ESPA y ESPAD 1.2

CURSO 2019/20

MODULO:

MATERIA Y ENERGIA I

T.1. LA MATERIA

PROPIEDADES DE LA MATERIA LA MATERIA Llamamos materia a aquello que tiene masa y ocupa un espacio, es decir, tiene volumen. La masa y el volumen son características comunes a toda la materia, por eso se llaman propiedades generales de la materia. Cada clase de materia o sustancia tiene unas propiedades específicas que nos sirven para identificarla. Estas propiedades son: el color, la textura, el estado físico, la temperatura de fusión, la temperatura de ebullición, la densidad, etc.

El estado físico es una propiedad específica de cada sustancia

ACTIVIDADES

De las siguientes propiedades de la materia, señala las que sean propiedades específicas:

1. El olor.

2. El tamaño.

3. La fragilidad.

4. La dureza.

5. La forma.

6. La temperatura.

PROPIEDADES GENERALES

MASA

La masa indica la cantidad de materia que tiene un cuerpo. Para medirla se utilizan balanzas. En el Sistema Internacional de unidades (SI) se utiliza como patrón de medida el kilogramo (kg ).

Otras unidades que se utilizan son el gramo (g), el miligramo (mg) y la tonelada (t). En la tabla figuran las equivalencias.

Las balanzas miden la masa de los cuerpos

1 tonelada (t) = 1000 kg 1 kilogramo (kg) = 1 kg 1 gramo (g) = 0,001 kg 1 miligramo (mg) = 0,000 001 kg

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ACTIVIDADES

1. ¿A cuántos gramos equivalen 2 kilogramos de azúcar?

2. ¿Cuantos kg hay en 400 g de harina?

VOLUMEN

El volumen nos indica el espacio que ocupa un cuerpo. Para medir el volumen de los líquidos utilizamos recipientes graduados. En los laboratorios se utilizan probetas, pipetas y buretas.

La unidad de volumen en el Sistema Internacional es el metro cúbico (m3). Otras unidades utilizadas son el litro (L) o el decímetro cúbico y el centímetro cúbico o el mililitro. La relación entre ellas está en la siguiente tabla

ACTIVIDADES

1.¿Qué medidas debe tener un cajón (largo, ancho y alto) para que tenga un volumen de 1 m3? 2.Un depósito tiene un volumen de 5 m3. ¿Qué capacidad tiene el depósito en litros? 3.El volumen de un frasco es de 250 cm3. Calcula la capacidad del frasco en litros. 4.¿Cómo determinarías el volumen de un sólido irregular? (Por ejemplo, el volumen de una piedra).

VOLUMEN CAPACIDAD 1 m3 1000 L 1 dm3 1 L 1 cm3 1 mL

Probeta

Pipeta

Bureta

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TEMPERATURA

Temperatura es una medida del movimiento de las partículas que forman las sustancias. A mayor temperatura, mayor agitación de las partículas. Para medir la temperatura utilizamos termómetros: se basan en la dilatación de un líquido (mercurio o alcohol) con la temperatura, en la variación del color con la temperatura, etc. La temperatura se puede medir utilizando diferentes escalas. La graduación de estas escalas se realiza a partir de unos puntos de referencia que son constantes.

Escalas de temperatura

Escala Celsius (ºC). Para calibrar los termómetros se utilizan como puntos de referencia la temperatura de fusión del hielo (que se le asigna 0º) y la temperatura de ebullición del agua (que se le asigna el valor 100º). Establece 100 divisiones entre los puntos de referencia. Cada división es 1 ºC. Cuando hablamos de grados centígrados en la vida diaria nos estamos refiriendo a la escala Celsius.

Escala absoluta o Kelvin (K). Para esta escala la temperatura de fusión del hielo es 273 K y la de ebullición del agua 373 K. Establece 100 divisiones entre los puntos de referencia. Cada división es 1 K. Relación entre ambas escalas: T (K) = T (ºC) + 273

Termómetro

Escala Fahrenheit (ºF). En ella la temperatura de fusión del hielo corresponde a 32 ºF, y la de la ebullición del agua a 212 ºF. Establece 180 divisiones entre los dos puntos de referencia. Cada división es 1 ºF. Para transformar los ºC a ºF o viceversa:

UNA PROPIEDAD ESPECIFICA: LA DENSIDAD

La densidad de un cuerpo es la cantidad de materia que tiene en relación con el espacio que ocupa.

Densidad = Masa / Volumen

Cuando decimos que el agua es más densa que el aceite, estamos diciendo que, en el mismo volumen, el agua tiene más cantidad de materia que el aceite.

En el Sistema Internacional, la densidad se mide en kg/m3. Otras unidades de uso común son el g/cm3 y el kg/l.

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Volumen = 100 cm3

Masa = 90 g

Volumen = 100 cm3

Masa = 800 g

Fíjate que los dos cubos tienen el mismo volumen, pero su masa es diferente. El cubo de acero tiene más masa que el de madera. El acero es más denso que la madera: en el mismo volumen tiene más cantidad de materia.

Densidad de algunas sustancias

Sustancia Densidad Significado

Aire 1,3 kg/m3 1 m3 de aire tiene una cantidad de materia de 1,3 kg de aire

Madera 900 kg/m3 1 cm3 de madera tiene una cantidad de materia de 0,9 g de madera (si colocamos un taco de madera de 1 cm3 en una balanza, ésta marcaría 0,9 g)

Aceite 900 kg/m3 1 litro de aceite tiene una cantidad de materia de 0,9 kg. (si colocamos 1 litro de aceite en una balanza, ésta marcaría 0,9 kg)

Agua 1000 kg/m3 1 m3 de agua tiene una cantidad de materia de 1000 kg de agua (si colocamos 1 m3 de agua en una balanza, ésta marcaría 1000 kg)

Plomo 11 333 kg/m3 1 m3 de plomo tiene una cantidad de materia de 11 333 kg de plomo

Como puedes observar en la tabla, el aceite tiene menor densidad que el agua: esta es la razón de que el aceite flote sobre el agua.

EJEMPLOS

Ejemplo resuelto Sabiendo que la densidad del agua es 1000 kg/m3, halla:

a) Su densidad en kg/L 1000 kg/m3 = 1000 kg/1000 L = 1 kg/L b) Su densidad en g/cm3 1000 kg/m3 = 1 000 000 g/1 000 000 cm3 = 1 g/cm3 c) Su densidad en g/L 1000 kg/m3 = 1 000 000 g/1000 L = 1000 g/L

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Ejemplos resueltos 1. Un taco de madera de 40 cm3 tiene una masa de 36 g. ¿Cuál es la densidad de la madera en g/cm3? Sabemos que la masa = 36 g y el volumen = 40 cm3 La densidad se calcula:

densidad = masa = 36 = 0,9 g / cm 3 volumen 40 2. Sabiendo que la densidad del aluminio es 2,7 g/cm3, ¿cuál es la masa de una esfera de aluminio de 30 cm3? Sabiendo que el V = 30 cm3 y la d = 2,7 g/cm3 Se aplica la fórmula, Masa = Volumen x Densidad = 30 x 2,7 = 81 g 3. La densidad del hielo es 0,9 g/cm3. ¿Qué volumen ocupa 1 kg de hielo? Sabemos que la masa 1 kg = 1000 g y la densidad 0,9 g/cm3 La volumen se calcula:

volumen = masa = 1000 = 1111 cm 3 = 1,1 litros densidad 0,9

Conocida la densidad podemos calcular la masa o el volumen, mediante las siguientes expresiones:

Densidad = Masa Volumen

Masa = Volumen · Densidad

Volumen = Masa Densidad

ACTIVIDADES

1. Sabiendo que la densidad del aceite es 0,9 kg/L, halla:

A) La densidad del aceite en g/L

B) La densidad del aceite en g/cm3

2. Si un m3 de aire pesa 1 kg. ¿Cuál es la densidad del aire expresada en kg/m3?

3. Un clavo de acero de 2,5 cm3 tiene una masa de 20 g. Calcula la densidad del acero.

4. Calcula la masa expresada en kg de un bidón de 3 litros de aceite de oliva. La densidad del aceite de oliva es 900 g/L.

5. La densidad del agua del mar es 1,1 g /cm3. Calcula el volumen expresado en cm3 de 1 kg de agua del mar.

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RECUERDA: La densidad:

! Es una propiedad específica de la materia, cada sustancia tiene una densidad característica.

! Representa la masa que hay en cada unidad de volumen.

! Se puede medir en distintas unidades: kg/m3, g /cm3 o kg/L.

Materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un espacio. ! Las propiedades de la materia pueden ser:

! Generales. Comunes a toda la materia. Son: ! Masa ! Volumen

! Específicas. Diferentes de unas sustancias a otras.

! Propiedades que se pueden medir:

! La masa: ! Indica la cantidad de materia de un cuerpo.

! Se mide con balanzas.

! En el Sistema Internacional se mide en kg.

! El volumen: ! Indica el espacio que ocupa un cuerpo.

! Se mide con recipientes graduados.

! En el Sistema Internacional se mide en m3. ! La temperatura

! Relacionada con el movimiento interno.

! Se mide con termómetros.

! Su unidad en el Sistema Internacional es el kelvin (K).

! La densidad: ! Es la relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que

ocupa.

! En el Sistema Internacional se mide en kg/m3.

ACTIVIDADES

1. Escribe tres propiedades específicas de la materia. 2. ¿Con qué instrumento se mide la masa de un cuerpo? 3. Escribe tres unidades de volumen. 4. Si el volumen de un depósito es de 25 m3, ¿cuál será su capacidad en litros? 5. Se dispone de una botella de 2 litros. Calcula el volumen de la botella en m3 y en cm3.

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6. En una probeta se mide 200 cm3 de agua. A continuación se introduce una piedra de 100 g de masa, el nivel del agua sube hasta 225 cm3 ¿Cuál es el volumen de la piedra? 7. La densidad del mercurio es 13,6 g/cm3. Explica el significado de este dato. 8. La densidad del mármol es 2700 kg/m3.

A) Determina la masa que tiene un bloque de mármol de 1 m3 B) Calcula la masa de otro bloque de mármol de 2,5 m3 C) ¿Qué volumen ocuparían 3 toneladas de mármol?

