CCNN Tema 9 El relieve terrestre
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CCNN Tema 1 ¿Qué es la materia? Podemos definir la materia como todo aquello que ocupa un lugar en espacio. Los objetos que nos rodean, los libros, la mesa en la que trabajamos, el lápiz con el que escribimos, los árboles del jardín e, incluso, son materia. Pero, y el aire que respiramos, ¿es materia? Si somos capaces de demostrar que ocupa un lugar en el espacio, podremos afirmar que también es materia. Los objetos que nos rodean y que tienen unos límites definidos se llaman cuerpos materiales. Por ejemplo, una piedra, un libro, una mesa, un mueble... son cuerpos materiales. Sin embargo, aire atmosférico, el agua de los océanos o el suelo no tienen unos límites precisos. Por ello, en lugar de llamarlos cuerpos, los denominados sistemas materiales. Para describir un cuerpo material, o para diferenciarlo de otro, el principal método científico es la observación. Para ello, nos fijaremos en sus cualidades: analizaremos, así su color, su olor y su sabor; mediremos su masa, su volumen y su densidad; comprobaremos es o no conductor del calor y de la electricidad; observaremos si es atraído o no por los imanes... Cuantas más cualidades podamos determinar, más completa será nuestra observación y con mayor precisión podremos definir la materia que estemos observando. Todas estas cualidades, y otras muchas que no hemos mencionado, son propiedades de la materia. Algunas propiedades de la materia, a las que denominamos extensivas dependen del tamaño del cuerpo material que estemos observando. Esto ocurre, por ejemplo, con la masa y el volumen. Así, dos trozos de tiza de distinto tamaño tienen también diferente masa y diferente volumen: el trozo de mayor tamaño tendrá más masa y más volumen. Otras propiedades, como el color, la dureza, el brillo y el sabor, no dependen del tamaño del cuerpo que observamos. Estas propiedades se llaman intensivas y tienen una gran importancia, ya que sirven para diferenciar un cuerpo material de otro. Cuando dos cuerpos materiales tienen las mismas propiedades intensivas, decimos que están formados por la misma sustancia. Así, por ejemplo, una viga de hierro y un clavo de hierro son dos cuerpos diferentes, pero tienen en común la sustancia «hierro». Un trozo de mármol y la estatua de David, que Miguel Ángel esculpió hace siglos, son cuerpos diferentes, pero tienen en común la sustancia «mármol». En estos casos, utilizamos la palabra sustancia como sinónimo de la palabra materia, ya que vienen a significar lo mismo. Como ves, la materia presenta muchas propiedades. Sin embargo, nos centraremos en el estudio de la masa, el volumen y la densidad. Todas estas propiedades tienen en común que pueden medirse. Decimos por ello que son magnitudes. Las propiedades de la materia que se pueden contar y medir se denominan cuantitativas. Otras propiedades no se pueden medir ni contar, como ocurre con el olor, el sabor o la suavidad. A estas propiedades no mensurables se las denomina cualitativas como el olor, el sabor o la suavidad. Medir es comparar algo con un modelo o patrón establecido para averiguar el número de veces que lo contiene. Para lo cual es importante encontrar un patrón de medida adecuado, estable, fácilmente reproducible y universal. La unidad de medida es el patrón que utilizamos para medir una magnitud. Por ejemplo el metro para la longitud, el kilogramo para la masa y el segundo para el tiempo. Estas unidades resultan a veces demasiado grandes o demasiado pequeñas, por ejemplo para medir el grosor de una moneda el metro resulta de macizado grande, por lo que es conveniente utilizar múltiplos y submúltiplos. En el caso del metro los 1 múltiplos: son decámetro, hectómetro, kilómetro... los submúltiplos: el milímetro, el centímetro, el decímetro... Propiedades extensivas de la materia: 1.-¿Qué es la masa de los cuerpos? La masa se puede definir como la cantidad de materia que tiene un cuerpo. Es una propiedad extensiva. Se mide con un instrumento denominado balanza. Existen varios tipos de balanzas. Cada una con una sensibilidad determinada. La sensibilidad de un aparato de medida es la mínima cantidad que es capaz de medir. La unidad de medida de masa en el «Sistema Internacional de pesas y medidas» es el kilogramo, que se representa por el kg. El kilogramo patrón universal se encuentra representado por un cilindro que equivale a la masa de un litro de agua destilada a una temperatura de 4oC 2.- Volumen y capacidad. El volumen es el espacio que ocupa dicho cuerpo. La unidad de medida del volumen es el metro cúbico, que equivales al volumen que ocupa un cubo de 1 m de arista y se representa por m3. Con frecuencia el m3 es demasiado grande para realizar mediciones por lo que se utilizan submúltiplos decímetro cúbico (dm3) o el centímetro cúbico (cm3). La capacidad es el volumen máximo que pueden contener ciertos recipientes que se utilizan para medir líquidos. La unidad de capacidad más comúnmente utilizada es el litro, que equivale al contenido de un cubo de 1 dm de arista y se representa por l o L. El volumen de un líquido se puede medir con ayuda de instrumentos de laboratorio como son: las probetas, las buretas y los vasos graduados, para medir volúmenes muy pequeños utilizamos las pipetas. 3.- Densidad. La densidad de una sustancia es la relación que existe entre su masa y el volumen que ocupa: masa densidad= volumen En el caso del agua la masa de 1 kg equivale a la de 1L de agua destilada a una temperatura de 4oC, lo que nos lleva a la conclusión de que su densidad es 1. En muchas ocasiones comparamos la densidad de los cuerpos en relación a la del agua, lo que es muy fácil, pues basta con ver si estos cuerpos flotan o se hunden al introducirlos en un recipiente con este líquido. Si el cuerpo introducido se hunde su densidad es mayor a la del agua, si por el contrario flota, como es el caso del aceite o del corcho se concluye que su densidad es superior a 1 ( densidad del agua). 1. Lectura atenta. 2. Vocabulario. Búsqueda en el diccionario. 3. Subrayado de las ideas principales. 4. Esquema de llaves y flechas (mapa conceptual). 5. Resumen. 2 CCNN Tema 2 La estructura de la materia. Materia es todo aquello que ocupa un lugar en espacio. Los científicos suponen que la materia, en general, está formada por partículas muy pequeñas, aunque tan diminutas que no es posible contemplarlas a simple vista ni con los microscopios más potentes, y sugieren, además, que estas partículas se hallan siempre en movimiento –teoría cinética-. Las partículas con las que se constituye la materia son los átomos y las moléculas. Según sea la forma en que se ordenan los átomos y las moléculas la materia se presenta de una u otra forma. Son tres las formas o estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso. 1.-El estado sólido. El estado sólido se caracteriza por tener masa, volumen y forma fijos. Los sólidos tienen una masa y un volumen fijos, porque las partículas que los constituyen están firmemente unidas entre sí. Estas partículas son capaces de vibrar un poco, pero no de desplazarse. En algunos sólidos, las partículas aparecen ordenadas regularmente, formando figuras geométricas con vértices, aristas y planos, que reciben el nombre de redes cristalinas. Cuando esta ordenación se puede apreciar a simple vista, se dice que el sólido ha formado un cristal. Los sólidos cuyas partículas no están ordenadas en redes cristalinas tienen una estructura amorfa o vítrea, como sucede, por ejemplo, con el vidrio y los plásticos. 2.-El estado líquido. El estado líquido se caracteriza por tener masa y volumen fijos, pero forma variable. En los líquidos, las partículas también están unidas, pero no tan fuertemente como en los sólidos, por lo que pueden desplazarse unas sobre otras en grupos y cambiar de posición. Esta movilidad les permite fluir y adoptar cualquier forma. Las sustancias líquidas adoptan la forma del recipiente que las contiene. 3.-El estado gaseoso. El estado gaseoso se caracteriza por tener masa fija, pero forma y volumen variables. En los gases, las partículas están muy separadas unas de otras y se mueven libremente a gran velocidad; por eso ocupan todo el espacio disponible y no tienen volumen y forma fijos. Los gases adoptan la forma y el volumen del recipiente que los contiene. PROPIEDADES DE LÍQUIDOS Y SÓLIDOS Como sabes, los líquidos y los sólidos tienen un volumen fijo, pero esto sólo sucede cuando la temperatura permanece constante, es decir, cuando no se eleva ni desciende. Se llama dilatación al aumento de volumen que experimentan los sólidos y los líquidos cuando se eleva su temperatura. Se denomina contracción a la disminución de volumen que experimentan los sólidos y los líquidos cuando desciende su temperatura. La teoría cinética permite explicar también estas dos propiedades de los líquidos y los sólidos. Por efecto del calor, las partículas que los constituyen adquieren una movilidad mayor y se distancian aún más entre sí, aunque no llegan a separarse. Es precisamente ese aumento de la distancia entre las partículas lo que produce la dilatación. Cuando la temperatura desciende, la movilidad, de las partículas y la distancia entre ellas disminuye, lo que provoca la contracción de estas sustancias. PROPIEDADES DE LOS GASES Como ya hemos visto, las partículas de los gases están muy separadas unas de otras, por lo que existen grandes espacios vacíos entre ellas. Si pasamos el gas contenido en un recipiente cerrado a otro mayor o ampliamos la capacidad del recipiente inicial, las partículas se separan para ocupar completamente el nuevo espacio disponible, es decir, el gas se expande. Si, por el contrario, introducimos el gas en un 3 recipiente más pequeño o reducimos la capacidad del recipiente inicial, las partículas se acercan y, en este caso, el gas se comprime. •Se denomina expansión de un gas al aumento de la distancia entre sus partículas para ocupar un volumen mayor. •Se llama compresión de un gas a la disminución de la distancia entre sus partículas para ocupar un