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lunes, 29 de marzo de 2010

Experiencias con la presión atmosférica

Hola,

En la entrada de hoy os explicaré cómo poder hacer sencillas prácticas en la que se muestren los efectos de la presión atmosférica. El material a utilizar es muy barato: un set de vacío como los que se emplean para conservar el vino (su precio es de 5 euros y se vende en los supermercados), dos globos, una jeringa obturada, una botella de vidrio de 200 ml y un frasco hermético de conservas. Además, el set de vacío lleva una válvula incorporada que permite mantener la presión en el recipiente.

En la siguiente figura os muestro el material (faltaría la botella de 200 ml con el globo cerrado):



La primera experiencia consiste en meter un globo cerrado en el interior de la botella, y observar que al quitar el aire la disminución de la presión en el interior de la botella hace que el globo se hinche. Se aprecia en las siguientes figuras:





No penséis que es fácil, al contrario. Para que el experimento salga bien, en primer lugar tenemos que disminuir la fuerza elástica del globo. Es decir, tenemos que inflarlo y desinflarlo varias veces hasta que la goma pierda tensión. De lo contrario no apreciaremos bien la expansión. Cuanto más finas sean las paredes del globo mejor se apreciará el experimento. Además, una vez rebajada la tensión se debe introducir una cantidad mínima de aire dentro del globo. Si está casi vacío será muy difícil apreciar el aumento de volumen.

En mi afán por mejorar aún más la experiencia he repetido el experimento en un frasco de los de cierre hermético. Le he hecho un pequeño orificio en la parte inferior (con un hierro al rojo vivo). En su interior he puesto recipientes cuyo volumen es variable, y aumenta al disminuir la presión. Se trata de un frasco de yogur tapado en su parte superior por un trozo de globo, y una jeringa obturada.Con el fin de que el aire no se escape por el espacio que queda entre la válvula y la tapa del bote, he tenido la precaución de recubrir dicha válvula con un trozo de globo, con lo cual la baja presión se mantiene durante más tiempo dentro del bote. En las fotos muestro el recipiente, antes y después de quitar el aire:









Además, la utilización del frasco hermético nos permite simular a pequeña escala la famosa experiencia de las esferas de Magdeburgo, realizada por el físico alemán Otto Von Guericke. En efecto, si tratamos de abrir la tapa del frasco sin abrir la válvula del dispositivo de vacío, nos resultará imposible, ya que la presión atmosférica lo impide. Comprobaremos, que en cuanto abrimos la válvula de seguridad, la tapa se abre fácilmente.

Como cuestión teórica, podemos plantear el cálculo de la fuerza necesaria para abrir la tapa, sabiendo que el radio de la misma es de cinco centímetros.

En definitiva, creo que es una buena forma de demostrar los efectos de la presión atmosférica de una forma barata y sencilla. Utilizar esta idea como actividad práctica en una oposición (sobre todo para los de 4º de la ESO) puede seros de mucha utilidad.

Saludos.

viernes, 26 de marzo de 2010

Tema 44 de las oposiciones

Hola, feliz comienzo del fin de semana. Para much@s será el inicio de la Semana Santa, así que para tod@s ell@s deseo que sean unos días que al menos les desconecten un poco de la dura rutina diaria que supone estudiar oposiciones.

Hoy subo el tema 44, correspondiente al enlace iónico. El link de descarga del tema es el siguiente:

