DOCENTE

Edwin Gutiérrez B

CORREO

edwingutierreziedmagdalena@gmail.com

ASIGANTURA

GRADO

TEMA

Fecha

Ciencias Naturales

10°-JT

¿De qué manera podemos contar moléculas?

 Del 31-08-2020 al 06-09-2020

Objetivo de aprendizaje:

- Establecer relaciones cuantitativas entre la masa de un compuesto químico y el número de átomos, moléculas, electrones de valencia, enlaces químicos.

Evidencia de aprendizaje:

  1. Analiza la relación que existe entre la masa y la cantidad de materia de un compuesto químico.
         

Descripción de la guía.

Esta guía didáctica es una herramienta diseñada para facilitarte el aprendizaje de nuevos contenidos y el desarrollo o fortalecimiento de tus competencias, de una manera flexible, en cuanto al manejo del tiempo y dinámica de la clase. Esperamos que sea de mucho provecho para el logro de nuestros propósitos formativos.

Pensando en facilitarte las actividades de aprendizaje y la evaluación de tus avances, hemos elaborado este documento conformado por tres componentes o apartados a saber:

  1. Orientaciones generales. Apartado en la cual se te brindan indicaciones precisas para el desarrollo exitoso de toda la actividad y los aspectos que se tendrán en cuanta para la evaluación de tus avances.
  2. Contenido de la clase. Tema por desarrollar, en el cual se presenta la información básica que te facilitará la construcción de nuevos conceptos y su correlación con otros preexistentes en tu mente.
  3. Taller evaluativo. Pon a prueba tus competencias - es la actividad en la que se basará el docente para evaluar algunos avances en los aprendizajes. Deberás resolver la tarea propuesta y enviarla a la dirección de correo electrónico indicada, en el plazo estipulado.

¿Cómo desarrollarás esta guía de actividades?

  1. Lee detalladamente el contenido de la clase. Anotando en tu cuaderno las ideas centrales del tema, los conceptos; interpretando cuidadosamente las definiciones o significados de nuevos conceptos y resuelve los ejercicios propuestos orientados a facilitar la compresión del tema “Pon a prueba tus competencias”. Si tienes dudas pide ayuda a un adulto responsable.
  2. Estudia con interés los recursos digitales.  Videos y consultas recomendadas en la sección “Para saber más sobre el tema”.
  3. Resuelve la Actividad. Una vez cumplidos los puntos anteriores podrás resolver los interrogantes planteados a cada una de las lecturas que encontraras en el desarrollo de la clase. 

¿Cómo se evaluará la actividad?

Enviar la actividad resuelta al correo:    edwingutierreziedmagdalena@gmail.com

Fecha límite de envío:                                  06 de septiembre de 2020

El proceso para determinar si el estudiante adquirió los conocimientos está direccionado mediante los siguientes parámetros:

Participa activamente durante el desarrollo de la actividad.

Utilizará las relaciones que existen entre la masa y la cantidad de sustancia de un elemento o compuesto para darle sentido a fenómenos cotidianos. Por ejemplo, utilizará la unidad de cantidad de sustancia, el mol, para el cálculo del número de átomos, moléculas y gramos en una muestra dada.

Clase tomada del siguiente enlace de aulas sin fronteras de Colombia aprende:

https://aprende.colombiaaprende.edu.co/sites/default/files/naspublic/ContenidosAprender/G_10/S/menu_S_G10_U02_L01/index.html


Lee el siguiente texto que ilustra el inicio de la teoría atómica.

Hace muchos años, de las tantas controversias científicas se encuentra una muy importante y es acerca del átomo.

Veamos quién fue uno de los primeros científicos que se interesó en indagar sobre la materia.

Siglo V a. C. Demócrito

Con ayuda de mis amigos pensadores, he llegado a la verdad. Y es, que la realidad está compuesta por dos elementos: lo que es, representado por los átomos indivisibles, y lo que no es, representado por el vacío.

Y este último, es aquello que no se considera átomo, es decir es el espacio en el cual los átomos se pueden mover.

Los átomos se distinguen por forma, tamaño, orden y posición. Si tomamos cualquier objeto y lo subdividimos, se llegará a un punto donde se obtendrán átomos, los cuales ya no se podrán dividir (figura 1).