volumen menor. Debido a los grandes espacios libres que hay entre las partículas de los gases, estos se difunden con mucha facilidad, es decir, sus partículas se dispersan y se desplazan unas sobre otras, mezclándose rápidamente. Al moverse continuamente, las partículas de un gas contenido en un recipiente cerrado chocan con frecuencia contra las paredes de este. Esos impactos ejercen una fuerza sobre la superficie de las paredes que se denomina presión. Durante el día, por efecto del calor, las partículas del aire contenido en el interior de un balón se mueven más deprisa y se separan aún más. Como las paredes del recipiente que lo contiene son flexibles, cuando, el aire aumenta de temperatura, se dilata y ocupa un volumen mayor. Se denomina dilatación de un gas al aumento de volumen que este experimenta cuando se eleva su temperatura. Durante la noche, cuando la temperatura disminuye, las partículas reducen la distancia que existe entre ellas, se acercan y el gas se contrae. Como los, gases ocupan siempre todo el espacio disponible, la dilatación y la contracción de un gas sólo podrán observarse si el recipiente que lo contiene puede variar su volumen. Si las paredes del recipiente son rígidas, cuando se eleva la temperatura lo que aumenta es la presión que ejerce el gas, ya que, al moverse más deprisa, los choques de las partículas contra las paredes del recipiente son más fuertes y más frecuentes. LOS CAMBIOS DE ESTADO Todas las sustancias pueden encontrarse en los tres estados posibles de la materia, por tanto, cambiar de un estado a otro si se modifica su temperatura. De líquido a gas. Al incrementarse la temperatura de la materia, las partículas que la constituyen tienden a separarse y a aumentar de velocidad. A este paso del estado líquido al gaseoso de le denomina vaporización. A la temperatura en la que una sustancia hierve y pasa del estado líquido al gaseoso (vapor) se le llama punto de ebullición, y es diferente para cada sustancia. Cuando la vaporización se produce al calentar un líquido y tiene lugar en toda su masa, recibe el nombre de ebullición. Cuando la vaporización se produce a cualquier temperatura y sólo se efectúa en la superficie del líquido, se denomina evaporación. De gas a líquido. Cuando desciende la temperatura a la que se expone la materia, las partículas pierden velocidad y se unen formando un líquido. Al paso del estado gaseoso al líquido se denomina condensación. De sólido a líquido. Al aumentar la temperatura, la partículas del sólido se separan y pueden moverse con más libertad, deslizándose unas sobre otras, tal como siempre ocurre en los líquidos. Al paso de sólido a líquido se le llama fusión, y el de líquido a sólido, solidificación. La temperatura a la que un sólido se funde y pasa al estado líquido se denomina punto de fusión, y es la misma a la que ese líquido solidifica. El punto de fusión es diferente para cada sustancia. Vocabulario: partícula, ebullición, fusión, vaporización, solidificación, condensación. 4 CCNN Tema 3. ELECTRICIDAD Cuando se frotan ciertos materiales, se produce una serie fenómenos que reciben el nombre de eléctricos. Estos fenómenos pueden ser de atracción o, todo lo contrario, que los cuerpos se alejen: repulsión. Esta propiedad de la materia se denomina «carga eléctrica». La carga eléctrica es la causa de los fenómenos eléctricos (atracciones y repulsiones) que observamos en la naturaleza. Establecemos, por tanto, dos tipos de carga eléctrica, responsables de la atracción y la repulsión; a estos dos tipos de carga eléctrica, denominamos, por convenio, «positiva» y «negativa». En la naturaleza, generalmente, los cuerpos suelen ser eléctricamente neutros, no predomina ninguna de las cargas, ni positiva ni negativa. Cuando predomina una de las cargas se dice que están «cargados». Cuando dos cuerpos poseen cargas eléctricas del mismo tipo, los dos están cargados positivamente o ambos negativamente, se repelen, se alejan. Por contra si sus cargas eléctricas son de distinto tipos, una positiva y la otra negativa, se atraen. Sabemos que la materia está formada por partículas muy pequeñas, aunque tan diminutas que no es posible contemplarlas a simple vista ni con los microscopios más potentes. Las partículas con las que se constituye la materia son los átomos. Hasta finales del siglo XIX, se pensaba que el átomo era la partícula más pequeña que podía existir. Sin embargo en 1897, Joseph Thomson descubrió que el átomo está prácticamente hueco, a excepción de la zona central ocupada por un pequeño núcleo, en el que se concentra toda la masa del átomo, cargado positivamente, y alrededor del cual giran unas partículas mucho más pequeñas: los electrones. Los electrones son partículas muy pequeñas que forman parte de los átomos, poseen una masa 1.840 veces menor que el átomo más pequeño y tienen carga eléctrica negativa. Posteriormente, en la primera mitad del siglo XX, mediante diversas técnicas se pudo romper el núcleo de diversos átomos. Los fragmentos más pequeños obtenidos, consecuencia de la ruptura del núcleo, resultaron ser partículas con carga positiva, los protones. Además se descubrieron partículas con la misma masa que los protones, pero estos sin carga eléctrica (es decir, neutras), los neutrones. de ÁTOMOS están constituidos por Núcleo en cuyo interior hay Protones Neutrones Electrones en continuo movimiento alrededor del Núcleo Los electrones giran continuamente alrededor del núcleo, ya que, de lo contrario, caerían sobre él. (Algo parecido ocurre durante el ciclo de centrifugación de una lavadora: la ropa se pega a las paredes del tambor y sólo cae cuando deja de girar.) Los átomos en la naturaleza suelen ser neutros, pero a veces sufren alteraciones. Aunque el número de protones de un átomo nunca varía, en ciertas ocasiones los átomos pueden variar su número de electrones. Los átomos pueden «coger» electrones de otros átomos o bien «perder» electrones, que van a parar a otros átomos. Cuando un átomo gana 5 electrones adquiere carga negativa y se denomina ion negativo o anión. Si el átomo pierde electrones entonces será la carga positiva la que predomine y se llamará ion positivo o catión. La alteración de la carga eléctrica de un átomo puede producirse de dos formas: por fricción o contacto y por inducción. Al frotar dos materiales entre sí, los átomos de un material pierden electrones que ganará el otro, lo que implica que un material queda cargado negativamente mientras el otro quedará con carga positiva, al perder electrones. La inducción consiste en acercar un cuerpo cargado eléctricamente a otro neutro, el primero induce cargas del signo opuesto sobre la superficie más próxima del segundo. Este fenómeno, se denomina electrización por inducción, y se traduce en una atracción entre ambos cuerpos. A los materiales que permiten el paso de electrones, corriente eléctrica, se les llama conductores. Por el contrario existen, también materiales que no permiten el paso de corriente eléctrica, ni ganan ni pueden perder electrones, a estos materiales se les denomina aislantes. Son buenos aislantes los plásticos, el cristal y la madera; mientras que los metales ganan electrones con cierta facilidad, por lo que se utilizan frecuentemente como conductores eléctricos. 1. Lectura atenta. 2. Vocabulario. Búsqueda en el diccionario. 3. Subrayado de las ideas principales. 4. Esquema de llaves y flechas (mapa conceptual). 5. Resumen. 6 CCNN Tema 4 Las mezclas Las sustancias no suelen presentarse puras, aisladas. En la naturaleza, en general, suelen agruparse formando lo que llamamos sistemas materiales. Un sistema material puede ser: Homogéneo, cuando tiene un aspecto uniforme y, a simple vista, no se observan componentes diferentes; es decir, parece estar formado por una única sustancia. Heterogéneo, cuando, a simple vista, se observan componentes diferentes, es decir, parece estar formado por varias sustancias. Por tanto, sabemos que la materia forma sistemas que pueden ser homogéneos o heterogéneos. Para comprobar si un sistema material está formado por una o varias sustancias es necesario emplear algún procedimiento que nos permita separar los componentes del sistema sin alterar su naturaleza. Por ejemplo, para determinar si un líquido transparente, incoloro e inodoro, contenido en un recipiente, es agua pura o presenta otras sustancias sólidas disueltas, podemos calentarlo hasta el punto de ebullición para que se evapore y comprobar luego si en el recipiente han quedado restos de alguna otra sustancia. A estos procedimientos les llamamos físicos y son aquellos que no alteran la naturaleza de las sustancias, porque no rompen las moléculas que las componen. Si en un sistema material, sometido a un procedimiento físico, logramos separar diversas sustancias, podemos decir que estamos ante una mezcla. Por el contrario, si no conseguimos separar distintas sustancias, se trata de una sustancia pura. Estos hechos nos permiten clasificar la materia en dos grandes grupos: mezclas y sustancias puras. Las mezclas son sistemas materiales de los que se pueden separar distintas sustancias utilizando procedimientos físicos. Las mezclas pueden ser heterogéneas y homogéneas. Las sustancias puras son sistemas materiales, generalmente homogéneos, de los que no se pueden separar distintas sustancias utilizando procedimientos físicos. Una mezcla homogénea es aquella en la que, a simple vista, se aprecia que está formada por diferentes sustancias. Por ejemplo, rocas como el granito, el conglomerado y el gneis son mezclas. Por tanto, resulta imprescindible analizar cuidadosamente los sistemas materiales antes de emitir una opinión sobre su composición. Los procedimientos físicos para separar mezclas deben cumplir una condición fundamental: no pueden alterar la naturaleza de las sustancias que se desea separar. Son diversos, pues cada mezcla requiere una técnica determinada: tamización, filtración, separación magnética, decantación, cristalización-precipitación, y destilación. Tamización. La tamización se utiliza para separar mezclas de sólidos pulverizados