9.Si un litro de agua tiene una masa de 1 kg. Determina:

A. La densidad expresada en kg/L. B. La densidad expresada en g/cm3. C. Si llenamos una piscina de 200 000 litros ¿Cuál es la masa del agua contenida en la piscina?

ESTADOS FÍSICOS DE LA MATERIA

La materia que nos rodea se presenta en tres estados físicos: sólido, líquido y gaseoso. Cada estado tiene unas características propias que son:

Propiedades SÓLIDO LÍQUIDO GASEOSO

Forma

Mantienen su forma, por lo que no se adaptan a la forma del recipiente que los contiene

No tienen forma propia. Se adaptan a la del recipiente

No tienen forma propia. Se adaptan a la del recipiente

Volumen Tienen un volumen fijo Tienen un volumen fijo No tienen volumen fijo. Se adaptan al del recipiente

Compresibilidad No se comprimen No se comprimen Se comprimen

Expansibilidad No se expanden No se expanden Se expanden

Pueden fluir No fluyen Fluyen Fluyen

ACTIVIDADES

1. ¿Qué forma tiene un litro de leche?

2. ¿Qué volumen ocupa un kilo de gas metano?

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LA TEORÍA CINÉTICA

Para explicar las propiedades de la materia recurrimos a la teoría cinética, que es un modelo basado en dos ideas:

! La materia está constituida por pequeñas partículas, entre ellas existen espacios vacíos. ! Las partículas están en continuo movimiento, que aumenta con la temperatura. La disposición de estas partículas nos permite explicar las propiedades de cada uno de los estados de la materia:

Sólidos Líquidos Gases Las partículas: ! Están fuertemente unidas, muy juntas y ordenadas.

Las partículas: ! Están menos unidas, más separadas y menos ordenadas que

Las partículas: ! No están unidas, se encuentran alejadas entre sí.

! Sólo pueden vibrar, sin cambiar de posición.

las de los sólidos.

! Pueden desplazarse unas sobre otras.

! Se pueden mover libremente.

Actividad resuelta

Según la teoría cinética, ¿por qué pueden fluir los líquidos y los gases? Solución: Según la teoría cinética, los líquidos y los gases pueden fluir porque las partículas que los forman no están muy unidas y pueden desplazarse unas sobre otras (líquidos) o moverse libremente (gases).

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

ACTIVIDADES

1. Según la teoría cinética ¿por qué no pueden fluir los sólidos?

2. El hielo se encuentra en estado sólido. Indica cuál de las siguientes afirmaciones, referidas a las partículas, es correcta:

A) Están unidas por fuerzas muy débiles.

B) Tienen libertad total de movimiento.

C) Poseen movilidad suficiente para adaptarse a la forma del recipiente.

D) No se pueden separar unas de otras, manteniéndose muy unidas.

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LOS CAMBIOS DE ESTADO

El estado en que se presenta una sustancia depende de la temperatura y la presión. Si la temperatura cambia, una sustancia puede pasar de un estado a otro: se produce un cambio de estado.

El agua puede encontrarse en estado sólido, líquido y gaseoso Práctica. Para comprobar que la evaporación es un fenómeno de superficie, se puede colocar la misma cantidad de agua en un vaso estrecho y en un plato. El agua del plato se evapora más rápidamente que la del vaso por tener mayor superficie.

De sólido a líquido o viceversa El proceso mediante el cual al calentar un sólido pasa al estado líquido se denomina fusión. La temperatura a la que tiene lugar el proceso se denomina temperatura de fusión. El proceso inverso se llama solidificación. La temperatura de los puntos de fusión y de solidificación de una sustancia es la misma. De líquido a gas o viceversa El proceso por el que un líquido pasa a gas se llama vaporización y se puede producir mediante dos mecanismos distintos: ebullición y evaporación. La evaporación es el paso de líquido a gas a cualquier temperatura. El cambio de estado se produce solo en la superficie. La ebullición es el paso de líquido a gas cuando se alcanza una determinada temperatura, denominada temperatura o punto de ebullición. El cambio de estado se produce en todo el volumen del líquido. El paso de gas a líquido se denomina condensación. De sólido a gas y viceversa El paso directo de sólido a gas se llama sublimación. Es un cambio de estado poco frecuente en la naturaleza. El proceso inverso, de gas a sólido, se denomina también sublimación inversa o regresiva.

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En el siguiente gráfico se muestran los nombres que reciben los diferentes cambios de estado.

PROPIEDADES ESPECÍFICAS: TEMPERATURA DE FUSIÓN Y DE EBULLICIÓN

Cada sustancia tiene una temperatura de fusión y ebullición características, lo que permite diferenciar unas sustancias de otras. Son propiedades específicas de la materia, que nos permiten identificarla.

Cada sustancia tiene un punto de ebullición diferente

LOS CAMBIOS DE ESTADO Y LA TEORÍA CINÉTICA

La teoría cinética nos permite explicar los cambios de estado.

! Cuando un sólido se calienta, las partículas se mueven más rápidamente hasta que se separan, transformándose en líquido.

! Si seguimos calentando, llega un momento en que las partículas del líquido están tan separadas que se escapan unas de otras y se transforman en gas.

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Actividad resuelta

Sabiendo que la temperatura de fusión del alcohol es -114 ºC y la temperatura de ebullición 78 ºC, determina en qué estado físico se encuentra el alcohol: a) Cuando alcanza la temperatura de -50 ºC b) Cuando alcanza una temperatura de 80 ºC

Solución:

Si la temperatura de fusión es -114 ºC, significa que a temperaturas inferiores el alcohol es sólido y a temperatura superiores está en estado líquido.

Si la temperatura de ebullición es 78 ºC significa que a temperaturas inferiores es líquido y a temperaturas superiores es gas.

A. Si la temperatura es - 50 ºC, el alcohol se encontrará en estado líquido, como se puede ver en la representación gráfica. B. A 80 ºC, como se puede ver en la gráfica, es gas.

ACTIVIDADES

1. Completa las siguientes frases:

A) El paso de sólido a líquido se llama .................

B) El paso de líquido a gas se llama .....................

C) El paso de sólido a gas se llama ......................

D) El paso de gas a líquido se llama .....................

E) El paso de líquido a sólido se llama ...........

2. Indica el estado físico que en el que se encuentran las sustancias A y B a temperatura de 0 ºC y 30 ºC

Punto de fusión (ºC)

Punto de ebullición (ºC)

Estado físico a 0 ºC

Estado físico a 30 ºC

Sustancia A 10 120 Sustancia B -60 -5

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SUSTANCIAS PURAS Y MEZCLAS. CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA

Un sistema material es una porción de materia que se considera de forma aislada para ser objeto de estudio. Teniendo en cuenta su composición, los sistemas materiales pueden clasificarse en mezclas y sustancias puras.

La materia puede estar formada por una sola sustancia o por varias sustancias mezcladas en proporción variable.

La materia se clasifica en: • Mezclas • Sustancias puras Las sustancias puras tienen unas propiedades específicas que las caracterizan, las mezclas no.

Por ejemplo, el agua tiene unas propiedades específicas que la caracterizan: siempre hierve a 100 ºC, se congela a 0 ºC y su densidad es 1 kg/L. En cambio, la mezcla de agua y alcohol tendrá un punto de fusión, de ebullición y una densidad cuyos valores dependerán de la proporción en la que estén sus componentes.

MEZCLAS HOMOGÉNEAS Y HETEROGÉNEAS

En la vida real, lo frecuente es que la materia esté en forma de mezclas. Se pueden distinguir:

• Mezclas homogéneas o disoluciones: Están formadas por varias sustancias, pero con aspecto homogéneo. (Ej.: agua salada, vino). • Mezclas heterogéneas: En ellas se puede distinguir a simple vista o con la lupa las sustancias que las componen. (Ej.: sopa de verdura).

La disolución de sal en agua es una mezcla homogénea. En cambio, el agua y el aceite forman una mezcla heterogénea.

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ACTIVIDADES

1. Clasifica las siguientes mezclas en homogéneas y heterogéneas: granito, batido de fresa, acero, agua azucarada, agua y arena, aceite y vinagre, hormigón.

MEZCLAS HOMOGÉNEAS O DISOLUCIONES

La disolución es una mezcla de aspecto homogéneo de dos o más componentes. • El que está en mayor proporción es el disolvente. • El que está en menor proporción es el soluto. La teoría cinética explica por qué los componentes de la disolución no pueden verse, considerando que las partículas del soluto se mueven y se dispersan por todo el disolvente, de la misma forma que las partículas de un gas ocupan todo el volumen del recipiente que lo contiene.

Por ejemplo, al disolver el azúcar en el agua el sabor dulce se aprecia en toda el agua del vaso. El azúcar se disgrega y se mueve por el agua, de la misma forma que un perfume llega al último rincón de la habitación donde se eche. Dependiendo del estado físico de la disolución, podemos tener disoluciones: líquidas, sólidas y gaseosas.

ACTIVIDADES

1. Indica cuál es el soluto y el disolvente en una disolución de agua salada.

2. Pon ejemplos de:

A) Una disolución líquida formada por dos componentes líquidos.

B) Una disolución gaseosa.

3. Las aleaciones son ejemplos de disoluciones sólidas. Busca en un diccionario o Internet la composición del acero, el bronce y el latón.

DIFERENCIAS ENTRE SUSTANCIAS PURAS Y DISOLUCIONES

A simple vista no se puede distinguir una mezcla homogénea de una sustancia pura. Pero sí se pueden distinguir experimentalmente.

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Las diferencias más importantes entre una disolución y una sustancia pura son las siguientes:

SUSTANCIA PURA DISOLUCIÓN

• Mediante procesos físicos como evaporación o destilación, solo conseguimos que cambie de estado. • Tiene propiedades características y constantes que la diferencian de las demás sustancias. • Los cambios de estado se producen siempre a igual temperatura.

• Sus componentes se pueden recuperar por procesos físicos como la evaporación o la destilación. • Sus propiedades no son fijas, dependen de la proporción en que estén mezclados sus componentes. • Los cambios de estado no se producen siempre a igual temperatura. Varían según las proporciones de la mezcla.

