· web viewfÍsica e quÍmica. Á hora de proceder a estruturar en unidades didácticas a...

Programación de aula de Física e Química. 1.º Bacharelato

www.edebedigital.com 1

http://www.edebedigital.com/


FÍSICA E QUÍMICA

Á hora de proceder a estruturar en unidades didácticas a distribución e a concreción de obxectivos, contidos e criterios de avaliación para cada un dos cursos, a editorial rodeira aplicou unha serie de criterios, de maneira que permitan unha ensinanza integrada.

Así, as secuencias de aprendizaxe están organizadas segundo estes criterios:

Adecuación. Todo contido de aprendizaxe está intimamente ligado aos coñecementos previos do alumno/a.

Continuidade. Os contidos vanse asumindo ao longo dun curso, ciclo ou etapa.

Progresión. O estudo en forma helicoidal dun contido facilita a progresión. Os contidos, tras asimilalos, son retomados constantemente ao longo do proceso educativo, para que non sexan esquecidos. Unhas veces cambia a súa tipoloxía (por exemplo, se se empregaron como procedementos, retómanse como valores); outras veces retómanse como contidos interdisciplinarios noutras áreas.

Interdisciplinariedade. Iso supón que os contidos aprendidos nunha área serven para avanzar noutras e que os contidos correspondentes a un eixe vertebrador dunha área serven para aprender os contidos doutros eixes vertebradores da propia área, é dicir, que permiten darlle unidade á aprendizaxe entre diversas áreas.

Priorización. Pártese sempre dun contido que actúa como eixe organizador e, ao redor del, vanse integrando outros contidos.

Integración e equilibrio. Os contidos seleccionados deben cubrir todas as capacidades que se enuncian nos obxectivos e os criterios de avaliación. Así mesmo, búscase a harmonía e o equilibrio no tratamento de conceptos, procedementos e valores. E, moi especialmente, deben traballarse os valores transversais.

Interrelación e globalización. Á hora de programar, tivéronse en conta os contidos que son comúns a dúas ou máis áreas, de forma que, ao ser abordados, se obteña unha visión completa. Así mesmo, preséntanse os contidos no seu aspecto máis xeral, para poder analizar os aspectos máis concretos ao longo das unidades didácticas, ata chegar a obter unha visión global.

Con todos estes criterios, a materia estrutúrase en unidades e tamén se secuencian os eixes vertebradores da materia, de maneira que permitan unha ensinanza integrada en orde horizontal, ou ben lle posibiliten ao profesor/a o tratamento dun só eixe en orde vertical.




Unidades do Libro do Alumno1. O método científico. Magnitudes e unidades

Física

2. Movemento 3. Estudo dos movementos 4. Forzas 5. Interaccións fundamentais 6. Dinámica 7. Traballo e enerxía 8. Enerxía térmica 9. Corrente eléctrica

Química

10. A materia11. Estrutura do átomo. Sistema periódico12. Formulación e nomenclatura inorgánicas13. Enlace químico14. Reaccións químicas15. Termoquímica, cinética e equilibrio16. Compostos do carbono




UNIDADE 1. O método científico. Magnitudes e unidades

Obxectivos didácticos Comprender a finalidade das ciencias que estudan a natureza.

Coñecer e distinguir as distintas clases de magnitudes físicas.

Apreciar o valor do método científico e as súas consecuencias no desenvolvemento económico-social.

Apreciar a experimentación como requisito imprescindible da investigación na ciencia moderna.

ContidosConceptos

O método científico.

Ciencias da natureza: Física e Química.

As magnitudes físicas e a súa medida.

Sistema de unidades.

Concepto de notación científica.

Erros experimentais: fontes de erro.

Erro absoluto e erro relativo.

Concepto de cifras significativas.

Medidas experimentais.

Procedementos

Expresión das dimensións dunha magnitude derivada.

Expresión de cantidades moi grandes ou moi pequenas en notación científica.

Determinación e expresión do erro absoluto e o erro relativo.

Transformación de unidades mediante factores de conversión.

Expresión dunha medida experimental.

Expresión dunha serie de medidas experimentais.

Aplicación do método científico na resolución de problemas e cuestións da vida cotiá.

Valores

Recoñecemento e valoración das comunicacións científicas como medio de divulgación dos avances científicos.




Valoración da importancia dos modelos científicos e da súa provisionalidade como base do carácter non-dogmático e cambiante da ciencia.

Recoñecemento de como inflúe a ciencia no desenvolvemento da humanidade.

Actividades de aprendizaxeA primeira páxina da unidade contén unha imaxe acompañada dun texto que nos amosa a presenza da física en diferentes ámbitos da vida.

Os Obxectivos detallados na presentación da unidade amosan as capacidades que se pretende que o alumno/a desenvolva ao longo da unidade.

A Preparación da unidade contén definicións, exemplos e actividades coa finalidade de evocar os contidos necesarios para abordala.

Un esquema amosa a organización dos contidos da unidade.

1. O método científico

A unidade ábrese coa descrición das etapas do método científico, amosando un exemplo real de cada unha delas.

Seguidamente, clasifícanse as ciencias da natureza en Física e Química, e enúnciase sucintamente como no seu estudo se aplican as etapas do método científico.

Preséntase o acceso a unha páxina de Internet na que se describen características do método científico.

2. As magnitudes físicas e a súa medida

Defínese unha magnitude física como toda propiedade da que un corpo posúe unha certa cantidade e que é medible.

Deseguido, introdúcese a necesidade dun sistema internacional de unidades, preséntase a táboa de magnitudes e unidades básicas do SI, e preséntase un exemplo de como se obteñen as magnitudes derivadas.

Finalmente, mediante un exemplo concreto, amósase como se expresan de forma simbólica as dimensións dunha magnitude derivada.

3. Cálculos numéricos

Lémbrase o concepto de notación científica e a súa aplicación para expresar medidas e cantidades moi grandes ou moi pequenas.

Repásase o procedemento de transformación de unidades mediante o uso de factores de conversión.

4. Erros experimentais




Razóase mediante un exemplo concreto como todas as cantidades obtidas por medición experimental conteñen certo erro.

Preséntase o acceso a unha páxina de Internet na que se observa a importancia da elección da escala.

Defínense e exemplifícanse as distintas fontes de erro ao efectuar unha medida.

Introdúcese o concepto de erro absoluto e o de erro relativo.

Deseguido, coméntase a necesidade de expresar os resultados das medidas experimentais coas súas cifras significativas e defínense estas amosando varios exemplos.

Finalmente, preséntanse as regras para operar con cifras significativas.

5. Medidas experimentais

Trabállanse os conceptos de exactitude e precisión, e clasifícanse os resultados dun experimento segundo o método sexa exacto e preciso, exacto pero non preciso, non-exacto pero preciso, nin exacto nin preciso.

Indícase o procedemento para expresar unha medida experimental e unha serie de medidas experimentais, e acompáñanse dos exemplos correspondentes.

Preséntase a confección dunha táboa e un gráfico como forma de ordenar e amosar os valores obtidos nas medicións experimentais.

En Ciencia e sociedade trabállase a ensinanza transversal Educación para a paz. Trátase dunha reflexión sobre a necesidade de comunicar os avances e os descubrimentos de forma rápida e clara a fin de facer partícipe do desenvolvemento científico a toda a humanidade.

En Resolución de exercicios e problemas preténdese que o alumno/a profunde e adquira destreza na resolución de exercicios e problemas a partir da observación de modelos e na posterior posta en práctica das técnicas aprendidas. Para iso proponse:

Expresar a unidade de densidade no SI.

Expresar medidas en cifras significativas e, deseguido, efectuar cálculos.

Aplicar factores de conversión na resolución dun problema.

Calcular e expresar o erro absoluto e o erro relativo dunha medida.

Calcular o valor medio e a desviación típica dunha serie de medidas e expresar resultados coas súas cifras significativas.

No apartado Exercicios e problemas inclúese unha serie de exercicios e problemas para comprobar e consolidar os coñecementos adquiridos na unidade e aplicalos a novas situacións. Estes exercicios van acompañados da solución para favorecer o proceso de autoavaliación.




Prácticas de laboratorio

Para o traballo experimental e a fin de que o alumno/a aplique o método científico, recoméndase levar a cabo as prácticas de laboratorio que se propoñen ao longo do libro e que se presentan ao final do mesmo.

Avaliación Responder cuestións do tipo: Como traballan os científicos?, en que fase do

método científico se emiten as hipóteses?...

Distinguir entre observación e experimentación, hipótese e teoría.

Elaborar un guión para desenvolver un traballo científico.

Comprobar se o alumno/a amosa destreza e soltura na representación gráfica de datos e na interpretación destes.

Citar tres fenómenos físicos e tres fenómenos químicos e identificar as súas características.

Dunha listaxe de propiedades identificar cales son magnitudes físicas.

Clasificar en magnitudes escalares e vectoriais unha serie de magnitudes dadas.

Describir as características dunha unidade.

Usar correctamente as unidades do SI e manifestar unha actitude de reflexión ante as propias capacidades relacionadas coa transformación de unidades e o uso de factores de conversión:

Comprobar a destreza no manexo da notación científica.

Explicar o significado de erro absoluto e erro relativo e aplicalo a un exemplo.

Poñer dous exemplos de erros de resolución, dous de erros accidentais e dous de erros sistemáticos.

Comprobar a destreza no manexo das cifras significativas.

Buscar bibliografía referente a algún tema de actualidade (elaboración de materiais de demanda tecnolóxica), presentar un informe de maneira adecuada e expoñelo na aula.

Recoller durante 15 días noticias científicas aparecidas nos medios de comunicación (prensa, radio, televisión...) e comentar na clase a relación de cada noticia coa vida cotiá.

Amosar unha actitude aberta ante outras opinións ao participar nun coloquio acerca de como influíu na sociedade, ao longo da historia, a divulgación da ciencia e sobre as vantaxes e os inconvenientes da rápida comunicación dos avances científicos.

Amosar interese por participar nas tarefas do propio grupo de traballo e manifestar unha actitude responsable ante o traballo individual.




Manexar correctamente instrumentos de precisión como cronómetros, pés de rei...




UNIDADE 2: Movemento

Obxectivos didácticos Comprender que os movementos sempre son relativos a un sistema de referencia.

Utilizar a linguaxe científica con propiedade para describir o movemento dos corpos.

Interpretar e presentar a información referente a movementos mediante táboas e gráficas.

Utilizar as TIC para o estudo dos movementos.

ContidosConceptos

Concepto de movemento.

Relatividade do movemento.

Traxectoria, vector de posición e vector desprazamento.

Velocidade media.

Velocidade instantánea.

Rapidez media ou celeridade media.

Rapidez ou celeridade.

Aceleración media.

Aceleración instantánea.

Compoñentes intrínsecas da aceleración.

Procedementos

Representación dun punto nun sistema de coordenadas.

Expresión analítica dun vector.

Representación gráfica de vectores.

Operacións con magnitudes vectoriais.

Resolución de exercicios e problemas para determinar a posición, a velocidade e a aceleración dun móbil.

Valores

Recoñecemento da aplicación da cinemática en distintos ámbitos da vida cotiá.

Valoración da linguaxe matemática como ferramenta para representar e manipular a información.




Valoración da importancia da orde, a claridade e a limpeza na presentación de informes, táboas e gráficas.





1. Concepto de movemento

A unidade empeza coa explicación dos conceptos de sistema de referencia e de movemento, amosando exemplos gráficos de sistemas de referencia nunha, dúas e tres dimensións.

Deseguido, explícase por que dicimos que o movemento é relativo.

Finalmente, expóñense as características fundamentais dos vectores.

2. Traxectoria, posición e desprazamento

A partir da representación da traxectoria dun móbil, debúxanse e defínense os conceptos de vector de posición e vector desprazamento.

Ofrécese o acceso a unha páxina de Internet na que nunha animación se observa a diferenza entre distancia e desprazamento.

Nun exemplo resolto analízase que características dun movemento poden extraerse da ecuación do movemento.

3. Velocidade media e velocidade instantánea

A partir da representación da posición dun móbil en dous instantes de tempo determinados sobre un sistema de referencia, explícanse e diferéncianse as magnitudes velocidade media e rapidez media, propoñendo exemplos resoltos para calcular esas magnitudes en certos movementos.

Ofrécese o acceso a unha páxina de Internet na que se presenta a diferenza entre velocidade media e rapidez media.

Deseguido, introdúcese a velocidade instantánea, diferénciase de celeridade ou rapidez e proponse un exemplo resolto para calcular estas magnitudes nun movemento.

4. Aceleración media e aceleración instantánea




De forma análoga ao apartado anterior, introdúcense os conceptos de aceleración media e aceleración instantánea a partir da representación da posición dun móbil en dous instantes de tempo determinados.

Proponse un exemplo resolto para calcular a aceleración instantánea dun movemento.

Analízase o significado das compoñentes intrínsecas da aceleración: normal e tanxencial, e propóñense dous exemplos resoltos que relacionan a aceleración instantánea coas súas compoñentes intrínsecas.

En Ciencia e sociedade estúdanse algunhas situacións reais relacionadas co movemento para que o alumno/a reflexione sobre a aplicación da cinemática na sociedade.

Amósase a equivalencia entre as millas mariñas e as unidades do SI, e o mesmo se fai para as millas terrestres e os nós. Efectúanse algunhas conversións entre estas unidades e propóñenselle outras ao alumno/a.

Pregúntaselle ao alumno/a se a expresión dirección prohibida está ben utilizada, desde o punto de vista físico, para designar o coñecido sinal de tráfico.

Propóñense, como adiviñas, preguntas relativas á constancia e ao valor nulo da velocidade e da aceleración.

No apartado de Resolución de exercicios e problemas preténdese que o alumno/a profunde e adquira destreza na resolución de exercicios e problemas a partir da observación de modelos e na posterior posta en práctica das técnicas aprendidas. Para iso proponse:

Deducir certas propiedades dun movemento a partir do seu vector de posición en función do tempo.

Calcular a velocidade media e a rapidez media dun móbil entre varios puntos do seu percorrido, e calcular as compoñentes intrínsecas da aceleración neste mesmo movemento.

Deducir a aceleración media, a aceleración instantánea e as compoñentes intrínsecas da aceleración dun movemento a partir do seu vector velocidade en función do tempo.

En Exercicios e problemas inclúese unha serie de exercicios para comprobar e consolidar os coñecementos adquiridos na unidade e aplicalos a novas situacións. Estes exercicios van acompañados da solución para favorecer o proceso de autoavaliación.

Avaliación Determinar a posición dun móbil respecto a un determinado sistema de referencia

en diferentes instantes de tempo e debuxar aproximadamente a súa traxectoria.

Razoar se o movemento depende do sistema de referencia escollido.

Definir a traxectoria dun móbil.




Distinguir entre vector desprazamento e distancia percorrida.

Explicar a diferenza entre velocidade media e velocidade instantánea.

Calcular a velocidade media, a rapidez media e a aceleración media entre dous instantes dun movemento.

Calcular a velocidade instantánea, a rapidez e a aceleración instantánea dun móbil a partir do seu vector de posición en función do tempo.

Explicar o significado das compoñentes intrínsecas da aceleración.

Poñer un exemplo de movemento en que a aceleración tanxencial sexa nula e outro en que a aceleración normal sexa nula.

Usar correctamente as unidades do SI e utilizar factores de conversión para cambiar as unidades dunha medida.

Con axuda dunha folla de cálculo, construír a gráfica dunha función que represente o movemento dun corpo en función do tempo.




UNIDADE 3. Estudo dos movementos

Obxectivos didácticos Coñecer e distinguir as diferentes clases de movementos.

Utilizar adecuadamente as diferentes unidades que se usan no estudo dos movementos.

Analizar as consecuencias do exceso de velocidade e valorar a importancia da educación viaria e o respecto polas normas de circulación.

ContidosConceptos

Movemento rectilíneo uniforme (MRU).

Movementos con aceleración constante.

Movemento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA).

Movementos compostos.

Movemento parabólico.

Movemento circular uniforme (MCU).

Movemento circular uniformemente acelerado (MCUA).

Procedementos

Expresión da ecuación do movemento dun MRU e dun MRUA.

Representación gráfica da velocidade e da posición en función do tempo para un MRU e para un MRUA.

Composición de movementos.

Expresión da velocidade e a posición en movementos compostos.

Expresión da velocidade angular e do ángulo xirado nun MCU e nun MCUA.

Resolución de exercicios e problemas relativos ao estudo de diferentes tipos de movementos.

Valores

Recoñecemento da importancia de manter a distancia mínima de seguridade entre vehículos e de vixiar o bo estado dos freos para evitar accidentes.









1. Movemento rectilíneo uniforme

Descríbese o movemento rectilíneo uniforme (MRU) a partir dunha figura que representa as distancias percorridas por un ciclista en intervalos regulares de tempo. Esta descrición inclúe a ecuación do movemento e as gráficas da velocidade e a posición en función do tempo.

Un exemplo resolto propón atopar a posición e o instante en que se atopan dous vehículos que efectúan un MRU.

2. Movementos con aceleración constante

Ilústranse algúns exemplos de movementos con aceleración constante e dedúcense as ecuacións da velocidade e a aceleración deste tipo de movementos.

Amósase a vida de Galileo e as súas contribucións ao desenvolvemento da ciencia.

Descríbese o movemento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA) a partir dunha figura que representa as distancias percorridas por un avión en intervalos regulares de tempo durante o seu despegue. Esta descrición inclúe a ecuación do movemento e as gráficas da velocidade e a posición en función do tempo. Un exemplo resolto propón atopar a distancia percorrida por un coche nun adiantamento e a súa velocidade final.

Deseguido, estúdase o movemento vertical dos corpos como un MRUA de particular interese, distinguindo tres casos: lanzamento vertical cara a abaixo, caída libre e lanzamento vertical cara a arriba. Varios exemplos resoltos propoñen calcular algúns parámetros, como a posición, a velocidade e o tempo transcorrido nun lanzamento vertical cara a arriba e nun lanzamento vertical cara a abaixo, ou representar graficamente a posición de dous obxetos que efectúan un MRUA e determinar a posición e o instante en que se atopan.

