Factores de conversión en 2º de ESO

Eso de pasar valores de medidas de unas unidades a otras no resulta sencillo en 2º de ESO, y si no se aprende bien es algo que se arrastra y se hace mal durante toda la vida. Así que cualquier metodología que facilite el aprendizaje es muy de agradecer (y lo digo porque en el aula me ha tocado sudar lo que no está en los escritos y tener más paciencia que el santo Job para no desesperarme simplemente al pasar de metros a milímetros).

Ya, seguro que se debería aprender en Matemáticas, pero en Física lo usamos continuamente, y no podemos tener una dificultad operativa añadida, que bastante tenemos ya con las conceptuales, así que un poco de imaginación para intentar resolverla no viene nada mal.

Aquí va una forma de trabajar el cambio de unidades con factores de conversión que se está usando este curso en el IES Domingo Miral de Jaca y que está funcionando muy bien.

Es algo muy sencillo, y se plantea casi como un juego con fichas: se elabora una hoja con valores de medidas en unas unidades que hay que pasar a otras, incluso utilizando la notación científica en casos sencillos, y se elige el factor de conversión adecuado para cada cambio de unidades.

Para ello, se ha elaborado una hoja para rellenar por grupos en el aula con 6 cambios de unidades en 6 filas, y otra hoja con factores de conversión (7 filas para 7 factores, que se repiten en 5 columnas para 5 grupos en el aula). En una cara aparece un factor de conversión, y justo detrás, el factor inverso (de mm a cm por un lado y de cm a m por el otro).Esta hoja se imprime, plastifica y recorta en fichas cuadradas de 3,6 cm de lado, justo el tamaño de las celdas de la hoja para hacer los cambios.

Para escribir los factores de conversión se utiliza el nuevo editor de ecuaciones de Word.

El mecanismo de trabajo en el aula es muy sencillo: se hacen grupos de 2 o 3 alumnos, se entrega a cada uno una hoja con los cambios de unidades que tienen que realizar y un juego de fichas de factores de conversión. Para cada medida hay que buscar la ficha con el factor adecuado de entre todas las que tiene disponibles, anotar el factor en la casilla correspondiente y escribir el resultado en la unidad solicitada.

Como sucede en muchas ocasiones, para que la impresión quede perfecta cara con cara y las casillas opuestas en su sitio, hay que ajustar por ensayo y error los márgenes y los párrafos. A mi me funcionan estos en un impresora láser Brother-DCP L2530DW.

Márgenes: Superior: 1,2 cm; Inferior: 1,7 cm; Izquierda: 0,9 cm; Derecha: 1,3 cm.

Tamaño de celdas: 3,6 cm exacto, centradas en vertical y horizontal.

Párrafo: Ajuste: 0; Interlineado: sencillo

En estos enlaces podéis descargar los documentos en formato word:

Hoja de trabajo en el aula

Hoja de factores de conversión

No dudéis en decirme cualquier cosa que mejore esta propuesta, y palabrita que modifico esta entrada a la voz de ya (gtomasmora@gmail.com).

¡Más madera! (periódica)

Parafraseando a Groucho Marx, es lo que toca decir, porque este año se han disparado las referencias a la Tabla Periódica. Esta vez solo van imágenes, de calzado de la firma Vans (¡supermegapija!), de relojes de marca Pepeleches (o sea, desconocida) y hasta de una colcha de cama.

Además de referencias a los elementos de la tabla, hay dos zapatillas con cacharrería química.

Los relojes marcan las horas con los doce primeros elementos de la tabla, del H al Mg. Además, un tercer reloj da un toque gastronómico con símbolos de elementos y el último muestra la fórmula de la cafeína (¿otro despertador?).

Y para terminar, un reloj de pared con la tabla periódica y una colcha de cama grande con el mismo estampado (¡no quiero pensar en qué sueños se deben tener ahí debajo!).

Molan los moles ¡pero no en los libros de texto!