Ejemplo:

Sustancia pura: agua Disolución: agua salada

• Cuando se calienta hasta 100 ºC hierve, pasando a vapor de agua, manteniendo constante esa temperatura hasta que el agua se evapora por completo. Tiene propiedades características y constantes. Por ejemplo: • Densidad: 1 kg/ L • Punto de fusión: 0 ºC • Punto de ebullición: 100 ºC • No tiene sabor, etc.

• Si se calienta, empezará a hervir, quedando en el recipiente sal cuando toda el agua se haya evaporado. La temperatura de ebullición cambia ligeramente. Sus propiedades no son fijas, dependen de la proporción de sal presente en el agua. Por ejemplo: • Densidad: mayor que 1 kg/L • Punto de fusión: inferior a 0 ºC • Punto ebullición superior a 100 ºC • Sabor salado

ACTIVIDADES

1. Los aceros son aleaciones de hierro y carbono. ¿Tendrán todos los aceros la misma densidad? ¿Por qué?

2. En un recipiente tenemos un líquido incoloro, que aparentemente parece agua. Hacemos lo siguiente:

o Lo ponemos a calentar, comenzando a hervir cuando el termómetro marca 104 º C.

o El líquido se evapora y deja un residuo sólido de color blanco.

Con esta información, ¿se podría pensar que el líquido es agua? ¿Se trata de una sustancia pura?

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SUSTANCIAS PURAS: ELEMENTOS Y COMPUESTOS

Una sustancia pura es aquella que tiene unas propiedades específicas que la caracterizan y que sirven para diferenciarla de otras sustancias. Las sustancias puras pueden ser elementos o compuestos.

Compuestos químicos. Son sustancias puras que se pueden descomponer en otras más simples por métodos químicos.

Por ejemplo el agua es un compuesto químico que se puede descomponer en dos gases (hidrógeno y oxígeno) al pasar por ella una corriente eléctrica.

Los elementos químicos son sustancias puras que no pueden descomponerse en otras más simples. Por ejemplo, el oxígeno y el hidrógeno obtenidos al descomponer el agua no se pueden descomponer en ninguna otra sustancia, son elementos químicos.

El sodio (Na) y el cloro (Cl) son elementos. Ambos forman la sal (NaCl) que es un

compuesto.

ACTIVIDADES

1. Sabemos que al calentar el azúcar, se transforma en un material negruzco (carbón) y en un gas que resulta ser agua. ¿Con esta información se puede decir si el azúcar es un elemento o un compuesto?

2. Clasifica como mezcla, disolución, compuesto o elemento los siguientes materiales: A. Un sólido homogéneo que al calentarlo a una temperatura mayor de 1000 ºC se descompone en dos sustancias diferentes entre sí y diferentes a la sustancia inicial.

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B. Un líquido que al calentarlo alcanza la temperatura de ebullición a 76 ºC. Mientras dura la ebullición una parte se evapora quedando en el recipiente un residuo líquido que no hierve hasta los 100 ºC.

C. Un polvo en el que se distingue un sólido amarillo y otro negro. Al aproximarse un imán se separa el sólido negro, quedando en el recipiente el sólido amarillo.

D. Un sólido negruzco que funde a una temperatura constante de 1539 ºC. El sólido resultante solidifica dando el sólido inicial. No se observa en el sólido ningún cambio en sus propiedades características ni calentando, ni mediante ningún otro método.

3. El azufre, el hierro y la acetona son sustancias puras.

A. Consultando enciclopedias completa el cuadro de propiedades características.

B. Identifica la sustancia desconocida X.

Azufre Hierro Acetona X Temperatura de fusión (ºC) 1539

Temperatura de ebullición (ºC) 3000 Densidad (g/cm3) 7,8

Estado físico a 20 ºC

MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS

En una mezcla, cada uno de los componentes que la forman mantiene sus propiedades. Cuando queremos separar esos componentes, podemos utilizar alguna propiedad que sea diferente para cada uno de ellos.

Filtración: La filtración sirve para separar un sólido insoluble del líquido con el que está mezclado. Por ejemplo, agua y arena. El filtro permite el paso del líquido y retiene las partículas del sólido. Decantación: La decantación se utiliza para separar dos líquidos no miscibles (que no se pueden mezclar) con distinta densidad. Por ejemplo, aceite y agua.

Para este procedimiento se usa un embudo especial, llamado embudo de decantación. Este embudo tiene una válvula en la parte inferior. Cuando los dos líquidos (1 Y 2) están claramente separados, la válvula se abre y sale el primero, que es el líquido de mayor densidad. Evaporación: Es un procedimiento que se utiliza para recuperar un sólido disuelto en un líquido. Se basa en que el disolvente alcanza su punto de ebullición antes que el soluto, por lo que si calentamos la disolución hasta que todo el disolvente se evapore, podemos recuperar el soluto. Si dejamos que el disolvente se evapore lentamente, el sólido disuelto formará cristales. El proceso entonces se llama cristalización. La cristalización se utiliza en las salinas marinas para obtener sal.

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Destilación: La destilación está indicada para separar dos líquidos miscibles (que se pueden mezclar) que hierven a temperaturas muy distintas o un líquido que tiene un sólido disuelto. La mezcla se introduce en un recipiente y se calienta. Cuando se alcanza la temperatura de ebullición del primer líquido, este se convierte en vapor que se hace pasar por un tubo refrigerado en el que se enfría y condensa. El líquido obtenido es una sustancia pura. Por ejemplo, el vino es una disolución de alcohol y agua. Cuando el alcohol llega a la temperatura de ebullición (78 ºC) se evapora, se hace pasar por un refrigerante en el que se enfría y condensa. El alcohol se recoge en estado líquido.

¿Cómo podríamos separar los componentes de una mezcla de arena, limaduras de hierro y sal?

Solución: Se trata de una mezcla heterogénea de tres componentes. Uno de ellos, el hierro, tiene la propiedad de ser atraído por los imanes, de modo que por imantación podemos separarlo de los otros dos. Para separar la arena de la sal nos basamos en la distinta solubilidad de ambos componentes en el agua. Debido a que la sal es muy soluble y la arena insoluble, si añadimos agua obtendremos una mezcla heterogénea de agua salada y arena que podemos separar por filtración, quedando la arena en el filtro y el agua salada en un recipiente. Por último, para recuperar la sal dejamos que el agua se evapore.

Los componentes de una mezcla se pueden separar. Los métodos de separación se basan en las diferentes propiedades de las sustancias que componen la mezcla.

ACTIVIDADES

1. Razona si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:

A) La destilación del vino se basa en la distinta densidad que tienen el agua y el alcohol.

B) La filtración no es un procedimiento adecuado para separar los componentes de una disolución.

C) No se pueden separar los componentes de una mezcla homogénea.

D) En una mezcla de aceite y agua, los componentes se pueden separar por decantación porque tienen distinta densidad.

2. Lee el texto y responde las cuestiones. "En las depuradoras de aguas residuales se realiza un pretratamiento inicial para retirar las piedras, la arena y los sólidos. La siguiente fase consiste en eliminar todo lo que todavía contenga el agua, como grasas y aceite. A continuación se clarifica mediante un proceso biológico y se desinfecta con cloro. Finalmente se añaden reactivos, para mejorar la calidad. De esta forma se obtiene agua apta para el riego de parques y jardines o para uso industrial".

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A. ¿Qué sistema de separación se utiliza en el pretratamiento?

B. ¿Cómo se eliminan las grasas y aceites?

C. El agua obtenida de esta forma, ¿es apta para el consumo?

D. Señala alguna actividad humana que puedan contaminar el agua. RESUMEN DE LA UNIDAD La materia se puede presentar en tres estados:

! Sólido: Forma y volumen fijos.

! Líquido: Forma variable y tamaño fijo. Pueden fluir.

! Gaseoso: Forma y tamaño variables. Pueden fluir. Se comprimen y expanden.

Se pueden producir pasos de un estado a otro, variando la temperatura. La teoría cinética explica las propiedades de cada estado, así como los cambios entre ellos, mediante un modelo de partículas en movimiento.

La mayor parte de la materia que nos rodea está formada por mezclas de varias sustancias. Las mezclas pueden ser:

! Heterogéneas: en las que se pueden distinguir sustancias distintas. ! Homogéneas: en las que no se pueden distinguir distintas sustancias. ! Las disoluciones son mezclas homogéneas de dos o más sustancias. Están formadas por:

! Soluto. El componente que está en menor proporción. ! Disolvente. El componente que está en mayor proporción.

! Los componentes de una mezcla se pueden separar por diferentes métodos, entre ellos: evaporación, destilación, decantación y filtración.

Las sustancias puras tienen propiedades específicas que las diferencian de otras sustancias y que sirven para identificarlas. Pueden ser:

! Compuestos: Se pueden descomponer en otras sustancias más simples por procedimientos químicos. ! Elementos: No se pueden descomponer en otras más simples.

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T.1. LA MATERIA

ACTIVIDADES FINALES

1. Completa el siguiente cuadro:

2. Indica las propiedades comunes de los líquidos y los gases.

3. Indica las propiedades comunes de sólidos y líquidos.

4. Explica, utilizando la teoría cinética, por qué los sólidos tienen forma propia y volumen fijo.

5. El oxígeno es un gas a temperatura ambiente. Indica la afirmación no correcta relativa a las partículas que constituyen el gas:

A) Se encuentran muy separadas entre sí.

B) Tienen libertad total de movimiento.

C) Están unidas por fuerzas muy intensas.

D) Están más separadas y libres que en estado líquido.

6. Cuando abrimos un perfume, podemos apreciar su olor aún cuando nos encontramos a cierta distancia. ¿Cómo explica la teoría cinética el hecho de que los perfumes huelan a distancia?

7. Indicar que cambio de estado se produce en los siguientes procesos:

A) El hielo se derrite

B) El agua hierve

C) El agua se congela

D) La ropa se seca

E) El ambientador sólido se transforma en gas

8. Completa el texto con los términos que faltan: La vaporización es el cambio de estado que experimenta un líquido cuando pasa al estado

_____________. Si el cambio se produce en toda la masa, a una temperatura determinada

se denomina _____________. Pero si el cambio se produce solamente en la superficie del

líquido y a cualquier temperatura, entonces se llama _____________.