Tema 44

El desarrollo del tema es el típico que podéis encontrar en los libros de texto, aunque al principio introduzco una breve explicación del enlace iónico desde el punto de vista de la mecánica cuántica. Luego discuto el concepto de energía reticular, Ur, magnitud fundamental para estudiar la estabilidad de los sólidos iónicos. En este punto es conveniente recordar que la electroafinidad se define por convenio como positiva, y por ello hay que colocarle un signo (-) en el ciclo de Born-Haber, ya que corresponde a un proceso exotérmico.
En la página 7, apartado 3, hay una errata. Aparece una (Ur>0) en la línea 9. No tiene sentido, ya que luego argumento que Ur es negativa (energía desprendida, correspondiente a un proceso exotérmico).
Otro punto importante es la poca efectividad del modelo iónico a la hora de predecir las estructuras e índices de coordinación de las sutancias iónicas (menos de un 50%).
En la página 12, en lugar de escribir UNaI < UNaF, mejor sería decir que la energía reticular del NaI es menos negativa que la del NaF (siendo estrictos, desde el punto de vista matemático habría que escribir UNaI > UNaF, pues al ser "menos negativa" es mayor). En la línea 16, en lugar de "mayor", es más correcto decir, "más negativa". Todo esto surge porque por definición, Ur la considero como una energía liberada (hay libros donde la definen al revés, como energía necesaria para disgregar el cristal iónico).

Bueno, lo dicho, ánimos y suerte.

martes, 23 de marzo de 2010

Una pila casera

Imaginaos que un día se gasta la pila de vuestro despertador. No os preocupéis, siempre que tengáis un sacapuntas metálico a mano podéis montar la siguiente pila "casera" (montaje que vi en El rincón de la ciencia), pero que he modificado parcialmente. El material necesario lo tenéis en la siguiente imagen:



Como se puede apreciar hace falta un sacapuntas metálico, cables eléctricos, pinzas de cocodrilo, un electrodo de grafito y un vaso con agua del grifo a la que le hemos añadido un par de cucharadas de sal, para mejorar la conductividad.
También he incluido los dos aparatos que funcionarán con la pila: un chip musical y un reloj digital (dispositivos que necesitan poca intensidad de corriente). El corcho ejerce una función de separación de los electrodos, para evitar que se toquen (os juro que sin corcho parece que tengan vida, siempre poniéndose en contacto :-))

Cuando se realiza el montaje pueden hacerse funcionar los dispositivos antes mencionados. Prueba de ello son las siguientes imágenes:





Básicamente el funcionamiento de la pila se explica porque el sacapuntas está formado por una aleación que contiene magnesio. Al introducir dicho sacapuntas en la disolución comienza a observarse un burbujeo en el electrodo, y también se aprecia cómo se va deteriorando el sacapuntas (se recubre de óxido). El flujo de electrones producido por la reacción redox es capaz de hacer funcionar dispositivos que necesiten una baja intensidad de corriente. El grafito sólo ejerce una función conductora.

Así que ya sabéis, en caso de apuro, podéis montar esta pila en plan Mc Gyver.

Saludos.

domingo, 21 de marzo de 2010

Tema 42 de las oposiciones

Hola, feliz mañana de domingo,

El tema que os presento hoy es una continuación del 41, ya que supone un análisis más profundo de un tipo concreto de enlace químico: el enlace covalente.

Es un tema complejo, ya que me llevó bastante tiempo conseguir condensar toda la información en un número adecuado de páginas. En un principio di más importancia a una de las teorías de enlace, la TOM, pero luego entendí que tenía que dar la misma importancia a la Teoría de Enlace de Valencia, ya que muchos de los conceptos utilizados para explicar el enlace químico, sobre todo en lo referente a la geometría de las moléculas así como en la química orgánica, proceden de esta teoría.

El link para descargaros el tema es:

Tema 42

Fe de erratas: la fórmula de la molécula ión hidrógeno está mal escrita. El 2 es un subíndice, no un superíndice.
En las representaciones del cuadrado de las funciones de onda (orbitales) no hay signos, ya que al elevarlas al cuadrado se cancelan los signos (-).
Pág. 9:donde dice porque debe decir por qué.

