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Laboratorio de cienciasexperimentales


MSP. Luz Natalia Berrún CastañónDr. Carlos Alberto Guerrero Salazar

MTA. María Guadalupe Idolina Leal Lozano

Datos de catalogación bibliográfica

PEARSON EDUCACIÓN, México, 2009

ISBN: 978-607-442-195-8 Área: Ciencias Sociales

Formato: 21 × 27 cm Páginas: 104

BERRÚN CASTAÑÓN, LUZ NATALIA;GUERRERO SALAZAR, CARLOS ALBERTO, Y LEAL LOZANO, MARÍA GUADALUPE IDOLINA

Editor: Hugo Rivera Olivere-mail: [email protected]

Editor de desarrollo: Felipe Hernández CarrascoSupervisor de producción: José D. Hernández Garduño

PRIMERA EDICIÓN, 2009

D.R. © 2009 respecto a la primera ediciónUniversidad Autónoma de Nuevo LeónBiblioteca Universitaria “Raúl Rangel Frías” 4o. pisoAv. Alfonso Reyes núm. 400 norteC.P. 64440 Monterrey, N.L.

D.R. © 2009 por Pearson Educación de México, S.A. de C.V. Atlacomulco 500-5° PisoIndustrial Atoto

53519, Naucalpan de Juárez, Estado de México

Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana. Reg. Núm. 1031

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ISBN 978-607-442-195-8

Impreso en México. Printed in Mexico.

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PENDIENTE

Contenido

Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vii

Experimentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Cifras significativas e incertidumbre en las mediciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

Actividades de aprendizaje 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . 11



Biología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19




vi Contenido

Química . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35


Física . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43


Introducción

Para una formación científica se deben tener en cuenta diversos aspectos. En primer lugar, que elobjetivo de las ciencias experimentales es tratar de explicar de manera racional la realidad natu-ral y los retos tecnológicos que todas las sociedades modernas se plantean. En segundo lugar, quelas ciencias experimentales no son exclusivamente un conjunto de conocimientos que implicanconceptos, leyes y teorías (el saber es ciencia), también incluyen estrategias, técnicas y habilida-des de investigación relacionadas con la resolución de problemas científico-tecnológicos (el haceres ciencia). Si quiere formarse científicamente al alumnado es también necesario que aprenda to-do este conjunto del saber hacer.

La resolución de problemas supone el desarrollo de contenidos de tipo procedimental como es-trategias, diseño y desarrollo experimental, al igual que la elaboración de informes científicos. Losprocedimientos de investigación incluyen el análisis de problemas, la formulación de hipótesis deacuerdo con las teorías vigentes, establecimiento de las variables dependiente, independiente y de control; relaciones entre variables, diseño y desarrollo experimental (medida, clasificación, pro-cesamiento, análisis e interpretación de datos). Las conclusiones obtenidas, por lo general en for-ma de leyes, se comunican e integran dentro del cuerpo del conocimiento.

La investigación científica consiste en un proceso de indagación acerca de algún aspecto dela realidad. Ante su complejidad, es necesario identificar los problemas, plantearlos y analizara-los de manera adecuada para poder decidir cuáles son las variables relevantes, así como formu-lar hipótesis que puedan ser contrastadas. Por tanto, los alumnos tienen que aprender a diseñar,planificar y realizar pequeñas actividades de investigación. Entre los elemenato que forman par-te del aprendizaje científico están valuar los resultados de la experimentación y deducir de elloslas conclusiones adecuadas, modificando el camino seguido si es necesario.

La realización de experiencias de laboratorio implica, entre otros aspectos, su observación,medida y clasificación. Adquirir la capacidad de observar de forma esmerada, honesta y rigurosa,es importante para reconocer semejanzas y diferencias, comprender lo que es significativo y pa-ra obtener datos experimentales confiables. Para ello es necesario el aprendizaje de técnicas y eluso del instrumental científico; todo ello bajo las normas básicas de buenas prácticas de labora-torio.

Por otro lado, los científicos utilizan un lenguaje específico al elaborar cuadernos de traba-jo, informes, artículos, comunicaciones, etcétera. Aprender a trabajar como un científico supo-ne conocer este lenguaje, que es el vehículo de comunicación entre ellos y el resto de la socie-dad, para exponer y debatir las ideas científicas y los avances técnológicos. Por tanto, el conoci-miento y la comprensión de este lenguaje también forma parte de la enseñanza/aprendizaje deesta materia. Asimismo, no hay que olvidar que un aspecto esencial del trabajo científico supo-ne el análisis de material escrito o audiovisual, el uso de diversas fuentes de información (utili-zando las Tecnologías de la Información y de la Comunicación, TIC), y la elaboración de infor-mes y proyectos.

Esta materia debe constituirse con un enfoque procedimental, teniendo presente que no sepuede enseñar y aprender procedimientos sin conceptos e, incluso, actitudes. En esta materia seintroducirá al estudiante en la experimentación básica de un laboratorio y se reforzarán, median-te la misma, los conceptos básicos que se estudian en las distintas materias científicas.

Es imprescindible atender al fundamento experimental de la Ciencia, sin confundirla con unadiestramiento elemental en el manejo de instrumentos, o por la mera aplicación de técnicas yuso de herramientas.

La realización de pequeñas investigaciones de laboratorio pondrá al alumno frente al desa-rrollo de la metodología científica, le ayudará a enfrentarse con la problemática del quehacercientífico, sirviendo de soporte para entender y analizar los retos tecnológicos, energéticos, me-dioambientales y de la salud de la sociedad actual.

La Física y la Química, como ciencias experimentales, son un compendio de leyes basadas enla observación de la Naturaleza. Las leyes se inducen a partir de un número suficiente de medi-ciones realizadas sobre un experimento en el que se pone de manifiesto un determinado fenóme-no. Estas leyes se expresan mediante relaciones o ecuaciones que ligan entre sí las magnitudesque intervienen en el fenómeno. Además, su validez ha de ser siempre contrastada mediante ex-perimentos adicionales, los cuales, a su vez, implican de nuevo la medición de las magnitudesque en ellos intervienen.

Así pues, todas las leyes experimentales conllevan, para su comprobación, la medida de dife-rentes magnitudes, es decir, cuantificar un estado concreto de una magnitud, comparándolo conotro de la misma naturaleza que se toma como unidad; en definitiva, se trata de medir.

La realización de mediciones experimentales no es un proceso simple. Por el contrario, enél se utilizan gran número de instrumentos, intervienen diferentes sujetos, se realiza en múlti-ples circunstancias, etcétera. Estos hechos lo convierten en algo suficientemente complejo co-mo para pensar en la necesidad de diseñarlo antes de efectuarlo.

Dado que los aparatos con que realizamos las mediciones no son perfectos, nunca podremosaseverar la exactitud completa de una ley, pues el grado de aproximación quedará siempre vincu-lado a la mayor o menor “perfección” de los aparatos utilizados. La experiencia del investigadorque realiza la medida también puede influir notablemente en el resultado, así como las condicio-nes de medida que impongan las circunstancias del fenómeno observado que se desea medir.

Debemos, pues, tratar los datos de una medición con un criterio que nos permita decidircuándo las inducciones obtenidas de ellos son verdaderas y cuándo falsas.

Inclusive, cuando haya que tomar mediciones hay que estimar la magnitud del error que secomete, y establecer un proceso que permita minimizarlo o, al menos, adaptarlo al propósito fi-nal del experimento.

viii Contenido

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ExperimentaciónUn enlace común entre físicos, químicos, biólogos, ingenieros e investigadores en la experimen-tación, pues independientemente de que el químico produzca una pintura que resista la lluviaacida, el biólogo investigue el efecto del consumo de maíz transgénico en los seres vivos, el físi-co explore las propiedades del quinto estado de la materia y el ingeniero diseñe una nueva má-quina en la fabricación de celdas solares, todos ellos realizan experimentos a pesar de que los pro-cedimientos, aparatos y sustancias que empleen para dar solución a los problemas que enfrentansean diferentes en cada caso.

En la ciencia, la ingeniería y la investigación, la experimentación desempeña un papel im-portante, pues mediante ella se pueden utilizar mecanismos que posibiliten aislar el fenómenoestudiado, reproducirlo muchas veces, en condiciones fijadas y sometidas a control y finalmentede forma planificada, buscar diferentes combinaciones con el objetivo de obtener el resultado quecompruebe la teoría o que permita obtener el nuevo producto o proceso buscado.

Mediante la experimentación es como se comprueba la validez de un nuevo conocimiento,independientemente de que éste se haya obtenido por medio de inferencias correctas que no secontrapongan.

Por sus características, el estudio del experimento científico tiene intereses para el científi-co mismo, el ingeniero y el filósofo.

ExperimentoEl experimento es uno de los métodos básicos en la investigación empírica debido a la importan-cia que posee la demostración de las relaciones causales. En la actualidad se define como la ex-periencia científica en que se provoca deliberadamente un cambio y se observa e interpreta su re-sultado con alguna finalidad cognoscitiva. Por ejemplo, seria un experimento acerca de la obesi-dad infantil, el estudio de cientos de niños desde su lactancia en donde se analicen a lo largo desu crecimiento la influencia que tienen para generar este problema los aspectos biológicos, so-ciales, fisiológicos, ambientales, metabólicos y la falta de actividad física. La alimentación de unniño sin una intención de esta naturaleza no es un experimento.

Según Sampier, el experimento científico es aquel en que se involucra la manipulación in-tencional de una acción para analizar sus posibles efectos, o sea, es un estudio de investigaciónen que se manipula deliberadamente una o más variables independientes (supuesta causa), paraanalizar las consecuencias de esa manipulación sobre una o más variables dependientes (que esel supuesto efecto) dentro de una situación de control para el investigador. El control puede irmás allá de las condiciones de producción y de mantenimiento del proceso, comprendiendo tam-bién las condiciones de observación y medición de las observaciones.

La observación configura la base del conocimiento de toda ciencia y, a la vez, es el procedi-miento empírico más generalizado de conocimiento. En el proceso de observación se reconocenlos siguientes elementos; el objeto, el sujeto u observador, el ambiente que rodea la observación,los medios y el cuerpo de conocimientos de que forma parte la observación.

La observación es una parte imprescindible del experimento, porque éste en cierto sentidono es otra cosa que una observación provocada dentro de las condiciones controladas por el in-vestigador. Si el control que realiza el investigador no se lleva a cabo con precisión cuantitativase tiene un experimento cualitativo, pero si el control lo realiza con mediciones se tiene un ex-perimento cuantitativo. Por ejemplo, los experimentos realizados por Oersted acerca de que unacorriente eléctrica genera a su alrededor campos magnéticos, fueron cualitativos. Sin embargo,los experimentos que realizó Ampere en cuanto a este fenómeno, fueron cuantitativos, porquepudo determinar qué corriente eléctrica se requería para producir un campo magnético con unadeterminada intensidad.

En general, un experimento cuantitativo es más complejo que un experimento cualitativo,pero no necesariamente más importante desde el punto de vista intelectual porque el empleode instrumentos de medición en los experimentos cuantitativos presupone que las variables quese miden están ya objetivadas y las técnicas de medición desarrolladas. Mientras que en un ex-

Laboratorio de ciencias experimentales

2 Guía Académica

perimento cualitativo se está poniendo de manifiesto por primera vez la relación entre ciertasvariables.

Los experimentos generalmente difieren en aspecto, pero, todos están sometidos al patrón se-cuencial de planeación, implementación y evaluación. En los experimentos se encuentran de ma-nera implícita conceptos, teorías e hipótesis. Es obvio que ésto se hace más evidente cuando me-diante un experimento se busca la contrastación de una determinada hipótesis o de una teoría.

