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COLEGIO SAN PEDRO CLAVER BUCARAMANGA AREA: CIENCIAS NATURALES ASIGNATURA: QUÍMICA GRADO: 7º_____ PROFESOR: SANDRA ROCIO PATIÑO VILLAMIZAR GUÍA 1 NOMBRE: _____________________________ FECHA: Febrero______2009 • • • • Explica las propiedades y aplicaciones de los elementos químicos fundamentándose en conceptos científicos validados. Sustenta hipótesis acerca de las propiedades de los elementos químicos a partir de pruebas experimentales en el laboratorio. Soluciona situaciones problemáticas relacionadas con las propiedades de los elementos químicos. Plantea acciones que permitan controlar la incorporación de elementos tóxicos en la naturaleza. 1. Actividades a) Desarrollo las siguientes actividades propuestas para el laboratorio. Trabajo grupal. ¿Qué materiales y reactivos necesitaré? Materiales Reactivos Vidrios de reloj Zinc Solución álcali Cinta de cobre Aluminio ¿Qué voy a hacer? Procedimiento Coloca la cucharadita de zinc en el crisol para evaporación para evaporación y cúbrelo con agua de álcali. Calienta con precaución la mezcla hasta que empiece a hervir. Ten en cuenta que el álcali es corrosiva con la piel. Sumerge la cinta de cobre en la solución hirviente. Mantenla allí por un par de minutos, después que observes que se produce burbujeo. Apaga el mechero y con ayuda de las pinzas, saca la cinta del recipiente. Observa los cambios que experimenta la cinta. Lava la cinta de cobre con agua y luego sécala con un trozo de papel de filtro. Con ayuda de las pinzas, sostén la cinta y caliéntala por unos segundos en la parte superior de la llama del mechero. Observa los cambios que experimenta la cinta. Apaga el mechero y arroja con cuidado la cinta caliente a un vaso que contenga agua fría. Sácala de luego y observa el cambio. b) Describo detalladamente lo observado en el laboratorio, formulando preguntas y planteando hipótesis al respecto. Trabajo personal. c) Pongo a prueba mis conocimientos acerca de algunos conceptos. Defino los siguientes términos: Átomo Núcleo Cambio Químico Cambio Físico d) Participo activamente de la puesta en común para socializar mi trabajo personal. 2. Analizo de forma personal el Anexo 1 “ELEMENTOS QUIMICOS”, respondo las preguntas propuestas y realizo un mapa conceptual con las ideas principales del texto. Trabajo personal a. ¿Qué importancia tiene conocer cada uno de los elementos químicos? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ b. ¿Qué ventajas y desventajas tiene el uso de la tabla periódica? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ c. ¿Qué aplicaciones industriales tienen el Carbono, el Azúfre y el Neón? ¿Qué propiedades se aprovechan en la industria? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 3. Elabora un resumen bibliográfico sobre la incorporación de elementos químicos en la naturaleza. 4. Participo activamente en la puesta en común para socializar mi trabajo personal. 5. Consulta y responde los siguientes cuestionamientos: a. ¿Qué es y como se obtiene el acero? b. ¿Cómo se clasifica el acero? ¿Qué composición tiene cada uno? ¿Cuáles son sus propiedades y usos? c. ¿Qué son los bioelementos? Defino, nombre 5 de ellos y explico en que alimentos se encuentran. 6. Desarrollo la práctica de “PROPIEDADES DE LOS Trabajo grupal. laboratorio del Anexo 2 ELEMENTOS QUIMICOS”. 7. Investigo una actividad experimental para ser realizada en el laboratorio. Trabajo grupal. 8. Elaboro un informe detallado, de manera personal, sobre lo observado en el laboratorio (Anexo 1). Sigo las instrucciones dadas por mi profesor. 9. Participo en la puesta en común para socializar mi trabajo personal y en la clase comunitaria dirigida por mi profesor b) ¿Por qué es importante la clasificación de la materia? c) ¿Qué elementos, compuestos y mezclas utilizas en el hogar en la vida diaria? 2. Reflexiono y respondo las siguientes preguntas: a) ¿Por qué es importante la clasificación de la materia? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ b) ¿Qué elementos, compuestos y mezclas utilizas en el hogar en la vida diaria? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ c) ¿En las mezclas que tipo de cambios involucran, químicos, físicos o los dos? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ d) ¿Qué elementos químicos podemos conseguir en los alimentos? ¿En qué forma nos contribuyen a nuestro desarrollo? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ e) ¿Cuál es la razón por la cual se utiliza Cloro en la purificación del agua y en otras ocasiones Ozono? ¿Cuales son las similitudes y diferencias entre ambos materiales? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ f) ¿Por qué en la industria de la construcción es mejor utilizar acero en lugar de hiero puro? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ g) ¿Por qué es tan importante que la naturaleza se encuentre libre de elementos tóxicos? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 3. Elabora una presentación en power point donde planteo alternativas que permitan controlar la incorporación de elementos tóxicos en la naturaleza y preparo una exposición para sustentar. 