Pero, muchos filósofos se rieron de él y de sus propuestas:

Algunos comentarios de los científicos y pensadores de la época fueron los siguientes:

• Pero, ¿Cómo va a existir algo indivisible?

• Jajaja, una partícula, o bien ocupa espacio, o no lo ocupa. Y si es indivisible no puede ocupar espacio por lo tanto no existe ¡Punto!

Siglo IV a. C Aristóteles.

Pues yo estoy muy seguro de lo que voy a decir, la materia es continua y siempre ha sido así. Por lo tanto, se puede dividir infinitamente en partículas cada vez más pequeñas.

Esas tales partículas que algunos han denominado átomos ¡NO EXISTEN! Pero lo que si es cierto, es que lo que hay en común entre las cosas del universo son los cuatro elementos (figura 2).

Aristóteles fue uno de los filósofos más influyentes en ese tiempo. Por lo tanto sus ideas se impusieron durante muchos años. Pero las ideas de Demócrito, no fueron del todo olvidadas...

Siglo XIX. Boltzmann.

¿Quién se atreve a decir que la materia se puede dividir infinitamente? todo, está compuesto de pequeños bloques, es decir átomos.

Y esto lo puedo comprobar por medio de diferentes experimentos que he realizado con mis aliados. Si imaginamos el vapor como millones de diminutas esferas rígidas, átomos, entonces podremos desarrollar algunas ecuaciones matemáticas.

En ese tiempo, estaba en auge la revolución industrial, por lo tanto era urgente la necesidad de comprender y predecir el comportamiento del agua y el vapor a altas temperaturas y presiones.

Por lo tanto Boltzmann, con sus ecuaciones sería capaz de predecir el comportamiento del vapor con una increíble precisión.

Pero estas ideas llevaron a Boltzmann y a sus colegas a una gran polémica. Ya que anteriormente la religión tenía un poder muy grande. Sus opositores argumentaron que era sacrílego reducir el milagro de la creación a una serie de colisiones entre esferas diminutas inanimadas.

Por lo tanto fue condenado como un materialista irreligioso.

Agotado y amargado por tantos ataques personales y rechazado por la comunidad científica de ese tiempo, Boltzmann se suicidó en 1906.

(1838-1916) Ernst Mach.

Después de una conferencia de Boltzmann en 1897, Ernst dijo:

¡No creo que los átomos existen!

Ya que estos no pueden observarse, son más una cuestión de fe que de ciencia.

Se pueden considerar como ficciones explicativas cuya postulación dan sentido a los datos, pero cuya existencia no puede confirmarse.

Con base en la lectura. En tu cuaderno resuelve la siguiente pregunta.

  1. ¿Con cuál de las posturas te sientes identificado: antiatomista o atomista? ¿Por qué?

(1766-1844) Dalton

A partir de la teoría que mi colega Demócrito realizó. Yo, propuse la teoría atómica. La cual ha sido de mucha importancia para la historia de la química.

Yo demostré que esta teoría atómica es cuantitativa y de esta manera pude determinar las masas relativas de átomos de diferentes elementos.

Postulados teoría atómica de Dalton (figura 3):

• Los elementos químicos están formados por partículas muy pequeñas e indivisibles

llamadas átomos.

• Todos los átomos de un elemento químico son iguales en su masa y demás propiedades.

• Los átomos de diferentes elementos químicos son distintos, en particular, sus masas son distintas.

• Los átomos son indestructibles y retienen su identidad en los cambios químicos.

• Los compuestos se forman cuando átomos de diferentes elementos se combinan entre sí, en una relación de números enteros sencillos, formando entidades definidas llamadas moléculas (figura 4).

Con base en los postulados de Dalton. En tu cuaderno resuelve las siguientes preguntas.

  1. ¿Estás de acuerdo con la postura sobre la naturaleza, composición y estructura de la materia que formuló Dalton? Explica.
  2. ¿Cómo ha cambiado tu opinión acerca de la naturaleza de la materia?

Los átomos y las moléculas.

Observa con atención. Y En tu cuaderno resuelve las siguientes preguntas.

  1. ¿Cuáles de las siguientes representaciones simbólicas puedes clasificar como átomos o moléculas? Explica brevemente.