En el trabajo experimental se emplea el método experimental para la formulación y soluciónde sus problemas. Las fases principales de este método son la observación cuidadosa, la reflexiónacerca de la hipótesis, la predicción de sus consecuencias, la planeación del experimento para so-meter la hipótesis a prueba, el diseño del experimento, la ejecución, la obtención de resultadosy la confrontación entre los resultados experimentales y las predicciones teóricas para la inter-pretación de las conclusiones.

Independientemente de la variedad de experimentos que se pueden realizar y de los objeti-vos que persigan, todos ellos tienen mucho en común como el tratar de eliminar los efectos deciertas variables, reducir y controlar el número de variables por investigar, realizar medicionesprecisas, interpretar en forma objetiva los resultados obtenidos, etcétera.

En resumen, el experimento es directriz en la búsqueda de respuestas a los problemas quese le plantean al experimentador.

Planificación de experimentos

Antes de planificar un experimento, el investigador deberá primeramente reflexionar sobre la ne-cesidad de realizarlo, porque una gran cantidad de dinero, tiempo y recursos humanos se desper-dician por investigadores o científicos que se precipitan en la realización de un experimento, pa-ra descubrir más tarde que éste era innecesario para sus propósitos particulares.

En la planificación de un experimento, el científico o tecnólogo deberá tomar en cuenta losiguiente;

Las condiciones en que se puede provocar el surgimiento o la presencia del fenómeno o pro-ceso de interés.

• Los medios para mantener el control de esas condiciones.• Los procedimientos para observar y cuantificar el fenómeno o proceso.• El conocimiento teórico disponible.• La clase de datos que se esperan.• La precisión que se requiere.

Es decir, el científico debe reflexionar y combinar las condiciones para descubrir las másapropiadas que además de ser factibles permitan alcanzar los objetivos propuestos. Tomando encuenta todo lo anterior, el investigador o tecnólogo procede a diseñar y realizar el experimentoespecificando instrumentos, materiales, personal, condiciones ambientales, recursos económi-cos y cuidados que se deberán tener a lo largo de la investigación experimental.

Durante la planificación de un experimento, el investigador o tecnólogo debe efectuar unanálisis de incertidumbre de las variables que se medirán, para seleccionar las técnicas e instru-mentos de medición más adecuados para su proyecto. Es obvio que la técnica y los aparatos demedición con menor incertidumbre son los que se deben seleccionar, desafortunadamente estoeleva el costo del experimento. Sin embargo, el costo no debe ser un factor determinante en cier-to tipo de investigaciones, en donde sí lo es, el investigador debe seleccionar aquellas técnicas oaparatos que le permitan alcanzar los objetivos del experimento.

El espíritu científico

Sin la seriedad y el rigor que debe inspirar el trabajo experimental, poco se avanzaría en el cono-cimiento de la naturaleza y en el desarrollo de nuevos productos que beneficien a la sociedad.

3

Esta atmósfera de seriedad, compromiso y honestidad que requiere el trabajo experimental,sólo aparece y trasciende en el individuo que ha hecho suyo el espíritu científico.

El espíritu científico es una actitud del individuo que busca la mejor solución con el méto-do adecuado para el problema que enfrenta; esta actitud, desde luego que no es innata de la per-sona: es algo que se conquista a base de esfuerzo y trabajo a lo largo de la vida. Puede ser apren-dida, mas nunca es heredada.

En la práctica, el espíritu científico hace que el científico o tecnólogo o cualquier otro indi-viduo tenga una conciencia crítica que lo lleva a perfeccionar su capacidad de juicio y desenvol-ver el discernimiento, capacitándolo para distinguir y separar lo esencial de lo accidental y lo im-portante de lo superficial.

El espíritu científico hace que el individuo tenga una conciencia objetiva, lo que le permiteromper con posiciones subjetivas personales y mal fundamentadas del conocimiento que surgede la vida cotidiana y de la influencia del medio. Si un científico cree que cierta ley es verdaderaporque así se lo hicieron saber durante su formación, pero encuentra una prueba experimentalcontradictoria, entonces debido a su espíritu científico, la abandona sin considerar la autoridado reputación de quien la haya formulado. Esto mismo fue lo que hizo Galileo al comprobar ex-perimentalmente que dos cuerpos de diferente peso llegaban al mismo tiempo y a la misma ve-locidad al piso cuando se dejaban caer simultáneamente de la misma altura, a pesar de que en suépoca se creía que los objetos caían con una velocidad proporcional al peso. Esta falsa idea for-mulada por Aristóteles se conservó como verdadera durante casi 200 años. Sin embargo para elespíritu científico de Galileo bastó un solo experimento con resultado diferente para rechazar di-cha idea. En la ciencia tiene poco valor un argumento que apela al prestigio de una autoridad.

La objetividad del espíritu científico torna el trabajo experimental en impersonal, pues nocuenta lo que le científico quisiera que sucediera y sólo cuenta lo que se observa y no lo que sedesea ver. De manera que cualquier otro investigador puede repetir el mismo experimento, encualquier otro tiempo en las mismas condiciones y el resultado será siempre el mismo, pues elresultado de un experimento científico no depende del sujeto que lo realiza.

La objetividad del espíritu científico no acepta soluciones a medias ni soluciones personales.El “yo creo esto”, el “podría ser así” no satisfacen la objetividad del conocimiento, porque el es-píritu científico tiene su sustento en la racionalidad.

Cifras significativas e incertidumbre en las medicionesUnidades de mediciónTodas las mediciones constan de una unidad que nos indica lo que se midió y un número que in-dica cuántas unidades se midieron. Ambos elementos son necesarios. Si dices que un amigo teva a dar 10, sólo estás diciendo cuánto, y necesitas decir de qué se trata: 10 dedos, 10 centavos,10 dólares, o 10 chistes. Si el profesor te pide que midas la longitud de un trozo de madera y lecontestas 36, esa respuesta no es correcta; tu profesor necesita saber también si esa longitud es-tá en centímetros, pies o metros. Todas las medicinas deben expresarse con un número y unaunidad apropiados.

NúmerosEn ciencia se usan dos c1ases de números: los que se cuentan o definen, y los que resultan deuna medición. Hay una gran diferencia entre un número contado o definido, y un número me-dido. Se puede especificar el valor exacto de un número contado o definido, pero lo que no pue-de conocerse es el valor exacto de un número medido.

Por ejemplo, puedes contar con absoluta certeza el número de sillas que hay en tu salón dec1ases, el número de dedos de tu mano o el número de monedas que llevas en el bolsillo. Los nú-meros contados no estan sujetos a error (¡a menos que el número contado sea tan grande que nopuedas estar seguro de llevar bien la cuenta!).


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Los números definidos son relaciones exactas que han sido establecidas como válidas. El nú-mero exacto de segundos en una hora y el número exacto de lados de un cuadrado son ejemplosde esto. Los números definidos tampoco están sujetos a error.

Todos los números medidos, no importa con cuánto cuidado se realice la medición, impli-can cierto grado de incertidumbre. ¿De qué ancho es tu escritorio? ¿Es acaso de 98.5; 98.52;98.520, o 98.5201 centímetros? No puedes expresar su medida exacta con absoluta certeza.

Incertidumbre en las medicionesLa incertidumbre de una medición depende de la precisión del dispositivo utilizado y de la habi-lidad de la persona que la realizó. Las limitaciones humanas intervienen casi siempre que se ha-ce una medición. Además, no es posible evitar la incertidumbre ocasionada por la limitada pre-cisión de los instrumentos de medición.

La incertidumbre de una medición se puede i1ustrar con las dos reglas de 1 metro que mues-tra la figura A. Las mediciones corresponden a la longitud de una mesa. Suponiendo que el ex-tremo de la regla donde está el cero se haya colocado cuidadosa y precisamente en el borde iz-quierdo de la mesa, ¿cuál es la longitud de ésta?

Fig. A

La escala de la regla que aparece en la parte superior de la figura está graduada en centíme-tros. Con esta escala puedes decir con certidumbre que la longitud debe estar entre 82 y 83 cen-tímetros. Más aún, puedes añadir que se encuentra más cerca de la marca de 82 que de la de 83centímetros, y puedes estimar que la longitud es de 82.2 centímetros.

La escala de la regla inferior muestra más subdivisiones y tiene mayor precisión porque es-tá graduada en milímetros. Con esta regla puedes decir que la longitud está definitivamente en-tre 82.2 y 82.3 centímetros, y puedes estimar la 1ongitud en 82.25 centímetros.

Observa que ambas lecturas contienen algunos dígitos que conocemos con exactitud y un dí-gito más (el último) que ha sido estimado. Observa también que la incertidumbre en la lecturade la regla inferior es menor que en la de la regla superior. La regla inferior nos permite hacerlecturas hasta centésimos, pero la superior sólo hasta décimos. La regla inferior es más precisaque la superior.

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Ninguna medición es exacta. Su expresión contiene dos clases de información: (1) la magni-tud de la medición y (2) la precisión de la misma. La ubicación del punto decimal y el valor delnúmero expresan la magnitud. La precisión se indica con el número de cifras significativas.

Cifras significativas

En cualquier medición las cifras significativas son los dígitos que se conocen con certeza, másun dígito que es incierto. La medición de 82.2 centímetros (hecha con la regla superior de la fi-gura A) tiene tres cifras significativas; la medición de 82.25 centímetros (hecha con la regla in-ferior) tiene cuatro cifras significativas. El dígito del extremo derecho siempre es un estimado.Un dígito estimado siempre se escribe sólo como parte de una medición. Sería incorrecto infor-mar que la longitud de la mesa de la figura A, medida con la regla inferior, es de 82.253 centíme-tros. Este valor de cinco cifras significativas tendría dos dígitos estimados (el 5 y el 3) y sería in-correcto porque indicaría una precisión mayor de la que esa regla puede proporcionar.

Se han desarrollado reglas estándar para escribir y usar las cifras significativas, tanto en lasmediciones como en valores calculados a partir de ellas.

Regla 1 En números que no contienen ceros, todos los dígitos son significativos.

Ejemplos:3.1428 cinco cifras significativas3.14 tres cifras significativas469 tres cifras significativas

Regla 2 Todos los ceros entre dígitos significativos son significativos.

Ejemplos: 7.053 cuatro cifras significativas7053 cuatro cifras significativas302 tres cifras significativas

Regla 3 Los ceros a la izquierda del primer dígito que no es cero sirven solamente para fi-jar la posición del punto decimal y no son significativos.

Ejemplos:0.0056 dos cifras significativas0.0789 tres cifras significativas0.000001 una cifra significativa

Regla 4 En un número con dígitos a la derecha del punto decimal, los ceros a la derecha delúltimo número diferente de cero son significativos.

Ejemplos:43 dos cifras significativas 43.0 tres cifras significativas 43.00 cuatro cifras significativas0.00200 tres cifras significativas0.40050 cinco cifras significativas

Regla 5 En un número que no tiene punto decimal y que termina con uno o más ceros (co-mo 3600), los ceros con los cuales termina el número pueden ser o no significativos. El nú-mero es ambiguo en términos de cifras significativas. Antes de poder especificar el númerode cifras significativas, se requiere información adicional acerca de cómo se obtuvo el nume-


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ro. Si el número es resultado de una medición, los ceros probablemente no son significati-vos; sin embargo, si el número ha sido contado o definido, todos los dígitos son significati-vos (¡suponiendo que el recuento haya sido perfecto!).

