Universo Natural Decrypted

7/26/2019 Universo Natural Decrypted

1/256

UNIVERSO

NATURAL

El tular de los derechos de esta obra es

la Secretara de Educacin Pblica.

Queda prohibida su reproduccin o difusin por cualquier

medio sin el permiso escrito de esta Secretara.


2/256

UNIVERSO

NATURAL


3/256

00_Universo_Preliminares.indd 2 12/11/12 12:19 AM


4/256

Secretara de Educacin Pblica

Jos ngel Crdova Villalobos

Subsecretara de Educacin Media Superior

Miguel ngel Martnez Espinosa

Direccin General del Bachillerato

Carlos Santos Ancira

Autores

Aurelio Ramrez HernndezCsar Augusto Vzquez PeredoClaudia Lorena Cant lvarez

Asesora Acadmica

Liliana del Carmen Snchez Pacheco

Apoyo tcnico pedaggico

Margarita Reyes Ortiz

Coordinacin y servicios editoriales

Edere S. A. de C. V.Jos ngel Quintanilla DAcostaMnica Lobatn Daz

Diseo y diagramacin

Visin Tipogrfica Editores, S.A. de C.V.

Material fotogrfico e iconografa

Shutterstock Images, LLCMartn Crdova SalinasIsabel Gmez Caravantes

Primera edicin, 2012D.R. Secretara de Educacin Pblica, 2012Argentina 28, Centro,06020, Mxico, D. F.

ISBN 9786078229291

Impreso en Mxico


5/256

5

Tabla de contenido

Presentacin general. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Cmo utilizar este material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Tu plan de trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Con qu saberes cuento? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

UNIDAD 1 MATERIA Y ENERGA

Qu voy a aprender y cmo? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Estructura atmica (avances en el conocimiento del tomo) . . . . . . . . . 24 Ideas de Leucipo y Demcrito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Modelo de Dalton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Modelo de Thomson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Modelo de Rutherford . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Modelo de Bohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Dirac-Jordan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35Ley de conservacin de la materia de Lavoisier . . . . . . . . . . . . . . . . . 43Niveles de organizacin de la materia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45Concepto, caractersticas y diferencias de elemento,compuesto y mezcla. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

Elementos y compuestos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Mezcla (homognea y heterognea) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49Propiedades de la materia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Propiedades f sicas y qumicas de la materia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Propiedades intensivas y extensivas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51Cambios qumicos, fsicos y nucleares de la materia . . . . . . . . . . . . . . 52Estados de agregacin de la materia, caractersticas y cambios . . . . . . . 54 Caractersticas de los estados de agregacin de la materia . . . . . . . . . . . . . . 54

Enlaces qumicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57La tabla peridica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Nmero atmico, masa atmica, nmero de masa, familias y periodos. . . . . . . 62 Metales, no metales y semimetales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

Propiedades peridicas (electronegatividad, energa de ionizacin,radio atmico y afinidad electrnica) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

Nomenclatura de compuestos inorgnicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73Nomenclatura de compuestos orgnicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76



6/256

6

Tabla de contenido

Grupos funcionales (alcoholes, aldehdos, cetonas, teres, steres,cidos carboxlicos, aminas, amidas y derivados halogenados). . . . . . . . 82Disoluciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Disoluciones cualitativas o empricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Disoluciones cuantitativas o valoradas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84Tipos de energa: energa cintica y energa potencial . . . . . . . . . . . . . 87Manifestaciones de la energa: energa trmica, elctrica, elica,hidrulica, geodsica, luminosa y qumica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

UNIDAD 2 UNIVERSO


El gran problema del movimiento y los inicios de la ciencia moderna . . . 101La revolucin copernicana y las observaciones de Tycho Brahe . . . . . . . 104Las leyes de Kepler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108Galileo y el nacimiento de la Mecnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110Las leyes de Newton. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115Ley de la gravitacin universal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118El mtodo cientfico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119Geologa: una ciencia de la Tierra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123Eras geolgicas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129Vulcanismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132Sismicidad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

UNIDAD 3 SISTEMAS VIVOS


Bioelementos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 Bioelementos Primarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 Bioelementos Secundarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 Bioelementos Terciarios u Oligoelementos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148Biomolculas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 Biomolculas inorgnicas. Estructura y funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150Grupos y funciones qumicas de las biomolculas . . . . . . . . . . . . . . . 155 Tipos de enlaces en los compuestos orgnicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160

Teoras cientficas del origen de la vida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 Algunas teoras sobre el origen de la vida: generacin espontnea,panspermia, sntesis abitica (evolucin qumica), hidrotermal

y el experimento de Miller y Urey . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165



7/256

7

Tabla de contenido

La clula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167Clasificacin de los seres vivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 Dominios biolgicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 Reinos biolgicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172Energa en los seres vivos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174Procesos vitales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178Nutricin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 Qu es el IMC? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

Ya estoy preparado(a)?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205

Apndices

Apndice 1. Clave de respuestas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208Apndice 2. La consulta de fuentes de informacin por Internet . . . . . . . . . 238

Apndice 3. Mi ruta de aprendizaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241

Fuentes de consulta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242



8/256

8

Presentacin general

Este libro fue elaborado para ayudarte a estudiar el mdulo Universo naturaldelplan de estudios de la Preparatoria Abierta que ha establecido la Secretara de Edu-cacin Pblica (SEP), pero tambin est diseado para utilizarse en otros sistemaseducativos de las modalidades no escolarizada y mixta. Sabiendo que trabajars demanera independiente la mayor parte del tiempo este libro te brinda orientacionesmuy precisas sobre lo que tienes que hacer y te proporciona la informacin querequieres para aprender.

Los estudios que iniciars se sustentan en un enfoque de educacin por com-petencias, es decir, que adquirirs nuevos conocimientos y habilidades, actitudes y

valores; recuperars otros para transformarlos en capacidad para desempearte deforma eficaz y eficiente en diferentes mbitos de tu vida personal, profesional y la-boral.

Para facilitar tu estudio es importante que tengas muy claro lo que implicaaprender por competencias, cmo se recomienda estudiar en una modalidad noescolarizada y cmo utilizar este libro.

Qu es una competencia?En un contexto educativo, hablar de competencias no es hacer referencia a unacontienda o a una justa deportiva. El Acuerdo 442 de la Secretara de EducacinPblica define competenciacomo la integracin de habilidades, conocimientos,actitudes y valores en un contexto especfico.

La meta de tu formacin como bachiller es que desarrolles las competenciasque han sido definidas por la SEP como perfil de egreso para la Educacin MediaSuperior1. No se pretende que nada ms memorices informacin o demuestreshabilidades aisladas. Lo que se busca es que logres aplicar de manera efectiva tusconocimientos, habilidades, actitudes y valores en situaciones o problemas con-cretos.

La cantidad de informacin de la que se dispone en la poca actual provoca quebusquemos formas diferentes de aprender, pues memorizar contenidos resulta in-suficiente. Ahora se requiere que aprendas a analizar la informacin y te apropiesde los conocimientos hacindolos tiles para ti y tu entorno.

Por eso cuando estudies, no orientes tus esfuerzos solamente a identificar losconceptos ms importantes, sino a analizarlos con detenimiento para comprender-los y reflexionar sobre cmo se relacionan con otros trminos. Busca informacinadicional. Pero no te quedes all, aprende cmo aplicar los saberes en situaciones y

contextos propuestos en las actividades. Haz lo mismo con las habilidades, las acti-tudes y los valores.

1 De acuerdo con el Marco Curricular Comn, el estudiante de bachillerato deber desarrollar tres tipos de com-

petencias: genricas, disciplinares y profesionales.



9/256

9

Presentacin general

Reconoce lo queya sabes

Identifica la informacinrelevante

Analiza y comprende

Aplica lo aprendidoen tareas especficas

Complementa

Sigue aprendiendo!

Mejora el proceso

Mide tu desempeo

Reflexiona y buscarelaciones

De manera concreta, es recomendable que para aprender sigas estos pasos:

En este libro, adems de leer y estudiar textos y procedimientos, encontrars pro-blemas a resolver, casos para analizar y proyectos a ejecutar. stos te ofrecernevidencias sobre las capacidades que desarrollars y podrs valorar tus avances.

Para acreditar el mdulo Universo naturaldebers demostrar que eres capaz deanalizar y resolver situaciones, problemas y casos que requieren de la articulacinde conocimientos, habilidades, actitudes y valores.

Estudiar en una modalidad no escolarizada

Una modalidad educativa no escolarizada como la que ests cursando tiene comoventaja una gran flexibilidad. T decides a qu hora y dnde estudias, y qu tanrpido avanzas. Puedes adecuar tus horarios a otras responsabilidades cotidianasque tienes que cubrir como el trabajo, la familia o cualquier proyecto personal.

En esta modalidad educativa, tambin se requiere que lleves a cabo las siguien-tes acciones:

Seas capaz de dirigir tu proceso de aprendizaje. Es decir que:

Definas tus metas personales de aprendizaje, considerando el propsitoformativo de los mdulos.

Asignes tiempo para el estudio y procures contar con todos los recursosnecesarios en un espacio apropiado.

Regules tu ritmo de avance. Aproveches los materiales que la SEP ha preparado para apoyarte. Utilices otros recursos que puedan ayudarte a profundizar tu aprendizaje. Identifiques cuando enfrentas dificultades para aprender y busques ayuda

para superarlas.



10/256

10

Presentacin general

Te involucres de manera activa en tu aprendizaje. Es decir que:

Leas para comprender las ideas que se te presentan y construyas significados. Recurras a tu experiencia como punto de partida para aprender. Realices las actividades propuestas y revises los productos que generes. Reconozcas tus fortalezas y debilidades como estudiante. Selecciones las tcnicas de estudio que mejor funcionen para ti. Emprendas acciones para enriquecer tus capacidades para aprender y

compensar tus limitaciones.

Asumas una postura crtica y propositiva. Es decir que:

Analices de manera crtica los conceptos que se presentan.

Indagues sobre los temas que estudias y explores distintos planteamientosen torno a ellos. Plantees alternativas de solucin a los problemas. Explores formas diversas de enfrentar las situaciones. Adoptes una postura personal en los distintos debates.