• Ca                            • HCl

• Fe                             • CO

• O2                            • CO2

• H2O                          • HNO3

  1. ¿Qué pasará si dividimos la molécula del agua?
  2. ¿Cuántas moléculas de agua crees que consumes al ingerir un vaso de agua?
  3. ¿Será posible dividir un átomo de hierro?
  4. Teniendo en cuenta, la información que nos indican los símbolos y formulas químicas de las sustancias puras en el nivel simbólico, responde:
  • ¿Cómo se relacionan éstas, con la información sobre los pesos o masas atómicas presentes en la tabla periódica de dichas sustancias?
  • ¿Cómo consideras que se llegaron a establecer los valores de peso atómico, de cada uno de los elementos de la tabla periódica?

La Unidad de Masa Atómica

¿Qué es la Masa Atómica?

Por consensos científicos, se ha definido que el valor de u.m.a. es igual a la 1/12 (doceava) parte de la masa del isotopo 12 del átomo de carbono y su valor corresponde aproximadamente con la masa de un protón o en su efecto (a un átomo de hidrogeno). 

Teniendo en cuenta que 2.0 x 10-23 equivale a la masa de un átomo de carbono 12.

Y 1 uma sería igual a: 1,66 x 10-24

Por consiguiente, cuando se muestra un valor como masa atómica o peso atómico de un elemento, ese número está indicando cuantas veces la masa de un átomo de este elemento es mayor que la unidad de masa atómica. De aquí que por eso es masa atómica relativa, pues se relaciona con una unidad de referencia que en este caso conocemos como u.m.a.

Para aclarar la idea de relativa, debemos tomar en cuenta que para cualquier medición que realizamos diariamente siempre consideramos una unidad de referencia.

Por ejemplo: cuando medimos el largo de una calle nuestra unidad de referencia es el metro.

  1. ¿Qué leemos en ella cuando nos indica que la masa atómica del Cu=63, 54?

Ahora observa:

Debemos entender que nos dice que la masa de un átomo de Cu es 63,54 veces mayor que 1 u.m.a. entiendo que la u.m.a hace parte del nivel de representación submicroscópico, pero no que la masa de un átomo de Cu es 63,54 u.m.a

La Masa Atómica

Lavoisier, químicos de las masas determinaron las escalas de pesos o masas atómicas a partir de análisis de composiciones porcentuales y en proporción. Adicionalmente, dicha información se articula a las diferentes representaciones simbólicas de los compuestos. Esta heurística le permitió a los químicos de las masas determinar las masas atómicas, es decir, que articularon los niveles de representación macroscópica con los submicroscópico.

Teniendo en cuenta el tamaño extremadamente pequeño de los átomos, se hace imposible determinar su peso individual en una balanza. De aquí que, los científicos para enfrentar este problema, decidieron solucionarlo asignándole un peso dado a un átomo de un elemento previamente escogido. Para poder luego obtener el peso de los demás átomos, tomando como referencia este y comparándolos con el primero.

Esta comparación la podemos hacer en la vida cotidiana, tomando como base la composición de sustancias ya conocidas, un ejemplo de esto podría ser la composición del agua: (ejemplo que utilizo experimentalmente Dalton para justificar sus predicciones sobre el peso atómico de los elementos) la composición del agua que sabemos que tiene como fórmula química H2O (figura 5) y que está constituida por 88% de oxígeno y 11% de hidrogeno, de lo cual podríamos decir que: “ que todo el oxígeno pesa 8 vece más que el hidrogeno presente en ella. (Relación 88/11= 8).

  1. ¿Qué relación puedes establecer entre la información que nos brinda la formula química del agua (H2O) y la relación establecida por la proporción de esta misma?

“Se podría afirmar que cada átomo de oxígeno pesa 8 veces más que dos átomos de hidrógeno.

Que en otras palabras un átomo pesa 16 veces más que un átomo de hidrogeno”.

Según el enunciado anterior, responde en tu cuaderno:

  1. ¿Estás de acuerdo con la afirmación presentada? Argumenta tu respuesta
  2. ¿Podrías calcular la masa atómica de otro elemento de acuerdo a lo mostrado anteriormente? Explica brevemente cómo lo harías.

Por consiguiente, cuando se muestra un valor como masa atómica o peso atómico de un elemento, ese número está indicando cuantas veces la masa de un átomo de este elemento es mayor que la unidad de masa atómica. De aquí que por eso es masa atómica relativa, pues se relaciona con una unidad de referencia que en este caso conocemos como u.m.a. (Unidad de Masa Atómica).