en granos de diferentes tamaños. Consiste en hacer pasar la mezcla a través de distintos tamices. Filtración. La filtración se emplea para separar un sólido mezclado con un líquido en el cual no es soluble, y consiste en hacer pasar la mezcla a través de un papel de filtro que se acopla a un embudo. Separación magnética. Se usa esta técnica para separar sustancias magnéticas, como el hierro, de otras que no lo son. La propiedad de ser atraídas por los imanes que presentan estas sustancias se aprovecha para separarlas del resto de los componentes de una mezcla. Decantación. La decantación se utiliza para separar líquidos que no son solubles entre sí y presentan diferentes densidades, como, por ejemplo, una mezcla de aceite y agua. Para ello se vierte la mezcla en un embudo especial, llamado embudo de decantación, en el que se puede regular el paso del líquido mediante una llave. Se deja reposar la mezcla hasta que ambos líquidos se 7 separan y se abre la llave para permitir el paso del líquido más denso a otro recipiente; cuando este ha pasado, se cierra la llave. El líquido menos denso queda retenido en el embudo y se puede obtener por la parte superior. Cristalización y precipitación. La cristalización se emplea para separar un soluto1 sólido disuelto en un disolvente, como, por ejemplo, sulfato de cobre disuelto en agua. Primero se calienta suavemente la disolución para concentrarla y después se filtra para eliminar las posibles impurezas. El filtrado se recoge en un cristalizador (recipiente de cristal ancho y bajo) y se deja enfriar y reposar; de ese modo, el líquido se evapora y el sólido aparece en el fondo del recipiente en forma de cristales. Se trata de un método habitual para obtener sólidos cristalinos muy puros, ya que las impurezas nunca forman parte de los cristales. También se pueden obtener rápidamente sustancias sólidas disueltas en un líquido calentando la disolución hasta el punto de ebullición. Cuando todo el líquido se evapora, los sólidos quedan depositados en el fondo del recipiente, formando un polvo que se denomina precipitado. Destilación. La destilación se utiliza para separar y recuperar dos o más líquidos solubles entre sí, como, por ejemplo, alcohol y agua. Cuando la disolución se calienta y comienza a hervir, los líquidos se separan porque tienen puntos de ebullición distintos, es decir, hierven a diferentes temperaturas. El líquido que hierve primero se evapora antes; los vapores se recogen en el tubo refrigerante, donde se enfrían y vuelven a condensarse pasando de nuevo al estado líquido. Este líquido, que se denomina destilado, se recoge luego en un vaso (recolector). 1 Soluto: sustancia disuelta en otra. (Completa el esquema) una sola sustancia SUSTANCIAS PURAS sistemas materiales Homogéneas MEZCLAS más de una sustancia Vocabulario: mezcla, precipitación, destilación. 1. tamiz, Heterogéneas disolvente, soluble, destilar, decantar, filtrar, Lectura atenta. 2. Vocabulario. Búsqueda en el diccionario. 3. Subrayado de las ideas principales. 4. Esquema de llaves y flechas (mapa conceptual). 5. Resumen. 8 CCNN Tema 5 Sustancias puras: elementos y compuestos. Sabemos que si se pueden separar diversas sustancias de un sistema material por medio de procedimientos físicos, se trata de una mezcla; y, al contrario, si no es posible separar distintas sustancia, se trata de una sola, de una sustancia pura. Ciertas propiedades de la materia denominadas características, permiten diferenciar unas sustancias puras de otras también puras. Existen muchas propiedades características, pero las más utilizadas son las siguientes: • El punto de fusión o temperatura a la cual una sustancia pura en estado sólido se transforma en líquido. Coincide con el punto de solidificación. Cada sustancia pura se funde a una temperatura determinada característica de esa sustancia. • El punto de ebullición o temperatura a la cual una sustancia pura en estado líquido se transforma en gas. Coincide con el punto de condensación. Cada sustancia pura hierve a una temperatura determinada característica de esa sustancia. • La densidad o cociente entre la masa de una determinada cantidad de sustancia y el volumen que ocupa. La densidad de una sustancia pura es constante y característica de cada sustancia. Como sabes, los distintos componentes de una sustancia pura no se pueden separar empleando procedimientos físicos; los cambios de estado que tienen lugar a la temperatura de fusión o de ebullición son fenómenos físicos que no alteran la naturaleza de estas sustancias. Sin embargo, existen otros procedimientos, que se denominan químicos, capaces de alterar la naturaleza de algunas sustancias puras y descomponerlas en otras más elementales. El agua es una sustancia pura, porque no se descompone en otras sustancias por procedimientos físicos. Sin embargo, al hacer pasar una corriente eléctrica (procedimiento químico) a través de ella, se forman otras sustancias (oxígeno e hidrógeno) que poseen propiedades diferentes. Podemos decir, entonces, que el agua es un compuesto, ya que se descompone en otras sustancias puras por procedimientos químicos. Estos procedimientos químicos que, a diferencia de los procedimientos físicos, alteran la naturaleza de las sustancias transformándolas en otras diferentes reciben el nombre de reacciones químicas. Las reacciones químicas que habitualmente se utilizan en el laboratorio para descomponer sustancias puras son la electrólisis y la descomposición térmica. • Electrólisis. En algunos casos, cuando se hace pasar una corriente eléctrica por una sustancia, esta desaparece y se forman otras distintas procedentes de su descomposición. • Descomposición térmica. Muchas sustancias se descomponen en otras al calentarlas; por ejemplo, si calentamos azúcar sin dejar que arda, se obtiene un residuo negro, de aspecto semejante al carbón, y se desprenden vapor de agua y dióxido de carbono. Ahora bien, no todas las sustancias puras se descomponen en otras más sencillas utilizando procedimientos químicos; este hecho permite clasificarlas en elementos y compuestos. • Un elemento es una sustancia pura que no se descompone en otras sustancias por procedimientos químicos. • Un compuesto es una sustancia pura que se descompone en otras sustancias puras más sencillas por procedimientos químicos. En la actualidad, se conocen aproximadamente dos millones de sustancias puras, de las cuales más de un centenar son elementos y el resto compuestos. Los elementos químicos son las sustancias básicas, no se descomponen en otras sustancias más simples porque las partículas más pequeñas que los constituyen son átomos iguales, con ellos se construye toda la materia que conocemos. Se representan mediante símbolos. Cada símbolo está formado por una o dos letras (Na –sodio-, Ag –plata-, Au –oro, Cl –cloro-, Fe –hierro- etc.). 9 En la actualidad se conocen más de un centenar de elementos químicos, que se pueden clasificar, se según su aspecto y propiedades en metales y no metales. Los metales son sólidos, salvo el mercurio, generalmente muy densos y con elevados puntos de ebullición, como el hierro, el cobre, el plomo y el magnesio entre otros; se pueden estirar formando hilos o láminas delgadas; son buenos conductores del calor y la electricidad. Los no metales suelen ser gases, líquidos de bajo punto de ebullición o sólidos poco densos y de bajo punto de fusión; no conducen ni el calor ni la electricidad; son no metales el azufre, el hidrógeno y el oxígeno, entre otros. Existe un tercer tipo de elementos, los semimetales, que poseen propiedades intermedias entre los metales y los no metales, sirvan como ejemplo el silicio, el boro y el arsénico. Si bien los elementos químicos no pueden descomponerse en sustancias más sencillas si pueden combinarse con otros de distinto tipo, dando lugar a los compuestos químicos. Los compuestos químicos se representan mediante fórmulas. Una fórmula química incluye los símbolos de los elementos que constituyen el compuesto y, colocados junto a ellos, unos subíndices que indican el número de átomos de ese elemento. En el siglo XVIII se llevó a cabo la primera clasificación de los compuestos químicos, ya que, hasta ese momento, los científicos no habían logrado establecer una diferencia clara entre compuesto y elemento. En un principio se distinguieron dos tipos de compuestos: los que forman parte de las rocas y el suelo, a los que se llamó inorgánicos, y los que forman parte de los seres vivos, a los que se denominó orgánicos, Posteriormente, se comprobó que en los compuestos orgánicos siempre estaba presente el carbono, lo que permitió realizar una nueva clasificación: compuestos inorgánicos y del carbono. Estos últimos incluyen los que son exclusivos de los seres vivos (orgánicos), los que derivan del petróleo y los productos industriales ricos en carbono. Lógicamente los compuestos químicos se pueden descomponer en sustancias más simples, pues las partículas más pequeñas que los forman son átomos distintos. 1. Lectura atenta. 2. Vocabulario. Búsqueda en el diccionario. 3. Subrayado de las ideas principales. 4. Esquema de llaves y flechas (mapa conceptual). 5. Resumen. 