Seas honesto y te comprometas contigo mismo. Es decir que:

Realices t mismo las actividades. Consultes las respuestas despus de haberlas llevado a cabo. Busques asesora, si la requieres, en los Centros de Servicios de Preparato-

ria Abierta. Destines el tiempo de estudio necesario para lograr los resultados de apren-

dizaje.

Evales tus logros de manera constante. Es decir que:

Analices tu ejecucin de las actividades y los productos que generes utili-zando la retroalimentacin que se ofrece en el libro.

Identifiques los aprendizajes que alcances utilizando los referentes que teofrece el material.

Reconozcas las limitaciones en tu aprendizaje y emprendas acciones parasuperarlas.

Aproveches tus errores como una oportunidad para aprender.

Reflexiones sobre tu propio proceso de aprendizaje. Es decir que:

Te preguntes de manera constante: Qu estoy haciendo bien?, qu es loque no me ha funcionado?

Realices ajustes en tus estrategias para mejorar tus resultados de apren-dizaje.

Como puedes ver, el estudio independiente es una tarea que implica el desarrollode muchas habilidades que adquirirs y mejorars a medida que avances en tusestudios. El componente principal es que ests comprometido con tu aprendizaje.



11/256

11

Cmo utilizar este material

Este libro te brinda los elementos fundamentalespara apoyarte en tu aprendizaje. Lo constituyen di-

versas secciones en las que se te proponen los pasosque es recomendable que sigas para estudiar.

1. Comienza por leer la seccin Tu plan de trabajodonde encontrars el propsito general del m-dulo, las competencias que debers desarrollar yuna explicacin general de las unidades. Su lec-tura te permitir definir tu plan personal de tra-bajo.

2. En la seccin Con qu saberes cuento?se pre-senta un examen con el que puedes valorar siposees los saberes requeridos para estudiar conxito el mdulo. Resulvelo para identificar des-de el inicio si necesitas aprender o fortalecer al-gn conocimiento o habilidad antes de comenzar.

3. Despus de la seccin anterior, se presentan lasunidades en el orden sugerido para su abordaje.Cada una de ellas contiene actividades de aprendi-zaje e informacin necesaria para realizarlas; sinembargo se te sugerir de manera continua queconsultes fuentes adicionales a este libro.

U1MATERIA Y ENERGA

50

13

Eststrabajandoparadescribir de

manera sistemtica lasdiferentescaractersticas y

ropiedadesque presentalamateria,tomando ejemplos

de tu entorno.As mismo,eststrabajando para

analizar lasobservaciones,ideas,mediciones y

experimentosque sustentanlasteoras sobre laestructura

de lamateria paraexplicaristemticamente tu entorno.

Escribe sobre las lneas tres mezclas homogneas y tres heterogneas quedentifiques en tus actividades cotidianas.

dentf ca c nco elementos de la tabla perdca y escrbe su nombre y smbolo enlas lneas siguientes.

scr be 5 compuestos que conozcas.

Verf ca tus respuestas en el Apnd ce .

Propiedades de la materia

Propiedades fsicas y qumicas de la materia

Las propiedades fsicas de la materia son aquellas que describen algo externa-mente, es decir, su color, apariencia, olor, textura, masa, peso, volumen, presin,rigidez, fragilidad, geometra, en fin, es como si describiramos fsicamente a unapersona. Estamos ms relacionados con las propiedades fsicas que con las qumi-cas. Por ejemplo, en las noticias se habla de la temperatura, en la tienda se habla delvolumen, como los litros de leche y de agua o refresco, y tambin hablamos de lamasa cuando nos pesamos. Hablamos de las propiedades qumicas cuando por

Indicador de desempeo Seala las acciones que realizarsen un periodo determinado. Al conjuntar los diversos

desempeos enunciados logrars el propsito formativo dela unidad. Utilzalos como un referente para valorar de maneracontinua tu desempeo.

Actividad Encontrars una gran diversidad de actividades con lasque desarrollars tus competencias. Lee las instrucciones conatencin y ejectalas para aprender. El nmero que aparece al centrote indica que puedes encontrar una respuesta o retroalimentacin dela actividad en el apndice, si as procede.

Alto Te sugiere que es el momento adecuado para interrumpir elestudio sin dejar un proceso de aprendizaje o trabajo incompleto.

niverso natural

65

Acaso ser lo mismo el nmero de masa y la masa atmica? El nmero de masano representa el valor exacto de la cantidad de materia de un elemento, porquec da elemento qumico est formado por muchos tomos que tienen la mismacantidad de electrones y protones pero pueden tener diferente nmero de neutro-nes. A este tipo de tomos se les llamaisotopos, es decir, son los tomos que tienenel mismo nmero atmico pero diferente nmero de masa. Debido a la presenciade isotopos, la cantidad de materia de un elemento es un promedio y a esta se lellama masa atmica o peso atmico.

El nmero de masase refiere a un slo tomo del elemento y la masa atmicaa todos sus tomos. Por ejemplo, el hidrgeno tiene tres isotopos: 1H, 1H, 1H,

1 2 3 loscuales se llaman hidrgeno (o protio), deuterio y triptio, respectivamente. El hidr-geno no tiene neutrones (nmero de masa 1), el deuterio tiene uno (nmero demasa 2) y el triptio tiene dos neutrones (nmero de masa 3). La masa atmicade este elemento se obtiene a partir de la abundancia de cada uno de los isotoposen la naturaleza; el hidrgeno (protio) representa un 99.98% de los isotopos, el res-to (0.02%) corresponde al deuterio y el triptio, por lo cual contribuye ms en lamasa atmica, resultado un valor de 1.00797 uma. Las masas atmicas de los ele-mentos son determinadas con equipo llamado espectrmetro de masas.

Isotopo o istopo: (deiso- y el griego , lu-

gar), se llama as a cada

unode loselementosqu -

micos que poseen el mis-

monmerodeprotonesy

distinto nmero de neu-

trones.Todoslosisotopos

de unelementoocupanel

mismo lugar en la tabla

peridica y poseen las

mismas propiedades qu-

micas.

glosario

La tabla peridica contiene 18 columnas y 7 reglones en los cuales se distribuyen 118elementos qumicos. A los reglones se les llama periodosoniveles de energa. Encada periodo todos los elementos tienen el mismo nivel de energa. A cada columnase le llama grupoofamilia. A las columnas 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 y 18, se les llamagrupo A, y a las 10 columnas restantes se les llama grupo B. Los grupos se enumerande izquierda a derecha en orden creciente con nmeros romanos; as para el grupo Asera, , hasta el grupo , de igual manera para el grupo B, del hasta el.

Para nombrar a las familias se utiliza el primer elemento de la columna corres-pondiente, por ejemplo, la familia del oxgeno. A las familias del grupo B se lesllama metales de transicin.

El espectrmetro de masas esun instrumentoque permite conocer con gran precisin la composi-cin de una sustancia.

Funciona calentando lamuestra hastavaporizarlae ionizarla,los tomos de las sustancias en este estadoproducen un patrn especfico enel detector y estopermite determinar su composicin. Este equipo seutiliza en anlisis forenses, para conocer la composi-cin qumica de drogas, perfumes, frmacos, etc.

Para saber ms Brinda informacininteresante, curiosa o novedosa sobre el temaque se est trabajando y que no es esencialsino complementaria.

Concepto clave A lo largo del libro se resaltan conazul los trminos esenciales para la comprensin dela situacin o el tema que ests analizando.



12/256

12


4. Para que puedas corroborar las respuestas de lasactividades que realices est el Apndice 1 dellibro, no dejes de consultarlo despus de haber-las realizado.

5. Tambin encontrars una seccin de evaluacinfinal del mdulo, denominada Ya estoy prepa-rado(a)?Su resolucin te permitir valorar si yalograste los aprendizajes propuestos y si ests encondiciones de presentar tu examen para acredi-tar el mdulo en la SEP. Es muy importante quecalifiques honestamente tus respuestas y una vez

que tengas los resultados pienses sobre lo que ste funcion y lo que no, de las acciones que apli-

caste para aprender en cada tema y de esa forma

adoptes mejoras para tu proceso de aprendizaje.

Con frecuencia se te recomienda buscar infor-

macin en Internet, o acceder a algunas pginas

electrnicas, no te limites a dichas recomendacio-

nes, busca otras; en ocasiones, dada la velocidad con

que se actualiza la informacin en la red, encontra-

rs que algunas ya no estn disponibles, por lo que

saber buscar (navegar) te ser muy til. Si tienes al-

guna duda sobre cmo hacerlo, consulta el Apndice2,La consulta en fuentes de informacin en Internet.

U1MATERIA Y ENERGA

46

labora un mapa mental de los niveles de organizacin de la materia. Puedesutilizar imgenes o dibujos.

12Gestin del aprendizaje

apa mental:n l es un organizador grfico que tez fpermite comprender a pric r

era vista lo que se deseas l sexpresar.Un mapa mentalx r. tse representa por medioe nde imgenes elegidas poreti , recuerda, deben seri,

s de cuatro imgenes,con la finalidad de quefpuedas recordarlo fcilc l

ene.

Podrasrelacionar losnivelesde organizacin de lamateria

con laorganizacin delGobiernode Mxico?S o

no?Por qu?

DALE VUELTAS

Compara tu mapa con el que se encuentra en el Apndice1.

Los niveles de organizacin de la materia permiten tener un panorama ms ampliosobre los diferentes tipos de materia que podemos encontrar en nuestro entorno.Para comprender mejor las diferencias entre los tipos de materia es necesario co-nocer el concepto y las caractersticas de los elementos y los compuestos, as comosu relacin.

Gestin del aprendizaje Ofrece informacin que te orientapara alcanzar tus metas de estudio. Te brinda explicaciones

de carcter terico, sobre estrategias de aprendizaje ytcnicas de estudio.

Ms informacin en... En esta seccin encontrarssugerencias de direcciones electrnicas y ttulos de libroscomplementarios, en soporte impreso o digital, a los quepuedes recurrir para ampliar tus conocimientos.