El hecho de expresar los números en notación científica evita confusiones. Cuando los nú-meros se expresan de esta forma, todos los dígitos se interpretan como significativos.

Ejemplos:3.6 � 105 dos cifras significativas3.60 � 105 tres cifras significativas3.600 � 105 cuatro cifras significativas2 � 10�5 una cifra significativa2.0 � 10�5 dos cifras significativas2.00 � 10�5 tres cifras significativas

RedondeoUna calculadora muestra ocho o más dígitos. ¿Cómo puedes redondear ese número de cifras a,digamos, tres cifras significativas? Tres reglas sencillas rigen el proceso de eliminar los dígitosno deseados (no significativos) del resultado.

Regla 1 Si el primer dígito que se va a eliminar es menor que 5, simplemente, ese dígito ytodos los que le siguen se eliminan.

Ejemplo: 54.234 redondeado a tres cifras significativas se convierte en 54.2.

Regla 2 Si el primer dígito que se va a eliminar es mayor que 5, o si es 5 seguido de dígitosdiferentes de cero, todos los dígitos siguientes se suprimen y el valor del último dígito quese conserva se aumenta en una unidad.

Ejemplo: 54.36, 54.359 y 54.3598; al ser redondeados a tres cifras significativas, todos quedan como 54.4.

Regla 3 Si el primer dígito que se va a eliminar es un 5 que no va seguido de ningún otrodígito, o si es un 5 seguido sólo de ceros, se aplica la regla par-impar. Es decir, si el últimodígito que se va a conservar es par, su valor no cambia, y tanto el 5 como los ceros que lo si-guen se suprimen. Pero si el último dígito a conservar es impar, entonces su valor se aumen-ta en uno. La intención de esta regla par-impar es promediar los efectos del redondeo.

Ejemplos: 54.2500 con tres cifras significativas se vuelve 54.2; 54.3500 con tres cifras significativas se

vuelve 54.4.

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Órdenes de magnitud Cuando resolvemos un problema y analizamos el resultado de algún cálculo es conveniente dis-poner de alguna estimación o criterio que nos permita comprobar la no falsedad (no necesaria-mente la veracidad) del mismo.


Órdenes de magnitud de parámetros físico-químicos de uso frecuente

Parámetro

Radio del protónMasa del electrónMasa de la TierraRadio del SolNúmero de Avogadro

Orden de magnitud

10-15 m10–30 kg1025 kg109 m1024 mol–1

Radio del átomoDistancia Tierra-SolCarga del electrónRadio de la TierraConstante de gravitación

10-10 m1011 mm10-19 C107 m10–10 N · m2 · kg–2

Un método muy empleado, ya que su aplicación es directa y muy simple, consiste en redon-dear el valor numérico del resultado a la potencia de 10 más próxima, es decir, obtener su ordende magnitud. Conocido este orden de magnitud, podemos ya emitir un juicio o tomar alguna de-terminación.

En la vida cotidiana, el uso de las órdenes de magnitud es muy frecuente. Así, utilizamos ór-denes de magnitud para hacer comparaciones de forma aproximada. Por ejemplo, la masa de unapersona adulta es del orden de 10 veces la masa de un bebé.

Elaboración de gráficasSi observas dos columnas de números que se relacionan de algún modo, tal vez no te digan mu-cho. En cambio, una gráfica es una forma visual de apreciar cómo se relacionan las cantidades en-tre sí. Puedes decir en un instante cómo se ha comportado el mercado de valores dando un vista-zo a una gráfica donde el índice Dow Jones está representado como una función del tiempo.

Con frecuencia recopilarás datos modificando una cantidad, llamada variable inde-pendiente, para ver cómo cambia otra cantidad, llamada variable dependiente. Para tra-zar una gráfica se marcan los valores de la variable independiente en el eje horizontal, oeje x, y los valores de la variable dependiente en el eje vertical, o eje y. Al trazar una grá-fica siempre es importante anotar en cada uno de los ejes las cantidades en cuestión y lasunidades que se emplean para expresarlas. La gráfica se completa trazando la curva quemejor se ajusta a los puntos o una recta que los une a todos.

Para evitar confusiones e incrementar la eficiencia del aprendizaje; tu profesor teindicará cómo marcar los ejes y elegir la escala adecuada antes de cada experimento.Con frecuencia trabajarás en grupo y tendrás que trazar una gráfica de los datos quehas recopilado mientras realizas el experimento. Esto tiene la enorme ventaja de pro-porcionar realimentación inmediata en cuanto se marca el punto correspondiente aun dato erróneo. Así tendrás tiempo para ajustar el aparato y hacer los arreglos nece-sarios, a fin de que tus datos tengan mayor significado.

Todos los miembros del grupo pueden comparar fácilmente sus resultados si superponen susgráficas en un retroproyector. ¡Este método tiene la ventaja adicional de que ya no es necesarioasignar el trazado de gráficas como tarea para hacer en casa!

Uso de la computadoraLa computadora es una potente herramienta para recolectar y analizar tus datos e inclusive pre-sentarlos gráficamente. Programas como Lotus o Excel® (de Microsoft) te permiten captar da-tos con facilidad y elaborar la gráfica correspondiente en unos minutos. Con la adición de una

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impresora, la gráfica puede transferirse a papel, en versión amplificada o pequeña, para anexarlaal informe de laboratorio.

Gracias a la capacidad de la computadora para hacer cálculos con rapidez y precisión, pue-des analizar tus datos en forma eficiente y rápida. Las interrelaciones de las variables se hacenasí más patentes que si trazaras a mano la gráfica de los datos.

En este curso se alienta el uso de la computadora (si se cuenta con una en tu la-boratorio) como instrumento de laboratorio que permite medir el tiempo y la tem-peratura, o detectar la luz. El puerto de juegos de una computadora personal es unmedio sencillo para convertir las señales analógicas en señales digitales que la com-putadora puede procesar. El puerto de juegos es el conector de 16 púas en el cual seinsertan las palancas de mando, sólo que, en lugar de dichas palancas, se conecta di-rectamente al puerto de juegos una “caja de interfaz”. La caja de interfaz no contie-ne un circuito electrónico propio, y sólo constituye una forma segura y convenientede acceder a cualquiera de las dos púas del puerto de juegos por medio de clavijas yconectores normales muy resistentes. Si se usa una extensión del puerto de juegos,

basta sujetar el conector de la caja de interfaz a la extensión, sin necesidad de abrir la tapa de lacomputadora y, por lo tanto, sin riesgo de que las púas conectoras se doblen o se rompan.

Así pues, puedes convertir la computadora en un cronómetro, un detector de luz y un ter-mómetro, al conectar una o varias sondas de resistencia variable al puerto de juegos.

Informes de laboratorio Tu profesor puede solicitar un informe de laboratorio. Siguesus instrucciones específicas sobre la forma de escribirlo. Laguía general para redactar un informe de laboratorio es lasiguiente: ¿sería posible que cualquier estudiante de físicade otra escuela, al leer tu informe entendiera lo suficientepara, a su vez, repetir tu trabajo?

Guía para preparar informes de laboratorio

• Número y título de la práctica de laboratorio En la es-quina superior derecha de tu informe escribe tunombre, la fecha y el grado de estudios. Debajo de loanterior incluye los nombres de tus compañeros deequipo.

• Propósito Escribe una breve descripción de lo que te propones explorar, verificar, medir,investigar, etcétera.

• Método Haz un esquema de los aparatos que usaste y describe brevemente cómo planeas-te realizar el trabajo en el laboratorio.

• Datos Muestra un registro de tus observaciones y mediciones, e incluye todas las tablas dedatos.

• Análisis Muestra los cálculos realizados, cualquier gráfica solicitada, y las respuestas a laspreguntas. Resume lo que hiciste en el laboratorio.

La seguridad en el laboratorioEn el laboratorio puedes trabajar en forma segura, junto con todos los que estén a tu a1rededor,observando la siguiente serie de normas.

1. Nunca trabajes en el laboratorio si no hay un profesor que esté al pendiente de lo quehaces.

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2. Prepárate para tu actividad o experimento, con una lectura previa de lo que harás en ellaboratorio. Haz las preguntas necesarias acerca de lo que no te resulte claro. Anota to-das las precauciones que debas tomar.

3. Usa ropa apropiada para el laboratorio. Evita ropa voluminosa o suelta, así como artícu-los de joyería que cuelguen. Recógete o ata tu cabello si lo usas largo, y enrolla tus man-gas si son holgadas.

4. Mantén el área de trabajo libre de libros y materiales que no sean necesarios para tu tra-bajo.

5. Usa gafas de seguridad cuando trabajes con fuego, líquidos calientes, vidrio o materia-les de riesgo.

6. Nunca arrojes de manera descuidada objetos en el área de laboratorio. 7. Usa los aparatos únicamente como se indica en el manual o según las instrucciones del

profesor. Si quieres aplicar otro procedimiento, antes tendrá que aprobarlo tu profesor. 8. Si se rompe un termómetro, informa de inmediato a tu profesor. No dejes que el mer-

curio ni los vidrios rotos toquen directamente tu piel. 9. No debes forzar los tubos de vidrio ni los termómetros al introducirlos en un tapón de

hule seco. Tanto el orificio cómo el vidrio tienen que lubricarse con glicerina (glicerol)o agua jabonosa, y al introducir el vidrio manéjalo envuelto en una toalla de papel paraproteger tus manos.

10. No toques ningún objeto que pueda estar caliente, como mecheros, parrillas, aros me-tálicos o vasos de laboratorio calientes; calefactores eléctricos de inmersión y bombillas.Si debes sostener algo caliente, usa una toalla de papel húmeda, un lienzo para mane-jar objetos calientes o cualquier otro protector adecuado para ese fin.

11. Cuando trabajes con circuitos eléctricos, desconecta la corriente antes de hacer ajustesen ellos.

12. Si estás conectando un voltímetro o amperímetro a un circuito, tu profesor deberá apro-bar las conexiones antes de conectar la corriente.

13. No conectes entre sí las terminales de una pila seca o batería con un alambre. Éste pue-de calentarse tanto que resulte peligroso.

14. Informa de inmediato a tu profesor en caso de cualquier lesión, accidente o destrozo.También avisa si sospechas que algo no funciona correctamente.

15. Trabaja en silencio para que puedas escuchar cualquier aviso sobre precauciones y se-guridad.

16. Debes conocer la ubicación de los extinguidores, las mantas contra el fuego y la salidamás próxima.

17. Cuando termines tu trabajo, revisa que las conexiones de agua y gas queden cerradas ylos circuitos eléctricos desconectados. Guarda todos los materiales y aparatos en los lu-gares designados por el profesor. Sigue sus instrucciones para deshacerte de cualquiermaterial de desecho. Limpia el área de trabajo.


10 Guía Académica

Procedimientos en caso de emergencia Ante cualquier lesión o accidente, informa inmediatamente a tu profesor. Ubica las proteccionescontra el fuego, los extinguidores, la salida más cercana, el equipo de primeros auxilios y la en-fermería de la escuela.

Situación Qué debe hacerse

Cortadas Si el sangrado es intenso, aplica presión o una compresa directa-mente sobre la herida y consigue atención médica. Si la cortaduraes pequeña, deja que sangre un poco y lávala con agua y jabón.

Descarga eléctrica Procura que la persona respire aire fresco.Acomódala de modo que su cabeza quede más abajo que el restodel cuerpo. Si deja de respirar, dale respiración artificial.

Desmayo Consulta Descarga eléctrica.