Saludos, ánimos, y por supuesto, mucha suerte.

jueves, 18 de marzo de 2010

DIFERENCIA ENTRE ELEMENTO Y COMPUESTO

Hola amig@s,

En esta entrada os propongo una actividad práctica que realizo con los alumnos cuando explico los conceptos de elemento y de compuesto. Se trata de una electrólisis "casera", es decir, un experimento sencillo que pueden hacer ellos en casa. El diseño es simple, solo necesitamos:

- Dos electrodos de grafito, que se pueden conseguir desmontando una pila de petaca gastada. También se pueden usar dos lápices, pero yo no lo he probado.
- Cable eléctrico.
- Pinzas de cocodrilo (opcionales).
- Una botella de plástico de agua mineral de 5 L de capacidad.
- Una pila de petaca (lo normal es de 4,5 V, aunque en la imagen puse una de 9 V, pues no tenía otra a mano).
- Agua de grifo a la que añadimos una pequeña cantidad de bicarbonato, para aumentar la conductividad. Lo normal es añadir ácido sulfúrico, pero como el objetivo es que los alumnos repitan el experimento en casa es mejor que usen una sustancia inocua como es el bicarbonato.

En la siguientes imágenes os muestro el material utilizado y el resultado final:



En la siguiente figura se aprecia el burbujeo de oxígeno e hidrógeno en cada electrodo.


También hay que indicar que realmente se producen más reacciones, y no sólo la descomposición del agua. Parte del carbono de uno de los electrodos se oxida originando dióxido de carbono, soluble en agua. Por ello la relación de volúmenes obtenida no es 2:1.

Otra cuestión importante es que los electrodos han de estar completamente limpios. Para ello es conveniente utilizar papel de lija. También hay que utilizar pegamento para sellar los electrodos en los orificios que se han practicado en el tapón de la botella. De lo contrario goteará agua.

Sin embargo, para 3º de la ESO podemos omitir esas consideraciones acerca de las reacciones simultáneas. El objetivo, es que vean que el agua es un compuesto mientras que las sustancias obenidas en la electrólisis son elementos con propiedades totalmente diferentes a las del compuesto.

En mi caso, realizo esta experiencia en clase, de forma que ellos comprenden mejor la diferencia entre elemento y compuesto. Además, aprecian claramente que en un electrodo hay más burbujeo que en el otro, de forma que entienden la reacción de descomposición del agua. Luego, como actividad complementaria para subir nota, les propongo que hagan el montaje en casa y luego la muestren al resto de la clase. Y da buenos resultados, ya que siempre hay alumnos que muestran interés y acaban realizando el montaje.

Saludos.

lunes, 15 de marzo de 2010

TEMA 41: el enlace químico

Hola,

Siguiendo con la colección de temas "típicos" hoy os presento el tema correspondiente al enlace químico. Este tema me trajo muchos quebraderos de cabeza, más que nada por la dificultad que me planteaba a la hora de condensar un tema tan extenso en tan pocas páginas, y también porque parte de los contenidos del tema se desarrollan con mucha más profundidad en los temas 42, 44 y 45.

La clave para desarrollar el tema es coger las ideas de esos otros tres temas y tratarlas de forma mucho más general en uno solo. En definitiva eso es lo que he hecho yo.

Aquí tenéis el link de descarga:

tema 41

Saludos.

viernes, 12 de marzo de 2010

Experimento sencillo para demostrar la presión hidrostática

Bienvenid@s,

Hoy os presento algo diferente. He puesto de nuevo a la vieja BENQ al servicio de la ciencia, así que de forma periódica os iré presentando pequeños fotomontajes en los que incluiré los experimentos que habitualmente realizo en clase para hacer un poco más amena la explicación.

En el caso de la presión hidrostática, una alternativa a introducir de sopetón la consabida fórmula P=d·g·h sería presentarles el siguiente montaje:



Como podéis ver es un dispositivo que se realiza de forma fácil y rápida. Consta del típico tubo de vidrio en U con agua (presente en cualquier equipo de mecánica escolar), un tubo de plástico, un embudo de vidrio y un trozo de globo tensado que cubre la boca del embudo. También utilizamos un cristalizador en el que se introduce el fluido correspondiente.

Una vez que han visto el dispositivo sólo tenemos que meter el embudo en el agua, tal y como se ve en la imagen:



Luego les indicamos que se fijen en lo que ocurre en el tubo en U, que debe ser lo siguiente:



Ellos deducirán que el diferente nivel en los ramales del tubo se debe a una diferencia de presión, y en consecuencia, a la presión ejercida por el fluido, en este caso el agua. Es decir, demostramos la existencia de la presión hidrostática.