10 Estructura y composición de la atmósfera. CCNN Tema 6 La atmósfera es la envoltura gaseosa que rodea la Tierra y que limita con el espacio exterior. Por su estructura y composición, se pueden distinguir en ella tres capas principales: la troposfera, la estratosfera y la ionosfera. La troposfera es la capa que está en contacto con la superficie terrestre. Tiene un espesor medio de 12 km, aunque es más gruesa en el ecuador, donde mide 16 km, y va disminuyendo hasta alcanzar los 8 km en los polos. En ella tienen lugar todos los fenómenos meteorológicos y se concentran la mayoría de los gases que forman la atmósfera proporcionando las condiciones necesarias para que pueda desarrollarse la vida. La estratosfera se extiende desde la troposfera hasta una altura de 50 km. Esta zona de la atmósfera está formada por capas o estratos de gases, y en ella no se producen movimientos verticales de aire, aunque sí horizontales. En la estratosfera se encuentra la capa de ozono que protege a los seres vivos de la acción dañina de los rayos ultravioleta procedentes del Sol. La ionosfera llega hasta una altura de 400 km y está formada por iones, que, como sabes, son átomos cargados eléctricamente. En ella se reflejan las ondas de radio y televisión, que son luego devueltas a la Tierra, lo que permite que las ondas emitidas por un emisor no se pierdan en el espacio y puedan recogerse en otros puntos de la superficie terrestre. La atmósfera está formada por una mezcla de gases que llamamos aire. Cuando no está contaminada, esta mezcla es incolora, inodora e insípida. Estos gases no se distribuyen de forma homogénea en la atmósfera: alrededor del 90 % se encuentran en la troposfera, y, dentro y, de esta, su concentración va disminuyendo a medida que nos alejamos de la superficie terrestre. Importancia vivos del aire para los seres Casi todos los seres vivos dependemos del aire para sobrevivir: el dióxido de carbono es imprescindible para que los vegetales realicen la fotosíntesis y el oxígeno es necesario para la respiración. El aire no sólo se compone de los gases que lo constituyen de natural; también aparecen en él, en cantidades variables, otros humos generados por la actividad humana (industrias, coches, calefacciones, etc.). Muchos de estos gases son perjudiciales para la salud, por ejemplo, se ha comprobado estadísticamente que enfermedades como el asma, la bronquitis y el cáncer de pulmón se producen con más frecuencia en las ciudades que en las zonas rurales. 11 Algunos países han comenzado a tomar medidas para controlar la emisión de gases tóxicos a la atmósfera y reducir el grado de polución de las ciudades hasta niveles tolerables para sus habitantes. El peligro de aumentar el efecto invernadero El efecto invernadero se ha intensificado considerablemente a lo largo del siglo XX debido, sobre todo, a la combustión de petróleo y carbón, que liberan grandes cantidades de dióxido de carbono a la atmósfera, y a la destrucción de enormes superficies de bosque que, mediante la fotosíntesis, podrían haber consumido este exceso de dióxido de carbono. La consecuencia directa del aumento de gases invernadero en la atmósfera es una elevación de la temperatura global del planeta. Este calentamiento, a su vez, puede tener otras consecuencias: Los hielos permanentes de los polos comenzarían a fundirse y se produciría una subida del nivel del mar que inundaría muchos deltas y zonas costeras. El calor incrementaría la tasa de evaporación, y esto alteraría el régimen global de lluvias y vientos. Aumentaría la desertización en muchas zonas del planeta y en otras, por el contrario, se producirían lluvias torrenciales. Las enfermedades tropicales se propagarían a las zonas templadas. Muchas especies animales y vegetales desaparecerían. La destrucción de la capa de ozono. Los principales responsables de la destrucción progresiva de la capa de ozono son los llamados CFC (gases clorofluorocarbonos), que se utilizan como refrigerantes en los frigoríficos y aparatos de aire acondicionado, en los aerosoles y como agentes productores de espuma. La reducción de la capa de ozono permite que los dañinos rayos ultravioleta B lleguen a la superficie terrestre en cantidades excesivas, ocasionando una disminución en el número de algas, plancton y larvas, un aumento considerable de los casos de cáncer de piel, irritaciones en los ojos, cataratas e incluso ceguera, así como una disminución de las defensas ante las alergias y las enfermedades infecciosas. La zona más afectada por la destrucción de la capa de ozono es la Antártida, donde cada primavera desaparece todo el ozono existente entre los 13 y los 22 km de la estratosfera. 1. 2. 3. 4. 5. Lectura atenta. Vocabulario. Búsqueda en el diccionario. Subrayado de las ideas principales. Esquema de llaves y flechas (mapa conceptual). Resumen. 12 CCNN Tema 8 El agua en nuestro planeta Vivimos en un planeta acuático. Vista desde el espacio, los colores dominantes de la Tierra son el azul de los mares y los océanos y el blanco de las nubes. A la masa de agua que forma parte de la superficie terrestre la llamamos hidrosfera. A pesar de que las tres cuartas partes de nuestro planeta están cubiertas por agua, la cantidad que podemos utilizar directamente es muy pequeña ya que el 97% es agua salada y sólo el 3% es dulce. El agua salada la encontramos en mares y océanos y el pequeño porcentaje de agua dulce lo encontramos tanto en forma líquida en ríos, lagos y aguas subterráneas como en estado sólido, hielo, en los casquetes polares y glaciares. En nuestro planeta siempre hay la misma cantidad de agua, lo que explicamos por el ciclo del agua, que consiste en un recorrido cíclico desde la atmósfera hasta la superficie terrestre y de nuevo a la atmósfera. Los procesos que intervienen en el ciclo del agua son precipitación, acumulación, evaporación, transpiración y condensación. El sol evapora el agua de la Tierra y de los océanos, que al ascender y enfriarse se condensa y origina las nubes. Por medio de las precipitaciones (lluvia, nieve, etc.) el agua regresa a la superficie terrestre y desemboca finalmente en mares, lagos y ríos, completando de este modo el ciclo. Importancia del agua para la vida. La vida surgió en el seno del agua. Durante la mayor parte de la historia de la Tierra, las únicas formas de vida fueron acuáticas. El agua está presente en la masa corporal de todos los seres vivos, sirva como ejemplo que supone el 70% en el cuerpo de los humanos y el 95 % el del de las medusas, el 47% el especies vegetales como el pino y el 20% en cereales como el trigo. De lo anterior se deduce que los seres vivos necesitan tomar agua del entorno para realizar funciones vitales. La sangre, que se encarga de distribuir las sustancias necesarias por todo el organismo y de recoger los desechos, está compuesta mayoritariamente por agua. Las sustancias tóxicas que genera nuestro cuerpo se expulsan al exterior disueltas en el agua que forma parte de la orina y el sudor. Las plantas no podrían absorber las sales minerales del suelo, ni distribuir las sustancias nutritivas en su interior, si no estuvieran disueltas en agua. Los peces no podrían respirar si el agua de los ríos, mares y lagos no contuviera oxígeno en disolución. Usos del agua. El agua dulce tiene múltiples aplicaciones, pues no sólo resulta esencial para la vida, sino que constituye también un compuesto o materia prima fundamental en cualquier proceso productivo, ya sea agrícola, ganadero o industrial. Entre los principales usos del agua figuran los siguientes: Uso doméstico: incluye el suministro de agua potable para beber, cocinar, limpiar, aseo personal, etc. El consumo de agua por este concepto es mucho más elevado en los países desarrollados que en los países subdesarrollados. Uso agrícola y ganadero: comprende el suministro de agua para el regadío y la ganadería. 13 Uso comercial e industrial: incluye el suministro de agua para las instalaciones comerciales e industriales. Producción de energía: el agua también la empleamos para generar energía hidroeléctrica. En este caso, la demanda de agua es muy alta, pero el consumo es muy bajo, ya que toda el agua utilizada retorna al cauce de donde ha sido tomada. ¿De dónde obtenemos el agua? El agua dulce que consumimos procede de la superficie del planeta (lagos y ríos) o del subsuelo (aguas subterráneas). Para aprovechar más eficazmente el agua de los ríos, se construyen embalses que retienen el agua mediante una presa y permiten acumular grandes cantidades evitando que se pierda en su salida hacía el mar. Las aguas subterráneas suministran, mediante pozos, más del 30 % del total del abastecimiento urbano. En España, el agua potable de las comunidades canaria y balear es, en su mayoría, de origen subterráneo. Las reservas del subsuelo suponen un volumen muy superior a la capacidad de almacenamiento de los embalses. Por otro lado, en las zonas costeras sin disponibilidad de agua dulce se recurre a la desalinización del agua de mar, aunque los métodos utilizados hasta ahora resultan demasiado caros (una planta desalinizadora cuesta unos 6 000 millones de pesetas). 1. Lectura atenta. 2. Vocabulario. Búsqueda en el diccionario. 3. Subrayado de las ideas principales. 4. Esquema de llaves y flechas (mapa conceptual). 5. Resumen. 14 CCNN Tema 8 Litosfera La superficie de la Tierra está cubierta en su totalidad por una delgada capa de rocas, que se llama corteza y tiene un espesor muy variable. A esta parte sólida, la más externa de nuestro planeta, la llamamos litosfera. Cuando sobresale por encima del nivel del mar, la corteza da lugar a las islas y los continentes. Bajo las grandes cadenas montañosas puede alcanzar hasta 64 km de espesor; en cambio, bajo los océanos, es mucho más delgada y solo tiene entre 6 y 10 km de grosor. La corteza descansa sobre otra capa de rocas, denominada manto, cuya parte superior también es sólida, aunque a partir de cierta profundidad se encuentra una zona compuesta por rocas parcialmente fundidas que recibe el nombre de astenosfera. La litosfera está formada por rocas, agregados de uno o varios minerales, y se halla dividida en grandes trozos o «placas». Comprende la capa más externa y rígida de nuestro planeta, es decir, la corteza y la parte superior del manto. Tipos de rocas Las rocas, como indicamos anteriormente, están formadas por uno o varios minerales y se pueden originar tanto en la superficie terrestre, rocas sedimentarias, como en el interior de la Tierra, rocas ígneas o magmáticas y rocas metamórficas. a) Rocas sedimentarias. Las distintas rocas que se encuentran en la superficie terrestre están sometidas a la acción erosiva del viento, la lluvia y otros fenómenos atmosféricos. Los fragmentos erosionados son transportados luego por el agua y el viento, y se depositan en las cuencas sedimentarias (zonas más bajas de la superficie de la corteza continental y oceánica), recibiendo entonces el nombre de sedimentos. Los sedimentos, junto con el agua del