domingo, 28 de octubre de 2012

Aceleradores de partículas

Tubo de rayos catódicos

El tubo de rayos catódicos es el elemento que permite obtener la imagen a partir de una información llegada en forma de corriente eléctrica, de ahí su importancia en osciloscopios, televisores y pantallas de ordenador (de ahí el nombre de "pantallas de tubo").

Dentro de este dispositivo, unos electrones son emitidos y acelerados para hacerlos chocar con una pantalla que emita luz como consecuencia del impacto; durante su trayectoria, unos campos eléctricos y magnéticos los desvían para hacerlos chocar con el punto deseado.

Los electrones son emitidos por un cañón electrónico, que consta de metal calentado eléctricamente mediante una corriente que circula por él o por un filamento muy próximo que sirve para caldearlo. Los electrones de este metal caldeado pueden salir al exterior del metal como consecuencia de la energía recibida. Si son atraídos al exterior positivo (ánodo), se aceleran y se dirigen hacia él, fenómeno que se conoce como efecto Edison o termoiónico. Si el ánodo está perforado, los electrones pueden atravesarlo gracias a la velocidad conseguida y reciben el nombre de rayos catódicos, pues han sido emitidos por un electrodo negativo (cátodo).

Estos rayos emitidos por el cañón electrónico se dirigen hacia la pantalla situada frente al cañón, revestida de sustancias fluorescentes que emiten luz al chocar en ellas los electrones. La intensidad de la luz depende de la cantidad de electrones que impacten y el color , de la sustancia fluorescente excitada. 

Los electrones son sometidos en su recorrido hacia la pantalla, a campos deflectores que los desvían de su camino. 

Fuente:  Gran Enciclopedia Sapiens



En este vídeo se explica y se visualiza cómo funciona el tubo de rayos catódicos: 




Aceleradores electrostáticos y de campos variables

Todas las partículas pueden ser aceleradas; la única condición es que deben estar cargadas eléctricamente, pues de lo contrario no resultarían afectadas por los campos; no obstante, algunas partículas necesitan condiciones específicas para su aceleración. Los aceleradores, según el campo, pueden ser de campo estáticos o variable con el tiempo. En función de la trayectoria, pueden ser aceleradores lineales, si es recta, o circulares, si es una circunferencia o una espiral circular.

En los aceleradores electrostáticos  la energía viene suministrada por un campo eléctrico constante en el tiempo. En este acelerador, las cargas eléctricas se crean por fricción o por inducción en uno de los extremos de una cinta aislante, la cual las transporta hacia una esfera que las almacena. La tensión así conseguida se utiliza para acelerar las partículas  de una sola vez o por etapas. 

En los aceleradores de campos variables, el campo eléctrico que acelera las partículas varía con el tiempo y agrupa las partículas en paquetes. También puede ser variable con el tiempo el campo magnético. Estos tipos de aceleradores pueden ser tanto lineales como circulares.

En los aceleradores lineales, la trayectoria seguida por la partícula es recta; pueden producir la aceleración en una o en varias etapas, si bien es más corriente esto último, en especial en los grandes aceleradores.

En los aceleradores circulares, la trayectoria es circular o está formada por muchos arcos circulares. Para conseguirlo, se utilizan campos magnéticos perpendiculares a la trayectoria. La principal ventaja de estos aceleradores es que se pueden utilizar los mismo elementos de aceleración, desviación y control para todas las partículas y en toda la trayectoria. Estos aceleradores se construyen subterráneos porque e emiten energía en forma de campo electromagnético, denominada radiación sincrotón. 

                                                                                                                                                 Fuente:  Gran Enciclopedia Sapiens


Maqueta educativa de un acelerador de partículas:





sábado, 27 de octubre de 2012

Cambios de estado de la materia

Las diferencias entre los distintos estados de la materia tienen que ver fundamentalmente con la intensidad de las fuerzas de cohesión

Cualquier sustancia puede en principio estar en cualquiera de los tres estados básicos. Si se utilizan convenientemente la temperatura y la presión se puede modificar las fuerzas de cohesión lo suficientemente como para que una sustancia pase de un estado a otro. Los nombres de los cambios de estado son los siguientes:


A estos conceptos debemos añadir los siguientes:
  • Punto de fusión: temperatura a la que coexisten en equilibrio la fase sólida y la fase líquida. 
  • Punto de ebullición: temperatura a la cual la presión de vapor  de un líquido iguala la presión atmosférica externa.
  • Punto de congelación: temperatura a la que coexisten en equilibrio las fases sólida y liquida de una sustancia.
  • Punte triple: situación de equilibrio entre los estados de vapor, líquido y sólido de una sustancia. 
Teniendo en cuenta estos conceptos y la información sobre los estados de la materia, podemos explicar los cambios de estado.  