Incendio Cierra todas las tomas de gas y desconecta todos los circuitos eléc-tricos. Usa una manta contra el fuego o un extinguidor para apa-garlo.Precaución: no reduzcas el espacio de aire a una víctima.Al accionar un extinguidor, cuida que no esté apuntando hacia lacara de una persona.

Lesión en los ojos Lava de inmediato el ojo con agua corriente.Extrae los lentes de contacto. No permitas que la víctima se froteel ojo.

Quemaduras Lava con agua fría hasta que la sensación de ardor se calme.

11

ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 1

Elaboración de hipótesis

Propósito: practicar el planteamiento de hipótesis a partir de observaciones.

Equipo/materiales necesarios

2 latas metálicas de aproximadamente 3.8 litros (1 galón)2 tapones núm. 5 con dos agujeros1 embudo de vidrio o tubo cónicotubo de vidriomanguera de cauchovaso de laboratorio de 500 mlnavaja

Comentario

La ciencia implica hacer preguntas, buscar respuestas e inventar conjuntos sencillos de reglaspara relacionar una amplia variedad de observaciones. La intuición y la inspiración intervienentambién en la ciencia, pero a fin de cuentas forman parte de un proceso sistemático. La cienciase basa en observaciones. Éstas conducen a suposiciones lógicas llamadas hipótesis. Una hipóte-sis permite hacer predicciones que más tarde se pueden poner a prueba. El paso final es la ela-boración de una teoría que relacione entre sí las hipótesis, las predicciones y los resultados de laspruebas. Si la teoría es acertada, sugerirá nuevas preguntas. Entonces, el ciclo comienza de nue-vo. A veces este proceso es breve y se logra desarrollar rápidamente una teoría que explica en for-ma satisfactoria los datos existentes, lo cual permite hacer predicciones útiles. Sin embargo, lomás frecuente es que el éxito sólo se alcance al cabo de meses o años. ¡Los científicos tienen queser personas pacientes!

Procedimiento

Paso 1 Observa el funcionamiento del aparato misterioso (que apa-rece en la figura A) construido por tu profesor.

Observa el aparato.


12 Guía Académica

Paso 2 Trata de explicar lo que pasa en el aparato misterioso y cómo funciona. Escribe unadescripción de cómo crees que funciona.

Paso 3 Informa tus hallazgos al resto del grupo. Todos los alumnos deberán llegar a un con-senso acerca de cómo funciona el aparato. Anota aquí el consenso.

Propón explicaciones.

13


Plano como una crepa

Propósito: calcular el diámetro de un perdigón.

Equipo y material necesarios

10 cm3 de perdigones (caja de munición de acero de 4.5 mm).probeta graduada de 10 cm3

bandejaregla y juego de escuadrascinta masking tapepopote

Comentario

Considera 512 cubos, todos de un centímetro por lado. Si todos los cubos estuvieran bien empa-cados, sin espacios entre ellos para formar un gran cubo cuyos lados fueran de 8 cubos de largo,el volumen de ese cubo grande sería (8 cm) � (8 cm) � (8 cm), es decir, 512 cm3. Si los cubosestuvieran acomodados en un bloque de 4 cm por 16 cm por 8 cm, el volumen sería el mismo,pero el área de su superficie sería mayor. En un bloque de 2 cm por 16 cm por 16 cm, el área desuperficie es todavía más grande. Si los cubos se extendieran, de modo que el paquete tuviera so-lamente un cubo de altura, el área de la superficie sería más extensa.

Las diferentes configuraciones tienen diferentes áreas, pero el volumen permanece constan-te. El volumen del batido para crepas es el mismo, ya sea que esté en la vasija o extendido sobreuna superficie (excepto que en una sartén caliente el volumen aumentaría a causa de las burbu-jas expansivas que se forman durante la cocción). El volumen de una crepa es igual al área de lasuperficie de un lado plano multiplicado por su espesor. Si se conocen el volumen y el área de lasuperficie, el espesor puede calcularse a partir de las siguientes ecuaciones:

En vez de bloques cúbicos o batido para crepas, considera una caja de zapatos llena de cani-cas. El volumen total de las canicas es igual al volumen de la caja (longitud, por ancho, por al-

tura). Supón que calculas el volumen y luego vacías las canicas en una bandeja gran-de. ¿Se te ocurre una forma de calcular el diámetro (o espesor) de una sola canica sinmedir la canica en sí? ¿Funcionaría el mismo procedimiento en el caso de esferas tan

pequeñas como los perdigones? Inténtalo en esta actividad y lo sabrás. A partir de ahí, sólo hayun pequeño paso para llegar a conocer el tamaño de las moléculas.

Procedimiento

Paso 1 Usa una probeta graduada para medir el volumen de los perdigones. (Recuerda que1 ml = 1 cm3).

volumen = _________

Paso 2 Esparce los perdigones para formar una capa compacta de un perdigón de espesoren la bandeja. Si no tienes una bandeja, prueba pegar con cinta adhesiva tres reglasen forma de U sobre tu mesa de laboratorio. Determina el área cubierta por los per-digones. Describe tu procedimiento y muestra tus cálculos.

Volumen � área � espesor espesor � espesor

área


14 Guía Académica

Área = _________cm2

Paso 3 Usando el área y el volumen de los perdigones, calcula el diámetro de uno de ellos.Anota tus cálculos.

Diámetro calculado = ___________ cm

Paso 4 Introduce al menos 30 perdigones en el popote transparente, después, colócalos enposición horizontal, teniendo cuidado de que todos los perdigones permanezcan encontacto pero en línea recta. Enseguida, mide la longitud de la línea de perdigonesy después divídela entre el número de éstos, de donde podemos obtener una buenaaproximación del diámetro de un perdigón.

Análisis

¿Qué supuestos hiciste para calcular el diámetro de un perdigón?

15


Extra pequeñoPropósito: determinar el tamaño aproximado de una molécula de ácido oleico.

Equipo/materiales necesarios

1 barra de gissolución de ácido oleico1 bandeja1 litro de agua2 cuentagotas100 ml de alcohol4 ml de ácido oleico1 vaso precipitado de 100 ml1 pipeta1 tela de asbesto2 probetas graduadas de 10 mlbandeja de al menos 5 cm. de profundidad y 20 cm. de diámetro

Introducción

Los líquidos, por su constitución hecha de moléculas entre las cuales si bien existen fuerzas quelas mantienen a distancias fijas entre sí, no están en posibilidad de formar estructuras rígidas, si-no que modifican sus estructuras relativas al menor esfuerzo cortante aplicado: por eso es quetoman la forma del recipiente que las contiene y, además, su superficie se mantiene horizontalen el reposo.

Esto último explica por qué ninguna molécula puede estar sola encima de las demás, ya quepor la acción de su propio peso resbala al nivel de las otras.

En este experimento se dispone de tres líquidos; agua, alcohol y ácido oleico. El último esmiscible en el segundo pero no en el primero; en cambio, el alcohol sí lo es en el agua. De mo-do que si se hace una mezcla de ácido y alcohol, al incorporarse en el agua el ácido se separa yqueda sobre la superficie, mientras que el alcohol se mezcla con el agua. Si la cantidad de ácidoes muy pequeña (1%) y la superficie que ofrece el agua es muy grande, se forma una gota circu-lar de ácido que no llega a cubrir toda la superficie en cuestión. De acuerdo con lo que se dijoantes, esta capa es monomolecular y su volumen se calcula como el de un cilindro de altura igualal grosor de la molécula.

Comentario

Una molécula de ácido oleico no es esférica, sino alargada co-mo una salchicha. Un extremo es atraído por el agua, pero elotro se aleja de la superficie del agua.

En esta investigación, calcularás la longitud de una solamolécula de ácido oleico, para comprobar por ti mismo la pe-queñez extrema de una molécula. La longitud puede calcular-se dividiendo el volumen de ácido oleico usado entre el área dela monocapa -o capa de una molécula de espesor. La longitudde la molécula es la profundidad de la monocapa.

Volumen = área x profundidad

profundidad � volumen

área


16 Guía Académica

Procedimiento para preparar la solución de ácido oleico y alcohol

Toma una probeta de 10 cm3 y llénala hasta 9 cm3 de alcohol etílico con una pipeta graduada;agrégale 1 cm3 de ácido oleico, vacía una mezcla en un vaso de precipitado y agítala.

Toma otra probeta de 10 cm3, llénala con 9 cm3 de alcohol y 1 cm3 de la mezcla anterior, yagítala vigorosamente. Llena un gotero con la mezcla final.

Paso 1 Vierte agua en una bandeja hasta que tenga una profundidad de 1 cm. Esparce unpoco de polvo de gis o de licopodio sobre la superficie del agua; no mucho, pues es-torbaría al ácido oleico.

Paso 2 Valiéndote de un cuentagotas, añade suavemente una sola gota de la solución de ácidooleico a la superficie del agua. Cuando la gota toca el agua, el alcohol de la solución sedisuelve en el agua, pero el ácido oleico no. El ácido se esparce formando un círculoen el agua. Mide el diámetro del círculo de ácido oleico en tres lugares, y calcula el diá-metro promedio del círculo. Calcula también el área del círculo.

diámetro promedio = ______ cmárea del círculo = _________ cm2

Paso 3 Toma otro gotero y la probeta de 10 cm3 ya limpia, ycuenta el número de gotas de solución necesarias parallenar 1 cm3. Repite este procedimiento tres veces y de-termina el número promedio de gotas en 1 cm3 de solu-ción.

número de gotas en 1 cm3 = __________

Divide 1 cm3 entre el número de gotas que hay en ese cm3 paradeterminar el volumen de una gota.

volumen de una gota = ______________

Paso 4 El volumen de ácido oleico en la película circular es menor que el volumen de unasola gota de solución. La concentración de ácido oleico es de 1 cm3 por cada 100 cm3

de solución.

Cada centímetro cúbico de la solución contiene, por tanto, sólo 1/100 cm3 de ácido oleico. Laproporción de ácido oleido en la solución total es de 0.01 para cualquier volumen. Multiplica elvolumen de una gota por 0.01 para hallar el volumen de ácido oleico en la gota. Este es el volu-men de la capa ácido oleico en la bandeja.

volumen de ácido oleico = __________________

Paso 5 Calcula la longitud de una molécula de ácido oleico dividiendo el volumen de ácidooleico entre el área del círculo.

longitud de una molécula = __________________

Análisis

1. ¿Qué significa monocapa?

2. ¿Por qué es necesario diluir el ácido oleico?

Coloca la bandeja.

Calcula el área de la película.

17

3. ¿Qué sustancia forma la película de monocapa: el ácido oleico o el alcohol?

4. La forma de las moléculas del ácido oleico se parece más a una salchicha rectangular quea un cubo o una canica. Más aún, un extremo es atraído hacia el agua, de modo que lamolécula en realidad “flota” verticalmente, como un leño que tuviera un pesado lastre enuno de sus extremos. Si cada una de esas moléculas rectangulares es 10 veces más largaque ancha, ¿cómo podrías calcular el volumen de una sola molécula de ácido oleico?


BIOLOGÍA

Comité técnico de Biología:Biól. Pura Concepción Galván VillanuevaM.E.C. Martha Elva Siller GarcíaM.C.E. Yolanda Zambrano ChávezM.C.E. Carlos Lory Mendoza

20 Guía Académica

Unidad de aprendizaje: Laboratorio de Ciencias Experimentales 1ª sección: Enfoque en Biología.

