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El nombre de los elementos químicos

La tabla periódica actual ya contiene 118 elementos químicos. ¿De dónde proceden los nombres de los elementos químicos? ¿Qué significan? ¿Qué nombre han recibido los últimos elementos químicos descubiertos? Nombres latinos, de dioses, de países, de ciudades, de científicos famosos… En la siguiente tabla encontrarás el origen etimológico y el significado de los nombres de todos los elementos químicos conocidos. Descárgatela, ¡es gratis!

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Los cambios de estado: gráficas de calentamiento y enfriamiento

La materia se encuentra habitualmente en tres estados de agregación: el sólido, el líquido y el gaseoso. Una misma sustancia aparece en uno u otro estado en función de las condiciones de presión y temperatura a las que se encuentre sometida, por lo que mediante la variación de estas se puede conseguir la transformación entre dos estados diferentes.

La forma más sencilla, o más evidente, de cambio de estado es la que tiene lugar por modificación de la temperatura, mediante intercambio de calor entre el sistema material y su entorno. Este proceso puede ocurrir en dos sentidos:

  • Por calentamiento: las sustancias sólidas pasan a estado líquido o gaseoso (cambios de estado progresivos).
  • Por enfriamiento, las sustancias gaseosas pasan a estado líquido o sólido (cambios de estado regresivos).

Según la teoría cinético-molecular, al aumentar la temperatura de una sustancia, se produce un incremento de la energía cinética media de sus partículas, por lo que estas adquieren mayor movilidad, venciendo las fuerzas de cohesión que existen en estado sólido y, en menor medida, en estado líquido, hasta llegar a ser despreciables en estado gaseoso. En sentido inverso, al disminuir la temperatura las partículas pierden movilidad y van dominando las interacciones atractivas que conducen a agrupaciones entre ellas y a estados de agregación cada vez más ordenados. Los cambios de estado pueden ocurrir, por tanto, de dos maneras entre cada uno de los estados físicos, denominándose, en cada caso, de la siguiente manera:

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  • El cambio de estado sólido a estado líquido se denomina fusión. El proceso inverso se conoce como solidificación.
  • El cambio de estado líquido a estado gaseoso se denomina vaporización. El proceso inverso se llama condensación, aunque también licuación (o licuefacción).
  • El cambio directo entre el estado sólido y el estado gaseoso (sin pasar por el estado líquido) se conoce, en ambos sentidos, como sublimación, distinguiéndose: sublimación progresiva (el salto de sólido a gas) y sublimación regresiva o inversa (o condensación de gas a sólido).

Durante las transiciones la temperatura no varía, ya que todo el intercambio energético está vinculado al paso de un estado a otro. En el caso de la fusión, la temperatura a la que transcurre se denomina punto de fusión (en el que coexisten en equilibrio el sólido y el líquido), que es característico de cada sustancia (o mezcla de sustancias). Para la mayoría de las sustancias, entre las que se encuentra el agua, la temperatura de solidificación (congelación) coincide con la de fusión.

Por su parte, la vaporización puede producirse de dos maneras:

  • Por ebullición, cuando todas las partículas alcanzan la temperatura necesaria para que se produzca el cambio de estado, conocida como punto de ebullición y que, como en la fusión, se mantiene constante durante el cambio de estado. Es lo que ocurre, por ejemplo, cuando calentamos agua hasta que comienza a hervir.
  • Por evaporación, cuando solo una parte de las partículas, generalmente superficiales, son capaces de escapar al estado gaseoso. Este tipo de vaporización tiene lugar a temperaturas inferiores a la de ebullición y es responsable, por ejemplo, de que los charcos se evaporen o se seque la ropa húmeda.

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En algunas sustancias, como el yodo o la naftalina, se observa que el paso a estado gaseoso se produce directamente desde el estado sólido, sin pasar por el estado líquido. Esta “evaporación” desde el estado sólido es lo que se conoce como sublimación, y la temperatura a la cual ocurre se denomina punto de sublimación.

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Puntos de fusión y ebullición de algunas sustancias comunes

La representación gráfica de la temperatura de una sustancia o sistema con respecto al tiempo conduce a las gráficas de calentamiento o enfriamiento en las que se visualizan perfectamente los cambios de estado y las variaciones de temperatura entre ellos:

Grafica-calentamiento
Gráfica de calentamiento de una sustancia inicialmente sólida que se funde a 17 ºC y entra en ebullición a 115 ºC.
Grafica-enfriamiento
Gráfica de enfriamiento de un gas que condensa a 78 ºC y se congela a -15 ºC.