Ofrécese o acceso a unha páxina de Internet na que nun applet se pode simular a caída libre de distintos corpos en distintas condicións.

3. Composición de movementos

Amósanse exemplos de movementos habituais na natureza que son a combinación de dous ou máis movementos simples, e explícase a maneira de proceder para analizar o movemento nestes casos. En particular, estúdanse dous movementos compostos de especial interese:




Ilústrase o movemento composto por dous MRU perpendiculares mediante o movemento dunha barca que cruza un río sometida á corrente da auga e determínase a súa velocidade, a súa posición e a ecuación da súa traxectoria.

Preséntase unha páxina de Internet na que se realizan simulacións de distintas situacións de composición de movementos.

Analízase o movemento parabólico como un movemento composto por un MRU horizontal e un MRUA vertical, e explícase a maneira de proceder para calcular a velocidade e a posición deste tipo de movemento. Tamén se analizan os seus parámetros característicos: tempo de movemento, alcance e altura máxima.

Indícanse dous enderezos de Internet nos que, dadas as características dun movemento parabólico, se pode observar a súa traxectoria.

4. Movemento circular

A partir do xiro dunha nora, introdúcense as magnitudes angulares: velocidade angular e aceleración angular, tanto medias coma instantáneas, e relaciónase a velocidade angular coa velocidade lineal.

Deseguido, a partir dunha figura que representa os ángulos xirados por un disco nun tocadiscos en intervalos regulares de tempo, descríbese o movemento circular uniforme (MCU) e dedúcese a ecuación do movemento. Un exemplo resolto propón calcular a velocidade angular, a velocidade lineal dun punto da periferia e o número de voltas dadas por un disco que xira con MCU.

Seguidamente, a partir dunha figura que representa os ángulos xirados pola roda dun coche en intervalos regulares de tempo a partir do momento en que este arranca, descríbese o movemento circular uniformemente acelerado (MCUA) e dedúcense as ecuacións da velocidade angular e do ángulo xirado. Un exemplo resolto propón determinar a velocidade angular inicial, o número de voltas dadas e as compoñentes intrínsecas da aceleración dun punto da periferia dun volante que xira e é detido por un freo.

No apartado Ciencia e sociedade trabállanse contidos referentes á ensinanza transversal de Educación viaria:

Analízanse algunhas causas dos accidentes de tráfico.

Estúdanse a distancia de parada dun vehículo e os factores dos que depende.

Insístese na importancia de manter a distancia mínima de seguridade entre vehículos para evitar accidentes.


A partir dunha gráfica que representa as distintas etapas dun movemento, determinar o tipo de movemento, a aceleración e a distancia percorrida en cada tramo.




No caso dun balón que foi xutado desde o chan cunha certa velocidade e unha certa inclinación, indagar se superará un muro situado a unha determinada distancia, se chocará con el ou se caerá ao chan antes de chegar a ese muro. Calcular tamén a altura á cal choca co muro (se impacta con el) ou ben o alcance do balón (en caso contrario).

Calcular a velocidade angular das rodas dunha furgoneta, a súa aceleración angular e o número de voltas que dan en certo tempo, no caso de que a furgoneta circule a velocidade constante durante unha primeira etapa e despois acelere nunha segunda etapa.



Para o traballo experimental e como complemento dos contidos procedementais e actitudinais, recoméndase a realización da práctica Representación da traxectoria no movemento parabólico, que se atopa ao final do libro.

Avaliación Comparar o movemento rectilíneo uniforme e o rectilíneo uniformemente

acelerado e analizar as semellanzas e as diferenzas entre eles.

Calcular o vector de posición en función do tempo para un móbil que se atopa a 20 m da orixe de coordenadas e que se acerca a el cunha velocidade constante de 4 m/s. Representar a gráfica posición-tempo do movemento.

Calcular a velocidade e a aceleración finais dun motorista que parte do repouso e durante 5 s mantén unha aceleración constante de 5 m/s2. Representar as gráficas velocidade-tempo e posición-tempo do movemento.

Determinar que tipo de movemento realizan os seguintes corpos: a) unha bóla cando se deixa caer libremente desde unha certa altura; b) a moeda lanzada verticalmente cara a arriba polo árbitro dun partido de fútbol no sorteo de campo.

Determinar se unha lancha motora que desenvolve unha velocidade de 72 km/h, situada a 12 m da beira e a 9 m do bordo dunha catarata, conseguirá chegar a terra se a velocidade da corrente é de 4 m/s.

Efectuar exercicios para comprobar se o alumno/a é capaz de determinar diferentes parámetros nun movemento parabólico.

Calcular a velocidade lineal dun punto da periferia e o número de voltas efectuadas en 15 min polas aspas dun muíño se estas teñen 10 m de lonxitude e realizan 12 revolucións por minuto.




Calcular a aceleración angular dun disco que aumenta a súa velocidade angular de 10 rev/min a 45 rev/min en 0,5 s.

Citar tres das causas máis frecuentes dos accidentes de tráfico e propoñer alternativas para evitalos.




UNIDADE 4. Forzas

Obxectivos didácticos Comprender o concepto de forza e os seus efectos sobre corpos ríxidos e

deformables.

Coñecer as unidades de forza e transformar unhas noutras mediante factores de conversión.

Determinar as condicións de equilibrio dun corpo.

Valorar a importancia do coñecemento das forzas no desenvolvemento da arquitectura e na vida cotiá.

ContidosConceptos

Concepto de forza.

Efectos das forzas sobre distintos tipos de sólidos.

Elementos dunha forza.

Lei de Hooke.

Movementos de translación e de rotación.

Momento dunha forza.

Par de forzas.

Momento dun par de forzas.

Equilibrio estático.

Procedementos

Composición de forzas concorrentes e de forzas paralelas.

Cálculo analítico da forza resultante dun sistema de forzas.

Determinación gráfica do punto de aplicación da resultante.

Expresión das magnitudes físicas coas súas unidades correspondentes.

Resolución de exercicios e problemas relativos ás forzas aplicadas sobre un corpo.

Valores

Valoración da importancia do coñecemento das forzas no desenvolvemento e na evolución da arquitectura.









1. Natureza das forzas

A unidade ábrese coa explicación do concepto de forza e dos seus efectos sobre distintos tipos de sólidos: sólidos deformables e sólidos ríxidos.

Explícanse os elementos dunha forza e a súa unidade no SI, e preséntase un exemplo resolto para transformar as unidades dunha forza de newtons a quilopondios, e viceversa.

Enúnciase a lei de Hooke e establécense as súas condicións de validez. Como aplicación desta lei, propóñense dous exemplos resoltos nos que se calculan a constante elástica dun resorte e a súa lonxitude cando está sometido a certa forza.

Ofrécese o acceso a unha páxina de Internet na que se observa o procedemento de medida da constante elástica dun resorte.

Descríbense as partes e o funcionamento dun dinamómetro.

2. Forza resultante dun sistema

A partir do exemplo de dous cans que tiran dunha zorra, cada un cunha forza, introdúcese o concepto de forza resultante.

Explícase como determinar a forza resultante dun sistema de forzas concorrentes en distintas situacións: forzas da mesma dirección, forzas de distinta dirección e forzas de direccións perpendiculares. Un exemplo resolto propón calcular a resultante de dúas forzas coa mesma dirección e sentido contrario, e de dúas forzas perpendiculares.

Seguidamente, explícase como determinar a resultante de forma analítica, para o cal se descompón cada forza en dúas compoñentes perpendiculares. Un exemplo resolto propón determinar a resultante de dúas forzas que actúan sobre unha barca.

Preséntase unha páxina de Internet na que se pode obter de forma gráfica a forza resultante de varias forzas.

Despois, explícase como determinar a forza resultante dun sistema de forzas paralelas e o seu punto de aplicación cando estas teñen o mesmo sentido ou cando




teñen sentido contrario. Dous exemplos resoltos propoñen respectivamente determinar o punto de aplicación e o módulo da resultante de dúas forzas do mesmo sentido e de dúas forzas de sentido contrario.

Finalmente, explícase un procedemento para determinar de forma gráfica o punto de aplicación da resultante.

3. As forzas e o movemento de rotación

Distínguense os dous tipos de movemento que pode realizar un sólido ríxido: translación e rotación, e introdúcese a magnitude momento dunha forza como aquela que mide a eficacia dunha forza nunha rotación.

Indícase a maneira de calcular o momento resultante no caso de que actúen varias forzas sobre un corpo. Aplícase nun exemplo resolto.

Seguidamente, introdúcense os conceptos de par de forzas e momento dun par de forzas e preséntase un exemplo resolto no que se calcula o módulo do momento dun par de forzas e se representa esquematicamente o vector momento.

4. Condicións xerais de equilibrio

Indícanse as condicións que debe cumprir un corpo para atoparse en equilibrio estático e ilústranse cos exemplos dunha lámpada e un cadro nesta situación. Nun exemplo resolto proponse determinar as tensións das cordas que suxeitan un cartel que se atopa en equilibrio estático.

No apartado Ciencia e sociedade destácase a importancia do coñecemento das forzas para a construción de edificios e analízase como este feito permitiu a evolución da arquitectura.


Representar graficamente a forza aplicada a un resorte en función do alongamento deste e determinar, a partir da gráfica, a constante elástica do resorte e a forza necesaria para producir un alongamento determinado.

Calcular o momento resultante dun sistema de forzas aplicadas a unha barra.

Nas páxinas de Exercicios e problemas inclúese unha serie de exercicios para comprobar e consolidar os coñecementos adquiridos na unidade e aplicalos a novas situacións. Estes exercicios van acompañados da solución para favorecer o proceso de autoavaliación.


Para o traballo experimental e como complemento dos contidos procedementais e actitudinais, recoméndase a realización das prácticas que se presentan ao final do libro




tituladas Resortes en serie e resortes en paralelo e Péndulo simple. Determinación da aceleración da gravidade.

Avaliación Explicar que efectos produce unha forza sobre un sólido ríxido e sobre un sólido

deformable.

Expresar vectorialmente varias forzas representadas sobre un sistema de coordenadas.

Converter en newtons forzas expresadas en kp, e converter en quiilopondios forzas expresadas en N.

Comprobar que o alumno/a coñece a lei de Hooke e é capaz de relacionar o alongamento dun corpo elástico coa forza aplicada sobre el.

Nun determinado caso representar graficamente a lei de Hooke e nunha folla de cálculo programar o cálculo da constante de elasticidade.

Determinar o módulo e a dirección da resultante de dúas forzas concorrentes a partir dun esquema gráfico de ambas as forzas.

Resolver exercicios nos que o alumno/a debe determinar o módulo da resultante de dúas forzas paralelas e o seu punto de aplicación, expresar graficamente o punto de aplicación e comprobar que coincide co obtido de forma analítica.

Citar os dous tipos de movemento que pode efectuar un sólido ríxido e explicar en que consisten.

Comprobar que o alumno/a é capaz de calcular o momento dunha forza e o momento resultante dun sistema de forzas respecto dun punto.

Definir par de forzas, explicar o efecto dun par de forzas sobre un sólido ríxido e poñer un exemplo dun par de forzas.

Debuxar un esquema das forzas que actúan sobre un corpo en equilibrio estático e aplicar a primeira condición do equilibrio estático sobre o corpo.

Buscar bibliografía referente a distintos tipos de construcións arquitectónicas e redactar, coa axuda dun programa informático, un informe que explique como evolucionou a arquitectura no que se refire á distribución de forzas sobre unha estrutura.




UNIDADE 5. Interaccións fundamentais

Obxectivos didácticos Recoñecer os distintos tipos de forzas que se presentan na natureza e coñecer as

súas características.

Apreciar a importancia da ética nas decisións relativas aos avances científicos.

Valorar criticamente a influencia da investigación no desenvolvemento da tecnoloxía.

ContidosConceptos

Lei de gravitación universal.

Campo gravitacional.

Peso dos corpos.

Lei de Coulomb.

Campo eléctrico.

Campo magnético.

Forzas fundamentais da natureza: gravitacionais, electromagnéticas, nucleares fortes e nucleares débiles.

Campo de forzas.

Procedementos

Representación de campos gravitacionais mediante as súas liñas de forza.

Electrización de obxectos por fretamento e por influencia.

Representación de campos eléctricos mediante as súas liñas de forza.

Representación de campos magnéticos mediante as súas liñas de indución magnética.

Recoñecemento das analoxías e as diferenzas entre o campo gravitacional e o campo eléctrico.

Recoñecemento das diferenzas entre o campo eléctrico e o campo magnético.

Resolución de exercicios e problemas relativos a forzas gravitacionais, eléctricas e magnéticas.

Valores

Apreciación da influencia da investigación espacial no desenvolvemento tecnolóxico.




Valoración dos problemas que comporta a vida no espazo exterior.






1. Forzas gravitacionais

Descríbense as forzas de natureza gravitacional e enúnciase a lei de gravitación universal; a súa aplicación amósase nun exemplo resolto.

Preséntase un enderezo de Internet no que se indican algúns dos avances que supuxo o descubrimento da lei de gravitación universal.

Introdúcense os conceptos de campo gravitacional, intensidade de campo e liñas de forza. En dous exemplos resoltos determínanse os campos gravitacionais creados por diferentes masas e a forza gravitacional que actúa sobre un corpo.

Explícase o concepto de peso dun corpo no campo gravitacional da Terra e compárase co concepto de peso coñecido polo alumno/a para deducir que o campo gravitacional da Terra coincide coa aceleración da gravidade. Nun exemplo resolto calcúlase o peso dun corpo que se atopa a certa altura sobre a superficie da Terra.

2. Forzas eléctricas

Xustifícase a calidade de certos corpos de atraer obxectos lixeiros despois de ser fretados, grazas á electrización, e explícanse os dous procedementos básicos de electrización: por fretamento e por influencia, ilustrados con exemplos.

Enúnciase a lei de Coulomb e preséntase un exemplo resolto que propón comparar a forza electrostática e a gravitacional entre un protón e un electrón, e determinar a distancia que separa estas partículas na auga cando a forza electrostática toma un valor determinado.

Preséntase unha páxina de Internet na que se observan as características dun electroscopio.

Introdúcense os conceptos de campo eléctrico, intensidade de campo e liñas de forza. Nun exemplo proponse determinar o campo eléctrico creado por unha esfera




cargada a certa distancia do seu centro e a forza eléctrica que actúa sobre unha carga eléctrica situada nese punto. Noutro exemplo proponse determinar o valor do campo eléctrico no punto medio do segmento que une dúas cargas eléctricas de signos opostos.

3. Forzas magnéticas

Descríbense as forzas magnéticas exercidas polos imáns ou as correntes eléctricas e introdúcense os conceptos de campo magnético, indución magnética e liñas de indución magnética. Nun exemplo debúxase a forza magnética que exerce un campo magnético uniforme sobre un electrón que penetra nel perpendicularmente, e calcúlase o módulo desa forza.

4. As forzas fundamentais da natureza

Clasifícanse as forzas da natureza en catro grupos: gravitacionais, electromagnéticas, nucleares fortes e nucleares débiles, indicando as súas características principais.

Introdúcese o concepto de campo de forzas como xeneralización dos campos gravitacional, eléctrico e magnético, xa estudados.

Establécense, como resumo, as analoxías e as diferenzas entre o campo gravitacional e o campo eléctrico, e as diferenzas entre o campo eléctrico e o campo magnético.

No apartado Ciencia e sociedade trabállase a ensinanza transversal de Educación ambiental, valorando criticamente os avances científicos e tecnolóxicos:

Estúdase o equipamento que un astronauta debe levar canda si nunha saída ao exterior.

Analízanse os problemas que comporta para o ser humano unha situación de ingravidez.


Calcular o campo gravitacional creado por dúas masas en certo punto do espazo, representar o campo gravitacional e calcular a forza que actúa sobre unha terceira masa ao situala nese punto.

Calcular o campo eléctrico creado por dúas cargas puntuais en certo punto do espazo, representar o campo gravitacional e calcular a forza que actúa sobre unha terceira carga ao situala nese punto.

Determinar o punto do segmento que une dúas cargas eléctricas no cal o campo eléctrico se anula.






Para o traballo experimental e como complemento dos contidos procedementais e actitudinais, recoméndase a realización da práctica que se presenta ao final do libro Construción e utilización dun electroscopio caseiro.

Avaliación Calcular a forza de atracción gravitacional entre dous corpos de masas coñecidas,

separados por unha certa distancia.

Determinar o campo gravitacional creado por un sistema de dúas masas en certo punto do espazo e a forza de atracción gravitacional que actuaría sobre unha terceira masa ao colocala nese punto.

Debuxar as liñas de forza do campo gravitacional para unha masa puntual e para un sistema de dúas masas puntuais iguais.

Explicar que relación existe entre o campo gravitacional da Terra e o peso dos corpos.

Calcular a forza electrostática que se exercen mutuamente dúas cargas eléctricas separadas por unha certa distancia.

Determinar o campo eléctrico creado por un sistema de dúas cargas eléctricas en certo punto do espazo e a forza eléctrica que actuaría sobre unha terceira carga ao colocala nese punto.

Debuxar as liñas de forza do campo eléctrico para unha carga puntual positiva, para unha carga puntual negativa, para dúas cargas puntuais do mesmo signo e para dúas cargas puntuais de diferente signo.

Explicar que lle ocorre á agulla imantada dun compás ao situalo nas proximidades dun fío polo que circula unha corrente eléctrica e comentar por que ocorre isto.

Calcular a forza magnética exercida sobre unha carga eléctrica que se move a certa velocidade no interior dun campo magnético uniforme cando a súa dirección forma certo ángulo co vector indución magnética.

Debuxar as liñas de indución magnética dun imán recto.