4. Respondo las siguientes preguntas: a) ¿Cómo te sentiste con el tema visto? b) ¿Del tema visto, que fue lo que mas te llamó la atención y por qué? c) ¿Cómo puedo ir más allá de lo aprendido? d) ¿Fue clara para ti, la explicación del tema por parte del Docente? ¿Por que? COLEGIO SAN PEDRO CLAVER BUCARAMANGA AREA: CIENCIAS NATURALES ASIGNATURA: QUÍMICA GRADO: 7º_____ PROFESOR: SANDRA ROCIO PATIÑO VILLAMIZAR GUÍA 1 NOMBRE: _____________________________ FECHA: Febrero______2009 Explica las propiedades y aplicaciones de los elementos químicos fundamentándose en conceptos científicos validados. Como ya sabes, la sustancia de la cual están hechos los cuerpos se llama materia. La materia puede presentarse como una sustancia pura o como una mezcla. Una sustancia pura es cualquier clase de materia que tiene composición fija y presenta propiedades definidas y reconocibles. Por ejemplo, al analizar una muestra pura de sal común siempre encontramos los mismos valores para propiedades tales como la solubilidad (36 g/100cm3 a 20°C), la densidad (2.16 g/cm3) y el punto de fusión (801°C). Los valores de las propiedades específicas de las sustancias puras siempre son los mismos. Según la composición química, las sustancias puras se clasifican en: sustancias simples o elementos químicos, y sustancias compuestas o compuestos químicos. Un ELEMENTO QUÍMICO, o solamente elemento, es una sustancia formada por átomos que tienen igual cantidad de protones en el núcleo. Este número se conoce como el número atómico del elemento. Así, por ejemplo, el oro está constituido únicamente por átomos de oro, el hierro solo tiene átomos de hierro. Los compuestos son sustancias puras formadas por dos o más elementos diferentes, combinados en una proporción constante y característica para cada uno. Mediante procesos químicos, físicos o combinación de los dos, los compuestos se pueden dividir en sustancias más simples, ya sean elementos o compuestos más sencillos. Por ejemplo, el agua se puede descomponer por medio de la electricidad en sus elementos constituyentes: el hidrógeno y el oxígeno. En última instancia, los elementos son los constituyentes básicos del Universo. Por ejemplo, todos los átomos con 6 protones en sus núcleos son átomos del elemento químico carbono, mientras que todos los átomos con 92 protones en sus núcleos son átomos del elemento uranio. Aunque, por tradición, se puede definir elemento químico a cualquier sustancia que no puede ser descompuesta mediante una reacción química en otras más simples. Una definición más sencilla dice que un elemento químico es un tipo particular de átomo, por ejemplo: hidrógeno, helio, hierro, nitrógeno, oxigeno y otros. Según lo anterior, también podría decirse que elemento químico es una sustancia pura constituida por una sola clase de átomos. Se representa mediante símbolos. Es importante diferenciar elemento químico de sustancia simple. El ozono (O3) y el dioxígeno (O2) son dos sustancias simples, cada una de ellas con propiedades diferentes. Y el elemento químico que forma estas dos sustancias simples es el oxígeno (O). Otro ejemplo es el del elemento químico Carbono, que se presenta en la naturaleza como grafito o como diamante. Se conocen más de 118 elementos. Algunos se han encontrado en la naturaleza, formando parte de sustancias simples o de compuestos químicos. Otros han sido creados artificialmente en los laboratorios. Estos últimos son inestables y sólo existen durante milésimas de segundo. Los elementos químicos se representan mediante símbolos. En algunos casos el símbolo corresponde a la letra inicial del nombre del elemento, por ejemplo, carbono (C) y oxígeno (O). En otros casos, se simboliza con la letra inicial del elemento en mayúscula, seguida por una segunda letra del nombre que siempre es minúscula, por ejemplo, cesio (Cs) y magnesio (Mg). Hay algunos elementos cuyos nombres latinos o griegos no coinciden con los nombres en español de elemento, por ejemplo, el hierro (Fe), del latín ferrum. La clasificación más fundamental de los elementos químicos es en metales y no metales. Los metales se caracterizan por su apariencia brillante, capacidad para cambiar de forma sin romperse (maleables) y una excelente conductividad del calor y la electricidad. Los no metales se caracterizan por carecer de estas propiedades físicas aunque hay algunas excepciones (por ejemplo, el yodo sólido es brillante; el grafito, es un excelente conductor de la electricidad; y el diamante, es un excelente conductor del calor). Las características químicas son: los metales tienden a perder electrones para formar iones positivos y los no metales tienden a ganar electrones para formar iones negativos. Cuando un metal reacciona con un no metal, suele producirse transferencia de uno o más electrones del primero al segundo. Propiedades de los metales Poseen bajo potencial de ionización y alto peso específico Por regla general, en su último nivel de energía tienen de 1 a 3 electrones. Son sólidos a excepción del mercurio (Hg), galio (Ga), cesio (Cs) y francio (Fr), que son líquidos Presentan aspecto y brillo metálicos Son buenos conductores del calor y la electricidad Son dúctiles y maleables, algunos son tenaces, otros blandos Se oxidan por pérdida de electrones Su molécula está formada por un solo átomo, su estructura cristalina al unirse con el oxígeno