El planteamiento y explicación de la magnitud cantidad de sustancia y de su unidad el mol se hace en todos los libros de texto de Física y química de 4º de ESO, en alguno de 3º y en ninguno de 2º (al menos de los que he revisado), pero todos tienen en común que lo hacen bastante regular, por no decir mal: tengo la impresión de que por intentar simplificar los conceptos se cae de lleno en errores terminológicos.

Eso sí, las operaciones con moles salen bien en todos los casos -faltaría más- utilizando continuamente el término "número de moles": es algo generalizado preguntar "calcular el número de moles" de reactivos o productos, como sucede por ejemplo en las pruebas de EVAU de Química de la Universidad de Zaragoza.

De entre los muchos libros de texto que he revisado en casi 40 años en la brecha, solamente hay uno que lo plantea con corrección, el de Física y química de 4º de ESO de la Editorial Teide de 1998 cuyo autor es Aureli Caamaño. Lo único a señalar sobre él es que no explica por qué el número de Avogadro tiene el valor que tiene y no otro, detalle que para mí es la clave del asunto (¡y que ahora es coautor del libro de SM que se indica más adelante, en el que la cosa ya no está tan bien resuelta!).

Para plantear el asunto sin errores lo único que hay que hacer es partir de que la cantidad de sustancia es una magnitud fundamental del Sistema internacional y utilizar la definición de mol para relacionar la masa de una sustancia (que podemos medir en el laboratorio) con el número de partículas que hay en esa masa de sustancia (que no podemos contar, pero es la que nos hace entender cómo se produce una reacción química a escala de partículas). ¡Con lo sencillo que es tener claro que un mol de cualquier sustancia tiene una masa de M gramos (pero NO es M gramos) y en él hay N_A partículas (pero NO es N_A partículas)!

En la entrada ¡Un mol, dos moles, tres moles! explico cómo he planteado este asunto durante muchos años en mi centro de trabajo, después de reflexionar y buscar acuerdos con los compañeros que han ido pasando por el departamento. 

Pero como parece que resulta ser un asunto muy complicado, vamos al lío: las fotos son de cinco textos de muy reputadas editoriales, para dejar claro que eso de que el concepto de mol se explica bastante mal ni es una manía ni es infundada.

Y espero que nadie se sienta molesto con esta historia, pero las cosas son como son, y a las pruebas me remito.

 1. Física y química de 3º de ESO de la Ed. Anaya  2015 página 134

La cantidad de sustancia no da cuenta de nada. ¿Y qué es eso de unidades fundamentales? Puestos a no usar la definición de mol, es muy fácil e intuitivo hablar de partículas.


2. Física y química de 4º de ESO de la Ed. McGraw Hill  2016 página 76

El mol no es una cantidad interesante ni no interesante, ni es una cantidad de átomos: es una cantidad de sustancia.


3. Física y química de 4º de ESO de la Ed. Santillana 2016 página 99

¿Un mol de átomos es la cantidad de un elemento equivalente a la que indica su masa atómica pero expresada en gramos? Será cantidad de sustancia y no equivale a nada. Pero luego habla de un mol de una sustancia, supongo que como alternativa al elemento de la definición anterior.

Y las igualdades de la derecha son FALSAS porque están mal expresadas: 1 átomo de O = 16 u y 1 mol de O = 16 g (bien escritas serían m(O)= 16 u y M(O) = 16 g).

4. Física y química de 4º de ESO de la Ed. SM 2016 página 76

Todas las igualdades son FALSAS porque están mal expresadas.

5. Física y química de 3º de ESO de la Ed. Vicens Vives 2015 página 126

Todas las igualdades son FALSAS porque están mal expresadas.

Nuevas técnicas de eliminación del dióxido de carbono

Parece ser que se ha desarrollado una nueva técnica para eliminar el CO₂, mucho más eficaz que las que hasta ahora se están utilizando. Consiste en descomponerlo catalíticamente y transformarlo en carbono puro, muy fácil de almacenar y que además tiene usos industriales. La noticia aparece en El Mundo Digital del 27 de febrero, donde puedes leer la noticia entera.