Citar un exemplo de forza pertencente a cada un dos catro grandes grupos de forzas fundamentais da natureza.

Explicar o concepto de campo de forzas e citar varios exemplos de campos.

Identificar cales dos seguintes campos de forzas son campos centrais: gravitacional, eléctrico, magnético.

Comentar documentación ou textos, proporcionados polo profesor/a, relativos á aplicación dos avances científicos para apreciar a importancia das decisións humanas no uso adecuado ou inadecuado deses avances.




Debater sobre as achegas da investigación espacial á sociedade actual e valorar de forma crítica a súa influencia sobre o medio natural.




UNIDADE 6. Dinámica

Obxetivos didácticos Comprender como se relacionan as forzas aplicadas sobre un corpo co movemento

deste.

Coñecer e aplicar as leis de Newton á resolución de problemas de movemento rectilíneo, circular e a sistemas de corpos enlazados.

Valorar a importancia dos avances tecnolóxicos no referente á seguridade no movemento dos vehículos autopropulsados (coches, avións, trens...).

Apreciar a importancia das teorías e os modelos científicos ao longo da historia e valorar a súa achega á comprensión do funcionamento do universo en xeral.

ContidosConceptos

Primeira lei de Newton ou lei da inercia.

Segunda lei de Newton ou lei fundamental da dinámica.

Momento lineal ou cantidade de movemento.

Terceira lei de Newton ou principio de acción e reacción.

Impulso dunha forza.

Teorema do impulso.

Teorema de conservación da cantidade de movemento.

Forzas normais.

Forzas de rozamento.

Tensión dunha corda.

Forza centrípeta.

Procedementos

Localización da forza de reacción correspondente a unha forza de acción determinada.

Aplicación do teorema do impulso á resolución de problemas de dinámica.

Aplicación do teorema de conservación da cantidade de movemento á resolución de problemas de dinámica.

Resolución de exercicios e problemas de dinámica dun corpo.

Resolución de exercicios e problemas de corpos enlazados.




Resolución de exercicios e problemas de dinámica do movemento circular.

Valores

Valoración da importancia do modelo xeocéntrico e do heliocéntrico na comprensión do Universo.






1. Forzas e movemento

A unidade empeza expoñendo os obxectivos da dinámica.

Deseguido, enúnciase a primeira lei de Newton ou lei da inercia e efectúanse dúas aclaracións acerca desta lei.

Introdúcese a segunda lei de Newton ou lei fundamental da dinámica a partir dos resultados obtidos ao aplicar varias forzas a un corpo e anotar a aceleración adquirida en cada caso. Nun exemplo resolto calcúlase a aceleración adquirida por un corpo cando sobre el se aplica unha forza e a distancia percorrida en certo tempo.

Seguidamente defínese a magnitude momento lineal ou cantidade de movemento e exprésase a segunda lei de Newton en función da cantidade de movemento. Nun exemplo calcúlanse as cantidades de movemento inicial e final dun corpo e o módulo da forza aplicada a partir da velocidade inicial e da final.

Máis adiante introdúcese a terceira lei de Newton ou principio de acción e reacción, a partir do exemplo dunha saltadora que se impulsa cara a arriba grazas á forza que un trampolín exerce sobre ela. Así mesmo, analízanse as características das forzas de acción e reacción. Nun exemplo resolto calcúlase a aceleración adquirida por dous rapaces que están inicialmente en repouso sobre unha pista de xeo, cando un deles empurra o outro con certa forza.

2. Impulso e cantidade de movemento

Defínese a magnitude impulso dunha forza e compróbase que está relacionada coa cantidade de movemento mediante o teorema do impulso. Nun exemplo resolto




determínase o tempo de contacto entre unha raqueta e unha pelota de tenis a partir da forza exercida pola raqueta sobre a pelota e indícase a variación de velocidade desta.

Enúnciase o teorema de conservación da cantidade de movemento a partir do exemplo do xogo de billar e proponse un exemplo resolto para determinar a velocidade de retroceso dunha escopeta de feira que dispara un proxectil a certa velocidade.

3. Aplicacións das leis de Newton

Analízanse dous tipos de forzas que aparecen frecuentemente nos problemas de dinámica: as forzas normais e as forzas de rozamento.

Estúdanse a dirección e o sentido das forzas normais en varios casos e a maneira de determinalas. Nun exemplo resolto calcúlase a forza normal sobre unha escultura para diferentes superficies de apoio e noutro, calcúlase a forza mínima que debe aplicarse a un baúl nunha determinada dirección para que este se separe do chan.

No caso das forzas de rozamento, obsérvase que teñen sempre a dirección do movemento e sentido oposto, e indícase a maneira de calcular o seu valor para corpos en movemento e para corpos en repouso. coa axuda dun exemplo resolto amósase como determinar se un moble se moverá ou permanecerá en repouso ao aplicar unha forza horizontalmente. Noutro exemplo, proponse calcular a aceleración que adquire un corpo que descende por un plano inclinado con rozamento e sen rozamento.

Preséntase un acceso a unha páxina de Internet na que se calcula o coeficiente de rozamento cinético.

Explícase a maneira de proceder para resolver problemas de sistemas de corpos enlazados e aplícase nun exemplo, no que se calcula a aceleración de dous corpos que penduran dos extremos dunha corda, que á vez pasa por unha polea, e a tensión desa corda.

Indícase o acceso a unha páxina de Internet na que se realiza unha experiencia baseada na segunda lei de Newton.

Finalmente, estúdase a dinámica do movemento circular e defínese o concepto de forza centrípeta, indicando cal é esta forza nalgúns movementos circulares. Nun exemplo proponse calcular a forza de rozamento entre os pneumáticos dun automóbil e a estrada cando o vehículo toma unha curva plana.

En Ciencia e sociedade trabállanse contidos referentes á ensinanza transversal de Educación para a paz, facendo fincapé na apertura ante novas ideas. Para iso estúdanse os modelos do Universo ao longo da historia (xeocéntrico e heliocéntrico) e ofrécese unha interpretación actual do Universo.

No apartado de Resolución de exercicios e problemas preténdese que o alumno/a profunde e adquira destreza na resolución de exercicios e problemas a partir da




observación de modelos e na posterior posta en práctica das técnicas aprendidas. Para iso proponse:

Calcular a velocidade final de dúas patinadoras que inicialmente se moven na mesma dirección e en sentido contrario e que despois chocan e, en consecuencia, quedan abrazadas.

Calcular a velocidade final de dúas bólas de billar que, despois de chocar, móvense en diferentes direccións, se antes de chocar unha estaba en repouso e a outra movíase con certa velocidade.

Determinar que peso aparente marcará unha báscula colocada no interior dun ascensor que se move cunha aceleración dirixida cara a arriba.

Calcular a aceleración dun sistema de dous corpos enlazados e a tensión da corda se un se move sobre un plano inclinado e o outro o fai verticalmente.

Calcular a máxima velocidade coa que un automóbil pode tomar unha curva plana sen derrapar, se o coeficiente de rozamento estático entre os pneumáticos e a estrada ten un valor determinado.

Calcular a velocidade dunha bóla que xira no aire atada ao extremo dunha corda que forma certo ángulo coa vertical e determinar o tempo que tarda en dar unha volta completa.


Avaliación Enunciar as tres leis de Newton e poñer un exemplo no que se cumpra cada unha

destas leis.

Determinar a velocidade dunha bóla de billar despois de chocar cunha segunda bóla, a partir da velocidade final desta segunda bóla e das velocidades iniciais de ambas as bólas.

Determinar o impulso dunha forza a partir do incremento de velocidade que produce no corpo ao que se aplica, así como o tempo durante o que actúa esta forza.

Explicar os conceptos de forza normal e forza de rozamento, e determinar baixo que condicións estas forzas actúan sobre un corpo.

Calcular o tempo que un corpo tarda en chegar ao final dun plano inclinado con rozamento se se deixa caer desde o punto máis alto do plano sen velocidade inicial.

Resolver problemas de dinámica de corpos enlazados.

Resolver problemas de dinámica do movemento circular.




Organizar un coloquio sobre a importancia das teorías e os modelos científicos na comprensión do Universo ao longo da historia, para fomentar no alumno/a a apertura ante novas ideas.




UNIDADE 7. Traballo e enerxía

Obxectivos didácticos Interpretar e aplicarlle á resolución de problemas o teorema das forzas vivas e o

principio de conservación da enerxía.

Comprender os procesos de transformación, almacenamento e recuperación de enerxía.

Recoñecer os problemas que xorden como consecuencia do uso de enerxías non-renovables e a xeración de residuos.

Adquirir hábitos que permitan o aforro de enerxía e a redución da contaminación.

Calcular o traballo dunha forza e a potencia desenvolvida.

ContidosConceptos

Enerxía.

Formas da enerxía.

Traballo mecánico.

Enerxía cinética.

Enerxía potencial gravitacional.

Forzas conservativas e disipativas.

Principio de conservación da enerxía mecánica.

Potencia.

Potencia mecánica.

Máquinas mecánicas: panca, polea e torno.

Enerxía potencial electrostática.

Potencial eléctrico.

Diferenza de potencial.

Procedementos

Interpretación gráfica do traballo.

Cálculo do traballo dunha forza variable.

Resolución de exercicios e problemas de traballo e enerxía.

Resolución de exercicios e problemas mediante a aplicación do principio de conservación da enerxía mecánica.




Representación de superficies equipotenciais.

Valores

Valoración da necesidade de aforrar enerxía e reducir a contaminación no noso contorno inmediato.






1. A enerxía: formas e fontes

A unidade empeza coa explicación do concepto de enerxía e as diversas formas en que esta se presenta.

Deseguido amósanse as distintas fontes de onde se obtén a enerxía, diferenciando as fontes non-renovables das renovables. Destácase a capacidade que ten a enerxía de transformarse dunhas formas a outras, mantendo a cantidade global constante.

2. Traballo

Explícase o significado físico de traballo e indica a forma de calcular o traballo mecánico dunha forza constante. Defínese a súa unidade no SI (o joule).

Ofrécese o acceso a unha páxina de Internet na que se observa a simulación sobre o traballo realizado por unha forza.

Interprétase o significado físico do signo desta magnitude escalar. Nun exemplo calcúlase o traballo de cada unha das forzas que actúan sobre un camión de xoguete cando é arrastrado por un neno mediante unha corda.

Seguidamente, interprétase graficamente o traballo dunha forza a partir da gráfica forza-desprazamento e indícase que o traballo da forza resultante debe ser igual á suma de todos os traballos efectuados sobre un corpo. Nun exemplo resolto proponse calcular o traballo realizado por cada unha das forzas que actúan sobre un corpo que sobe por un plano inclinado e o traballo da forza resultante.

Explícase o procedemento para calcular o traballo dunha forza que varía coa posición e aplícase nun exemplo.




Posteriormente, defínese o concepto de enerxía cinética, dedúcese a súa expresión e enúnciase o teorema das forzas vivas ou teorema da enerxía cinética; a súa aplicación amósase nun exemplo resolto.

Por último, defínese a enerxía potencial gravitacional e dedúcese a súa expresión. Nun exemplo resolto proponse determinar a enerxía potencial gravitacional dun corpo situado a certa altura e o traballo necesario para elevar este corpo unha determinada distancia.

3. Conservación e degradación da enerxía

Definese o concepto de enerxía mecánica dun corpo e enúnciase o principio de conservación da enerxía mecánica, ilustrándoo co caso dun corpo que esvara sen rozamento por un plano inclinado.

Preséntase o acceso a unha páxina de Internet na que nunha simulación pódese comprobar o cumprimento do balance enerxético.

Aplícase este principio nun exemplo para calcular a velocidade dun corpo en distintas posicións dunha caída libre.

4. Potencia

Defínese o concepto de potencia, a súa unidade no SI (o watt) e a relación desta unidade co cabalo de vapor. Seguidamente, indícase cóomo calcular a potencia mecánica dun móbil que se despraza con MRU.

En dous exemplos resoltos proponse calcular o traballo e a potencia desenvolvidos por un guindastre ao elevar verticalmente e a velocidade constante certa carga, e determinar a forza e a potencia desenvolvidas por un ciclista para manter certa velocidade sobre un terreo chan e sobre unha pendente do 10 %.

5. Enerxía potencial electrostática

Introdúcese o concepto de enerxía potencial electrostática a partir dunha analoxía coa enerxía potencial gravitacional. Nun exemplo determínase a enerxía potencial electrostática dun conxunto de dúas cargas positivas separadas certa distancia no baleiro.

Deseguido, defínese o concepto de potencial eléctrico e dedúcese o seu valor para o caso dunha carga puntual e dun conxunto de cargas puntuais. Nun exemplo calcúlase o potencial eléctrico creado por dúas cargas de distinto signo nun determinado punto do espazo.

Por último, defínese a diferenza de potencial e volt, e indícase a relación entre a diferenza de potencial e o traballo necesario para desprazar unha carga sometida a un campo eléctrico, poñendo énfase especial no significado físico do signo do traballo. Nun exemplo resolto amósase como calcular o traballo necesario para desprazar unha carga dun punto a outro dun campo eléctrico.

No apartado Ciencia e sociedade trabállase a ensinanza transversal de Educación ambiental, valorando criticamente os avances científicos e tecnolóxicos e a súa




influencia no medio natural. Para iso analízase como debería ser unha cidade, a cidade ecolóxica, para que os seus habitantes puidesen gozar de todas as comodidades e, ao tempo, dun aforro enerxético e unha escasa contaminación.

En Resolución de exercicios e problemas preténdese que o alumno/a profunde e adquira destreza na resolución de exercicios e problemas a partir da observación de modelos e na posterior posta en práctica das técnicas aprendidas. Para iso propónselle:

Calcular, para un sistema de tres cargas eléctricas, a diferenza de potencial entre dous puntos do espazo e o traballo necesario para trasladar unha cuarta carga desde o primeiro punto ao segundo.

Calcular, para un corpo que baixa por un plano inclinado con rozamento, a enerxía mecánica inicial, a enerxía perdida a causa do rozamento e a velocidade final.



Para o traballo experimental e como complemento dos contidos procedementais e actitudinais, recoméndase a realización da práctica Conservación da enerxía mecánica que se atopa ao final do libro.

Avaliación Explicar o significado de traballo mecánico e a súa relación coa enerxía, e calcular

o traballo dunha forza en distintas situacións: unha forza constante, un sistema de forzas e unha forza variable.

Calcular a enerxía cinética dun corpo en movemento e a enerxía potencial gravitacional dun corpo situado a certa altura. Aplicar o teorema das forzas vivas para aplicar o incremento de velocidade dun corpo sobre o que actúa unha forza.

Resolver problemas de dinámica aplicando o principio de conservación da enerxía mecánica.

Relacionar mediante fórmulas matemáticas as seguintes magnitudes: enerxía potencial electrostática, potencial eléctrico, diferenza de potencial e traballo.

Confeccionar unha lista de aparatos e utensilios de uso habitual (lavadora, secador de pelo, equipo musical) e consultar as súas especificacións técnicas para indicar a potencia desenvolvida por cada un deles.

Formar grupos de traballo e debater os seguintes temas:

— A necesidade da enerxía para o funcionamento da sociedade actual e a utilización das fontes de enerxía.




— Os elementos que deberían incorporarse á propia localidade para fomentar o aforro enerxético e reducir a contaminación.




UNIDADE 8. Enerxía térmica

Obxectivos didácticos Comprender as modificacións que se producen en todo tipo de substancias como

consecuencia da perda ou a ganancia de calor.

Entender o significado dos principios da termodinámica e a súa aplicación ao rendemento das máquinas térmicas.

Valorar criticamente as vantaxes e os inconvenientes do desenvolvemento tecnolóxico nos medios de transporte.

Recoñecer a necesidade de adoptar medidas concretas para limitar o uso de combustibles fósiles, reducir a emisión de gases contaminantes e calcular outras fontes de enerxía limpas e renovables.

ContidosConceptos

Enerxía interna.

Temperatura.

Escala de temperatura.

Calor.

Interpretación microscópica da calor e a temperatura mediante a teoría cinético-molecular da materia.

Formas de transferencia da calor: condución, convección e radiación.

Calor específica e capacidade calorífica.

Cambios de estado de agregación: fusión e vaporización.

Dilatación térmica.

Equilibrio térmico.

Equivalente mecánico da calor.

Primeiro principio da termodinámica.

Segundo principio da termodinámica.

Máquinas térmicas.

Procedementos

Utilización do termómetro.

Representación de temperaturas sobre unha escala.




Cambio de escalas de temperatura.

Utilización do calorímetro.

Cálculo da calor intercambiada entre dous corpos a diferentes temperaturas.

Cálculo da calor absorbida ou cedida nun cambio de estado.

Distinción entre os diferentes estados de agregación da materia.

Cálculos de dilatación de materiais.

Resolución de exercicios e problemas de absorción e cesión de calor.

Valores

Recoñecemento da necesidade de adoptar medidas concretas para limitar o consumo de combustibles fósiles e reducir a emisión de gases contaminantes.






1. Enerxía interna

A unidade ábrese coa introdución do concepto de enerxía interna a partir de diferentes tipos de enerxía presentes nas partículas dunha pelota de golf lanzada por un xogador.

Seguidamente, explícase o concepto de temperatura e faise unha interpretación microscópica desta, relacionando a enerxía cinética media das partículas de auga contidas nun recipiente coa súa temperatura.

Despois explícanse as características dos termómetros e das escalas de temperatura máis utilizadas: Celsius, Kelvin e Fahrenheit e en dous exemplos resoltos amósanse cambios de escala entre varias temperaturas.

Descríbese o termómetro de Galileo e explícase o seu funcionamento.

Posteriormente, introdúcese o concepto de calor e interprétase microscopicamente como unha forma de enerxía transferida, a partir da teoría cinético-molecular da




materia. Logo, distínguense as tres formas en que se transfire a calor: condución, convección e radiación.

2. Efectos da calor

Cítanse os posibles efectos da absorción de calor por parte dun corpo: aumento de temperatura, cambio de estado e dilatación.