Cuestión resuelta

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Vídeo recomendado: experiencias de cambios de estado

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Densidad: concepto y medida

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Con toda seguridad habrás comprobado cómo los cubitos de hielo son capaces de flotar en el agua, mientras que si dejamos caer una piedra en un lago se hunde en su interior. ¿A qué se debe este diferente comportamiento? La clave se encuentra en una propiedad específica de la materia denominada densidad (cuyo símbolo es dρ), que se define como el cociente entre la masa y el volumen de un cuerpo:

densidad-concepto

Cualquier cuerpo o sustancia posee una determinada masa y un cierto volumen, pero en sí mismos estos datos no nos aportan ninguna información sobre su naturaleza. Sin embargo, la densidad es un valor invariable, característico de cada cuerpo o sustancia. Así, un determinado volumen de agua no puede tener una masa cualquiera, sino que esta tiene que ser proporcional a su densidad. Evidentemente, a mayor volumen de agua, mayor será su masa, pero la relación que hay entre ambas será siempre la misma. Dado que, en el Sistema Internacional, la masa se mide en kilogramos y el volumen, en metros cúbicos, la unidad correspondiente a la densidad es el kg/m3, aunque es común expresarlas en g/cm3:

Densidad-tabla

En general, la densidad de una sustancia disminuye al aumentar la temperatura, ya que las partículas que la componen adquieren mayor movimilidad y crecen las distancias que las separan, lo que se traduce en un mayor volumen y en una menor densidad. Por razones similares, la densidad cambia bruscamente en los cambios de estados, siendo mayor en estado sólido que en estado líquido, y mucho menor en estado gaseoso, para una misma sustancia. Sin embargo, existen notables excepciones, y la más relevante es la anomalía que se observa en el agua, cuya densidad máxima se consigue en estado líquido a 4 ºC (por lo que la densidad del hielo es menor que la del agua líquida, lo que le permite flotar sobre ella).

Densidad absoluta y densidad media

Cuando nos referimos a sustancias puras (agua, hierro, helio) o mezclas homogéneas de sustancias (aceite, aleaciones, aire) la densidad es la misma para cualquier fragmento o porción que escojamos, por lo que podemos hablar de densidad absoluta. Sin embargo, los materiales heterogéneos, en los que podemos distinguir diferentes componentes (como el granito, en el que se aprecian a simple vista los cristales de cuarzo, mica y feldespato), encontraremos que la densidad puede variar de un fragmento a otro del material, y que el cociente entre su masa y su volumen nos proporciona una densidad media, que no tiene por qué ser constante.

granito
El granito es un material heterogéneo, por lo que el cociente entre su masa y su volumen nos permite calcular su densidad media, y esta puede variar de un fragmento a otro.

Densidad relativa

En ocasiones la densidad de algunos materiales o sustancias se pueden expresar en función de la densidad de otra sustancia que se toma como referencia. Al cociente entre la densidad de una sustancia y la de aquella que se toma como referencia se denomina densidad relativa:

densidad-relativa

  • Para sólidos y líquidos, suele tomarse como referencia la densidad absoluta del agua pura a 4 ºC, que es 1000 kg/m3.
  • Para los gases, la densidad de referencia habitual es la del aire en condiciones noramles (1 atm de presión y 0º C), que es 1’3 kg/m3.

Medida de la densidad

Cuenta la leyenda que el rey Hierón II pidió a Arquímedes de Siracusa (siglo III a.C.) que determinase la autenticidad de su corona, pues dudaba de que el orfebre al que se la había encargado utilizara únicamente oro en su elaboración. El problema era que lo tenía que hacer sin dañar la corona, por lo que determinar la densidad de una pieza tan irregular resultaba tremendamente complicado. Dicen que no paró de darle vueltas hasta que un día, al darse un baño, se dio cuenta de que el nivel del agua subía según iba metiéndose en la bañera. En seguida comprendió que de una manera similar podría hacerlo con la corona, determinando su volumen y, por tanto, su densidad. Embargado por la emoción, salió corriendo desnudo por las calles gritando ¡Eureka!, que significa ¡Lo he encontrado!.

