Fisico Qui Mica

Reforma Integral de la Educación Media Superior (RIEMS)

Guía Didáctica de Aprendizaje Vol. 34

Fisicoquímica

GUÍA DIDÁCTICA DE APRENDIZAJE. FISICOQUÍMICA

DIRECTORIO Lic. Gabino Cué Monteagudo Gobernador Constitucional del Estado de Oaxaca Act. José Germán Espinosa Santibáñez Director General del Colegio de Bachilleres del Estado de Oaxaca (Cobao) Lic. Elizabeth Ramos Aragón Directora Académica cp Rogelio Cadena Espinosa

Director de Administración y Finanzas Ing. Manuel Estrada Montaño Director de Planeación Ing. Raúl Vásquez Dávila Gerente de la Fundación Cobao ac

EQUIPO DISCIPLINAR ELABORADOR

1ª Edición. © 2012 Fundación Cobao, ac ® En trámite. Av. de las Américas No. 406 Col. América Sur. Sta. Lucía del Camino cp 71228, Oaxaca, México. Tel/Fax: (01 951) 513 26 88. guiasdidacticas @fundacioncobao.org.mx Ilustración de portada: Salvador Dalí Edición: Alejandra Martínez Guzmán Azael Rodríguez Teodoro Eugenio Santibáñez Gruhl Benjamín Méndez Martínez Corrección de estilo: Jeovanny Elorza Diseño y cuidado editorial: Haydeé Ballesteros Sánchez

Ing. I.I. Industrial Yolanda Edith Rosalinda Balderas Cruz Solano Enríquez. Plantel 04 PL. El08 Tule Huajuapan Ing. L.E.L.E. HugoMarcos Rodríguez Osvaldo AguilarSánchez López Plantel 04 PL. El13 Tule Huautla Mtra. L.E.L.E. Gricela Hebert Pérez Omar ContiCastillejos Guzmán Plantel 07 PL. Tuxtepec 31 Juquila Ing. L.A.E.T. Ferdinando Armando Toledo Martínez Matus Yescas Plantel 44 PL. San 44Antonio San Antonio de la Cal de la Cal

JEFA DEL DEPARTAMENTO DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA C Lic. d. María Alejandra del Socorro Carrasco Rueda Mendoza Gómez. L.E.L.E. Martín Eduardo Mendoza Martínez.

Queda prohibida la reproducción por cualquier medio, impreso y/o digital, parcial o total, de la presente guía, sin previa autorización de la Fundación Cobao, ac Impreso y hecho en Oaxaca, Méx. Los derechos de autor de todas las marcas, nombres comerciales, marcas registradas, logos e imágenes que aparecen en esta Guía Didáctica de Aprendizaje pertenecen a sus respectivos propietarios. N. del Ed. Las citas que aparecen en la presente Guía -transcritas de fuentes impresas o de páginas digitales-, no fueron intervenidas ni modificadas, ya que son textuales.

→ÍNDICE Presentación

5

Introducción

7

Bloque I

11

Reconoces a la fisicoquímica como una ciencia que contribuye a explicar el funcionamiento de los sistemas. Anexos. Fuentes documentales.

31 38

Bloque II

43

Interpretas y aplicas la estequiometría de gases. Anexos. Fuentes documentales.

Bloque III

73 77 81

Expresas la concentración de las disoluciones y valoras la importancia de los cálculos en distintos ámbitos. Anexos. Fuentes documentales.

125 128

Bloque IV

133

Reconoces la importancia de la electroquímica y sus aplicaciones. Anexos. Fuentes documentales.

185 191

Bloque V

197

Comprendes la importancia y el riesgo del uso de la energía nuclear. Anexos. Fuentes documentales.

241 247

GUÍA DIDÁCTICA DE APRENDIZAJE > FISICOQUÍMICA

3

→PRESENTACIÓN “La educación de calidad es la que promueve el progreso del estudiantado en una amplia gama de logros intelectuales, sociales, morales y emocionales, teniendo en cuenta su nivel socioeconómico, su medio familiar y su aprendizaje previo”. (J. Mortimore)

E

n el Colegio de Bachilleres del Estado de Oaxaca estamos convencidos que la educación de calidad representa el compromiso y la responsabilidad de formar, no sólo estudiantes aptos para seguir preparándose, sino seres humanos capaces de enfrentar y resolver sus problemas; hombres y mujeres críticos y creativos, ciudadanas y ciudadanos participativos, con una cultura sustentada en valores y comprometidos con la sociedad en la que viven. Por eso es que seguimos trabajando afanosamente, perfeccionando nuestros planes, programas y métodos de enseñanza-aprendizaje, pues sabemos que en la medida en que logremos optimizar nuestra oferta educativa, estaremos moldeando convenientemente a las y los profesionales del siglo xxi, garantes de la sociedad libre, sana y progresista que demanda la presente generación y las futuras. Resultado de este arduo trabajo es la presente Guía Didáctica de Aprendizaje que hoy ponemos en tus manos, misma que pretende brindar al estudiantado oportunidades de aprendizaje con calidad, cuyos resultados se vean reflejados no solamente en tus conocimientos, sino que también potencien tus competencias, actitudes y valores, necesarios todos ellos para desempeñarse con éxito en el contexto social, en la vida laboral y en la realización profesional. Por otra parte, buscamos reforzar el perfil de la planta docente, promoviendo e incentivando su actualización de tal manera que se encuentren en condiciones de cumplir con los estándares para llevar a cabo, de manera eficaz y eficiente, el proceso enseñanza aprendizaje, concretando el enfoque de la calidad educativa que ofertamos. En suma, buscamos crecer en todos los sentidos: desarrollando el aprendizaje de las y los estudiantes, fortaleciendo el desempeño del personal docente, observando el ejercicio de los directivos, optimizando los recursos financieros GUÍA DIDÁCTICA DE APRENDIZAJE > FISICOQUÍMICA

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y materiales en las escuelas, en fin, cuidando todos y cada uno de los factores que se necesitan abordar para apuntalar el camino de la calidad educativa que nos ha caracterizado por mucho tiempo. La tarea no ha sido fácil, pero nuestra misión y visión educativa se encuentra en la dinámica de redoblar esfuerzos para seguir desarrollando, planeando, impartiendo, evaluando y manteniendo una educación pública de calidad, con el único objetivo de que nuestras y nuestros estudiantes se preparen adecuadamente y puedan enfrentar satisfactoriamente el futuro. La calidad educativa presenta para nosotros el reto de la confianza, porque hoy por hoy compartimos a plenitud el pensamiento de Pablo Latapí, cuando afirma que “Los educadores proclamamos que no ha llegado el fin de la historia; que ésta siempre está reiniciándose, que sí hay otras alternativas y que nos toca crearlas. Por esto continuaremos corriendo tras nuestras utopías y experimentando los riesgos de nuestra precaria libertad, que son formas de decir que seguimos teniendo esperanza”. Muchas gracias.

ACT. JOSÉ GERMÁN ESPINOSA SANTIBÁÑEZ DIRECTOR GENERAL

→INTRODUCCIÓN La presente Guía didáctica de aprendizaje de Fisicoquímica es un documento destinado al estudiantado del Colegio de Bachilleres que necesitan conocer los principios básicos de esta rama de la Química para orientar su elección profesiográfica hacia las Ciencias Naturales e ingeniería. La metodología que se establece y el enfoque del curso se sustentan en el origen multidisciplinario de la asignatura. El impulso del enfoque de competencias en el curso requiere como requisitos previos conocimientos de Química, Física y Cálculo elemental, lo cual encausará a docentes y estudiantes a valorar el gran impulso en el siglo XXI de esta ciencia originada en el siglo XIX. Las funciones básicas de la guía didáctica se refieren a: • Sentar las bases epistemológicas del desarrollo de la Fisicoquímica en estudiantes de educación media superior. • Sugerir estrategias didácticas y de aprendizaje que promuevan la generación de tecnología. • Recomendar indicadores de desempeño para cada bloque del programa de estudio. • Proveer la evaluación continua a través de la creatividad, innovación y aplicación de la ciencia. La base para aplicar una didáctica centrada en el aprendizaje tiene relación estrecha con la alineación constructiva que logre el docente en cada bloque y en cada secuencia, situación que redundará en el logro de las competencias genéricas y específicas de la asignatura de Fisicoquímica. La guía didáctica ofrece la flexibilidad que el docente requiera en su centro escolar, de acuerdo a los contextos en donde desarrolle su práctica educativa siempre que se cumplan con las orientaciones pedagógicas que se establecen en el currículum nacional.


7

RECONOCES A LA FISICOQUÍMICA COMO UNA CIENCIA QUE CONTRIBUYE A EXPLICAR EL FUNCIONAMIENTO DE LOS SISTEMAS

→BLOQUE I RECONOCES A LA FISICOQUÍMICA COMO UNA CIENCIA QUE CONTRIBUYE A EXPLICAR EL FUNCIONAMIENTO DE LOS SISTEMAS TIEMPO DEL BLOQUE: 4 horas SESIONES: 1 DESEMPEÑOS DEL NIVELES DE ESTUDIANTE AL CON- CONOCIMIENTO CLUIR EL BLOQUE

»»Comprendes

el concepto de fisicoquímica, sus ramas, los campos de aplicación y su importancia en la vida cotidiana.

»»Recuperación y comprensión.

»»Utilización del conocimiento.

OBJETOS DE APRENDIZAJE

»»Historia de la fisicoquímica.

»»Ramas de la fisicoquímica.

»»Campos de

aplicación de la fisicoquímica.

»»Valora de

forma crítica y responsable los beneficios y riesgos que trae consigo el desarrollo de la ciencia y la aplicación de la tecnología en un contexto histórico-social para resolver problemas.

COMPETENCIAS A DESARROLLAR

»»Elige las fuentes

de información más relevantes para conocer la historia y las ramas de la fisicoquímica.

EVALUACIÓN

»»Lista de cotejo.

»»Rúbrica.

»»Utiliza las tecnologías de la información y la comunicación para obtener, registrar y sistematizar información para responder a preguntas de carácter científico.


11

Experimentos de electricidad animal

»http://www.popsci.com/files/imagecache/article_image_large/articles/snail.jpg »

BLOQUE I SESIÓN 1 Desempeño del estudiante al concluir el bloque:

Comprendes el concepto de fisicoquímica, sus ramas, sus campos de aplicación y su importancia en la vida cotidiana.

Apertura Lee

LA TECNOLOGÍA BIÓNICA, CON GRAN POTENCIAL MÉDICO, PERO TEMEN EFECTOS 1 La implantación de electrodos ha mostrado mejoras en el control de movimientos en Parkinson, pero también ha tenido consecuencias severas. Jeremy Laurence. The Independent »Periódico » La Jornada »Martes » 6 de marzo de 2012, p. 2

H

oy, nuevas tecnologías que intervienen en el cerebro construyen capacidades sobrehumanas y permiten a los usuarios operar armas o sillas de ruedas con el poder del pensamiento. Están ya en el mercado o en desarrollo.

Interfaz cerebral La empresa austriaca de ingeniería g.tec lanzará intendiX-SOCI (interfaz de control de revestimiento de pantalla) que permitirá que las personas controlen las aplicaciones de la computadora, como los juegos, con una interfaz cerebrocomputadora. »http://www.generaccion.com/noticia/imagenes/grandes/06_03_2012_13_06_46_767966418.jpg »

»1 » http://www.jornada.unam.mx/2012/03/06/ciencias/a02n1cie


13

Se ha mostrado que electrodos implantados en lo profundo del cerebro de los pacientes estabilizan los movimientos temblorosos de la enfermedad de Parkinson, y se usan cascos de creatividad que aplican impulsos eléctricos a la cabeza para mejorar la memoria y la capacidad matemática. Científicos han demostrado que una persona en Nueva York con un dispositivo implantado en el sistema nervioso puede controlar un brazo robótico en el Reino Unido, moverlo y percibir la posición de objetos con sólo pensarlo. Pero el rápido avance de la investigación suscita preocupaciones de que al interferir en el cerebro se pueda cambiar la personalidad de las personas y crear superhumanos biónicos para aplicaciones militares, o bien para controlar mentes, con implicaciones perturbadoras para la sociedad. La tecnología aplicada en la estimulación profunda del cerebro –implantación de electrodos–, ha mostrado resultados dramáticos en mejorar el control de movimientos en la enfermedad de Parkinson. Pero algunos pacientes han desarrollado severos efectos laterales, incluso cambios de personalidad, aumento de la urgencia sexual y conducta delictiva.

Responde

• ¿Consideras que la interdisciplinariedad es importante para el desarrollo de la ciencia? ¿por qué?

• ¿Qué aplicación tienen la física y la química en el tratamiento de padecimientos del cerebro y el sistema nervioso?

14

BLOQUE I Desarrollo LA HISTORIA DE LA FISICOQUÍMICA

Lee

L

a Fisicoquímica es una especialidad relativamente reciente dentro de la Química general. De hecho, no se constituye como tal hasta finales del siglo XIX y principios del siglo XX. A partir de su carácter interdisciplinario entre física y química, se desarrollaron avances significativos en electroquímica, cinética y termodinámica desde el siglo XVIII, por ejemplo, los experimentos de electricidad animal en ranas de Galvani y la pila “a colonna” de Alessandro Volta. La fisicoquímica es un ámbito del saber científico en el que se estudian las propiedades físicas y la estructura de la materia, así como las leyes de la interacción química y las teorías que las gobiernan. Por tanto, en ella tienen un papel fundamental la física, la química y las matemáticas. La fisicoquímica se constituyó como una especialidad independiente posiblemente hasta la publicación de dos revistas que incorporaron aportaciones de científicos que tenían perspectivas interdisciplinarias de la química: la alemana Zeitschrift für physicalische Chemie, fundada en 1887 y dirigida por Wolfgang Ostwald y Jacobus Henricus Van’t Hoff, y la estadounidense Journal of Physical Chemistry dirigida por Wilder Dwight Bancroft (1867-1953) y fundada en 1896.

Experimentos de electricidad animal en ranas de Galvani »Photographer: » / El Bibliomata Source: www.flickr.com

http://pubs.acs.org/appl/literatum/publisher/achs/journals/content/jpchax.2/1905/jpchax.1905.9.issue-2/j150065a001/production/j150065a001.fp.png_v03


15

El siguiente texto es un extracto del artículo “The relations of physical chemistry to physics and chemistry” 2, “Las relaciones de la fisicoquímica con la física y la química”, escrito por Van´t Hoff en 1904 para Journal of Physical Chemistry:

THE RELATION OF PHYSICAL, CHEMISTRY TO PHYSICS AND CHEMISTRY By J. H. VAN´T HOFF Publication Date: January 1904 According to the programme, I have to consider: “General Principles and Fundamental Conceptions which connect Physical Chemistry with the Related Sciences, Reviewing in this Way the Development of the Science in Question itself.” Let me begin by defining physical chemistry as the science devoted to the introduction of physical knowledge into chemistry, with the aim of being useful to the latter. On this basis I can limit my task to the relations of physical chemistry to the two sciences it unites, chemistry and physics, But even if limit myself to these relations, which are not the only two , I wish to restrict myself yet more, in order, in the spirit of this Congress, to call your attention to broad views: so I shall follow up only two lines, in answering two questions regarding two fundamental problems in chemistry: I. What has physical chemistry done for our ideas concerning matter? II. What has it done for our ideas concerning affinity? The small table which I have the honor to put before you will enable us to answer the question by appeal to the scientific development of our science, which also I have to review: I.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

II. Ideas concerning affinity Ideas concerning matter 1. Berthollet, Guldberg, Waage (1867) Lavoisier, Dalton (1808) 2. Berzelius, Helmholtz (1887) Gay-Lussac, Avogadro (1811) 3. Mitscherlich, Spring (1904) Dulong, Petit, Mitscherlich (1830) 4. Deville, Debray, Berthelot Faraday (1832) 5. Thomsen, Berthelot (1865) Bunsen, Kirchhof (1861) 6. Horstmann, Gibbs, Helmholtz Periodic System (1869) Pasteur (1853), Stereochemistry (1874) Raoul, Arrhenius (1866-7) Radioactivity (Becquerel, Curies) J. Phys. Chem., 1905, 9 (2), pp 81–89 DOI: 10.1021/j150065a001 Publication Date: January 1904

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BLOQUE I Jacobus Henricus Van’t Hoff nació en Rotterdam, Holanda, el 30 de agosto de 1852. Obtuvo el premio Nobel en 1901 por sus trabajos sobre dinámica química y presión osmótica en disoluciones. Después de 120 años de su constitución formal, la fisicoquímica se ha instalado en los departamentos o facultades de química y de física de universidades e institutos de investigación, por lo que su definición dependió de la disciplina de origen desde donde se concebía su campo de estudio: • Disciplina que versa con el estudio de procesos químicos bajo la óptica de las leyes de la física. • Aplicación de las leyes de la física al estudio de los fenómenos químicos

Localiza en la siguiente sopa de letras palabras que hagan referencia a términos o científicos relacionados con la fisicoquímica.

»http://www.nobelprize.org/nobel_pri» zes/chemistry/laureates/1901/hoff.jpg

Actividad 1

O V U E V D I S C A T O D O D R E H I D R A T O S H G N A S S V J O U R N A L O F P H Y S I C A L C H E M I S T R Y B B T Z L C I M E C M M R O H T G O L O V E U T N T E I

T

C C E W T X O X O E F E E F E A S O L A T D R E A M R R R C C L Y A J X

I G L E C C F L E C A T A L Y S O P S M O I

U U D S M L L G G D M A P V H A S T R O N O M I A G I S O D D O A X C D B I A V N A M R E S O N M A G N E T I

I S M O

I R E P F U H A O T N M A N V O L T A N C A M P B C I H

T E R M O D I N A M I C A Q U I M I C A O H M S F B A L M O O O N N E R T E A L L E S Y S P S J A D H U V W E I S Y


17

De las palabras encontradas en la sopa de letras, selecciona las que complementen las siguientes aportaciones e ideas:

APORTACIONES E IDEAS QUE COMPETEN AL CAMPO DE ESTUDIO DE LA FISICOQUÍMICA

CIENTÍFICO/TÉRMINO

1.- Fundó y dirigió, junto con J. H. Van’t Hoff, la revista Zeitschrift für physikalischen Chemie (desde 1887). Sus estudios sobre los principios que rigen los equilibrios químicos y la catálisis le valieron la obtención del Premio Nobel de Química en 1909. 2. Sus estudios se enmarcaron a la naturaleza eléctrica del impulso nervioso. 3. Rama de la fisicoquímica en cuyo ámbito de estudio se cuantifican e interpretan los cambios térmicos asociados a las transformaciones de las sustancias. 4. Revista estadounidense de fisicoquímica que se fundó en 1896.

Actividad 2

18

Traduce la primera página del artículo de Van´t Hoff, “The relations of physical chemistry to physics and chemistry”, y en equipos de trabajo colaborativo analiza las ideas principales que este científico holandés le confería a la fisicoquímica como nuevo campo científico del saber humano en el siglo XIX.

BLOQUE I

Escribe después de tu análisis una propuesta de definición de fisicoquímica.


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Trabajo independiente

PARA SABER MÁS http://www.izt.uam.mx/cosmosecm/FISICOQUIMICA.html http://redalyc.uaemex.mx/ pdf/475/47545307.pdf http://www.nobelprize.org/nobel_ prizes/chemistry/laureates/ Maron Samuel H., Prutton Carl F.. Fisicoquímica. Limusa. México: 2003

Lee

1.- Investiga las aportaciones al campo del conocimiento de la fisicoquímica de los siguientes científicos: • Antoine Lavoisier • Louis Joseph Gay-Lussac • Pierre Louis Dulong • Robert Wilhelm Bunsen • Gustav Robert Kirchhoff • François Marie Raoult • Svante August Arrhenius • Hermann Von Helmholtz • Josiah Willard Gibbs • Jacobus Henricus Van ‘t Hoff • Wilhelm Ostwald • Wilder Dwight Bancroft • Rudolf Clausius • Nicolas Léonard Sadi Carnot

2.- Anota las ramas, campos de estudio, temas y aplicaciones que investigan los científicos dedicados a la fisicoquímica.

RAMAS DE LA FISICOQUÍMICA

D

esde 1896 The Journal of Physical Chemistry ha sido el vocero de la ACS (Sociedad Americana de Química) y de la comunidad internacional que se dedica al estudio de temas de la fisicoquímica. Esta publicación ha servido para informar sobre “el estado del arte” (Término que se refiere al nivel máximo de desarrollo e investigación alcanzado por la comunidad científica internacional en un momento determinado sobre cualquier rama, tema, aplicación o tecnología) de la fisicoquímica desde hace más de un siglo. La fisicoquímica moderna incluye diversas áreas o ramas de estudio, que evolucionan y dan origen a nuevos temas de estudio y campos de aplicación. Entre las ramas básicas de la fisicoquímica se pueden mencionar: • Termodinámica química o termoquímica • Cinética química • Dinámica química • Electroquímica • Fenómenos superficiales y catálisis (Química de superficies)

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BLOQUE I • Química nuclear • Fotoquímica • Espectroscopia • Química del estado sólido • Química cuántica • Mecánica estadística • Magnetoquímica Cada rama de la fisicoquímica deriva en temas de estudio específicos y campos de aplicación para la industria del petróleo, automotriz, farmacéutica, electrónica, medicina, del espacio, la nanotecnología, la robótica y el cuidado del medio ambiente, entre los más importantes.

»http://www.kalipedia.com/kalipediamedia/ingenieria/media/200708/22/tecnologia/20070822klpingtcn_260.Ies.SCO.jpg » »http://www.kme.com/assets/uploads/oldkme/image/products_and_markets/Markets/med1.jpg » »http://mexico.cnn.com/media/2012/01/15/nave-espacio-espacial-satelite-nasa-x-37b.jpg » »http://www.gastronomiaycia.com/2008/02/14/nanotecnologia-en-la-alimentacion/ »


21

Actividad 3

LÍNEA DEL TIEMPO DE CIENTÍFICOS DEL SIGLO XIX, INICIADORES DE LA FISICOQUÍMICA

Recupera la investigación que efectuaste en el trabajo independiente y construye la línea del tiempo de algunos de los científicos más importantes del siglo XIX que impulsaron el campo de estudio de la fisicoquímica, relaciona adecuadamente sus aportaciones. Recorta figuras y ordena con base a su año de nacimiento, el cuál debes investigar. (Ver Anexo 1). Esta actividad se evaluará con una lista de cotejo (Anexo 2).

22

BLOQUE I Relaciona las definiciones de las ramas más importantes de la fisicoquímica

Actividad 4

a). Mecánica cuántica

( )

Es el estudio de la interacción entre la radiación electromagnética y la materia.

b). Fotoquímica

( )

Se refiere al estudio de las reacciones que se verifican en presencia de luz, que puede ser radiación de la región visible y UV, o radiación de alta energía, como rayos x o rayos g, así como a los fenómenos de fluorescencia y fosforescencia.

c). Espectroscopia

( )

Trata de los cambios energéticos asociados a las transformaciones físicas y químicas. En su campo de aplicación se determinan las cantidades de energía cedida o captada en distintos procesos y se desarrollan modelos matemáticos para predecirlos sin recurrir a la experimentación.

d). Electroquímica

( )

Rama de la fisicoquímica donde se aplica la teoría de probabilidades y el procesamiento numérico de datos para estudiar el comportamiento de sistemas termodinámicos. En su campo de estudio se intenta explicar las propiedades macroscópicas de la materia (y la radiación) a partir de sus características microscópicas. Los investigadores en este ámbito científico intentan conciliar las explicaciones de la mecánica cuántica a nivel microscópico con la termodinámica a nivel macroscópico.

e). Dinámica química

( )

Su campo de estudio se refiere a las causas de las interacciones entre las partículas que intervienen en una reacción química, transporte y difusión de sustancias en un sistema termodinámico.

f). Mecánica estadística

( )

Su campo de estudio se refiere a la relación entre la transferencia de electrones y los cambios químicos.

g). Termoquímica

( )

Rama de la fisicoquímica en donde la investigación se refiere al comportamiento fundamental de la materia a nivel molecular, atómico y subatómico relacionado con sus propiedades ópticas, eléctricas, magnéticas, mecánicas y de óxido-reducción.

h). Química de superficies

( )

Rama de la fisicoquímica cuyo campo de estudio se refiere a la velocidad, orden y grado de las reacciones, factores que los alteran y teorías que sustentan modelos matemáticos.

( )

Estudio químico-físico de las interfases derivadas de los tres estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso. Sin embargo, existen muchas situaciones en las que es la interfase la que determina el comportamiento y propiedades del sistema que se estudia. Corrosión, lubricación, catálisis heterogénea, detergencia, sistemas coloidales, procesos electroquímicos, membranas biológicas, etc., son algunas de las situaciones en las que la interfase resulta ser la protagonista de la historia.

i). Cinética química


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Trabajo independiente

“The Journal of Chemical Physics” y “The Journal of Physical Chemistry” son dos revistas importantes a nivel mundial donde se publican las últimas investigaciones y descubrimientos en las áreas de estudio de la fisicoquímica. Realiza una investigación por internet de estas dos publicaciones para obtener los siguientes datos en relación a las revistas mencionadas:

»http://jcp.aip.org/about/about_the_journal »

FUNDACIÓN O FECHA DE LA PRIMERA PUBLICACIÓN

HISTORIA

ÁREA Y TEMAS DE FISICOQUÍMICA QUE ABORDA

HISTORIA

ÁREA Y TEMAS DE FISICOQUÍMICA QUE ABORDA

»http://pubs.acs.org/journal/jpcafh »

FUNDACIÓN O FECHA DE LA PRIMERA PUBLICACIÓN

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BLOQUE I CAMPOS DE APLICACIÓN DE LA FISICOQUÍMICA

Lee

E

l avance de la fisicoquímica como ciencia interdisciplinaria ha sido vertiginoso en los últimos 20 años, lo que ha propiciado, por ejemplo, que la revista The Journal Physical Chemistry se haya dividido en tres apartados desde 1996, cada uno de ellos informa a la comunidad científica internacional los últimos temas que se investigan y los campos de aplicación de la fisicoquímica contemporánea.

“The Journal of Physical Chemistry” de la American Chemistry Society, número de abril de 2012. »http://pubs.acs.org/subscribe/covers/jpcafh/jpcafh_v116i015.jpg?0.8995870667648161 »

O

tra publicación importante a nivel mundial es The Journal of Chemical Physics, una revista científica que informa sobre investigaciones en diversas áreas de la fisicoquímica de prestigiadas universidades y centros científicos, pertenece al Instituto Americano de Física y su primer editor fue Harold Clayton Urey, estudioso de los isótopos y famoso por el experimento de Miller-Urey que apuntaló la teoría de la sopa primigenia para la generación de compuestos orgánicos a partir de descargas eléctricas sobre un mar terrestre sin vida.

Número de abril de 2012 de la revista “The Journal of Chemical Physics” http://jcp.aip.org/free_media/issue_files/JCPSA6/136_12.pdf


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PARA SABER MÁS The Journal of Physical Chemistry A http://pubs.acs.org/page/jpcafh/about.html

The Journal of Physical Chemistry B http://pubs.acs.org/page/jpcbfk/about.html

The Journal of Physical Chemistry C http://pubs.acs.org/page/jpccck/about.html

The Journal of Chemical Physics http://jcp.aip.org/about/about_the_journal

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(Dynamics, Kinetics, Environmental Chemistry, Spectroscopy, Structure, Theory) publishes studies on dynamics, clusters, and excited states; kinetics, and spectroscopy; atmospheric, environmental, and green chemistry; and molecular structure, quantum chemistry, and general theory. (Soft Condensed Matter and Biophysical Chemistry) publishes studies on macromolecules, and soft matter, surfactants, and membranes, statistical mechanics, thermodynamics, and medium effects, and biophysical chemistry. (Nanomaterials, Interfaces, and Hard Matter) publishes original experimental and basic research targeted to scientists in physical chemistry of nanoparticles, and nanostructures, surfaces, interfaces, and catalysis, electron transport, optical and electronic devices, and hard matter; and energy conversion and storage. The Journal of Chemical Physics publishes concise and definitive reports of significant research in methods and applications of chemical physics. Innovative research in traditional areas of chemical physics such as spectroscopy, kinetics, statistical mechanics, and quantum mechanics continue to be areas of interest to readers of JCP. In addition, newer areas such as polymers, materials, surfaces/interfaces, information theory, and systems of biological relevance are of increasing importance. Routine applications of chemical physics techniques may not be appropriate for JCP. Content is published online daily, collected into four monthly online and printed issues (48 issues per year); the journal is published by the American Institute of Physics.

BLOQUE I LA FISICOQUÍMICA EN MÉXICO

Lee

E

l 23 de septiembre de 1916 se funda la Escuela Nacional de Química Industrial, antecesora de la Facultad de Química de la UNAM, e inicia el desarrollo de esta ciencia en México. En la década de los 60 del siglo XX se funda el CINVESTAV del IPN y en los años 70 la Universidad Autónoma Metropolitana, con lo que se comienzan a diversificar los temas y grupos de investigación de la fisicoquímica en México. A noventa años del inicio de la investigación formal de la química en México todavía es reducido el número de graduados de maestría y doctorado en esta área científica. En 1985 había 200 doctores en Química, en el año 2000 posiblemente 600 y para el año 2012 es probable que un poco más de 900 para una población de más de 113, 000,000 de habitantes. Extraer de esta cifra los dedicados a la fisicoquímica es irrisorio.

Sistema Nacional de Investigadores

»http://www.inegi.org.mx/prod_serv/contenidos/espanol/bvinegi/productos/integracion/pais/mexhoy/2008/mexicohoy_2009_p1.pdf »


27

Sistema Nacional de Investigadores SNI.

»http://www.inegi.org.mx/prod_serv/contenidos/espanol/bvinegi/productos/integracion/pais/mexhoy/2008/mexico» hoy_2009_p1.pdf

Entre las instituciones más importantes que se dedican a la formación de científicos en el campo de la fisicoquímica y que realizan investigación se pueden citar: Facultad de Química de la UNAM Departamento de Fisicoquímica del Instituto de Química de la UNAM. »http://www.iquimica.unam.mx/index.php/departamentos/fisicoquimica » »http://www.quimica.unam.mx/directorio_investigadores.php?depto=5&tipo= »

Departamento de Química del CINVESTAV IPN

»http://www.quimica.cinvestav.mx/L%C3%ADneasdeinvestigaci%C3%B3n.aspx »

Centro de Nanocienciencias y Tecnología de la UNAM »http://www.cnyn.unam.mx/index.php »

Departamento de Química de la UAM, Iztapalapa »http://quimica.izt.uam.mx/index.php?id=Lineas_FQT »

Facultad de Ingeniería Química de la BUAP

»http://red.viep.buap.mx/viep/posgrados2011/programa-informacion.php?id_prog=00079 »

Departamento de Ingeniería Química del Instituto Tecnológico de Celaya. »http://www.iqcelaya.itc.mx/ »

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BLOQUE I TEMAS DE INVESTIGACIÓN DE LA FISICOQUÍMICA EN MÉXICO

L

os siguientes son temas de la fisicoquímica y están entre los más importantes que se cultivan en las instituciones de educación superior e investigación de México: • Fisicoquímica de polímeros y macromoléculas • Fisicoquímica farmacéutica • Fisicoquímica y ciencia de materiales • Química biomimética • Petroquímica y ciencias afines • Fisicoquímica de semiconductores • Fisicoquímica de procesos extractivos • Fisicoquímica de superficies

Recupera los trabajos independientes y por equipos, elaboren una revista de fisicoquímica con las características siguientes: 1.- Nombre 2.- Portada 3.- Sumario 4.- Editorial 5.- Secciones: a). Historia de la fisicoquímica b). Publicaciones internacionales de fisicoquímica c). La fisicoquímica en México d). Descubrimientos e investigaciones nacionales e internacionales en el campo de la fisicoquímica e). (El equipo puede incluir algunos otros tópicos de su interés) 6.- Contraportada Modalidades de presentación: a). Manual: Utilizar recortes, dibujos, escritura a mano alzada. b). Digital: Diseño con programas como: Corel Draw, Scribus, Word-PDF u otros.

La actividad de cierre se evaluará con una rúbrica (Ver Anexo 3).

Cierre

PARA SABER MÁS http://tesis.udea.edu.co/dspace/ bitstream/10495/1447/1/Guia%20 de%20Dise%C3%B1o%20Editorial%20Revistas%20Academicas-Hernandez%20Pilar-Trabajo%20de%20Grado.pdf http://scribus.softonic.com/ http://termarit.blogspot. mx/2010/09/crea-tu-propiarevista-digital.html


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ANEXOS

31

ANEXO 1 LÍNEA DEL TIEMPO SOBRE LOS PRIMEROS CIENTÍFICOS VINCULADOS CON EL ESTUDIO DE LA FISICOQUÍMICA

Recorta y pega las figuras de los siguientes científicos con base a su fecha de nacimiento (Colocar en los cuadros su nacionalidad, su año de nacimiento y de fallecimiento):

Rudolf Julius Emmanuel Clausius 1

(

_

)

Pierre Louis Dulong5

(

_

)

François Marie Raoult2

(

_

)

Hermann von Helmholtz6

(

_

)

Josiah Willard Gibbs3

(

_

)

Nicolas Léonard Sadi Carnot 7

(

_

Svante August Arrhenius4

)

(

_

)

Louis Joseph Gary-Lussac8

(

_

)

»» 1http://photos.aip.org/history/Thumbnails/clausius_rudolf_a3.jpg »» 2http://media-1.web.britannica.com/eb-media/77/132477-004-F84F57B1.jpg »» 3http://galia.fc.uaslp.mx/~medellin/AntologiadeFisica/images/gibbs.jpg »» 4http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1903/arrhenius.jpg »» 5http://www.sciencephoto.com/image/96237/530wm/C0032008-Pierre_Dulong,_French_chemist-SPL.jpg »» 6http://www.facmed.unam.mx/historia/FOTOS/Helmholtz1.gif 7 »» http://www.instituts-carnot.eu/userfiles/image/Sadi_Carnot%281%29.jpg 8 »» http://www.uam.es/departamentos/ciencias/qorg/docencia_red/qo/l0/Gay-Lussac.GIF

32

BLOQUE I

Gustav Robert Kirchhoff9

(

_

)

Wilhelm Ostwald12

(

_

)

Wilder Dwight Bancroft1210

(

_

_

(

)

Robert Wilhelm Bunsen13

(

Antoine-Laurent de Lovoisie11

)

_

)

Jocobus Henricus Van’t Hoff14

(

_

)

http://www.instituts-carnot.eu/userfiles/image/Sadi_Carnot%281%29.jpg http://www.uam.es/departamentos/ciencias/qorg/docencia_red/qo/l0/Gay-Lussac.GIF 9 »» http://photos.aip.org/history/Thumbnails/kirchhoff_gustav_a1.jpg 11 »» http://www.nap.edu/html/biomems/wbancroft.pdf 11 »» http://www.sciencephoto.com/image/89266/530wm/C0025006-Antoine_Lavoisier,_French_chemist-SPL.jpg 11 »» http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1909/ostwald.jpg 13 »» http://media-1.web.britannica.com/eb-media/62/130362-004-3618CD2B.jpg 14 »» http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1901/hoff.jpg 7 »» 8 »»


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Recorta los siguientes textos y pega los cuadros con información en la línea del tiempo que has elaborado sobre los científicos pioneros en el estudio de la fisicoquímica.

Uno de los primeros científicos en conferir conocimiento físico a la química; empleó el conocimiento del peso físico y lo ligó al descubrimiento de la Ley de la Conservación de la Materia. Se le reconoce su aportación del comportamiento fisicoquímico de los gases, estudió la expansión de los gases en relación con la temperatura, a presiones constantes. Su aportación científica se sustentó en estudios sobre dilatación y medida de las temperaturas, transferencia del calor y calor específico de los gases. Desarrolló métodos de análisis de gases. Fue pionero en los estudios de la fotoquímica y la espectroscopia. Desarrolló un quemador de laboratorio que lleva su apellido. Inventó el espectroscopio y demostró la relación entre la emisión y la absorción de la luz por los cuerpos incandescentes, propuso el nombre de radiación del cuerpo negro y efectuó investigaciones sobre la conducción del calor. Estudió las predicciones matemáticas del descenso del punto de ebullición y el aumento del punto de ebullición en disoluciones. Destaca su contribución al campo de la fisicoquímica en el estudio de la disociación electrolítica. Desarrolló la teoría de la existencia del ion. En su disertación sobre la conservación de la energía postuló que el calor era una forma de energía que consistía en un pequeño, y aleatorio movimiento en las partículas de materia. Sugirió que el calor y el trabajo deberían ser considerados como energía, y que era el total de la misma lo que se conservaba, en lugar de conservarse como calor o trabajo separadamente. Explicó que no sólo la materia, sino también la electricidad existen en cantidades discretas (las cargas de los iones que se producen al disolver sales son múltiplos de la carga del electrón). Destaca su aportación a los cimientos de la termodinámica teórica. Definió una función de estado de un sistema termodinámico, la energía libre, que permite prever la espontaneidad de un determinado proceso fisicoquímico. Uno de los fundadores de la Fisicoquímica e investigador de la dinámica química y de la presión osmótica en disoluciones. Una de sus aportaciones principales a la fisicoquímica se refiere a los principios fundamentales que gobiernan los equilibrios químicos y la velocidad de reacción y el equilibrio químico.

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BLOQUE I Fundador de The Journal of Physical Chemistry, destacó en el trabajo docente en el área de dinámica química y en sus estudios de química coloidal. Desarrolló ideas sobre la energía perdida y acuñó el término entropía. Estableció una relación matemática para explicar la transición de fase entre dos estados de la materia. “Reflexiones sobre la potencia motriz del fuego y sobre las máquinas adecuadas para desarrollar esta potencia”, donde expuso las ideas que darían forma al segundo principio de la termodinámica.

LÍNEA DEL TIEMPO


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ANEXO 2 LÍNEA DEL TIEMPO DE CIENTÍFICOS DEL SIGLO XIX, INICIADORES DE LA FISICOQUÍMICA LISTA DE COTEJO

No.

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Criterios

1

El orden cronológico de los científicos está en función de su fecha de nacimiento.

2

Relacionas acertadamente los textos que informan sobre sus aportaciones científicas.

Registro de cumplimiento Suficiente Insuficiente No realizado

Observaciones

BLOQUE I ANEXO 3 RÚBRICA DE ELABORACIÓN DE REVISTA

Cierre

RÚBRICA Criterios

Contenido

Aportaciones del equipo de trabajo

Diseño gráfico

Excelente

Bueno

Regular

Insuficiente

La información y secciones tienen información precisa y de fuentes confiables. Se aprecia paráfrasis de textos y comprensión de lectura. Se informa de nuevos descubrimientos en el campo de la fisicoquímica. Se incluyen secciones sugeridas por el equipo de trabajo. Se muestra trabajo de información importante y contemporánea, traducción y comprensión de textos en inglés. El diseño es innovador, creativo y muestra con claridad textos, íconos, imágenes y resúmenes.

La información y secciones tienen información precisa y de fuentes confiables. Se aprecia paráfrasis de textos y comprensión de lectura.

La información y secciones tienen información adecuada relacionada con la fisicoquímica.

La información no es precisa y se confunden los campos de acción de la química y la física.

Se incluyen secciones sugeridas por el equipo de trabajo. Se muestra trabajo de información importante.

Se incluyen sec- No se incluyen secciones sugeridas ciones sugeridas por el equipo de por el equipo. trabajo.

El diseño muestra con claridad la información y las imágenes.

El diseño es adecuado en cuanto a textos informativos, pero insuficiente en imágenes.

El diseño no permite tener orden en la información de los textos. Las imágenes no corresponden a las secciones y no hay guías gráficas de lectura.


37

→FUENTES DOCUMENTALES BIBLIOGRÁFICAS CHANG Raymond. Fisicoquímica. Editorial Mc Graw-Hill. México. 2011. CHANG Raymond. Química. Editorial Mc Graw-Hill. México. 2010 MARON Samuel H., PRUTTON Carl F. Fisicoquímica. Editorial Limusa. México. 2003. WALTER John Moore. Fisicoquímica básica. Editorial Prentice Hall. México. 1986. DIGITOGRÁFICAS http://www.generaccion.com/noticia/imagenes/grandes/06_03_2012_13_06_46_767966418.jpg http://www.jornada.unam.mx/2012/03/06/ciencias/a02n1cie http://pubs.acs.org/appl/literatum/publisher/achs/journals/ content/jpchax.2/1905/jpchax.1905.9.issue-2/j150065a001/ production/j150065a001.fp.png_v03 http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1901/hoff.jpg http://www.izt.uam.mx/cosmosecm/FISICOQUIMICA.html http://redalyc.uaemex.mx/pdf/475/47545307.pdf http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/ http://jcp.aip.org/about/about_the_journal http://pubs.acs.org/journal/jpcafh http://pubs.acs.org/subscribe/covers/jpcafh/jpcafh_ v116i015.jpg?0.8995870667648161 http://scitation.aip.org/journals/doc/JCPSA6-home/archives/jcpmast1936.pdf http://jcp.aip.org/free_media/issue_files/JCPSA6/136_12.pdf http://pubs.acs.org/page/jpcafh/about.html http://pubs.acs.org/page/jpcbfk/about.html http://pubs.acs.org/page/jpccck/about.html http://jcp.aip.org/about/about_the_journal http://www.inegi.org.mx/prod_serv/contenidos/espanol/ bvinegi/productos/integracion/pais/mexhoy/2008/mexicohoy_2009_p1.pdf http://www.iquimica.unam.mx/index.php/departamentos/fisicoquimica http://www.quimica.unam.mx/directorio_investigadores. php?depto=5&tipo= http://w w w.quimica.cinvestav.mx/ L%C3%ADneasdeinvestigaci%C3%B3n.aspx http://www.cnyn.unam.mx/index.php http://quimica.izt.uam.mx/index.php?id=Lineas_FQT http://red.viep.buap.mx/viep/posgrados2011/programa-informacion.php?id_prog=00079

http://www.iqcelaya.itc.mx/ http://tesis.udea.edu.co/dspace/bitstream/10495/1447/1/ Guia%20de%20Dise%C3%B1o%20Editorial%20Revistas%20 Academicas-Hernandez%20Pilar-Trabajo%20de%20Grado.pdf http://scribus.softonic.com/ http://termarit.blogspot.mx/2010/09/crea-tu-propia-revistadigital.html http://photos.aip.org/history/Thumbnails/clausius_rudolf_a3.jpg http://media-1.web.britannica.com/eb-media/77/132477004-F84F57B1.jpg http://galia.fc.uaslp.mx/~medellin/AntologiadeFisica/images/gibbs.jpg http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1903/arrhenius.jpg http://w w w.sciencephoto.com/image/96237/530wm/ C0032008-Pierre_Dulong,_French_chemist-SPL.jpg http://www.facmed.unam.mx/historia/FOTOS/Helmholtz1.gif http://www.instituts-carnot.eu/userfiles/image/Sadi_Carnot%281%29.jpg http://www.uam.es/departamentos/ciencias/qorg/docencia_ red/qo/l0/Gay-Lussac.GIF http://photos.aip.org/history/Thumbnails/kirchhoff_gustav_a1.jpg http://www.nap.edu/html/biomems/wbancroft.pdf http://w w w.sciencephoto.com/image/89266/530wm/ C0025006-Antoine_Lavoisier,_French_chemist-SPL.jpg http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1909/ostwald.jpg http://media-1.web.britannica.com/eb-media/62/130362004-3618CD2B.jpg http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1901/hoff.jpg http://www.instituts-carnot.eu/userfiles/image/Sadi_Carnot%281%29.jpg http://www.uam.es/departamentos/ciencias/qorg/docencia_ red/qo/l0/Gay-Lussac.GIF http://photos.aip.org/history/Thumbnails/kirchhoff_gustav_a1.jpg http://www.nap.edu/html/biomems/wbancroft.pdf http://w w w.sciencephoto.com/image/89266/530wm/ C0025006-Antoine_Lavoisier,_French_chemist-SPL.jpg http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1909/ostwald.jpg http://media-1.web.britannica.com/eb-media/62/130362004-3618CD2B.jpg http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1901/hoff.jpg


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Fisico Qui Mica

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