Seguidamente, ilústrase, mediante dous recipientes que conteñen certas cantidades de auga ou de etanol, que a calor transferida con variación da temperatura depende da propia substancia, da masa desta e do incremento de temperatura, o que conduce á definición de calor específica dunha substancia.

Indícase a expresión matemática que permite calcular o valor da calor absorbida ou cedida por un corpo, adoptando un criterio de signos que recoñece como positiva a calor absorbida e como negativa a calor cedida.

Preséntanse dous exemplos resoltos. No primeiro amósase como calcular a calor cedida por unha peza de cobre ao pasar dunha temperatura a outra menor e no segundo como calcular a temperatura final dunha barra de ferro que absorbe unha determinada cantidade de calor.

Despois, defínese o equilibrio térmico e explícase a maneira de obter a temperatura en equilibrio polo feito de que a calor absorbida e a cedida son iguais. Nun exemplo proponse determinar a calor específica dun metal a partir da temperatura final acadada por unha peza deste metal ao ser introducida nun calorímetro con certa cantidade de auga.

Indícase unha páxina de Internet na que se pode observar como se chega ao equilibrio térmico en distintas situacións.

Descríbense as partes e o funcionamento do calorímetro.

Ofrécese o acceso a unha páxina de Internet na que se calcula a capacidade calorífica dun calorímetro e a calor específica do cobre.

Posteriormente, explícanse os cambios de estado coa axuda da teoría cinético-molecular da materia, con especial atención á fusión e á vaporización. Un esquema amosa todos os cambios de estado que poden darse na natureza.

En dous exemplos proponse calcular a calor necesaria para transformar unha determinada cantidade de xeo a certa temperatura en auga líquida a 0 °C e a calor necesaria para transformar unha determinada cantidade de auga líquida a certa temperatura en vapor de auga a 100 °C.

Defínese o concepto de dilatación térmica e indícase como determinar tres tipos de dilatación nun sólido: lineal, superficial e cúbica. Aplícase nuns exemplos.

Logo explícase a dilatación nos líquidos a partir da súa similitude coa dilatación cúbica dos sólidos e aplícase nun exemplo resolto.

Por último, estúdase a dilatación nos gases a presión constante, destacando que esta non depende da natureza do gas e nun exemplo proponse calcular o volume final dun gas que se expande a presión constante ao aumentar a temperatura.




3. Termodinámica

Explícase en que consiste a termodinámica, establécese o equivalente mecánico da calor e ilústrase a transformación de traballo en calor mediante a experiencia de Joule.

Deseguido, enúnciase o primeiro principio da termodinámica, para o cal se adopta o convenio de supoñer positivas a calor absorbida polo sistema e o traballo realizado sobre o sistema.

Nuns exemplos calcúlase a temperatura final dunha determinada cantidade de auga despois de absorber certa cantidade de calor e a calor absorbida por unha figura de chumbo e o aumento de temperatura que experimenta ao caer ao chan desde certa altura, se toda a súa enerxía potencial se converte en calor.

Finalmente, enúnciase o segundo principio da termodinámica e ilústrase mediante o funcionamento das máquinas térmicas. Un exemplo amosa como calcular o traballo realizado por unha máquina térmica e o seu rendemento a partir da calor absorbida e cedida en cada ciclo.

En Ciencia e sociedade estúdase a evolución histórica das máquinas térmicas, desde a máquina de vapor inventada no século XVIII ata os motores de explosión de catro tempos dos modernos automóbiles. Tamén se analizan as consecuencias negativas da utilización deste tipo de motores: a emisión de gases contaminantes e o esgotamento das fontes de enerxía non-renovables.

No apartado Resolución de exercicios e problemas preténdese que o alumno/a profunde e adquira destreza na resolución de exercicios e problemas a partir da observación de modelos e a posterior posta en práctica das técnicas aprendidas. Para iso propónselle ao alumno/a:

Determinar a temperatura de equilibrio ao introducir certa cantidade de cobre a unha temperatura determinada nun calorímetro que contén unha cantidade de auga a certa temperatura.

Calcular a temperatura de equilibrio ao mesturar certa cantidade de xeo a unha temperatura determinada con certa cantidade de vapor de auga a unha temperatura diferente, supoñendo que o estado final corresponde a auga líquida.


Avaliación Explicar os conceptos de enerxía interna, temperatura e calor. Interpretalos desde

un punto de vista microscópico.

Expresar unha mesma temperatura nas escalas termométricas Celsius, Kelvin e Fahrenheit.




Comprobar se o alumno/a é capaz de diferenciar as distintas formas de transferencia da calor.

Calcular a calor transferida entre dous corpos e a temperatura de equilibrio cando ambos se poñen en contacto.

Debuxar un esquema no que se observen os tres estados de agregación da materia e os nomes que reciben todos os cambios dun estado a outro.

Efectuar un experimento sinxelo cun arame metálico ou unha agulla que demostre que os corpos se dilatan cando absorben calor e se contraen ao arrefriar.

Enunciar o primeiro e o segundo principios da termodinámica e explicar, de acordo con estes principios, de que maneira se transforma o traballo en calor, e viceversa.

Calcular o rendemento dunha máquina térmica e o traballo que realiza en cada ciclo se extrae 24 000 X do foco quente e subministra 8 000 X ao foco frío.

Formar grupos de traballo e debater os seguintes temas:

— Aspectos positivos e negativos do desenvolvemento tecnolóxico nos medios de transporte.

— Medidas que deberían tomarse para reducir o consumo de combustibles fósiles e a emisión de gases contaminantes á atmosfera.




UNIDADE 9. Corrente eléctrica

Obxectivos didácticos Entender o significado físico das magnitudes e as unidades que se definen para o

estudo e o control da corrente eléctrica.

Coñecer as leis físicas que rexen nos circuítos eléctricos e avaliar a produción e o consumo de enerxía.

Coñecer e poñer en práctica as medidas de seguridade básicas na manipulación de aparatos e instalacións eléctricas de tipo doméstico.

Adquirir conciencia da necesidade de moderación no consumo da enerxía doméstica.

ContidosConceptos

Corrente eléctrica.

Intensidade de corrente eléctrica.

Circuíto eléctrico.

Elementos dun circuíto eléctrico.

Resistencia eléctrica.

Lei de Ohm.

Resistividade.

Resistencia equivalente.

Enerxía da corrente eléctrica.

Potencia eléctrica.

Efecto Joule.

Xeradores e receptores eléctricos.

Motor eléctrico.

Forza electromotriz.

Resistencia interna do xerador.

Forza contraelectromotriz.

Resistencia interna do motor.

Condensadores.

Lei de Ohm xeneralizada.

Amperímetro. Voltímetro.




Procedementos

Interpretación e representación de circuítos eléctricos mediante esquemas.

Montaxe de circuítos eléctricos.

Conexión de elementos a un circuíto eléctrico.

Aplicación da lei de Ohm a un circuíto.

Utilización do amperímetro, o voltímetro e o polímetro.

Asociación de resistencias en serie e en paralelo.

Realización de balances de enerxía nun circuíto eléctrico.

Aplicación da lei de Ohm xeneralizada a un circuíto.

Resolución de exercicios e problemas de corrente eléctrica.

Valores

Precaución no uso da electricidade.

Manipulación de instalacións e aparatos eléctricos respectando as normas elementais de seguridade.






1. Concepto de corrente eléctrica

A unidade ábrese coa explicación do concepto de corrente eléctrica e a definición de intensidade de corrente a partir dunha ilustración que representa unha sección dun condutor polo interior do cal se desprazan os electróns. Nun exemplo resolto calcúlase o número de electróns que pasan nun segundo por un condutor polo que circula certa intensidade.

Deseguido, explícase que é un circuíto eléctrico, que elementos o compoñen e de que forma se conectan estes no circuíto.




Defínese o sentido real e o sentido convencional da corrente e amósanse os distintos símbolos eléctricos.

2. Lei de Ohm

Enúnciase a lei de Ohm a partir dunha experiencia que consiste en medir a intensidade de corrente que circula por un condutor para distintos valores da diferenza de potencial. Amósase a aplicación desta lei nun exemplo resolto.

Seguidamente, explícase de que características depende a resistencia eléctrica dun condutor e introdúcese o concepto de resistividade. Un exemplo amosa como calcular as lonxitudes de fío de certos materiais necesarias para lograr unha determinada resistencia.

Indícase como poden asociarse resistencias en serie, en paralelo e en asociacións mixtas para obter o valor desexado da resistencia equivalente. Nuns exemplos resoltos proponse calcular o valor da resistencia equivalente para varias asociacións de resistencias, así como a intensidade de corrente no circuíto e en cada resistencia.

Preséntase unha páxina de Internet na que se pode calcular a resistencia equivalente a dúas resistencias en serie.

3. Enerxía e potencia da corrente eléctrica

Relaciónase o traballo realizado no desprazamento das cargas coa carga eléctrica desprazada e a diferenza de potencial. Deseguido, defínese potencia eléctrica e dedúcese unha fórmula para calculala. Nun exemplo amósase como calcular a potencia eléctrica dunha lámpada e a enerxía consumida por esta en certo tempo, a partir da intensidade de corrente e a diferenza de potencial.

Seguidamente, explícase o mecanismo polo que todos os aparatos eléctricos teñen perdas en forma de calor, o efecto Joule, e dedúcese o valor da enerxía e a potencia disipadas. Nun exemplo calcúlase a enerxía disipada por unha bombilla nunha hora e a potencia disipada cando circula por ela certa intensidade.

4. Xeradores e receptores eléctricos

Clasifícanse os xeradores e os receptores eléctricos en función do tipo de enerxía que intercambian coa enerxía eléctrica.

Explícanse as características dun xerador eléctrico: a forza electromotriz e a resistencia interna. Nun exemplo resolto determínase a potencia subministrada por unha batería conectada a unha resistencia, a diferenza de potencial entre os extremos da resistencia e o valor da propia resistencia a partir da intensidade de corrente no circuíto e as características da batería.

Explícanse as características dun motor eléctrico: a forza contraelectromotriz e a resistencia interna do motor. Nuns exemplos proponse determinar, a partir da intensidade que circula por un motor eléctrico e das súas características, varios parámetros, como: a potencia útil do motor, a forza contraelectromotriz, a diferenza de potencial en bornes do motor, a potencia disipada na resistencia




interna, a potencia consumida polo motor e o custo da enerxía consumida en certo tempo.

5. Lei de Ohm xeneralizada

Establécese un balance de enerxía nun circuíto eléctrico provisto de xerador, motor e resistencia externa para calcular a intensidade de corrente no circuíto. O resultado conduce ao enunciado da lei de Ohm xeneralizada no circuíto.

Indícanse unhas páxinas de Internet nas que se pode comprobar, de forma práctica, a lei de Ohm.

Aplícase a lei de Ohm xeneralizada en dous exemplos.

6. Instrumentos de medida

Explícase o funcionamento do amperímetro e do voltímetro e a maneira de conectalos a un circuíto.

Nun exemplo indícase como se debe conectar un amperímetro para medir a intensidade de corrente nun circuíto e calcúlase o erro relativo cometido ao conectar un amperímetro cunha certa resistencia interna e noutro exemplo calcúlase a intensidade de corrente que circula por unha resistencia e por un voltímetro conectados en paralelo.

En Ciencia e sociedade trabállanse contidos referentes á ensinanza transversal de Educación do consumidor, ofrecendo información sobre normas elementais de seguridade que deben respectarse sempre na manipulación de instalacións e aparatos eléctricos e os inconvenientes que presentan as centrais eléctricas.

No apartado Resolución de exercicios e problemas preténdese que o alumno/a profunde e adquira destreza na resolución de exercicios e problemas a partir da observación de modelos e na posterior posta en práctica das técnicas aprendidas. Para iso proponse:

Calcular, no caso dun circuíto formado por un xerador, un motor e unha resistencia externa: a intensidade de corrente no circuíto, as caídas de tensión nas distintas resistencias, a tensión en bornes do xerador, a potencia subministrada polo xerador, a potencia útil do motor e as potencias disipadas nas distintas resistencias.


Avaliación Calcular a carga eléctrica que atravesa durante certo tempo unha sección dun

condutor polo que circula unha determinada intensidade de corrente.




Dado un circuíto eléctrico formado por un xerador, unha bombilla e uns cables, identificar os seus elementos.

Debuxar un circuíto eléctrico con dúas resistencias conectadas en serie e outro circuíto con dúas resistencias conectadas en paralelo. Sinalar os elementos de cada un dos circuítos.

Aplicar a lei de Ohm a un circuíto eléctrico para determinar a intensidade de corrente e a diferenza de potencial en cada un dos seus elementos.

Determinar a resistencia eléctrica dun fío condutor do que se coñecen a súa resistividade, a súa lonxitude e a súa sección.

Montar un circuíto eléctrico sinxelo, medir a intensidade no circuíto e a diferenza de potencial en bornes da resistencia utilizando un amperímetro e un voltímetro. Variar a tensión subministrada polo xerador e comprobar que se cumpre a lei de Ohm.

Calcular a resistencia equivalente a varias asociacións de resistencias: en serie, en paralelo e mixtas.

Efectuar exercicios de cálculo de enerxía e potencia dunha corrente eléctrica.

Calcular a potencia disipada por efecto Joule en cada unha das resistencias dun circuíto.

Explicar a utilidade dos xeradores e os receptores eléctricos e establecer unha clasificación de ambos.

Definir os conceptos de forza electromotriz e forza contraelectromotriz. Relacionar estes conceptos coa potencia da corrente eléctrica e coa diferenza de potencial en bornes do xerador ou do motor.

Efectuar un balance de enerxía nun circuíto eléctrico formado por un xerador, un motor e unha resistencia externa, e deducir do balance enerxético a intensidade de corrente no circuíto.

Calcular diferentes magnitudes dun circuíto eléctrico aplicando a lei de Ohm xeneralizada.

Expoñer na clase a conveniencia de respectar as normas elementais de seguridade na manipulación de aparatos eléctricos e na montaxe de circuítos.




UNIDADE 10. A materia

Obxectivos didácticos Clasificar a materia de acordo coa súa composición e estrutura interna.

Coñecer os postulados da teoría atómica e explicar mediante esta os procesos químicos utilizando e comprendendo as magnitudes que se definen para iso.

Interpretar a información sobre a composición de produtos domésticos de manexo diario.

Valorar criticamente o efecto ambiental da emisión de residuos por parte dos particulares e da industria e os procesos de reciclaxe e depuración.

ContidosConceptos

Mesturas homoxéneas e heteroxéneas.

Substancias puras: elementos e compostos.

Propiedades intensivas e extensivas.

Leis clásicas das reaccións químicas: lei de Lavoisier, lei de Proust, lei de Dalton.

Teoría atómica de Dalton.

Lei de Gay-Lussac ou dous volumes de combinación.

Principio de Avogadro.

Masa atómica e molecular. Mol.

Leis dos gases: lei de Boyle-Mariotte, lei de Charles-Gay-Lussac, lei completa dos gases.

Ecuación de estado dos gases ideais.

Volume molar dos gases.

Presión parcial dun gas.

Lei de Dalton das presións parciais.

Teoría cinético-molecular dos gases

Clases de mesturas: homoxéneas, heteroxéneas, coloides, suspensións e emulsións.

Técnicas de separación de mesturas: decantación, filtración, cristalización, destilación, extracción con disolvente e cromatografía.

Disolucións.

Concentración das disolucións: porcentaxe en masa, porcentaxe en volume, molaridade, molalidade e fracción molar.




Solubilidade.

Disolución saturada.

Propiedades coligativas das disolucións: presión de vapor, puntos de ebulición e de conxelación, presión osmótica.

Procedementos

Clasificación das substancias materiais.

Aplicación das leis clásicas das reaccións químicas (lei de Lavoisier, lei de Proust, lei de Dalton).

Interpretación das leis ponderais segundo a teoría atómica de Dalton.

Aplicación da lei dos volumes de combinación.

Realización de cálculos sobre a masa molecular e a masa molar dun composto calquera.

Resolución de problemas nos que se deba utilizar a lei de conservación da masa e a lei das proporcións definidas e se teña que empregar a masa molar dun composto.

Aplicación da lei de Dalton das presións parciais.

Realización de experiencias: material, montaxe, desenvolvemento e observación do proceso.

Expresión da concentración dunha disolución: porcentaxe en masa, porcentaxe en volume, molaridade, molalidade, fracción molar.

Interpretación das informacións do contorno expresadas en porcentaxes de volume ou en masa.

Expresión da solubilidade dunha substancia nun disolvente.

Aplicación das leis dos gases: lei de Boyle-Mariotte, lei de Charles-Gay-Lussac, lei completa dos gases e ecuación de estado dos gases ideais.

Determinación das propiedades coligativas: diminución da presión de vapor, aumento da temperatura de ebulición, diminución da temperatura de conxelación e presión osmótica dunha disolución.

Resolución de problemas sobre a transformación dunha expresión da concentración dunha disolución noutras; sobre a maneira de calcular a masa molecular dunha substancia a partir de reaccións gasosas e das leis dos gases, e sobre a maneira de calcular a masa molecular dunha substancia a partir das propiedades coligativas da disolución, concretamente a partir do descenso crioscópico e do ascenso ebuloscópico.

Valores

Valoración da importancia do concepto de molécula para o avance que representa na comprensión dos procesos químicos.




Valoración crítica das informacións do contorno.

Valoración da orde e a limpeza no lugar de traballo e do material do laboratorio.

Valoración dos avances científicos, tanto teóricos coma prácticos, e a súa influencia na tecnoloxía e na sociedade.

Valoración da importancia da orde, a claridade e a limpeza na presentación de informes, táboas e gráficos.

Valoración crítica dos efectos ambientais das depuradoras de augas.

Actividades de aprendizaxeA primeira páxina da unidade contén unha imaxe acompañada dun texto que nos amosa a presenza da química en diferentes ámbitos da vida.