Central térmica de Belchatow en Polonia 

"Un grupo de investigadores en Australia ha desarrollado un método para transformar el dióxido de carbono (CO₂) en un material sólido, similar al carbón, un avance que podría revolucionar el enfoque mundial sobre captura y almacenamiento de este gas de efecto invernadero. La viabilidad de retirar y transformar el CO₂ presente en la atmósfera se ha venido debatiendo durante más de una década en las reuniones internacionales sobre cambio climático y en los círculos académicos, pero no ha sido hasta estos últimos años cuando los primeros ensayos serios están comenzando a materializarse.

Anteriormente el CO₂ sólo se había conseguido convertir a estado sólido a temperaturas extremadamente altas, lo que lo hacía inviable a escala industrial", señala el investigador de la Universidad RMIT de Melbourne Torben Daeneke, coautor del hallazgo cuyos detalles aparecen este martes en Nature Communications. "Pero gracias a los metales líquidos que hemos utilizado como catalizadores, demostramos que también es posible lograrlo a temperatura ambiente, en un proceso que es a la vez eficiente y escalable".

El presidente de la IUPAC y los "productos libres de químicos"

El título tiene dos partes, y en eso estamos. En primer lugar, resulta que el pasado 11 de julio la Asamblea General de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, más conocida por sus siglas en inglés, IUPAC, escogía por primera vez a un español como presidente, el catedrático de Química Inorgánica de la Universidad de Alicante, Javier García Martínez que será el primer español en presidir la IUPAC, la institución científica que gobierna la química a nivel mundial, durante el bieno 2022-2023. ¡Casi nada!

En eldiario.es del 17 de julio se publica una entrevista en la que explica diferentes aspectos relacionados con su campo de investigación como director del Laboratorio de Nanotecnología Molecular de la Universidad de Alicante. Pero, sobre todo, ejerce como divulgador al opinar sobre los supuestos efectos nocivos de la química. Merece la pena leer toda la entrevista, pero aquí destaco tres preguntas y sus respectivas respuestas.

¿Qué opinión le merecen los productos que se anuncian como "libres de químicos"?

Son campañas de empresas que, de forma consciente, alimentan la quimiofobia para vender más. Pero la quimiofobia, como cualquier fobia, es un miedo irracional y manifiesta esencialmente un desconocimiento. Por ejemplo, a veces veo anuncios que dicen: "Vino libre de químicos". Y no lo entiendo, porque el vino es el producto de una reacción química, que es la fermentación de la uva, y todos los compuestos que lo componen, tanto el etanol, como los taninos y el resto de sustancias son productos químicos. Todo es química.

Quizás el problema es que se está identificando producto químico con sustancia tóxica

Pero es que es precisamente la química la que permite que los productos sean seguros. Porque es el cloro el que permite que el agua sea potable y no enfermemos y son los conservantes que se añaden a los alimentos los que permiten que los comamos sin miedo a que estén en mal estado. Volver a un consumo como el de hace 100 años, nos devolvería a una época en la que la gente enfermaba por beber agua no potable o por consumir alimentos mal conservados.

Pero también hemos abusado de algunas sustancias químicas

Sí. Hay varios ejemplos de abuso, como los fertilizantes. Es cierto que han tenido una importancia vital para aumentar la producción alimentaria, pero su abuso ha generado serios problemas medioambientales. Está claro que hay que utilizar las sustancias químicas de una forma responsable y por eso tenemos una normativa muy estricta, con muchos protocolos de seguridad y siempre debemos aplicar el principio de precaución.

Y al hilo de este asunto, aquí va una fotografía de una botella de agua que me sirvieron en un restaurante. Leed lo que pone en castellano al final, que no tiene desperdicio (¿Agua libre de químicos?).

La entropía y la existencia

La tendencia al desorden en el Universo frente a la extrema organización en los organismos vivos. ¿Un contrasentido?