Universo natural

135

Como puedes ver, el vulcanismo es un fenmeno que ha tenido, y seguramentetendr, un fuerte impacto en el clima del planeta.

Hacia el final de la era Mesozoica se present un evento de extincin masivaque acab con la mayora de las especies vivas del planeta, en particular, conlos dinosaurios. Comnmente se ha pensado que dicha extincin fue detona-

da por el impacto de un enorme meteorito en la pennsula de Yucatn. Existen, sin em-bargo, otras hiptesis respecto al origen de esta extincin.

Realiza una bsqueda de informacin en libros o medios electrnicos para conocerteoras que relacionen la extincin de los dinosaurios con la actividad volcnica del pla-neta. Explica detalladamente en tu cuaderno dicha teora.

SismicidadEl 20 de marzo de 2012 el portal de noticias de la cadena CNN public la siguientenota en su portal de Internet:

10

Un sismo de magnitud 7.4 sacude la Ciudad de Mxico

(CNN) Un sismo demagnitud7.4 sesinti este medioda en la CiudaddeMxic o, segn elSer vicio

Geolgico deEstados Unidos(USGS, por sussiglas en ingls). Elterremoto tuvo epicentro en Omete-

pec, Guerrero, a una profundidad de 10 kilmetros. Segn el corresponsal de Mxico, Rey Rodrguez,

mucha gentesali a lascallesdelosedificios, luego dequese dispararan lasalarmasantissmicas.

Debido a que elsismo ocurri en tierra, no se esperaba queun tsunami afectara las costasde

Guerrero yOaxaca, inform elCentro deAvisosde Tsunami delPacfico con sedeen Hawi

Inicialmente el USGSfij en 7.9la magnituddel sismo; luego corrigi ylo cifr en 7.6, para final-

mentedejarlo en magnitud7.4. Algunasrplicasde5.1 gradoscomenzaron a sentirseminutosdes-

pusdel terremoto inicial.

La avenida Reforma, corazn financiero de Mxico se vio inundado de gente huyendo de algn

accidentegrave trasel temblor. Lasimgenes detelevisin comenzaron a mostrar a la genteatemori-

zada yagolpada en lascalles delDistrito Federal, buscando refugio.

Tsunami: ola gigantescaproducida por un mare-

motoouna erupcinvol-

cnicaenel fondodelmar.

glosario

CNN es una cadenainternacional de noticias.Puedes consultar su sitiode Internet para Mxico

en la direccin electrnica:

Ms informacin en...Puedes entender claramente la informacin de esta nota? Conoces todos los

trminos que ah se mencionan? A continuacin nos adentraremos en el estudio dealgunos elementos bsicos de sismologa, ciencia que estudia los terremotos.

Existen muchas pruebas de que la Tierra no es un planeta esttico. Sabemosque la corteza terrestre se ha levantado en algunas ocasiones; evidencia de ello sonlos desplazamientos que pueden observarse en carreteras u otras estructuras,como cercas o postes de cableado telefnico. Probablemente hayas visto en algunapared montaosa que las capas de tierra del mismo color se doblan, en algunoscasos, sobre s mismas. Se han encontrado tambin numerosas plataformas de ero-sin marina muchos metros por encima del nivel de las mareas ms elevadas, lo

Glosario Resalta aquellos trminos que pueden ser dedifcil comprensin y cuya definicin encontrars en elmargen correspondiente. Se indican con letra rosa.



13/256

13


A lo largo del texto encontrars una serie deelementos que te ayudarn en la gestin de tuaprendizaje.

Conforme avances, identificars cules de estosrecursos te resultan ms tiles dadas tus capacida-des para aprender y tu estilo de aprendizaje. salospara sacar el mayor provecho de este libro!

U1MATERIA Y ENERGA

22

Contrastar e identificar los datos proporcionados por la tabla peridica para ubicar sistemtica-mente los elementos en su posicin correspondiente, de acuerdo a sus caractersticas.

Describir sistemticamente la Ley de conservacin de la materia y ejemplificarla para demostrartu comprensin y apoyar tu estudio.

Reconocer y utilizar de manera autnoma las normas que indica la IUPAC para apropiarte de unlenguaje propio de la Qumica.

Escribir el nombre y la formula de compuestos orgnicos e inorgnicos de acuerdo a losrequisitos de la IUPAC para utilizar el lenguaje de la qumica.

Realizar sistemticamente clculos de concentracin de soluciones para determinar la cantidadde soluto presente en una solucin.

Analizar las diferentes formas de manifestacin de la energa, para identificar aquellas con lasque se puede beneficiar la humanidad sin perjudicar al medio ambiente.

INICIO

Algn da has escuchado la

palabra material o materia?

Existe para ti algunadiferencia entre los conceptos

de materia y material?

DALE VUELTAS

Alguna vez te has preguntado sobre la naturaleza del universo? has investigadosobre el origen del universo? Para dar respuesta a dichos cuestionamientos te suge-rimos revisar el Atlas del Universo (SM de Ediciones, 2006) en dnde encontrarsartculos como el siguiente:

A travs de la historia de la humanidad cientficos, filsofos y muchos otros hom-bres y mujeres han invertido gran parte de su tiempo en estudiar las propiedadesde la materia a travs de anlisis descriptivos y experimentales. Algunos filsofosgriegos llegaron a pensar que las personas y los objetos estaban constituidos porcuatro elementos: aire, tierra, agua y fuego. Sin embargo, despus de muchos pensamientos y teoras se lleg a una aprobacin uniforme de que el universo estformado de materia.

Comomateriase puede definir a todo aquello que ocupa un espacio y tienemasa, por ejemplo, la mochila, la ropa, una silla, t, ella, yo, en fin todo lo que nosrodea. La palabra espacio se refiere al volumen y masa es la cantidad de materiaque posee un objeto o cuerpo.

La verdadera naturaleza del Universo

Durante los primeros das de vida del Universo, no haba nada: ni estrellas, ni planetas, ni siquiera una

mnima partcula de polvo. Tras unos mil millones de aos, empezaron a configurarse las estrellas a partir

de la masa gaseosa que entonces formaba el joven Universo. Toda la materia que el Universo contiene se

encuentra en constante transformacin, incluso los gases y las partculas de polvo. Hacia el ao 400 a.C.,

se crea que le Universo estaba compuesto precisamente por los cuatro elementos bsicos: fuego. Aire,

agua y tierra. Por el contrario, el filsofo griego Demcrito pensaba que la materia estaba formada porelementos minsculos a los que llamo atomos. Sus ideas vanguardistas quedaron olvidadas durante los

siglos, hasta que el qumico ingles John Dalton elabor en 1803 la teora atmica.

Dale vueltasSeccin que te invita a

reflexionar sobre un temao problema. Su objetivo esque medites o consideres

algo de forma detenida.



14/256

14

Tu plan de trabajo

Este mdulo es el primero que aborda saberes delas ciencias experimentales, es decir, integra conte-nidos de Fsica, Qumica, Biologa y Geologa, re-tomando as un enfoque terico-metodolgico, locual te permitir un acercamiento a los misteriosdel mundo natural a travs de la comprensin de lanaturaleza del pensamiento cientfico y las diferen-cias con otras formas de pensamiento.

Este libro despertar tu inters por la ciencia atravs de investigaciones y experimentos que tepermitirn entender y explicar los hechos y fen-menos naturales presentes en el medio.

Universo naturalse ubica en el tercer nivel delplan de estudios de bachillerato que ha establecidola Secretara de Educacin Pblica para las modali-dades no escolarizada y mixta, denominado Mto-dos y contextos, en el cual se consolida elaprendizaje del mtodo cientfico en su aplicabili-dad para las Humanidades y Ciencias sociales y paralas Ciencias experimentales. El material de Universonatural pretende que logres identificar y establecer

variables que intervienen en un fenmeno naturaldando propuestas o conclusiones a partir de los co-nocimiento adquiridos con respecto de las mlti-

ples relaciones establecidas con los contenidos.UNIDAD 1

Materia y energaUNIDAD 2Universo

UNIDAD 3Sistemas vivos

y mezcla

-

los inicios de la ciencia moderna -

biomolculas

3 semanas 3 semanas 2 semanas

El libro se divide en tres unidades. La primera sedenominaMateria y energa y en ella podrs analizarlos fenmenos naturales fsicos y qumicos para com-prender las interacciones, caractersticas, propiedades

y manifestaciones de la materia y la energa en el uni-verso. La segunda unidad es Universo, en ella conoce-rs e identificars las etapas del mtodo cientfico paraexplicar fenmenos sobre la dinmica del universo ysu relacin con la materia y la energa presente en elentorno. La tercera unidad es Sistemas vivosy en ellaanalizars las interacciones que darn origen a unacombinacin exacta y precisa de las molculas espe-

cializadas que permiten a los sistemas vivos efectuarlos procesos vitales, comprendiendo el impacto quetienen en tu existencia como individuo.

El objetivo de este texto es que desarrolles compe-tencias que te permitirn inferir, explicar, clasificar,interpretar, presentar, analizar, comparar y sustentarlos conceptos y fenmenos relacionados con la din-mica del universo, los cuales se fundamentan en lasteoras, leyes y principios de la f sica en relacin con laqumica, la biologa y las ciencias de la tierra.

Con la finalidad de organizar tu estudio y tu tiem-po te sugerimos el siguiente plan de trabajo para ste

mdulo.



15/256

15

Con qu saberes cuento?

Con la finalidad de que puedas valorar tu nivel de desempeo respecto a los sabe-res que posees y que son necesarios para iniciar el estudio de este mdulo, contes-ta la siguiente evaluacin diagnstica, que consta de dos partes.

