ENTORNO FÍSICO-QUÍMICO.

*Introducción a la química.




“La química  es una ciencia que estudia la estructura, composición y propiedades de la materia.” Entendiendo el concepto de materia como todo lo que conforma los cuerpos, ocupa un espacio y tiene peso. Para introducirnos en el estudio de la química es necesario recordar algunos conceptos ya estudiados:

1. SUSTANCIAS PURAS.

“Son materiales formados por un solo tipo de partículas; son los elementos químicos y los compuestos químicos.”

Los elementos químicos están formados por un solo tipo de partícula llamado átomos, se hallan agrupados en la tabla periódica de los elementos químicos.

Los compuestos químicos son la combinación de dos o más elementos químicos, el combinarse cada elemento cambia sus propiedades y el compuesto toma otras propiedades diferentes de cada elemento; las partículas que forman los compuestos se llaman moléculas que son la unión de dos o más átomos.

2. ÁTOMO.

“Es la mínima partícula de un elemento químico que conserva las propiedades de dicho elemento.” Los átomos de un elemento químico son iguales entre sí, pero son diferentes de los átomos de otro elemento químico.

3. PARTÍCULAS QUE CONFORMAN UN ÁTOMO.

Se hallan algunas partículas que conforman un átomo, son cargas eléctricas que le dan la estructura.

Las más notorias son: Protón, electrón y neutrón. También se les llaman partículas fundamentales.

PARTÍCULAS FUNDAMENTALES DEL ÁTOMO.

Partícula	Símbolo	Carga eléctrica	Ubicación
Neutrón	n	0	Núcleo
Protón	P+	+1	Núcleo
Electrón	e-	-1	Niveles de energía

4. NÚMERO ATÓMICO.

“Es el número que se le asigna a cada elemento químico, significa el número de protones (p⁺) que tiene un átomo de dicho elemento.” En la tabla periódica se halla en la parte superior del cuadro que corresponde a cada elemento, encima del símbolo. Se simboliza con la letra Z.

5. SÍMBOLO QUÍMICO.

“Es la abreviación del nombre de un elemento químico; si lo forma una letra se escribe con MAYÚSCULA,  si lo forman dos letras la primera es MAYÚSCULA y la segunda minúscula”

Ejemplo: Hidrógeno: (H), Oxígeno (O), Litio: (Li), Mercurio (Hg).

6. MODELO ATÓMICO DE BÖHR.

Consideró el átomo como un sistema solar en miniatura; supuso que los electrones se mueven en niveles de energía alrededor del núcleo. El valor energético de estos niveles va aumentando a medida que se alejan del núcleo. Los niveles de energía se designan con las letras k, l, m, n, o, p, q, y también con los números 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 desde el núcleo hacia la periferia.

7. NIVELES DE ENERGÍA.

Los electrones en un átomo se hallan en continuo movimiento alrededor del núcleo. Los espacios posibles por donde se mueven se les llama niveles de energía. Cada nivel de energía puede tener un número máximo de electrones así:

Número máximo de electrones que puede tener cada nivel de energía.

Nivel	K	L	M	N	O	P	Q
Máximo de  (e-)	2	8	18	32	50	72	98

8. SUBNIVELES DE ENERGÍA.

Estudios posteriores permitieron conocer que no todos los electrones que se hallan en un nivel tienen la misma energía, sino que para cada nivel de energía existen varios subniveles. Los subniveles se nombran con las letras s, p, d, f. cada subnivel puede tener un número máximo de electrones:

s = 2,    p = 6,    d = 10,    f = 14.

                                 Niveles y subniveles de energía.                                                        

NIVEL	SUBNIVELES DE ENERGÍA POR CADA NIVEL
K	s
L	s	p
M	s	p	d
N	s	p	d	f
O	s	p	d	f
P	s	p	d	f
Q	s	p	d	f

9. DISTRIBUCION ELECTRÓNICA.

“Es la ubicación de los electrones en un átomo, teniendo en cuenta el número máximo de electrones que puede tener cada nivel de energía (K, L, M, N, O, P, Q,) o también (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.), y cada subnivel de energía (s, p, d, f.) para cada nivel.”