La Masa Molecular

El peso molecular está dado por la suma de los pesos atómicos de todos los átomos que constituyen la molécula, de ahí que los pesos moleculares también estén expresados en unidades de masa atómica (uma).

Teniendo en cuenta lo anterior calcula el peso molecular del agua:

Primero debemos recordar que la fórmula del agua es H20. Necesitamos, por tanto, conocer los pesos atómicos del hidrogeno y de oxígeno, que podemos obtener de una tabla periódica.

Peso atómico del hidrogeno = 1,0079 uma

Peso atómico del oxígeno = 15,9994 uma

Redondeamos a dos cifras decimales, decimos, Ahora teniendo en cuenta la fórmula del agua:

Peso de dos átomos de hidrogeno = 2 x 1,01 = 2,02 uma

Peso de un átomo de oxigeno= 1 x 16,00 = 16,00 uma

Por lo tanto = 18,02 uma

El peso molecular del agua seria 18,02 uma.

Ahora, responde las siguientes preguntas en tu cuaderno

  1. El ácido acetilsalicílico, conocido comúnmente como aspirina, se representa por la formula química C6H8O4:

Calcula su peso molecular.

  1. calcula el peso en gramos de una molécula de aspirina
  2. ¿Cómo podemos contar cuantas moléculas hay en un vaso de agua?

Lee con atención.

A partir de la postulación del modelo atómico de Dalton los químicos se dedicaron a la tarea de conocer la masa de los átomos. Como ya viste, para medir algunas cosas usamos las unidades de masa como los Kg, g, Lb, etc. o también las unidades de conteo como la unidad docena, etc.

Pero si en el laboratorio usáramos estas mismas medidas, obtendríamos números muy pequeños. Por ejemplo, el átomo de hidrógeno tiene una masa de 1,66 x 10–27 kg y el de carbono 2,00 x10–26 kg. Es decir 0,00000000000000000000000000166 kg y 0,0000000000000000000000000200 kg.

De aquí que, se hace necesario conocer cuántos átomos hay en una cantidad dada de sustancia, de tal suerte que podamos averiguar cuanta masa de diferentes sustancias tenemos que medir para asegurarnos de tener un mismo número de átomos en cada una.

Teniendo en cuenta que no es posible contar y pesar uno a uno los átomos, apelamos a un mecanismo indirecto que está basado en el concepto de masa atómica.

Observa y lee con atención.

El peso atómico del calcio es 40 uma y el de helio es de 4 uma. Esto significa que el átomo de calcio es 10 veces más pesado que el de helio, y esto lo podemos corroborar con el siguiente cálculo:

De ahí que si tomáramos 100 átomos de calcio y 100 átomos de helio, la masa o peso del conjunto de átomos de calcio sería 10 veces mayor que la del conjunto de átomos de helio, ya que también están en la relación de 40 a 4. Y esto lo podemos corroborar de la siguiente forma:

Así, siempre que tomemos porciones de calcio y helio que contengan el mismo número de átomos, sus masas estarán en la relación 40 a 4, que es la de sus masas atómicas.

Supongamos que ahora tomamos 40g de calcio y 4 g de helio, valores que hacen parte del nivel macroscópico de representación. Además, estos valores son, en gramos numéricamente igual a las masas atómicas de los elementos, estas dos masas también están en relación de los pesos atómicos, 40 a 4, lo que quiere decir que el número de átomos que hay en ellas debe ser el mismo.

De ahí que se pueda generar la siguiente afirmación:

Muestras de diferentes elementos cuya masa en gramos sea numéricamente igual a la masa atómica, contendrán el mismo número de átomos.

Así, entonces, hay un mismo número de átomos de 12g de carbono, 40 g de calcio y 4 gramos de helio, ya que estos valores son numéricamente iguales a las masas atómicas de sus respectivos elementos.

De todo esto cabe preguntar: ¿Cuál es ese mismo número de átomos? Esta pregunta se puede solucionar por medio de la experimentación.

Ya que los científicos determinaron experimentalmente que su valor es 6,02 x 1023 átomos, este número, simbolizado por la letra N, es de extraordinaria importancia en química y es lo que conocemos como número de Avogadro, en honor del notable científico italiano Amadeo Avogadro (1776-1856).