forma óxidos. Los elementos alcalinos son los más activos Propiedades generales de los no-metales Tienen tendencia a ganar electrones Poseen alto potencial de ionización. Por regla general, en su último nivel de energía tienen de 4 a 7 electrones Se presentan en los tres estados físicos de agregación No poseen aspecto ni brillo metálico Son malos conductores de calor y la electricidad No son dúctiles, ni maleables, ni tenaces Al reaccionar ganan de electrones Sus moléculas están formadas por dos o más átomos Los halógenos y el oxígeno son los más activos Varios no-metales presentan alotropía La mayoría de los elementos se clasifican como metales. Los metales se encuentran del lado izquierdo y al centro de la tabla periódica. Los no metales, que son relativamente pocos, se encuentran el extremo superior derecho de dicha tabla. Algunos elementos tienen comportamiento metálico y no metálico y se clasifican como metaloides . Pueden ser tanto brillantes como opacos, y su forma puede cambiar fácilmente. Generalmente, los metaloides son conductores de calor y de electricidad, de mejor manera que los no metales, y no tan bien como los metales. Son considerados metaloides los siguientes elementos: Boro (B), Silicio (Si), Germanio (Ge), Arsénico (As), Antimonio (Sb), Telurio (Te) y Polonio (Po). El ruso Dimitri Mendeleev y el alemán Julio Lotear Meyer trabajando por separado, llegaron a ordenar los elementos químicos, basándose en sus propiedades físicas y químicas. La tabla periódica larga fue propuesta por Alfred Warner y Henry Moseley fue quien propuso que para la orden de los elementos fuera el número atómico (número de protones en el núcleo del átomo) y no el peso atómico (número de protones mas número de neutrones en el núcleo del átomo). Breve descripción de la Tabla Periódica. Gases nobles o gases raros Los gases nobles, llamados también raros o inertes, entran, en escasa proporción, en la composición del aire atmosférico. Pertenecen a este grupo el helio, neón, argón, criptón, xenón y radón, que se caracterizan por su inactividad química, puesto que tienen completos sus electrones en la última capa. No tienen tendencia por tanto, ni a perder ni a ganar electrones. De aquí que su valencia sea cero o que reciban el nombre de inertes, aunque a tal afirmación se tiene hoy una reserva que ya se han podido sintetizar compuestos de neón, xerón o kriptón con el oxígeno, el flúor y el agua. El helio se encuentra en el aire; el neón y el kriptón se utilizan en la iluminación por sus brillantes colores que emiten al ser excitados, el radón es radioactivo. Grupo I, metales alcalinos Los metales alcalinos son aquellos que se encuentran en el primer grupo dentro de la tabla periódica. Con excepción del hidrógeno, son todos blancos, brillantes, muy activos, y se les encuentra combinados en forma de compuestos. Se les debe guardar en la atmósfera inerte o bajo aceite. Estos metales, cuyos átomos poseen un solo electrón en la capa externa, son monovalentes. Dada su estructura atómica, ceden fácilmente el electrón de valencia y pasan al estado iónico. Esto explica el carácter electropositivo que poseen, así como otras propiedades. Los de mayor importancia son el sodio y el potasio, sus sales son empleadas industrialmente en gran escala. Grupo II, metales alcalinotérreos Se conocen con el nombre de metales alcalinotérreos los seis elementos que forman el grupo IIA del sistema periódico: berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario y radio. Son bivalentes (2 electrones en el último nivel) y se les llama alcalinotérreos a causa del aspecto térreo de sus óxidos. El radio es un elemento radiactivo. Estos elementos son muy activos aunque no tanto como los del grupo I. Son buenos conductores del calor y la electricidad, son blancos y brillantes. Como el nombre indica, manifiestan propiedades intermedias entre los metales alcalinos y los térreos; el magnesio y, sobre todo, el berilio son los que más se asemejan a estos. No existen en estado natural, por ser demasiado activos y, generalmente, se presentan formando silicatos, carbonatos, cloruros y sulfatos, generalmente insolubles. Estos metales son difíciles de obtener, por lo que su empleo es muy restringido. Grupo III, familia del boro El boro es menos metálico que los demás. El aluminio es anfótero. El galio, el indio y el talio son raros y existen en cantidades mínimas. El boro tiene una amplia química de estudio. Grupo IV, Familia del carbono El estudio de los compuestos del carbono corresponde a la Química Orgánica. El carbono elemental existe como diamante y grafito. El silicio comienza a ser estudiado ampliamente por su parecido con el carbono. Los elementos restantes tienen más propiedades metálicas. Grupo V, familia del nitrógeno Se considera a este grupo como el más heterogéneo de la tabla periódica. El nitrógeno está presente en compuestos tales como las proteínas, los fertilizantes, los explosivos y es constituyente del aire. Como se puede ver, se trata de un elemento tanto benéfico como perjudicial. El fósforo tiene ya una química especial de estudio, sus compuestos son generalmente tóxicos. El arsénico es un metaloide venenoso. El antimonio tiene gran parecido con el aluminio, sus aplicaciones son más