No es seguro que esta historia ocurriera realmente, pero en ella se propone una estrategia sumamente simple para el cálculo de la densidad de un cuerpo sólido de forma irregular, para el cual el cálculo matemático del volumen sería excesivamente complejo o, directamente, imposible. Para llevarlo a cabo en el laboratorio, no necesitaríamos más que una balanza (para determinar la masa del cuerpo), un recipiente graduado (como una probeta) y un líquido (generalmente agua, siempre que esta no disuelva o interaccione con el cuerpo):

densidad.png

  1. En primer lugar se mide la masa del cuerpo con la balanza.
  2. A continuación se mide el volumen de líquido.
  3. Luego se sumerge el cuerpo en el líquido y se calcula su volumen por diferencia de volúmenes.
  4. Finalmente se calcula su densidad, dividiendo la masa entre el volumen.

Aunque este es un método habitual, existen aparatos de medida específicos como el picnómetro, la balanza de Mohr, la balanza hidrostática o el densímetro.

Actividades resueltas

Ejercicios-resueltos-densidad-problemas

Ejercicio-resuelto-densidad-cuestion

 

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¿Qué es la Ciencia?

Universum

La ciencia es conocimiento:

Ciencia (del latín scientia). Conjunto de conocimientos obtenidos mediante la observación y el razonamiento, sistemáticamente estructurados y de los que se deducen principios y leyes generales con capacidad predictiva y comprobables experimentalmente.

Diccionario de la Lengua Española (RAE, 2014)

La ciencia es comprensión:

En torno de la esencia se encuentra la morada de la ciencia.

Platón (427 a.C.- 347 a.C.)

La ciencia es experimentación:

La cosa más hermosa que podemos experimentar es el misterio. Es la fuente de todo arte y toda ciencia. 

Albert Einstein (1879-1955)

La ciencia es curiosidad:

Equipado con sus cinco sentidos, el hombre explora el Universo que lo rodea y a sus aventuras las llama ciencia. 

Edwin Hubble (1889-1953)

La ciencia es reflexión:

El científico no es aquella persona que da las respuestas correctas, sino aquél quien hace las preguntas correctas. 

Claude Lévi-Strauss (1908-2009)

La ciencia es descubrimiento:

Las matemáticas son el alfabeto con el cual Dios ha escrito el Universo.

Galileo Galilei (1564-1642)

La ciencia es interpretación:

Las matemáticas no mienten, lo que hay son muchos matemáticos mentirosos. 

Henry David Thoreau (1817-1862)

La ciencia es humana:

La ciencia no sólo es una disciplina de la razón, sino también del romance y de la pasión. 

Stephen Hawking (1942)

La ciencia es cultura:

La ciencia es para el mundo moderno lo que el arte fue para el antiguo.

Benjamin Disraeli (1766-1848)

La ciencia es creatividad:

Necesitamos especialmente de la imaginación en las ciencias. No todo es matemáticas y no todo es simple lógica, también se trata de un poco de belleza y poesía. 

Maria Montessori (1870-1952)

La ciencia es evolución:

Lo importante en la ciencia no es tanto obtener nuevos datos, sino descubrir nuevas formas de pensar sobre ellos.

William Lawrence Bragg (1890-1971)

La ciencia es polémica:

La incompatibilidad entre ciencia y religión es simplemente ésta: un científico no creerá nada hasta que lo vea; un hombre religioso no verá nada hasta que no crea en ello.

Charles Lyell (1797-1875)

La ciencia es crítica:

La ciencia es el gran antídoto contra el veneno del entusiasmo y la superstición. 

Adam Smith (1723-1790)

La ciencia es cooperación:

La ciencia no sabe de países, porque el conocimiento le pertenece a la humanidad y es la antorcha que ilumina el mundo. 

Louis Pasteur (1822-1895)

La ciencia es esfuerzo:

El genio es un uno por ciento de inspiración, y un noventa y nueve por ciento de transpiración.

Thomas Alva Edison (1847-1931)

La ciencia es incesante:

La ciencia nunca resuelve un problema sin crear otros diez más.

George Bernard Shaw (1856-1950)

La ciencia es imperfecta:

La ciencia, muchacho, está hecha de errores, pero de errores útiles de cometer, pues poco a poco, conducen a la verdad.

Julio Verne (1828-1905)

¿Cómo la definirías tú?