This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Per a la fabricació d’un iPod s’empren: disprosi (Dy), neodimi (Nd), praseodimi (Pr), samari (Sm) i terbi (Tb).
— Aquests elements s’anomenen terres rares per-què antigament els òxids rebien el nom de terres. El terme rares fa referència a les dificultats que hi ha per a extreure aquests metalls.
És erroni pensar que reben aquest nom perquè escassegen. De fet, alguns, com el neodimi (Nd) o el ceri (Ce), són més abundants que el plom; i tots els elements que constitueixen aquest grup són més abundants que l’or o el platí.
13. En els àmbits industrial i científic, el gadolini (Gd) s’empra en la refrigeració magnètica.
L’alumnat pot consultar més característiques d’aquest element químic en la pàgina web:
En la ressonància magnètica nuclear, s’utilitza com a substància de contrast.
14. Resposta suggerida.
a) En els residus electrònics trobem metalls pe-sants com el plom (Pb), l’arsènic (As), l’antimoni (Sb), el beril·li (Be), el cadmi (Cd), el coure (Cu), el níquel (Ni) i el zinc (Zn). Aquests elements són pre-sents en televisors, ordinadors, telèfons mòbils, tauletes, etc.
b) Actualment es recomana dipositar els residus electrònics en punts d’emmagatzematge autorit-zats que els han de reciclar de manera adequada. Ara bé, no sempre aquests residus electrònics s’especegen correctament, sinó que s’exporten de manera clandestina o fraudulenta a països po-bres per recuperar els metalls valuosos, com les
terres rares, sense que en aquests processos de recuperació es respectin les garanties mínimes per a la salut de les persones o per al medi ambient.
Per ampliar informació sobre aquest tema, es po-den veure aquests vídeos:
A continuació, cal establir un col·loqui amb l’ob-jectiu d’analitzar de quina manera podem minimit-zar la producció de residus, millorar el reciclatge o fer un ús racional de les primeres matèries, etc.
Activitats
15. L’àtom de ferro dóna lloc a un ió positiu o catió Fe2
quan perd dos electrons:
Fe Fe2
2 e
L’àtom de ferro dóna lloc a un ió positiu o catió Fe3 quan perd tres electrons:
Fe Fe3
3 e
http://links.edebe.com/rnm6
http://links.edebe.com/3zqxw
http://links.edebe.com/itt
Símbol Z ANombre
de protons
Nombre
d’electrons
Nombre
de neutrons
2010Ne 10 20 10 10 10
2110Ne 10 21 10 10 11
2210Xe 10 22 10 10 12
Activitats
16.
17. Resposta suggerida.
Becquerel va descobrir l’any 1896 la radioactivitat mentre estudiava la fluorescència. Treballant amb sals d’urani, va descobrir que aquesta substància emet raigs que tenen la capacitat de travessar materials opacs. En honor seu, aquests raigs van ser anomenats «raigs Becquerel». Posteriorment, el 1900, va descobrir que aquests raigs estan for-mats per electrons. El 1901 va determinar que aquesta radiació es podia utilitzar en medicina per a eliminar tumors.
22. La configuració electrònica d’un element indica el pe-ríode i el grup a què pertanyen. Per tant, determinem la configuració electrònica de cada element i, a partir d’aquesta configuració, indiquem el període i el grup a què pertany.
a) Be (Z 4)
Be (Z 7): 1s2 2s2
Com que té dos nivells electrònics, correspon al
període 2. Observem que la seva estructura elec-
trònica del nivell més extern és s2, la qual cosa
determina que està situat en el grup 2.
b) Fluor (Z 9)
F (Z 9): 1s2 2s2 2p5
Com que té dos nivells electrònics, correspon al
període 2. Observem que la seva estructura elec-
trònica del nivell més extern és 2s2 2p5, la qual
cosa determina que està situat en el grup 17.
c) Argó (Z 18)
Ar (Z 18): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
Com que té tres nivells electrònics, correspon al
període 3. Observem que la seva estructura elec-
trònica del nivell més extern és 3s2 3p6, la qual
cosa determina que està situat en el grup 18.
d) Coure (Z 29)
Cu (Z 29): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1
Com que té quatre nivells electrònics, correspon al
període 4. Observem que la seva estructura elec-
trònica del nivell més extern és 4s1, la qual cosa
determina que està situat en el grup 11.
— L’argó (Ar) és un gas noble, ja que el seu nivell més
extern té 8 electrons, l’estructura característica
c) Les mostres biològiques (teixits, òvuls, embrions...) es conserven en nitrogen líquid.
d) És aconsellable inflar els pneumàtics amb nitrogen perquè ofereix millors prestacions a l’hora de man-tenir la pressió estable davant els canvis de tempe-ratura. Així i tot, no s’eviten les pèrdues de pressió.
Com a desavantatge, destaca el fet que els pneu-màtics només es poden inflar amb nitrogen en els tallers especialitzats i que té un cost elevat.
e) Altres aplicacions del nitrogen són les següents:
— En la indústria farmacèutica, el nitrogen s’em-pra per a evitar que l’oxigen reaccioni amb les substàncies farmacològiques, de manera que el nitrogen es fa servir en el procés de produc-ció i en l’envasament.