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9. El petróleo es una mezcla de sustancias, ¿crees que la temperatura de ebullición del petróleo es constante?

10. ¿A qué tipo de sustancia corresponde cada frase?

A) Una sustancia que tiene una densidad y un punto de fusión variable, y que en una parte presenta diferente aspecto que en otra.

B) Una sustancia formada por dos componentes que presenta las mismas propiedades y el mismo aspecto en todos sus puntos.

C) Una sustancia que tiene unas propiedades específicas invariables.

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T.2. ESTRUCTURA INTERNA DE LA MATERIA

LA MATERIA ESTÁ FORMADA POR ÁTOMOS

La teoría cinética es capaz de explicar los estados de la materia, pero no es capaz de explicar la diferencia entre los distintos tipos de sustancias. Para intentar explicar estas diferencias, en el siglo XIX, John Dalton propuso esta teoría:

• Todas las sustancias están formadas por unas partículas muy pequeñas e indivisibles llamadas átomos. • Cada elemento químico está formado por átomos iguales que, a su vez, son diferentes a los átomos de otros elementos químicos. Por ejemplo, los átomos de cobre son diferentes a los átomos de azufre. • Los compuestos están formados por la unión de dos o más átomos diferentes. Además, la proporción de átomos de cada clase que se unen para formar una sustancia es siempre la misma. Por ejemplo, el agua es un compuesto formado por la unión de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno; el cloruro de hidrógeno está formado por un átomo de cloro y uno de hidrógeno.

Los átomos tan pequeños que no podemos verlos, ni siquiera utilizando microscopios. Por ejemplo el átomo de hidrógeno tiene un diámetro de aproximadamente 0,000 000 000 1 m.

La materia está formada por partículas

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PARTÍCULAS ELEMENTALES O SUBATÓMICAS

La teoría de Dalton, aunque explica algunas propiedades de la materia, no es correcta. Como has estudiado en la unidad 3, el átomo sí se puede dividir, y está formado por otras partículas más pequeñas: protones, electrones y neutrones. Los protones y neutrones se encuentran el centro formando el nücleo, mientras que los electrones están moviéndose alrededor del núcleo.

Los átomos están formados por protones, neutrones y electrones

MANIFESTACIONES ELÉCTRICAS DE LA MATERIA

Hay muchos fenómenos eléctricos que conoces:

! Un bolígrafo de plástico frotado con lana atrae papelitos.

! Si pasas un peine varias veces por el pelo y lo acercas de nuevo al pelo, verás que lo atrae.

! Al acercar un dedo a la pantalla de una TV (de las antiguas) oirás el chasquido de la pequeña descarga eléctrica que se produce.

! Lo mismo oirás al quitarte la ropa, sobre todo si el día está muy seco.

! En verano, cuando el aire tiene menos humedad, la carrocería de los coches se carga de electricidad y puede producirnos descargas.

! Las tormentas se producen cuando las nubes se cargan de electricidad. El rayo es la descarga que se produce porque la tierra actúa como un polo positivo. ! Otro experimento bastante conocido, consiste en frotar un globo hinchado con un trapo de lana y, una vez frotado, se comprueba que al acercarlo a la pared o a nuestro cuerpo no se cae. Si en vez de frotar un globo frotamos dos y los acercamos, se puede apreciar que los globos se repelen.

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ESTRUCTURA INTERNA DE LA MATERIA

Para explicar el comportamiento eléctrico de la materia, hay que tener en cuenta que la materia está formada por pequeñísimas partículas llamadas átomos. Los átomos no son indivisibles, están formados, a su vez, por otras partículas más pequeñas llamadas: electrones, protones y neutrones. A su vez los átomos tienen su propia estructura interna, que, de forma simplificada, consideramos semejante a nuestro Sistema Solar. En esta unidad no se profundizará en la estructura del átomo pero es conveniente tener la idea de la distribución de los electrones en la corteza situados en capas. Según el modelo de Bohr, los electrones se encuentran situados en órbitas a distintas distancias del núcleo. Un átomo puede perder electrones de su última capa. En la siguiente dirección puedes realizar la lectura sobre los distintos modelos atómicos y profundizar en el modelo atómico de Bohr, lo que te ayudará a comprender mejor los fenómenos eléctricos de la materia.

Modelos atómicos

• Electrones: Se encuentran en la periferia o corteza del átomo y tienen carga eléctrica negativa. • Protones: Se encuentran en el núcleo del átomo, tienen carga eléctrica positiva. • Neutrones: Se encuentran en el núcleo del átomo y no tienen carga eléctrica.

Cuando los átomos tienen tantos protones en su núcleo como electrones en la corteza, el átomo se encuentra en estado neutro y la materia que los contiene es neutra.

Es posible romper el equilibrio mencionado anteriormente (por ejemplo, frotando). Será fácil arrancar los electrones más externos del átomo al estar menos sujetos por la fuerza del núcleo, por lo que éste queda con carga positiva. También se podrán introducir más electrones y el átomo se cargará negativamente. Cuando esto ocurre decimos que la materia esta electrizada o cargada. • Materia cargada positivamente: Los átomos contienen más carga positiva (más protones) que carga negativa (electrones). • Materia cargada negativamente: Los átomos contienen más cargas negativas que cargas positivas. Explicación de estos fenómenos: al frotar, los electrones pasan de un material a otro, por lo que uno adquiere carga positiva y el otro carga negativa.

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Actividad resuelta

Vamos a suponer que al frotar un bolígrafo de plástico con lana, el bolígrafo gana 500 electrones. Determina: a. De dónde proceden esos electrones. b. ¿Qué carga adquiere el bolígrafo? Solución: a. Cuando se frotan dos cuerpos hay un trasvase de electrones de uno a otro. En este caso el bolígrafo gana electrones, que proceden de la lana. b. El bolígrafo ha ganado electrones, adquiere carga negativa.

La carga eléctrica es una propiedad de la materia asociada a las partículas que constituyen el átomo: protones y electrones. Un cuerpo es neutro cuando el número de cargas positivas es igual al de negativas.

Un cuerpo está cargado negativamente cuando tiene un exceso de cargas negativas. Un cuerpo está cargado positivamente cuando tiene un defecto de cargas negativas.

ACTIVIDADES

1. Completa la siguiente tabla:

Partículas Carga Periferia

Núcleo Protones 0

2. Señala el signo de la carga de los siguientes átomos:

A) Un átomo que tiene 2 electrones y 1 protón.

B) Un átomo que tiene 4 protones y 3 electrones.

C) Un átomo que tiene igual número de protones que electrones.

3. Supongamos que al frotar una barra de vidrio con la piel de un gato, la barra pierde 1000 electrones. Determina:

A) ¿A dónde van esos electrones?

B) ¿Qué carga adquiere el vidrio?

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ELEMENTOS QUÍMICOS

Se conocen más de 100 elementos químicos distintos en la naturaleza. Cada uno de ellos está formado por átomos iguales, que son diferentes a los átomos de otros elementos.

El número de protones del núcleo, número atómico, es lo que diferencia los átomos de un elemento de los átomos de otro elemento distinto. Por ejemplo, los átomos de hidrógeno tienen un protón en el núcleo, mientras que los átomos de nitrógeno tienen siete protones en núcleo. Cada elemento químico tiene un nombre que se representa mediante un símbolo. Estos símbolos suelen coincidir con las primeras letras de su nombre. Todos los elementos conocidos en la actualidad se encuentran reunidos en la tabla periódica. En ella están ordenados según su número atómico.

METALES, NO-METALES, SEMIMETALES Y GASES NOBLES En el lado izquierdo de la Tabla y en el centro (grupos 1 al 14) se encuentran los elementos

que llamamos “metales”, a excepción de Boro, Carbono, Silicio, Germanio e Hidrógeno que

son “no-metales”. Todos ellos tienen unas características propias: brillo metálico,

conductividad...

Siguiendo la Tabla Periódica hacia la derecha y hacia arriba nos encontramos con elementos

que progresivamente van perdiendo el carácter metálico y se les denomina “no

metales”(grupos 14 al 17).

Todos los elementos del último grupo (grupo 18) tienen completa la última capa de electrones. Helio Neón, Argón, Criptón, Xenón, Radón se llaman “gases nobles”. A esta configuración electrónica completa se atribuye su nula actividad química: estos elementos no se combinan en condiciones habituales de laboratorio con ningún otro elemento químico. A las sustancias simples, elementos químicos, las podemos clasificar en cuatro grupos principales:

o METALES o NO METALES o SEMIMETALES o GASES NOBLES

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Propiedades de los metales Las propiedades que se mencionan son generalizaciones; cada metal tiene, en mayor o menor grado, estas características.

A temperatura ambiente la mayoría se encuentra en estado sólido, excepto el mercurio, por ejemplo, que es líquido. Recién cortados tienen color blanco, excepto el oro y el cobre. Son buenos conductores de la corriente eléctrica. Son buenos conductores del calor. Son maleables: se pueden fabricar láminas delgadas. Son dúctiles: se pueden hacer hilos o alambres. Son tenaces, tienen resistencia a ser rotos. Sus superficies pulidas son brillantes ("brillo metálico"). Forman aleaciones al mezclarse entre sí o con algunos no metales. Reaccionan químicamente con el oxígeno formando óxidos.

Propiedades de los no metales

A temperatura ambiente pueden encontrarse en diferentes estados físicos: estado gaseoso (oxígeno, nitrógeno, flúor), estado líquido (bromo), estado sólido (azufre, carbono, fósforo, yodo) Gran variedad de colores: el azufre es amarillo, el cloro es verde, el yodo es gris oscuro, el oxígeno es incoloro, el bromo es rojizo. No son buenos conductores de la corriente eléctrica (excepto el carbono). No son dúctiles. No son maleables. Generalmente no tienen superficies brillantes. Reaccionan químicamente con el oxígeno formando óxidos.

