Una disolución es una mezcla homogénea en la cual, además de disolvente, existen otras sustancias denominadas solutos. El disolvente más común es el agua.
Es importante conocer la concentración de una disolución que es la cantidad de soluto que hay en esa disolución. No se puede disolver todo el soluto que se quiera en agua, ya que el fenómeno de la disolución consiste en la capacidad que tienen las moléculas de agua para unirse a átomos, moléculas o iones del soluto, separándolos del mismo. Cuando se agotan las moléculas de agua ya no puede disolverse más soluto. En este momento, la concentración de esta disolución de esta disolución se denomina solubilidad.
En este enlace podemos encontrar información más extensa sobre las disoluciones como características, fórmulas para calcular la concentración...):
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.
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
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 moleculares. Prácticamente 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 covalente: Los 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
Sonmuy duros.
Tienenelevado 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
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:
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.
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.