de un metal. Grupo VI, Anfígenos Los cinco primeros elementos son no-metálicos, el último, polonio, es radioactivo. El oxígeno es un gas incoloro constituyente del aire. El agua y la tierra. El azufre es un sólido amarillo y sus compuestos por lo general son tóxicos o corrosivos. La química del telurio y selenio es compleja. Grupo VII, halógenos El flúor, el cloro, el bromo, el yodo y el astato, llamados metaloides halógenos, constituyen el grupo de los no metales monovalentes. Todos ellos son coloreados en estado gaseoso y, desde el punto de vista químico, presentan propiedades electronegativas muy acusadas, de donde se deriva la gran afinidad que tienen con el hidrógeno y los metales. Los formadores de sal se encuentran combinados en la naturaleza por su gran actividad. Las sales de estos elementos con los de los grupos I y II están en los mares. Las propiedades de los halógenos son muy semejantes. La mayoría se sus compuestos derivados son tóxicos, irritantes, activos y tienen gran aplicación tanto en la industria como en el laboratorio. El astatinio o ástato difiere un poco del resto del grupo. Elementos de transición Esta es una familia formada por los grupos IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, IB y IIB, entre los que se encuentran los elementos cobre, fierro, zinc, oro, plata, níquel y platino. Las características de los metales de transición son muy variadas, algunos se encuentran en la naturaleza en forma de compuestos; otros se encuentran libres. Estos elementos no son tan activos como los representativos, todos son metales y por tanto son dúctiles, maleables, tenaces, con altos puntos de fusión y ebullición, conductores del calor y la electricidad. Poseen orbitales semillenos, y debido a esto es su variabilidad en el estado de oxidación. Debido al estado de oxidación, los compuestos son coloridos. En la Tabla Periódica se muestran los símbolos químicos de cada uno de los elementos, junto con algunos valores que representan sus propiedades físicas y químicas. Los símbolos químicos son universales y una forma de abreviar la escritura de sus respectivos nombres. En ella se organizan los componentes de la materia con sus símbolos, número atómico, masa atómica, densidad y otra serie de características de cada uno de ellos. La tabla periódica es un esquema que incluye a los elementos químicos dispuestos por orden de número atómico creciente y en una forma que refleja la estructura de los elementos. Los elementos están ordenados en siete hileras horizontales, llamadas periodos, y en 18 columnas verticales, llamadas grupos. El primer periodo (la primera hilera), que contiene dos elementos, el hidrógeno y el helio, y los dos periodos siguientes, cada uno con ocho elementos, se llaman periodos cortos. Los periodos restantes, llamados periodos largos, contienen 18 elementos en el caso de los periodos 4 y 5, o 32 elementos en el del periodo 6. El periodo largo 7 incluye el grupo de los actínidos, que ha sido completado sintetizando núcleos radiactivos más allá del elemento 92, el uranio. Los grupos o columnas verticales de la tabla periódica se clasifican tradicionalmente de izquierda a derecha utilizando números romanos seguidos de las letras 'A' o 'B', en donde la 'B' se refiere a los elementos de transición. Todos los elementos de un grupo presentan una gran semejanza y, por lo general, difieren de los elementos de los demás grupos. Por ejemplo, los elementos del grupo IA, a excepción del hidrógeno, son metales con valencia química +1; mientras que los del grupo VIIA, exceptuando el astato, son no metales, que normalmente forman compuestos con valencia -1. PERIODOS Las filas de la tabla periódica se llaman periodos. En cada periodo se encuentran ordenados los elementos en función del número de protones de su núcleo. Por ejemplo, el litio se encuentra en el periodo 2 pero tiene 3 protones en el núcleo. En total hay 7 periodos en la tabla. Hay propiedades que varían de forma periódica a lo largo del periodo. Por ejemplo en un mismo periodo, el tamaño de los átomos disminuye de izquierda a derecha. GRUPOS Las columnas de la tabla periódica se llaman grupos. En cada grupo se encuentran los elementos que tienen unas propiedades químicas similares. El berilio, el magnesio, el calcio, el estroncio, el bario y el radio pertenecen al segundo grupo y tienen unas propiedades parecidas. Hay 18 grupos en la tabla periódica. Desde los primeros tiempos el ser humano ha usado los materiales de diferente naturaleza que encuentra a su alrededor, entre ellos los elementos y principalmente los metales como el hierro (Fe), el cobre (Cu), el plomo (Pb), el aluminio (Al), el carbono (C), el oro (Au), la plata (Ag), el platino (Pt) y muchos mas que han sido la base para el desarrollo social e industrial de comunidades y países. La madre Tierra ha sido, es y será (no sabemos por cuanto tiempo) la proveedora de estos elementos que se encuentran sobre todo en su corteza. Pero, ¿de cuánto se dispone? Los geólogos y químicos han realizado estudios concluyendo que la proporción en la que se encuentran es muy baja así como su disponibilidad, lo que hace valiosos a un cierto número de elementos ya que son en muchas ocasiones indispensables para el hombre, los animales