Frecuencia Semanal: 2Semestre: SegundoCréditos: 2

Fundamentación:Las prácticas de laboratorio de Ciencias Experimentales constituyen una herramien-ta indispensable para el logro de las competencias interdisciplinarias entre Biología,Física y Química propuestas en el bachillerato, por lo que esta unidad de aprendizajeno complementa los laboratorios de Biología, Física y Química, sino que es indepen-diente de ellos; mediante éstas, los estudiantes acceden a la parte experimental de es-tas ciencias, consolidando y relacionando conceptos con aspectos de la vida cotidia-na, al mismo tiempo que se fomenta en ellos una actitud científica.

La evolución de modelos interpretativos en la actividad científica se produce mediante unadiversidad de prácticas que requieren distintas acciones que no necesariamente se llevan a caboen el laboratorio, pero que finalmente estas acciones humanas conducen a la creación del cono-cimiento científico.

Las competencias a desarrollar en el bachiller durante la realización de las prácticas, han deser diversificadas y estarán en función del diseño de las mismas, dando lugar a actividades quepor lo general son útiles para el aprendizaje de procesos científicos, de tal manera que las prác-ticas promuevan en el estudiante la investigación con un determinado nivel de complejidad.

Las prácticas de laboratorio son imprescindibles para aprender ciencias y requieren tambiénque el estudiante esté consciente de lo que hace; esto no es fácil, puesto que se le presentan fe-nómenos que no ha seleccionado; una manera de ayudarlo es plantearle preguntas como¿quétengo ahí?, ¿qué hago?, ¿qué está pasando?, ¿cómo está pasando? Cuando se vincula la teoríacon la práctica se potencia la adquisición del conocimiento y el desarrollo de habilidades propiasde cada disciplina, contribuyendo así a la formación integral de nuestros estudiantes.

Si tomamos en cuenta que el proceso educativo tiene un componente fundamental que es eldesarrollo de competencias en los estudiantes, se trabajará en este curso con prácticas de labo-ratorio presenciales, otras con laboratorios simulados o virtuales; o bien, realizando proyectospara entregar al final del semestre, en las cuales se utilicen varias metodologías y técnicas edu-cativas tales como: Aprendizaje basado en problemas (ABP); aprendizaje por descubrimiento oaprendizaje colaborativo de un grupo de estudiantes.

La realización de las prácticas de laboratorio incluidas en este curso pretende que nuestrosestudiantes tengan una participación activa en la realización de experimentos científicos, queapliquen el método experimental, observen y prueben hipótesis (tanto las propias como las quehan planteado diversos científicos), que aprendan ciencias, y aprendan a hacer ciencia, todo locual requiere estrategias específicas, y que,finalmente, aprendan a interpretar las evidencias quedan soporte a los conceptos interdisciplinarios.

Las prácticas que se proponen tienen un grado de sencillez tal que permiten al estudiante:

• aplicar el método científico, relacionar y articular algunos de los conceptos teóricos yprácticos de las asignaturas de biología, física y química, con su entorno,

• despertar en los estudiantes el interés por la investigación, adquirir habilidades y destre-zas, y

• realizar experimentos en el laboratorio, prácticas virtuales y/o simuladas, además de rea-lizar proyectos de investigación que les permitan afianzar el aprendizaje autónomo o co-laborativo.

21

Propósito general Desarrolla prácticas interdisciplinarias en el laboratorio que complementan el conocimiento teó-rico, resolviendo problemas científicos relacionados con la vida cotidiana y el entorno asumien-do acciones responsables hacia el ambiente y hacia si mismos

Competencias genéricas

1. Se conoce y se valora a sí mismo y aborda problemas y retos, teniendo en cuenta los ob-jetivos que persigue.

2. Es sensible al arte y participa en la apreciación e interpretación de sus expresiones endistintos géneros.

3. Elige y practica estilos de vida saludable.4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos utilizando me-

dios, códigos y herramientas apropiados. 5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos estable-

cidos.6. Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, consideran-

do otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva.7. Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida. 8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos.9. Participa con una conciencia cívica y ética en la vida de su comunidad, región, México

y el mundo.10. Mantiene una actitud respetuosa hacia la interculturalidad y la diversidad de creencias,

valores, ideas y prácticas sociales.11. Contribuye al desarrollo sustentable de manera crítica, con acciones responsables.

Competencias disciplinares

1. Establece la relación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en contex-tos históricos y sociales específicos.

2. Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida coti-diana, asumiendo consideraciones éticas.

3. Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis ne-cesarias para responderlas.

4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de caráctercientífico.

5. Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesisprevias y comunica sus conclusiones.

6. Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales apartir de evidencias científicas.

7. Explicita las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de proble-mas cotidianos.

8. Explica el funcionamiento de máquinas de uso común a partir de nociones científicas.9. Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demos-

trar principios científicos.10. Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos ob-

servables a simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos.11. Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las ac-

ciones humanas de riesgo e impacto ambiental.12. Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus proce-

sos vitales y el entorno al que pertenece.13. Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los siste-

mas vivos.14. Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la rea-

lización de actividades de su vida cotidiana.


22 Guía Académica

Estrategias de estudio generales

Aprendizaje “in situ”.Estudio o análisis de casos.Proyecto de investigación.Elaboración y utilización de software educativo, elaboración de un guión, elaboración de unvideo. Laboratorio simulado y prácticas virtuales.

Durante el desarrollo del laboratorio de Ciencias Experimentales, el maestro podrá valorar el ni-vel de competencia alcanzado por los estudiantes, auxiliándose con los siguientes criterios:

• Conocimiento de las técnicas básicas de laboratorio y de campo.• Investigación y análisis del diseño de experimentos históricos relevantes.• Resolución de las actividades de aprendizaje de las ciencias mediante trabajos prácticos.• Diseño de experiencias y pequeñas investigaciones adecuadas para Educación media superior.• Asistencia al curso de 100%.• Puntualidad en la entrega de reportes con el formato de evaluación sugerida.

Referencias bibliográficasTextoManual de Laboratorio de Ciencias Experimentales

ACTIVIDADES DE CONTENIDOCON ENFOQUE EN BIOLOGÍA

Actividad Nº 1 Utilizando los grupos sanguíneos para resolver un crimen.

Actividad Nº 2 ¿Cuándo murió ella?

Actividad Nº 3 Manejo de pesticidas orgánicos.

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ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 1Uso de los grupos sanguíneos para ayudar a resolver un crimen

ANTECEDENTES

Uso de los grupos sanguíneos en medicina forense

En investigaciones forenses se utilizan los grupos sanguíneos . Una cantidad muy pequeña desangre puede ser utilizada para probar fácilmente docenas de características controladas genéti-camente que tienen poca o ninguna influencia ambiental sobre su expresión; esto significa quesi conoces el fenotipo de una persona para estas características, conoces también su genotipo osu identidad genética. Hay cientos de grupos sanguíneos conocidos, además de los más comunesque son ABO y Rh (Rhesus); cada sistema está basado sobre clases de moléculas antigénicas so-bre la superficie de los glóbulos rojos. Una molécula de antígeno (molécula antigénica) es reco-nocida por el sistema inmunológico del cuerpo como una sustancia extraña, con la cual reaccio-na produciendo un anticuerpo. La clasificación o tipificación de la sangre de una persona paradeterminar cuáles formas moleculares están presentes sobre los glóbulos rojos, dependen dereacciones antígeno – anticuerpo.

Reacción de aglutinación

Si tomas el suero de una persona de un tipo sanguíneo conocido y le agregas una gota de sangrepara ser tipificada, ocurrirá una de dos cosas:

a) El suero puede mezclarse libremente con los glóbulos rojos sin un cambio notable, ob) La mezcla puede aglutinar; esto quiere decir que los glóbulos rojos se agrupan o unen

produciendo un cambio fácilmente observable, como se muestra en la figura 1.

PORTAOBJETOS CON MUESTRAS

Grupos sanguíneos ABO.

Hay dos sustancias antigénicas comunes en el grupo sanguíneo ABO, el A y el B; el tipo O no es-tá asociado con un antígeno, lo cual significa que éste no es reconocido como una sustancia ex-traña por el sistema inmunológico de alguien, aún si la persona no tiene el tipo sanguíneo O. Losanticuerpos para tipificar el antígeno A normalmente se encuentran en el suero de personas sinel antígeno A (esto es, en personas con sangre tipo B o tipo O), éstos cuerpos anti-A causan quelas células tipo A se aglutinen si se mezclan o se ponen juntas. Si una muestra sanguínea es aglu-tinada solamente por los anticuerpos anti-A y no por los anticuerpos anti-B, entonces la mezclaes del tipo A, como se muestra en la Tabla 1. Las reacciones de aglutinación que identifican lostipos sanguíneos B, AB y O, también se muestran en la Tabla 1.


Grupo sanguíneo Reacción Anti-A Reacción Anti-BABO (+/–) (+/–)

A + –

B – +

AB + +

O – –

Tabla 1

24 Guía Académica

Grupo sanguíneo Rhesus.Los tipos sanguíneos Rh (Rhesus) tienen solamente un antígeno común asociado con ellos, a me-nudo se le llama antígeno D. La sangre de personas con el antígeno D (Rh+) es aglutinada porlos anticuerpos anti-D, los cuales pueden encontrarse en la sangre de personas sin el antígeno(Rh-). Las reacciones de aglutinación que identifican a los grupos sanguíneos Rhesus se mues-tran en la Tabla 2.

PROBLEMALa propiedad de una escuela fue atacada por vándalos y se encontraron unas gotas de sangre enla escena del crimen. Los detectives que investigaron el incidente piensan que la sangre provie-ne del causante del crimen, que al parecer se hirió ligeramente durante el vandalismo. Los de-tectives han reunido un grupo de sospechosos que estuvieron en la escuela cuando se cometió elcrimen, sin embargo, la única evidencia sólida es la sangre encontrada en la escena del crimen.Los detectives quieren descartar tantos sospechosos como sea posible sobre la base de la eviden-cia sanguínea.

En esta actividad actuarás como técnico de laboratorio, analizando las muestras de sangrede los sospechosos para determinar los grupos sanguíneos. Cada uno de tus compañeros de cla-se analizará una muestra de un diferente sospechoso; posteriormente, tus compañeros de clasey tú compararán los tipos sanguíneos de sus muestras con el tipo de sangre encontrada en la es-cena del crimen, para disminuir el número de sospechosos.

MATERIALES

• Equipo para identificar o tipificar sangre ABO/Rh.• Guantes protectores.• Torundas de algodón en alcohol.• Lancetas.• Portaobjetos.• Lupa.• Toallas de papel.• Solución blanqueadora al 10% (cloralex, hipoclorito de sodio).

SÍMBOLOS DE SEGURIDAD

• En esta práctica trabajarás con muestras sanguíneas.• Realiza el manejo o desecho de las muestras como lo sugiere tu profesor o el equipo de

pruebas para tipificar grupos sanguíneos.• En el laboratorio, asegúrate de mantener alejadas las manos de tus ojos o cara.

Grupo sanguíneo Reacción Anti-DRhesus (+/–)

Rh+ +

Rh– –

Tabla 2

25

• Recuerda lavar muy bien tus manos antes y después de completar los procedimientos delaboratorio.

• Desecha cualquier cosa con sangre inmediatamente después de usarlo, de acuerdo con lasinstrucciones de tu profesor.

• Limpia tu área de trabajo con solución blanqueadora y toallas de papel.

PROCEDIMIENTO1. Pide a tu profesor un equipo para tipificar sangre ABO/Rh.2. Presta atención a las indicaciones de tu profesor.3. Toma la muestra de sangre y realiza la prueba ABO/Rh de acuerdo con las indicaciones

proporcionadas.4. Observa las muestras y compáralas con la Figura 1. Registra los resultados, positivo o ne-

gativo, para cada reacción; anota estos datos en las columnas 1 a 3, de la tabla 3, bajo eltítulo Observaciones, en la sección Datos personales.