suelo, se van uniendo y consolidando hasta convertirse en rocas sedimentarias. La arenisca, la arcilla y la caliza son rocas sedimentarias. A medida que se acumulan los materiales, aumenta también el peso que ejercen sobre las capas inferiores. Esta presión provoca un proceso similar al que tiene lugar cuando escurres la esponja del baño: el agua y el aire que se encuentran entre las partículas de los sedimentos se eliminan y los materiales se compactan. También puede ocurrir que la presión origine la precipitación de las sustancias disueltas en el agua, que en este caso actúan de cemento para unir las partículas. Como consecuencia de uno u otro proceso, los materiales se consolidan y forman las rocas sedimentarias. Según el tipo de sedimentos que las originan, se pueden diferenciar dos clases de rocas sedimentarias: • Rocas detríticas. Se generan por la acumulación de fragmentos de diversos tamaños y formas, procedentes de la erosión y de la meteorización de las rocas que se encuentran en la superficie terrestre. Estas rocas se caracterizan por la presencia de granos, y según el tamaño de estos se clasifican en conglomerados, areniscas y arcillas. • Rocas no detríticas. Se forman por la acumulación y transformación de restos de seres vivos y por la precipitación de sustancias disueltas en el agua. Destacan por su abundancia e interés las calizas, el carbón y el petróleo. Con frecuencia, entre los sedimentos acumulados en las cuencas sedimentarias quedaron enterrados restos de seres vivos que, tras experimentar un proceso de mineralización, pasaron a integrarse en las rocas sedimentarias y se conservaron en forma de fósiles. Algunos de estos restos tienen una antigüedad de miles de millones de años. b) Rocas ígneas o magmáticas y metamórficas. 15 A su vez a gran profundidad, en el interior de la Tierra, la temperatura es tan elevada que las rocas, fundidas y mezcladas con agua y gases, forman una sustancia caliente y espesa que se llama magma. Cuando el magma se enfría, se solidifica y origina las rocas ígneas o magmáticas. Si el magma se enfría en el interior de la Tierra, da lugar a rocas ígneas plutónicas, como el granito; pero si sale al exterior en forma de lava durante la erupción de un volcán y se enfría en la superficie de los continentes o en el fondo marino origina rocas ígneas volcánicas como el basalto. Cualquier roca puede transformarse en otra distinta cuando se ve sometida a las fuertes presiones o elevadas temperaturas del interior de la Tierra. Así, por ejemplo, sobre las rocas sedimentarias se acumulan nuevos materiales que las entierran profundamente y ejercen sobre ellas una presión enorme que acaba transformándolas en otro tipo de rocas. En otras ocasiones, los materiales enterrados entran en contacto con bolsas de magma y se transforman, por efecto de las elevadas temperaturas, sin llegar a fundirse. Este proceso que genera cambios en la composición y en el aspecto de las rocas recibe el nombre de metamorfismo. Se produce normalmente en el interior de la Tierra, y las rocas resultantes se denominan metamórficas. La pizarra, por ejemplo, es una roca metamórfica formada a partir de la arcilla, una roca sedimentaria; y el gneis, otra roca metamórfica, se origina a partir del granito, una roca ígnea. Otra roca metamórfica de muy utilizada en la construcción es el mármol. Los minerales Los minerales son cuerpos sólidos inorgánicos, que no proceden de seres vivos, no han sido elaborados por el hombre, tienen una composición química definida y poseen una estructura cristalina, es decir, los átomos que los constituyen se encuentran ordenados en el espacio, si esa ordenación puede apreciarse a simple vista, el mineral recibe el nombre de cristal.. Actualmente se conocen unos 3.000 minerales, la mayoría de los cuales pertenece al grupo de los silicatos, así llamados porque incluyen en su composición oxígeno y silicio, los elementos más abundantes en la corteza terrestre. Estos minerales forman la mayor parte de las rocas y entre ellos destacan el cuarzo, el feldespato, mica, el olivino, el topacio y los granates. Existen otros minerales en cuya composición química no interviene el silicio, como la pirita (hierro y azufre), la galena (azufre y plomo), la calcita (carbono, oxígeno y calcio), el yeso (azufre, oxígeno, hidrógeno y calcio), la sal gema (cloro y sodio), el diamante (carbono), el cinabrio (azufre y mercurio) y la fluorita (flúor y calcio). Su composición química y el modo en que se disponen los átomos que los constituyen proporcionan a los minerales una serie de características, propiedades: Dureza. Es la resistencia que opone un mineral a ser rayado por otro. Brillo. Se define como el aspecto que presenta la superficie de un mineral cuando la luz se releja en ella. Forma. Es la apariencia normal que muestra un mineral. Color. Ciertos minerales, como el azufre, se pueden identificar fácilmente por su color; aunque no ocurre así en todos los casos. Raya. Es el color del polvo del mineral. Se trata de una propiedad que se mantiene constante para cada mineral Diafanidad. Algunos minerales dejan pasar la luz. Exfoliación. Muchos minerales pueden partirse con facilidad a lo largo de ciertos planos. Magnetismo. Algunos minerales pueden ser atraídos por un imán. 1. Lectura atenta. 2.Vocabulario. Búsqueda en el diccionario. 3. Subrayado de las ideas principales. 5. Resumen. 4.Esquema de llaves y flechas (mapa conceptual). 16 17 CCNN Tema 9 El relieve terrestre El conjunto de los accidentes geográficos que podemos contemplar sobre la superficie terrestre, como las montañas, las laderas, los valles, las llanuras y las mesetas, constituyen el relieve, que, junto con la vegetación, forma el paisaje. Aparentemente, estos accidentes no experimentan cambios a lo largo del tiempo; es decir, siempre han tenido y siempre tendrán el mismo aspecto. Pero ¿realmente permanecen inmutables con el paso del tiempo?. Por supuesto la respuesta es no, el paisaje experimenta cambios que lo van modificando. Estos cambios se producen con tanta lentitud que pasan casi inadvertidos ante nuestros ojos. Los elementos causantes del modelado del relieve se denominan agentes geológicos. Los agentes geológicos. Los agentes geológicos que actúan y moldean el paisaje terrestre pueden ser de dos tipos: internos o externos. a) Agentes geológicos internos. La litosfera está dividida en grandes placas que se desplazan lentamente «flotando» sobre la astenosfera. Cuando las placas chocan unas con otras, entran en juego fuerzas de tal magnitud que son capaces de arrugar y levantar la corteza originando las cordilleras. Además, en los bordes de las placas se producen terremotos y surgen volcanes, por donde emergen al exterior materiales procedentes del interior de la Tierra, que se incorporan a la corteza terrestre. b) Agentes geológicos externos. Los agentes geológicos que llamamos externos (la atmósfera, el agua y los seres vivos) actúan sobre las montañas y los materiales que componen la superficie terrestre, y modifican la morfología del paisaje mediante tres procesos geológicos: Alteran, desgastan y rompen las rocas proporcionándoles unas formas características. Transportan y trasladan los materiales fragmentados de un lugar a otro. Cuando cesa su acción, depositan los materiales en zonas más bajas, a veces muy alejadas del origen. Podemos hablar de tres agentes geológicos externos: la acción de la atmósfera, las aguas (aguas continentales, el hielo y el mar) y los seres vivos. b.1. La acción de la atmósfera. Los gases que componen la atmósfera, el agua de lluvia, las variaciones de temperatura y el viento ejercen una importante acción erosiva sobre la superficie terrestre. A la erosión ejercida por el aire atmosférico sobre las rocas, debido a los gases que contiene y a las variaciones de temperatura, sin que se produzca transporte de materiales se le llama meteorización, y esta puede ser física y química. La meteorización física es aquella en la que las rocas se fragmentan debido a las variaciones de temperatura y se produce de dos maneras. En climas fríos, el agua que penetra en las grietas de las rocas se hiela y aumenta de volumen, sometiendo a las rocas a una fuerte presión interna que ejerce un «efecto de cuña» sobre las grietas. En climas desérticos o de alta montaña se producen grandes diferencias de temperatura entre el día y la noche: durante el día, las rocas se calientan y se dilatan aumentado de volumen; por la noche, se contraen, debido al descenso de la temperatura, y disminuyen de volumen. La repetición de este fenómeno agrieta y rompe las rocas. La meteorización química es aquella causada por distintas reacciones químicas que producen cambios en la estructura y composición de las rocas, por ejemplo las variaciones de 18 color de las rocas como la oxidación, o los cambios de otras propiedades (una roca insoluble puede hacerse soluble). El viento, también importante, cumple dos funciones principales en los procesos de modificación del paisaje. Uno de ellos es el de erosión eólica, levantando las partículas que hay en el suelo y utilizando los materiales que transporta como pequeños proyectiles que desgastan la superficie de las rocas. La segunda función es la de transporte de las partículas sueltas de la corteza terrestre, polvo y arenas. Dependiendo de la intensidad del viento y del peso de las partículas la distancia a la que serán transportadas será mayor. b.2. La acción de las aguas. b.2.1. Aguas continentales. Las aguas continentales ejercen una acción erosiva diferente según se trate de aguas salvajes o de arroyada, torrentes, ríos o aguas subterráneas. Las aguas salvajes, también llamadas de “arroyada”, proceden de la lluvia o del deshielo y corren libremente sobre el terreno sin un curso fijo hasta incorporarse a un torrente o a un río. A lo largo de su recorrido erosionan y transportan materiales. Los torrentes de regiones áridas solo llevan agua, procedente de las lluvias, una o varias veces al año. Su cauce es ancho y plano, y presentan una pendiente escasa. Son característicos del levante