y las plantas. Desde muy temprana edad has oído expresiones como “No olvides darle al niño el hierro y el calcio que ordenó el médico”. “El niño ha tenido una fuerte diarrea, hay que darle el suero oral para reponer los líquidos perdidos, el sodio, el potasio y el magnesio”. Esto nos indica que una serie de elementos son necesarios para el hombre porque intervienen en los procesos biológicos del organismo. El magnesio se requiere por formar parte de la estructura ósea y por precisarse en varias reacciones metabólicas. Se recomiendan 250 a 300 mg/día. Al formar parte de la clorofila, abunda en las plantas verdes y en la carne de animales herbívoros. Su carencia no se ha comunicado, aunque sí puede hallarse en el futuro por el progresivo empobrecimiento en este elemento de las tierras de cultivo. El flúor forma parte de la estructura dentaria. Las poblaciones con aguas pobres en flúor presentan una mayor incidencia de caries dentaria, que se corrige fluorando las aguas. Su presencia en los alimentos es muy irregular. La carencia de yodo provoca el bocio endémico. El yodo abunda en el agua de mar y, por tanto, en el pescado y el marisco. Existen zonas donde las aguas fluviales y las tierras de cultivo apenas lo contienen. Puede ser útil introducir la sal yodada (ClNa + INa) en estas comarcas. La carencia de hierro (Fe) causa la consabida anemia ferropénica. Es la anemia de origen nutricional más frecuente en los países occidentales. Las recomendaciones diarias son de unos 12 a 15 mg/día, algo mayores (18-20 mg) en la mujer en edad fértil. De ellos, sólo se absorbe 1-1,5 mg/día. No es fácil obtener y menos aún sobrepasar esta cantidad. Sus fuentes principales son el hígado, las carnes, la yema de huevo, las legumbres y los frutos secos grasos. Caso de existir una anemia ferropénica, una vez diagnosticada su causa y corregida si es posible, debe instaurarse un tratamiento medicamentoso con preparados de Fe, que debe mantenerse durante unos meses. Con la dieta no es posible remontar este estado de depleción marcial. Vemos ahora el uso de los elementos desde otro ángulo. Si observas a tu alrededor notarás que algunas personas usan adornos como collares, anillos, pendientes, cadenas, generalmente de oro y plata, que fueron símbolos de riqueza y poder en la antigüedad. ¿Qué hace tan preciados ciertos metales si los comparamos con el sodio, el potasio, el calcio, el zinc, el plomo el hierro o el cobre? Puedes analizarlos desde varios puntos de vista. El cobre en Estado Natural. Se encuentra nativo principalmente en EE. UU., Bolivia, Chile y Japón. Combinado se halla el Azurita (CO3Cu.Cu(OH)2), también la Cuprita (Cu2O) y la Calcopirita (S2FeCu) que es el principal mineral utilizado en la obtención del cobre. En Republica Dominicana hay yacimiento de Calcopirita y Cuprita en la cordillera central y se cree que el cobre será el próximo mineral Dominicano a explotarse en pequeña y mediana escala. Es un material de color rojizo. Es blando, maleable y tenaz. No se oxida al contacto del aire seco, pero al aire húmedo en presencia de anhídrido carbónico le hace cubrirse con una capa de sulfato de color verde azulado, la cual le protege de la oxidación. Es un excelente conductor de la electricidad. Adquiere un olor desagradable cuando se le frota. Aplicaciones. Tiene muy poca aplicación en la construcción debido a su costo. Su mayor uso es en la mecánica debido a sus propiedades químicas, eléctricas y térmicas. Se emplea en electricidad en la obtención de bobinados pararrayos y cables. Las principales formas comerciales son en tubos y alambres de diferentes diámetros y espesores. Sus mayores aplicaciones son en aleaciones que forma el cobre: Bronce: Es una aleación de cobre y estaño donde el cobre se encuentra en una proporción de 75 a 80%. Tiene color amarillo y resistente a los agentes atmosféricos y a los esfuerzos mecánicos. Se utiliza en la fabricación de armas, medallas, campanas y estatuas. En la construcción se emplea en grifos, tubos y uniones. Latón: Es una aleación de cobre y cinc. El cinc debe de estar en proporción menor de 45%, porque en proporción mayor el latón disminuye sus propiedades mecánicas. Tiene color amarillo y es resistente a la oxidación. No es atacada por el agua salada, razón por la cual se usa en la marina. Se emplea en ornamentación en la fabricación de tubos, en soldadura y en fabricación de alambres. El Berilio se encuentra en 30 minerales diferentes, siendo los más importantes, berilo y bertrandita, principales fuentes del berilio comercial, crisoberilo y fenaquita. Actualmente la mayoría del metal se obtiene mediante reducción de fluoruro de berilio con magnesio. Las formas preciosas del berilo son el aguamarina y la esmeralda. Geográficamente, las mayores reservas se encuentran en los Estados Unidos que lidera también la producción mundial de berilio (65%), seguido de Rusia (40%) y China (15%). Las reservas mundiales se estima que superan las 80.000 toneladas. Las principales aplicaciones son las siguientes: Elemento de aleación, en aleaciones cobre-berilio con una gran variedad de aplicaciones. En el diagnóstico con rayos X se usan delgadas láminas de berilio para filtrar la radiación visible, así como en la litografía de rayos X