Por ejemplo: 1s²   El número 1 representa el nivel de energía, la letra s que lo acompaña representa el subnivel, y el número 2 que aparece con exponente es el número de electrones que se ubican en el subnivel.

La ubicación de los electrones del átomo se va llenando siguiendo el orden que indican las flechas en el gráfico hasta completar el número máximo de electrones por subnivel, luego se suman los electrones que hay en los subniveles de cada nivel de energía.

Veamos como ejemplo el átomo de Potasio (K) = Z: 19

Por tener 19 protones (P⁺) se le asigna el número atómico 19 (Z: 19), también tiene 19 electrones (e^-) que se distribuyen en los niveles y subniveles de energía así:

1s²    2s²   2p⁶  3s²   3p⁶  4s¹           

Al sumar los electrones de los subniveles de cada nivel de energía tendremos:

Nivel 1 (K) hay 2 electrones, Nivel 2 (L) hay 2+6= 8 electrones, Nivel 3 (M) hay 2+6=8, Nivel 4 (N) hay 1 electrón.

La anterior figura representa la distribución electrónica del átomo de potasio.

 La distribución de los electrones en cada nivel en el potasio es: K= 2, L= 8, M= 8, N= 1

EJERCICIO: 

.Organice la distribución electrónica del átomo de Sodio (Na) Z: 11, Cloro (Cl) Z: 17, Calcio (Ca) Z: 20 y germanio (Ge) Z: 32.

10. CAPA DE VALENCIA. 


                                                                     

“Es el nivel de energía mas externo en un átomo, los electrones que se ubican en el nivel más externo se les llama electrones de valencia”

Los electrones de valencia en un átomo determinan las propiedades y las reacciones químicas que se puedan dar con otros elementos, y por tanto, su ubicación en la tabla periódica de los elementos químicos.

11. LEY DEL OCTETO.

“Un átomo puede tener máximo 8 electrones en la capa de valencia, si tiene menos de 8 electrones de valencia se dice que el elemento es inestable y puede unirse a otros átomos formando compuestos químicos, si tiene 8 electrones de valencia, el átomo es estable o inerte y no puede unirse a otros átomos para formar compuestos químicos.”

Los átomos de los elementos inestables tienden a completar sus 8 electrones de valencia tomando electrones de otros átomos, de esta forma comparten electrones generando enlaces químicos que mantienen unidos los átomos formando moléculas, dando origen a los compuestos químicos.

12. ENLACE QUÍMICO.

“Son las fuerzas de atracción que mantienen unidos los átomos formando moléculas. Los enlaces químicos están determinados por los electrones de valencia de los átomos.”

Los enlaces se dan por pérdida, ganancia o compartición de electrones entre los átomos que entran en reacción química.


* Para conocer aspectos de la tabla periódica visite la siguiente página:

* LA TABLA PERIÓDICA.

Cuestionario 3.

*Resuelva el siguiente cuestionario valiéndose de sus conocimientos, apuntes obtenidos de la clase, ayudas de esta esta página y consulta personal; debe entregar un trabajo escrito con las preguntas y las respuestas y sustentarlo. 

1. Que es Ecología? Que importancia tiene?
2. Elabore el dibujo de un ecosistema y ubique sus componentes.
3. Defina los siguientes términos: Biotopo, Bicenosis, Población, Individuo, Factor biótico, Factor abiótico, consumidor, productor.
4. Elabore un dibujo que represente el Ciclo del Nitrógeno y explíquelo.
5. Explique los modelos atómicos de Dalton, Tomson y Bohr y dibújelos.
6. Desarrolle la distribución electrónica de los siguientes elementos químicos: Calcio, Silicio, Rubidio, Kriptón, Magnesio.
7. Explique que son electrones de valencia y ubíquelos en le punto anterior.
8. Explique que relación tienen los electrones de valencia y los grupos en la tabla periódica.
9. Que son los periodos en la tabla periódica y cual es su relación con los niveles de energía en un elemento químico?


Éxitos !