1. Clasificación das substancias materiais

A unidade ábrese coa clasificación da materia en mesturas e substancias puras, e estas á vez en elementos e compostos. Resúmese nun cadro con exemplos.

Unha figura amosa a situación na que dous elementos poden dar orixe a unha mestura ou a un composto en función do proceso que se realice.

Deseguido lémbrase a diferenza entre proceso físico e o proceso químico e entre propiedade extensiva e intensiva.

2. Leis clásicas das reaccións químicas

Defínese o concepto de reacción química.

Enúncianse as leis de Lavoisier, de Proust e de Dalton e acompáñanse de tres exemplos resoltos. A figura amosa visualmente a lei de conservación da masa.

O profesor/a pode propoñer, como reflexión, as seguintes cuestións adicionais:

— Por que a lei das proporcións definidas é unha lei das reaccións químicas, se fai referencia á proporción dos elementos nun composto?

— Dous compostos que cumpren a lei das proporcións múltiples, cumpren tamén a lei das proporcións definidas?

— Pódese comprobar a lei das proporcións múltiples nun único composto?

3. Teoría atómica de Dalton




Introdúcese a teoría atómica a partir das suposicións orixinais de Dalton.

Deseguido, interprétanse as tres leis por medio desta teoría. A interpretación da lei de Lavoisier obsérvase nunha imaxe; a da lei de Proust, a partir dunhas masas simbólicas, e a da lei de Dalton, a partir dos datos de dous compostos expresado en forma de táboa.

O profesor/a pode propoñer, como ampliación, a seguinte actividade:

— Ler o cadro da marxe sobre a hipótese de Dalton da máxima simplicidade e relacionala cunha das etapas do método científico e o descubrimento da súa falsidade noutra das etapas.

4. Principio de Avogadro

Enúnciase a lei de Gay-Lussac e aplícase nun exemplo resolto. Para interpretar esta lei introdúcese o principio de Avogadro.

Como conclusión do apartado, indícase que o principio de Avogadro permite diferenciar os átomos das moléculas.

O profesor/a pode propoñer, como síntese, a actividade seguinte:

— Explicar de que maneira está en desacordo o principio de Avogadro coa hipótese de Dalton da máxima simplicidade.

5. Masa atómica e molecular. Mol

Defínese a unidade de masa atómica, a masa atómica relativa e a masa molecular relativa.

Introdúcese o concepto de mol e o valor da constante de Avogadro para ensinar, finalmente, a relación entre masa en gramos e masa atómica, e entre masa molar e masa molecular.

Indícase un enderezo de Internet no que se pode ver a equivalencia entre o mol de átomos e a súa masa en gramos de distintos elementos.

Nun exemplo resolto amósase o procedemento para calcular a masa molecular a partir das masas atómicas dos elementos e o cálculo da masa dunha molécula.

6. O estado gasoso

Enúncianse as leis dos gases (lei de Boyle-Mariotte, lei de Charles-Gay-Lussac, lei completa dos gases) e a ecuación de estado dos gases ideais. Cada lei vai acompañada dun exemplo resolto que permite coñecer o procedemento de traballo con estas leis.

Ofrécese o acceso a unha páxina de Internet na que se pode observar nunha simulación o comportamento dos gases ideais.

Deseguido lémbranse as condicións de traballo cos gases nas que o seu volume molar é 22,4 L.

Introdúcese o estudo das mesturas de gases. Defínese a presión parcial dun gas e enúnciase a lei de Dalton das presións parciais. Un exemplo resolto permite




desenvolver o procedemento para aplicar esta lei xuntamente coas que xa se coñecen sobre gases.

Finaliza o apartado co enunciado dos postulados da teoría cinético-molecular dos gases e resáltase en cada un dos cadros como explican estes as leis dos gases.

O profesor/a pode propoñer, como reflexión e síntese, a seguinte actividade:

— Xustificar se un gas a baixa temperatura e alta presión cumprirá a expresión:P V = n R T

7. Mesturas. Técnicas de separación

O apartado comeza sinalando as características das mesturas homoxéneas e heteroxéneas, segundo o tamaño das súas partículas. No cadro indícanse algúns tipos de mesturas heteroxéneas (coloides, suspensións e emulsións).

Deseguido noméanse algúns aparatos útiles para a separación de mesturas.

Amósase o fundamento, o material necesario e o procedemento de traballo das técnicas de decantación, filtración, cristalización, destilación, extracción con disolvente e cromatografía. Todas estas técnicas van acompañadas dun debuxo da montaxe que lle facilita ao alumno/a a comprensión do procedemento.

Sería conveniente que o alumno/a realice no laboratorio algunha das separacións de mesturas propostas na unidade.

8. Disolucións

Preséntanse as disolucións, a súa clasificación e algunhas das vantaxes derivadas do seu uso, que se observan nunha imaxe que compara dous procedementos de traballo experimental.

Despois defínense as diversas maneiras de expresar a concentración: porcentaxe en masa, porcentaxe en volume, molaridade, molalidade e fracción molar. Cada unha vai acompañada dun exemplo resolto que permite observar o procedemento para calcular a concentración dunha disolución.

Finalmente, defínese a disolución saturada e a solubilidade. Unha gráfica amosa a solubilidade dalgunhas substancias en auga. Un exemplo resolto fai referencia a este subapartado.

O profesor/a pode propoñer, ademais, as seguintes cuestións:

— Indicar a maneira máis adecuada de expresar a concentración dunha disolución no caso de querer preparala utilizando unha balanza. E se se quere utilizar a disolución nunha reacción química? Xustificar a resposta nos dous casos.

— Explicar por que unha bebida gasosa desprende burbullas de dióxido de carbono a medida que se quenta.

— Ler o cadro á marxe titulado Masa de compoñente por unidade de volume e calcular a concentración en masa dunha disolución de 10 g de nitrato de potasio en 100 g de auga.

9. Propiedades coligativas das disolucións




Primeiramente defínese propiedade coligativa. Despois explícase, a partir dun debuxo representativo, o concepto de presión de vapor, e pregúntase que cambia ao engadirlle soluto. Para calcular esta variación, obsérvase nunha imaxe como afecta a cantidade de soluto á presión de vapor, enúnciase a lei de Raoult e aplícase nun exemplo resolto.

Deseguido introdúcense as consecuencias da variación da presión de vapor no descenso crioscópico e no ascenso ebuloscópico a partir dun gráfico da presión de vapor do disolvente e a da disolución, e explícase cun exemplo resolto.

Finalmente, explícase, a partir dun debuxo, o fenómeno da ósmose e, a partir doutra imaxe, o sentido do fluxo e as súas consecuencias.

Defínese presión osmótica e obsérvase como se calcula mediante un exemplo resolto.

O profesor/a pode propoñer, como síntese, as seguintes cuestións:

— Xustificar que as leis das propiedades coligativas se cumpren para solutos non-volátiles e non-iónicos.

— Explicar por que nunha disolución a temperatura de ebulición aumenta, respecto da do disolvente puro, meentres que a temperatura de fusión diminúe.

— Dicir en que se basea o fenómeno da ósmose.

No apartado Ciencia e sociedade relaciónanse os métodos de separación de mesturas con algúns dos seus usos nas depuradoras de augas residuais e reflexiónase sobre a importancia ambiental deste proceso.

Na Resolución de exercicios e problemas preténdese que o alumno/a:

Utilice de maneira combinada as leis ponderais das reaccións químicas.

Utilice de maneira combinada as leis dos gases e as das propiedades coligativas.

Profunde nas aplicacións destas leis.

No apartado Exercicios e problemas inclúense unha serie de exercicios para comprobar e consolidar os coñecementos adquiridos na unidade e aplicalos a novas situacións. Estes exercicios e problemas van acompañados da solución, para favorecer o proceso de autoavaliación.

Practicas de laboratorio

Para o traballo experimental, e como complemento dos contidos procedementais e actitudinais, recoméndase a realización das seguintes prácticas, que se atopan ao final do libro do alumno: Cromatografía e Determinación da auga de cristalización.




Avaliación Realizar un experimento sinxelo que poña de manifesto a diferenza que hai entre

mestura homoxénea e mestura heteroxénea.

Identificar os elementos, os compostos, as mesturas homoxéneas e as mesturas heteroxéneas dunha serie de substancias.

Relacionar as leis clásicas coa teoría atómica de Dalton e expoñer as conclusións nunha posta en común na que se destaque por que esta teoría non explica a lei dos volumes de combinación.

Resolver un problema no que haxa que aplicar algunha das leis clásicas das reaccións químicas.

Calcular a masa molecular e molar dunha serie de substancias e explicar o método empregado.

Resolver un problema no que se teña que calcular a masa molecular e a masa molar dunha substancia e o número de moles, de moléculas e de átomos que contén.

Comentar en grupos de tres ou catro membros de que maneira influíu a aplicación do método científico na aparición da teoría atómica de Dalton.

Realizar experimentos sinxelos que permitan separar mesturas homoxéneas e heteroxéneas.

Describir o proceso de separación dunha mestura.

Participar nun coloquio sobre a evolución histórica dos conceptos elemento, composto, mestura homoxénea e mestura heteroxénea.

Definir masa molecular, volume molar, mol, disolución, solubilidade e concentración.

Expresar a concentración dunha disolución na unidade máis adecuada: porcentaxe en volume, porcentaxe en masa, molaridade, molalidade, fracción molar..., con cambio de unidades se é necesario.

Expresar a concentración dunha disolución na unidade que se solicite, a partir doutras unidades, da densidade, das masas molares...

Preparar unha disolución no laboratorio e expresar a súa concentración en porcentaxe en masa e en molaridade. Revisar o estado do material e do laboratorio despois de usalos.

Buscar exemplos de diferentes tipos de disolucións presentes na vida cotiá e elaborar unha relación de todos os exemplos nunha posta en común.

A partir de datos subministrados polo profesor/a, elaborar unha representación gráfica da solubilidade en auga dun composto segundo a súa temperatura, e extraer conclusións.

Calcular a masa molar dunha substancia a partir do valor dalgunha das propiedades coligativas.




Buscar información sobre a progresiva deterioración do medio natural e a forma como se podería evitar ou, polo menos, paliar cunha reciclaxe adecuada. Poñer en común o material recollido e realizar un coloquio sobre o tema. Desta maneira, o profesor/a poderá avaliar a responsabilidade na realización de traballos en grupo, o recoñecemento da importancia de preservar o medio natural e o interese pola interpretación científica da realidade.




UNIDADE 11. Estrutura do átomo. Sistema periódico

Obxectivos didácticos Comprender a estrutura íntima da materia e coñecer os diferentes modelos

atómicos que foron propostos ata chegar á actual teoría cuántica.

Elaborar configuracións electrónicas dalgúns átomos sinxelos.

Apreciar o valor da Táboa Periódica dos elementos no traballo científico.

Valorar criticamente como inflúen os avances científicos na tecnoloxía.

ContidosConceptos

O electrón.

Modelo atómico de Thomson.

O protón.

Modelo atómico de Rutherford.

O neutrón.

Isótopos.

Magnitudes atómicas: número atómico, número másico, masa atómica e masa isotópica.

Características dunha onda electromagnética: o espectro electromagnético.

Espectros atómicos de emisión.

Teoría cuántica de Planck.

Efecto fotoeléctrico.

Modelo atómico de Bohr.

Modelo mecano-cuántico do átomo.

Números cuánticos: n, l, ml e ms.

Configuracións electrónicas.

Táboa Periódica dos elementos.

Estrutura electrónica e Táboa Periódica.

Propiedades periódicas: radio atómico, radio iónico, enerxía de ionización, afinidade electrónica, electronegatividade e carácter metálico.




Procedementos

Interpretación das experiencias atómicas: modelo atómico de Thomson e modelo atómico de Rutherford.

Determinación do número atómico, o número de masa e o número de neutróns de calquera isótopo.

Determinación da masa atómica dun elemento.

Interpretación da enerxía irradiada por un corpo a partir da teoría cuántica de Planck.

Interpretación cuántica do efecto fotoeléctrico.

Determinación do número e o tipo de orbital e do número de electróns que corresponde a cada nivel atómico.

Elaboración da configuración electrónica dun átomo ou ión.

Clasificación periódica dos elementos.

Relación entre a estrutura electrónica dun elemento e a súa situación na Táboa Periódica.

Determinación do crecemento e decrecemento do radio atómico, o radio iónico, a enerxía de ionización, a afinidade electrónica e a electronegatividade ao longo dos grupos e os períodos da Táboa Periódica, e do carácter metálico ou non-metálico dos elementos.

Resolución de problemas nos que se relaciona a masa atómica, a abundancia isotópica e a masa isotópica dun elemento.

Resolución de problemas sobre o efecto fotoeléctrico.

Valores

Valoración crítica das aplicacións dos avances científicos na tecnoloxía.

Apreciación da capacidade humana de decisión no uso adecuado ou inadecuado dos avances científicos.

Recoñecemento e valoración dos modelos científicos e da súa contribución á resolución de problemas no mundo actual.








1. Estrutura do átomo

A unidade ábrese amosando a importancia do descubrimento da radioactividade natural e do coñecemento de novas partículas que levaban a suxerir a non-indivisibilidade do átomo.

Mediante unha exposición que destaca o método científico empregado, expóñense as experiencias que se levaron a cabo no tubo de descarga e os razoamentos que conduciron ao descubrimento do electrón e do protón. Descríbese, coa axuda dunha imaxe, o modelo atómico de Thomson.

Preséntase a experiencia de Rutherford e a súa consecuencia máis directa, o descubrimento do núcleo atómico e, polo tanto, a invalidación do modelo de Thomson. Deseguido, compróbase que é capaz de explicar os feitos experimentais.

Amósase o descubrimento do neutrón.

Defínese o número atómico e o número másico e explícase que un elemento se caracteriza polo primeiro, mentres que a variación do segundo determina a existencia de isótopos.

Finalmente, defínese a masa isotópica e relaciónase a mestura de isótopos coa abundancia isotópica.

Dous exemplos resoltos reforzan os conceptos anteriores.

2. Oríxes da teoría cuántica

Preséntanse as características dunha onda electromagnética e, coa axuda dun exemplo resolto, a relación entre as súas magnitudes características. Para completar o estudo das ondas electromagnéticas, ofrécese a imaxe do espectro electromagnético desde os raios gamma ata as ondas de radio longas.

Defínese o espectro de emisión dun elemento. Unha imaxe da montaxe e do espectro de emisión do hidróxeno facilita a comprensión da descontinuidade característica dos espectros atómicos.

Deseguido, unha figura amosa o gráfico do espectro de emisión dun corpo e a liña que se obtén segundo os cálculos das leis clásicas. Obsérvase que non concordan e ofrécese a explicación elaborada por M. Planck, que si que se axustaba aos resultados experimentais.

Preséntase, mediante os tres gráficos que o caracterizan, outro fenómeno que a física clásica non era capaz de explicar: o efecto fotoeléctrico. Exponse como A. Einstein deu unha explicación axustada aos resultados experimentais a partir da teoría cuántica elaborada por Planck.

Indícase un enderezo de Internet no que se simula o efecto fotoeléctrico.

Finalmente, enúncianse algunhas das limitacións do modelo de Rutherford. Para solucionalas, N. Bohr elaborou un novo modelo do átomo. Indícanse os postulados




deste modelo e compáranse as predicións para o átomo de hidróxeno, presentadas nun debuxo co espectro de emisión deste átomo, e compróbase que coinciden.

Ofrécese unha páxina de Internet na que se calcula a enerxía dun electrón segundo a teoría de Bohr.

O profesor/a pode propoñer, como síntese, as actividades seguintes:

— Se o modelo atómico de Rutherford se axustaba aos resultados experimentais obtidos no experimento de Rutherford, por que foi substituído?

— A análise da radiación emitida por un corpo e o efecto fotoeléctrico pódense considerar o primeiro paso cara a unha física diferente da física clásica. Xustificar esta afirmación.

3. Mecánica cuántica aplicada ao átomo

Expóñense as limitacións do modelo de Bohr, coa finalidade de introducir o novo modelo descritivo do átomo, o modelo mecano-cuántico. Enúncianse os aspectos máis característicos deste modelo (dualidade onda-partícula e o principio de indeterminación de Heisenberg) e algunhas das súas consecuencias máis importantes. Para destacar o carácter probabilístico da mecánica cuántica, un cadro na marxe presenta a definición e a representación gráfica dun orbital.

Deseguido preséntanse os números cuánticos, que caracterizan os electróns de calquera átomo. Amósanse tamén as relacións que deben cumprir entre eles. Os orbitais resultantes identifícanse a partir das súas representacións gráficas. A distribución de orbitais e de electróns por niveis, como consecuencia dos números cuánticos, preséntase en forma de táboa.

Finalmente, enúnciase o principio de exclusión de Pauli e a regra de Hund para poder elaborar a configuración electrónica de calquera átomo. Unha imaxe da configuración electrónica do renio e un exemplo resolto ilustran como se leva á práctica esta distribución de electróns en niveis e orbitais.

O profesor/a pode propoñer, como repaso, a actividade seguinte:

— Explicar a dualidade onda-partícula, o principio de indeterminación, o principio de exclusión de Pauli e a regra de máxima multiplicidade de Hund.

4. Clasificación periódica dos elementos

Explícanse algúns dos feitos que conduciron á ordenación dos elementos químicos na Táboa Periódica e enúnciase a forma actual da lei periódica. Inclúese a Táboa Periódica dos elementos na súa forma longa.

Deseguido, relaciónase a estrutura da Táboa Periódica coa configuración electrónica dos elementos e identifícanse os grupos da Táboa Periódica cos electróns de valencia dos elementos correspondentes. Un exemplo resolto amosa a maneira de relacionar un grupo da Táboa Periódica coa estrutura electrónica da capa de valencia dos elementos que o compoñen.