Al comunicar energía a un sólido su temperatura va aumentando y, por tanto su partículas componentes vibran cada vez a mayor distancia de la posición de equilibrio (punto de fusión)  hasta que se termina por vencer la fuerza que las mantiene unidas, convirtiéndose en un líquido (proceso de fusión) o en un gas (proceso de sublimación). En el caso de los líquidos,a medida que vamos aumentando la temperatura de un líquido, las moléculas tienen más energía y cada vez, son más las que se evaporan de forma que la presión de vapor del líquido va aumentando. Cuando la presión de vapor se hace igual que la presión externa las moléculas del líquido vencen la resistencia de las moléculas de aire y pueden abandonar libremente el líquido (punto de ebullición). De la misma manera que una molécula líquida puede evaporarse, una molécula gaseosa que choque con suficiente energía contra la superficie del líquido puede rebotar y penetrar en él y convertirse en líquida (licuación). Sin embargo, existe una temperatura por encima de la cual no es posible licuarlos por mucho que aumente su presión, tendría la misma densidad que un líquido pero seguiría siendo un gas. Esta temperatura es llamada temperatura crítica. Pero si es posible solificar un gas empleando presiones muy elevadas (cristalización o sublimación interna)

Estructura de las moléculas del agua en los distintos estados. 



Los cambios de estado llevan aparejados cálculos que no siempre son sencillos ya que los comportamientos de los diferentes estados son habitualmente diferentes y se precisan valores determinados experimentalmente para calores específicos y calores latentes de cambio de estado. 



En este enlace se puede encontrar más información sobre los cambios de estado e incluye simulaciones: Estados de agregación 

jueves, 25 de octubre de 2012

Enlace químico



Cuando dos átomos interaccionan par producir moléculas u otros entes, la interacción es siempre a través de los electrones más extensos de los mismos, es decir, el último nivel. 



Las fuerzas que se ponen de manifiesto en las interacciones atómicas se denominan fuerzas de afinad química. De hecho, el número de electrones de la última capa y la fuerza con que están ligados al átomo son las características básicas que van a decidir el tipo de átomo y por tanto cómo se unirá a otros. Por consiguiente, se podrá deducir las propiedades químicas y físicas de macroscópicas de la sustancia resultante. 



Los átomos se unen porque de esa forma adquieren mayor estabilidad, ya que la última capa de cualquier elemento (a excepción del H y He) es capaz de contener un máximo de ocho electrones resultando ser la misma configuración que la de los gases nobles. Esta configuración electrónica es extremadamente estable y es la causa de la poca reactividad de los gases nobles que suelen encontrarse como átomos aislados. Por ello todos los elementos tienden a completar su última capa, bien perdiendo, ganando o compartiendo electrones con otros átomos.  



Existen tres principales enlaces químicos  que condicionan las propiedades de las sustancias, permitiendo  clasificarlas  por sus enlaces:


  • Enlace covalente: enlace en el que dos átomos, de electronegatividad parecida, comparten dos electrones.
    • Sustancias molecularesPrácticamente todas las sustancias que son gases o líquidos a 25 ºC y a la presión normal son moleculares. La debilidad de las fuerzas de atracción entre las moléculas que componen estas sustancias hace que se necesite poca energía para separarlas por lo que presentan bajos puntos de fusión y de ebullición
    • Sólidos de red covalenteLos átomos que forman estas sustancias están unidos por una red continua de enlaces covalentes, formando lo que se denomina una red cristalina, que hace que presenten estas propiedades
      • Son muy duros.
      • Tienen elevado punto de fusión
      • Son insolubles en todos los disolventes comunes
      • Son malos conductores de la electricidad
  • Enlace iónico: enlace en el que dos átomos de muy diferente electronegatividad se unen debido a fuerzas electrostáticas.  
    • Sólidos iónicos: 
      •  No son volátiles y tienen un punto de fusión alto.
      •  Los sólidos iónicos no conducen la electricidad. Sin embargo, llegan a ser buenos conductores cuando están fundidos o disueltos en agua
      • Muchos compuestos iónicos, pero no todos, son solubles en agua.


