Solucionario ¿Por qué existe el sueño?
fueron las grandes acumulaciones de agua con sustancias en disolución. El agua es el componente fundamental de la vida porque es un buen disolvente, lo que le convierte en un medio excelente para las reacciones químicas; y porque originalmente era la única fuente de hidrógeno y oxígeno. En el océano se formaron las condiciones necesarias: agua, sales minerales y sustancias atmosféricas en disolución.
1. Interpretar.
Los mamíferos presentan ambos ojos cerrados a diferencia de las aves, en las cuales un ojo a veces está abierto.
2. Inferir.
Los peces al estar siempre alerta, no concilian el sueño de la misma manera que nosotros. Al igual que algunas aves, sólo descansan con la mitad de su cerebro, la otra mitad está constantemente alerta para detectar a los depredadores. Pasado un tiempo indefinido se despiertan y descansan con la otra mitad. Conclusión: no duermen completamente.
3.
3. Generalizar.
En el primer caso mantendrán ambos ojos cerrados, mientras que en el segundo permanecerán con un ojo abierto.
El origen de la vida fue como una rica sopa molecular 1.
Describir. La primitiva atmósfera de la Tierra tuvo su fuente en las emisiones volcánicas de CO2, H2O, CH4 y N2. El CH4 se disoció con la luz solar, y el H2O se condensó formando mares, fenómeno único en el Sistema Solar debido a las temperaturas reinantes en el planeta. La atmósfera actual de la Tierra tiene como característica principal el ser un subproducto de las formas de vida que pueblan el planeta. Esto es debido al uso que del CO2 (abundante en la atmósfera primitiva) hacen las plantas como alimento, liberando a la atmósfera O2, elemento tremendamente reactivo que no se da en ninguna otra parte del Sistema Solar.
2. Identificar.
La atmósfera primitiva era una atmósfera ligeramente reductora, ya que la tendencia sería a que el oxígeno se fijase en diferentes compuestos. Sería pues, una atmósfera con sólo trazas de oxígeno. Antes de la vida, la atmósfera sufrió cambios tales como la condensación del vapor de agua que originó la formación de los océanos. Lo que permitió la aparición de vida
El solitario químico 1.
Registrar. No hay evidencia que Registrar. soporte la hipótesis de que en realidad existió un caldo prebiótico. Todos los datos, tanto geólogos como los obtenidos en experimentos bajo control humano, indican que tal caldo es en realidad un mito de la ciencia .
Interpretar. Davy aplicó el mismo mismo procedimiento con el cual descubrió el potasio a otro producto comercializado con el nombre inglés e italiano de “soda”, en francés “saude” y “sosa” en España. Sin embargo, enseguida observó que su descomposición requería una corriente más intensa o una mayor división de los trozos de sosa. Así obtiene igualmente unos botones metálicos de propiedades semejantes a las del potasio, pero por su diferente origen, llama al nuevo metal “sodanum” y después junto con Gay Lussac, “sodium”, derivado de “soda”, la materia prima empleada en la investigación. El cloro (que en griego significa “amarillo verdoso”) fue descubierto en 1774 por el sueco Carl Wilhelm Scheele, aunque creía que se trataba de un compuesto que contenía oxígeno. En 1810 el químico inglés Humphry Davy demuestra que se trata de un elemento químico y le da el nombre de cloro debido a su color.
Un núcleo doblemente mágico 1.
Identificar. La idea principal es que la estabilidad del núcleo de un elemento depende de que sus armazones de protones y neutrones estuvieran completos.
2.
Formular. El mar de inestabilidad se refiere a todos esos elementos que eran crecientemente inestables y que incluso llegaban a fisionarse a los pocos microsegundos de haber sido creados. Por lo tanto, todo ello parecía ser un buen motivo para suponer que no se debería llegar más allá del elemento 108, y que este habría de ser el ultimium absoluto.
3.