Parte 1

I. Lee con atencin los siguientes cuestionamientos y encierra en un crculo elinciso de la respuesta correcta.

Ejemplo:

1. Qu elementos forman parte de la definicin de qumica? a) Transformacin y energab) Materia y composicin

c) Energa y composicind) Composicin y transformacin

2. De qu elementos qumicos est formada el agua? a) Hidrgeno y nitrgenob) Carbono e hidrgeno c) Hidrgeno y oxgenod) Carbono y oxgeno

3. Los cambios o fenmenos qumicos se diferencian de los f sicos por: a) Alterar la composicin de la materiab) No alterar la composicin de la materia

c) Ser generalmente cambios irreversiblesd) No ser cambios irreversibles

4. Qu tipo de reaccin ocurre al interior de una pila usada para encender unequipo elctrico? a) Una reaccin elctricab) Una reaccin fsica c) Una reaccin qumicad) No ocurre ningn tipo de reaccin

5. Durante la fotosntesis se lleva a cabo la transformacin: a) De la energa solar a la energa qumicab) De la energa qumica a la energa solar

c) De la energa elctrica a la energa qumicad) De la energa elctrica a la energa solar



16/256

16


6. Los hidrocarburos, como el petrleo, son fuentes: a) Naturales y renovablesb) Naturales y no renovables c) Sintticos y renovablesd) Sintticos y no renovables

7. El horscopo no se considera un conocimiento cientfico por que: a) Se cumplen slo para algunas personas, pero para otras nob) Se basan en las posiciones de las estrellas c) No existe una metodologa clara que puede demostrar su validezd) No son elaborados por cientficos en laboratorios

8. En la ecuacin a = b c, qu operacin realizan las variables b y c? a) Sumab) Resta c) Multiplicacind) Divisin

9. Calcula el resultado de la siguiente operacin: 5 3 x 2 a) 4b) -4 c) 1d) -1

10. Un proveedor requiere hacer el presupuesto para la venta de cierto nmero devarillas para una empresa constructora. Si la letra C representa el costo totaldel pedido, P representa el precio de cada varilla y N el nmero de varillasen el pedido, cul de las siguientes ecuaciones le permitir conocer el costototal del pedido? a) C = P * Nb) P = C * N c) P = C + Nd) C = P + N

11. En el enunciado: Los artculos de divulgacin cientfica tienen un carcterinformativo, cul es el significado de la palabra carcter que ms se relacio-na con el contexto del enunciado? a) Seal o marca que se imprime, pinta o esculpe en algo.b) Condicin dada a alguien o a algo por la funcin que desempea. c) Fuerza y elevacin de nimo natural de alguien, firmeza, energa.d) Marca con que los animales de un rebao se distinguen de los de otro.



17/256

17


7 o menos respuestas correctasBSICO

De 8 a 10 respuestas correctasINTERMEDIO

De 11 a 12 respuestas correctasCOMPLETO

saberes o temas en los que tuvis-te las respuestas incorrectas paraprocurar consolidar los saberesrequeridos para este mdulo.

olvides que puedes recurrir a la

repaso de aquellos saberes o -correctas.

olvides que puedes recurrir a la

-sarrollo del mdulo UniversoNatural.Adelante!

12. Las partculas fundamentales de un tomo son: a) Iones, electrones, protonesb) Protones, electrones, neutrones c) Electrones, protones, basesd) Bases, electrones, neutrones

Una vez que hayas respondido todas las preguntas, verifica en el Apndice 1 tusrespuestas, y cuenta el nmero de respuestas correctas que obtuviste. Compara tusresultados con la siguiente escala.

Habilidades y saberes que debo tener S No

consultas en Internet)

Conozco y aplico estrategias o tcnicas de estudio como apoyo a mi aprendizaje (mapas

Identifico los fenmenos y aspectos geolgicos

Conozco los nmeros reales y el lenguaje algebraico

estudio

TOTAL

Parte 2

En la siguiente tabla, indica So Nosegn sea tu respuesta para cada afirmacin.Debes hacerlo con honestidad, pues de esta manera podrs identificar si cuentascon las habilidades y saberes necesarios para iniciar con el desarrollo del mdulo.



18/256

18


Al concluir la Parte 2 debers identificar cules son las habilidades y competenciasque respondiste negativamente, con la finalidad de trabajar sobre ellas para conso-lidarlas antes de iniciar el mdulo y as procurar que no se te presenten dificulta-des para adquirir los saberes y habilidades que se abordan en el mdulo Universonatural.

No olvides que cuentas con el apoyo de la asesora acadmica en los Centros deServicio de Preparatoria Abierta, en caso de enfrentar dificultades.

Ests listo(a)? Comencemos.



19/256

19

1

Materia y energa

Qu voy a aprender y cmo?Te has preguntado alguna vez: de qu est hecho todo lo que nos rodea? Qu es lo que ocurre cuando algo se transforma? Siobservas detalladamente a tu alrededor notars que todo ocupa un lugar o un espacio y est influenciado por la gravedad. Quizstambin has observado que al quemar un papel se transforma en cenizas o que un grano de frijol se transforma en una planta.En esta unidad vas a comprender los cambios de la materia y a establecer las relaciones entre la ciencia y los diversos aspectosde tu vida.

Con qu propsito?El propsito esta unidad es que analices los fenmenos naturales fsicos y qumicos del entorno para comprender que sonproducto de la interaccin de las caractersticas, propiedades y manifestaciones de la materia y de la energa presentesen el Universo, constituyentes de todo lo que nos rodea, inclusive de nosotros mismos.

Qu saberes trabajar?Observa el esquema de la pgina siguiente, en l encontrars los saberes que se desarrollarn en esta unidad.

UNIDAD

01_Universo_Unidad1.indd 19 12/10/12 11:31 PM


20/256

U1MATERIA Y ENERGA

20

Estructura atmica

Propiedades de la materia

La tabla peridica

Niveles de organizacin de la materia

Estados de agregacin de la materia,caractersticas y cambios

Nomenclatura de compuestosorgnicos

Disoluciones

Manifestaciones de la energa

Ley de conservacin de la materia deLavoisier

Cambios qumicos, fsicos y nuclearesde la materia

Nomenclatura de compuestosinorgnicos

Concepto, caracterrsticas y di ferenciasde: elemento, compuesto y mezcla

Enlaces qumicos

Grupos funcionales

Tipos de energa

Materia y energa



21/256

Universo natural

21

Cmo organizar mi estudio?Lo ms recomendable es que dediques a tus estudios dos horas diarias, durante cinco das de lasemana, procurando mantener un horario fijo; distribuye tu carga de la manera que te resulte msconveniente, para no hacer todo el trabajo de la semana en un solo da.

Si dedicas 10 horas por semana podrs terminar la unidad en poco menos de un mes. Acontinuacin se presenta una propuesta de cronograma:

CRONOGRAMA DE ESTUDIO

Semana Avances

1 Estructura atmica (avances en el conocimiento del tomo)

2

Ley de conservacin de la materia de Lavoisier

Niveles de organizacin de la materiaConcepto, caractersticas y diferencias de: elemento, compuesto y mezclaPropiedades de la materiaCambios qumicos, fsicos y nucleares de la materiaEstados de agregacin de la materia, caractersticas y cambiosEnlaces qumicos

3

La tabla peridicaNomenclatura de compuestos inorgnicosNomenclatura de compuestos orgnicosGrupos funcionalesDisolucionesTipos de energaManifestaciones de la energa

Cules sern los resultados de mi trabajo?Al trmino de esta unidad podrs:

Comprender y explicar las ideas de Leucipo y Demcrito; los modelos atmicos de Dalton,Thomson, Rutherford y Bohr; y la forma de orbitales atmicos y clculo de nmeros cunticosmediante la configuracin electrnica de Dirac-Jordan, para conocer la historia y evolucin de laconcepcin del tomo, con el fin de entender la materia discreta o atomizada.

Describir analticamente los conceptos de cada uno de los niveles de organizacin y ubicarlosjerrquicamente, considerarte parte de ellos y dimensionarlos en el entorno.

Describir de manera sistemtica las diferentes caractersticas y propiedades que presenta lamateria, tomando ejemplos de tu entorno.

Analizar las observaciones, ideas, mediciones y experimentos que sustentan las teoras sobre laestructura de la materia para explicar sistemticamente tu entorno.

Describir las caractersticas de cada uno de los estados de agregacin para reflexionar eidentificar cul de ellos es ms comn en tu entorno.

Explicar los distintos cambios que puede presentar la materia y ejemplificarlos con fenmenoscotidianos.



22/256

U1MATERIA Y ENERGA

22

Contrastar e identificar los datos proporcionados por la tabla peridica para ubicar sistemtica-mente los elementos en su posicin correspondiente, de acuerdo a sus caractersticas.

Describir sistemticamente la Ley de conservacin de la materia y ejemplificarla para demostrartu comprensin y apoyar tu estudio.

Reconocer y utilizar de manera autnoma las normas que indica la IUPAC para apropiarte de unlenguaje propio de la Qumica.

Escribir el nombre y la formula de compuestos orgnicos e inorgnicos de acuerdo a losrequisitos de la IUPAC para utilizar el lenguaje de la qumica.

Realizar sistemticamente clculos de concentracin de soluciones para determinar la cantidadde soluto presente en una solucin.

Analizar las diferentes formas de manifestacin de la energa, para identificar aquellas con lasque se puede beneficiar la humanidad sin perjudicar al medio ambiente.

INICIO

Algn da has escuchado lapalabra material o materia?

Existe para ti alguna

diferencia entre los conceptosde materia y material?

DALE VUELTAS

Alguna vez te has preguntado sobre la naturaleza del universo? has investigadosobre el origen del universo? Para dar respuesta a dichos cuestionamientos te suge-rimos revisar el Atlas del Universo (SM de Ediciones, 2006) en dnde encontrarsartculos como el siguiente:

A travs de la historia de la humanidad cientficos, filsofos y muchos otros hom-bres y mujeres han invertido gran parte de su tiempo en estudiar las propiedadesde la materia a travs de anlisis descriptivos y experimentales. Algunos filsofosgriegos llegaron a pensar que las personas y los objetos estaban constituidos porcuatro elementos: aire, tierra, agua y fuego. Sin embargo, despus de muchos pensamientos y teoras se lleg a una aprobacin uniforme de que el universo est

formado de materia.Comomateriase puede definir a todo aquello que ocupa un espacio y tienemasa, por ejemplo, la mochila, la ropa, una silla, t, ella, yo, en fin todo lo que nosrodea. La palabra espacio se refiere al volumen y masa es la cantidad de materiaque posee un objeto o cuerpo.