— El nitrogen s’usa també per a reduir el risc d’in-cendi en substàncies inflamables emmagatze-mades.
— En la fabricació de components electrònics, el nitrogen s’utilitza per a evitar l’oxidació d’alguns components i per a millorar la qualitat de les soldadures.
27. En aquesta unitat ja hem vist que el 3 % de la matè-ria viva és nitrogen; per tant, es tracta d’un element que té una gran importància per als éssers vius. A diferència d’altres gasos, les plantes no poden assi-milar aquest element des de l’atmosfera, sinó que l’han d’obtenir a partir de substàncies que constituei-xen el sòl, on no és un element abundant. La resta d’éssers vius obtenen aquest element a partir de l’aliment, ja que les proteïnes i els àcids nucleics són rics en nitrogen.
El cicle del nitrogen consta de quatre etapes:
— La fixació del nitrogen que duen a terme principal-ment els bacteris i els cianobacteris.
— L’amonificació, que implica el pas de substàncies orgàniques nitrogenades a substàncies inorgàni-ques nitrogenades.
— La nitrificació, que comporta l’assimilació de l’amoníac per les plantes i els microorganismes, forma que els animals ja poden assimilar.
— La desnitrificació, que representa el pas de nitrats a nitrits, dels nitrits a amoníac i posteriorment a nitrogen molecular, la qual cosa comporta un em-pobriment del sòl.
Es pot consultar el cicle del nitrogen en les pàgines web següents:
Per a dur a terme aquesta activitat, els alumnes s’han de dividir en grups i realitzar el treball de recerca proposat al llibre de l’alumne.
Després, per a l’exposició a classe, utilitzem la tècnica
cooperativa d’El nombre:
Una vegada efectuada la tasca, el professor/a tria un nom-bre a l’atzar, que correspondrà a un alumne/a d’un grup concret. La persona triada ha d’explicar a la classe la tasca que ha realitzat i, si ho fa correctament, la resta de la classe el felicitarà.
Cre@ctivitat: una Taula Periòdica interactiva
En aquesta activitat, l’alumnat accedirà a una pàgina web que conté una Taula Periòdica interactiva, amb informa-ció sobre la història, els usos i altres característiques dels elements químics.
Si premem sobre el nitrogen en la taula interactiva, com-provem que:
— El nitrogen va ser descobert per Daniel Rutherford l’any 1772.
— El nitrogen té dos isòtops estables, el 14N i el 15N.
Suggerim que els alumnes es moguin per la Taula fent clic en diversos elements, entre els quals hi ha d’haver al-menys un metall, un no-metall i un semimetall.
Aquesta activitat ajuda l’alumnat en l’aprenentatge de la relació entre símbol i element, i també en la comprensió de l’estructura i l’ordenació dels elements en la Taula Pe-riòdica.
Ciència al teu abast (pàg. 78)
— a) Els radiotraçadors són substàncies que contenen en les seves molècules àtoms radioactius que per-meten ser detectats i mesurats. Per això, s’usen en tècniques de diagnòstic, ja que es que es pot ana-litzar com circulen aquestes substàncies per l’or-ganisme i com es transformen.
Una substància radiotraçadora té una composi-ció semblant a la del compost del qual procedeix. A l’interior de l’organisme es comporta de la ma-teixa manera que el compost original, per la qual cosa es pot estudiar com circula i es transforma aquesta substància en l’organisme. Els radiotraça-dors s’utilitzen en quantitats petites per a minimitzar els danys.
Els radiotraçadors aprovats s’anomenen radiofàr-macs, ja que han de complir les estrictes normes de seguretat i execució adequats, per a un ús clí-nic aprovat. Els radiofàrmacs són medicaments
b) Els residus sanitaris s’han de gestionar segons el
grup al qual pertanyin:
Si són dels grups I i II, es tracten com qualsevol
altre residu municipal.
Si són del grup III, s’esterilitzen mitjançant una autoclau, es trituren i es tracten com qualsevol altre residu municipal.
Si són del grup IV, s’incineren com a residus es-pecials, però si són radioactius els tracta ENRESA específicament.
Per a l’empresa, és prioritari prevenir els riscos la-borals. Per aquesta raó, es fan cursos de prevenció de riscos laborals, s’apliquen els protocols d’ac-tuació i el servei de prevenció de riscos vigila la se-guretat dels treballadors.
ENRESA s’ajusta a les normatives existents sobre la gestió ambiental, però també realitza actuacions per millorar la seva gestió ambiental, com són la declaració de compromís ambiental i diverses ac-tuacions en zones properes a les centrals nuclears de Vandellós i d’El Cabril.
Els alumnes discuteixen a classe si consideren adequades i suficients les mesures aplicades per aquesta empresa respecte a la seguretat dels tre-balladors i amb el medi ambient.
Amb la informació trobada, cada grup ha d’elabo-rar un informe per a enviar-lo a l’empresa de segu-retat laboral. És recomanable que l’informe tingui forma de pla i que contingui la prevenció i l’avaluació de riscos laborals, i la gestió dels residus.