5. Registra los datos de tus compañeros de equipo en la tabla 3, pero en la sección Datos deequipo. Registra los datos igual como lo hiciste para tus muestras personales.

6. Recurre a las tablas 1 y 2 para determinar los tipos sanguíneos ABO y Rh basados en lasreacciones de aglutinación.

7. Registra los tipos sanguíneos ABO y Rh en la columna 4 de la tabla 3.8. Reporta tus resultados al profesor.

OBSERVACIONES


Tabla 3 Datos personales

1 2 3 4Reacción Anti A Reacción Anti B Reacción Anti D ABO/Rh

(+/–) (+/–) (+/–) Grupo sanguíneo

Tabla 3 Datos de equipo

1 2 3 4Reacción Anti A Reacción Anti B Reacción Anti D ABO/Rh

(+/–) (+/–) (+/–) Grupo sanguíneo

Nombre de tuscompañeros de

equipo

26 Guía Académica

CONCLUSIONES1. Tu profesor te dirá el número de sospechosos de cada tipo sanguíneo. El tipo de sangre

encontrado en la escena del crimen es A+. Basado en esta información, ¿cuántos sospe-chosos pueden descartarse como posibles perpetradores del crimen?

2. Explica por qué los grupos sanguíneos pueden ser utilizados solamente para descartar po-tenciales sospechosos y no para probar en forma concluyente quién cometió el crimen.

3. Si pudieras probar otros grupos sanguíneos además de ABO y Rh, ¿cómo se podría afec-tar la investigación?

4. Todos los tipos sanguíneos ABO/Rh son relativamente comunes en Monterrey, NuevoLeón; el tipo más común, O+, se presenta en el 63.1% de la población. A éste le siguenAB+ con el 1.4%, A+ (que se encontró en la escena del crimen) con 26.5% y B+ en el9.0% de la población. Algunos sistemas de grupos sanguíneos no muestran tanta varia-ción y solamente un pequeño porcentaje de gente no tiene el mismo grupo sanguíneo(Datos estadísticos de Salud Pública de México, Volumen 4, núm. 5, sep/oct de 2002).¿Qué tan útil podría ser un sistema de grupo sanguíneo menos variable para el análisisforense?

27

ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 2¿Cuándo murió ella?

ANTECEDENTES

Cuando se descubre un cuerpo, una de las primeras cosas que debe hacer un investigador médi-co (forense), es determinar la hora de muerte utilizando diversos indicadores como la tempera-tura corporal, el rigor mortis, la decoloración de la piel (livor mortis o lividez), el aspecto de losojos y el contenido estomacal; estos factores ayudan a establecer la hora aproximada de la muer-te. En breve describiremos cada uno de estos factores o indicadores.

Temperatura corporal

Al morir una persona, el cuerpo comienza a enfriarse inmediatamente. En promedio, la tempe-ratura corporal baja a razón de 0.75_C por hora, durante las primeras 12 horas tras el falleci-miento. Pasadas 12 horas, la velocidad de enfriamiento se reduce casi a la mitad y es de unos0.4_C por hora, hasta que el cuerpo alcanza la temperatura ambiente del lugar en que se encuen-tra. La velocidad de enfriamiento se puede ver afectada por los siguientes factores:

• Temperatura del aire. Un cuerpo se enfriará más rápido en una noche fría de invierno, queen una calurosa noche de verano.

• Grasa corporal. La grasa tiende a aislar el cuerpo de factores climatológicos externos, detal forma que cuanto más obesa esté una persona, más lento será el enfriamiento tras lamuerte.

• Vestimentas. La ropa también aísla el cuerpo, de tal forma que utilizar ropas abrigadorashará más lento el proceso de enfriamiento.

• Agua. Un cuerpo sumergido en agua se enfría mucho más rápido que uno expuesto al ai-re, de tal forma que es difícil precisar la hora de la muerte para un cadáver descubierto enel agua.

Rigor mortis

Al momento de la muerte los músculos del cuerpo se relajan; sin embargo, dentro de un plazode 1 a 2 horas tras la muerte, éstos empiezan a ponerse rígidos mientras sus reservas de trifos-fato de adenosina (ATP) se van agotando. Esta rigidez es conocida como rigor mortis y empiezaen los músculos de la cara, mandíbula y cuello, y va bajando por el cuerpo hacia los brazos y eltorso, terminando en las piernas; este proceso se completa entre 8 y 12 horas tras la muerte.Mientras los músculos empiezan a colapsar, también se relajan en el mismo orden en el cual seendurecieron. Entre 24 y 28 horas después, el cuerpo se distiende otra vez.

Livor mortis (lividez)

Dentro de las primeras 1 o 2 horas tras la muerte, la sangre se asienta en las partes más bajas delcuerpo, partes que están cerca del suelo o que yacen en él, todo esto debido a la gravedad. Las cé-lulas rojas de la sangre (glóbulos rojos) se asientan y revientan dentro de los tejidos dejando mar-cas púrpuras que después se tornan amarillas debido a la descomposición de la hemoglobina. Lalividez se fija definitivamente en el tejido, entre 6 y 8 horas tras la muerte. Si un cuerpo es mo-vido después de ese tiempo, la posición de las marcas púrpura podría no coincidir con la posiciónen la cual el cuerpo fue encontrado.

Finalmente, si la piel parece descolorida pero se torna blanca al momento de tocarla, estosignifica que la lividez no se ha fijado definitivamente, lo cual nos lleva a que la muerte sucedióen un rango no menor a 2 horas y no mayor de 10.

Aspecto de los ojos

Si los ojos permanecen abiertos al momento de la muerte, aparecerá una capa delgada de tejidoen ellos debido a que se están secando. Cuando los glóbulos rojos en el cuerpo se colapsan libe-


28 Guía Académica

ran potasio, mismo que entra en los ojos y provoca una apariencia de nubosidad en ellos. Esteproceso se presenta en un lapso aproximado de 2 a 3 horas después del fallecimiento; sin embar-go, si los ojos permanecen cerrados tras la muerte, el proceso tomará mucho más tiempo (24 ho-ras aproximadamente).

Contenido estomacal

Después de comer, el proceso de digestión comienza en el estómago y le toma a éste de 4 a 6 ho-ras vaciar su contenido en el intestino delgado. Tras esto, se necesitan 12 horas aproximadamen-te para que la comida deje el intestino delgado. Como regla general, si encontramos:

• Comida sin digerir en el estómago. La muerte ocurrió en un lapso menor a 2 horas des-pués de la comida.

• Estómago vacío. La muerte ocurrió entre 4 y 6 horas después de comer.• Intestino delgado vacío. La muerte ocurrió 12 horas después de comer.

PROBLEMAA tu equipo de investigadores médicos le han asignado el siguiente caso a revisión y es tu traba-jo el determinar si la víctima murió accidentalmente o no, así como la hora de muerte. Analizalos detalles y completa el siguiente reporte de examen médico.

La víctima de sexo femenino fue encontrada en su hogar a la 10:00 de la mañana del sába-do, por su hermana, con la cual se supondría que saldría a correr. La hermana llamó rápidamen-te a la policía para notificar el hecho y ellos (la policía) te llamaron a ti ya que eres el investiga-dor médico. Al llegar notaste lo siguiente:

• La víctima yacía boca abajo al pie de las escaleras, con la cabeza en el extremo opuesto alas escaleras. La hermana de la víctima indicó que ésta se encontraba usando aún la ropaque llevaba puesta la noche anterior durante la cena.

• La víctima no presenta pulso.• El cuerpo estaba frío al tacto, sin embargo la temperatura interna, que fue tomada a las

10:30 de la mañana, era de 27C, mientras que la temperatura de la habitación era de 20C.• Su cuello estaba aparentemente fracturado y parecía haber sufrido heridas en la cabeza.• Presentaba moretones en la parte frontal de sus hombros y cuello, mismas que no cam-

biaron de color al momento de tocarlas.• Su cuerpo estaba rígido.• Los ojos de la víctima estaban abiertos y cubiertos con una capa o membrana delgada.

Notas adicionales de la policía: la víctima había cenado con su hermana a las 7:00 p.m. lanoche anterior (viernes por la noche). Durante la cena habían acordado encontrarse en la casade la víctima el sábado por la mañana (a las 10:00 a.m.) para salir a trotar. La hermana regresó asu domicilio a las 11:00 p.m. pero no sabía con certeza la hora a que la víctima había regresadoa su casa. Los vecinos no mencionaron haber visto a la víctima regresar a casa.

Al momento de realizar una autopsia a la víctima un día después, observas que ésta mu-rió debido a una fractura de cuello con la subsecuente asfixia posterior a la fractura. La víctimamedía 5 pies 8 pulgadas y pesaba 130 libras, su estómago estaba vacío y su intestino delgado es-taba lleno. Tu trabajo es descubrir y proporcionar a la policía la hora de la muerte.

MATERIALES• regla• calculadora• papel cuadriculado o papel para graficar• Tabla de conversiones de pesos y medidas

29

OBSERVACIONESReporte de Investigador Médico.

1. Basado en la información anterior acerca de la disminución promedio de la temperaturadespués de la muerte, calcula la temperatura corporal para cada hora a partir de la muer-te y hasta 24 horas después.


Hora Temp. Corporal (°C) Hora Temp. Corporal (°C) Hora Temp. Corporal (°C)

1 9 17

2 10 18

3 11 19

4 12 20

5 13 21

6 14 22

7 15 23

8 16 24

2. En la hoja cuadriculada, grafica los datos de temperatura y tiempo tras la muerte.

ANÁLISIS Y CONCLUSIONES3. Basándote en la temperatura corporal de la víctima, ¿cuánto tiempo ha pasado desde el fa-

llecimiento?

4. Estima la hora de muerte usando la temperatura corporal.

5. Basándote en las observaciones de rigor mortis, ¿cuánto tiempo ha estado muerta?

6. ¿En dónde se observaba la lividez en el cuerpo? ¿Ya se había fijado? ¿Cuánto tiempo atráshabía muerto? ¿La víctima fue encontrada en la posición en la que murió, o su cuerpo fuemovido? Justifica tu respuesta.

7. Basándote en el aspecto de los ojos, ¿hace cuánto tiempo murió? Justifica tu respuesta.

30 Guía Académica

8. Basándote en el examen de su sistema digestivo, ¿Cuánto tiempo había pasado desde suúltima ingesta hasta el momento de su muerte?

9. Basándote en la evidencia disponible, estima la hora de la muerte de la víctima. Justificatu respuesta.

10. ¿La víctima murió por accidente? Justifica tu respuesta.

REPORTE DE INVESTIGACIÓN BIBILOGRÁFICA1. ¿Cuál es la temperatura corporal normal en grados Celsius?

2. ¿Qué proceso biológico permite a los humanos, mamíferos y aves mantener una tempe-ratura corporal alta?

3. Investiga y explica brevemente el papel del ATP en la contracción muscular.

4. Explica la ruta que sigue el alimento a través del sistema digestivo de tu cuerpo.

5. ¿A cuántos _F equivalen 37_C ?

31

6. Según el sistema métrico decimal, ¿a qué equivalen 5 pies 8 pulgadas?

7. ¿A cuántos kilos equivalen 130 libras?

