A. Se machacan hojas de espinaca en un mortero. B. Se mezclan con acetona y se dejan reposar. C. Se filtra la mezcla.

EL MUNDO QUE QUEREMOS Los combustibles fósiles Los combustibles fósiles son el carbón y los derivados del petróleo. Es muy importante no malgastarlos, por dos motivos: ●

Estos combustibles son no renovables, es decir, se agotarán.

●

Al emplear estos combustibles se libera dióxido de carbono, responsable, en gran parte, del calentamiento global.

Las formas de contribuir al ahorro de combustibles fósiles son usar el transporte público cuando sea posible y moderar el consumo de energía en casa, sobre todo no abusando de la calefacción y del aire acondicionado. ●

Redacta dos consejos para ahorrar combustibles fósiles y ponlos en común con el resto de la clase.

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B

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1. ¿Ocurre una reacción química cuando encendemos una bombilla? ¿Y cuando encendemos una vela? Explica por qué.

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Más información en la red

Ideas TIC

Una reacción química http://www.youtube.com/watch?v=76Z46ebc220

Audacity http://audacity.sourceforge.net/

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C

Para explicar

Cuestiones

Puede emplear esta página para mostrar cómo ocurre la reacción química que se representa en la figura 1. Además, es fácil encontrar en youtube numerosos ejemplos de reacciones químicas a partir de los nombres de los reactivos.

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●

Los cambios químicos o transformaciones químicas son aquellos en los que unas sustancias se transforman en otras diferentes. Algunas reacciones químicas son la oxidación, la combustión, la fotosíntesis y la respiración celular.

Una combustión es un tipo especial de oxidación que ocurre muy rápidamente y en la que se desprende mucho calor. Las combustiones necesitan oxígeno y en ellas se suele producir dióxido de carbono, que va a la atmósfera. Las sustancias que sufren la combustión se llaman combustibles. Estas sustancias han tenido mucha importancia en la historia de la humanidad y aún la tienen. En la antigüedad se usaban como combustible la madera de los árboles y algunas grasas. Más tarde se comenzó a emplear el carbón y, más recientemente, productos derivados del petróleo, como la gasolina y el gasóleo. w

La fotosíntesis. Mediante esta reacción, las plantas obtienen todos sus alimentos a partir de agua, dióxido de carbono y sales minerales. Para ello, emplean la energía de la luz y una sustancia de color verde, la clorofila. e

La industria química proporciona muchos puestos de trabajo y facilita nuestra vida diaria. Sin embargo, puede ser muy contaminante. Por eso, estas empresas deben extremar las medidas de precaución, a fin de evitar dañar el medio ambiente.

3. La combustión

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●

Existen muchas industrias en las que se realizan reacciones químicas. De este modo, las materias primas se transforman en otras sustancias diferentes y útiles, como plásticos, detergentes, cosméticos, medicamentos, fertilizantes, hilos, pinturas, etc.

q Ejemplo de una reacción química. Al mezclar una

UNIDAD A

En el interior de los seres vivos ocurren multitud de reacciones químicas. Las más importantes son:

5. Las reacciones químicas en la industria

2. La oxidación La oxidación es una reacción química que se produce cuando una sustancia se combina con el oxígeno. La sustancia que se forma se llama óxido. Así, el hierro, al oxidarse, da lugar al óxido de hierro.

4. Las reacciones químicas de la vida

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Amplíe la ilustración 3 para explicar el procedimiento de extracción de la clorofila. Al mezclar las hojas machacadas con la acetona, conseguimos que la clorofila (junto con otros pigmentos) se disuelva en la acetona. Luego, al filtrar, retiramos los residuos sólidos de la mezcla.

Audacity es un programa libre y de código abierto para grabar y editar sonido. Está disponible para Microsoft Windows, Mac OS X, GNU/ Linux y otros sistemas operativos.

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Actividades

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R14

1. Une las dos columnas y define cada uno de los términos de las columnas. Propiedades generales

masa volumen

Propiedades características

densidad

2. ¿Cuál es la densidad de una bola de 6 centímetros cúbicos de volumen y una masa de 48 gramos?

R14 actividad interactiva

centímetro cúbico. Sabiendo esto, contesta las preguntas.

En el recurso 14 deben identificar distintos cambios de estado en fotografías. Pida a los alumnos que justifiquen sus respuestas. En el recurso 15 se muestran varias mezclas y deben elegir el método más adecuado para separar los componentes de cada una de ellas. El recurso 16 es un crucigrama con conceptos de toda la unidad. Puede pedir que cada palabra la indique un alumno diferente, o puede resolverlo en común.

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R17

Vamos a averiguar la masa y el volumen de un cuerpo sólido, un tornillo de acero, y de un líquido, una pequeña cantidad de mercurio.

presentación

Masa de un cuerpo sólido.

Volumen de un cuerpo líquido.

Se coloca el tornillo sobre la balanza y se anota su masa.

Se vierte el mercurio en el recipiente medidor y se anota el volumen que indica.

Masa de un cuerpo líquido.

Volumen de un cuerpo sólido.

Primero se pesa el recipiente que vamos a emplear y se anota su masa. Luego se pesa el recipiente con el mercurio y anotamos la masa total. Por último, a la masa total se le resta la masa del recipiente.

En el recipiente medidor se vierte agua suficiente para cubrir el tornillo y anotamos el volumen. Luego introducimos el tornillo y anotamos el volumen que alcanza el agua. Por último, al volumen del agua con el tornillo se le resta el del agua sola.

La medición de masas y volúmenes Esta presentación le ayudará a explicar cómo se realiza el procedimiento. Recorre de forma gradual cada uno de los apartados utilizando las mismas fotografías del libro ampliadas. Se puede emplear para resolver los apartados a y b de la actividad 14.

b. ¿Cuál es la masa de 250 centímetros cúbicos de pirita?

4. Haz una lista con los métodos de separación de mezclas que conozcas y explica en qué consiste cada uno. de estado de la materia.

R16 actividad interactiva

El recurso 13 plantea preguntas sobre temas de toda la unidad. Puede pedir que respondan las preguntas individualmente o en grupos.

Para conocer la masa y el volumen de un cuerpo necesitas una balanza y un recipiente graduado, de los que se usan en el laboratorio o en la cocina.

10. Observa lo que ocurre cuando se introduce

Aplica 11. Indica cuál de las fotos corresponde a una sustancia pura y cuál a una mezcla. Explica por qué lo sabes. A

B

.........

.........

.........

.........

......... .........

.........

SÓLIDO

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Para explicar

La medición de masas y volúmenes

agua. Explica, entonces, por qué una botella de vidrio flota cuando está vacía y se hunde cuando está llena de agua. un objeto de cobre en una disolución de nitrato de plata y di si piensas que ha ocurrido una reacción química. Explica tu respuesta.

R17

3. La densidad de la pirita es de 5 gramos por

5. Completa el esquema de los cambios

Ponte a prueba Utilice estas actividades para llevar a cabo una evaluación colectiva de la unidad.

APRENDE A HACER

9. La densidad del vidrio es mayor que la del

a. ¿Cuál es la masa de un centímetro cúbico de pirita?

R15 actividad interactiva

UNIDAD

R16

Razona

Comprende

R13 actividad interactiva

R15

▼

Para evaluar

6

.........

6. Explica qué son los puntos de fusión y de ebullición y para qué pueden ser útiles.

roca

mineral

12. ¿Cómo separarías los componentes de un montón con limaduras de hierro, sal y serrín de madera?

7. Explica qué es una oxidación y qué es una combustión. Luego, explica qué relación hay entre ellas.

8. ¿Qué tipos de productos se obtienen en la industria química? ¿Por qué en estas industrias se deben extremar las medidas de precaución?

13. Para hacer un flan hay que poner los ingredientes en una cacerola al «baño maría», es decir, dentro de otro recipiente con agua, que es el que se pone al fuego. ¿Por qué crees que se hace así?

14. Observa las ilustraciones de la página e indica: a. La masa y el volumen del tornillo.

c. La densidad del tornillo.

b. La masa y el volumen del mercurio.

d. La densidad del mercurio.

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Más información en la red

Ideas TIC

Densidad http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_ materia/curso/materiales/propiedades/densidad.htm

Google para móviles http://www.google.es/intl/es/mobile/

Esta página permite hacer varios «experimentos virtuales» relacionados con la densidad. Puede ser interesante emplearla tras el apartado Aprende a hacer, a fin de reforzar los procedimientos que han aprendido.

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En esta página puede obtener distintas aplicaciones de Google para utilizarlas en el teléfono móvil: el buscador Google, el correo electrónico Gmail, los mapas interactivos Google Maps…

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Repasa Para evaluar

1. Lee el resumen.

En nuestra depuradora se recogen las aguas residuales de Alameda de Arriba y Alameda de Abajo, a fin de regenerarlas y verterlas en las mejores condiciones al río Alamillo. El agua sufre varios procesos en la estación:

La materia forma todos los cuerpos del Universo. A su vez, está formada por átomos.

2. Unas mallas más finas retiran sólidos más pequeños.

1. El agua pasa a través de una reja, que retiene contaminantes sólidos de tamaño grande.

La materia tiene propiedades generales, como la masa y el volumen, y propiedades características, como la densidad.

3. Se pasa al desarenador-desengrasador. En él, la arena se deposita en el fondo y las grasas suben a la superficie, debido a su densidad, y ambas sustancias se retiran.

Los cuerpos pueden estar formados por sustancias puras o por mezclas. Estas pueden ser heterogéneas u homogéneas.

Resumen de la unidad Este recurso presenta el resumen de la actividad 1 del libro del alumno, con algunos huecos para completar. Puede solicitar que elijan entre las palabras que aparecen en el recuadro o que digan la respuesta correcta sin ver las opciones. Si le parece conveniente, puede pedir que aprendan de memoria este resumen.

Los cambios de estado

8. Los restos que se extraen del fondo de todos los depósitos forman los lodos. Estos se someten a otros tratamientos para descontaminarlos y para que se puedan emplear como fertilizantes. en la agricultura.

Los cambios de estado que pueden ocurrir al aumentar la temperatura son la fusión, la vaporización y la sublimación. Los que pueden ocurrir al disminuir la temperatura son la solidificación, la condensación y la sublimación inversa.

Los cambios químicos Los cambios químicos o reacciones químicas son los procesos en los que las sustancias se transforman en otras diferentes. Algunas reacciones químicas son las oxidaciones, las combustiones, la fotosíntesis y la respiración celular.

2.

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Para explicar

Comprender una información técnica

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La materia

R18 actividad interactiva

UNIDAD

ERES CAPAZ DE…

Vaya ampliando los textos de la página y pida que cada uno lo lea un alumno. Luego, pida a ese alumno que explique qué ocurre en ese paso, es decir, qué proceso de separación de mezclas se ha realizado. Al llegar al paso del reactor biológico, deberán tener en cuenta que se trata de una reacción química, la respiración celular: las bacterias se alimentan de los residuos y liberan CO2.

4. En el decantador primario, las partículas muy finas van cayendo al fondo debido a su densidad y se retiran.

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5. En el reactor biológico, el agua se mezcla con aire, para que las bacterias que hay en el agua dispongan de abundante oxígeno y se alimenten con los restos. Al realizar la respiración celular, transforman muchos restos en dióxido de carbono, que sale a la atmósfera.

ESTUDIO EFICAZ. Copia y completa el esquema. LA MATERIA

Amplíe el esquema para realizar la actividad 2 en común. Pida a los alumnos que completen los huecos y que traten de ampliar el esquema añadiendo más información en los recuadros finales. Por ejemplo, puede poner ejemplos de las propiedades generales y específicas, de las mezclas homogéneas y heterogéneas, de los cambios de estado y de las reacciones químicas.

posee

se presenta como

propiedades

.........

3.

sustancias puras

.........

.........

.........

experimenta cambios

cambios de estado

.........

1. Averigua qué son las aguas residuales. ¿Por qué tienen que pasar por la planta depuradora?

heterogéneas

2. Las aguas residuales son una mezcla. ¿Qué procesos de separación de mezclas aparecen en el texto?

ESTUDIO EFICAZ. Repasa la unidad y escribe qué es lo que te resulta más difícil.

Pide a un compañero o compañera que te ayude a comprenderlo.

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Más información en la red

Ideas TIC

Curiosidades científicas http://www.quimicaweb.net

Antivirus 2009 Security Alert http://observatorio.cnice.mec.es/modules.php?op=modload&name= News&file=article&sid=668

En esta página web, del IES Itaba, encontramos una sección con curiosidades científicas que puede leer y comentar con sus alumnos de Primaria. Muchas de estas curiosidades están relacionadas directamente con la presente unidad didáctica.

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7. El agua que sale del decantador secundario ya se puede emplear para el riego o se puede verter a los ríos o al mar.

6. En los decantadores secundarios se depositan en el fondo las bacterias y casi todas las sustancias contaminantes que aún contiene el agua.

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En este trabajo publicado por el Observatorio Tecnológico del ISFTIC (Ministerio de Educación), su autor, Diego Morla, nos muestra cómo eliminar este spyware.

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