MÉTODO CIENTÍFICO

Definición

Procedimiento sistemático y controlado que permite estudiar un fenómeno observado y establecer los modelos y las leyes por las que se rige.

Fases del Método Científico

1. Observación: Consiste en observar y obtener toda la información de una forma detallada y exhaustiva.
2. Formulación de hipótesis: Explicación que aún no ha sido comprobada por lo que no deja de ser una simple formulación teórica.
3. Experimentación: Puede considerarse la fase más crucial del método científico, pues determinará la validez o no del trabajo desarrollado.
4. Elaboración de conclusiones: Una vez establecida la validez de una hipótesis, esta se convierte en una ley científica; la ley se expresa mediante una fórmula que relaciona los datos numéricos que acompañan al fenómeno estudiado. Varias hipótesis sobre un conjunto de fenómenos interrelacionados forman una teoría. Si los fenómenos son complejos, puede ser necesario recurrir a un modelo, que es una representación simplificada de la realidad.

Informe Científico

• Título: Del informe.
• Nombre: Del autor/es.
• Fecha: De realización.
• Introducción: Describe el fenómeno seguido y se indica el material utilizado y los montajes realizados.
• Procedimiento experimental: Explica el procedimiento seguido y se indica el material utilizado y los montajes realizados.
• Resultados: Se anotan los datos y se realizan los cálculos.
• Análisis de los resultados: Se interpretan los resultados obtenidos.
• Conclusiones finales: A partir del análisis de los resultados se obtienen conclusiones.
• Bibliografía: Se citan los libros, revistas, etc. que se han consultado, indicando el título y el autor.

MAGNITUDES FUNDAMENTALES Y DERIVADAS

• Magnitud: Todo aquello que se puede medir.
• Medir: Comparar una magnitud con otra de la misma especie que se toma como unidad.
• Unidad: Cantidad arbitraria que se elige para comparar con ella cantidades de la misma especie y a la que se le asigna un valor dentro de esa escala de unidades.

Tipos de Magnitudes

• Fundamentales: Las más sencillas y de uso más frecuente; ej: longitud, masa, temperatura, tiempo…
• Derivadas: Se expresan a partir de las fundamentales; ej: velocidad, superficie, concentración…

UNIDADES DE MEDIDA

• Unidad: Cierta cantidad de una magnitud que se toma como referencia, asignándole el valor 1, para realizar medidas de esa magnitud en cualquier situación.
• Longitud (l): metro (m)
• Masa (m): kilogramo (kg)
• Tiempo (t): segundo (s)
• Volumen (v): metros cúbicos (m³)
• Densidad (d): masa/volumen (g/m³)
• Temperatura (T): kelvin (K)
• Superficie: metro cuadrado (m²)
• Velocidad: metro/segundo (m/s)

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

Conjunto de magnitudes fundamentales y sus unidades correspondientes, se obtienen a partir de las fundamentales utilizando fórmulas físicas que se relacionan con las magnitudes derivadas.

MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS

• Tera (T): 10 elevado a 12
• Giga (G): 10 elevado a 9
• Mega (M): 10 elevado a 6
• Micro (µ): 10 elevado a -6
• Nano (n): 10 elevado a -9
• Pico (p): 10 elevado a -12

PRECISIÓN DE UN APARATO O INSTRUMENTO DE MEDIDA

Es la mínima variación del valor de la magnitud que es capaz de medir.

EXPRESIÓN DE LOS RESULTADOS

1. Se pone la magnitud.
2. La cantidad.
3. La unidad.

ERRORES EN LAS MEDIDAS

• Error sistemático: Se producen al medir de la misma forma.
• Error accidental: Son inevitables ya que algunas veces se producen y otras no, por lo que son difíciles de detectar, pueden compensarse repitiendo varias veces la medida y calculando su media aritmética.
• Error absoluto: Diferencia entre el valor real y el medido en valor absoluto.
• Error relativo: Cociente entre el error absoluto y el valor real.
• Capacidad máxima: Valor máximo que se puede medir con ese aparato.
• Precisión: Valor mínimo que se puede medir, es la división más pequeña de la escala de ese instrumento.
• Rango: Intervalo comprendido entre el valor mínimo y el máximo que es posible medir con el instrumento.