Valorar. La consecución de nueValorar. vos elementos no sería sólo un peldaño más en la incesante carrera por aumentar la lista de la tabla periódica de elementos. Si los pronósticos de la teoría vigente sobre los núcleos atómicos son correctos, se podría estar a las puertas de conseguir elementos superpesados de suficiente estabilidad como para permitir todo tipo de ensayos físicos y químicos y con los que construir, quizá, materiales nuevos de propiedades insospechadas.
El año siguiente al del descubrimiento del sodio, Davy perfecciona el método aplicándolo a una nueva sustancia: la cal, que hasta aquel entonces había sido considerada sustancia simple. Efectúa la electrólisis de la cal empleando un cátodo de mercurio con lo que obtuvo una amalgama, que por calefacción produjo el metal. Lo denomina por salir de la cal, calcium. Relacionar. Elegiría el oro debido a que ambos son metales por lo que presentarán propiedades similares.
2.
3. Formular.
Para ordenar los elementos químicos empleó tarjetas que utilizaba como cartas, juego al que era muy aficionado, en lo que podríamos llamar una versión química del solitario.
4.
Analizar. La tabla de Moseley muestra, a diferencia de la propuesta cuarenta años antes por
Mendeleiev, que las propiedades químicas de los elementos son una función periódica de sus números atómicos. La semejanza es que en ambas tablas existían grupos y periodos.
de sodio. Se denomina ácido a aquellos compuestos químicos que tienen el ion hidrógeno H+ como grupo funcional. Las sustancias ácidas presentan las siguientes propiedades: tienen sabor ácido o agrio, son corrosivas, actúan sobre metales generando sales, reaccionan con las bases neutralizándose, cambian a rojo el papel tornasol azul, no reaccionan con la fenoftaleína, torna incoloro el azul de bromotinol y tiene la cualidad de ceder protones (H+). Las sustancias básicas presentan las siguientes propiedades: tienen sabor amargo, son viscosas al tacto, reaccionan con los ácidos neutralizándose, cambian azul el papel tornasol rojo, reaccionan con la fenoftaleína adquiriendo un color rojo y tienen la cualidad de aceptar protones (H+)
Los cinco magníficos 1.
Identificar. Sí, porque ambas son propiedades específicas de los metales que se caracterizan por no alterar la estructura íntima de los mismos.
2.
Analizar. A los 97ºC todos los metales son sólidos. No existe una temperatura a la cual todos los metales mencionados sean líquidos. A los 3 001 ºC todos los metales anteriores son gases.
3.
Inferir. El sodio flotaría sobre el agua porque su densidad es menor (0,92 g/cm3).
4.
Proyectar. Cuando la mezcla está formada por dos sólidos de densidad muy diferente tales como el hierro y el magnesio, insolubles en determinado líquido de densidad intermedia, se pueden separar agregando ese líquido. El sólido de menor densidad flota y el de mayor densidad se hunde quedando en el fondo del recipiente.
Blanco más blanco 1. Identificar.
• El método holandés consistía en sumergir las telas en sustancias alcalinas hasta cinco días y después lavarlas con agua y tenderlas en el suelo para que se secaran al sol. Todo el proceso se repetía cinco o seis veces y, finalmente, se detenía el efecto de las sustancias alcalinas bañando el tejido con una sustancia ácida como la leche agria. • El método británico consistía en un proceso similar con una ligera variante: en vez de utilizar leche agria se usaba ácido sulfúrico diluido. 2.
Describir. La sustancia ácida que se menciona es el ácido sulfúrico y la alcalina es hiploclorito
3. Descubrir.
El hipoclorito de sodio o hipoclorito sódico, (conocido popularmente como lejía, agua lavandina o agua de Javel) es un compuesto químico además de un fuerte oxidante químico cuya fórmula es NaClO. Contiene el cloro en estado de oxidación +1 y por lo tanto es un oxidante fuerte y económico. Debido a esta característica destruye muchos colorantes por lo que se utiliza como blanqueante. Además se aprovechan sus propiedades desinfectantes. En disolución acuosa sólo es estable a pH básico. Al acidular en presencia de cloruro libera cloro elemental. Por esto debe almacenarse ale jado de cualquier ácido.