La verdadera naturaleza del Universo

Durante los primeros das de vida del Universo, no haba nada: ni estrellas, ni planetas, ni siquiera una

mnima partcula de polvo. Tras unos mil millones de aos, empezaron a configurarse las estrellas a partir

de la masa gaseosa que entonces formaba el joven Universo. Toda la materia que el Universo contiene seencuentra en constante transformacin, incluso los gases y las partculas de polvo. Hacia el ao 400 a.C.,

se crea que le Universo estaba compuesto precisamente por los cuatro elementos bsicos: fuego. Aire,

agua y tierra. Por el contrario, el filsofo griego Demcrito pensaba que la materia estaba formada por

elementos minsculos a los que llamo atomos. Sus ideas vanguardistas quedaron olvidadas durante los

siglos, hasta que el qumico ingles John Dalton elabor en 1803 la teora atmica.



23/256

Universo natural

23

Materia y material no es lo mismo; la palabra material se refiere a la aplicacin o aluso que le damos a la materia, por ejemplo, un lpiz sera un material educativo, unladrillo se refiere a un material de construccin. Un material est formado por unconjunto de elementos de la materia, por ejemplo, un lpiz generalmente est for-mado por grafito, madera y goma, el material es el lpiz y sus elementos de la ma-teria seran el grafito, madera y goma.

Ahora que hemos revisado la diferencia entre materia y material, voltea a tualrededor, y de los objetos que te rodean identifica el material y la materia de queestn hechos.

Al identificar de qu estn hechas las cosas, estamos estudiando qumica. Sa-bes por qu? Sencillo, porque es la ciencia que estudia la materia cualitativamente,es decir, centra su inters en conocer de qu estn hechas las sustancias y las cosas.

Adems, responde a cuestiones cuantitativas ya que estudia en qu cantidades seencuentra cada sustancia y sus propiedades de transformacin. Dichas propieda-des nos permiten distinguir una cosa de otra.

El Sol.

01_Universo_Unidad1.indd 23 12/11/12 10:22 AM


24/256

U1MATERIA Y ENERGA

24

En los siguientes recuadros dibuja tres objetos que identifiques a tu alrededor.Haz los dibujos lo ms detallados que puedas y escribe sobre las lneas el ma-terial y la materia de que estn hechos los objetos que dibujaste.

1

Cuando termines la actividad verifica tus respuestas en el Apndice 1.

Conocer las propiedades de los objetos de nuestro alrededor nos permite identifi-car que las cualidades cuantitativas y cualitativas son los principales parmetrospara establecer los elementos de elaboracin de los objetos que nos rodean. Pode-mos resumir que la materia est presente en todo espacio y es gracias a ella quepodemos llegar a satisfacer nuestras necesidades.

Estructura atmica (avancesen el conocimiento del tomo)Entre los aos 600 a 300 a.C., diversos filsofos griegos se preguntaron: De questn hechas las cosas? Algunas de sus respuestas fueron las siguientes:

Ests trabajandopara comprender y

explicar las ideas deLeucipo y Demcrito; los

modelos atmicos de Dalton,Thomson, Rutherford, Bohr, y

la forma de orbitalesatmicos y clculo de

nmeros cunticos medianteconfiguracin electrnica de

Dirac-Jordan, para conocer la

historia y evolucin de laconcepcin del tomo, con el

fin de entender la materiadiscreta o atomatizada.

Material______________

Elementos de la materia

Material______________


Material______________




25/256

Universo natural

25

Tales de Mileto(640-546 a.C.): Deca que las cosas estn hechas de agua. Pen-saba que la Tierra flotaba sobre agua y la naturaleza misma dependa del agua. Anaxmenes de Mileto(588-524 a.C.): Manifestaba que las cosas estaban he-chas de aire. Tena la idea de que el aire era capaz de transformarse en todas lascosas, por ejemplo, en agua, en fuego y en tierra. Herclito de Efeso (540-480 a.C.): Mencionaba que las cosas estaban hechas

de fuego, porque para l todo se encontraba en constante movimiento y trans-formacin, como el fuego. Empdocles de Acragas(490-430 a.C.): Deca que las cosas estaban hechas deagua, tierra, aire y fuego. Todas las cosas se forman por mezclayseparacin deestos cuatro elementos. Adems, el proceso del devenir del mundo recorre c-clicamente cuatro etapas, de un modo regular y automtico. Anaxgoras de Clazmene(500-428 a.C.): Tena la idea de que las cosas esta-ban hechas de partculas elementales o semillas a las cuales llam homeome-ras, que significa partculas semejantes. En todas las cosas hay semillas de to-das las cosas, de tal manera que todo est en todo. Las cosas son distintas unade otras porque hay ms semillas de un tipo que de otras.

Aristteles de Estagira(384-322 a.C): Pensaba que los objetos estaban con-

formados por agua, tierra, aire y fuego, los cuales se generan a partir de lascombinaciones de propiedades opuestas. Estas propiedades son el fro, el calor,la humedad y la sequedad. Por ejemplo, el calor y la sequedad originan el fuego;el fro y la humedad originan el agua; el calor y la humedad originan el aire; elfro y la sequedad originan la tierra.

La escuela de Atenas, RafaelSanzio (1483-1520).



26/256

U1MATERIA Y ENERGA

26

Curiosamente en la India en el periodo 600 a 500 a.C., se desarroll la idea deque las cosas estn hechas a partir de la combinacin de cinco bhutas o ele-mentos,los cuales son: akasa(cielo), vayu(aire), tejas(fuego), ap(agua) yKshi-ti(tierra).

Ideas de Leucipo y Demcrito

Por otra parte, los filsofos Leucipo de Mileto (alrededor del ao 500 a.C.) y sudiscpulo Demcrito de Abdera (470-380 a.C.) pensaron que al dividir cualquierobjeto a la mitad y una de estas mitades dividirla a la mitad y dividiendo una de

estas mitades a la mitad y as sucesivamente, va a llegar el momento en que no sepodr dividir ms, es decir, se llegar al punto de la discontinuidad de la materia,por lo cual concluyeron que la materia est formada por partculas diminutas eindivisibles, a las cuales Demcrito llamo tomos. Sin embargo, su teora no fuepopular quizs tambin porque se opona al pensamiento de Aristteles, el cualconsideraba que la materia era continua, es decir, que un objeto se podra dividirinfinitamente. El poeta romano Tito Lucrecio Caro (95-55 a.C) expuso la teoraatomista de Demcrito en un largo poema titulado De Rerum Natura (Sobre lanaturaleza de las cosas).

2Comprueba la teora de Leucipo y Demcrito. Necesitas una hoja de papel ta-mao carta y tijeras.

1. Toma la hoja de papel y crtala a la mitad

2. Toma una de las mitades y crtala a la mitad

3. De estas dos mitades toma una, crtala a la mitad y repite esto hasta que ya no puedasdividir la hoja a la mitad.

Materia SecoHmed

Fro

CalorLa combinacin de las propiedadesopuestas.



27/256

Universo natural

27

- Qu pasa con la materia de los objetos cuando los divides? Retoma las ideas de Leucipoy Demcrito para fundamentar tu explicacin.

Una vez que hayas concluido, verifica tus respuestas en el Apndice 1.

El hecho de no poder dividir ms la materia fue la base de Leucipo y Demcritopara concluir que la materia est formada por partculas indivisibles, a las que lla-maron tomos.

La qumica da un giro cuando Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) realizalos primeros experimentos qumicos cuantitativos sobre los cambios o transforma-ciones de la materia. Con ellos demostr que la cantidad de materia al inicio y alfinal de la transformacin es la misma. Para llegar a esta conclusin estudi la com-posicin del yeso, lo calent para extraer el agua que contena y midi la cantidadde agua liberada, concluyendo que en ningn momento se perda sustancia alguna.Llev a cabo otro experimento utilizando solo agua, la cual hirvi y recolect el

vapor de agua; este procedimiento lo hizo durante 101 das y en todo momento lacantidad de agua al inicio y evaporada fue la misma.

Modelo de Dalton

Continuando sobre esta misma lnea, en 1803 el ingls John Dalton (1766-1844)retom la palabra tomo y formul el primer modelo atmico o teora atmica, laque public en 1808. Pero, qu es un modelo atmico? Es una propuesta para ex-plicar la conformacin de la materia, es decir, su estructura, o el conjunto de rasgosque la caracterizan y la hacen ser como es. El modelo atmico de Dalton contestala pregunta: De qu est hecha la materia?La materia est formada por partculaspequeas llamadas tomos que no pueden destruirse. Los tomos tienen peso ycualidades propias, adems de que forman elementos al combinarse con otros to-mos, iguales o diferentes, segn sean las caractersticas de las sustancias u objetos.

Para contextualizar dicho planteamiento, imagnate un jardn, ste podra ser lamateriay sta se encuentra formada por plantas, que toman el papel detomos, ysin los tomos no existira la materia, es decir, no se pueden quitar o destruir; algu-nas flores son iguales y otras son diferentes, cada flor igual se puede relacionar con

un elemento, ahora imagnate cortar tres diferentes flores y colocarlas en un florero,las flores as combinadas puede ser un ejemplo de lo que llamamos un compuesto.La teora de Dalton ayud a ir entendiendo el comportamiento de la materia.

Para entender de manera precisa a qu se refera con las palabras elemento y com-puesto, realiza la siguiente actividad.

Sobre este tema, consulta:.

Ms informacin en...



28/256

U1MATERIA Y ENERGA

28

Busca y escribe en las siguientes lneas la definicin de:

Elemento:

Compuesto:

Es probable localizar las definiciones de ambos en diccionarios de la lengua, en diccionariostemticos (de trminos de fsica o qumica) y en libros de texto sobre qumica. Analiza ambasdefiniciones e identifica cul es la diferencia entre elemento y compuesto y la relacin quetienen con el modelo de Dalton. Escrbelo aqu.

Verifica tus respuestas en el Apndice 1.