En el artículo publicado en El País Digital el 21 de agosto de 2019 se explica de una forma sencilla y clara; vamos, como para utilizarlo tal cual en la Química de 2º de Bachillerato (lo transcribo literal por si desaparece de la web).

¿La entropía es contraria a la existencia de seres humanos?

La segunda ley de la termodinámica sostiene que todos los procesos que ocurren en el universo se realizan de manera que siempre aumenta el desorden, y por tanto la entropía

Para empezar a responder a tu pregunta debo decirte que los seres humanos no tenemos ninguna característica física o biológica diferente de los otros seres vivos sean bacterias, plantas o animales en lo referente a la entropía. Así que debemos extender tu cuestión a todos ellos y preguntarnos si la entropía pudiera ser contraria a la existencia de los seres vivos en general que, eso sí, es algo que se ha planteado con anterioridad.

Lo primero que debemos hacer es entender el concepto clave en tu pregunta. La entropía de un sistema puede verse como una medida del desorden de sus componentes (por ejemplo de sus moléculas, etc…). La segunda ley de la termodinámica sostiene que todos los procesos que ocurren en el universo se realizan de manera que siempre aumenta el desorden, y por tanto la entropía, a nivel global aunque no necesariamente a nivel local, esto es en un espacio pequeño y/o un intervalo de tiempo pequeño. Es decir, las transformaciones e intercambios energéticos suceden de manera que, a la larga (dentro de un tiempo razonable), siempre aumenta la entropía total del sistema y su entorno. Quédate con este concepto porque es la clave de la respuesta a tu pregunta.

Las transformaciones e intercambios energéticos suceden de manera que, a la larga (dentro de un tiempo razonable), siempre aumenta la entropía total del sistema y su entorno.

Esta segunda ley de la termodinámica podría parecer contradictoria con la existencia de los organismos vivos porque estos están altamente organizados. Y por eso viene el dilema de si con su existencia están contraviniendo ese principio de la termodinámica. Pero la respuesta es que no, no existe ninguna contradicción. Y la explicación está en que todos los organismos vivos, ya sean bacterias, plantas o animales, extraen energía de sus alrededores, por ejemplo, obtienen energía de la combustión de materia orgánica, para aumentar y mantener su compleja organización. Por esta razón en los seres vivos disminuye la entropía, pero ese orden de sus componentes, esa disminución de la entropía, se mantiene aumentando la entropía a su alrededor.

Así que, en resumen: todas las formas de vida, más los productos de desecho de sus metabolismos, tienen un aumento neto de la entropía. Más aun, para sostener la vida hay que aportar energía dentro del ser vivo. Si se deja de hacerlo, el organismo muere pronto y tiende siempre hacia la destrucción del orden que tenía, es decir hacia el desorden o aumento de entropía.

Beatriz Gato Rivera es doctora en Física e investigadora del Instituto de Física Fundamental del CSIC.

La tabla periódica de la abundancia

Aun a riesgo de ser un pelmazo, pongo otra tabla periódica. La verdad es que hay ya unas cuantas, pero todas tienen su puntito curioso. Esta la ha publicado la European Chemical Society con motivo del Año Internacional de la Tabla Periódica y lleva un título sugerente: "Los 90 elementos químicos naturales que lo componen todo. ¿Cuánto queda? ¿Es suficiente?".

La clasificación de abundancia tiene cuatro grados, desde disponible en abundancia hasta grave riesgo en los próximos cien años, además de elementos sintéticos. También se indican los que provienen de minerales en conflicto, como el famoso coltán, y los que se usan en la fabricación de teléfonos móviles (¡te quedas más que sorprendido al contar cuántos son!).

Modelos moleculares para el aula

La construcción de moléculas es una de las actividades más agradecidas de las que se realizan en el aula. Modelos moleculares hay muchos, pero no es fácil saber cuáles son los que tienen mejor relación calidad-precio. 

Desde hace muchos años he trabajado con los modelos ORBIT Cochranes, que son de muy buena calidad, importados de la Gran Bretaña y que en su día resultaban bastante caros.