para la reproducción de circuitos integrados. Moderador de neutrones en reactores nucleares. Por su rigidez, ligereza y estabilidad dimensional, se emplea en la construcción de diversos dispositivos como giróscopos, equipo informático, muelles de relojería e instrumental diverso. El óxido de berilio se emplea cuando son necesarias elevada conductividad térmica y propiedades mecánicas, punto de fusión elevado y aislamiento eléctrico. Antaño se emplearon compuestos de berilio en tubos fluorescentes, uso abandonado por la beriliosis. Fabricación de Tweeters en altavoces de la clase High-End, debido a su gran rigidez. El magnesio no se encuentra en la naturaleza en estado libre (como metal), sino que forma parte de numerosos compuestos, en su mayoría óxidos y sales. El magnesio elemental es un metal liviano, medianamente fuerte, color blanco plateado. En contacto con el aire se vuelve menos lustroso, aunque a diferencia de otros metales alcalinos no necesita ser almacenado en ambientes libres de oxígeno, ya que está protegido por una fina capa de óxido, la cual es bastante impermeable y difícil de sacar. Los compuestos de magnesio, principalmente su óxido, se usan como material refractario en hornos para la producción de hierro y acero, metales no férreos, cristal y cemento, así como en agricultura e industrias químicas y de construcción. El uso principal del metal es como elemento de aleación del aluminio, empleándose las aleaciones aluminio-magnesio en envases de bebidas. Las aleaciones de magnesio, especialmente magnesio-aluminio, se emplean en componentes de automóviles, como llantas, y en maquinaria diversa. Además, el metal se adiciona para eliminar el azufre del acero y el hierro. Otros usos son: Aditivo en propelentes convencionales. Agente reductor en la obtención de uranio y otros metales a partir de sus sales. El hidróxido (leche de magnesia), el cloruro, el sulfato (sales Epsom) y el citrato se emplean en medicina. El polvo de carbonato de magnesio (MgCO3) es utilizado por los atletas como gimnastas y levantadores de peso para mejorar el agarre de los objetos. Es por este motivo prácticamente imprescindible en la escalada de dificultad para secar el sudor de manos y dedos del escalador y mejorar la adherencia a la roca. Se lleva en una bolsa colgada de la cintura. Otros usos incluyen flashes fotográficos, pirotecnia y bombas incendiarias. El aluminio es el tercer elemento más común encontrado en la corteza terrestre. Los compuestos de aluminio forman el 8% de la corteza de la tierra y se encuentran presentes en la mayoría de las rocas, de la vegetación y de los animales.[1] En estado natural se encuentra en muchos silicatos (feldespatos, plagioclasas y micas). Como metal se extrae del mineral conocido con el nombre de bauxita, por transformación primero en alúmina mediante el proceso Bayer y a continuación en aluminio mediante electrólisis. Ya sea considerando la cantidad o el valor del metal empleado, el uso industrial del aluminio excede al del cualquier otro metal exceptuando el hierro / acero. Es un material importante en multitud de actividades económicas y ha sido considerado un recurso estratégico en situaciones de conflicto. El aluminio se utiliza rara vez 100% puro, casi siempre se usa aleado con otros metales. El aluminio puro se emplea principalmente en la fabricación de espejos, tanto para uso doméstico como para telescopios reflectores. Los principales usos industriales de las aleaciones metálicas de aluminio son: Transporte; como material estructural en aviones, automóviles, tanques, superestructuras de buques y bicicletas. Estructuras portantes de aluminio en edificios Embalaje de alimentos; papel de aluminio, latas, tetrabriks, etc. Carpintería metálica; puertas, ventanas, cierres, armarios, etc. Bienes de uso doméstico; utensilios de cocina, herramientas, etc. Transmisión eléctrica. Aunque su conductividad eléctrica es tan sólo el 60% de la del cobre, su mayor ligereza disminuye el peso de los conductores y permite una mayor separación de las torres de alta tensión, disminuyendo los costes de la infraestructura. Recipientes criogénicos (hasta -200 °C), ya que contrariamente al acero no presenta temperatura de transición dúctil a frágil. Por ello la tenacidad del material es mejor a bajas temperaturas. Calderería. Debido a su gran reactividad química, el aluminio se usa finamente pulverizado como combustible sólido de cohetes espaciales y para aumentar la potencia de los explosivos. También se usa como ánodo de sacrificio y en procesos de aluminotermia (termita) para la obtención y soldadura de metales. El hierro es un elemento químico de número atómico 26 situado en el grupo 8, periodo 4 de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es Fe. Este metal de transición es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre, representando un 5% y, entre los metales, sólo el aluminio es más abundante. Igualmente es uno de los elementos más importantes del Universo, y el núcleo de la Tierra está formado principalmente por hierro y níquel, generando al moverse un campo magnético. Ha sido históricamente muy importante, y un período de la historia recibe el nombre de Edad de Hierro. El hierro es el metal más usado, con el 95% en peso