En la naturaleza se pueden encontrar elementos, como oxigeno y oro, y compues-tos, como agua y sales. Dalton public en 1803 la ley de las proporciones mltiples,que dice que los elementos se combinan en proporciones fijas para formar com-puestos. Por ejemplo, cuando dos tomos de hidrgenos se combinan con un to-mo de oxgeno forman el agua (H2O). A partir del fundamento de esta ley, Daltonpublic la primera tabla peridica en funcin de los pesos atmicos de los elemen-tos. En 1808 Dalton public Un nuevo sistema de filosofa qumica, en el que dis-cuta con gran detalle su teora atmica.

Con el paso del tiempo Dalton retom del poeta Lucrecio la palabra tomo,con la finalidad de establecer una nueva teora; es decir, pasaron aproximadamente2000 aos. Pero, qu ocurri en esos aos? Durante estos aos surgieron la alqui-mia, la iatroqumica, el flogisto, la etapa de Lavoisier y descubrimientos como los

rayos catdicos, los electrones, protones, los rayos X y la radiactividad.Con el transcurso del tiempo las teoras y las concepciones de la estructura

atmica han cambiado, pero sin lugar a dudas todas y cada una de ellas han solidi-ficado la teora de lo que hoy conocemos como tomo.

Radiactividad:propiedad de ciertoscuerpos cuyos tomos, aldesintegrarse espon-tneamente, emitenradiaciones. Su unidadde medida en el SistemaInternacional es elbecquerel (Bq), llamado

as en honor a Antoine Henry Becquerel,descubridor de laradiactividad.

glosario

El alemnWilhelmK on r ad R en tg en(1845-1923) descubre en1895 los rayos X, aquellosque se utilizan ahora demanera comn en loshospitales, centros m-dicos o laboratorios paraobservar nuestros huesoso para detectar enferme-

dades del cuerpo a travsde una radiografa.

3



29/256

Universo natural

29

Modelo de Thomson

En 1897 el ingls Joseph John Thomson (18561940)comprob que los rayos catdicos son un flujo de par-tculas cargadas negativamente, a las cuales llamelectrones (palabra del griego que significa mbar).

As mismo propuso un modelo atmico, en el cualplantea que los tomosestn formados por partculasde carga positiva y carga negativa distribuidas de ma-nera uniforme en el interior del tomo. Adems indi-ca que el tomo es elctricamente neutro y estable, esdecir, el tomo est formado por electrones y proto-nes, los cuales se encuentran en la misma cantidad, yesta neutralidad le da estabilidad al tomo. Estas partculas cargadas se conocencomo partculas subatmicas, porque se encuentran en el interior del tomo.

Thomson logr medir el cociente entre la masa y la carga negativa, si bien nopudo medir cada una por separado. Para Thomson el tomo sera como una esferacon muchos grnulos, los cuales representan protones y electrones como en lafigura siguiente, algo parecido a la fruta que se llama granada, pero sin cascara.

El modelo atmico de Thomson fue muy sencillo y no logr explicar muchos fen-menos f sicos, por ejemplo, el por qu un haz de luz al incidir sobre una laminilla deoro se desviaba, si se consideraba en ese entonces al tomo como espacio vaco y seesperaba que el haz de luz atravesara la laminilla. Sin embargo, el modelo atmicode Rutherford logr explicar este fenmeno f sico.

Nancy MartnGuaregua, en el artculo La alquimia, precursora de la qumica moderna, publica-

do en la revista Materiales avanzados, menciona que la alquimia es una antigua tcnica cu-

yos objetivos principales eran descubrir una sustancia que transmutara los metales ordinarios

en oro y plata y, por otro lado, encontrar los medios para descubrir el elxir de la inmortalidad.

Esto se resuma en la bsqueda de la llamada piedra filosofal. Recordemos que una transmuta-

cin se define como la separacin de las partculas ms pequeas de un metal y su recombina-

cin en otro. Esta piedra filosofal es un misterio, pues nunca fue un objeto fsico en s, sino ms

bien un supuesto camino de perfeccin humana, de conducta y de tica personales.

La palabra alquimia procede del rabe al k imiya o al khimiya, que se divide en dos partes,

el artculo al y el trmino khimiya, que significa echar juntos o verter juntos. La palabra rabe

khimiya, sin el artculo, dio lugar al trmino qumica en castellano y otras lenguas.

La alquimia se practic desde el siglo IVa.C. hasta el surgimiento de la qumica y las cien-

cias naturales, bien entrado el siglo XVIII. Su poca de esplendor fue la Edad Media, pero se si-

gue practicando hoy.

Materiales Avanzados (2008). La alquimia, precursora de la qumica moderna [en lnea].

Disponible: < http://www.iim.unam.mx/revista/pdf/numero11.pdf>. [Consulta: 18/09/2011].

La Alquimia (siglo a.C.hasta comienzos del d.C.):Considerada como una pseudo-ciencia, se bas principalmenteen la bsqueda de sustancias quetransformaran (transmutacin)los metales, como el plomo y elcobre, en metales preciosos,como la plata y el oro. Duranteesta bsqueda se crearon algu-

nos instrumentos de laboratoriocomo sartenes, embudos, mor-teros, crisoles, equipos de desti-lacin y sustancias como el cidomuritico (el que se usa para la-

var los trastes o el bao), el whis-ky, el brandy, el vino y la cerveza.



30/256

U1MATERIA Y ENERGA

30

Modelo de Rutherford

El f sico y qumico Ernest Rutherford, (18711937), discpulo de Thomson, sededic al estudio de las partculas radioactivas logrando clasificarlas en alfa (),beta () y gamma (), las cuales tienen carga positiva, negativa y neutra. Encontrque la radiactividadiba acompaada por una desintegracin de los elementos, loque le vali ganar el Nbel de Qumica en 1908. El modelo atmico de Rutherfordprob la existencia del ncleo atmico. Para ello utiliz un bloque de plomo con uncompartimento en el que coloc sal de uranio. Al irradiar luz a dicha sustancia, stase propag en lnea recta, en un solo haz, impactando en una pared en un slopunto.

Despus coloc una carga positiva y negativa en el paso de la luz y observ en

la pantalla tres impactos de luces, una se desviaba hacia la carga positiva, otra lohaca a la carga negativa y una no sufra modificacin. Ahora bien, cuando Ruther-ford supo que los polos opuestos se atraen, dedujo que la luz que se desva hacia lacarga positiva debe tener carga negativa, as que la llam beta (), la luz que sedesva hacia la carga negativa debe ser positiva, y la llam alfa (), y la que no sufradesviacin y no tena carga, la llam gamma ().

En 1911 Rutherford utiliz los rayos alfa y los hizo pasar a travs de una lmina deoro delgada, repitiendo el experimento de Thomson, y observ que una pequeaparte se desviaba, como si se impactaran los rayos alfa con algo de frente, algo pa-recido a un juego de villar o de canicas.

Experimento de Rutherford.

Naturaleza de la radiactividad.

Experimento de Rutherford.Descubrimiento del ncleo.



31/256

Universo natural

31

A lo mejor te preguntars, cmo estn distribuidos los electrones yprotones en el tomo?, el tomo est formado slo por electrones y pro-tones?

Rutherford propone que el tomo est formado por un ncleo y unacorteza. En el ncleo se encuentra concentrada toda la carga positiva y casitoda la masa del ncleo. El ncleo de un tomo es alrededor de 100,000

veces ms pequeo que el tamao del tomo en s. La corteza en su mayo-ra es espacio vaco y en ella los electrones se mueven a gran velocidad al-rededor del ncleo. Los electrones no caen en el ncleo, ya que la fuerza deatraccin de las cargas positivas es contrarrestada por la tendencia delelectrn a continuar movindose en trayectoria circular.

Elabora un mapa mental sobre el modelo de Rutherford. Recuerdaque debes incluir todos los elementos significativos del modelo.

Verifica tu respuesta en el Apndice 1

4

Gestin del aprendizaje

Mapa mental: es un or-ganizador grfico que tepermite comprender a pri-mera vista lo que se deseaexpresar. Un mapa mentalse representa por medio deimgenes elegidas por ti,recuerda, deben ser ms decuatro imgenes, con la fi-

nalidad de que puedas re-cordarlo ms fcilmente.

Concepcin del tomo de Rutherford.



32/256

U1MATERIA Y ENERGA

32

Los modelos atmicos de Thomson y Rutherford proporcionaron las bases paracomprender y explicar la naturaleza del tomo.

El modelo de Rutherford expresa que existen dos cargas, la positiva de los pro-tones, los cuales se sitan en el ncleo del tomo y la negativa de los electrones, quese ubican alrededor del ncleo. Sin embargo, y aunque los estudios de Rutherfordhaban aportado una gran cantidad de informacin sobre la estructura atmica,an se pensaba que faltaba conocer ms secciones del tomo, que complementa-ban a los protones y electrones.

Derivado de esto, en 1932 se descubri que el tomo no solo est formado porcargas positivas y negativas, y fue James Chadwick quien confirm la existencia deotra partcula subatmica sin carga elctrica y cuya masa es igual a la de un protn,llamada neutrn. En la siguiente tabla se indican las partculas subatmicas del

tomo, sus masas y sus cargas.

Partculas subatmicas del tomo

Partculasubatmica

Smbolo Masa en gramosCarga elctrica en

coulombsLocalizacin

Electrn e 1.67262 x 10-24 -1.602 x 10-19 Fuera del ncleo

Protn p, p 9.10939 x 10-28 1.602 x 10-19 Interior del ncleo

Neutrn n 1.67262 x 10-24 0 Interior del ncleo

A partir del conocimiento de la composicin del tomo surgieron preguntas que elmodelo atmico de Rutherford no explicaba, tales como, todos los electrones tie-

ne el mismo nivel de energa?, cmo es fsicamente un tomo? La propuesta deBohr respondera a estas preguntas.

Modelo de Bohr

En 1913 el dans Niels Bohr (1885-1962) uti-liz la idea de que la energa estaba cuantiza-da (enunciada por Max Planck) utilizando elmodelo atmico de Rutherford para propo-ner su modelo atmico, que postula lo si-guiente: Los electrones giran alrededor delncleo en rbitas circulares ocupando las r-

bitas de menor energa, es decir, las ms cer-canas al ncleo. Cada rbita tiene un nivel deenerga constante. Los electrones pueden sal-tar de una rbita de menor energa a otra demayor energa si absorben energa (Bohr los



33/256

Universo natural

33

llam electrones excitados) y cuando los electrones excitados regresan a su rbitaemiten energa, llamada fotones o cuantos de energa o paquetes de energa.