Palitos de fuego 1.
Describir. Los primeros fósforos estaban formados por una mezcla de sulfuro de antimonio, clorato de potasio, goma y almidón. Luego se sustituyó el sulfuro de antimonio por fósforo blanco. Los fósforos actuales están diseñados de forma que la cabeza sólo arde al rasparla contra la superficie de fricción que posee la caja. La punta de los fósforos de seguridad con-
tiene trisulfuro de antimonio y un agente oxidante pegados con caseína o cola y son elaborados de madera. La superficie de frotamiento de la caja contiene vidrio en polvo para la fricción, fósforo rojo y cola (adhesivo). Al raspar allí el fósforo, el calor de fricción transforma el fósforo rojo en blanco, que arde y prende a su vez la cabeza de la cerilla. 2. Argumentar.
Sí. En principio, la energía mecánica que aplicamos al frotar el cerillo es mayor que la energía de activación para la reacción del fósforo rojo (contenido en la tira café oscuro de la caja); esta reacción libera suficiente energía como para iniciar la combustión del azufre (en la cabeza del fósforo) y así iniciar la combustión de la madera del cerillo.
3. Descubrir.
Al quemar una cerilla se produce dióxido de azufre (SO2) bajo una reacción de combustión, así como óxido fosfórico (P4O10), que poseen el olor tan característico, que se queda en el ambiente. P4S3 (s) + 8O2 (g) → P4O10 + 3SO2 (g)
4.
Generalizar. Sí se desprende energía en forma de luz y calor.
Burbujas tripuladas 1.
Analizar. Porque su densidad es menor que la del aire que desplaza.
2. Argumentar. Los
globos aerostáticos tripulados no pueden salir al espacio debido a la falta de oxígeno que afectaría gravemente a la tripulación. El primer record de altura ascendiendo con un globo de hidrógeno normal lo establecieron en septiembre del 1862 los meteorólogos británicos Coxwell y Glaisher, alcanzando una altura de 8 840 metros. El 15 de abril de 1875, trece años después, Gaston Tissandier y sus dos acompañantes Silvel y Croce-Spinelli, a bordo del globo Zenith, llegaron a 8 000 metros de altura, pero la falta de oxígeno hizo que estos dos últimos
Solucionario murieran, llegando con vida a tierra, muy extenuado, Gaston Tissandier. En 1932, el físico suizo Auguste Piccard realizó una ascensión subiendo hasta 16201 metros dentro de una cápsula sellada, lo que fue el primer vuelo de un ser humano en la estratósfera. El 4 de mayo de 1961, Malcolm D. Rosson realizó una ascensión estratosférica de 34 668 metros. 3.
Discriminar. La diferencia es que el globo aerostático es una aeronave no propulsada que se sirve del principio de los fluidos de Arquímedes para volar, entendiendo el aire como un fluido; mientras que el submarino es un tipo especial de buque capaz de navegar bajo el agua además de por la superficie, gracias a un sistema de flotabilidad variable. Los globos aerostáticos basan su funcionamiento en el uso de un gas menos denso que el aire, mientras el principio de funcionamiento de los aviones se basa en la fuerza aerodinámica que actúa sobre las alas, haciendo que la misma produzca una sustentación. Esta se origina en la diferencia de presiones entre la parte superior e inferior del ala, producida por su forma especial.
peratura de 4 ºC. Su capacidad calorífica es superior a la de cualquier otro líquido o sólido, siendo su calor específico de 1 cal/g; esto significa que una masa de agua puede absorber o desprender grandes cantidades de calor, sin experimentar apenas cambios de temperatura, lo que tiene gran influencia en el clima (las grandes masas de agua de los océanos tardan más tiempo en calentarse y enfriarse que el suelo terrestre). 2.
4. Interpretar.
3. Formular.
Un fluido supercrítico es un estado de la materia a alta presión y alta temperatura, quizá mejor descrito como un gas semejante a un líquido. Casi cualquier material puede convertirse en supercrítico. El agua, por ejemplo, se convierte en un fluido supercrítico a altas presiones y temperaturas de las máquinas de vapor.