Ecología.

Ecología es una ciencia que estudia las "relaciones entre los seres vivos y su ambiente". En esta sección hablaremos de conceptos básicos que nos permiten entender como funciona la naturaleza. Además, nos permite interpretar las relaciones de los organismos que se  dan en los ecosistemas y mantienen su dinámica. También la forma como circula la materia y fluye la energía en en el medio natural.

Veamos algunos imágenes:

El siguiente video nos muestra la dinámica que existe en los ecosistemas, complementa las imágenes observadas en las anteriores diapositivas.

Veamos:

En la naturaleza nada se desperdicia, los materiales son reciclados continuamente, por esta razón  no se agotan, siempre habrá elementos disponibles. Los elementos químicos que hoy forman mi cuerpo ya formaron parte del cuerpo de otros seres vivos. A esto se le conoce con ciclos biogeoquímicos o ciclos de la materia.

Las siguientes diapositivas ilustran los más notorios ciclos en la naturaleza.

Veamos:

Cadenas alimentarias o redes tróficas.

La excreción.

LA EXCRECIÓN.                                           

Los seres vivos respiramos y nos alimentamos, estas actividades aportan la energía requerida para nuestro funcionamiento y los materiales necesarios para crecer, pero además, del proceso resultan ciertas sustancias de desecho que son tóxicas para el organismo y por esto deben ser eliminadas. La excreción es el proceso mediante el cual se eliminan los desechos en los seres vivos.

Algunos desechos excretados son el dióxido de carbono CO2, eliminado en la respiración, amoniaco NH3, resultado del metabolismo de las proteínas, cloruro de sodio NaCl (Sal), que al acumularse en la célula la destruyen.

Excreción celular.

En las células la excreción de los desechos líquidos y gases se realiza a través de la membrana celular por mecanismos de ósmosis, difusión y diálisis. Los desechos sólidos son eliminados por mecanismos de transporte activo en lo cual la célula gasta energía.

Algunos protozoos tienen organelos que les permite eliminar el exceso de agua; otro como las amibas y paramecios tienen vacuolas contráctiles que se llenan de agua y luego la expulsan al exterior.

Las bacterias aerobias excretan dióxido de carbono y agua, las bacterias anaerobias ácido acético y ácido láctico. Además algunas eliminan antibióticos, enzimas, insecticidas y combustibles que son muy útiles al ser humano.

Las algas excretan agua y oxígeno como resultado de la fotosíntesis y dióxido de carbono en la respiración. Ciertos tipos de algas de los estanques eliminan toxinas que envenenan el agua.

Las levaduras en la fermentación alcohólica eliminan dióxido de carbono y alcohol etílico e que se utiliza para fabricar bebidas alcohólicas.

Los hongos pluricelulares excretan agua, dióxido de carbono, algunos eliminan antibióticos como la penicilina, utilizada para control de enfermedades producidas por bacterias; otros excretan sustancias altamente tóxicas para el ser humano como las Flavotoxinas que producen cáncer en el hígado al ser ingeridas en los alimentos contaminados.

SISTEMAS EXCRETORES.                

Excreción en plantas.

Las plantas realizan la excreción de gases a través de estomas ubicados en el envés de las hojas; eliminan oxigeno y vapor de agua durante el día como desechos de la fotosíntesis, y dióxido de carbono en la noche como residuos de la respiración. Para eliminar otros desechos del metabolismo las plantas exudan a través de la corteza resinas y gomas.

                                                           Estoma

En algunos casos concentran las sustancias de excreción en hojas viejas y cáscaras de semillas o frutos como alcaloides y taninos, usados por la planta en su guerra química contra los insectos predadores o plantas competidoras.

Excreción en animales invertebrados.

Los invertebrados han desarrollado órganos eficientes para eliminar agua y desechos.

Las planarias habitantes frecuentes del agua dulce, tienen un sistema de tubos distribuido por todo el cuerpo llamados protonefridios, cuya base son células especiales llamadas flamígeras que mediante movimiento de cilios envían el agua al interior de los tubos; los tubos terminan en un poro cutáneo.