MATERIAL DEL LABORATORIO

Bureta, pipeta graduada, pipeta aforada, probeta, matraz aforado, matraz Erlenmeyer, cristalizador, espátula, cápsula de porcelana, embudo de decantación, mechero Bunsen, embudo, vaso de precipitación, gradilla, tubos de ensayo y vidrio de reloj, frasco lavador, granatario digital y balanza de platillos.

GRÁFICAS

• Hipérbola: Magnitudes inversamente proporcionales; todo lo que multipliques da el mismo número que es la constante, x.y=K; p.v=K.
• Línea recta: Magnitudes directamente proporcionales; y=K.x; K=y/x.

PROPIEDADES GENERALES DE LA MATERIA

• La materia está formada por partículas muy pequeñas.
• Las partículas están en constante movimiento.
• Las partículas interaccionan entre sí (ejercen fuerzas entre ellas).

Densidad

Cociente entre la masa que posee un sistema material y el volumen que ocupa; magnitud derivada; densidad = masa (cantidad de materia del sistema) / volumen (espacio que ocupa el sistema) es (kg/m³ o g/cm³).

PROPIEDADES DE LOS ESTADOS DE LA MATERIA

• Sólidos: Tienen una forma definida, no se comprimen, su volumen es fijo, no fluyen, sí se difunden.
• Líquidos: Toman la forma del recipiente que los contiene, no se comprimen, su volumen es fijo, fluyen con facilidad aunque no se difunden.
• Gases: Se adaptan a la forma del recipiente que los contiene, se comprimen y se expanden con facilidad, fluyen fácilmente y se difunden.

CAMBIOS DE ESTADO

• Sublimación inversa: Gas – Sólido.
• Solidificación: Líquido – Sólido.
• Condensación: Gas – Líquido.
• Fusión: Sólido – Líquido.
• Vaporización: Líquido – Gas.
• Sublimación: Sólido – Gas.

PUNTO DE FUSIÓN Y DE EBULLICIÓN

• Punto de fusión: 0ºC, cambio de sólido a líquido.
• Punto de ebullición: 100ºC, paso de líquido a vapor.

TEORÍA CINÉTICA

Los gases están formados por partículas microscópicas muy separadas entre sí; las partículas se mueven continuamente en todas direcciones chocando unas con otras y con las paredes del recipiente que las contiene; cuando chocan las partículas se mueven en línea recta y de forma independiente; los choques entre las partículas o paredes son elásticos; es decir entre ellos no se pierde energía; la velocidad de las partículas depende de la energía que poseen, determina la temperatura del gas, es mayor cuanto más rápidamente se mueven.

Presión de un Gas

Contenido en un recipiente cerrado es el resultado de las colisiones de sus partículas contra las paredes del recipiente.

ESTADOS DE LA MATERIA SEGÚN LA TEORÍA CINÉTICA

• Sólido: Partículas muy juntas y en posiciones fijas; las partículas vibran, se mueven alrededor de la posición de equilibrio; fuerzas de interacción son muy intensas.
• Líquido: Las partículas están más separadas que en los sólidos pero mantienen posiciones fijas; las partículas vibran y giran pero no se deslizan unas respecto a otros; las fuerzas entre partículas son más débiles que en los sólidos.
• Gaseoso: Las partículas están totalmente separadas unas de otras; las partículas se mueven con total libertad (vibran, giran y se trasladan); no existen fuerzas entre las partículas.

La Teoría Cinética y los Cambios de Estado

Al calentar un sólido, sus partículas ganan energía y vibran con mayor intensidad, aumentando la distancia de separación entre ellas; el sólido se dilata. Llega un momento en el que las partículas pierden sus posiciones fijas, el sólido se funde y las partículas pasan a moverse con mayor libertad; si se sigue calentando, las partículas se mueven aunque no pierden el contacto entre ellas, vencen las fuerzas de atracción y el líquido pasa a gaseoso.

Leyes de los Gases

• Ley de Boyle-Mariotte: Hipérbola; la temperatura es constante; volumen y presión inversamente proporcionales; p=k/V -> p.V=k.
• Ley de Charles: Línea recta; la presión es constante, la temperatura y el volumen son directamente proporcionales: V/T=k -> V=k.T.
• Ley de Gay-Lussac: Línea recta; la presión es constante; P/t=k -> p=k.T.