y sudeste peninsular y reciben el nombre de ramblas. Los ríos son cauces de agua de caudal permanente, que, no obstante, puede variar dependiendo de las estaciones. En un río se distinguen tres tramos o cursos: alto, medio y bajo. • Curso alto. Es un tramo de pendiente fuerte, donde la velocidad del agua es grande, y en el que predomina la acción erosiva y el transporte de materiales. • Curso medio. En este tramo tiene lugar fundamentalmente el transporte de materiales, ya que la pendiente se suaviza y el agua pierde velocidad, por lo que tiene que sortear los obstáculos formando curvas o meandros. • Curso bajo. Al ser mínima la pendiente en este tramo, los ríos pierden su acción erosiva y de transporte y predomina la sedimentación. También las aguas subterráneas erosionan la corteza terrestre. Las aguas infiltradas en la corteza disuelven los materiales que atraviesan formando cavidades y galerías que en algunos casos se hunden y ponen de manifiesto los efectos de la erosión subterránea. b.2.2. La acción del hielo. En las zonas donde existen nieves perpetuas, estas pueden adquirir un espesor considerable y transformarse en hielo. Cuando este hielo se desliza por la superficie del terreno hacia zonas más bajas por la acción del la gravedad constituye un glacial, erosionando los valles y transportando los materiales arrancados. b.2.3. La acción del mar. La acción erosiva del mar se produce fundamentalmente por medio de las olas, que chocan contra las costas disolviendo y rompiendo las rocas. Cuando las rocas que forman las costas son heterogéneas, el mar erosiona con más rapidez las rocas blandas o solubles y da lugar a un paisaje costero con entrantes y salientes. Las zonas salientes, como los cabos, están compuestas por rocas duras, mientras que las calas, bahías o ensenadas se han creado en las zonas constituidas por rocas blandas. Si las rocas que forman la costa son homogéneas y, por tanto, presentan la misma resistencia a la erosión, se originarán costas rectas. b.3. La acción de los seres vivos. El ser humano desarrolla, así mismo, una importante acción erosiva mediante la extracción de minerales en las minas, la explotación de las rocas en las canteras o la construcción de obras públicas (carreteras, túneles, etc.), y favorece procesos de sedimentación en zonas determinadas, como en el fondo de los embalses, al remansarse el agua, o en los puertos, al levantar diques. 19 1. Lectura atenta. 4. Esquema de llaves y flechas (mapa conceptual). CCNN Tema 10 2. Vocabulario. Búsqueda en el diccionario. 3. Subrayado de las ideas principales. 5. Resumen El medio y los seres vivos. En general, los seres vivos desarrollan su actividad vital en el agua, o fuera de ella, como los seres humanos. Por eso decimos que la vida se desenvuelve en el medio terrestre o en el medio acuático. Comenzaremos viendo el proceso de formación, al disgregarse las rocas superficiales, de otro elemento fundamental para el sentamiento de la vida: el suelo. El suelo se apoya sobre la roca y se forma a partir de ella; por esta razón se denomina roca madre. Debido a la acción de los agentes atmosféricos, la roca madre se disgrega, y los fragmentos se desmenuzan liberando minerales esenciales para el desarrollo de los seres vivos, como el calcio, el sodio o el potasio. Los huecos que quedan entre las partículas de las rocas y los minerales se rellenan con agua y aire. La capa de roca disgregada empieza luego a ser colonizada por los seres vivos. En primer lugar, se instalan las plantas más primitivas (musgos y líquenes), que aportan la primera materia orgánica y, poco a poco, se incorporan microorganismos, vegetales de mayor porte y algunos invertebrados, como lombrices de tierra, ciempiés y distintos tipos de insectos, que mezclan los componentes del suelo y lo airean. Los restos de estos animales y plantas sirven de alimento a algunas bacterias y hongos, que los descomponen y transforman en compuestos más simples, los cuales constituyen una capa de materia orgánica que recibe el nombre de mantillo o humus. Además de proporcionar nutrientes a plantas y animales, el humus retiene el agua y actúa como un aislante evitando las variaciones bruscas de temperatura. Como hemos visto, los suelos están constituidos por cuatro elementos fundamentales: • Materia orgánica, procedente de los restos y excrementos de los seres vivos. • Materia mineral, compuesta por granos de cuarzo, arcilla, carbonatos, etc., que provienen de la descomposición de la materia orgánica y de la alteración de la roca madre. • Aire, muy importante para el desarrollo de los seres vivos: más del 20 % del volumen total del suelo debe estar ocupado por aire. • Agua, que junto con el aire, rellena los huecos que quedan entre las partículas minerales las orgánicas. El agua constituye, aproximadamente, la cuarta parte del suelo y lleva en disolución distintos tipos de sustancias esenciales para la vida de las plantas, que estas absorben a través de las raíces. Estos cuatro componentes aparecen mezclados y confieren al suelo unas propiedades características: textura, porosidad y fertilidad. La textura es una característica que depende del tamaño de las partículas que componen el suelo. Los tipos de textura de un suelo se basan en la diferente proporción de arena, limo y arcilla que contengan. Así, según el material rocoso que predomine, se puede hablar de suelos arenosos, limosos o arcillosos. La textura del suelo influye en su capacidad de retener agua y nutrientes. En los suelos arenosos, el agua se filtra con rapidez y arrastra consigo los nutrientes; los suelos limosos y arcillosos, por el contrario, son capaces de retener gran cantidad de agua. La porosidad depende de los huecos o poros que existen entre las partículas de un suelo. La abundancia y el tamaño de los poros determinan la facilidad con que el agua y el aire circulan por el interior del suelo, es decir, su permeabilidad y aireación, así como el crecimiento de las raíces. Los suelos arcillosos son poco porosos, por lo que no dejan escapar el agua y la retienen, pero al ser muy compactos dificultan la aireación y el desarrollo de las raíces de las plantas. En los suelos arenosos ocurre lo contrario, ya que al ser muy porosos, el agua circula y no queda retenida. 20 La fertilidad es la capacidad que tiene un suelo, por su porosidad, composición, aireación y cantidad de agua y humus, para que se desarrolle sobre él la vegetación o algún tipo de cultivo. Se puede afirmar que el suelo constituye el elemento que conecta los materiales terrestres con los seres vivos, ya que es la capa de la superficie terrestre que sostiene y proporciona nutrientes a la vegetación y, con ello, también a la vida animal. La importancia de la cubierta vegetal es enorme, puesto que: • Es la base de la alimentación de numerosas especies, entre ellas la nuestra. • Interviene en el ciclo del agua y, por tanto, en el clima: por un lado, favorece la retención del agua evitando su pérdida y, por otro, a través del proceso de la transpiración, libera agua a la atmósfera, que puede retornar luego a la superficie en forma de lluvia. • Evita la erosión, ya que las raíces de las plantas fijan el suelo e impiden que este sea arrastrado por la lluvia o el viento. • Frena el avance del efecto invernadero, producido por el aumento de ciertos gases en la atmósfera, entre ellos el CO2, al consumir las plantas este gas durante la fotosíntesis. • Enriquece la atmósfera de oxígeno, un elemento esencial en el proceso de la respiración para la mayoría de los seres vivos. Por otro lado, en el suelo vive una gran cantidad de microorganismos que participan en un proceso indispensable para el mantenimiento de la vida: la descomposición de la materia orgánica. Los restos de los seres vivos que habitan en el medio terrestre acaban acumulándose en el suelo, donde se transforman por la acción de esos microorganismos (hongos y bacterias) en materia mineral, que será utilizada posteriormente por las plantas en la fotosíntesis. Como decíamos, al comienzo, los seres vivos desarrollan su actividad vital en el agua, o fuera de ella. Por ello tan importante como el medio terrestre lo es el medio acuático. El medio acuático se divide en dos ambientes muy diferentes: el medio marino y las aguas continentales. En los mares, los organismos están adaptados, en primer lugar, a vivir en agua salada; tanto es así que, salvo algunas excepciones, como los salmones o las anguilas que remontan los ríos para reproducirse o desarrollarse, la mayoría moriría si se les trasladara a un medio con agua dulce. Casi todos los seres vivos del océano se encuentran cerca de la superficie del agua, ya que al ser esta un filtro mucho más efectivo que el aire, la luz del Sol solo puede iluminar las capas superiores. A partir de los 100 m de profundidad, la luz que llega es demasiado débil para que pueda realizarse la fotosíntesis. Además, la presión del agua aumenta con la profundidad y la temperatura disminuye, lo que hace que sean muy pocos los organismos que viven más allá de los 200 m de profundidad. Estos factores, junto con la existencia o no de corrientes y la concentración salina del agua, permiten distinguir unas zonas claramente diferenciadas, que se denominan regiones biológicas marinas. En el mar no hay bosques y, con excepción de las algas que puedes observar cerca de las líneas de costa, tampoco hay vegetación visible. ¿Cuál es, entonces, la base de la alimentación de los organismos que viven en alta mar? La respuesta se halla en el plancton, del que forman parte algas microscópicas que se alimentan mediante la fotosíntesis y sirven de alimento a otros seres marinos microscópicos que, a su vez, son ingeridos por animales de mayor tamaño. Se establece de este modo una cadena que llega a los consumidores superiores, como el calamar gigante o el tiburón. Las aguas continentales se caracterizan por la presencia de agua dulce, aunque también puede ser salobre, como sucede en algunos lagos. Según su velocidad, las aguas del medio continental se clasifican en aguas inmóviles o estancadas y aguas corrientes. 