Conversiones del sistema inglés al sistema métrico (SI)


Longitud

MasayPeso

Volumen

Área

Temperatura

Cuando tienes: Multiplicas por: Para encontrar:

Pulgadas Centímetros Pies Metros Yardas Metros MillasKilómetros

Onzas Gramos Libras Kilogramos Toneladas Toneladas métricas Libras Newtons

2.540.390.303.280.911.091.610.62

CentímetrosPulgadasMetrosPiesMetrosYardasKilómetrosMillas

28.350.040.452.200.911.104.450.23

GramosOnzasKilogramosLibrasToneladas métricasToneladasNewtonsLibras

Pulgadas cuadradasCentímetros cuadradosPies cuadradosMetros cuadradosMillas cuadradasKilómetros cuadradosHectáreasAcres

6.450.160.0910.762.590.392.470.40

Centímetros cuadradosPulgadas cuadradasMetros cuadradosPies cuadradosKilómetros cuadradosMillas cuadradasAcresHectáreas

Fahrenheit

Celsius

5 (°F – 32)9

9 (°C + 32)5

Celsius

Fahrenheit

Pulgadas cúbicasMililitrosPies cúbicosMetros cúbicosLitrosLitrosGalones

16.390.060.0335.311.060.263.78

Centímetros cúbicosPulgadas cúbicasMetros cúbicosPies cúbicos“quarts”GalonesLitros

32 Guía Académica

ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 3Manejo de pesticidas orgánicos

ANTECEDENTESOcasionalmente, en nuestros hogares y jardines, sótanos y alacenas, e inclusive en las mascotas,los humanos luchamos para combatir a los insectos. Por lo general, para combatir a las plagas seutilizan sustancias químicas, aunque en realidad se habla de tres generaciones de pesticidas (Ca-rroll Williams, 1967) que son:

a) Sales botánicas e inorgánicas. Era muy apropiada para las granjas pequeñas de nuestrosabuelos, además de que tenían prácticas de cultivo favorables para bloquear formacionesmasivas de plagas.

b) La generación del DDT. Se degrada muy lentamente, formulada en la década de1950 ycausa el envenenamiento de cadenas enteras de alimentos, además de afectar el metabo-lismo del sistema nervioso y las hormonas sexuales de los vertebrados (incluido el hom-bre).

c) Las hormonas y los controles biológicos. Se considera que éstos son los más exitosos des-de el punto de vista de protección y cuidado del ambiente ya que apuntan a señalar el con-trol con precisión sin envenenar el ecosistema entero. Por ejemplo: rotación y diversifi-cación de cultivos, parásitos que controlan cierto número de plagas, etcétera.

Según algunas estadísticas, los norteamericanos usan cerca de 200 millones de toneladas de in-secticidas para eliminar hormigas, cucarachas, arañas y otros insectos rastreros. Tales químicospueden ser efectivos, pero ¿podemos estar seguros de que los insecticidas no están haciendo másdaño que bien al medio ambiente? Una alternativa a los pesticidas tóxicos son los químicos na-turales generados por algunas plantas. Por ejemplo, extractos de plantas como el ajo, las cebo-llas, los pimientos picantes (chile), y los tomates, han probado ser fáciles de usar y efectivos co-mo repelentes contra algunos insectos de interior y de jardín.

PROBLEMAProbablemente, el insecto más común en interiores y exteriores es el áfido. De cuerpo pequeñoy suave, los áfidos tienen una variedad de colores en su especie, que van desde el verde pálido has-ta el gris o blanco, y se encuentran normalmente en la parte inferior de las hojas. Los áfidos des-truyen las plantas debido a que succionan los jugos de las mismas. En esta actividad, aprenderáscomo preparar repelente de insectos orgánico con ingredientes comunes en cualquier hogar y ainvestigar su efectividad contra los áfidos, una plaga común en los jardines. En la parte B de es-ta actividad pondrás a prueba la efectividad de los repelentes orgánicos en un grupo de plantasinfestadas con áfidos por un periodo de una semana.

MATERIALESSpray de Ajo

• 3 cabezas de ajo

33

• 3 cucharadas de aceite de oliva• 3 tazas de agua tibia• 1 cucharada de jabón líquido• 1 frasco o tarro con tapa• 1 botella con aspersorSpray de chile (Pimientos picantes)

• taza de chiles• 2 litros de agua• 1 cucharada de jabón líquido • 1 frasco o tarro con tapa• 1 botella con aspersorSpray de jugo de cebolla

• 3 cebollas grandes• 4 tazas de agua• 1 frasco o tarro con tapa• 1 botella con aspersor

PROCEDIMIENTOParte APreparado del repelente1. Spray de Ajo

Separa los dientes de ajo y pícalos en una licuadora o procesador de alimentos. Colocael ajo picado en un tarro, agrega el aceite y ciérralo. Déjalo reposar por 24 horas. Agre-ga el agua y el jabón líquido y almacénalo en el refrigerador. Cuando lo vayas a usar, cue-la el líquido y diluye en agua en la siguiente proporción: _ taza de concentrado por unataza de agua.

2. Spray de chileMezcla los chiles con dos tazas de agua en una licuadora o procesador de alimentos. Vacíaen un frasco y ciérralo, deja reposar la mezcla por una noche. Cuando lo vayas a usar, cue-la el líquido y agrega el resto del agua y el jabón líquido.

3. Spray de cebollaMezcla las cebollas y el agua en una licuadora o procesador de alimentos. Vacía la mezclaen un frasco o recipiente con tapa y deja reposar la mezcla una noche. Cuélalo antes deusarlo.

Parte BProbando el repelente orgánico1. Etiqueta las plantas como se muestra en la figura 2; examina cuidadosamente las hojas y

tallos de tus plantas. Registra tus observaciones.

2. Comienza el tratamiento de las plantas rociando ligeramente cada uno de los tallos conla solución repelente. Ten cuidado de no rociar o transferir insecticidas equivocados a laplanta. Rocía tu planta de control con agua limpia.


34 Guía Académica

3. Repite los tratamientos cada día de la semana. Registra diariamente tus observaciones entu bitácora.

OBSERVACIONES

1 2 3 4

Spray de agua Spray de ajo Spray de chile Spray de cebolla

Día de la semana

ANÁLISIS Y CONCLUSIONES1. Compara las plantas tratadas con la planta no tratada. ¿Cuál de los repelentes orgánicos

fue el más efectivo contra los áfidos? ¿Cuál fue el menos efectivo?

2. ¿Crees que el uso abierto de repelentes orgánicos en la industria de la agricultura podríaser una alternativa práctica para evitar el uso de insecticidas sintéticos o industriales? Ex-plica tu respuesta.

3. Menciona por qué se considera al DDT como un insecticida peligroso. ¿Qué efectos tieneen el humano? ¿Cómo afecta a otros animales? ¿Cómo afecta al ambiente?

QUÍMICA

Comité técnico de Química:M.C. María Guadalupe Morales PinalM.C. Juana María Rodríguez SalasM.C. Minerva Martínez SaldañaM.C. Jesús Tijerina SalinasM.C. Felipe H. Tehuitzitl HernándezM.C. Javier Martínez Loza

36 Guía Académica

ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 4Elaboración de jabón y medición de sus propiedades

Diagrama de flujo

Propósito Elaborar jabones y distinguir algunas de sus propiedades de acuerdo con los diferentes tipos demateria prima utilizada.

IntroducciónEn nuestra civilización, además de una exigencia higiénica, la limpieza es una necesidad social.Las personas debemos presentarnos pulcras y aseadas, y lo mismo corresponde a nuestras casasy enseres, y para conseguirlo empleamos buena parte de nuestro tiempo y de nuestro dinero. Escierto que continuamente aparecen en el mercado más y más productos que facilitan o preten-den facilitar nuestra tarea: jabones de belleza, detergentes, cremas que cuidan los muebles, lava-vajillas, etcétera. Pero, ¿qué sabemos de estos artículos, además de su nombre y del uso a que sedestinan?

La elaboración del jabón es una actividad conocida de forma empírica desde las antiguas ci-vilizaciones, y su producción actual no difiere en mucho con ella. El propósito de esta actividades conocer y experimentar respecto de la elaboración de jabones, distinguiendo algunas de suspropiedades físicas de acuerdo con el tipo de materia prima que se utiliza.

Se utilizarán seis diferentes tipos de materia prima, tres de origen animal y tres de origenvegetal:

• Sebo de res• Grasa de pollo

Problema¿Cómo se puede determinar si la calidad de un jabónelaborado en el laboratorio, varia de acuerdo con lamateria prima utilizada?

Hipótesis

Diseño

Análisis de resultados

Conclusiones

Definición deTareas de

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• Manteca de cerdo• Manteca vegetal• Aceite vegetal puro• Aceite vegetal reciclado

Planteamiento del problema ¿Cómo se puede determinar si la calidad de un jabón elaborado en el laboratorio, varía de acuer-do con la materia prima utilizada?

Tareas de investigación1. ¿Qué es un jabón?2. ¿Qué es la saponificación?3. Escribe la reacción química general que representa la saponificación.4. ¿Qué son los ácidos grasos?5. ¿Qué son los álcalis?6. ¿A qué se refiere el índice de saponificación?7. ¿Cuál es la diferencia entre grasas de origen animal y aceites de origen vegetal?8. ¿Cuál es la diferencia entre la grasa de cerdo, la de res y la de pollo?9. Investiga los siguientes términos:

a) Hipótesis d) Densidadb) Variable dependiente e) Solubilidadc) Variable independiente f) pH

10. Describe la acción limpiadora del jabón

Planteamiento de la hipótesis

Procedimiento experimental1. Investiga y reporta un procedimiento general para la elaboración de un jabón. Debe in-

cluir:a) Materia primab) Materiales y equipoc) Medidas de seguridad

2. En sesión grupal se establecerá un procedimiento para la elaboración de cuatro distin-tos tipos de jabones y la medición de algunas de sus propiedades físicas.

Reporte de resultados1. Cantidad de producto obtenido en cada tipo de jabón.2. Elaborar una tabla donde se reporten los resultados obtenidos de la medición de las pro-

piedades de los jabones elaborados: a) Dureza (al tacto)b) Solubilidadc) pH


38 Guía Académica

3. En este problema, ¿cuál fue la variable dependiente y cuál la independiente?4. ¿Cuál es el producto secundario de la reacción de saponificación y cuál es su importan-

cia en cuanto a su aplicación?5. Observaciones

Conclusiones1. Por equipo: ¿se comprobó la hipótesis planteada?2. Individual: ¿qué experiencia se obtuvo de esta actividad?

Tareas complementarias1. ¿Qué factor influye en el grado de dureza de los jabones?2. ¿Qué otros agentes o sustancias se utilizan al elaborar los jabones a nivel industrial para

su comercialización?3. ¿Qué diferencia hay entre un jabón y un detergente desde el punto de vista químico?4. Dentro del procedimiento de elaboración de jabones ¿qué variable se modifica para ela-

borar un jabón líquido?5. Menciona cinco tipos de jabones que se utilizan en el área de cosméticos y/o medicinales.

DOSIFICACIÓNSesiones de dos horas c/uPrimera sesión Encuadre

• Ubicación de la actividad en el contexto de la asignatura de LCE.• Formar equipos de trabajo.• Introducción del tema de jabones.• Propósito de la actividad.• Planteamiento del problema.• Planteamiento de la hipótesis (tarea para la siguiente sesión).• Tareas de investigación (tarea para la siguiente sesión).• Propuesta del procedimiento experimental (tarea para la siguiente sesión).• Productos esperados de esta actividad (Anexo I).• Criterios para elaborar el reporte (Anexo II).• Criterios de evaluación de la actividad (Anexo III).