Finalmente, defínense algunhas propiedades periódicas (radio atómico, radio iónico, enerxía de ionización, afinidade electrónica e electronegatividade) e




estúdase a súa variación ao longo dos grupos e os períodos da Táboa Periódica. Para identificar a variación do radio atómico e do radio iónico amósanse dúas imaxes: a primeira contén algúns dos elementos máis representativos a escala segundo o valor do seu radio, e a segunda algúns dos ións máis comúns, tamén a escala. Desta maneira pódese apreciar tamén a variación que experimenta o radio dun átomo cando se ioniza.

Para axudarlles aos alumnos a recordar o sentido das variacións do radio atómico, a enerxía de ionización, a afinidade electrónica e a electronegatividade, preséntanse unhas reproducións da Táboa Periódica, sen a columna dos gases nobres, cunhas frechas que indican o sentido de aumento destas magnitudes ao longo das filas e das columnas.

O profesor/a pode propoñer, como repaso, as actividades seguintes:

— Debuxar a forma da Táboa Periódica, coas súas filas e as súas columnas. Pintar dunha cor os elementos representativos, doutra cor os metais de transición e dunha terceira cor os metais de transición interna. Identificar cada zona coa capa de valencia dos elementos que están nela.

— Debuxar a forma da Táboa Periódica sen a columna dos gases nobres. Sinalar con frechas o sentido de aumento do radio atómico, da enerxía de ionización, da afinidade electrónica e da electronegatividade ao longo das filas e das columnas. Indicar se existe algunha relación entre elas e xustificala.

No apartado de Ciencia e sociedade obsérvase a relación entre a estrutura dos átomos e a enerxía nuclear. Ademais, enúncianse brevemente algunhas das dificultades da súa aplicación para que o alumno/a reflexione sobre o uso adecuado ou inadecuado das aplicacións da ciencia.

Na Resolución de exercicios e problemas preténdese que o alumno/a:

Profunde no cálculo de masas atómicas.

Relacione o efecto fotoeléctrico coas características corpusculares da luz.

No apartado de Exercicios e problemas inclúense unha serie de exercicios para comprobar e consolidar os coñecementos adquiridos na unidade e aplicalos a novas situacións. Estes exercicios e problemas van acompañados da solución, para favorecer o proceso de autoavaliación.

Avaliación Describir a evolución da estrutura atómica segundo os diferentes modelos

atómicos elaborados polos científicos.

Realizar unha pequena investigación bibliográfica sobre os termos electrón, protón e neutrón, e explicar o motivo polo que recibiron estes nomes as tres partículas subatómicas.




Identificar as fases do método científico na elaboración do modelo de Thomson e na elaboración do modelo de Rutherford.

Diferenciar claramente os conceptos de elemento químico e isótopo.

Escribir o número atómico, o número de masa, o número de neutróns, o número de protóns e o número de electróns a partir do símbolo dun isótopo determinado.

Calcular a masa atómica dun elemento a partir das masas dos seus isótopos e das súas abundancias relativas.

Describir como o modelo atómico de Bohr explica o espectro de emisión do hidróxeno.

Participar nun coloquio na clase sobre as razóns que obrigaron aos científicos a elaborar novos modelos atómicos. Desta maneira, o profesor/a poderá avaliar a apertura dos alumnos ante as novas ideas, a apreciación da aplicación do método científico e o respecto polas achegas dos outros.

Elaborar a configuración electrónica de diversos átomos e identificar a fila e a columna da Táboa Periódica que lles corresponden.

Comparar dous elementos calquera da Táboa Periódica situados no mesmo grupo ou no mesmo período e determinar cal dos dous ten maior radio atómico, máis enerxía de ionización, máis afinidade electrónica e máis electronegatividade.

Formar grupos de traballo e realizar unha investigación sobre unha reacción nuclear en cadea que se leve a cabo nunha central nuclear de fisión ou nunha reacción nuclear de fusión que estea en estudo. Presentar a ecuación química da reacción, a enerxía desprendida, os produtos e a súa posible contaminación... Deste xeito, o profesor/a poderá avaliar a capacidade de traballo en grupo, o respecto polo medio natural e o interese polos problemas que lle afectan.




UNIDADE 12. Formulación e nomenclatura inorgánicas

Obxectivos didácticos Comprender o significado e a importancia da formulación e a nomenclatura

química.

Nomear e formular os compostos inorgánicos máis comúns de acordo coas normas da IUPAC.

Comprender e determinar a composición centesimal e a fórmula empírica e a molecular dun composto.

Valorar a importancia dunha etiquetaxe completa, real e cunha terminoloxía universal de todos os produtos de consumo e o seu coñecemento por parte do consumidor.

ContidosConceptos

Fórmulas dunha substancia química: fórmula empírica, fórmula molecular, fórmula desenvolvida e fórmula estereoquímica.

Compostos inorgánicos.

Número de oxidación dos elementos.

Carga iónica.

Elementos.

Ións monoatómicos.

Combinacións binarias.

Nomenclatura sistemática, nomenclatura de Stock e nome clásico dos compostos químicos. Combinacións binarias con hidróxeno: hidrácidos, hidróxeno con outros non-metais e hidruros metálicos.

Hidróxidos.

Oxiácidos.

Oxianións.

Sales, sales ternarios e sales ácidos.

Procedementos

Elección da fórmula adecuada para representar un composto químico.

Determinación do número de oxidación dun elemento nun composto.

Nomenclatura e formulación de elementos e ións monoatómicos.




Formulación de compostos binarios.

Nomenclatura de compostos binarios: sistemática, de Stock e nome clásico.

Formulación e nomenclatura de hidrácidos, combinacións binarias de hidróxeno con outros non-metais e hidruros metálicos.

Formulación e nomenclatura de hidróxidos.

Formulación e nomenclatura de oxiácidos e oxianións.

Nomenclatura sistemática funcional de oxiácidos e oxianións.

Formulación e nomenclatura de sales ternarios e sales ácidos.

Nomenclatura sistemática dos sales.

Resolución de problemas sobre composición centesimal, fórmulas empíricas e fórmulas moleculares.

Valores

Valoración da existencia dunha única linguaxe dentro da Química.

Interese polo uso correcto da notación científica.

Recoñecemento da importancia dos novos materiais e valoración crítica das súas aplicacións.

Valoración crítica do efecto dalgunhas actividades industriais que deterioran o medio natural.





1. Fórmulas das substancias químicas

A unidade comeza definindo que é unha fórmula química e as súas clases, amosando exemplos en cada caso. Deseguido, precisa que, como a unidade se centrará nos compostos inorgánicos, só aparecerán fórmulas empíricas ou moleculares.

2. Número de oxidación dos elementos




Comézase explicando o significado do número de oxidación dun átomo nun composto e as súas diferenzas coa carga iónica.

Deseguido preséntanse os principais números de oxidación dos elementos representativos e os metais de transición en tres táboas organizadas por grupos e nas cales se destaca a valencia común a cada grupo.

Finalmente, explícase o procedemento para determinar o número de oxidación dun átomo nun composto e axúdase dun exemplo resolto.

O profesor/a pode propoñer, como síntese, as cuestións seguintes:

— Dicir se coinciden a carga iónica e o número de oxidación do sodio no cloruro de sodio, NaCl. E a do cloro? Iso significa que deben coincidir sempre? Xustificar a resposta.

— Explicar por que a suma alxébrica dos números de oxidación dos átomos que interveñen na fórmula dun ión non é igual a cero.

3. Elementos

Preséntase a formulación e a nomenclatura dos elementos, segundo o tipo de unión que formen (gases monoatómicos, moléculas ou redes cristalinas).

Deseguido, formúlanse e noméanse os ións monoatómicos positivos e os ións monoatómicos negativos.

4. Combinacións binarias

Defínese unha combinación binaria e explícase como se formulan e como se nomean. Para a nomenclatura preséntanse as tres posibilidades: nomenclatura sistemática, nomenclatura de Stock e nome clásico. Un exemplo resolto permite observar como se leva a cabo este proceso na práctica.

Preséntase a formulación e a nomenclatura das combinacións binarias con hidróxeno, que son diferentes no caso de tratarse de hidrácidos en disolución acuosa.

O profesor/a pode propoñer, como ampliación, as actividades seguintes:

— Ler o cadro da marxe titulado Ácidos, e identificar cales das combinacións binarias con hidróxeno o son. Deseguido, explicar por que reciben un nome en estado gasoso e outro en disolución acuosa.

— Ler o cadro da marxe titulado Cianuros, e nomear e formular: cianuro de sodio, cianuro de aluminio, cianuro de cromo (II), cianuro de bario, ácido cianhídrico e cianuro de bismuto (III).

5. Hidróxidos

Ensínase a formulación e a nomenclatura dos compostos formados por un metal e o grupo hidróxido, OH. Un exemplo resolto permite observar a aplicación do procedemento explicado.

O profesor/a pode propoñer, como ampliación, as actividades seguintes:




— Xustificar se a fórmula dun hidróxido pode ser do tipo: M2(OH).

— Dicir se pode existir o hidróxido de triboro.

— Ler o cadro da marxe titulado Peróxidos, e determinar se a fórmula molecular dun peróxido pode conter un único átomo de osíxeno.

6. Oxiácidos

Enunciar a fórmula xeral de todos os oxiácidos e, dado que son un número limitado, preséntanse todos nunha táboa, ordenados segundo o número de oxidación do elemento central.

Seguidamente, danse os exemplos máis significativos de oxiácidos nos que o elemento central é un metal. Amósase a nomenclatura e a formulación dos oxiácidos segundo a nomenclatura sistemática funcional.

A partir da reacción de disociación dos oxiácidos, que orixina un ou máis ións hidróxeno e un oxianión, preséntanse a formulación e a nomenclatura dos oxianións. Ensínase, por medio dun exemplo, a nomenclatura sistemática dos oxianións.

Indícase un enderezo de Internet no que se pode practicar a nomenclatura e a formulación dos oxiácidos.

7. Sales

Obsérvase que a maioría das combinacións binarias son sales e que a combinación dun oxiácido cun hidróxido tamén dá lugar a un sal, pero ternario.

Presentan a formulación e a nomenclatura dos sales ternarios e a súa nomenclatura sistemática. Un exemplo resolto permite observar como se aplican estas regras de formulación e nomenclatura.

Finalmente, ensínase o concepto de sal ácido e preséntase a formulación e a nomenclatura.


— Recoñecer, de entre unha serie de fórmulas dadas, os compostos binarios, os hidrácidos, os hidróxidos, os oxiácidos, os sales ternarios e os sales ácidos.

— Poñer dous exemplos de compostos que se poidan nomear mediante a nomenclatura sistemática, a de Stock e o nome clásico, e dous exemplos que teñan nome único. Deseguido, diferenciar as dúas clases.

8. Composición centesimal dun composto

Defínese a composición centesimal dun composto e relaciónase coa fórmula empírica. Un exemplo resolto axuda a comprender o procedemento para deducir a fórmula empírica e molecular a partir dunha composición centesimal coñecida.

No apartado Ciencia e sociedade explícase a orixe da nomenclatura química, ou dalgúns dos elementos químicos e algunhas das súas aplicacións. Remárcase, sobre todo,




que algúns elementos sen aplicación aparente no momento que foron descubertos son na actualidade parte de novos materiais.

No apartado Exercicios e problemas inclúese unha serie de exercicios para comprobar e consolidar os coñecementos adquiridos na unidade e aplicalos a novas situacións. Estes exercicios e problemas van acompañados da solución, para favorecer o proceso de autoavaliación.

Avaliación Observar unha serie de fórmulas e clasificalas en empíricas, moleculares,

desenvolvidas e estereoquímicas.

Relacionar algúns números de oxidación dos elementos co grupo da Táboa Periódica ao que pertencen.

Determinar o número de oxidación dun elemento nunha fórmula química dada.

Formular e nomear unha serie de especies químicas: elementos, ións monoatómicos, compostos binarios, hidrácidos, hidróxidos, oxiácidos, oxianións, sales ternarios e sales ácidos.

Nomear cinco ácidos e diferenciar os hidrácidos e os oxiácidos.

Formular cinco compostos binarios e, entre eles, dúas combinacións binarias con hidróxeno.

Identificar e nomear unha serie de especies químicas.

Buscar dúas especies químicas de uso cotián e sinalar o seu nome común, a súa fórmula química, o seu nome segundo a nomenclatura sistemática ou a de Stock e algunhas das súas características físicas e químicas.

Calcular a composición centesimal dun composto a partir da súa fórmula empírica, e á inversa. Buscar a fórmula molecular dun composto a partir da súa composición centesimal e da súa masa molecular.

Realizar unha investigación bibliográfica sobre as aplicacións dos elementos dun grupo da Táboa Periódica e dos compostos químicos ou combinacións das cales formen parte. Poñer en común os datos recollidos. Desta maneira, o profesor/a poderá avaliar como valoran os alumnos a importancia dos produtos químicos e o seu interese por descubrir a importancia das reaccións químicas na sociedade actual.




UNIDADE 13. Enlace químico

Obxectivos didácticos Comprender e coñecer os tipos de enlaces químicos máis importantes e entender a

súa relación coas estruturas atómicas dos átomos e a regra do octeto.

Relacionar as propiedades das substancias co tipo de enlace que presentan e utilizar esta relación para deducir as súas propiedades máis coñecidas.

Valorar eticamente o control da utilización de diversos materiais nos diversos labores prácticos da nosa industria.

ContidosConceptos

Enlace químico: distancia de enlace, enerxía de enlace e estabilidade do enlace.

Estrutura de gas nobre: regra do octeto.

Clases de enlaces químicos.

Enlace iónico.

Formación dun composto iónico.

Estrutura dos compostos iónicos.

Número de coordinación dos ións nos compostos iónicos.

Enerxía de rede.

Enlace covalente.

Modelo de Lewis do enlace covalente: enlaces simples, dobres e triplos, e enlace covalente coordinado.

Teoría do enlace de valencia: enlace covalente simple, múltiple e coordinado.

Enlace covalente polar.

Moléculas polarizadas: xeometría molecular e polaridade.

Enlace metálico. Modelo da nube electrónica.

Enlaces intermoleculares: forzas de dispersión, atracción dipolo-dipolo e enlace de hidróxeno.

Tipos de substancias segundo os seus enlaces.

Procedementos

Determinación da estabilidade dun enlace químico.

Aplicación da regra do octeto.




Identificación das diferentes clases de enlaces químicos.

Cálculo da enerxía de rede.

Relación entre a enerxía de rede e a estabilidade dun composto iónico.

Elaboración da estrutura de Lewis dun átomo, molécula ou ión.

Formación e representación dos enlaces covalentes segundo o modelo de Lewis e segundo a teoría do enlace de valencia.

Determinación da polaridade dunha molécula segundo a súa xeometría e a polaridade dos seus enlaces.

Descrición do enlace metálico.

Relación entre as características dos compostos metálicos e os seus tipos de enlace.

Identificación dos enlaces intermoleculares.

Clasificación das substancias segundo os seus enlaces.

Resolución de problemas sobre a enerxía de formación dos compostos iónicos e sobre as estruturas de Lewis.

Valores

Valoración da capacidade da ciencia para darlles resposta ás necesidades humanas.

Valoración crítica dos avances científicos aplicados ao campo dos novos materiais.

Interese e responsabilidade nos traballos en grupo.





1. Concepto de enlace químico

A unidade comeza coa definición de enlace químico. Deseguido, relaciónase a distancia entre os átomos que forman o enlace coa enerxía de enlace e coa súa estabilidade.




Obsérvase despois que os átomos máis estables son os que adquiren a estrutura de gas nobre e que, por iso, moitos átomos, especialmente de elementos representativos, cumpren a regra do octeto.

Noméanse as clases de enlaces químicos segundo a especie química que se una.

No cadro da marxe Notación de Lewis, explícase o máis fundamental para representar mediante a notación de Lewis calquera átomo ou molécula.

O profesor/a pode propoñer, como reflexión, as actividades seguintes:

— Dicir se todos os elementos da Táboa Periódica posúen capacidade para formar enlaces. No caso de que non sexa así, nomear tres elementos que non os formen.

— Xustificar se formarán o mesmo tipo de enlace un ión sodio, un átomo de cobre e unha molécula de hidróxeno.

2. Enlace iónico

A partir da formación de ións positivos e de ións negativos, descríbense as especies químicas que forman o enlace iónico, o cal se define como a unión tridimensional destes ións.

Preséntase esquematicamente a formación do composto iónico cloruro de sodio e, mediante un debuxo, represéntase a disposición dos ións sodio e cloruro no cristal. Ofrécese o acceso a unha páxina de Internet na que se pode observar a simulación dese proceso.

A partir da enumeración dos factores que inflúen na disposición espacial dos ións no cristal, defínese o concepto de número de coordinación dun ión nun cristal e móstrase graficamente a coordinación dos ións cloruro e dos ións sodio no cristal de cloruro de sodio.

Analízase a reacción de formación do cloruro de sodio e, para poder observar as variacións de enerxía, estúdase a reacción directa e por etapas. A partir de aquí, defínese a enerxía de rede ou enerxía reticular. Finalmente, relaciónase a enerxía reticular de cada composto iónico coa súa estabilidade.

O profesor/a pode propoñer, como práctica, a actividade seguinte:

— Utilizar a Táboa Periódica e o cadro da marxe titulado Valencia iónica, para formular e nomear dous compostos iónicos.

3. Enlace covalente

Noméanse algunhas substancias que non poden ser iónicas e caracterízanse polo feito de ter enlace covalente. Explícase a formación do enlace covalente segundo o modelo de Lewis e distínguese entre enlace covalente simple, dobre e triplo.

No cadro da marxe titulado Estrutura de Lewis, preséntanse dúas das características fundamentais da estrutura de Lewis de calquera molécula.

Coa finalidade de introducir o enlace covalente coordinado, preséntase o ión amonio e remárcase que o seu enlace non pode ser semellante aos enlaces




covalentes que se estudaron ata o momento. Así dedúcese a existencia deste novo enlace covalente e explícanse as características segundo o modelo de Lewis.