Los anélidos tienen metanefridios que son unos tubos enrollados rodeados por capilares con un embudo lleno de cilios, los líquidos corporales pasan por allí y los desechos son filtrados para luego ser llevados hasta un poro cutáneo donde son eliminados.

Los insectos tienen un sistema excretor formado por los tubos de Malpighi que son ciegos y ramificados y recogen de la sangre los productos de desecho y desembocan en el intestino donde los vierten para su eliminación.

Excreción en animales cordados.

Los cordados tienen un aparato excretor mas desarrollado representado por los riñones provenientes de los metanefridios pero más evolucionados, Tienen como función separar de la sangre los desechos químicos que son tóxicos, y eliminarlos en forma acuosa llamada orina.

Los peces tienen riñones diferentes en forma y tamaño según su especie, está provistos de un uréter y una vejiga urinaria; el conducto excretor termina detrás del ano en una cloaca.

Los anfibios presentan dos riñones lobulados de los cuales se desprende un uréter que desemboca en la cloaca, tienen vejiga urinaria que reabsorbe el agua cuando el animal está en tierra seca.

Los reptiles tienen los riñones situados en la parte posterior de la cavidad abdominal, son pequeños, compactos y con frecuencia lobulados.

Las aves tienen dos riñones trilobulados situados en la cavidad pélvica, y de cada uno se desprende un uréter que se abre en la cloaca. Las aves no tienen vejiga urinaria a excepción del avestruz. La orina es eliminada junto con las heces.

Los mamíferos tienen riñones mas evolucionados en forma de fríjol y se ubican en la cavidad pélvica. 

EXCRECIÓN EN LOS SERES HUMANOS.                        

Los seres humanos por ser mamíferos compartimos el tipo de sistema excretor con los demás animales de sangre caliente llamados homeotermos, con presencia de riñones complejos en forma de fríjol que filtran los desechos de la sangre.

Composición del sistema excretor.

Consta de riñones, vejiga y vías urinarias, formando un aparato complejo e imprescindible en la eliminación de desechos.

Los riñones.

Son dos órganos en forma de fríjol de unos doce centímetros de longitud, situados en la parte lumbar, a cada lado de la columna vertebral.

Al observar un riñón se distinguen dos regiones, una externa de color pardo llamada corteza, y una interna más pálida llamada médula.

En ellas se hallan unas estructuras microscópicas llamadas nefrones o nefronas         encargadas de la filtración de los desechos; cada riñón tiene aproximadamente 1.300.000 nefrones.

Los nefrones están formados por dos elementos básicos: El corpúsculo y los túbulos renales ubicados en la corteza y la médula renal.

El corpúsculo renal se forma de una malla de capilares conocida como glomérulo de Malpighi originado en un vaso sanguíneo llamado arteriola aferente que lleva la sangre al riñón para ser filtrada.

Los nefrones además están formados por la cápsula de Bowman que es una estructura con forma de copa que envuelve los capilares del glomérulo y recibe las sustancias de desecho que deben ser eliminadas.

El túbulo renal se halla a continuación de de la cápsula de Bowman y tiene una serie de conductos tubulares que son: Túbulo contorneado, asa de Henle, túbulo contorneado distal y túbulo colector.

Las vías urinarias.

Son estructuras encargadas de conducir la orina formada en los riñones hasta el exterior del organismo. Son: los uréteres, la vejiga y la uretra.

Los uréteres son dos tubos de 28 cm. de largo y 6 mm. de diámetro formados por músculo liso que conducen la orina hasta la vejiga.

La vejiga urinaria es una bolsa de músculo liso donde se almacena la orina. Su capacidad en los adultos es de un litro aproximadamente.

La uretra es un conducto que transporta la orina desde la vejiga hasta el exterior. En los varones además conduce el semen. Mide en el hombre entre 18 y 20 cm. En cambio en la mujer solo mide 3 cm.  Al comienzo de la uretra se halla el esfínter interno, un poco más abajo se halla el esfínter externo el cual se controla voluntariamente permitiendo evacuar la orina.

El sistema excretor.