Para comprobar el modelo atmico de Bohr hay instrumentos capaces de atra-par los fotones emitidos por un tomo; cuando esto sucede el instrumento mandauna respuesta de salida llamada espectro de lneas, una hoja impresa con lneas quese comparan con un patrn caracterstico de cada tomo y se verifica que se tratadel tomo en estudio.

Por otra parte la energase define como la capacidad para hacer un trabajo,por lo que casi siempre lo relacionamos con el movimiento o con la electricidad;sin embargo, hay muchos tipos de energa, por ejemplo, la energa solar (luz solar),la elctrica (la electricidad de una casa), la trmica (el calor del cuerpo humano o elfuego), la qumica (fase oscura de la fotosntesis) y la f sica (mezclar agua con az-

car o unir dos superficies), entre otras. Para entender mejor el modelo de Bohr,haremos una analoga con el sistema solar.

La Tierra, al igual que los dems planetas (con los que ejemplificamos los elec-trones) se encuentran girando en orbitas alrededor del sol (ncleo). Para despla-zarse de un punto a otro un cuerpo necesita energa; los planetas ms cercanos alsol necesitan menos energa para completar una vuelta en comparacin con losms lejanos, adems, la energa que utiliza un planeta entre una vuelta y otra esconstante (niveles de energa).

Ahora bien, cuando se dice quelos electrones pueden saltar de un ni-

vel a otro, podramos imaginarnos aun alpinista cuando escala una mon-

taa, para subir necesita emplearenerga, es decir, el cuerpo necesitaabsorber o ganar energa, pero al ba-

jar desprende esta energa (fotones),es ms fcil bajar y ms si cae al vacio,

ya que se impactara con el suelo conla misma cantidad de energa con laque subi.

Con el apoyo de otras ciencias,como la fsica y las matemticas, seencontr que el tomo tiene 7 nivelesde energa.

Bohr formul una ecuacin para saber cuntos electrones son permitidos en

cada nivel de energa:Nmero de electrones en un nivel de energa

2n2 (1)

tomo de Bohr. El crculo enverde representa el ncleo ylos crculos en azul represen-tan los 7 niveles de energa.El crculo en negro representaun electrn ubicado en el

primer nivel de energa, elcual absorbe energasuficiente para saltar alcrculo 4 o al nivel de energanmero 4 (circulo en rojo)despus el electrn regresa asu nivel de energa emitiendoenerga (cuantos). Nonecesariamente el electrntiene que regresar directa-mente a su nivel original, lopuede hacer paulatinamentecomo si bajara una escalera.



34/256

U1MATERIA Y ENERGA

34

3 electrones 9 electrones

Donde nes el nmero de nivel de energa. Por ejemplo, para los tres primeros ni-veles de energa, la cantidad mxima de electrones permitidos son:

Nmero mximo de electrones en el primer nivel de energa:2(1)2 2Nmero mximo de electrones en el segundo nivel de energa: 2(2)2 8Nmero de electrones en el tercer nivel de energa:2(3)2 18Cmo te imaginas que estaran representados 3 y 9 electrones usando el mo-

delo atmico de Bohr?Observa la siguiente figura, donde se muestra la respuesta.

Usando la representacin del tomo de Bohr elabora los diagramas para cincoy siete electrones.5

Al terminar la actividad, compara tus diagramas con los que se encuentran en elApndice 1.



35/256

Universo natural

35

Es fcil recordar los diagramas de Bohr si los relacionamos con la forma del sistemaplanetario, donde cada orbital sera un nivel de energa y los electrones contenidosen un mismo nivel tendran la misma energa.

El modelo debe explicar los fenmenos naturales, por ejemplo, la luz. El mode-lo atmico de Bohr explica el comportamiento de la luz solar; si nuestra vista fueracapaz de observar objetos movindose a la velocidad de la luz, la luz solar se obser-

vara como flashazos de una cmara fotogrfica debido a la emisin de fotones. Talvez has observado que la luz solar al atravesar una gota de agua o prisma se des-compone en colores, formando el arco iris. Esto es porque a cada color le corres-ponde un fotn con una cierta frecuencia o energa emitida. La luz que observamoses una mezcla de fotones o colores.

Para la dcada de 1920 se consideraba que la luz viajaba en el espacio como onda,

es decir, un movimiento parecido al que presenta el agua cuando se lanzauna piedraen ella. Tambin se saba que las ondas estaban formadas por dos componentes per-pendiculares entre s, uno elctrico y otro magntico (onda electromagntica). Sinembargo, en 1924 el francs Louis V. de Broglie seal que la luz tiene un doble com-portamiento (comportamiento dual), es decir, como onda y como partcula. Las ma-temticas del modelo atmico de Bohr se fundamentaron principalmente en elcomportamiento como onda y no tomaban en cuenta el comportamiento como par-tcula, esto represent una debilidad a su modelo atmico y discusiones entre los cien-tficos que apoyan y entre los que criticaban el modelo atmico. Unos aos despus, lapropuesta de Dirac y Jordan da unificacin matemtica a estos dos comportamientos.

Dirac-Jordan

Forma de orbitales atmicos y clculo de nmeros cunticosmediante configuracin electrnica

Los f sicos alemanes Paul Adrien Maurice Dirac (1902-1984) y Ernest Pascual Jor-dan (1902-1980) formularon en 1926 la teora de la mecnica cuntica, llamadaTeora de la transformacin. Dirac comparti con Erwin Schrdinger el PremioNobel de Fsica en 1933. Dirac y Jordan tomaron como base las aportaciones decientficos como Schrdinger, Werner Karl Heisenberg, Wolfgang Ernest Pauli, Al-bert Einstein, entre otros, para proponer su modelo atmico mecnico cuntico(cuantos de energa) conbase al doble comportamiento del electrn, como part-cula y como onda, a travs de cuatro nmeros representados con letras: n,l,mys.nes elnmero cuntico principal: determina el nivel de energa de cada electrn en

el tomo. Los valores que puede tomar son: n1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7.

les elnmero cuntico secundario: Determina la forma del espacio en la quevan a desplazarse los electrones. A estas formas de espacio se le llaman orbita-les, o subniveles de energa.

Qu tomo utiliz Bohr paraproponer su modelo atmico?Utiliz el hidrgeno, ya que es

el elemento ms pequeo,solo contiene un protn y un

electrn en su forma mssimple. Sin embargo, el

modelo atmico de Bohr noes aplicable a tomos con

ms de un electrn.

DALE VUELTAS



36/256

U1MATERIA Y ENERGA

36

La frmula para calcular los valores les:

l = n 1 (2)

Sustituyendo los valores de nen la frmula 2, por ejemplo, para n1, l1 10;para n2, l2 11; y as sucesivamente, por lo tanto, los valores que puedetomar lson 0, 1, 2, 3, 4, 5 y 6.

En la tabla siguiente se indica la forma de los orbitales de energa para cadavalor de l.

Forma del orbital de energa

Valor de l Forma del orbital Letra que lo representa

0 Esfrica s

1 Cacahuate p

2 Difusa d

3 f f

4 g g

5 h h

6 i i

Las letras que representan al valor de lcon 0, 1 y 2 son s, p y d, stas se tomaron de laprimera letra de la palabra en ingls de la forma orbital, por ejemplo, esfera en ingls se escribesferic y por eso se tom la letra s. A partir de la letra d se sigui un orden alfabtico debido aque no se encontr una forma geomtrica conocida al subnivel para asignarle (la letra e no se usporque es el smbolo del electrn). La forma del orbital se determin a partir de las probabilidadesde encontrar el electrn en ese subnivel de energa, el contorno de todas las probabilidades da laforma del orbital, por ejemplo, cuando l 0 la forma del orbital es una nube con forma de esfera

y para l 1 su forma es parecido a un cacahuate (uno por cada eje).

l0 l1



37/256

Universo natural

37

m, es elnmero cuntico magntico: determina la cantidad de electrones encada subnivel de energa y la orientacin de los orbitales de energa en el espacio.

La frmula para calcular los valores de m es:

m 2 l 1 (3)

Donde les el nmero cuntico secundario.Sustituyendo los valores de l en la frmula 3, por ejemplo, para l 0,

m2(0) 1 1;para l1, m2(1) 1 3; y as sucesivamente, por lotanto, los valores que puede tomar mson 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13.

Cada uno de estos valores indica la orientacin que tendra un orbital en elespacio, por ejemplo, cuando m es igual a 1, slo tendra una orientacin,cuando mes igual a 3 tendra tres orientaciones posibles y as sucesivamente.

En la tabla siguiente se muestran los 4 primeros valores de my las corres-pondientes orientaciones de los orbitales en el espacio.

Orientaciones de los orbitales en el espacio

Valor de m Orientaciones Ubicacin en el espacio (x, y, z)

1 0x

y

z

3 -1, 0, 1 x

z

y

*5 -2, -1, 0, 1, 2



38/256

U1MATERIA Y ENERGA

38

Para entender mejor las orientaciones orbitales imagina una recta numrica, la cualtiene nmeros enteros negativos a la izquierda, un cero en el centro y nmeros ente-ros positivos a la derecha, ahora se tiene que colocar una rana en algn nmero de larecta numrica de acuerdo a cada valor de msiguiendo la condicin de que uno deestos valores siempre va ser cero y los restantes deben tener las mismas posibilidadestanto a la izquierda como a la derecha, por ejemplo cuando m 1 solo hay una po-sibilidad de colocar la rana y es en el centro de la lnea recta y este valor es cero,cuando m 3 tendra tres posibilidades de las cuales una es el valor de cero, unatendra que ser a la derecha (1) y la otra a la izquierda (1), por lo tanto, los valoresson1, 0, 1, cuando m5 tendra cinco posibilidades, una es cero, dos a la derecha(1, 2) y dos a la izquierda (1,2), por lo tanto sus valores son2,1, 0, 1, 2.