Ecuación General de los Gases

P.V/T=k

LA DIVERSIDAD DE LA MATERIA

Reloj, cama, televisión…

CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA

• Mezcla: Todo sistema material a partir del cual es posible obtener dos o más sustancias diferentes por procesos de tipo mecánico o físico.
  • Homogénea: Sus componentes son indistinguibles.
  • Heterogénea: Sus componentes son distinguibles.
• Sustancia pura: Aquella que no puede dar lugar a otras sustancias diferentes mediante procesos físicos.
  • Elementos: Las partículas contienen átomos iguales; átomo.
  • Compuestos: Las partículas contienen átomos diferentes; los componentes se separan por métodos químicos.

Mezclas Homogéneas o Disoluciones

Formadas por sustancias diferentes que no se pueden distinguir, el resultado es una mezcla uniforme.

Mezclas Heterogéneas

Formadas por sustancias diferentes que sí se pueden distinguirse; el resultado es una mezcla no uniforme.

SEPARACIÓN DE MEZCLAS HETEROGÉNEAS

• Filtración: Separa una mezcla heterogénea de un sólido y un líquido; se usa un embudo de vidrio equipado con papel de filtro, deja pasar el líquido y retiene las partículas sólidas.
• Decantación: Separa dos líquidos inmiscibles (que no forman una mezcla homogénea) de distinta densidad; se usa un embudo de decantación, el líquido menos denso queda flotando sobre el denso.
• Separación magnética: Método de separación cuando alguno de los componentes posee propiedades magnéticas como es el caso del hierro; se usa un imán.
• Centrifugación: Método aplicable a suspensiones de sólidos en líquidos, haciendo girar la suspensión a gran velocidad.
• Tamizado: Separa los componentes de una mezcla de sólidos según el tamaño de sus partículas; se usa un tamiz apropiado.

SEPARACIÓN DE MEZCLAS HOMOGÉNEAS

• Cristalización: Separa una mezcla homogénea de un sólido y un líquido; se usa un cristalizador, evaporando el líquido; entonces el sólido queda en el fondo.
• Destilación: Separa una mezcla homogénea de dos líquidos con distinto punto de ebullición, se vaporiza y pasa a un tubo refrigerante, y se condensa para después recogerse en estado puro.

DISOLUCIÓN

Mezcla homogénea de dos o más sustancias; sus componentes son:

• Disolvente: Componente mayoritario.
• Soluto: Componente en menor cantidad.

TIPOS DE DISOLUCIONES

• Gas:
  • Gas: Aire.
  • Líquido y sólido: Aerosoles.
• Líquido:
  • Gas: Oxígeno disuelto en agua.
  • Líquido: Alcohol desinfectante.
  • Sólido: Agua del mar.
• Sólido:
  • Gas: Hidrógeno sobre paladio.
  • Líquido: Amalgamas.
  • Sólido: Acero o bronce.

CLASIFICACIÓN DE LAS DISOLUCIONES

• Diluida: Contiene poca cantidad de soluto disuelto respecto al disolvente.
• Concentrada: Cantidad importante de soluto disuelto con respecto al disolvente.
• Saturada: Cuando se ha añadido la máxima cantidad de soluto y no se puede disolver; llega al límite de disolución de soluto.
• Sobresaturada: Cuando se añade más soluto a una disolución saturada y consigue disolver un poco más, es una disolución inestable.

SOLUBILIDAD

Cantidad máxima de soluto, expresada en gramos, que es posible disolver en 100g de disolvente a una determinada temperatura.

CONCENTRACIÓN

Es el cociente entre la cantidad de soluto y la de disolvente o disolución.

Unidades de Concentración

• % Masa: Masa de soluto que hay disuelto por cada 100 unidades de masa de disolución; masa de soluto / masa de disolución x 100.
• % Volumen: Volumen de soluto disuelto por cada 100 unidades de volumen de disolución; volumen de soluto / volumen de disolvente x 100.
• Masa por unidad de volumen: Masa de soluto que hay disuelto en un cierto volumen de disolución; g/L; C = masa de soluto / volumen de disolución.

EL ÁTOMO

• Número atómico (Z): Abajo; número de protones.
• Número másico (A): Arriba; suma de protones y neutrones.
• Neutrones: Número másico menos el número atómico.
• Electrones: Son igual que los protones y el número atómico.

Configuración Electrónica

• Capa K: 2
• Capa L: 8
• Capa M: 8

H: 1; He: 2; Li: 3; Be: 4; B: 5; C: 6; N: 7; O: 8; F: 9; Ne: 10; Na: 11; Mg: 12; Al: 13; Si: 14; P: 15; S: 16; Cl: 17; Ar: 18

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