Continua investigant
— Les radiografies convencionals utilitzen raigs X.
Les radiografies impliquen un risc lleu per a les perso-nes, de manera que no cal abusar-ne pel que fa a l’ús.
Les radiacions ionitzants són les radiacions que, atesa l’energia que tenen, poden extreure els electrons dels àtoms dels teixits. Són radiacions ionitzants els raigs X i els raigs gamma. Les radiacions no ionitzants, com la radiació visible o els ultrasons, no provoquen aquest efecte en la matèria.
— Es pot consultar l’espectre electromagnètic en la pàgi-na web següent:
Síntesi (pàg. 80)
Recorda el que has après
28. Substància pura (element): nitrogen, oxigen, mercu-ri, etc.
Substància pura (compost): alcohol, vinagre, aceto-na, etc.
Mescla heterogènia: amanida, sorra de la platja, etc.
Mescla homogènia: aigua mineral, acer, etc.
29. — Model atòmic de Dalton. Segons aquest model, la matèria està formada per petites partícules se-parades i indivisibles anomenades àtoms. Tots els àtoms d’un element tenen la mateixa massa i pro-pietats semblants que difereixen de les d’altres àtoms.
— Model atòmic de Thomson. Se-gons aquest model, l’àtom era una esfera massissa carrega-da positivament i a l’interior de la qual hi havia incrustats els elec-trons.
— Model atòmic de Rutherford. Segons aquest model, la ma-jor part de la massa de l’àtom, així com la càrrega positiva, se situa en el nucli de l’àtom. Fora de la zona central de l’àtom (el nucli), se situen els elec-trons en el mateix nombre que les unitats de càr-rega positiva i descriuen òrbites circulars al seu voltant.
— Model atòmic de Bohr. Segons aquest model, els electrons giren al voltant del nucli seguint òr-bites circulars i esta-cionàries; mentre es mouen en aquestes òrbites, no emeten ni absorbeixen ener-gia. En cadascuna de
les òrbites permeses, ja que no totes són pos-sibles, només hi pot haver un cert nombre d’electrons. Perquè un electró canviï d’una òrbi-ta permesa a una altra cal canviar el seu estat d’energia.
— Model actual. Segons el model actual, en el nucli, situat a la part central de l’àtom, es localitzen els protons i els neutrons. En el nucli es concentra la massa de l’àtom, ja que la massa dels electrons és tan petita respecte a la dels neutrons i els protons que es pot negligir. Els elec-trons es mouen al voltant del nucli descrivint òrbites el·lípti-ques, però la zona on la pro-babilitat de trobar un electró amb una energia determina-da és molt gran s’anomena orbital.
Les tres partícules subatòmiques que configuren els àtoms són els protons, els electrons i els neutrons.
— Els electrons (e ) són partícules de càrrega nega-tiva i de massa molt petita.
— Els protons (p ) són partícules de càrrega positiva i de massa 1 837 vegades més gran que la dels
electrons.
— Els neutrons (n0) són partícules de massa semblant a la del protó i sense càrrega elèctrica.
30. El nombre atòmic (Z ), que és el nombre de protons
d’un àtom, és el paràmetre que identifica tots els
àtoms d’un element determinat.
Els isòtops d’un mateix element tenen un nombre
atòmic equivalent (el mateix nombre de protons), però
diferent nombre màssic, la qual cosa significa que te-
nen un nombre diferent de neutrons. Per exemple, els
isòtops de l’hidrogen són:
Proti 11H Deuteri 2
1H Triti 31H
31. Les principals aplicacions dels radioisòtops són mè-
diques (radiodiagnòstic de malalties i radioteràpia
en el tractament del càncer), tecnològiques (datació
amb C-14, detectors de fums, piles de llarga dura-
da) i industrials (centrals nuclears, radiografia indus-
trial, esterilització d’aliments).
El problema més important de la utilització de ra-
dioisòtops és la generació de residus radioactius, que
són perillosos i duradors, ja que emeten radiació per-
judicial per a la salut.
32. Els elements de la Taula Periòdica estan disposats en
ordre creixent de nombre atòmic. Hi ha 18 grups i
7 períodes.
— Els elements d’un mateix grup tenen la mateixa
estructura electrònica en el seu nivell més extern,
de manera que mostren propietats químiques
semblants.
— Els elements del mateix període tenen el mateix
nombre de nivells electrònics, ja siguin complets
o no.
Activitats finals (pàg. 81 a 83)
1. La matèria
33. Substància pura (element): sofre (S).
Substància pura (compost): sal (NaCl).
Mescles heterogènies: marbre, sorra de la platja.
Mescles homogènies o solucions: gasoil (mescla de
diversos hidrocarburs saturats i aromàtics), aigua
de mar, aire.
34. Dades: Vsolució
150 mL;
massa de solut 10 g de sal
— Transformem les unitats de volum a litres:
Vsolució
150 mL 0,15 L
— Com que coneixem el volum de la solució i la
massa del solut, calculem la concentració de la so-
lució en g/L aplicant-hi l’expressió corres ponent: