Práctica de laboratorio 1-Las propiedades de las sustancias

Introducción:

Hemos realizado este trabajo con el fin de comprobar las distintas propiedades de ciertas sustancias. Como ya sabemos las sustancias pueden ser iónicas, covalentes moleculares, covalentes atómicas o metálicas y dependiendo del tipo de enlace (iónico, covalente o metálico) poseerán diferentes características.

Resumen:

Las sustancias con las que hemos trabajado han sido NaCl (cloruro sódico), I2 (yodo), H2O (agua destilada), C (grafito) y Cu (cobre).
Las propiedades estudiadas han sido la estabilidad térmica, la solubilidad (en agua, que es un disolvente polar y en éter, que es un disolvente apolar) y la conductividad eléctrica.
Para comprobar la estabilidad térmica hemos anotado el estado de agregación de cada una de las sustancias a temperatura ambiente y después de calentarlas durante tres minutos.
Para estudiar la solubilidad, tanto en agua como en éter, hemos mezclado los distintos compuestos, por separado, con los dos líquidos, también por separado.
Para comprobar la conductividad hemos situado cada sustancia como parte de un circuito eléctrico, si la bombilla de éste se encendía, entonces la sustancia era conductora, si no se encendía, la sustancia no podía conducir la electricidad.


Trabajo experimental:

Estabilidad térmica:

• Para averiguar la estabilidad térmica hemos colocado cada una de las diferentes sustancias en cinco tubos de ensayo.
• Hemos utilizado un termómetro para medir la temperatura ambiente y hemos anotado el estado de agregación de cada sustancia a dicha temperatura para después poder observar los cambios que se producen.
• Hemos empleado un mechero para calentar las distintas sustancias y hemos anotado en qué estado se encuentran éstas al haberlas calentado durante 1,2 y 3 minutos.

Solubilidad:

• Para estudiar la solubilidad de las cinco sustancias hemos mezclado éstas con agua destilada y hemos anotado si se disolvían o no.
• Después hemos retirado el agua y las hemos mezclado con éter y, de nuevo, hemos anotado si son o no son solubles.
• Por último hemos añadido a la disolución de agua y éter un gota de la disolución de yodo en éter y hemos observado lo que ocurre.

Conductividad:

• Para comprobar si las distintas sustancias conducen la electricidad hemos construido un circuito con una bombilla y una pila.
• Hemos observado si cada sustancia es conductora y hemos anotado lo ocurrido. En el caso del cloruro sódico, hemos provado su conductividad en estado sólido y disuelto en agua destilada. Y en el caso del H2O, hemos utilizado tanto agua del grifo como destilada.
  
• Esta vez, en lugar de utilizar C (grafito) y yodo hemos utilizado pentano y, como con las demás sustancias, hemos anotado lo que pasa.
• Hemos aprovechado el estudio de la conductividad para saber si las sustancias tienen más o menos resistencia.

Resultados y conclusiones obtenidas:

El cloruro sodico (NaCl):

• Es sólido a temperatura ambiente (22ºC) y continúa siendo sólido habiéndolo calentado durante tres minutos, aunque se oye como crepita por el calor permanece en el mismo estado de agregación. Por lo que se puede observar que los enlaces que lo unen son muy fuertes.
  
• En cuanto a solubilidad, el cloruro sódico no es soluble en éter y se disuelve minimamente en agua. Por lo que podemos deducir que se trata de una sustancia poco soluble.
• El NaCl no conduce la electricidad en estado sólido por lo que tiene una alta resistencia, pero disuelto en agua destilada sí que la conduce por lo que su resistencia será baja. Además se oye cómo burbujea la disolución y se puede ver como ésta se tiñe de verde debido a una reacción química.

El agua (H2O):

• Es líquido a temperatura ambiente (22ºC) pero al minuto de calentarlo ya comienza a evaporarse, a los dos minutos ya es la mitad líquido y la mitad gas y al tercer minuto ya se ha evaporado por completo. De esta manera podemos observar qua las fuerzas que mantienen unidas las partículas son débiles.
• El agua desilada no es soluble en éter, éste se queda encima del agua y ésta permanece debajo. Sin embargo sí que se disuelve en agua ya que se trata del mismo compuesto. Así podemos comprobar que se trata de un compuesto poco soluble.
• El agua destilada no conduce la electricidad por lo que tiene una alta resistencia. El agua del grifo tampoco es conductora por lo que tendrá una alta resistencia. Pero sí se puede observar que tiene una conductividad mayor que el agua destilada.

El yodo (I2):

• Es sólido a temperatura ambiente (22ºC) pero en unos poco segundos ya se ha convertido en líquido. Se puede deducir que los enlaces que mantienen unido este compuesto son muy débiles. Hemos observado que el yodo tiene un color parecido al del betadine y que al calentarlo y cambiar el estado de agregación también cambia de color.
• El yodo no se disuelve en agua, aunque la tiñe, pero sí que se disuelve en éter. Por lo que no es un compuesto soluble ni insoluble.

El grafito (C):

• Es sólido a temperatura ambiente (22ºC) y permanece en el mismo estado de agregación tra haberlo calentado durante tres minutos. De esta manera podemos comprobar que las fuerzas que lo mantienen unido son muy potentes.
• El grafito no se disuelve en agua. Sin embargo es soluble en éter. Por lo que, como en el caso del yodo, no se trata de un compuesto soluble ni insoluble.

El cobre (Cu):

• Es sólido a temperatura ambiente (22ºC) y se mantiene en ése mismo estado durante los tres minutos que lo hemos calentado. Por esta razón podemos deducir que los enlaces entre sus partículas son muy fuertes.
• El cobre no es soluble ni en agua ni en éter. De esta manera comprobamos que es un compuesto que carece de solubilidad.
• El Cu es muy buen conductor de la electricidad, es así que la mayor parte de los cables están hechos de cobre. Por lo que podemos comprobar que su resistencia es baja.

Cuestiones:

1.NaCl-sustancia iónica.
I2-sustancia covalente molecular.
H2O-sustancia covalente molecular.
C-sustancia covalente atómica.
Cu-sustancia metálica.

2.NaCl-enlace iónico.
I2-enlace covalente.
H2O-enlace covalente.
C-enlace covalente.
Cu-enlace metálico.

3.Cuanto más potentes sean las fuerzas que mantienen unidas las partículas de un elemento, mayores serán los puntos de fusión y ebullición (porque los enlaces que habrá que romper serán más grandes y más fuertes).

4.El yodo, ya que enseguida pasa de estado sólido a líquido y una vez líquido suponemos que se irá evaporando poco a poco y el agua, ya que tarda muy poco tiempo en pasar de estado líquido a gaseoso.

5.HCl(cloruro de hidrógeno/ácido clorhídrico)-sustancia covalente molecular.
Pentano(hidrocarburo)-sustancia covalente molecular.

6.En agua (disolvente polar) se disuelven las sustancias covalentes polares y las sustancias iónicas.

7.En éter (disolvente apolar) se disuelven las sustancias covalentes apolares.

8.Hemos comprobado que el agua es inmiscible en éter, que el yodo no se mezcla con el agua y la disolución de yodo en éter es inmiscible en agua éter.

9.El cobre es el único compuesto que no es soluble ni en disolventes polares ni en disolventes apolares.

10.El cloruro sódico sólo conduce la electricidad cuando está disuelto en agua.

11.Suponemos que el agua del grifo, al haber sido tratada, tiene minerales disueltos y que éstos ayudan a que tenga mayor conductividad y que el agua destilada, o agua pura, al no haber sido tratada no posee dichos minerales.

12.La sustancia que presenta mayor conductividad es el cobre, que es una sustancia metálica.

13.La intensidad de la bombilla aumenta, porque la disolución de NaCl en agua es conductora.

14.En el éter, ya que el yodo no es soluble en agua pero sí lo es en éter.

Actividad 1: Millikan

1-La explicación de la hipótesis de Symmer acerca del fluido vítreo(positivo) o resinoso(negativo), se debe a que una varilla de vidrio se carga eléctricamente de una manera positiva al frotarla con una seda, y una barra de lacre al frotarla con una tela de lana, se carga de manera opuesta o negativa.

2-Thomson consiguió desviar los rayos catódicos al extraer la máxima cantidad de gas de un tubo, haciendo en su interior el más alto vacio alcanzado en la época. La presión del gas influye porque cuanta más presión más se derivarían los rayos.




3-El modelo de Thomson fue el primero en el que los átomos tenían una estructura. Eran minúsculas bolitas de la textura de una esponja con carga eléctrica positiva. Esta teoría no era viable porque:

-los átomos y las moléculas del gas remanente no tenían nada que ver en el asunto.
-los rayos no eran tales, sino chorros de corpúsculo cargados negativamente.
-aplicando las leyes bien conocidas de cómo actúan un campo eléctrico y otro magnético sobre una partícula cargada, las desviaciones predichas eran enormes y su masa muchísimo más liviana que la del átomo más ligero, el de hidrógeno.

4-El experimento por el que se conoce a Albert Michelson es por el que demostró que el éter no existía y que la velocidad de la luz es constante .El éter era el elemento formado por los cuatro famosos elementos: tierra, aire, agua y fuego. Creemos que la teoría sigue siendo viable porque la teoría de la relatividad sigue siendo igual ahora.

5-En el modelo de Bohr se observan las órbitas en las cuales se organizan los electrones. Demostró mediante un experimento que los rayos X tenían una cantidad de energía que hacía que los electrones que estaban girando en sus órbitas en su estado normal, pasasen a un estado excitado y cambiaran así de órbita hasta salir del átomo y quedaban ionizados.





6. Experimento de ROBERT A. MILLIKAN:

Millikan se inspiró en J.J. Thomson para realizar su experimento, mediante el cual quería medir el valor de la carga eléctrica de un electrón.

Pretendía aplicar a una nube de agua un campo de fuerza lo suficientemente potente como para contrarrestar la fuerza de la gravedad manteniendo la nube inmóvil y suspendida en el aire.

Utilizó rayos X y pequeñas cantidades de radio para ionizar la nube gaseosa y aplicó un campo eléctrico muy potente en la cámara. Al haber fuerzas eléctricas tan fuertes la nube desaparecía.

Millikan se dio cuenta de que cuando conectaba el campo eléctrico, las gotitas quedaban a la vista y pensó en medir las gotas individuales en lugar de toda la nube (para detectar el efecto de cada uno de los electrones y así poder hallar el valor de su carga). El problema era que el agua se evaporaba, por lo que decidió utilizar gotas de aceite.

En su experimento, Millikan tuvo presente la fuerza de la gravedad, la viscosidad del aire, el aceleramiento…

La fuerza de la viscosidad compensaba la de gravedad haciendo que la gota caiga con velocidad constante en lugar de con movimiento acelerado.

Con la fuerza eléctrica puede hacer que la gota vaya hacia arriba hasta que de nuevo alcance una velocidad constante, esto junto con la velocidad medida con el campo desconectado le da la nueva velocidad para hallar la carga.

7. El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un material cuando se le ilumina con radiación electromagnética (normalmente luz ultravioleta o visible). A veces se le atribuyen otras relaciones entre la luz y la materia:

• Fotoconductividad: es el aumento de la conductividad eléctrica de la materia provocada por la luz.
• Efecto fotovoltaico: transformación parcial de la energía luminosa en energía eléctrica.

El efecto fotoeléctrico fue descubierto y descrito por Heinrich Hertz en 1887. La explicación teórica solo fue hecha por Albert Einstein en 1905 quien basó su formulación de la fotoelectricidad en una extensión del trabajo de Max Planck. Más tarde Robert A. Millikan pasó diez años experimentando para demostrar que la teoría de Einstein no era correcta... y demostró que sí lo era. Eso permitió que Einstein y Millikan compartiesen el premio Nobel en 1921 y 1923 respectivamente.

8. Porque aparte de conocer a otras personas, también conocen otras maneras y formas de trabajar y descubrirán técnicas de experimentación distintas, o resultados y conclusiones diferentes o iguales a las que ya conocían.

9. Es recomendable leer libros de divulgación científica porque nos ayudan a conocer el entorno que nos rodea, su función, la materia de la está compuesto, por qué se comporta de una manera determinada… Y aprender siempre es importante.

10. Modelo atómico de ERNEST RUTHERFORD:

-El experimento: Rutherford lanzó pequeñas partículas alpha hacia objetos sólidos como láminas doradas. Descubrió que la mayoría de las partículas atravesaban la lámina dorada, que un reducido número la atravesaban en ángulo (como si se hubiesen chocado contra algo) y que algunas rebotaban. De ésta manera descubrió que la materia tenía huecos.

Actividad inicial-De Arquímedes a Einstein

1.-Los 10 experimentos que aparecen en el libro fueron elegidos a través de una encuesta norteamericana que realizó el historiador científico Robert Crease.
-El libro tiene un hilo conductor ya que todos los capítulos describen las experiencias científicas de los físicos, y en muchos de estos casos dicha experiencia esta relacionada con la luz.
- En mi opinión este libro nos introduce a la física de una manera más sencilla al expresar las experiencias de los científicos y al aportar dibujos y esquemas en los que se clarifique y se desarrolle el experimento, de esta manera hace que el libro sea divertido y,por lo tanto, que la asignatura tambien lo sea.
-Porque es importante conocer de dónde procede lo que estoy estudiando para entenderlo mejor.
-Conozco los experimentos de Arquímedes, Galileo, Newton, Foucault, Rutherford y el de Bohr.
-Conozco a todos menos a Cavendish, Young, Millikan, De Broglie y Heisenberg.
-Esta experiencia me sugiere un aprendizaje nuevo de la física.

2.-Por el título se puede averiguar que es un libro de ciencia, ya que nombra a dos grandes físicos y el subtitulo hace pensar que el libro es más ameno y más interesante, ya que dice que habla sobre los diez experimentos más bonitos, haciendo que llame la atención.

En la portada aparece Einstein metido en una bañera. El que sea un dibujo cómico y no algo más serio como una fotografía o un grabado,

me hace pensar que se trata de un libro divertido.

En mi opinión han escogido este dibujo porque hace coincidir a un gran científico como fue Einstein con el experimento de otro gran

científico como fue Arquímedes.

3.Manuel Lozano Leyva es físico nuclear y catedrático de la Universidad de Sevilla. Realizó su tesis doctoral en Oxford y trabajó en Copenhague, Padua, Daresbury y Múnich. Es miembro del Centro Europeo para la Investigación Nuclear y representante español en el Comité Europeo de Física Nuclear.

Algunos de sus libros son:"De Arquímedes a Einstein","Los hilos de Ariadna","El enviado del rey","El cosmos en la palma de la mano" y "El galeón de Manila".

Actividad 1-De Arquímedes a Einstein

Los diez experimentos más bellos de la física fueron elegidos a través de una encuesta publicada en la revista Physics World en Estados Unidos.Despúes del resultado de la encuesta se publicó en el New York Times, y luego en España el periódico q más hizo incapie en esto fue el País, esto dio pie a muchas discursiones en las que decían que había sido una execelente la clasificación.
El autor se planteó presentar los diez experimentos ordenador cronológicamente, sin embargo intenta que tenga un hilo conductor que les unidad.
Este libro nos puede motivar en la asignatura gracias a que nos acerca de forma divertida a distintos experimentos fundamentales para la humanidad.
Es imporatante conocer la historia de la ciencia para comprender los avances que se suceden a lo largo de la historia y entender que la física nos aporta muchas posibilidades, y que su desarrollo todavía no ha llegado a su fin.
Antes de leer este libro conocia alguno de lo experimentos como la caída libre de los cuerpos, la descomposición de la luz del sol por un prisma y el péndulo de Foucault.Y los cientificos que conocía muy escasamente son: Galileo, Newton, Einstein, Arquímedes y Rutherford.
Esta experiencia espero que me aporte conocimiento de una manera mas amena, que me ayude a aprender y recordar casi sin darme cuenta.

La portada me sugiere una forma atractiva y divertida de abordar los diez mjores experimentos físicos, con un Einstein bañandose y sacando la lengua como un guíño hacia el lector.

El autor de este libro es Manuel Lozano Leyva es uno de los físicos nucleares más conocidos en el mundo y actualmente dirige el departamento de Física AtómicaMolecular y Núclear de la Universidad de Sevilla.Ha formado parte de la Real Sociedad de Física y es representantede España en el Comité Europeo de Física Nuclear.