Cosas extrañas del agua 1. Describir.
El agua es un líquido inodoro e insípido. Tiene un cierto color azul cuando se concentra en grandes masas. A la presión atmosférica (760 mm de mercurio), el punto de fusión del agua pura es de 0ºC y el punto de ebullición es de 100ºC. Se cristaliza en el sistema hexagonal, llamándose nieve o hielo según se presente de forma esponjosa o compacta, se expande al congelarse, es decir aumenta de volumen, de ahí que la densidad del hielo sea menor que la del agua y por ello el hielo flota en el agua líquida. El agua alcanza su densidad máxima a una tem-
Relacionar. La presión que actúa sobre un líquido influye significativamente sobre su punto de ebullición. El agua hierve (ebulle) a 100ºC si está sometida a una presión de 1 atmósfera; sin embargo, si la presión disminuye hasta 0,06 atmósferas, la ebullición se produce a 0 ºC. Es por eso que en lugares cada vez más altos, donde la presión es cada vez menor, el agua puede ebullir a temperaturas menores a 100 ºC.
4.
Argumentar. En la cima del Everest. El propio Claudi Mans lo calculó primero y lo comprobó experimentalmente después: mantuvo un huevo en agua a 71ºC y este se cocinó entre 30 y 40 minutos.
El sentido del gusto, los ácidos y las bases 1.
Relacionar. Las bases tienen sabor amargo. El sabor agrio proviene de los ácidos que hay en la comida. Una sal es el producto de una reacción ácidobase. El sabor dulce parece depender en gran medida de las propiedades de los ácidos y
bases que se combinan en una sola molécula, pero este sabor no es tan definido como otros. 2.
Formular hipótesis. Las compañías farmacéuticas dedican mucho tiempo investigando cómo disimular el sabor amargo de los medicamentos (bases) con otros sabores.
3. Evaluar.
Los edulcorantes artificiales, como el aspartame, son más dulces que los edulcorantes naturales.
4.
Reflexionar. Sí, porque en el texto hay muchas referencias a los colores, fauna, vegetación y sonidos del lugar.
Bacterias que combaten |la lluvia ácida 1.
Relacionar. a y b: La lluvia ácida se debe principalmente a la formación de óxidos de carbón, nitrógeno y azufre que, en contacto con el agua, se convierten en ácidos que contaminan la atmósfera. c: Para la recuperación de metales a partir de los sulfuros propios, si los sulfatos de los metales son insolubles es posible reemplazar el proceso metalúrgico por la biolixiviación, mediante la cual se produce azufre elemental y se logra la disolución del metal como ion positivo por un mecanismo denominado directo. d. Las bacterias del género Thiobacillus, en particular las especies Thiobacillus ferrooxidans y Thiobacillus thiooxidans, son capaces de catalizar la oxidación de los compuestos reducidos de azufre a la forma de sulfato (SO4 –2). e. Cuando el mineral contiene hierro, se usa el Thiobacillus ferrooxidans, que, como su nombre lo indica, cataliza la oxidación del catión ferroso Fe+2 a catión férrico Fe+3. f. El Fe+3 formado oxida el sulfu-
ro metálico, se libera el azufre y se forma otra vez el Fe+2; el mecanismo es indirecto ya que el microorganismo no actúa sobre el sulfuro. La galena se trata de sulfuro de plomo (PbS) aunque puede tener cantidades variables de impurezas. Así, su contenido en plata puede alcanzar el 1%. La millerita es sulfuro de niquel (NiS). La blenda o esfalerita es un mineral compuesto por sulfuro de zinc (ZnS).
4.
Seleccionar. Existen algunos átomos que son más estables aisladamente, como por ejemplo los gases nobles, que forman moléculas monoatómicas (átomos “sueltos”).
5.
Identificar. Los electrones.
2. Generalizar.
a. PbS + O2
Los isómeros en el olfato 1.