de la producción mundial de metal. El hierro puro (pureza a partir de 99,5%) no tiene demasiadas aplicaciones, salvo excepciones para utilizar su potencial magnético. El hierro tiene su gran aplicación para formar los productos siderúrgicos, utilizando este como elemento matriz para alojar otros elementos aleantes tanto metálicos como no metálicos, que confieren distintas propiedades al material. Se considera que una aleación de hierro es acero si contiene menos de un 2% de carbono; si el porcentaje es mayor, recibe el nombre de fundición. El acero es indispensable debido a su bajo precio y dureza, especialmente en automóviles, barcos y componentes estructurales de edificios. Las aleaciones férreas presentan una gran variedad de propiedades mecánicas dependiendo de su composición o el tratamiento que se haya llevado a cabo. El oro exhibe un color amarillo en bruto. Es considerado por algunos como el elemento más bello de todos y es el metal más maleable y dúctil que se conoce. Una onza (31,10 g) de oro puede moldearse en una lámina que cubra 28 m2. Como es un metal blando, son frecuentes las aleaciones con otros metales con el fin de proporcionarle dureza. Se trata de un metal muy denso, con un alto punto de fusión y una alta afinidad electrónica. Además, es un buen conductor del calor y de la electricidad, y no le afecta el aire ni la mayoría de agentes químicos. Tiene una alta resistencia a la alteración química por parte del calor, la humedad y la mayoría de los agentes corrosivos, y así está bien adaptado a su uso en la acuñación de monedas y en la joyería. El oro puro o de 24k es demasiado blando para ser usado normalmente y se endurece aleándolo con plata y/o cobre, con lo cual podrá tener distintos tonos de color o matices. El oro y sus muchas aleaciones se emplean bastante en joyería, fabricación de monedas y como patrón monetario en muchos países. El oro se conoce y se aprecia desde tiempos remotos, no solamente por su belleza y resistencia a la corrosión, sino también por ser más fácil de trabajar que otros metales y menos costosa su extracción. Debido a su relativa rareza, comenzó a usarse como moneda de cambio y como referencia en las transacciones monetarias internacionales. Hoy por hoy, los países emplean reservas de oro puro en lingotes que dan cuenta de su riqueza, véase patrón oro. En joyería fina se denomina oro alto o de 18k aquél que tiene 18 partes de oro por 6 de otro metal o metales (75% en oro), oro medio o de 14k al que tiene 14 partes de oro por 10 de otros metales (58,33% en oro) y oro bajo o de 10k al que tiene 10 partes de oro por 14 de otros metales (41,67% en oro). En joyería, el oro de 18k es muy brillante y vistoso, pero es caro y poco resistente; el oro medio es el de más amplio uso en joyería, ya que es menos caro que el oro de 18k y más resistente, y el oro de 10k es el más simple. Debido a su buena conductividad eléctrica y resistencia a la corrosión, así como una buena combinación de propiedades químicas y físicas, se comenzó a emplear a finales del siglo XX como metal en la industria. En joyería se utilizan diferentes aleaciones de oro alto para obtener diferentes colores, a saber: Oro amarillo = 1000 g de oro amarillo tienen 750 g de oro, 125 g de plata y 125 g de cobre. Oro rojo = 1000 g de oro rojo contienen 750 g de oro y 250 g de cobre. Oro rosa = 1000 g de oro rosa contienen 750 g de oro, 50 g de plata y 200 g de cobre. Oro blanco = 1000 g de oro blanco tienen 750 g de oro y 160 g de paladio y 90 g de plata. Oro gris = 1000 g de oro gris tienen 750 g de oro, alrededor de 150 g de níquel y 100 g de cobre. Oro verde = 1000 g de oro verde contienen 750 g de oro y 250 g de plata. Cabe mencionar que el color que se obtiene, excepto en oro blanco, es predominantemente amarillo, es decir, un "oro verde" no es verde, sino en amarillo denominado de tonalidad "verde". La plata se encuentra en la naturaleza formando parte de distintos minerales (generalmente en forma de sulfuro) o como plata libre. Es muy escasa en la naturaleza, de la que representa una parte en 10 millones de corteza terrestre. La mayor parte de su producción se obtiene como subproducto del tratamiento de las minas de cobre, cinc, plomo y oro. De la producción mundial de plata, aproximadamente el 70% se usa con fines monetarios, buena parte de este metal se emplea en orfebrería, y en menores cantidades en la industria fotográfica, química y eléctrica. Algunos usos de la plata se describen a continuación: Fotografía. Por su sensibilidad a la luz (especialmente el bromuro y el yoduro, así como el fosfato). El yoduro de plata se ha utilizado también para producir lluvia artificial. Medicina. Por su elevado índice de toxicidad, sólo es aplicable en uso externo. Un ejemplo es el nitrato de plata, utilizado para eliminar las verrugas. (Esta información contradice la que contiene la página en inglés sobre el mismo elemento). Electricidad. Los contactos de generadores eléctricos de locomotoras de ferrocarril Diésel eléctricas llevan contactos (de aprox. 