Propiedades de los semimetales Se llama semimetales o metaloides a aquellos elementos que se encuentran en la zona límite entre los metales y los no metales en la Tabla Periódica. Poseen propiedades semejantes a unos u otros según el caso. Son semimetales los siguientes elementos: Boro, Silicio, Germanio, Arsénico, Antimonio, Teluro y Polonio). Gases nobles Gases nobles es uno de los nombres con que se suele designar a los elementos del grupo 18. Los elementos de este grupo se encuentran en estado gaseoso a temperatura ambiente y constituyen alrededor del 1% de la masa de la atmósfera. El más abundante es el Argón. Son todos incoloros e inodoros. Son todos químicamente inertes. Es decir que se caracterizan por tener una reactividad química casi nula: tienen la capacidad de permanecer inalterados sin importar con qué sustancias estén en contacto.

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Los gases nobles se usan habitualmente para la iluminación debido a su falta de reactividad química.

Elemento hidrógeno Aunque lo consideremos un no metal, no tiene las características propias de ningún grupo y debe estudiarse aparte.

Existe más de un centenar de elementos diferentes, que están ordenados en la tabla periódica de los elementos. El número atómico diferencia los átomos de un elemento de los átomos de otro elemento diferente.

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ACTIVIDADES

1. Los átomos de carbono tienen 6 protones en el núcleo ¿Cuál es el número atómico del carbono?

2. El esquema de la figura representa un átomo, contesta las siguientes cuestiones:

A) ¿Cuántos protones tiene?

B) ¿Cuántos electrones?

C) ¿Cuántos neutrones?

D) ¿Cuál es su número atómico?

3. ¿Qué tienen en común todos los átomos de un mismo elemento?

4. Utilizando la tabla periódica indica cuál es el número atómico del oxigeno ¿Cuántos protones tienen los átomos de oxígeno? 5. En la tabla del ejercicio de la página 33, indica si son metales, no metales, semimetales o gases nobles.

ÁTOMOS, MOLÉCULAS Y CRISTALES

En la naturaleza hay más de un centenar de elementos, la combinación de elementos da lugar a millones de sustancias compuestas, con propiedades muy diferentes.

Esta variedad se debe a que los átomos pueden unirse de diferentes maneras. Podemos encontrar los átomos aislados o unidos, formando moléculas o cristales. Átomos aislados

Los gases nobles son los únicos elementos que podemos encontrar formados por átomos aislados. Los gases nobles son los elementos que aparecen en el último grupo de la tabla periódica: He, Ne, Ar, Kr, Xe y Rn.

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Moléculas Los átomos de los elementos que no son gases nobles se pueden unir, formando agrupaciones llamadas moléculas.

! Las moléculas de los elementos están constituidas por átomos iguales. Por ejemplo el oxígeno del aire está formado por moléculas que tienen dos átomos de oxígeno unidos. (O2). ! Las moléculas de los compuestos son el resultado de la unión de átomos distintos. Por ejemplo el agua (H2O) está formada por moléculas con dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.

Cristales En los cristales hay un gran número de átomos unidos entre sí, formando agrupaciones sólidas.

! Los elementos que se encuentran en estado sólido forman cristales en los que se unen muchos átomos del elemento. Ejemplos de este tipo de cristales son: el cobre, el oro o el diamante. Este último está formado por muchos átomos de carbono unidos, como se muestra en la figura.

! Hay compuestos sólidos formando cristales, por ejemplo la sal común (NaCl) que está formado por muchos átomos de sodio y de cloro unidos.

ACTIVIDADES

1. Escribe el nombre de los gases nobles. 2. Clasifica como elementos o compuestos las sustancias que se representan en la tabla.

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LAS FÓRMULAS Y LAS SUSTANCIAS Para representar un elemento utilizamos símbolos. Para representar una sustancia utilizamos una fórmula.

En la fórmula química escribimos los símbolos de todos los elementos que contiene la sustancia acompañados de subíndices, que expresan el número de átomos de cada elemento.

Por ejemplo, el oxígeno está constituido por moléculas en las que hay dos átomos unidos, su fórmula es O2

La fórmula de un compuesto nos informa de los elementos que intervienen en la molécula y el número.

Por ejemplo la molécula de agua está formada por un átomo de oxígeno unido a dos átomos de hidrógeno. Su fórmula es H2O

Información que nos da una fórmula química:

1. Si se trata de la fórmula de un compuesto o de un elemento. 2. Elementos que constituyen el compuesto. 3. El número de átomos que forman la molécula.

ACTIVIDADES

1. El azúcar que utilizamos para endulzar es un hidrato de carbono cuya fórmula es:

C12H22O11

A) ¿Cuántos elementos forman el azúcar?

B) ¿Cuál es el nombre de cada uno de ellos?

C) ¿Cuántos átomos de cada clase hay en una molécula de azúcar?

ELEMENTOS IMPORTANTES EN LA NATURALEZA

Aunque se conocen más de 100 elementos químicos, muchos de ellos se encuentran en cantidades minúsculas en la Tierra.

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El elemento más abundante es el oxígeno, tanto en la materia inerte como en la materia viva. El segundo elemento más importante en la materia viva es el carbono. Se encuentra sobre todo en los compuestos que forman la materia viva. Mientras que en la corteza terrestre es el silicio.

ELEMENTOS EN LA CORTEZA TERRESTRE

Oxígeno (O)

! Es el elemento más abundante tanto en la corteza como en los seres vivos. ! Es un componentes mayoritario del aire (21%), donde se encuentra en forman de moléculas de O2. ! Es el gas que necesitamos para nuestra respiración celular, es decir para obtener energía. ! En la atmósfera lo encontramos también en forma de ozono (O3). La capa de ozono nos protege de las radiaciones ultravioletas que nos llegan del espacio. ! Forma parte de las moléculas que permiten la vida, la inmensa mayoría de ellas tienen oxígeno entre sus componentes, entre ellas el agua. ! Es altamente reactivo y es el responsable de la oxidación de los metales y de la combustión.

Silicio (Si)

! La mayoría de los minerales son compuestos del oxígeno y el silicio, se les conoce como silicatos.

! El silicio muy puro se utiliza en la fabricación de microchips, empleados en los ordenadores y aparatos electrónicos.

! Es uno de los componentes de los cristales y vidrios.

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Aluminio (Al)

! En la corteza se encuentra combinado con otros elementos y forma minerales.

! El metal puro se mezcla con otros metales para formar aleaciones duras y ligeras que se utilizan en la fabricación de aviones, barcos y automóviles.

! Tiene unas características que le convierten en ideal para envolver alimentos.

Hierro (Fe)

! En los minerales se encuentra combinado con oxígeno y azufre.

! La extracción del hierro es la base de la industria siderúrgica, para la obtención de acero a partir de una mezcla de hierro y carbono.

Calcio (Ca)

! En la corteza forma parte de las rocas calizas.

! Es también un elemento importante en los seres vivos, está presente en los huesos y los dientes de los animales

ELEMENTOS EN LOS SERES VIVOS

Carbono (C)

! Aunque la proporción de carbono no es muy alta, es un elemento importante porque todas las moléculas que forman los seres vivos tienen como base el carbono. ! Se puede encontrar:

! En la corteza terrestre formando los yacimientos de carbón.

! El grafito y el diamante están formados exclusivamente por átomos de carbono, la diferencia entre ellos es como se juntan los átomos de carbono. ! Combinado con oxígeno formando el dióxido de carbono (CO2) ! Combinado con hidrógeno, oxígeno y nitrógeno en los compuestos orgánicos.

! Con otros elementos, originando rocas como la caliza.

Hidrógeno (H)

! Es el elemento más ligero y abundante del Universo (representa el 83% de la materia del universo, aunque en la Tierra apenas alcanza el 1%). ! Es el combustible principal de las estrellas.

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! Forma parte de las moléculas de la vida, de los hidrocarburos que quemamos, del agua, etc.

Nitrógeno (N)

! Componente mayoritario del aire (78%), donde se encuentra en forma de moléculas de N2. ! Es uno de los elementos esenciales para la vida. Componente básico de las proteínas.

! En el suelo se encuentra en forma de nitratos.

OTROS ELEMENTOS IMPORTANTES

Sodio (Na)

! Junto con el cloro (Cl) forma la sal común (cloruro de sodio). ! El sodio y el potasio (K) están presentes en los seres vivos, y son esenciales para realizar ciertas funciones como la transmisión del impulso nervioso.

Fósforo (P)

! Forma parte de las moléculas de los seres vivos.

! Los compuestos de fósforo se utilizan como fertilizantes.

! Reacciona violentamente con el oxígeno y produce una combustión. Esta propiedad se utilizó para la fabricación de las cerillas (o fósforos).

Azufre (S)

! El azufre es un elemento que, en estado puro, presenta un color amarillo característico.

! También es esencial para la vida, ya que forma parte de las proteínas.

! Se utiliza en la fabricación de pólvora, laxantes, cerillas e insecticidas. También se utiliza en las peluquerías.

Mercurio (Hg)

! El mercurio es el único metal líquido a temperatura ambiente.

! Es extremadamente venenoso, y se utiliza en los termómetros como indicador de la temperatura, con la temperatura corporal alta.

Magnesio (Mg)

! Es un metal que arde con mucha facilidad y desprende una luz blanca muy intensa. Antiguamente se utilizaba en aparatos de flash para fotografía. ! En los seres vivos activa determinados procesos celulares.

ACTIVIDADES

1. ¿Cuáles son los cuatro elementos más abundantes en la corteza terrestre? 2. ¿Cuáles son los cuatro elementos más abundantes en los seres vivos?

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RADIACTIVIDAD

En general los núcleos de los átomos no cambian. Solo los núcleos de algunos elementos sufren cambios. Estos cambios pueden ser:

! La pérdida o ganancia de alguna partícula, emitiendo radiaciones. Es el fenómeno de la radiactividad. ! La rotura del núcleo para dar otros núcleos más pequeños: fisión nuclear. ! La unión del núcleo de dos átomos pequeños para dar un núcleo mayor: fusión nuclear.

APLICACIONES DE LAS SUSTANCIAS RADIACTIVAS Aplicación como fuente de energía

! En las centrales nucleares se obtienen grandes cantidades de energía aprovechando la fisión de algunos núcleos. Los combustibles utilizados habitualmente son el uranio y el plutonio.