SO2 + PbO
→
b. NiO + C → CO2 + NiO c. ZnS + O2 + H+ + H2O 3.
S + Zn2
→
Resolver. Masa molar: 84 g Composición porcentual.
2.
C = 57,1% H = 4,8% S = 38,1%
oxígeno, el corazón y el cerebro no pueden funcionar correctamente. De ahí que la mayoría de ataques al corazón e infartos cerebrales estén ligados a este tipo de circunstancias. La acumulación de estas grasas en los vasos sanguíneos se denomina aterosclerosis. Aparte de los riesgos de infarto, existen otras patologías cardiovasculares graves ligadas al exceso de colesterol ‘malo’ como son las trombosis, la angina de pecho o la arteriopatía periférica.
Identificar. En la ciencia de la química se dice que dos estereoisómeros son enantiómeros si la imagen especular de uno no puede ser superpuesta con la del otro. Dicho de otra forma: un enantiómero es una imagen especular no superponible de sí mismo. Tienen las mismas propiedades físicas y químicas, excepto por la interacción con el plano de la luz polarizada o con otras moléculas quirales.
3.
Analizar. Los fitosteroles vegetales no son bien absorbidos por el tracto gastrointestinal (a pesar de ser químicamente casi iguales que el colesterol), por lo que su acción hipocolesterolémica se limita aparentemente al intestino, en donde se inhibe la absorción del colesterol tanto endógeno como exógeno. Los mecanismos por los que este efecto se produce no se conocen en detalle, puede que reduzcan la solubilidad del colesterol y/o que compitan con el colesterol por la absorción por parte de la mucosa intestinal.
4.
Identificar. Los lípidos son un grupo de sustancias que se caracterizan por ser insolubles en agua pero solubles en solvente orgánicos no polares. Los lípidos están formados por carbono, hidrógeno y, en menor proporción, oxígeno. También pueden aparecer en sus moléculas el fósforo y el nitrógeno. A diferencia de los hidratos de carbono, las proteínas y los ácidos nucleicos, los lípidos no son polímeros, sino que se trata de moléculas más pequeñas y de composición variada. Sus funciones en los organismos vivos son diversas. Por ejemplo, pueden desempeñar funciones estrucuturales, servir como reservorio de energía o como cubierta protectora sobre la superficie de muchos organismos.
Argumentar. Porque existen receptores específicos para cada uno de los enantiómeros del limoneno.
3. Inferir.
No se podría percibir el olor de los limones.
El reino de Serendib 1.
Inferir. Representa la teoría estructural del benceno, donde los átomos se unen entre sí y adoptan la forma de un anillo.
2.
Argumentar. No, porque los átomos (y sus uniones) son extremadamente pequeños.
3.
Formular explicaciones. El átomo está constituido por dos zonas: el núcleo y la nube electrónica. • El núcleo. Ocupa la región central y está formado por protones y neutrones. En el núcleo está concentrada prácticamente toda la masa del átomo. • La nube electrónica. Es el espacio exterior al núcleo atómico, donde se mueven los electrones. Dentro de la nube electrónica, los electrones constituyen niveles y subniveles de energía. El modelo actual especifica que los electrones se mueven en regiones denominadas orbitales.
¡Grande, “Fito”! 1. Argumentar.
El colesterol es un lípido muy importante ya que interviene en muchos procesos del organismo: el colesterol forma parte de las membranas celulares del organismo; en la piel y por acción de los rayos solares, el colesterol se transforma en vitamina D y a partir del colesterol se sintetizan algunas hormonas como el estrógeno y la testosterona.
2.
Relacionar. Para que el colesterol llegue hasta las células, antes requiere un transporte a través del riego sanguíneo. Para ello, existen dos lipoproteínas, la LDL, de baja densidad, asociada al ‘colesterol malo’, y la HDL, o de alta densidad, que se identifica con el ‘colesterol bueno’. El problema del colesterol ‘malo’ o LDL es que, en e xceso, se acumula en las arterias y dificulta el tránsito de oxígeno a través de la sangre. Y sin
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