  • Enlace metálico: es un tipo de enlace covalente que se produce entre átomos con los electrones de la última capa sujetos débilmente  Cuando existen muchos átomos juntos los electrones externos, en su movimiento, pueden llegar a pertenecer a su átomo o al vecino. 
    • Sólidos metálicos.
      •  Conductividad eléctrica elevada
      • Buenos conductores del calor.
      • Ductilidad y maleabilidad
      • Insolubilidad en agua y en otros disolventes comunes




En el siguiente enlace se explican los distintos enlaces que se producen (covalente, metálico e iónico) junto con simulaciones de los mismos:    Enlaces químicos














Rúbrica y formulario KPSI

Rúbricas

La rúbrica es una herramienta de evaluación que identifica ciertos criterios que el alumnado debe cumplir para recibir determinada evaluación ayudando, a su vez, al estudiante a determinar cómo se le evaluará permitiendo que estos  juzguen y evalúen su trabajo.

Las rúbricas siguen esta estructura:


Ejemplo de rúbrica:


En estos enlaces, utilizados como fuentes,  se puede encontrar información   más extensa:

Enlaces a una página de creación de rúbricas:

viernes, 12 de octubre de 2012

Serie de documentales "Atom"


Esta serie de tres documentales de la BBC tratan sobre el átomo y  a través de un recorrido por su historia, el físico nuclear Jim Al-Khalili, nos descubre todo lo relacionado con el bloque fundamental del Universo tratando temas como la estructura de la materia, el origen del Universo, la radiactividad y la propia estructura de la realidad. 

Enlace a la página oficial de los documentales:

BBC FOUR: Atom

Enlaces de los capítulos:

Atom I: The Clash of the Titans

Atom II: The Key to the Cosmos

Atom III: The Illusion of Reality

jueves, 11 de octubre de 2012

Francesco Tonucci y la educación

Francesco Tonucci, también conocido por el seudónimo "Frato", es un pensador, psicopedagogo y dibujante italiano. Es autor de numerosos libros sobre el papel de los niños en el ecosistema urbano y de artículos en revistas italianas y extranjeras.

Sus viñetas critican la educación que se les está proporcionando a los niños y niñas actuales, que realmente poco a cambiado ya que seguimos teniendo una educación basada en el modelo del siglo XIX. 

Tonucci ve a la escuela como una gran fábrica que convierte a los niños y niñas en productos manufacturados, un alumnado homogéneo al que se le adoctrina conforme la ideología de la sociedad, y que desecha lo que no se adapta a sus criterios (los "fracasados escolares" se mandan a clases especiales, trabajos para menores, módulos....). 





Tampoco se olvida de criticar la gran cantidad de recursos materiales o "material didáctico" que en muchos casos sólo se utiliza para cargar la mochila del alumnado (y vaciar el bolsillo de las familias). Además de que el mobiliario tampoco se adapta a la situación escolar. 


Otras críticas que realiza Tonucci se centran en el propio proceso de enseñanza-aprendizaje, pues llama la atención a que se sigue valorando únicamente el aprendizaje memorístico que gira en torno al libro de texto sin tener en cuenta la inteligencia ni el interés del alumnado; además, se tiende a simplificar la realidad por lo que provoca contradicciones en los niños y niñas.   

A continuación, un vídeo de la conferencia de Francisco Tonucci (recomendado por el profesor):



Como aportación propia, añado este vídeo que me parece muy interesante y con el que estoy bastante de acuerdo. Consiste en una animación scribing que recoge las principales ideas de la conferencia en RSA de Ken Robinson,experto internacional en el desarrollo de creatividad, innovación y recursos humanos aplicados al mundo de los negocios . 