Sólo nos resta realizar diferentes movimientos con el embudo para que vean que:
- A mayor profundidad más presión hidrostática; por tanto P es proporcional a h.
- La presión se ejerce en cualquier dirección (cosa que se demuestra girando el embudo hacia arriba, hacia abajo, lateralmente, etc.).

La parte final de la experiencia consiste en medir la presión hidrostática en un líquido diferente. La más habitual es llenar un cristalizador similar con otro líquido, como por ejemplo aceite, hasta alcanzar la misma altura. Luego sólo nos resta introducir el embudo y ver que la diferencia de altura entre los ramales no es la misma que con agua. De esta forma l@s alumn@s llegan a la conclusión de que la presión hidrostática, además de la altura de la columna de líquido (h) también depende del tipo de líquido.

Luego sólo nos resta demostrar la fórmula P=d·g·h de la forma tradicional.

También se puede hacer otro montaje sencillo con dos jeringas, en este caso para que entiendan una de las aplicaciones del Principio de Pascal: la prensa hidráulica. Para ello tan sólo es necesario que los émbolos de las jeringas tengan una sección diferente, tal y como se ve en la siguiente imagen:



En fin, son pequeñas experiencias que siempre hacen la clase un poco más amena.

También aprovecho la entrada para responder a la consulta que ha hecho Juan.
En el blog, en la parte derecha, hay una serie de enlaces que te pueden servir de ayuda. Concretamente, el de la editorial SM:
http://www.fq.profes.net/programaciones.asp
Luego escoges tu comunidad, la asignatura y el nivel. Concretamente, en CLM:
http://www.fq.profes.net/programaciones2.asp
Están las programaciones generales y las de aula. Yo les he dado un vistazo esta mañana, y he visto que tanto en las programaciones generales como en las programaciones de aula incluyen las competencias. Por tanto utilízalas como guía a la hora de elaborar tu programación.
Además, en los enlaces también encontrarás información sobre las competencias.

Saludos.

jueves, 11 de marzo de 2010

Tema 40: el Sistema Periódico.

Siguiendo con otro de los "clásicos" de entre los temas de Química, hoy subo el correspondiente a la historia de la clasificación de los elementos químicos, y características de la Tabla Periódica actual.

Como siempre, os dejo el link de descarga:

Tema 40

También os indico una pequeña aclaración que considero oportuna. En el apartado correspondiente al estudio de la variación de la energía de ionización, se justifica la menor energía de ionización del boro respecto del berilio utilizando las configuraciones electrónicas. Una vez indicado que la configuración electrónica del Be es más estable que la del B, habría que decir que esa estabilidad (menor energía orbital) hace que sea más difícil extraer un electrón del Be que del B.

Como siempre, agradecer a Miquel la labor realizada al pasar a pdf el tema.

Un último apunte: se ha publicado el borrador del decreto de oposiciones de la Comunitat Valenciana. Convendría que lo leyérais.

http://www.csi-csif.es/comunitatvalenciana/Article7864.html

Saludos, y suerte.

martes, 9 de marzo de 2010

Tema 34: modelos atómicos.

Saludos a tod@s,

Hoy os presento otro "clásico" dentro de los temas de Física y Química, el correspondiente al estudio de los modelos atómicos.

El link para la descarga es:

Tema 34

De todos los modelos, el tema se centra más en los dos últimos, el de Bohr, y sobre todo el de la mecánica cuántica.

También os dejo este enlace, en el que se anuncia que por primera vez se han podido obtener imágenes de los orbitales electrónicos, mediante la técnica de la microscopía de emisión de campo:

http://agaudi.wordpress.com/2010/02/02/la-forma-de-los-atomos/

Y por supuesto, daros ánimos y desearos suerte, como siempre.

jueves, 4 de marzo de 2010

Tema 33 de las oposiciones

Aquí os presento un tema clásico dentro de la Química: el correspondiente a la teoría atómica de Dalton y a los conceptos estequiométricos.