Segunda sesión

• Revisión grupal de las tareas de investigación.• Cada equipo presenta su propuesta de hipótesis y de procedimiento experimental.• En plenaria se analizan las propuestas y se concluye una hipótesis y un procedimiento.• Distribución del trabajo experimental (Anexo IV).

Tercera sesión

Procedimiento experimental en el laboratorio y recolección de datos.

Cuarta sesión

1. Observación y medición de propiedades.• Peso del producto.• Dureza (al tacto).• Solubilidad.• pH

2. Comparación entre los productos esperados.

39

ANEXO IProductos esperados de esta actividad

II. Actividad teórica1. Tareas de investigación2. Hipótesis propuesta3. Propuesta de procedimiento experimental

III. Trabajo experimental1. Cumplimiento2. Responsabilidad3. Trabajo colaborativo

III. Reporte de resultados

IV. Tareas Complementarias

ANEXO IICriterios para la elaboración del reporteSe reportará por equipo un Informe final siguiendo el orden que se describe a continuación:

1. Portada que incluya:• Número y nombre de la práctica.• Nombre de los integrantes del equipo.• Grupo.

2. Especificar a manera de Introduccióna) Relevancia del tema central de la práctica.b) La aplicación en la vida cotidiana.

3. Escribir el problema planteado y la hipótesis.4. Reportar los resultados obtenidos.5. Detallar conclusions:

a) Del equipo.b) Individuales.

ANEXO IIICriterios para la evaluación de esta actividadSe evaluarán los siguientes productos:

I. Actividad teórica4. Tareas de investigación.5. Hipótesis propuesta.6. Propuesta de procedimiento experimental.

II. Trabajo experimental7. Cumplimiento.8. Responsabilidad.9. Trabajo colaborativo.

III. Reporte de resultadosPara estos productos, se sugiere el método de evaluación por Rúbrica.Se recomienda al docente que haga saber al alumno que debe organizar su Portafolio personal.


40 Guía Académica

ANEXO IVDistribución del trabajo experimentalSe recomienda encargar a cada equipo un tipo diferente de materia prima de las descritas en elprocedimiento experimental:

• Sebo de res.• Grasa de pollo.• Manteca de cerdo.• Manteca vegetal.• Aceite vegetal puro.• Aceite vegetal reciclado.

Procedimiento experimental(Tercera sesión)

1. Materiales y reactivos1. Grasa de origen animal:

a) Sebo de resb) Grasa de polloc) Manteca de cerdo

2. Grasa de origen vegetal:a) Manteca vegetalb) Aceite comestible puroc) Aceite comestible recicladod) Aceite de coco

3. Solución de NaOH al 50% en masa4. Solución saturada de NaCl5. Agua destilada6. Vasos de precipitado de 400mL7. Vasos de precipitado de 1000 mL *8. Agitadores9. Espátula plana

10. Balanza11. Mechero12. Papel hidronios13. Toallas de papel secante14. Moldes galleteros de plástico **

* Se pueden sustituir por vasijas de peltre o de aluminio para calentar a baño maría** Se pueden utilizar envases de tetrapak de jugos (chicos) para moldear la pasta jabonosa.

Desarrollo experimental1. Pesar en un vaso de 400 ml (previamente tarado) 48 g de muestra (grasa o aceite) y 12 g

de aceite de coco.2. Calentar en baño maría controlando la temperatura a 70°C.3. Agregar 25 mL de solución caliente de NaOH al 50% en masa, agitando continuamente

hasta un punto “cremoso”. (Si se llegara a formar espuma, agregar la solución saturadade NaCl y retirar del calor).

4. En el punto “cremoso” se retira del calor y se agrega solución saturada de NaCl hasta cu-brir el sistema.

5. Se deja enfriar para que se separen las dos fases.

41

6. Se decanta cuidadosamente y se separa la pasta jabonosa colocándola en el molde seleccio-nado, comprimiéndola lo más posible. (NOTA: el decantado se puede verter al drenaje).

7. Etiquetar y guardar el jabón para la siguiente sesión.

Determinación de algunas propiedades de los jabones obte-nidos (Cuarta sesión)

I. Materiales y reactivos1. Jabones obtenidos en el proceso experimental (tercera sesión).2. Papel hidronio.3. Balanza.4. Vasos de precipitado de 250 ml..5. Probeta de 25 ml.

II. Procedimiento1. Dureza al tacto. Sacar los jabones de su molde y detectar su dureza oprimiendo con el de-

do pulgar (medición apreciativa: muy duro, duro, suave o muy suave). Registrar en la li-breta.

2. Cálculo de la densidad. Pesar una muestra de aproximadamente 2 g del jabón. Medir enla probeta 10 ml de agua. Introducir en la probeta la muestra de jabón y medir el volu-men desplazado. Con estos datos, calcular la densidad.

3. Cálculo de la solubilidad. Pesar 20 ml de agua (20 g) en un vaso de precipitado previa-mente tarado. Agregar una muestra de aproximadamente 10 g del jabón. Agitar la mues-tra durante cinco minutos. Retirar el jabón y pesar el vaso con la solución jabonosa res-tante. Calcula la solubilidad en g de jabón /100 ml de agua.

4. Medición del pH del jabón. En la solución jabonosa resultante del paso anterior, medir elpH por comparación con papel hidronio.

Reporte de resultadosI Recopilar los resultados obtenidos por cada equipo y reportarlos en la siguiente tabla. Marca

o señala el que corresponde a tu equipo.

II. Contesta lo siguiente.6. En este problema, ¿cuál fue la variable dependiente y cuál la independiente?7. ¿Cuál es el producto secundario de la reacción de saponificación y cuál es su importan-

cia en cuanto a su aplicación?8. Observaciones.


Tipo de grasa Cantidad Color Dureza Densidad Solubilidad pH o aceite de producto (g/mL) (g/100mL)

Sebo de res

Grasa de pollo

Manteca de cerdo

Manteca vegetal

Aceite vegetal puro

Aceite vegetal usado

42 Guía Académica

III. Conclusiones.1. ¿Se comprobó la hipótesis planteada? Fundamentar la respuesta.2. Comentar entre los integrantes del equipo el sentir al realizar esta actividad y expresarlo

brevemente.3. Cada integrante del equipo responderá individualmente lo siguiente:

• Comenta tu experiencia del trabajo en equipo en esta actividad.• ¿Recomendarías seguir trabajando colaborativamente?• Al finalizar esta actividad reflexiona personalmente: ¿qué traje y que me llevo?

IV. Tareas complementarias6. ¿Qué factor influye en el grado de dureza de los jabones?7. ¿Qué otros agentes o sustancias se utilizan al elaborar los jabones a nivel industrial para

su comercialización?8. ¿Qué diferencia hay entre un jabón y un detergente desde el punto de vista químico?9. Dentro del procedimiento de elaboración de jabones ¿qué variable se modifica para ela-

borar un jabón líquido?10. Menciona cinco tipos de jabones que se utilizan en el área de cosméticos y/o medicinales. 11. ¿Se podrá reproducir este experimento en el hogar?

FÍSICA

Comité técnico de Física:M.C. Oscar Cruz ElizondoM.C. César González SimiánM.C. Carlos Mata MartínezM.C. Moisés Navarro Guzmán

44 Guía Académica

ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 5Conductividad eléctrica de las soluciones y su importancia en los seresvivos

PropósitoVerificar que la concentración de sal en el agua influye en la intensidad de la corriente eléctricaque fluye a través de ésta. Determinar la importancia de los electrolitos en los seres vivos.

A) EL PASO DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA POR UNA SOLUCIÓN SALINA

Introducción

Para llevar a cabo esta actividad iniciaremos con un ejemplo del manejo de una solución salinay el diseño de un circuito eléctrico.

Una persona armó un circuito como se muestra en la fig. 1 y utilizó agua purificada (embo-tellada) como conductor de electricidad para encender un foco pero se topó con un problema.Entonces pensó en agregarle al agua alguna sustancia que fuera soluble y fácil de conseguir, eli-giendo la sal de mesa. Para enfatizar en el aprendizaje de esta actividad, propón respuestas (hi-pótesis) para las siguientes preguntas:

• ¿Cuál crees que fue el problema que se le presentó a la persona?• ¿Qué crees que pasó al agregar la sal al agua?• ¿Qué pasa con la intensidad de la luz del foco al agregarle cada vez más sal al agua?• ¿Cómo cambia la intensidad de la corriente eléctrica con el cambio de cantidad de sal en

el agua?• Observa si hay cambios visibles en la superficie de los clavos; si los hay, explica a qué se

debe.

Para comprobar o desechar cada una de las hipótesis propuestas, se recomienda primera-mente que escribas tus repuestas y enseguida repases los conceptos afines a esta actividad.

Repaso de conceptos

Investiga los siguientes conceptos: electrólisis, electrolito, cátodo, ánodo, corriente eléctrica,voltaje, batería eléctrica, voltímetro, amperímetro, multímetro.

Para diseñar y realizar experimentos con los cuales puedas observar y/o medir las cantidadesfísicas involucradas (cantidad de sal, intensidad de la luz e intensidad de corriente eléctrica) teproponemos lo siguiente:

Sugerencias

1. Para armar el circuito puedes apoyarte en la figura 1 y posteriormente efectuar las medidasnecesarias como la cantidad de sal y la intensidad de la corriente eléctrica.

2. Diseña una tabla en la cual puedas anotar las variables y los valores obtenidos en las medicio-nes, lo que te servirá en el desarrollo de los siguientes pasos.Después de que armes el circuito como se muestra en la figura, deposita en el vaso 250 cm3

(_ de litro ) de agua, cierra el circuito y mide con el multímetro la corriente que circula porél; anota los datos obtenidos en la tabla elaborada anteriormente, y observa si el foco encien-de y anótalo. Posteriormente, añade 10 gramos de sal al vaso con agua y disuélvela bien; en-seguida mide la corriente que circula por el circuito y anótalo en la tabla; observa si el focoenciende y anótalo en la tabla. Repite este procedimiento añadiendo 10 gramos cada vez, has-ta que observes que el valor de la corriente medida por el multímetro no cambia.

45

3. Con los resultados obtenidos que anotaste en la tabla y los conceptos que investigaste, puedescomprobar las hipótesis propuestas.

4. Escribe las conclusiones con las cuales expliques acerca de las características eléctricas de lasal cuando se disuelve en el agua; para lo cual te puedes apoyar en el texto Fundamentos deQuímica, capítulo 14, que trata sobre el grado de ionización de la solución salina, causante deque ésta conduzca la corriente eléctrica en dicha solución.

5. Entrega por escrito las conclusiones y el reporte del experimento, e incluye tus hallazgos.

FIGURA 1

B) INVESTIGACIÓN SOBRE OTRAS SOLUCIONES ELECTROLÍTICASSoluciones propuestas

• Gatorade.• Suero oral (vida).• Suero oral de sabores (pedialite).• Seven Up (o sprite) mas refresco de manzana (partes iguales).• Limonada.• Refrescos de cola.• Suero fisiológico.• Suero glucosado.

Tareas de Investigación

• ¿Cuáles de las sustancias electrolíticas propuestas es mejor conductora?• Investiga la importancia fisiológica que tienen los electrolitos en los seres vivos.• ¿En qué situación se aplica a una persona un suero salino y cuándo un suero glucosado?

Entrega por escrito las conclusiones y el reporte del experimento. No olvides incluir tus hallazgos.


Batería o fuentede poder

Miliamperímetro

Solución

Madera

Electrodos(clavos)

6v

Foco

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