En este vídeo se explica que la sociedad actual está intentando reformar la educación por razones económicas ( el alumnado presente son los trabajadores del futuro) y cultural debido a la necesidad de mantener la identidad cultural en una sociedad globalizada. Para ello, siguen con el modelo de la escuela del siglo XIX que retenía a los niños y niñas diciéndoles que si sacaban buenas notas, tendrían un título y eso aseguraba un trabajo y eso, hoy en día, no es así (especialmente en España). Este sistema educativo no puede funcionar porque corresponde a las necesidades de la época de la Ilustración y la Revolución Industrial, donde la escuela pública no era mas que una idea revolucionaria.  La idea ilustrada era que la inteligencia consistía en la habilidad académica y en esa idea se basa la escuela pública de forma que hay personas personas académicas y no académicas; esta división excluye a muchas personas con talento. A continuación, hace una crítica a la llamada "epidemia del TDH", pues no cree que sea una epidemia sino que se abusa a la hora de medicar a los niños  y niñas que se distraen cuando la sociedad actual los están bombardeando de estímulos y ellos no se centran en la escuela que resulta aburrida. Las ciencias pero muy especialmente las artes son victimas de esta  "falsa epidemia" pues con los medicamentos se "adormecen" los sentidos necesarios para interactuar con la realidad. A continuación hace una crítica a la escuela como cadena de montaje (misma idea que la viñeta de Tonucci) donde todo está estandarizado. Entonces, recalca la importancia del cambio de paradigma en la educación partiendo de los estudios sobre el pensamiento divergente (la capacidad para pensar múltiples soluciones a un problema) en niños y niñas que demostraron que es una habilidad que todos tenemos pero que se deteriora a medida que crecen porque, en palabras de Ken Robinson, "han pasado por una educación académica". Por todo ello, recalca la necesidad de superar este sistema educativo basado en ideas que se pueden considerar un "mito". Por último tampoco se puede individualizar a cada alumno, es necesario tener en cuenta el hábitat o ecosistema escolar y las relaciones que ahí se producen.  

Estas ideas se pueden relacionar con la entrevista a     John B. Gurdon (//www.lavozdegalicia.es/noticia/sociedad/2012/10/12/entre-universidad-oxford-puerta-atras/0003_201210G12P52991.htm).










domingo, 7 de octubre de 2012

Estados macroscópicos de la materia







En la Tierra, lo habitual es encontrar la materia en alguno de los estados más conocidos: sólido, líquido o gaseoso.








En el Universo sin embargo la mayor parte de la materia está en forma de plasma, que es un estado especial gaseoso a alta temperatura en el que los átomos han perdido todos los electrones convirtiéndose por tanto en núcleos atómicos cargados. Otros estados de la materia más complejos, de los que sabemos poco, son la materia que compone la estrella de neutrones o los agujeros negros. 


El estado sólido. 


Este estado de la materia se caracteriza porque las partículas físicas que lo componen
(átomos, moléculas o iones) mantiene posiciones relativas definidas en el espacio debido a la elevada magnitud de la fuerza que las une. Las partículas vibran pues constantemente en torno a posiciones fijas de equilibrio por lo que un aspecto esencial del estado sólido es el tener forma y volumen constante. También, por la misma razón, será difícilmente compresible (en la práctica no lo es).



La estructura de los sólidos puede ser muy diferente dependiendo de que sus partículas sean átomos, moléculas no polares, moléculas polarizadas o iones. La diferencia en uno u otro depende de la naturaleza de los enlaces que se puedan crear en cada caso.

Estas uniones condicionan las propiedades básicas por las que los conocemos: dureza, conductividad, ductilidad, maleabilidad, elevados o bajos puntos de fusión y ebullición....

El estado líquido.