! En las estrellas la energía se obtiene mediante la fusión de átomos ligeros. Los átomos de hidrógeno se unen formando helio y liberando una gran cantidad de energía. Es en esta técnica en la que se trabaja intensamente porque supone una fuente inagotable de energía (el hidrógeno es el elemento más abundante en el universo).

Investigaciones científicas

! Determinar la antigüedad de restos arqueológicos.

! Para conocer la trayectoria de sustancias en los seres vivos.

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Aplicaciones médicas

! Para diagnosticar enfermedades, se introduce en los enfermos un núcleo radiactivo que se fija al órgano que se quiere analizar y permite observarlo. Estas sustancias se llaman radioisótopos. ! Para curar ciertos tipos de cáncer. Los núcleos radiactivos emiten radiaciones que afectan al proceso de reproducción celular.

Aplicaciones en la industria

! Para detectar defectos y grietas en estructuras metálicas.

! Para esterilizar organismos patógenos en los alimentos.

! Erradicar plagas agrícolas.

Los residuos radiactivos son: ! Todas las actividades relacionadas con las sustancias radiactivas generan residuos. Los

residuos radiactivos son:

! Peligrosos: Pequeñas cantidades de residuo pueden emitir radiación peligrosa para la salud humana. ! Duraderos. Siguen emitiendo radiaciones durante miles de años.

RESUMEN DE LA UNIDAD Según la teoría atómica de Dalton:

! La materia está formada por átomos. ! Los elementos están formados por átomos iguales. ! Los compuestos tienen átomos diferentes.

Los átomos son las partículas más pequeñas de un elemento químico. En la vida cotidiana o en experimentos sencillos se puede apreciar que la materia tiene carga, y que esta carga se manifiesta mediante fuerzas de atracción o de repulsión. La carga eléctrica es una propiedad que está asociada a dos partículas que constituyen los átomos: los electrones y los protones.

! Los protones tienen carga eléctrica positiva.

! Los electrones tienen la misma carga pero negativa.

La carga de un cuerpo depende de los electrones más externos, de forma que si un cuerpo pierde electrones adquiere carga positiva y si los gana adquiere carga negativa.

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Está formado por un núcleo en el que se encuentran los protones y neutrones. En la periferia, alrededor del núcleo, se encuentran los electrones. Los elementos están ordenados en la tabla periódica de los elementos.

Los átomos pueden unirse y organizarse de forma diferente. ! Átomos aislados: gases nobles ! Moléculas: unión de dos o más átomos

! Átomos iguales: elementos (Ej. O2) ! Átomos distintos: compuestos (Ej. H2O)

! Cristales: unión de muchos átomos ! Átomos iguales. Por ejemplo los metales. ! Átomos diferentes como el cloruro de sodio.

Los elementos más abundantes en la corteza terrestre son: oxígeno, silicio y aluminio. ! El oxígeno el elemento más abundante en la Tierra y componente mayoritario de la atmósfera donde se encuentra en forma de O2. ! El silicio forma parte de los minerales donde está en forma de silicato.

Los elementos más importantes en los seres vivos son carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno.

! El hidrógeno es el elemento más abundante en el universo. ! El carbono es la base de las moléculas que forman los seres vivos. ! El nitrógeno es muy abundante en la atmósfera terrestre.

Otros elementos importantes son: aluminio, magnesio, sodio, potasio, calcio, azufre, fósforo, cloro, hierro. Solo algunos núcleos atómicos pueden sufrir cambios relacionados con:

! La pérdida o ganancia de alguna partícula. (Radiactividad). ! Rotura de un núcleo para dar otros más pequeños. (Fisión). ! Unión de un núcleo de dos átomos pequeños para dar un núcleo mayor. (Fusión).

Las sustancias radiactivas tienen múltiples aplicaciones: en obtención de energía, en medicina, en investigación y en la industria.

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ACTIVIDADES FINALES

T.2. ESTRUCTURA INTERNA DE LA MATERIA

1.Según la teoría de Dalton: A) La materia está formada por partículas muy pequeñas denominadas__________ B) Los elementos están formados por átomos__________ C) Los compuestos contienen átomos____________

2.Responde a las siguientes cuestiones en relación con la estructura del átomo A) ¿Cuáles son las partículas que forman el átomo? B) ¿Cuáles de ellas son las que forman el núcleo del átomo? C) ¿Donde se encuentran las otras partículas?

3.¿Qué es el número atómico? 4.Un átomo de un elemento tiene 7 protones, 6 neutrones y 7 electrones. Determina su número atómico. Utilizando la tabla periódica indica de que elemento se trata. 5.Localiza en la tabla periódica los siguientes elementos: hierro, cloro, calcio, plata, azufre, mercurio.

6.Escribe la fórmula de las siguientes moléculas:

A) Molécula formada por 1 átomo de hierro, 1 átomo de carbono y 3 átomos de oxígeno………. B) Molécula formada por 2 átomos de hidrógeno……… C) Molécula formada por 1 átomo de silicio y 2 átomos de oxígeno………

Decir si estas moléculas son moléculas de un compuesto o de un elemento. 7.Escribe la fórmula química de los siguientes compuestos:

A) Amoniaco. Molécula formada por 1 átomo de nitrógeno y 3 de hidrógeno. B) Carbonato de calcio. Molécula formada por 1 átomo de calcio, 1 de carbono y 3 de oxígeno. C) Ácido sulfúrico. Molécula formada por 2 átomos de hidrógeno, 1 de azufre y 4 de oxígeno.

8.¿Cuáles son los dos elementos más abundantes en la atmósfera? Escribe su fórmula. 9.¿Qué elemento es el que caracteriza las moléculas que constituyen los seres vivos?

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10.Completa la siguiente tabla:

11.Identifica el elemento al que se refiere cada una de las frases siguientes:

A) Metal necesario para la formación y mantenimiento de los huesos. B) Uno de los principales componentes de la atmósfera, responsable de la oxidación de los metales. C) Segundo elemento más abundante en la corteza terrestre. D) Componente principal de los chips de los aparatos electrónicos. E) Elemento que participa en la transmisión de la corriente nerviosa y es uno de los componentes de la sal común. F) Elemento básico en las moléculas que constituyen los seres vivos. G) Elemento de los diamantes. H) Elemento más abundante en el universo. I) Metal que se utiliza para fabricar aleaciones ligeras. J) Metal líquido que se utiliza para fabricar termómetros. K) Elemento que constituye la molécula de ozono. L) Elemento que produce una luz muy intensa al arder y se utilizaba en fotografía. M) Elemento que junto con el oxígeno forma nitratos. N) El principal componente de la atmósfera terrestre. O) Metal básico en la industria siderúrgica. P) Elemento que en estado puro es sólido de color amarillo. Q) Elemento que junto con el oxígeno forma los fosfatos. R) Elemento que junto con el sodio forma la sal común. S) Elemento responsable de la combustión.

12.Describe diferentes aplicaciones de las sustancias radiactivas en medicina, investigación o industria. 13.Completa la siguiente tabla:

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Nombre de la sustancia Fórmula Elementos que la integran Número de átomos

Amoniaco NH3

Hidrógeno H2

Fosfato de sodio Na3 PO4

3 Na 1 P 4 O

Glucosa C6 H12 O6

Metano CH4

Oxígeno O2

Sílice SiO2

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T.3.ENERGIA

QUÉ ES LA ENERGÍA

Llamamos energía a la propiedad que asociamos con la capacidad que tienen los cuerpos para producir cambios o transformaciones en ellos mismos o en otros cuerpos. Ej.: El aire tiene energía, es capaz de mover un velero o las aspas de un molino. La madera posee energía, ya que al quemarla puede hacer hervir el agua.

El aire es capaz de mover las aspas de un molino Casi toda la energía de que disponemos proviene del Sol.

Por ejemplo, gracias a la luz solar las plantas realizan la fotosíntesis y fabrican materia orgánica que es utilizada por el resto de los seres vivos para obtener la energía que necesitan.

PROPIEDADES DE LA ENERGÍA

La energía posee unas características importantes:

! Se TRANSFIERE. Puede pasar de unos cuerpos a otros. Por ejemplo mezclamos agua caliente con agua fría, pasa energía del agua caliente a la fría. ! La energía se TRANSFORMA. Con esto queremos indicar que una forma de energía puede convertirse en otra. Por ejemplo, la energía eléctrica puede convertirse en energía química al cargar la batería de un teléfono móvil.

! Puede ser TRANSPORTADA. Puede pasar de un lugar a otro, en forma de combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas), mediante tendidos eléctricos...

! Se puede ALMACENAR, en pilas, baterías, pantanos etc.

! La energía se CONSERVA. Permanece constante cuando pasa de un cuerpo a otro o cuando una forma de energía se transforma en otra. Esta característica se conoce como el principio de conservación de la energía: la energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma. ! La energía se DEGRADA. Hay formas de energía más útiles que otras (en el sentido de que nos permiten provocar más trasformaciones).

Una vez que se usa la energía en una transformación determinada, pierde parte de su utilidad. Decimos entonces que la energía se ha degradado o ha perdido calidad (no decimos que se ha gastado). Por ejemplo, una resistencia eléctrica produce calor, pero es muy difícil volver a convertir ese calor en energía eléctrica.

La energía produce cambios en los cuerpos, se transfiere de un cuerpo a otro, se puede transportar y almacenar, cambia de una forma a otra y se conserva en cantidad pero pierde en calidad durante los cambios.

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ACTIVIDADES

1. Pon tres ejemplos de transferencia de energía entre dos cuerpos. 2. Si la cantidad de energía se conserva.

A) ¿De dónde sacan la energía las plantas?

B) ¿De dónde sale la energía eléctrica generada en una central hidroeléctrica?

UNIDADES DE ENERGÍA

La unidad de energía en el Sistema Internacional es el julio (J). Otras unidades de energía utilizadas con frecuencia en la vida diaria se muestran en la siguiente tabla.