La teoría atómica siempre ha estado presente en la historia de la ciencia. Desde sus inicios en la antigua Grecia, ha sido una idea que ha permanecido latente en muchos pensadores, pese a que las tesis aristotélicas la desterraron a un segundo plano a lo largo de más de veinte siglos. En la concepción materialista del mundo defendida por Demócrito (sólo existen los átomos y el espacio vacío, lo demás son opiniones), "Dios" no encajaba, y claro, era algo que la sociedad de aquella época (y de cualquier época en general) no podía asimilar. Era mucho más factible un mundo de ideas platónico en el que sí que entraban en juego las supuestas divinidades, fueran del tipo que fueran. De esta forma, aunque grandes pensadores y escritores a lo largo de la historia siguieron creyendo en la existencia de los átomos (hasta en el Quijote se hace mención de que el Sol está formado por átomos), no fue hasta el siglo XIX, cuando las tesis atomistas volvieron a cobrar fuerza. Curiosamente, John Dalton basó algunas de sus suposiciones en observaciones incorrectas, pero pese a ello su contribución a la historia de la ciencia es estimable.

Como podéis suponer, al ser un tema tan común, resulta difícil proporcionarle alguna característica que lo distinga del resto de los posibles desarrollos que hagan otros opositores. Yo traté de darle ese toque de distinción basándome en un artículo muy interesante de la revista Didáctica de las Ciencias Experimentales. En él se hace un estudio de la evolución del concepto de mol a lo largo de la historia de la Química. Cuando lo lees descubres cosas novedosas que no cuentan la mayoría de los libros de Química. Así por ejemplo, el artículo nos indica que durante todo el siglo XIX coexistieron dos corrientes diferenciadas en la Química: la atomista, basada en la existencia del átomo, y la equivalentista, que consideraba la existencia de los átomos como una hipótesis perfectamente prescindible, de forma que cualquier problema estequiométrico se podía resolver utilizando las leyes experimentales de la Química. De ahí se explica la utilización en la Química del famoso concepto de "equivalente".

También descubres que el concepto de mol, tan utilizado hoy en día, fue introducido por un "equivalentista", Ostwald, que negó la existencia de los átomos hasta que los estudios del francés Jean Perrin despejaron cualquier duda acerca de la existencia de estas entidades.

Jean Perrin es ese gran olvidado de los libros de texto (que yo recuerde, jamás he visto su nombre en ningún libro de secundaria o de bachillerato). Sin embargo, gracias a él, se dispuso por primera vez de evidencias experimentales irrefutables acerca de la existencia de los átomos y de las moléculas. De ahí, que esta entrada espero que le sirva como un pequeño homenaje.

JEAN PERRIN


El link de descarga del tema es:

Tema 33

En él incluyo el tema en pdf, varios artículos sobre el concepto de mol y una lectura interesante de corte humorístico sobre los átomos (de Pío Baroja).

También os incluyo este link donde aparecen imágenes de los apuntes y dibujos de John Dalton:

http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0280-01/Daltonholton.html

En fin, sólo espero que os sirva de ayuda el tema, y os dé una visión un poco diferente de la que suele uno encontrarse en cualquier libro de texto.

Saludos.

martes, 2 de marzo de 2010

Unidad didáctica 10 de la programación para las oposiciones

Siguiendo el orden natural de subida de archivos para las oposiciones, hoy os presento la unidad didáctica número 10, que viene acompañada de las respectivas animaciones, así como del material gráfico correspondiente.

El link de descarga es el siguiente:
Unidad 10

También quiero comentaros que las consultas que me hacéis a través de la ventana superior sólo puedo contestarlas cuando ambos estamos conectados. En caso contrario, yo sí puedo leer vuestras consultas, que quedan guardadas y aparecen cuando entro a la página de chat meebo, pero si vosotros no estáis conectados en ese instante no puedo responderos, pues el mensaje no se guarda. Por ello, ese tipo de consultas las responderé en el chat general.

Saludos y muchos ánimos en vuestra dura labor.