La frmula para determinar la cantidad de electrones en cada subnivel de

energa es:

2m (4)

Donde mes el nmero cuntico magntico. Por ejemplo, para m 1, el nmerode electrones es igual a 2(1)2, habra dos electrones en ese orbital, para m 3, elnmero de electrones de 2(3) 6, habra 6 electrones en ese orbital.

Usando la frmula (4) para determinar la cantidad de electrones de cada sub-nivel, encuentra cuantos electrones se tienen para m5, m7 y m9.

s, es el nmero cuntico de spin o giro: determina la rotacin de los electronessobre su propio eje. Se sabe que la Tierra gira alrededor del Sol y aproximada-mente da una vuelta en 365 das, pero tambin sabemos que gira alrededor desu propio eje, dando una vuelta aproximadamente en 24 horas (un da); algosimilar hace el electrn, gira alrededor del ncleo y sobre su propio eje. Los

valores que puede tomarsson 12

y12

. Los valores destambin pueden repre-sentarse con una flecha hacia arriba y otra hacia abajo ( ).

6

Configuracin electrnica de los tomos a partir de los nmeros cunticos

Nmeros cunticos Nmero de

electrones

Forma del subnivel

de energaConfiguracin electrnica

n l m s

1 0 0 - , 2 s 1s2

2 0, 1 -1, 0, 13 (- )3 ( )

6 p 2s22p6



39/256

Universo natural

39

La configuracin electrnicase obtiene usando los nmeros cunticos, por ejem-plo, se multiplica el nivel de energa (n) por la forma del subnivel de energa (l)ysta se eleva a un exponente, que es la cantidad de electrones de cada orbital (2m).

La frmula de la configuracin electrnica es:

nl2m (5)

Por ejemplo, para n1,l0 y su forma es s, la cantidad de electrones de estesubnivel de energa es 2, el resultado (de la frmula 5) es 1s2; para n2, l 0, 1 ysus formas son s y p respectivamente, la cantidad de electrones de cada orbitalson 2 y 6, respectivamente, el resultado de la multiplicacin es2s

22p6; y as sucesi-vamente para los dems valores de n.

Con la finalidad de organizar tu aprendizaje, completa el siguiente cuadro, reto-mando las frmulas que se han explicado. Realiza esta actividad con muchocuidado, ya que este ser tu formulario. Al terminar verifica tus respuestas en el

Apndice 1.

7

Configuracin electrnica de los tomos a partir de los nmeros cunticos

Nmeros cunticosNmero deelectrones

Forma delsubnivel de

energaConfiguracin electrnica

n l m s

3 0, 1, 2 -2, -1, 0, 1, 25 (- )5 ( )

10 d 3s2 3p6 3d10

4 0, 1, 2, 3 -3, -2, -1, 0, 1, 2, 37 (- )7 ( )

14 f 4s24p6 4d104f14

5 0, 1, 2, 3, 4-4, -3, -2, -1, 0, 1, 2,

3, 49 (- )9 ( )

18 g 5s25p65d105f145g18

60, 1, 2, 3, 4,

5-5, -4, -3, -2, -1, 0,

1, 2, 2, 3, 4, 511 (- )11 ( )

22 h 6s26p66d106f146g186h22

70, 1, 2, 3, 4,

5, 6-6, -5, -4, 3, -2, -1,

0, 1, 2, 3, 4, 5, 612 (- )12 ( )

26 i 7s27p67d107f147g187h227i26

Descripcin de la frmula Frmula

Frmula para calcular el nmero de electrones en un nivel de energa. 2n2



40/256

U1MATERIA Y ENERGA

40

La aplicacin de la configuracin electrnica a los tomos sigue el principio cono-cido como: Principio Aufbau, el cual estipula que: Los orbitales de menor energase llenan antes que los de mayor energa. Si estn disponibles dos o ms orbitalesdel mismo nivel de energa, un electrn ocupa cada uno hasta que todos los orbita-les estn medio llenos.

En el siguiente diagrama, tambin conocido como diagrama de Moeller, se in-dica la forma de distribuir los electrones en un tomo.

Por ejemplo, el tomo de nen (su smbolo atmico es Ne) tiene 10 electrones,entonces primero se llenan los niveles de menor energa siguiendo el sentido decada flecha como se indica en el diagrama, por lo tanto su configuracin electrni-ca es 10Ne: 1s22s22p6; el tomo de calcio (su smbolo atmico es Ca) tiene 20 elec-trones y su configuracin electrnica es 20Ca: 1s22s22p6 3s2 3p6 4s2; el tomo decadmio (su smbolo atmico es Cd) tiene 48 electrones y su configuracin electr-nica es 48Cd: 1s22s22p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2.

A continuacin se presenta la configuracin electrnica del Nen que es10Ne: 1s22s22p6, donde s y p son la forma del orbital (esfrico y cacahuate, respec-tivamente).

Ncleo1s2 Ncleo1s22s2 Ncleo 1s22s22p6

Aufbau es una palabraalemana que significa

construccin.

glosario

Aumenta el nivel de energa

1s2

2s2 2p6

3s2 3p6 3d10

4s2 4p6 4d10 4f14

5s2 5p6 5d10 5f14 5g18

6s2 6p6 6d10 6f14 6g18 6h22

7s2 7p6 7d10 7f14 7g18 7h22 7i26



41/256

Universo natural

41

Con base en los contenidos anteriores, representa por medio de un diagramael tomo del calcio.

8

Para una mayorcomprensin sobre cmo

opera el principio de Aufbau,visita el sitio:

Ms informacin en...

Verifica tu respuesta en el Apndice 1

Ahora bien, la configuracin electrnica hoy en da es limitada, como lo indica elsiguiente diagrama,porque no se ha demostrado la existencia de los orbitales g,h e i.Cul diagrama usar?Se puede usar cualquiera de los dos.

Determina en tu cuaderno la configuracin electrnica del magnesio (Mg) y delPotasio (K), los cuales tienen 12 y 19 electrones, respectivamente. Verifica tusrespuestas en el Apndice 1.

9

Principio de Moeller.Distribucin de loselectrones en los orbitales.

Aumenta la energa

1s2

2s2 2p6

3s2 3p6 3d10

4s2 4p6 4d10 4f14

5s2 5p6 5d10 5f14

6s2 6p6 6d10

7s2 7p6



42/256

U1MATERIA Y ENERGA

42

El austraco Wolfgang Ernst Pauli(1900-1958) postul elPrincipio de exclusinde Pauli, elcual dice, Dos electrones no pueden tener los cuatro nmeros cunticos iguales, al menos uno esdiferente, si fueran iguales significa que ocuparan el mismo lugar en el mismo tiempo, lo cual noes posible. Por ejemplo, el tomo de Helio (He) tiene dos electrones, su configuracin electrnicaes He: 1s2, estos dos electrones se encuentran en el mismo nivel de energa (n 1), se mueven enel mismo nivel orbital (s) y espacio (m), pero difieren en el valor del spin, un electrn gira sobre supropio eje hacia un lado y el otro electrn gira en sentido contrario.

Completa el siguiente cuadro comparativo sobre las ideas y modelos de la es-tructura atmica. Si tienes dudas revisa los apartados anteriores.

10

Personajes que aportaronal desarrollo de laestructura atmica.

Ideas o Modelo Aportaciones significativas

Leucipo y Demcrito

- Los tomos de un mismo elemento son todosiguales entre s en propiedades.

- La formacin de compuestos resulta de la com-binacin de 2 o ms elementos

Joseph John Thomson

El tomo est formado por un ncleo y unacorteza. En el ncleo se encuentra concentradatoda la carga positiva.

El ncleo de un tomo es alrededor de 100,000veces ms pequeo que el tamao del tomo ens.

- El modelo es anlogo al de Rutherford.- Los electrones de los tomos se encuentran en

los niveles de ms baja energa.- Dedujo los niveles energticos.



43/256

Universo natural

43

Una vez que hayas completado el cuadro anterior responde el siguiente cuestionamiento.

1. Cmo contribuyeron los trabajos de Dalton, Thomson, Rutherford y Bhor en la concep-

cin del tomo que se tiene hoy en da?

Verifica tus respuestas en el Apndice 1.

Hasta este punto ya sabemos las respuestas a las preguntas que nos planteamos

antes, de qu est formada la materia?, cul es la composicin de los tomos?,cmo estn distribuidas las partculas que componen al tomo?, cmo es un to-mo? Este conocimiento permitir conocer y explicar principios y leyes que obede-ce la materia. Sus propiedades qumicas y f sicas se tratarn en los temas siguientes.

Ley de conservacin de la materia de LavoisierAlguna vez te has preguntado, la materia puede ser creada por el hombre?, re-cuerdas aAntoine Laurent Lavoisier?,l estableci ese tan conocido principio quedice que la materia no se crea ni se destruye, slo se transforma, es decir, todo loque nos rodea es modificado por la naturaleza, y puede serlo por el hombre para

crear nuevas cosas.La materia es todo lo que nos rodea, tanto vivo como no vivo y se puede orga-nizar en niveles, como lo veremos en el siguiente tema a detalle. Todo lo que usa-mos es porque la materia fue transformada en algo til o prctico para la humanidad.Por ejemplo, t transformas la materia cuando enciendes un cerrillo, un encende-dor, calientas las tortillas o tu comida, cuando respiras, cuando comes, cuandohablas, cuando sonres, cuando te mueves, cuando piensas, en fin, en toda accin,consciente o inconsciente, transformamos la materia.

En ningn momento se est creando la materia, sta ya exista antes de la trans-formacin, de hecho, an en la creacin y el desarrollo de un ser humano o el creci-miento de una planta se parte de la materia aportada por los nutrientes, no se estcreando materia. Esto permite pensar que la cantidad de materia es constante en el

universo. Lavoisier llev a cabo muchos experimentos cuantitativos, entre ellos de-termin que cuando el carbono se quema se combina con el oxgeno y forma dixidode carbono, y que existe una relacin entre la respiracin y la combustin; todos susresultados lo condujeron a enunciar la Ley de la conservacin de la materia o masa.La cantidad de materia se define como masa.

Ests trabajandopara describir

sistemticamente laLey de

Universo Natural Decrypted

Documents