NOMBRE SÍMBOLO EQUIVALENCIA Julio J - Caloría cal 4,18 J Kilovatio · hora kw·h 3 600 000 J

FORMAS DE ENERGÍA

La energía se presenta de distintas formas, que se pueden convertir unas en otras. Energía cinética. Está asociada a los objetos en movimiento. Un cuerpo en movimiento es capaz de provocar cambios que no podría realizar estando en reposo. Esta energía depende de la velocidad y la masa del cuerpo. Energía potencial. Está asociada a la posición que ocupa el cuerpo. Por ejemplo, un cuerpo situado a cierta altura del suelo puede caer, poniéndose en movimiento y empujar a otro. Energía eléctrica. Relacionada con el movimiento de las cargas eléctricas. Es una energía muy versátil pues puede convertirse fácilmente en otras formas de energía. Es limpia, de fácil transporte y disponible. El funcionamiento de los electrodomésticos en el hogar es un ejemplo de su uso. Energía interna. Se relaciona con los movimientos que tienen las partículas que forman los objetos. Es proporcional a la masa y a la temperatura de los objetos y es importante en los cambios de estado. Por ejemplo, cuando el agua pasa de sólido (hielo) a líquido aumenta su energía interna. Energía química. La poseen los compuestos químicos y se pone de manifiesto en las reacciones químicas. La poseen los alimentos, las baterías, las pilas, la gasolina o el gas natural. Energía nuclear. Se genera en el núcleo de los átomos, de donde se liberan grandes cantidades de energía. Se utiliza en las centrales nucleares para producir electricidad. Energía térmica o calor. Es una energía que pasa de un cuerpo a otro al estar a diferente temperatura. El calor es una energía en tránsito, una forma de pasar energía a otro (desde el de mayor temperatura al de menor temperatura).

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ACTIVIDADES

1. Si dos cuerpos de igual masa se mueven con distinta velocidad ¿cuál posee más energía cinética?

2. Indica qué tipo de energía poseen los siguientes cuerpos:

A) Los ladrillos que se encuentran en lo alto de una grúa.

B) La gasolina contenida en una lata.

C) Un bocadillo de jamón.

D) Un coche circulando.

E) La pila de una linterna.

CALOR Y TEMPERATURA

Calor y temperatura son términos que tendemos a confundir. Hablamos de calor cuando queremos referirnos a la temperatura, y decimos que un cuerpo tiene calor cuando lo correcto sería decir que se encuentra a una determinada temperatura.

Calor es la energía que pasa de un cuerpo a otro cuando están en contacto y tienen distinta temperatura. El calor pasa del cuerpo caliente al frío hasta que las temperaturas se igualan, entonces alcanzan el equilibrio térmico.

Las sustancias están formadas por partículas que están en continuo movimiento. Este movimiento se denomina agitación térmica. Debido a esta agitación, cada partícula posee energía cinética. La suma de las energías cinéticas de todas las partículas de un cuerpo se denomina energía interna.

Temperatura es una medida del movimiento de las partículas que forman las sustancias. A mayor temperatura, mayor agitación de las partículas.

ACTIVIDADES

1.Completa las siguientes frases

A) Cuando un huevo se introduce en agua caliente, gana ............................ hasta que su

..................................... es igual que la del agua.

B) Si aumenta la temperatura de un cuerpo sus partículas tienen más

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

C) Dos cuerpos que tienen la misma ..................................................... están en

......................................... térmico.

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EFECTOS DEL CALOR

Cuando se suministra calor a un cuerpo, aumenta el movimiento de sus partículas, la energía cinética de cada una y, por tanto, la energía interna y, en consecuencia su temperatura. Esta es la causa de que los cuerpos varíen de tamaño o cambien de estado.

Dilatación Cuando un cuerpo se calienta, las partículas que lo forman se mueven más deprisa, ocupan más espacio, y su volumen aumenta (dilatación).

Si un cuerpo cede calor, sucede lo contrario; sus partículas se mueven menos, se enfría y disminuye su volumen (contracción).

UUno de los efectos del calor es la dilatación

La dilatación es el aumento de volumen de los cuerpos con la temperatura. Al aumentar la temperatura, aumenta la agitación térmica y con ella la distancia entre las partículas, aumentando su tamaño.

Cambios de estado La materia se puede presentar en tres estados, variando la temperatura puede pasar de uno a otro. Es posible explicar los cambios de estado mediante la teoría cinética. Al suministrar calor aumenta la agitación de sus partículas. Si seguimos calentado llegará un momento en que sus partículas se muevan tanto que pasará a líquido (fusión). Si el calentamiento es aún mayor las partículas se moverán más y la sustancia llegara a pasar a gas (vaporización). Por el contrario, al enfriar una sustancia gaseosa, disminuye la agitación de sus partículas y terminará pasando a líquido (condensación). Si seguimos enfriando sus partículas se moverán aún más lentamente y alcanzará el estado sólido (solidificación). Algunos sólidos pasan directamente de sólido a gas (sublimación) o de gas a sólido (sublimación regresiva).

Mientras tiene lugar un cambio de estado, la temperatura no varía aunque estemos aportando o quitando calor. Esta energía se utiliza en deshacer o formar las uniones entre las partículas para pasar a un nuevo estado. El calor puede variar el tamaño de los cuerpos o hacer que cambien de estado.

ACTIVIDADES

1. Mientras hierve el agua la temperatura se mantiene constante en unos 100 ºC, aunque sigamos calentando. ¿Qué ocurre con el calor que aportamos?

2. Indica los cambios de estado que se producen con absorción de calor.

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LAS FUENTES DE ENERGÍA

El desarrollo de la humanidad está atado al descubrimiento y uso de las diferentes fuentes de energía. Estas fuentes han permitido la mejora de las condiciones de vida de nuestra sociedad en muchos ámbitos: vivienda, alimentación, salud, cultura, trabajo, etc.

En la Tierra hay enormes cantidades de energía, pero no todas ellas son accesibles y explotables.

Las fuentes de energía son el conjunto de recursos existentes en la naturaleza, al alcance del ser humano, y con los cuales se puede obtener la energía necesaria para utilizar en el desarrollo de sus actividades.

Las fuentes de energía se pueden clasificar en:

FUENTE DEFINICIÓN EJEMPLOS

Renovable Prácticamente son inagotables. Se encuentran de forma casi ilimitada en la naturaleza.

- Hidráulica - Eólica

- Solar - Mareomotriz

- Biomasa - Geotérmica

No renovable

Se encuentran en forma limitada en la naturaleza, disminuyendo sus reservas según se van consumiendo. Conlleva problemas medioambientales.

! Petróleo

! Gas

! Carbón

! Uranio

En los últimos años se ha ido incrementando la utilización de las energías procedentes de fuentes renovables, debido al agotamiento de las fuentes no renovables y al intento de reducir los efectos perjudiciales que estas tienen sobre el medio ambiente (emisión de gases de efecto invernadero, lluvia ácida, suciedad ambiental y residuos tóxicos).

FUENTES DE ENERGIA NO RENOVABLES

EL CARBÓN

El carbón es un combustible fósil de color negro formado hace millones de años cuando los restos de vegetales quedaron enterrados en zonas poco profundas. Estos restos se han ido transformando en carbón bajo ciertas condiciones de presión y temperatura, a lo largo de millones de años.

Existen cuatro tipos de carbón: la antracita, la hulla, el lignito y la turba.

! La antracita es el carbón mineral más antiguo, tiene mayor contenido en carbono y por tanto mayor capacidad calorífica. Le sigue la hulla, el lignito y la turba.

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Entre los usos del carbón destacan:

! Combustible utilizado en las centrales térmicas para producir electricidad (90%).

! Usos domésticos: calefacción, cocina...

! En la siderurgia para la producción de acero.

En Asturias hay varias centrales térmicas que queman carbón. Las más importantes son: Aboño (Gijón), Lada (Langreo), Nancea (Tineo), Soto de Ribera y La Pereda (Mieres).

EL PETRÓLEO

El petróleo está formado por una mezcla de sustancias que se formaron hace millones de años por acumulación de microorganismos marinos en el fondo del mar. Al quedar enterrados y bajo condiciones adecuadas de presión y temperatura, se transformaron en petróleo.

El petróleo no tiene aplicaciones tal como sale del pozo (crudo). Para utilizarlo como combustible debe ser sometido a una serie de operaciones de destilación fraccionada en las refinerías, obteniéndose: gases combustibles (propano, butano), gasolina, gasóleo, fuel, lubricantes y asfalto.

Desde el principio del siglo XX el petróleo ha ido desplazando al carbón, pero a partir de la segunda mitad de ese siglo se hace imprescindible en las economías occidentales, siendo insustituible en la industria petroquímica para la elaboración de fibras, plásticos, pinturas, abonos, etc y en el transporte.

Pozo de extracción de petróleo

EL GAS NATURAL

El gas natural es una mezcla de gases en la que el metano es el componente principal. Se emplea tal como se obtiene de la naturaleza. Aunque una vez extraído debe ser licuado para facilitar su transporte y almacenamiento.

Se usa:

! Como combustible doméstico, industrial y en ciertos vehículos.

! En la centrales térmicas para producir electricidad.

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Cada vez es mayor su utilización, porque produce menos contaminación que el carbón y el petróleo y tiene gran poder calorífico. Puede sustituir al carbón y al petróleo en casi todas sus aplicaciones.

El gas natural se transporta mediante gasoductos

EL URANIO

Es la materia prima de la que se alimentan las centrales nucleares.

En el proceso nuclear que tiene lugar en el núcleo del reactor, los núcleos de uranio se rompen liberando gran cantidad de energía. Un kilogramo de uranio produce unos dos millones de veces más de energía que un kilo de carbón.

El almacenamiento de los residuos nucleares radiactivos es, quizás, el mayor problema al que se enfrenta esta fuente de energía. En la figura se muestra un esquema de una central nuclear.

A la izquierda se encuentra la cúpula que contiene al reactor, donde tienen lugar los procesos nucleares y la liberación del calor. A continuación se encuentra el edificio donde están las turbinas y el alternador que produce electricidad. La gran torre central sirve para refrigerar.

Fuentes no renovables de energía son aquellas que existen en cantidades limitadas, por lo que se agotan según se van utilizando. Son el petróleo, el carbón, el gas natural y el uranio.

ACTIVIDADES

1. El carbón, el petróleo y el gas natural se denominan combustibles fósiles ¿A qué se debe esta denominación?

2. ¿Como se obtienen los diferentes derivados del petróleo?

3. ¿Qué ventajas tiene el gas natural frente a otros combustibles fósiles? ¿Qué inconvenientes?