1.- Lectura atenta. 3.- Subrayado de las ideas principales. 5.- Resumen 2.- Vocabulario. Búsqueda en el diccionario. 4.-Esquema de llaves y flechas (mapa conceptual). 21 CCNN Tema 11 Los seres vivos Todos los seres vivos poseen una composición química semejante, están formados por una o muchas células, tanto animales como plantas, y realizan las mismas funciones vitales: se nutren, se reproducen y se relacionan. La materia viva que forma todos los organismos está compuesta por varios elementos químicos presentes en la naturaleza, que reciben el nombre de bioelementos. De estos, el carbono (C), el hidrógeno (H), el oxígeno (0) y el nitrógeno (N) son los más importantes, pues constituyen más del 99 % de la masa de los seres vivos. Estos elementos químicos se combinan formando moléculas orgánicas, así llamadas porque solo están presentes en la materia viva. Las moléculas orgánicas más importantes son: • Los azúcares, que proporcionan energía al organismo. • Las grasas, que constituyen sustancias de reserva. • Las proteínas, que forman los músculos, el cabello, etcétera. • Los ácidos nucleicos, como el ADN, que son las moléculas responsables de la reproducción y de la herencia. Todos los organismos están formados, además, por agua y sales minerales, moléculas inorgánicas que también pueden encontrarle en la naturaleza. Las moléculas orgánicas e inorgánicas se agrupan constituyendo estructuras más complejas que se denominan células. Todos los seres vivos están constituidos por una, unicelulares, o por muchas células, pluricelulares, que como puedes ver, presentan formas muy diferentes, aunque son tan pequeñas que para observarlas es necesario utilizar un instrumento especial: microscopio. La célula es la unidad de organización y funcionamiento de los seres vivos. Las células están vivas: se nutren, se producen y se relacionan con su medio es decir, realizan las tres funciones vitales que caracterizan a todos los seres vivos. Ciertos organismos, como las bacterias, los protozoos, muchas algas y algunos hongos, están constituidos por una única célula: son organismos unicelulares. Los seres vivos que vemos a nuestro alrededor (las plantas y los animales) están compuestos por muchas células, es decir, son organismos pluricelulares, y su tamaño depende exclusivamente del número de células que los formen. Funciones vitales 1.- Nutrición. Como sabemos los seres vivos se caracterizan por realizar las funciones de nutrición, relación y reproducción. Realizan la función de nutrición, desde los organismos más sencillos, formados por una única célula, hasta los más complejos, como el ser humano. La nutrición se inicia con la incorporación de materia procedente del medio, que es utilizada para: • Renovar y conservar las estructuras del organismo. • Obtener la energía necesaria para realizar las funciones vitales. Se distinguen dos tipos de nutrición: autótrofa y heterótrofa. La nutrición autótrofa es propia de seres vivos como los vegetales, comprende las siguientes etapas: • Incorporación de nutrientes del medio. Los principales nutrientes de las plantas son moléculas inorgánicas, como el agua y las sales minerales, que absorben por las raíces, y el dióxido de carbono(C02), que incorporan directamente por las hojas. Producción de materia orgánica. Este proceso, denominado fotosíntesis, se realiza en los cloroplastos de la célula vegetal, donde existe una sustancia, la clorofila, que capta la energía de la luz solar. En este proceso se desprende oxígeno(02). • Utilización de la materia orgánica. La materia orgánica que ha fabricado la célula se utiliza luego para regenerar las estructuras celulares, crecer, etc. 22 • Eliminación de las sustancias de desecho (excreción). Tras la utilización de los nutrientes se producen unas sustancias que los organismos tienen que eliminar, ya que pueden ser perjudiciales. La nutrición heterótrofa es la característica de los seres vivos que no tienen capacidad para realizar la fotosíntesis, como, por ejemplo, los animales. Los organismos heterótrofos se nutren de la materia orgánica producida por los vegetales durante la fotosíntesis. Algunos organismos unicelulares presentan también nutrición heterótrofa, ya que se alimentan de otros organismos unicelulares o de la materia orgánica procedente del medio para elaborar su propia materia y realizar las funciones vitales. En la nutrición heterótrofa se distinguen las siguientes etapas: • Incorporación de materia orgánica del medio. Esta materia orgánica procede de la fotosíntesis realizada fundamentalmente por los vegetales, de donde pasa a los animales herbívoros, a los carnívoros, etc., en lo que se denominan cadenas tróficas de un ecosistema. Los organismos pluricelulares heterótrofos precisan de un aparato digestivo que transforme los alimentos ingeridos en moléculas sencillas que puedan utilizar las células. Esas moléculas son luego absorbidas y transportadas hasta las células por el aparato circulatorio. • Utilización de la materia orgánica. Al igual que las células vegetales, las animales utilizan los nutrientes para construir nuevas estructuras celulares, así como para obtener energía por respiración, y con ello mantener en funcionamiento todo el organismo. • Eliminación de las sustancias de desecho al medio (excreción). Las sustancias que las células no necesitan, o las que derivan de la transformación de la materia orgánica utilizada, tienen que ser eliminadas del organismo para evitar que se acumulen y puedan resultar perjudiciales. 2.- Reproducción. La función de reproducción garantiza la supervivencia de las especies, ya que permite a los seres vivos originar nuevos individuos semejantes a ellos. La reproducción de los seres vivos puede sea asexual o sexual. En la reproducción asexual interviene un único individuo o progenitor. Este tipo se reproducción en organismos unicelulares puede ser por bipartición, por gemación o por división múltiple. Bipartición. Consiste en la división de la célula madre en dos células hijas, idénticas a ella, que crecen hasta alcanzar el estado adulto. Es típica de algunas bacterias y protozoos. Gemación. Supone la formación de una yema o fragmento menor de la célula madre, que se separa y se desarrolla hasta originar otro individuo igual. Es propia de las levaduras. División múltiple. Consiste en la división del núcleo celular en muchos fragmentos, cada uno de los cuales se rodea de una porción de citoplasma y da origen a un nuevo individuo. Es característica de algunos protozoos y hongos. En organismos pluricelulares. La reproducción asexual puede producirse por fragmentación, por gemación o por esporulación. Fragmentación. División del progenitor en varios fragmentos que forman nuevos individuos. Es propia de algunos animales, como las medusas, y de los vegetales, como la patata, que se puede reproducir por tubérculos. Gemación. El organismo origina una yema que dará lugar a un nuevo individuo, como sucede en algunos animales inferiores, como la hidra de agua dulce. Esporulación. Mecanismo por el cual el individuo forma unas células llamadas esporas, cada una de las cuales generará un nuevo organismo. Es típica de vegetales y hongos. La reproducción sexual Este tipo de reproducción requiere la intervención de dos progenitores, los cuales aportan dos células diferentes, llamadas gametos, cuya unión origina, por el proceso de fecundación, una nueva célula, que recibe el nombre de cigoto. 23 El cigoto, por sucesivas divisiones, genera un nuevo individuo, que ya no es una copia exacta de los progenitores, sino que presenta una mezcla de las características de ambos. A diferencia de la reproducción asexual, en la sexual no interviene todo el individuo, sino solamente una parte del organismo, llamada aparato reproductor, en la cual se forman los gametos. En las plantas con flor, el aparato reproductor está constituido precisamente por la flor. El aparato masculino está formado por el conjunto de estambres, y el femenino, por el ovario. En los animales, el aparato reproductor está formado por las gónadas, que en los machos reciben el nombre de testículos, y en las hembras, el de ovarios. 3.- Relación. La función de relación permite a los seres vivos detectar los cambios que se producen en el medio y responder ante ellos. Las respuestas pueden manifestarse como un movimiento, un cambio en su funcionamiento o en su comportamiento, etcétera. Como has podido deducir del análisis del experimento anterior, los organismos unicelulares captan las variaciones de la intensidad de la luz, de la temperatura, de las concentraciones de sustancias en el medio, etc., y responden a estos cambios moviéndose hasta encontrar una zona donde las condiciones sean más favorables para desarrollar su actividad vital. Los vegetales también responden a los cambios que tienen lugar en el medio, y aunque son incapaces de desplazarse en él, pueden orientar sus hojas de modo que reciban mayor cantidad de luz, inclinarse para acercarse o alejarse del estímulo luminoso, abrir sus flores durante la noche y cerrarlas durante, el día, o viceversa, etcétera. Los animales se desplazan en el medio para encontrar alimento, huir de un depredador o buscar una pareja para reproducirse. Algunos pueden cambiar de color para camuflarse y evitar ser capturados, y otros son capaces de pasar el invierno durmiendo para reducir al mínimo el gasto energético. Las relaciones sociales de los seres vivos Determinados organismos se agrupan formando sociedades, que pueden ser de dos tipos: simples o complejas. En las sociedades simples, los individuos se comunican mediante una serie de señales que mantienen unido al grupo y les permiten obtener alimento, encontrar zonas de cría o huir de los depredadores. Las bandadas de aves, los rebaños de herbívoros o los bancos de peces son ejemplos de este tipo de sociedad. En las sociedades complejas existen unas normas de comportamiento muy elaboradas. Las hormigas y las abejas, por ejemplo, forman sociedades donde cada individuo desempeña una función determinada desde que nace. Así, en una colmena, la reina se dedica a poner huevos, los machos fecundan a la reina y las obreras recolectan polen y néctar o cuidan de las larvas. Entre los vertebrados, sobre todo entre los primates, los individuos dedican gran cantidad de tiempo a establecer y mantener relaciones con otros miembros del grupo. Estas relaciones pueden ser de competencia, para lograr un puesto mejor dentro de la sociedad o para r producirse, aunque también se establecen relaciones afectivas entre los individuos del grupo, como, por ejemplo, la relación madre-hijo, jóvenes-adultos, macho dominantemiembros del grupo, relaciones de pareja, etcétera. En cualquier tipo de sociedad, la comunicación es fundamental para la comprensión mutua entre los diferentes individuos. Las formas de comunicación pueden ser visuales, acústicas o químicas. 