Por consiguiente, se puede hacer la siguiente afirmación; Toda muestra de un elemento cuya masa en gramos sea numéricamente igual a su masa atómica contiene 6,02 x 1023 átomos.

Ahora, responde las siguientes preguntas en tu cuaderno:

  1. ¿Cuántos átomos habrían en 12 g de carbono, en 4 g de helio y 23 g de sodio?
  2. ¿Qué debes tener en cuenta para hacer este cálculo?

Si lo que queremos contar es cuantas moléculas, átomos, electrones de valencia, etc., hay, se utiliza el mol.

El sistema Internacional de medidas incorporó al mol como una magnitud de cantidad de sustancia. Siendo esta una de las siete magnitudes fundamentales del sistema.

De esta manera se puede cuantificar el número de partículas o entidades elementales que contiene una muestra de sustancia.

Una decena=12

Un par=2

Un quinteto =5

Un mol = 6,02 x 1023

Ahora, observa el siguiente ejemplo.

Tenemos una muestra de glucosa pura, (C6H12O6), cuya masa es de 18,0 gramos.

Datos de masas atómicas:

C=12,0 H=1,0; O=16,0 Hallar:

a. El nº de moles.

b. El nº de moléculas de glucosa.

c. El nº de átomos de carbono.

d. El nº de átomos de oxigeno.

e. El nº de átomos de hidrógeno.

f. La masa de una molécula de glucosa.

Solución:

a. Para hallar el número de moles tenemos que tener presente que debemos conocer la masa molecular y la masa molar:

La masa molecular será igual a: 6 x12,0 + 12 x 1,0 + 6 x 16,0 = 180,0 uma

La masa molar, será igual a: 180 gramos por mol.

Teniendo esto en cuenta:

b. Para hallar el número de moléculas de glucosa multiplicamos los moles que obtuvimos por el número de Avogadro:

0,1 mol x 6,023 X 1023 moléculas/mol

= 6,023 X 1022 moléculas de glucosa.

c. Para hallar el número de átomos de carbono, tomamos la cantidad que nos dio de moléculas de glucosa y la multiplicamos por los átomos de carbono:

6,023 X 1022 moléculas de glucosa x 6 átomos de carbono/molécula = 3,61 X 1023 át.C.

d. Para hallar el número de átomos de oxígeno, realizamos lo mismo:

6,023 X 1022 moléculas de glucosa x 6 átomos de oxígeno/molécula = 3,61 X 1023 át.O.

e. 6,023 X 1022 moléculas de glucosa x 12 átomos de hidrógeno/molécula = 7,22 X 1023 át.H.

f. Para hallar la masa de una molécula de glucosa tomamos la masa molecular y hacemos lo siguiente, para cancelar umas y que quede en gramos:

180 uma/molécula x (1/6,023 X 1023) g/uma = 2,99 x10-22 gramos/molécula.

Responde las siguientes preguntas en tu cuaderno:

  1. ¿Cuántos átomos de magnesio están contenidos en 500 g de magnesio (Mg)?
  2. ¿Cuántas moles de NaOH (hidróxido de sodio) hay en 1.0 Kg de esta sustancia?
  3. ¿describa la diferencia entre la masa de un mol de átomos de oxígeno (O) y la de una mol de moléculas de oxígeno (O2)?
  4. Determine la cantidad de átomos de carbono en 0,500 g de dióxido de carbono, CO2
  5. Responde y realiza una representación macroscópica y submicroscópica de las siguientes preguntas:
  • ¿Cuántos átomos de carbono hay en una molécula de C2H2?
  • ¿Cuántas moles de carbono hay en un mol de C2H2?
  • ¿Cuántos átomos de carbono hay en un mol de C2H2?

 

Actividad

Con base en la clase 9, las estudiantes dando clic el siguiente enlace resuelven el cuestionario. Una vez iniciado el desarrollo de la actividad no podrá salir del formulario. Antes de iniciar el desarrollo de la actividad puede tomar apuntes de los conceptos y ejercicios que le faciliten la compresión de los temas. Una vez finalizado el cuestionario dar clic en enviar. 

docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdA3LcCJUqLPPfrExy3lIrQXxuOXj_WN7pMiE_JMFLoZt9qyw/viewform?usp=sf_link