1 in. de espesor) de plata pura; y esas máquinas tienen un motor eléctrico en cada rueda o eje. El motor Diésel mueve el generador de electricidad, y se deben también agregar los contactos de las llaves o pulsadores domiciliarios de mejor calidad que no usan sólo cobre (más económico). En Electrónica, por su elevada conductividad es empleada cada vez más, por ejemplo, en los contactos de circuitos integrados y teclados de ordenador. Fabricación de espejos de gran reflectividad de la luz visible (los comunes se fabrican con aluminio). La plata se ha empleado para fabricar monedas desde 700 ad, inicialmente con electrum, aleación natural de oro y plata, y más tarde de plata pura. En joyería y platería para fabricar gran variedad de artículos ornamentales y de uso doméstico cotidiano, y con menor grado de pureza, en artículos de bisutería. En aleaciones para piezas dentales. Catalizador En reacciones de oxidación. Ejemplo: Producción de formaldehído a partir de metanol y aire. Aleaciones para soldadura, contactos eléctricos y baterías eléctricas de plata-cinc y plata-cadmio de alta capacidad. En la mayoría de competiciones deportivas se entrega una medalla de plata al subcampeón de la competición (entregándose una de oro al campeón y una de bronce al tercer puesto). El folclore popular atribuye a la plata propiedades mágicas para derrotar a criaturas supernaturales como vampiros y hombres lobo, tradicionalmente con una bala fabricada con este metal. La naturaleza provee a la humanidad de elementos y compuestos que explotados y utilizados de manera adecuada contribuyen a su bienestar. Sin embargo, es necesario hacer un llamado al orden y al uso racional de estos bienes porque pertenecen a esa gran reserva natural no renovable que debe ser explotado en forma racional. Estas reservas no son inagotables, algún día se terminaran ye en ese momento la humanidad ya debe haber resuelto el problema de sus sustitución por otros materiales que necesariamente tendrán su origen en el medio que rodea al hombre, y que, dadas sus característica, puedan reutilizarse previo un proceso de reciclaje. COLEGIO SAN PEDRO CLAVER BUCARAMANGA AREA: CIENCIAS NATURALES ASIGNATURA: QUÍMICA GRADO: 7º_____ ANEXO 2 GUÍA 1 PROFESOR: SANDRA ROCIO PATIÑO VILLAMIZAR NOMBRE: _____________________________ FECHA: Febrero______2009 SI • NO Sustenta hipótesis acerca de las propiedades de los elementos químicos a partir de pruebas experimentales en el laboratorio. Criterio: Relación entre la práctica y la teoría Hace más de 100 años que la tabla periódica preside todos los laboratorios de química; ésta ha sido el resultado de analizar datos, reunir evidencias, reunir pistas y, por qué no decirlo, hacer predicciones. Representa un sistema de clasificación lógica de los elementos conocidos; puso orden lo que parecía una colección de datos no relacionados y permitió imaginar la existencia de otros elementos todavía no descubiertos. ¿Qué espero con el desarrollo de esta práctica? • Identificar y utilizar el material de uso común en los laboratorios. • Conocer los principios químicos en que se basa el estudio de los elementos. • Elaborar un informe de laboratorio y comunicar los resultados obtenidos. ¿Cuáles habilidades científicas pondré en práctica? • Experimentar, Observar, Comparar, Predecir, Deducir. ¿Qué materiales y reactivos necesitaré? MATERIALES Vela Mechero Trípode Rejilla de asbesto Pinzas metálicas Plato grande Algodón ¿Qué voy a hacer? PROCEDIMIENTO Los Elementos y el Agua 1. En 4 vasos de precipitados coloca 200 ml de agua. REACTIVOS Agua Magnesio Hierro Calcio Potasio Alambre Sal común Sulfato de cobre Cloruro de calcio Alumbre de potasio Alcohol 2. Agrega al primer vaso una muestra de magnesio, al segundo hierro, al tercero calcio y al cuarto potasio. 3. Observa y anota lo que sucede con cada vaso de precipitados. Fuegos de Bengala 1. Enciendo la vela y la fijo al plato colocándola en un lugar estable y seguro. 2. Tomo un trozo de resina y macéralo lo más finamente posible. Tomo un poco y lo agrego sobre la llama de la vela. Observo lo que sucede. 3. Ahora agrego a la llama sal común (cloruro de sodio). Observo lo que sucede. 4. Ahora, tomo el alambre y elaboro un soporte sobre el cual coloco un trocito de algodón que he sumergido previamente en alcohol. 5. Agrego una pequeña cantidad de sulfato de cobre sobre el algodón y le prendo fuego. ¿Qué pasa? 6. Realizo el mismo procedimiento con cloruro de calcio y alumbre de potasio teniendo presente en cambiar el algodón usado por uno nuevo. Propiedades de los elementos 1. Tomo una porción de cinta de magnesio y la caliento directamente en la llama (la sostengo con ayuda de las pinzas para crisol). 2. Observo detenidamente el residuo sólido que obtuve y los vapores que se desprende al encenderse el magnesio. Los Elementos y el Agua 1. ¿Qué ocurrió en cada uno de los vasos? 2. ¿Por qué sucedió esto? ¿Cuál es la razón para ese tipo de reacciones? Fuegos de Bengala 1. Describo en detalle qué sucedió en cada uno de los pasos. 2. ¿Qué elementos hicieron que la llama cambiara de colores? 3. ¿Por qué debemos mojar el algodón en alcohol antes de agregarle la sustancia que vamos a reconocer? Propiedades de los elementos 1. ¿Por qué el magnesio se quema y produce gran luminosidad? 2. Investiga la reacción química entre el magnesio y el oxígeno y que nombre recibe el o los compuestos formados. Conclusiones Anoto 5 conclusiones de lo realizado en el laboratorio