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FUENTES DE ENERGIA RENOVABLES

ENERGÍA HIDRÁULICA

Consiste en utilizar la energía potencial del agua embalsada a cierta altura y trasformarla en energía eléctrica mediante turbinas.

Es relativamente sencillo almacenar grandes cantidades de agua mediante embalses, por lo que es una fuente de energía segura, rentable y no produce residuos. Además la construcción de embalses ayuda a controlar las inundaciones y a suministrar agua durante las estaciones secas

Tiene algunos inconvenientes, tales como su dependencia de la pluviosidad, pérdida de suelos fértiles, desalojo de poblaciones, modificación de cauces de ríos y el impacto ecológico sobre su entorno. Precisa de grandes inversiones para la construcción de presas y para el tendido de grandes redes de distribución al estar los centros de producción lejos de los de consumo. Es una de las energías renovables más utilizada en países con geografía accidentada y suficientes ríos, como el nuestro.

Esquema de una central hidráulica

Las centrales hidráulicas en Asturias son de tamaño pequeño no superando los 125 MW. Las más importantes son: Proaza, Tanes (Caso - Sobrescobio), Priañes (Oviedo), La Barca (Tineo), Miranda (Belmonte de Miranda) y Salime (Grandas de Salime).

Hay otras 26 minicentrales que no superan los 10 MW de potencia cada una y que en total suman 87 MW entre las que destacan las de La Malva (Somiedo), La Riera o La Florida (Narcea-Tineo).

ACTIVIDADES

1. ¿Crees que la energía hidráulica es respetuosa con el medio ambiente?

ENERGÍA EÓLICA

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Se aprovecha la energía cinética del aire que se transforma en electricidad en unos aparatos llamados aerogeneradores (molinos de viento especiales).

Al igual que la energía solar, es limpia, inagotable, gratuita y no contaminante.

Pero presenta inconvenientes: es dispersa, intermitente y de irregular intensidad. Los aerogeneradores tienen grandes dimensiones. Necesitan vientos de dirección y velocidad adecuados. Así, con vientos menores de 5 m/s no funcionan, y con superiores a 20 m/s se pueden producir grandes averías.

Los parques eólicos que hay en Asturias son: Formado de Belmonte (Belmonte de Miranda), Sierra de los Lagos (Allande), Penouta (Boal), Sierra de Bodenaya (Salas), Sierra de la Cuesta y Sierra del Acebo (Grandas de Salime), La Bobia-San Isidro (Villanueva de Oscos e Illano), Pico Gallo (Tineo), Curiscao (Salas-Valdés), Baos y Pumar (Salas-Valdés-Cudillero) y Allo d´Abara (El Franco-Coaña).

Está en estudio la construcción de más parques eólicos en los próximos años en el Principado de Asturias.

Esquema de un parque eólico

ACTIVIDADES

1. ¿Qué factores se deben tener en cuenta a la hora de instalar una central eólica?

ENERGÍA SOLAR

Consiste en transformar la energía que nos llega del Sol en energía eléctrica o térmica.

Ventajas: Es inagotable, gratuita y no contamina.

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Inconvenientes:

! Su disponibilidad varía en función de diferentes factores: nubosidad, estaciones, sucesión día-noche, no se puede almacenar, etc.

! Su utilización a gran escala necesita de sistemas de captación que utiliza grandes extensiones de terreno, que quedan inutilizadas para otros usos.

Se puede aprovechar por dos vías: térmica y fotovoltaica.

! La térmica consiste en la utilización de la energía solar para calentar agua. La energía obtenida se utiliza para obtener agua caliente y calefacción de uso doméstico.

! La fotovoltaica permite la transformación directa de energía del Sol en energía eléctrica mediante paneles solares. El rendimiento de los paneles solares es bajo y los propios paneles son caros, por lo que la energía eléctrica obtenida con ellos está subvencionada.

Las torres solares son dispositivos que combinan la acción del calentamiento del solar con el viento.

Los paneles solares transforman la luz del Sol en electricidad

ENERGÍA DE LA BIOMASA

Se llama biomasa a la cantidad de materia orgánica procedente de la transformación de los seres vivos.

La energía que se obtiene de la biomasa se produce de tres formas:

! Mediante cultivo de especies de rápido crecimiento y alto contenido energético, como algas, cardos, chumberas o cereales.

! Aprovechando los residuos urbanos, agrícolas, ganaderas, forestales.

! Transformando sustancias vegetales para convertirlas en productos energéticos: el biodiésel, biogás y etanol. En Brasil hay un programa para sustituir, parcialmente, la gasolina de los coches por alcohol obtenido por la fermentación de la caña de azúcar. De los desechos de aceites usados se puede extraer otro combustible, el biodiésel. Actualmente el uso de la biomasa se hace principalmente para producir biogás (composición parecida al gas natural).

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OTRAS ENERGÍAS RENOVABLES

Energía geotérmica La energía geotérmica se basa en el calor que sale de las profundidades de la Tierra, y que se trasmite por conducción hasta la superficie. Este calor es producido continuamente por la lenta desintegración de los elementos radiactivos que se hallan en las profundidades de nuestro planeta.

En Islandia la mitad de las viviendas utilizan este calor para la calefacción.

Energía mareomotriz, del oleaje y térmica marina La energía mareomotriz y la del oleaje consisten en aprovechar la energía cinética del agua en las mareas y las olas. La energía térmica aprovecha la diferencia de temperaturas entre la superficie del mar y las profundidades donde el agua está más fría.

Es una fuente de energía limpia, sin residuos y prácticamente inagotable.

Inconveniente: la energía dispersa y las instalaciones son grandes y costosas. La tecnología que se requiere está poco desarrollada.

Fuentes renovables de energía son aquellas que existen en cantidades ilimitadas y, por tanto, no se agotan. Son hidráulica, solar, eólica, biomasa, geotérmica y mareomotriz.

ACTIVIDADES

1.¿De donde procede la energía geotérmica? Escribe una frase con cada una de las propiedades de la energía.

EL AHORRO ENERGÉTICO

Es fundamental el ahorro de fuentes de energía tradicionales, debido a que son un recurso limitado que no se debe desperdiciar. Además, reduciendo el consumo reduciremos el impacto sobre el medio ambiente, el ruido, la contaminación del aire y de las aguas y la acumulación de desechos.

Se calcula que en las ciudades se consume el 75% de la energía en usos domésticos, calefacción, transporte y alumbrado. Por esto la mayor parte de los programas de ahorro (reciclado de papel, vidrio, metales, aislamiento de viviendas, uso de transporte público) van dirigidos al ciudadano. El ahorro y el reciclado deben considerarse como una actividad rentable por lo que debe contar con apoyos financieros y constituir un objetivo básico en todo plan energético.

Se puede ahorrar mucha energía con muy poco esfuerzo, sólo hay que seguir algunas normas sencillas:

Ahorro de electricidad Apagar las luces y los electrodomésticos cuando no se utilicen.

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Cambiar las bombillas tradicionales por las de bajo consumo.

Si es posible, no utilizar la electricidad como sistema de calefacción o para cocinar.

Usar los electrodomésticos a pleno rendimiento: poner la lavadora llena, abrir la puerta del frigorífico el menor tiempo posible, desconectar la plancha al terminar, etc.

Las bombillas de bajo consumo permiten ahorrar energía Ahorrar en calefacción Disponer de buen aislamiento en paredes, puertas y ventanas de la vivienda.

No tener demasiado caliente la casa en invierno. Con 20 ºC

es suficiente.

No poner muy frío el aire acondicionado en verano. Con 22 ºC está bien.

Emplear combustibles menos contaminantes como el gas natural.

Realizar un mantenimiento periódico de la caldera para que su rendimiento sea óptimo.

Ahorrar en transporte Viajar, siempre que sea posible, en transporte público y,

si las distancias son pequeñas, ir a pie o en bicicleta.

Viajar en coche a velocidades moderadas con marchas

largas.

Realizar un mantenimiento periódico del motor para optimizar su rendimiento y disminuir el consumo.

ACTIVIDADES

1. Señala tres formas de ahorrar energía que puedas hacer fácilmente.

RESUMEN La energía es una propiedad que asociamos a la capacidad que tienen los cuerpos de producir cambios en ellos mismos o en otros cuerpos. En el Sistema Internacional se mide en julios (J). La energía posee las siguientes características:

Puede almacenarse

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Puede transportarse Se transfiere Se transforma Se degrada

Formas de presentarse: Cinética: La poseen los cuerpos en movimiento. Potencial: La que tiene un cuerpo a cierta altura del suelo. Eléctrica: Asociada a las cargas en movimiento. Interna: Relacionada con el movimiento de las partículas que forman los cuerpos. Química: Se manifiesta en las reacciones químicas. Nuclear: Se genera en los núcleos de los átomos. Calor: La energía que pasa de un cuerpo a otro que está a distinta temperatura.

El calor es la energía que se transfiere de un cuerpo a otro, al estar en contacto y a diferente temperatura. Los cuerpos ceden o ganan calor, pero no lo poseen. Los principales efectos que producen sobre los cuerpos son:

Dilatación: Aumento de tamaño que experimenta un cuerpo cuando recibe energía en forma de calor. Cambios de estado que pueden ser con absorción o desprendimiento de calor.

Una fuente de energía es el recurso existente en la naturaleza, al alcance del ser humano, y con el que se puede obtener la energía y luego utilizarla. Según su disponibilidad, las clasificamos en:

Fuentes no renovables de energía. Aquellas que existen en cantidades limitadas, por lo que se agotan según se van utilizando. (El carbón, el petróleo, el gas natural y el uranio). Fuentes renovables de energía. Aquellas que existen en cantidades ilimitadas y, por tanto, no se agotan. (Hidráulica, solar, eólica, biomasa, geotérmica y mareomotriz).

El calor es la energía que se transfiere de un cuerpo a otro, al estar en contacto y a diferente temperatura. Los cuerpos ceden o ganan calor, pero no lo poseen. Los principales efectos que producen sobre los cuerpos son: Dilatación: Aumento de tamaño que experimenta un cuerpo cuando recibe energía en forma de calor. Cambios de estado que pueden ser con absorción o desprendimiento de calor.

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