Pero ahora hay unos bastante parecidos vendidos por Magical Science en Aliexpress que resultan muy económicos, y que además se pueden comprar por unidades de cada uno de los elementos. Eso sí, les encuentro una pega estética: el H por convenio es blanco en todos los modelos, y en este caso es naranja. Por contra, hay una ventaja importante, y es que las bolas de cada elemento son de 0,9 mm de diámetro, mucho mayores, y los modelos quedan mejor.

Hay disponible un listado para comprar piezas sueltas, con un pedido mínimo de 30 dólares. Para hacerse una idea, el átomo de H cuesta 0,026 $, los de C, O, N, etc, 0,036 $, y los tubos de enlace 0,019 o 0,024 $, así que por menos de 30 euros se pueden adquirir sobre 800 piezas.

Como ya me han llegado, solamente decir que son estupendos, muy baratos y que quedan unas estructuras monísimas.

Propulsión a chorro

Para facilitar la comprensión de los principios de la dinámica hay muchos experimentos y vídeos en la web, que visualizan los fenómenos y acercan la formulación matemática a la vida real.

Aquí uno más, pero de producción propia. Se trata de ver el efecto de retroceso en los disparos, es decir, la tercera ley de la dinámica o principio de acción y reacción.

Para ello no hay más que preparar un carrito con muy poco rozamiento, acoplarle con cinta un bote de plástico que se pueda cerrar con un tapón de corcho y aprovechar la reacción entre el bicarbonato de sodio y el vinagre, en la que se produce una gran cantidad de dióxido de carbono para que al producirse el taponazo el carrito retroceda muy apreciablemente (si la mesa es de formica, sale disparado y se mueve bastante hasta detenerse).

Es cuestión de probar dos o tres veces hasta ver la cantidad de bicarbonato y de vinagre necesarios, que dependen del tamaño del bote.

Se puede profundizar variando la masa del bote y la del carrito para ver cómo influyen en lo que se observa.

Construyendo la Tabla Periódica en el Paraninfo

Entre el 16 de septiembre y el 18 de enero está abierta en el Paraninfo de la Universidad de Zaragoza una exposición divulgativa con motivo del 150 aniversario de la tabla periódica de Dimitri Mendeleiev.

Todo está en una única sala, pero la visita merece la pena: hay muestras de casi todos los elementos, una tabla periódica original de 1925, la Tabla 3D está muy bien diseñada, ...

"Esta muestra cuenta con una gran tabla periódica interactiva en la que cada elemento, está representado por un cubo que se puede girar y que en cada una de sus caras muestra información relevante sobre él, como su descubridor, sus usos o detalles notables o curiosos. Además se puede recorrer la historia de los elementos de la tabla periódica y de su construcción a través de un cronograma que nos lleva desde la prehistoria hasta esta misma década, y de un conjunto de vitrinas con muestras de los minerales de los que se obtienen, retratos de los científicos que los descubrieron, ejemplares de sus publicaciones en revistas y libros, muestras de los elementos y objetos fabricados con ellos, representativos de la evolución de la química. También hay ejemplares de tablas periódicas de distintas épocas, algunas parecidas y otras muy distintas a las actuales."

Esta tabla tiene una forma original, con grupos como en la actual, pero sin separar los metales de transición. En la parte inferior derecha están los datos de impresión, de 1925.

Viendo alguno de los libros que hay en la muestra te enteras de cosas curiosas como que el radón se llamó nito durante unos años de la década de 1920.

Por último, un detalle para nuestros amigos de la frontera este de Aragón, esos que hablan de la corona catalanoaragonesa, que afirman sin ningún temor al ridículo que el Aneto es catalán y que Colón nació en Cataluña, renegando de todo lo que huela a español: se fijen, por favor, en el recordatorio de las minas de sal de Suria, en el que se especifica que es abono español y producto nacional, con dirección comercial en Barcelona, y con banderola y todo. ¡Las hemerotecas y los registros fotográficos tienen estas cosillas!