En el estado líquido las fuerzas de cohesión intermolecular son suficientemente fuertes como para mantener unidas las moléculas (están ligeramente separadas), pero la intensidad de la fuerza no es lo suficiente como para que las moléculas permanezcan en posiciones relativas constantes (estado sólido), es decir, las moléculas pueden moverse con una libertad que depende de la naturaleza de cada sustancia. Cuanta menor es esa libertad decimos que el líquido (fluido) es más "viscoso". Debido a esta situación y a la fuerza de gravedad los líquidos adoptan la forma del recipiente que los contiene teniendo volumen propio. Dado que  la separación intermolecular es muy baja los líquidos son incompresibles. 
  •  Viscosidad: resistencia de un fluido al movimiento debido al rozamiento interno molecular.
  • Fluidez: magnitud que expresa la facilidad de las partículas de un fluido para deslizarse unas sobres otras (inverso de la viscosidad).
En la animación, el fluido de abajo es más viscoso que el de arriba o el fluido de arriba tiene mayor fluidez.
  • Tensión superficial: energía que se requiere para extender o aumentar la superficie de un líquido por unidad de área.

El estado gaseoso.

Se denomina gas el estado de agregación de la materia que bajo ciertas condiciones de temperatura y presión permanece en estado gaseoso. Las moléculas que constituyen un gas casi no son atraídas unas por otras, por lo que se mueven en el vacío a gran velocidad y muy separadas unas de otras, explicando así las propiedades:
  • Las moléculas de un gas se encuentran prácticamente libres, de modo que son capaces de distribuirse por todo el espacio en el cual son contenidos. Las fuerzas gravitatorias y de atracción entre las moléculas son despreciables, en comparación con la velocidad a que se mueven las moléculas.
  • Los gases ocupan completamente el volumen del recipiente que los contiene.
  • Los gases no tienen forma definida, adoptando la de los recipientes que las contiene.
  • Pueden comprimirse fácilmente, debido a que existen enormes espacios vacíos entre unas moléculas y otras.
Existen diversas leyes derivadas de modelos simplificados de la realidad que relacionan la presión, el volumen y la temperatura de un gas:

  • Ley de Charles
A una presión dada, el volumen ocupado por una cierta cantidad de un gas es directamente proporcional a su temperatura.Matemáticamente la expresión sería:

                                           \frac{V_1}{T_1}=\frac{V_2}{T_2}   o   \frac{V_1}{V_2}=\frac{T_1}{T_2}.
  • Ley de Gay-Lusac
La presión de una cierta cantidad de gas, que se mantiene a volumen constante, es directamente proporcional a la temperatura.
                                                        \frac{P_1}{T_1}=\frac{P_2}{T_2}
  • Ley de los gases ideales
Las tres leyes mencionadas pueden combinarse matemáticamente en la llamada ley general de los gases. Su expresión matemática es:
                                      P \cdot V = n \cdot R \cdot T

Siendo P la presión, V el volumen, n el número de moles, R la constante universal de los gases ideales y T la temperatura en Kelvin. El valor de R depende de las unidades que se estén utilizando.


Estas ideas son recogidas por la teoría cinético-molecular que expresa que los gases están constituidos por moléculas que se mueven libremente por el espacio. La velocidad media de las moléculas la identificamos como temperatura y los impactos de las moléculas sobre los objetos como presión. Ya que la atracción intermolecular es  muy pequeña un gas ocupará todo el volumen de que disponga.

Si aumenta el volumen a temperatura constante cabrán menos moléculas por unidad de volumen y por tanto la presión será menor. Si se aumenta la temperatura de una gas a volumen constante, los impactos de las moléculas sobre los objetos transmitirán mayor energía  por lo que la presión aumentará.



Tabla periódica de los elementos químicos. Número atómico y orbital.


En 1813 Berzelius hizo la primera clasificación de los elementos conocidos entre electropositivos y electronegativos. Sucesivos investigadores, Doebereine, Dumas, Newlans, Chancourtois, Lothar Meyer, Mendelieves, ... fueron descubrimiento cada vez más sobre las propiedades químicas de los elementos, dando lugar a los criterios actuales de clasificación periódica de los elementos químicos que está basada en la propiedad periódica más elemental, el número atómico y las propiedades fisicoquímicas periódicas.