1.- Lectura atenta. 3.- Subrayado de las ideas principales. 5.- Resumen 2.- Vocabulario. Búsqueda en el diccionario. 4.-Esquema de llaves y flechas (mapa conceptual). 24 CCNN Tema 12 Clasificación de los seres vivos. Desde la Antigüedad, los científicos han intentado clasificar la enorme variedad de seres vivos que pueblan la Tierra con el fin de poner orden en esa diversidad y organizar las características que los definen. Encontrar el criterio de clasificación adecuado, sin embargo, no es tarea fácil. Las primeras clasificaciones agrupaban a los organismos según su utilidad: así, las plantas se clasificaban en comestibles, ornamentales, medicinales ... y los animales, en domésticos, fieras, etcétera. En el siglo XVII surgieron los primeros intentos de clasificar a los seres vivos atendiendo a algunas características propias de los organismos y no a su utilidad para el ser humano. Estos sistemas de clasificación, sin embargo, eran artificiales, ya que solo tenían en cuenta una o dos características externas, elegidas de modo arbitrario, y generaban errores importantes. Clasificar a los seres vivos con arreglo a un sistema artificial puede conducir a interpretaciones erróneas, como incluir las aves, las moscas y los murciélagos en un mismo grupo por el simple hecho de tener alas. Sin embargo, el análisis de la estructura interna de las diferentes extremidades nos permite determinar que los insectos pertenecen a un grupo distinto, ya que las aves, el murciélago, el ser humano y la ballena presentan un mismo modelo anatómico. Es importante, entonces, agrupar a los individuos después de analizar el mayor número posible de caracteres y de buscar semejanzas en la anatomía y en la función de sus órganos. Las semejanzas entre los organismos se deben a las relaciones de parentesco que existen entre ellos, por lo que serán más parecidos cuanto más cercano en el tiempo se encuentre un antepasado común. Es más probable que tú te parezcas a tus padres o a tus hermanos que a un primo o a un tío lejano. Este sistema de clasificación, que se basa en la evolución y busca las similitudes de los organismos ocasionadas por la existencia de un antepasado común, se denomina sistema natural. El sistema natural permite organizar a los seres vivos en grupos según su relación de parentesco. Los grupos más amplios se denominan reinos. Aunque todos los organismos que pertenecen a un reino presentan alguna característica en común, las numerosas diferencias que se observan entre ellos permiten dividir los reinos en otros grupos más pequeños. Todos estos grupos se denominan categorías taxonómícas. Cada categoría incluye organismos que comparten muchas características parecidas; a medida que descendemos de categoría, las semejanzas entre los organismos que las componen son cada vez mayores y más cercano en el tiempo se encuentra su antepasado común. • Dentro de cada reino se establecen grupos, llamados tipo o filum. El tipo es la subdivisión más grande de un reino. • Los tipos se dividen en grupos más pequeños, llamados clases. Una clase contiene menos organismos que un tipo. • Cada clase está dividida en órdenes, y cada orden, en familias. Los perros y los gatos, por ejemplo, pertenecen al mismo reino, tipo, clase y orden, pero se clasifican en familias diferentes. • La familia también se divide en grupos más pequeños, los géneros, que, a su vez, se subdividen en grupos aún más pequeños: las especies. La especie es, por tanto, la subdivisión más pequeña de un reino. Todos los seres vivos que conoces pertenecen a alguna especie (la especie de los perros, la de los gatos, la de las gallinas o la del camaleón). Dos individuos pertenecen a una misma especie cuando pueden reproducirse entre sí y tener descendencia fértil. 1.1. ¿Cómo se nombran las especies? 25 Los nombres vulgares empleados en todos los idiomas para designar a los grupos y especies de seres vivos no sirven para identificarlos, ya que no son universales y carecen de precisión. Para nombrar científicamente a los seres vivos, se emplea el sistema de nomenclatura binomial, llamado así porque utiliza dos nombres (binomial) para designar a una especie. Fue establecido en el siglo XVIII por el científico sueco Carl von Linneo. El nombre científico de una especie consta de dos palabras en latín: la primera indica el género y la segunda suele describir una característica específica del organismo; por ejemplo, la palabra familiaris, en Canis familiaris, el nombre científico del perro, quiere decir que este animal no es salvaje, sino doméstico. Nuestra especie se denomina Homo sapiens: Homo es el nombre del género y sapiens alude a la inteligencia superior de este homínido, debida a su gran desarrollo cerebral. 1.2. Los cinco reinos Los seres vivos se agrupan, actualmente, en cinco reinos: Moneras, Protoctistas, Hongos, Plantas y Animales. Para incluir un ser vivo en un reino determinado es preciso atender a los siguientes aspectos: • La organización celular, es decir, si están constituidos por una sola célula o por más de una. • El tipo de célula que forma el organismo, con núcleo definido o no. • El tipo de alimentación: nutrición autótrofa o heterótrofa. • La presencia de tejidos. a) El reino Moneras Los organismos que se incluyen en éste grupo constan generalmente de una sola célula sin núcleo diferenciado y se alimentan de sustancias disueltas en agua (son heterótrofos), aunque algunos son capaces de fabricar su propio alimento (es decir, son autótrofos). Algunos son parásitos (perjudiciales o no), otros se utilizan en los procesos de fermentación industriales y la mayoría son descomponedores de materia orgánica Pertenecen en a este reino las bacterias. b) El reino Protoctistas En este reino se agrupan organismos con núcleo diferenciado, unicelulares o pluricelulares. Pertenecen a este reino las algas, un grupo variado, compuesto por especies acuáticas y en su mayor parte fotosintetizadoras. Comprende también este reino a los protozoos, grupo formado por organismos unicelulares heterótrofos. c) El reino Hongos Se caracterizan por ser organismos unicelulares o pluricelulares (descomponedores de materia orgánica), que se reproducen por esporas y no poseen tejidos. d) El reino Plantas (metafitas) Se clasifican en este reino los organismos pluricelulares, cuyas células poseen un núcleo bien diferenciado, que presentan tejidos y nutrición autótrofa, es decir, son capaces de fabricar su propia materia orgánica debido a la existencia en algunas de sus células de pigmentos fotosintetizadores. Dentro de este grupo se encuentran las plantas adaptadas principalmente al medio terrestre. La mayoría presentan tres estructuras básicas: la raíz, el tallo y las hojas. e)El reino Animales (metazoos) En este grupo se incluyen todos los organismos pluricelulares que poseen células con núcleos bien diferenciados, tienen tejidos y presentan nutrición heterótrofa. Este reino comprende distintos grupos de seres vivos, como los moluscos, los insectos, los gusanos, los peces, las aves, mamíferos, reptiles, etcétera. 26 CCNN Tema 1 La estructura de la materia............................................................................ 4 ¿Qué es la materia? .......................................................................................... 2 CCNN Tema 11 Los seres vivos .......................................................................................... 26 CCNN Tema 4 Las mezclas ............................................................................................ 8 CCNN Tema 5 Sustancias puras: elementos y compuestos..................................... 10 CCNN Tema 2 Estructura y composición de la atmósfera. ......... 12 CCNN Tema 6 CCNN Tema 8 Litosfera ....................................................... 21 Tema 1 ¿Qué es la materia? .................................................................................................... 1 Tema 10 El medio y los seres vivos............................................................................ 20 Los seres vivos .................................................................................................... 22 Clasificación de los seres vivos. .............................................................. 25 Tema 11 Tema 12 La estructura de la materia. ..................................................................................... 3 Tema 3. ELECTRICIDAD .................................................................................................... 5 Tema 2 Tema 4 Las mezclas....................................................................................................... 7 Tema 5 Sustancias puras: elementos y compuestos. ................................................ 9 Tema 6 Estructura y composición de la atmósfera. ................. 11 Litosfera ................................................................. 15 El agua en nuestro planeta..................................................................................... 13 Tema 8 CIENCIAS NATURALES El agua en nuestro planeta ........................................................ 14 Tema 9 El relieve terrestre ............................................................................................. 18 Tema 8 Tema 8 27