Despois de describir o enlace covalente a partir do modelo de Lewis, introdúcese a teoría do enlace de valencia, que deriva da mecánica cuántica. A partir desta teoría do enlace de valencia, preséntanse os enlaces simples, os múltiples e o enlace covalente coordinado como enlaces moleculares formados a partir da superposición de dous orbitais atómicos semiocupados, ou dun orbital atómico cheo e outro baleiro no caso do covalente coordinado. Uns esquemas baseados na configuración electrónica dos átomos enlazados permiten visualizalos e, polo tanto, axudan a comprender esta teoría.

Finalmente, destácase que non todos os átomos atraen os electróns da mesma maneira e a partir de aquí elabórase a definición de enlace covalente polar. Unha imaxe da distribución electrónica ao redor dun enlace covalente, dun enlace covalente polar e dun enlace iónico permite observar as diferenzas.

Enúncianse as condicións necesarias para que unha molécula estea polarizada e remárcase que a polarización dunha molécula se debe á distribución global das súas cargas. Nunha táboa con imaxes representativas, relaciónase a polarización dalgunhas moléculas coa súa xeometría molecular e coa suma vectorial dos momentos dipolares.

O profesor/a pode propoñer as actividades seguintes:

— Identificar as diferenzas entre cloro gas e amoníaco gas (solubilidade, punto de fusión...) e relacionalas coas características das súas moléculas.

— Poñer dous exemplos de substancias apolares e dous exemplos de substancias polares.

— Ler o cadro da marxe titulado Electronegatividade e enlace, e clasificar cinco compostos en iónicos, covalentes apolares e polares.

4. Enlace metálico

Recórdase que a maioría dos elementos son metais e descríbese o enlace metálico segundo o modelo de nube electrónica.

Represéntanse algunhas das estruturas metálicas máis comúns, propias do empaquetamento compacto dos metais.


— Relacionar as características do modelo de nube electrónica coas propiedades dos metais: condutividade térmica e eléctrica, opacidade...

5. Enlaces intermoleculares

Mediante a invitación a reflexionar sobre as forzas de atracción entre moléculas covalentes, preséntanse as forzas de dispersión, a atracción dipolo-dipolo e o enlace de hidróxeno. Ademais de definilas, estúdase que moléculas poden presentalas e que características teñen. Unhas imaxes permiten observar aspectos concretos, como a formación dun dipolo instantáneo, un dipolo inducido, a




orientación da atracción dipolo-dipolo o os enlaces intramoleculares (enlace covalente polar) e intermoleculares (ponte de hidróxeno) do fluoruro de hidróxeno.

O profesor/a pode propoñer, como práctica, a actividade seguinte:

— Identificar o tipo de forza intermolecular dalgunhas substancias. Por exemplo, o amoníaco líquido, o helio líquido, o bromuro de hidróxeno líquido...

6. Tipos de substancias químicas segundo os seus enlaces

Nunha táboa ordénanse os diferentes tipos de enlaces, que partículas presentan, cales son as propiedades máis importantes que teñen e algúns exemplos característicos.

No apartado Ciencia e sociedade preséntase un material moi antigo, o vidro, algúns datos importantes da súa historia e dúas das súas aplicacións máis recentes.

Na Resolución de exercicios e problemas preténdese que o alumno/a profunde:

No cálculo da enerxía de rede.

Na elaboración de estruturas de Lewis das moléculas.

No apartado Exercicios e problemas inclúense exercicios para comprobar e consolidar os coñecementos adquiridos na unidade e aplicalos a novas situacións. Estes exercicios e problemas van acompañados da solución, para favorecer o proceso de autoavaliación.

Avaliación Xustificar o motivo polo cal os átomos forman enlaces e por que os gases nobres

constitúen unha excepción.

Escribir a reacción de formación por etapas dun ou máis compostos iónicos e calcular a súa enerxía reticular.

Analizar diversas moléculas covalentes e elaborar as súas estruturas de Lewis e os seus enlaces segundo a teoría do enlace de valencia. Por exemplo, da auga, o ión hidroxilo, o amoníaco, o etileno, o dióxido de nitróxeno...

Citar tres exemplos de enlaces covalentes polarizados, e sinalar o sentido da polarización, e tres exemplos de enlaces covalentes non-polarizados. Deseguido, nomear dúas moléculas apolares e dúas moléculas polares, formadas por dous tipos de átomos diferentes como mínimo.

Elaborar un pequeno informe no que se explique por que os metais teñen estruturas compactas e nomear algunhas diferenzas respecto das estruturas formadas por enlaces iónicos e, sobre todo, por enlaces covalentes.




Formular e nomear dous compostos covalentes que só presenten enlace covalente e dous compostos covalentes que presenten, ademais, forzas intermoleculares. Indicar as súas semellanzas e as súas diferenzas.

Poñer en común sobre o tema seguinte: Importancia da existencia do enlace de hidróxeno para a vida na Terra.

Expoñer oralmente as diferenzas entre composto iónico, composto covalente e composto metálico.

Clasificar unha serie de substancias segundo o tipo de enlace e enumerar as súas principais características (forzas de enlace, solubilidade, punto de fusión, condutividade eléctrica...).

Realizar experimentos sinxelos de laboratorio que permitan clasificar as substancias tendo en conta algunhas das súas propiedades fundamentais, como a solubilidade, o punto de fusión e a condutividade eléctrica.

Formar grupos de traballo e describir as características que debería ter un material ignífugo, un illante térmico e un illante eléctrico para cumprir as súas funcións. Deseguido, propoñer o tipo de enlace que debería presentar. Despois, realizar unha pequena investigación bibliográfica para encontrar un exemplo comercial de cada un e para determinar o tipo de enlace. Finalmente, poñer en común os resultados obtidos. Desta maneira, o profesor/a poderá avaliar se os alumnos relacionan o enlace das substancias coas propiedades que presenten.




UNIDADE 14 . Reaccións químicas

Obxectivos didácticos Interpretar as reaccións químicas como procesos de transformación dunhas

substancias noutras.

Escribir, axustar e interpretar as reaccións químicas en termos atómico-moleculares e molares.

Determinar mediante cálculos estequiométricos as cantidades que interveñen nunha reacción.

Analizar criticamente os procesos industriais da química actual en termos de biodegrabilidade dos produtos e aproveitamento e reciclaxe dos residuos.

ContidosConceptos

Reacción química.

Ecuación química.

Significado cualitativo dunha ecuación química.

Axuste das ecuacións químicas.

Significado cuantitativo dunha ecuación química.

Tipos de reaccións químicas: de síntese, de descomposición, de desprazamento e de dobre desprazamento.

Cálculos baseados nas ecuacións químicas: con masas, con volumes de gases a 1 atm e 0 °C e con volumes en condicións diferentes.

Reactivo limitante.

Cálculos con reactivos en disolución.

O rendemento nas reaccións químicas.

Obtención industrial de materiais: carbonato de sodio e amoníaco.

A chuvia ácida.

O efecto invernadoiro.

Procedementos

Identificación dos reactivos e dos produtos dunha reacción química.

Determinación dos coeficientes dunha ecuación química polo método de tenteo e polo método do sistema de ecuacións.

Interpretación atómico-molecular e interpretación molar dunha ecuación química.




Identificación dos diferentes tipos de reaccións químicas.

Resolución de problemas con ecuacións químicas: cálculos con masas, con volumes de gases a 1 atm e 273 K e con volumes de gases en condicións diferentes.

Resolución de problemas con reactivo en exceso e con reactivos en disolución.

Aplicación do rendemento dunha reacción química.

Resolución de problemas nos que aparezan cálculos estequiométricos con reactivo limitante ou en disolución.

Identificación das etapas na síntese industrial do carbonato de calcio e do amoníaco.

Identificación das causas da deterioración do medio natural.

Determinación de medidas para evitar a contaminación industrial.

Valores

Valoración crítica dos avances científicos e tecnolóxicos.

Interese pola aplicación industrial dos avances científicos e tecnolóxicos.

Valoración crítica dos efectos dalgunhas actividades industriais que deterioran o medio natural.

Actividades de aprendizaxeA primeira páxina da unidade contén unha imaxe acompañada dun texto que nos amosa a presenza das química en diferentes ámbitos da vida.




1. Concepto de reacción química

A partir da descrición dunha reacción química introdúcese o concepto.

Coa axuda dunha imaxe descríbese o proceso de ruptura e formación de enlaces que caracteriza toda reacción química.

O profesor/a pode propoñer, como ampliación, a actividade seguinte:

— Ler o cadro titulado Importancia dos cambios químicos, e buscar un exemplo de reacción de combustión, de fermentación, da dixestión humana dos alimentos e dunha reacción química que se utilice na industria.




2. Ecuacións químicas

Descríbese a reacción observada no apartado anterior e indícase que unha persoa que descoñeza a nosa lingua non poderá interpretar o significado. Así chégase á definición de ecuación química e á necesidade de escribila de maneira que teña un significado unívoco.

A partir da expresión dunha ecuación química danse as normas de escritura e interpretación de calquera ecuación química e o seu significado cualitativo. Deseguido iguálase o número de átomos de cada elemento para os reactivos e os produtos dunha ecuación química e noméase e defínese esta operación. Seguidamente preséntanse dous métodos de axuste, que se aplican en dous exemplos resoltos.

Indícase un enderezo de Internet ao que se pode acceder para practicar o axuste de ecuacións químicas.

Finalmente, interprétase cuantitativamente a ecuación química axustada da descomposición do clorato de potasio. Da relación molecular que se desprende directamente da ecuación química axustada pásase, multiplicando polo número de Avogadro, á relación molar e, recordando o volume dun mol de gas a 1 atm e 273 K, á relación entre volumes de gases.


— Axustar tres ecuacións químicas e dar o seu significado cualitativo e cuantitativo.

3. Tipos de reaccións químicas

Preséntanse as reaccións químicas clasificadas segundo os mecanismos de intercambio que se producen. Cada tipo de reacción vai acompañada da súa definición, uns exemplos de reaccións deste tipo tomadas da industria, a descrición dun método identificativo e a imaxe da montaxe dun dos exemplos dados deste tipo de reacción.


— Observar os exemplos acompañados de imaxes que aparecen no apartado e describir como se identifica que se produciu unha reacción química.

4. Cálculos estequiométricos

Este apartado pretende que os alumnos adquiran as estratexias de resolución de problemas a partir das ecuacións químicas. Para iso, propuxéronse exemplos resoltos de cálculos con masas, de cálculos con volumes a 1 atm e 273 K, de cálculos con volumes en condicións diferentes a 1 atm e 273 K, de cálculos con reactivo limitante e de cálculos con reactivos en disolución. En cada caso, engadíronse as expresións que se necesitaban (por exemplo, a ecuación dos gases ideais).

Ofrécese un enderezo de Internet no que se observa nunha simulación como progresa unha reacción na que existe reactivo limitante.




O profesor/a pode propoñer, como repaso, a actividade seguinte:

— Un problema de reaccións químicas con cálculos teóricos, é dicir, que teña como datos iniciais m gramos ou n moles de substancia, de masa molecular Mr, e no que haxa que encontrar a masa ou o volume final dun dos produtos da reacción.

5. O rendemento nas reaccións químicas

Lémbrase como se procede para calcular a cantidade de produto que se espera obter dunha reacción química. Deseguido enúncianse as causas polas que os rendementos das reaccións químicas non adoitan ser na práctica do 100 %. Un exemplo resolto permite observar como se aplica o rendemento das reaccións químicas nun caso concreto.


— Ler o cadro da marxe titulado a pureza dos reactivos, e resolver un exercicio similar ao exemplo dado.

6. Obtención industrial de materiais

Introdúcese o apartado recordando que unha importante aplicación dos procesos químicos é a síntese industrial e que se han de ter en conta as repercusións, tanto as positivas (a súa utilidade) coma as negativas (contaminación, esgotamento das materias primas, accidentes...).

Deseguido preséntanse dous procesos industriais moi coñecidos, a síntese do carbonato de sodio polo método Solvay e a síntese de Haber do amoníaco. Cada proceso vai acompañado das reaccións que se producen, as fases nas que se levan a cabo e algunhas das utilidades do produto.

7. Industria química e medio natural

No apartado estúdanse tres das causas da deterioración do medio natural por parte da industria: o uso de fontes de enerxía contaminantes e as súas importantes consecuencias: a chuvia ácida e o efecto invernadoiro; os produtos ou os subprodutos das reaccións químicas que chegan ao medio natural en forma de gases ou a través de desperdicios; e, finalmente, a utilización dalgúns produtos químicos cunha toxicidade que non era coñecida cando se descubriron.

Deseguido cítanse algunhas medidas encamiñadas a evitar esta contaminación. Entre elas: o aproveitamento das emisións gasosas, a purificación das augas residuais, a degradación de produtos e a reciclaxe de residuos sólidos.

O apartado finaliza coa descrición de dous problemas ambientais de grande actualidade: a chuvia ácida e o efecto invernadoiro.

No apartado Ciencia e sociedade preséntanse dous retos da industria química na actualidade: a sostibilidade e a biodegradabilidade. Reflexiónase sobre as consecuencias no medio natural das necesidades humanas e sobre a limitación das materias primas en xeral.




No apartado Exercicios e problemas inclúese unha serie de exercicios para comprobar e consolidar os coñecementos adquiridos na unidade e aplicalos a novas situacións. Estes exercicios e problemas van acompañados da solución, para favorecer o proceso de autoavaliación.


Para o traballo experimental, e como un complemento dos contidos procedementais e actitudinais, recoméndase a realización da práctica que se presenta ao final do libro Valoración redox.

Avaliación Elixir unha reacción química, por exemplo a reacción do ácido sulfúrico co

hidróxido de sodio, identificar os reactivos e os produtos, escribir a ecuación química correspondente, igualar a ecuación e interpretar desde o punto de vista atómico-molecular e desde o punto de vista molar.

Buscar exemplos de reaccións químicas na vida cotiá (acender un misto, aplicar auga osixenada a unha ferida...) e indicar o tipo de reacción de que se trata.

Resolver problemas que inclúen cálculos con masas, volumes en distintas condicións de temperatura e presión, reactivo limitante, reactivos en disolución e rendementos.

Formar grupos de traballo, elixir unha síntese química industrial, buscar bibliografía e elaborar un traballo que inclúa:

— Reaccións do proceso.

— Condicións de cada reacción e rendemento.

— Procedencia e abundancia actual dos reactivos.

— Usos dos produtos. Comportaron algunha mellora na calidade de vida das persoas?

— Contaminación producida pola empresa: do aire, da auga, do solo, acústica...

Desta maneira o profesor/a poderá avaliar a capacidade de traballo en grupo do alumno/a, o seu respecto polas achegas dos compañeiros e compañeiras, o seu interese polos problemas ambientais derivados das aplicacións tecnolóxicas da ciencia e a súa valoración da capacidade da ciencia para solucionar algúns problemas da humanidade.

Crear e realizar dúas reaccións sinxelas de laboratorio, escribir as ecuacións químicas correspondentes e axustar as ecuacións. Atención especial ao uso adecuado do material e os produtos empregados.




UNIDADE 15. Termoquímica, cinética e equilibrio

Obxectivos didácticos Recoñecer a existencia dun intercambio de enerxía cando se produce unha

reacción química.

Utilizar a teoría das colisións e a teoría do estado de transición para explicar como ocorren as reaccións.

Enunciar o principio de Le Chatelier e aplicalo para determinar como se reaxusta un equilibrio cando se introducen cambios nel.

Valorar criticamente a utilización que fai a industria dos métodos de aproveitamento da calor absorbida ou desprendida nos procesos químicos.

ContidosConceptos

Intercambio de enerxía nas reaccións químicas.

Calor de reacción: reaccións endotérmicas e exotérmicas.

Calor de reacción a volume constante e calor de reacción a presión constante.

Entalpía de reacción.

Entalpía estándar de reacción.

Lei de Hess.

Cinética química.

Velocidade de reacción.

Teoría das colisións.

Teoría do estado de transición: enerxía de activación.

Factores que inflúen na velocidade de reacción.

Catalizadores e tipos de catalizadores.

Equilibrio químico. Estado de equilibrio.

Características do equilibrio.

A constante de equilibrio.

Principio de Le Chatelier.

Procedementos

Relación entre a enerxía total dos reactivos e dos produtos e a absorción ou a cesión de enerxía ao medio.




Identificación das reaccións endotérmicas e exotérmicas.

Determinación do carácter endotérmico ou exotérmico dunha reacción polo signo da variación de entalpía.

Resolución de problemas con cálculos de entalpías.

Aplicación da lei de Hess ao cálculo de entalpías de reacción.

Resolución de problemas nos que se aplica a lei de Hess.

Descrición dunha reacción química a partir da teoría das colisións e da teoría do estado de transición.

Identificación dos factores que inflúen na velocidade de reacción e descrición da súa influencia.

Identificación do estado de equilibrio dun sistema.

Cálculo e aplicación da constante de equilibrio.

Aplicación do principio de Le Chatelier.

Resolución de problemas nos que se calcula a constante de equilibrio dunha reacción química e nos que se utiliza para atopar concentracións no equilibrio.

Valores

Actitude reflexiva ante os avances científicos e a súa posible aplicación na mellora da calidade de vida.

Valoración das achegas, positivas e negativas, dos novos produtos creados por medio de procesos químicos.

Valoración da capacidade da ciencia para dar resposta ás necesidades humanas.





1. Intercambio de enerxía nas reaccións químicas

O apartado comeza amosando, por medio dunha táboa, os intercambios de enerxía que acompañan as reaccións químicas e, a partir dunhas imaxes, algúns dos tipos de enerxía que se intercambian. Deseguido, céntrase na enerxía que se intercambia máis habitualmente cando se produce unha reacción química, a calor.




No cadro da marxe, destácanse os conceptos de sistema e medio, e descríbense, coa axuda de imaxes, os tres tipos de sistemas que existen: abertos, pechados e illados.