Las propiedades periódicas más relevantes son: 

  • Estructura electrónica: Al ir aumentando el número de protones del núcleo  del átomo va aumentando paralelamente el número de electrones (principio de aufbao o construcción). Cada vez que aumenta el número de electrones de un átomo, el electrón nuevo va a parar al orbital atómico que mas estabilididad dé al átomo.
  • Potencial de ionización: Es la energía necesaria para arrancar el electrón menos retenido a un átomo gaseoso, neutro y en su estado fundamental. 
  • Afinidad electrónica: Es la energía cedida por un átomo en las mismas condiciones que el anterior al capturar un electrón.
  • Carácter metálico/no metálico: Deriva de la facilidad de pérdida de electrones de la última capa.
  • Radio atómico: El radio atómico va disminuyendo al aumentar el número atómico.
Existen otras muchas propiedades periódicas como densidad, puntos de fusión y ebullición, volumen atómico, ...

Un periodo (horizontal) comprende básicamente a todos los elementos de un nivel determinado (número cuántico n). Habitualmente se suelen denominar los periodos por las letras K (n=1), L(n=2), M(n=3), N(n=4),...

Un grupo (vertical) comprende aquellos elementos que poseen los mismos electrones en la última capa por lo que normalmente sus propiedades químicas son parecidas. 

Nombres de los grupos en los que las similitudes son mayores:
  •  Alcalinos, grupo Ia. Electrones de la última capa s1. El estado de oxidación en combinación es +1. Tienen un carácter metálico muy acusado. 
  • Alcalinotérreos, grupo IIa. Dos electrones en la última capa, s2, por lo que sus estado de oxidación habitual en combinación es +2. 
  • Térreos, grupo IIIa. Tres electrones en la última capa, s2p1. Su estado de oxidación habitual en combinación es +3 aunque pueden adoptar estados de oxidación negativos en condiciones especiales.
  • Carbonoideos, grupo IVa. Cuatro electrones en la ultima capa, s2p2. Forman enlaces covalentes con elementos de electronegatividad parecida.
  • Nitrogenoideos, grupo Va. Cinco electrones en la ultima capa, s2p3. En función de los elementos con los que se vayan a combinar sus estados de oxidación van desde -3 hasta +3 o+5.
  • Anfígenos, grupoVIa. Seis electrones en la última capa, s2p4.
  • Halógenos, grupo VIIa. Siete electrones en la última capa, s2p5. Son los elementos electronegativos por excelencia. 
  • Gases nobles, grupo VIIIa. Ocho electrones en la última capa, s2p6. Al tener completa su ultima capa su tendencia a interaccionar con otros átomos es muy baja. Debido a ello las moléculas de estos elementos están formadas por un sólo átomo y son gases de difícil licuefacción.
Un enlaces de interés para conocer los datos físicoquímicos de la Tabla periódica es el siguiente:

jueves, 4 de octubre de 2012

Mapas conceptuales y diagrama Uve

Mapas conceptuales

La teoría sobre los mapas conceptuales fue desarrollada en 1972 por J. Novak  quién los define como herramientas gráficas para organizar y representar conocimiento que incluyen conceptos, generalmente encerrados en círculos o cajitas de algún tipo, y relaciones entre los conceptos indicadas por una línea conectiva que enlaza
dos conceptos. 


Novak se basa en las teorías constructivistas, especialmente en la de Ausubel pues parte de las siguientes premisas:


  1.  Construcción de nuevos significados a partir de conceptos ya existentes.
  2. Ordenación jerárquica de la estructura cognitiva partiendo de conceptos universales y por debajo de estos, los más específicos y particulares.
  3. El aprendizaje significativo permite que las relaciones entre conceptos sean mejor integradas y precisas. 

También está influenciado por la teoría de la Zona de Desarrollo Potencial de Vygotsky, en cuanto a la relación de la construcción del conocimiento y la interacción del alumnado con el ambiente social.    


A continuación, una serie de ventajas de la utilización de los mapas conceptuales:


  • Los mapas conceptuales permiten un aprendizaje significativo, ya que permite la jerarqueización de los conceptos y relacionarlos.
  • Los mapas conceptuales pueden ser evaluados para demostrar el grado de conocimiento sobre la información y la falta de comprensión de la misma.
  • Los mapas mejoran la capacidad de solución de problemas por parte de los estudiantes.  
  • Los mapas representan correctamente la estructura de las ideas en la memoria y cómo estas se relacionan entre sí.
  • Fomenta el análisis crítico de la información
  • La presencia del mapa estimula la percepción visual y hace más interesante el aprendizaje.
Mapa conceptual sobre los propios mapas conceptuales:


Fuente: Observatorio tecnológico del MEC





Diagrama  Uve

El  diagrama en Uve es una estrategia de enseñanza-aprendizaje desarrollada por Bob Gowin en 1977 que permite al alumnado enlazar conceptos y métodos contribuyendo a la compresión y desarrollo del pensamiento científico. 