A partir dunha táboa comparativa na que aparecen os gráficos de dúas reaccións, distínguese entre reaccións endotérmicas e reaccións exotérmicas.

Dado que as reaccións máis comúns se levan a cabo a volume constante (recipientes pechados) ou a presión constante (recipientes abertos á atmosfera), defínese a calor de reacción a volume constante e a calor de reacción a presión constante e obsérvase que a primeira é igual á variación de enerxía interna do sistema, polo que se deduce que non depende do proceso que siga a reacción.

Introdúcese unha nova función de estado, a entalpía, e dise que o seu incremento é igual á calor a presión constante. Deseguido descríbense as características e, nunha táboa, descríbese como se poden diferenciar as reaccións polo signo da entalpía.

Seguidamente, introdúcese a magnitude entalpía estándar e descríbese unha reacción química na que aparece esta magnitude. Despois preséntase a entalpía molar estándar de formación e utilízase na descrición dunha reacción de formación. A aplicación do incremento de entalpía amósase nun exemplo resolto.

2. Lei de Hess

Descríbese un proceso químico mediante unha única reacción e mediante unha reacción por etapas que se utiliza como exemplo para enunciar a lei de Hess. Deseguido, aplícase a lei de Hess para calcular a entalpía estándar de formación do metano nun exemplo resolto.


— Explicar as condicións necesarias para poder aplicar a lei de Hess.

— Relacionar a lei de Hess e o principio de conservación da enerxía.

— Aplicar a lei de Hess a unha reacción coñecidas as entalpías de formación dos reactivos e dos produtos.

3. Cinética química

Defínese cinética química e enúncianse os aspectos que trata para chegar ao concepto de velocidade de reacción.

Coa finalidade de interpretar por que hai reaccións rápidas e lentas e por que certos factores son capaces de modificar a velocidade de reacción, estúdase a teoría das colisións e a teoría do estado de transición, que permiten coñecer que sucede nas moléculas das substancias cando reaccionan.

Antes de estudar os factores que inflúen na velocidade de reacción, diferéncianse os sistemas homoxéneos dos heteroxéneos. Despois explícanse estes factores. Obsérvase, coa axuda de imaxes, como inflúen na velocidade de reacción e utilízase a teoría das colisións para explicar esta influencia.




Despois preséntanse os dous tipos de catalizadores que existen, positivos e negativos, e destácase a súa acción sobre a enerxía do complexo activado, coa axuda de dous gráficos.

4. Reaccións de combustión

Define unha reacción de combustión, o combustible e o comburente. Remárcase a importancia actual destas reaccións e cítanse reaccións de combustión na vida cotiá.

Indícanse os produtos da reacción e aplícanse estes conceptos nun exemplo resolto.

5. Equilibrio químico

Lémbranse as reaccións que se estudaron ata este momento e pásase a presentar unha reacción cuns produtos que reaccionan entre eles e volven dar os reactivos. A presentación en forma de táboa das dúas reaccións, directa e inversa, e a imaxe destas reaccións serven de soporte para presentar o concepto de estado de equilibrio.

Despois estúdanse as características do equilibrio mediante unha gráfica velocidade-tempo e unha gráfica concentración-tempo.

Seguidamente, estúdase a reacción de formación do ioduro de hidróxeno e as súas velocidades de reacción directa e inversa para introducir o concepto da constante de equilibrio e aprender a calculala mediante a lei de acción de masas. Uns exemplos permiten observar a lei de acción de masas para diversas reaccións reversibles, e nun exemplo resolto calcúlase a constante de equilibrio a partir de cantidades iniciais expresadas en volume.

Enúnciase o principio de Le Chatelier e reflexiónase sobre como lle afecta ao equilibrio químico unha alteración dalgún dos factores (temperatura, presión ou concentracións) que interveñen nese equilibrio. Para clarificar esta influencia, descríbense as consecuencias de cada un destes cambios en xeral e para a reacción de formación do amoníaco.

Indícase un enderezo de Internet que ofrece unha simulación na que se observa como afecta a variación da concentración a un sistema en equilibrio.

O profesor/a pode propoñer, como ampliación, as seguintes actividades:

— Le o cadro da marxe titulado Catalizadores e equilibrio, e explicar por que engadir un catalizador a unha reacción en equilibrio non a modifica.

— Calcular a constante de equilibrio dunha reacción a partir das leis de velocidade directa e inversa e comparala coa expresión obtida a partir da lei de acción de masas.

No apartado Ciencia e sociedade preséntanse algúns dos usos, diferentes da propulsión de vehículos, da enerxía procedente dos combustibles. Amósase o seu uso na Antigüidade e o seu uso actual. Desta maneira pode reflexionarse sobre os avances




científicos e técnicos pero dándose conta de que moitas das aplicacións máis comúns da enerxía dos combustibles iniciáronse na Antigüidade.

Para analizar a enerxía que pode desprenderse dunha reacción química, sobre todo das combustións, e o seu aproveitamento polo ser humano poden levarse a cabo actividades como as seguintes:

Comparar a fonte de enerxía que utilizaban os exipcios na produción do vidro (terceiro milenio antes de Cristo) e as fontes de enerxía actuais.

Analizar os métodos de calefacción das casas na Idade Media (combustibles utilizados, contaminación) e na actualidade.

Efectuar unha investigación bibliográfica sobre as reaccións químicas como fontes de enerxía, onde se utilizan, para que procesos e que consecuencias comportan (esgotamento de materia prima, contaminación, posibilidades de accidentes) e levar a cabo un coloquio no que se expoñan as conclusións obtidas.

En Resolución de exercicios e problemas preténdese que o alumno/a:

Profunde na aplicación da lei de Hess para o cálculo de entalpías estándar.

Lembre e practique o cálculo da constante de equilibrio e o utilice para determinar concentracións no equilibrio.

En Exercicios e problemas inclúese unha serie de exercicios para comprobar e consolidar os coñecementos adquiridos na unidade e aplicalos a novas situacións. Estes exercicios e problemas van acompañados da solución para favorecer o proceso de autoavaliación.


Para o traballo experimental e como complemento dos contidos procedementais e actitudinais, recoméndase a realización da práctica Calor de disolución, do final do Libro do Alumno.

Avaliación Poñer exemplos de reaccións que absorban enerxía e de reaccións que desprendan

enerxía, identificando o tipo de enerxía e sinalando as endotérmicas e as exotérmicas.

Sinalar as diferenzas entre entalpía de reacción, entalpía estándar de reacción e entalpía estándar de formación.

Calcular a entalpía dunha reacción aplicando a lei de Hess.

Explicar como se produce unha reacción química segundo a teoría das colisións e segundo a teoría do estado de transición. Deseguido, comentar nun coloquio que factores ten en conta cada unha das teorías e por que a segunda se considera mellor que a primeira.




Explicar un proceso de combustión cotián, distinguir o combustible do comburente e resolver algún problema relacionado cunha combustión.

Escribir a ecuación termoquímica dunha reacción reversible, calcular o valor da constante de equilibrio para unha temperatura e presión determinadas e xustificar o efecto dalgunhas accións sobre o equilibrio.

Investigar o uso industrial dos catalizadores e dar dous exemplos de catalizadores que aumenten a velocidade de reacción, indicando a reacción que catalizan. Ademais, poñer dous exemplos de catalizadores negativos, indicando tamén a reacción que inhiben. Desta maneira o profesor/a pode avaliar a curiosidade dos alumnos polo contorno e polos temas de actualidade relacionados coa ciencia, así como o espírito crítico desenvolvido fronte ás informacións pseudocientíficas do contorno.




UNIDADE 16. Compostos do carbono

Obxectivos didácticos Coñecer a estrutura electrónica do átomo de carbono e comprender as

características propias dos seus compostos.

Distinguir os diversos grupos de compostos do carbono e formular e nomear correctamente os máis importantes.

Comprender a necesidade de limitar as emisións de CO2 ocasionadas polos combustibles fósiles e analizar as súas consecuencias.

Coñecer a natureza do petróleo e algúns dos produtos obtidos a partir del.

ContidosConceptos

O carbono e a súa presenza na natureza.

Enlaces do carbono: sinxelos, dobres e triplos.

Compostos do carbono: as súas características.

Fórmulas dos compostos do carbono: semidesenvolvidas ou desenvolvidas.

Hidrocarburos.

Alcanos lineais e ramificados.

Serie homóloga.

Radicais alquilo.

Alquenos lineais e ramificados.

Alquinos lineais e ramificados.

Hidrocarburos cíclicos.

Hidrocarburos aromáticos.

Grupos funcionais: alcohois, éteres, aldehidos, cetonas, ácidos carboxílicos, ésteres, aminas, amidas e nitrilos.

Isomería.

Isomería estrutural.

Estereoisomería.

Petróleo: formación, extracción, refinación.

Gasolina.




Procedementos

Identificación da presenza do carbono na natureza.

Formulación e nomenclatura de alcanos de cadea lineal e de cadea ramificada, de alquenos lineais e ramificados e de alquinos de cadea lineal e ramificada.

Identificación de hidrocarburos cíclicos e aromáticos.

Formulación e nomenclatura de hidrocarburos cíclicos e ramificados.

Formulación e nomenclatura de derivados haloxenados, compostos osixenados (alcoholes, éteres, aldehidos, cetonas, ácidos carboxílicos e ésteres) e nitroxenados (aminas, amidas e nitrilos).

Identificación de dous ou máis compostos isómeros e do seu tipo de isomería.

Descrición dunha boa gasolina para motor.

Resolución de problemas con determinación de fórmulas moleculares orgánicas e con cálculos estequiométricos baseados en reaccións dos compostos do carbono.

Valores

Valoración da prevención como a maneira máis útil de salvagardar a saúde, evitando a adquisición de hábitos nocivos que a prexudiquen.

Concienciación da perigosidade dalgúns hábitos nocivos.





1. O carbono

A unidade ábrese recordando as orixes da química orgánica: a primeira síntese dunha substancia orgánica, a urea, superándose desta forma a barreira do vitalismo.

Deseguido, estúdase a capacidade de enlace dos átomos de carbono e preséntanse os tres tipos de enlace dos que pode formar parte (sinxelo, dobre e triplo) mediante os modelos moleculares do etano, o eteno e o etino.

Por último, enúncianse as características xerais dos compostos de carbono e reflexiónase sobre o tipo de fórmula química máis conveniente para representalos.





— Ler o cadro da marxe titulado Ciclo do carbono, e representar as etapas principais do ciclo do carbono.

— Montar varias moléculas orgánicas utilizando un xogo de modelos moleculares.

2. Hidrocarburos de cadea aberta

Preséntanse mediante un esquema os diferentes tipos de hidrocarburos. Deseguido, introdúcense os alcanos de cadea lineal coas súas regras de formulación e nomenclatura e, a partir da táboa onde se presentaron, defínese o concepto de serie homóloga e o de radical alquilo ou grupo alquilo, así como a nomenclatura destes últimos. as regras de formulación e nomenclatura dos alcanos lineais son ademais a base para a introdución das regras de formulación e nomenclatura dos alcanos ramificados.

Despois, preséntase en forma de táboa a formulación e a nomenclatura dos alquenos e os alquinos lineais, primeiro, e dos alquenos e alquinos ramificados logo.

Deseguido preséntanse os derivados haloxenados.

Dous exemplos resoltos amosan a aplicación práctica das regras de formulación e nomenclatura de alquenos, alquinos e derivados haloxenados.

Ademais dos exercicios propostos no apartado, o profesor/a pode propoñer, como ampliación, as seguintes actividades:

— Ler o cadro da marxe titulado Determinación do carbono, e efectuar unha práctica que consista en determinar se unha substancia dada contén ou non carbono.

— Ler o cadro da marxe titulado Identificación de alcanos, e efectuar unha práctica que consista en determinar se unha substancia dada é un alcano ou non.

3. Hidrocarburos de cadea pechada

Preséntanse os hidrocarburos alicíclicos, diferenciando os cicloalcanos, os cicloalquenos e os cicloalquinos, e danse as regras para a súa nomenclatura e algúns exemplos.

O último tipo de hidrocarburos, os aromáticos, introdúcese deseguid. Descríbense e amósase como nomear os derivados sinxelos do benceno.

4. Compostos osixenados

No cadro da marxe defínese o concepto de grupo funcional para, despois, presentar nunha táboa os grupos funcionais dos compostos osixenados e nitroxenados.

Preséntanse os derivados osixenados (alcohois e fenois, éteres, aldehidos e cetonas, ácidos carboxílicos e ésteres), as súas características, a súa nomenclatura e algúns exemplos nos que se destaca a terminación propia do grupo funcional.




Varios exemplos permiten observar como se identifica o grupo funcional e como se nomea un composto calquera.

Indícase un enderezo de Internet no que se pode observar unha visión tridimensional de distintas moléculas.

5. Compostos nitroxenados

Preséntanse os derivados nitroxenados (aminas, amidas e nitrilos), enúncianse as súas características principais e a súa nomenclatura e danse algúns exemplos nos que se destaca a terminación propia do grupo funcional.

O profesor/a pode propoñer as seguintes actividades:

— Relacionar a fórmula de cada grupo funcional co seu nome e coa terminación que se aplica a calquera molécula desa familia.

— Escribir unha fórmula calquera que responda a cada grupo funcional e nomear o composto resultante.

— Buscar as características físicas e químicas dalgunha familia (amidas, aminas, alcohois), redactar un informe cos datos obtidos e expoñelos aos compañeiros.

6. Isomería

Indícase que unha fórmula molecular se pode corresponder a máis dun composto orgánico. A partir de aquí introdúcese o concepto de isomería. Deseguido preséntanse os diferentes tipos de isomería: estrutural ou plana e estereoisomería.

Dentro da isomería estrutural preséntanse nun cadro os tres tipos: de cadea, de posición e de función, acompañado en cada caso dun exemplo. No exemplo noméanse dous compostos e a súa fórmula semidesenvolvida, e obsérvase que a fórmula molecular é a mesma para os dous, é dicir, que son isómeros.

Deseguido, defínense os estereoisómeros e diferénciase a isomería xeométrica da óptica.

Un exemplo visualiza a isomería xeométrica ou cis-trans.

Descríbese o comportamento dos isómeros ópticos ante a luz polarizada. Unha imaxe amosa a desviación. Preséntase como responsable desta isomería o átomo de carbono asimétrico. Unha imaxe amosa que a diferenza entre dous isómeros ópticos é que non son superpoñibles. Defínense os conceptos enantiómero, quiral e mestura racémica.

Finaliza o apartado amosando diastereoisómeros e compostos meso-.

7. Derivados do petróleo

Descríbense a formación, a extracción e a refinación do petróleo coa axuda de imaxes que facilitan a comprensión dos diferentes procesos. Seguidamente preséntanse, mediante o debuxo dunha columna de fraccionamento, algúns dos seus derivados procedentes da refinación, indicando a temperatura á que se separaron do resto dos compostos, o número medio de átomos de carbono e algunhas das súas aplicacións.




Deseguido, o apartado céntrase nun dos derivados do petróleo que máis interesa, a gasolina. Enúncianse as características que debe ter unha boa gasolina para motor e explícase que é o índice de octanos. Por último, preséntanse tres métodos alternativos para obter gasolina co índice de octanos apropiado a partir do petróleo.


— Redactar un informe onde se explique a formación do petróleo.

— Identificar o proceso de reformado coas reaccións de isomerización, buscar información sobre ese proceso e enunciar dúas reaccións que se produzan durante este proceso.

No apartado Ciencia e sociedade abórdase a Síntese orgánica. Estúdase a súa finalidade e tipos. Distínguense as diferentes fases dunha investigación de síntese orgánica e sinálase a gran cantidade de produtos que se obtñnen desta industria, así como os riscos ambientais que poden ocasionar.

En Resolución de exercicios e problemas preténdese que o alumno/a:

Recorde conceptos e procedementos que estudou ao longo de todas as unidades de química, aplicándoos a procesos propios da química do carbono: composición centesimal, fórmula empírica, fórmula molecular, reacción química, reactivo en exceso e rendemento.

En Exercicios e problemas inclúese unha serie de exercicios para comprobar e consolidar os coñecementos adquiridos na unidade e aplicalos a novas situacións. Estes exercicios e problemas van acompañados da solución para favorecer o proceso de autoavaliación.


Para o traballo experimental e como complemento dos contidos procedementais e actitudinais, recoméndase a realización das prácticas que se detallan ao final do libro: Preparación do xabón, Análise da aspirina e Determinación do contido en ácido acético dun vinagre.

Avaliación Enumerar as características máis importantes dos compostos do carbono:

solubilidade, temperaturas de fusión e de ebulición, condución eléctrica, velocidade de reacción e tipo de enlace.

Elaborar a estrutura de Lewis do metano, o etano, o propano, o eteno, o propeno, o etino e o propino.

Buscar exemplos de compostos do carbono na vida cotiá, identificar o seu grupo funcional e clasificalos. Determinar se son naturais ou artificiais.




Formular e nomear diferentes moléculas orgánicas.

Atopar todos os isómeros posibles a partir dunha fórmula molecular dada. Por exemplo, C5H12 o C4H10O. Xustificar se ten sentido utilizar fórmulas empíricas ou moleculares neste caso.

Formar grupos de traballo que realicen un estudo bibliográfico sobre a orixe e as aplicacións dun derivado do petróleo ou un hidrocarburo: gas natural, butano, gasolina, queroseno, lubrificantes. Cada grupo expoñerá unha síntese dos seus resultados aos seus compañeiros.

Calcular a fórmula molecular dun composto orgánico a partir da composición centesimal e da masa molecular. Debuxar unha fórmula desenvolvida que poida corresponderse coa fórmula molecular calculada.

Realizar cálculos estequiométricos a partir dunha reacción química orgánica.



· web viewfÍsica e quÍmica. Á hora de proceder a estruturar en unidades didácticas a...

Documents