Muestra, en torno a un interrogante central, la relación entre los elementos conceptuales y los metodológicos, que se colocan en los laterales de la abertura. En el vértice de la V se ubica el acontecimiento o experimentación que va a demostrar la pregunta. En la zona de conceptos, se anota todo lo que permite pensar sobre el problema: los principios (juicios que surgen de observar las conexiones entre fenómenos); las teorías (elaboradas en base a los conceptos) estructuras, constructos (que permiten dar una explicación al objeto de la observación) y los conceptos (términos que representan regularidades en el objeto o fenómeno objeto de la observación científica); mientras que en el sector metodológico, se pone lo que se va a hacer para solucionarlo: las afirmaciones sobre conocimientos (que explican y desarrollan el concepto) los registros transformados y los registros (datos recogidos de la observación). Pueden incluirse afirmaciones de valor, expresados sobre la utilidad de la investigación y afirmaciones de conocimiento, que van surgiendo durante la investigación y producen nuevas generalizaciones.






Para ampliar información sobre mapas conceptuales y diagramas en Uve podemos consultar estos textos que han servido de fuentes, además de los textos propuestos por el profesor:

lunes, 1 de octubre de 2012

Cálculos en las reacciones químicas



Las reacciones químicas describen procesos en los cuales las sustancias se transforman.  Existe un lenguaje universal, la nomenclatura química, que es preciso conocer para saber el significado exacto de lo que se quiere representar.

Las sustancias son descritas por abreviaturas denominadas fórmulas químicas. En ellas aparecen los símbolos de los átomos que componen la sustancia seguidos de un subíndice que expresa cuántas veces se repite. 

Los símbolos no  sólo representan una abreviatura del elemento sino además una cantidad definida del  mismo, su peso atómico. En general el símbolo representa un mol del elemento.

Las fórmulas, igualmente, representan una molécula de una sustancia y también su peso molecular.

En el caso de sustancias gaseosas las fórmulas representan además de lo dicho un determinado volumen, el volumen molar, si está en condiciones normales.

La nomenclatura aceptada universalmente es la de la IUPAC.

Cuando una ecuación química está correctamente expresada (Ajustada), es decir, existe la misma clase y cantidad de átomos en los reactivos que en los productos, se dice que las sustancias están en proporción estequiométricas.

En general y si las proporciones de masa o volumen de los reactivos son las correspondientes a la estequiometría de la reacción, basta con conocer la cantidad de una cualquiera de las sustancias intervinientes para determinar directamente las demás.  

Hay que tener en cuenta, además otros conceptos como la pureza de los reactivos y el rendimiento. Respecto a lo primero, en Química, lo habitual es que además de que exista un reactivo limitante es que tampoco sea totalmente puro; en estos casos habrá que determinar la cantidad real de reactivos antes de realizar ningún cálculo  En cuanto al rendimiento en una reacción química es la relación porcentual entre la cantidad real de producto que se ha obtenido y la máxima teórica que se podría tener.  

Existen diferentes tipos de formulas químicas, entre ellos destacamos los siguientes que ejemplificamos con el Etanol :




  • Una fórmula desarrollada es un tipo de fórmula química en la que aparecen todos los átomos que forman la molécula y los enlaces entre ellos. Sólo es válida para compuestos covalentes; no para sustancias iónicas. La fórmula desarrollada no muestra la geometría real de la molécula, como los ángulos o la forma real; muestra solamente cómo están enlazados unos átomos con otros, sin ofrecer su estructura real. 




  • La fórmula semidesarrollada muestra todos los átomos que forman una molécula covalente, y los enlaces entre átomos de carbono (en compuestos orgánicos) o de otros tipos de átomos.No se indican los enlaces carbono-hidrógeno. Es posiblemente la fórmula química más empleada en química orgánica aunque no permite ver la geometría real de las moléculas.

Etanol


También se pueden representar mediante modelos en 3D: