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Errores en las medidas
Errores cualitativos:
Error sistemático: Algunos errores pueden ser debidos a los defectos del aparato de
medida o a no saber usarlo correctamente. Sólo se ponen de manifiesto si cambiamos de
aparato o si lo maneja otro experimentador. Estos errores pueden evitarse empleando
buenos instrumentos de medida y aprendiendo a medir correctamente.
Error accidental: Hay otras causas de error distintas a las anteriores y que son
imposibles de controlar, como pequeñas variaciones de temperatura, la propia
imperfección de nuestros sentidos o a utilización de métodos no apropiados de medida.
Estos errores se pueden compensar haciendo varias medidas y tomando la media
aritmética. El valor medio es el que más se aproxima al exacto, y es el que
consideramos más representativo.
Precisión (o sensibilidad): La precisión viene determinada por la división más pequeña
de la escala del instrumento.
Rango de medida: El rango de un instrumento de medida viene determinado por el
intervalo comprendido entre el valor mínimo y el valor máximo que es posible medir
con él.
Errores cuantitativos
Error absoluto(Ea): Es la diferencia entre el valor real y o valor medido en valor
absoluto. Se expresa en la misma unidad a estos:
Ea = Vr – Va 
El error absoluto, en ocasiones, puede coincidir con la precisión del aparato.
Vr es el valor que tomamos como verdadero. Lo que hace el científico es medir muchas
veces y tomar como valor verdadero la media aritmética de las medidas realizadas.
Cuando se realiza una serie de medidas debe calcularse el error absoluto medio Eam y
comprobar que no es mayor que la sensibilidad del aparato.
Error relativo (Er): Indica la precisión de una medida. Es el error cometido por unidad
de medida, y suele expresarse en tanto por ciento.
Er = Ea/Vr · 100
El método científico
El método científico es una forma de pensar y de trabajar que consiste en intentar
comprender la estructura del mundo, contrastando los razonamientos con la realidad
natural, a través de la experimentación.
¿Cómo se elabora una teoría?
1.- Delimitación do problema.
La investigación comienza con la formulación de un problema de forma clara y
precisa.
2.- Elaboración de una hipótesis
Hipótesis son las conjeturas iniciales, las propuestas que se hacen para poder
explicar el fenómeno, o problema.
3.- Confirmación o falseamiento de las hipótesis
El alma del método científico está en la contrastación de las hipótesis con la realidad
natural. Para eso, los científicos deben desenvolver experiencias que les permitan
confirmar o falsear las hipótesis.
Chámase lei a unha hipótese confirmada, e teoría a un conxunto de leis relacionadas
entre si.
4.- Elaboración de un informe científico
Otra característica de la ciencia es la publicación de informes minuciosos en los que se
le comunica al mundo los descubrimientos y la forma en la que se alcanzaron.
Tema 2
1.- Teoría de Dalton y Avogadro.
-
Toda la materia está formada por partículas, que pueden ser átomos o moléculas.
Las moléculas son partículas formadas por la unión de varios átomos.
Los átomos y las moléculas se encuentran en continuo movimiento, cuanto más rápido se
mueven las partículas, mayor es la temperatura.
Todas las partículas se atraen entre si, tanto más cuanto más cerca estén. Si están muy separadas
casi no se atraen.
Entre las partículas no hay nada, está el vacío.
2.- Os cambios de estado.
Calentando la materia podemos pasar del estado sólido al gaseoso pasando geralmente
por el estado líquido. Enfriándola conseguimos el proceso contrario.
Los cambios de estado son un ejemplo de fenómeno físico, pues con ellos no se altera la
naturaleza de la materia, sólo el estado en que se presenta.
En el esquema siguiente mostramos el nombre de los cambios:
En la licuación, solidificación y sublimación inversa se pierde energía. En los procesos
de fusión, vaporización y sublimación es
necesario comunicar energía.
Todas las sustancias puras tienen una gráfica
de calentamiento o enfriamiento similar a la
del auga.
Mientras se produce el cambio de estado, la
temperatura del sistema permanece constante.
Estas temperaturas se denominan puntos de fusión y de ebullición.
Se denomina temperatura de fusión a la temperatura a la cual se produce el cambio de
estado de sólido a líquido en toda la masa del sólido. El punto de fusión coincide con el
punto de solidificación.
Se denomina temperatura de ebullición a la temperatura a la cual se produce el cambio
de estado de líquido a gas en toda la masa del líquido. El punto de ebullición coincide
con el punto de condensación.
La teoría cinética permite explicar por que suceden los cambios de estado:
- En los cambios de estado toda la enería que se comunica a la substancia se
invierte en vencer a las fuerzas que unen las partículas de esa sustancia. En
los líquido, las fuerzas que mantienen unidas las partículas son menores que
en los sólidos, y en el estado gaseoso, estas fuerzas son mucho menos
intensas.
- Cuando la materia se encuentra en un estado, toda la energía en forma de
calor que se le comunica al cuerpo se invierte en aumentar el movimiento de
vibración de las partículas, lo que hace que se eleve la temperatura.
Tema 3
1.- Substancias puras: Son aquelas formadas por partículas iguais. Presentan unha
composición e propiedades fixas.
Temos tres clases de substancias puras:
- Formadas por átomos que poden estar libres ou unidos formando cristais.
- Iónicas, chamadas sales, e tamén forman cristais.
- Puras moleculares.
As substancias puras que se poden descomponer noutras máis sinxelas chámanse
compostos. As substancias puras que non se poden descomponer noutras máis sinxelas
chámanse elementos.
2.- Mesturas: Están formadas por dúas ou máis substancias puras en proporcións
variables.
Clases:
- Homoxéneas: Non podemos distinguir a simple vista os seus componentes.
- Heteroxéneas: Distinguimos a simple vista os seus componentes.
As mesturas homoxéneas tamén se chaman disolucións.
3.- Métodos mecánicos para a separación de mesturas.
- Decantación: Emprégase para separar mesturas fluídas formadas por capas. O
procedemento consiste en separar unha das capas, a superior ou a inferior, intentando
que queden as demáis no recipiente.
- Sedimentación: Emprégase para separar sólidos en suspensión acuosa. O
procedemento consiste en deixar o líquido turbio en repouso para que os componentes
sólidos baixen ó fondo pola súa maior densidade. Despois decántase a auga limpa.
- Centrifugación: É un proceso de sedimentación acelerado. Se o líquido turbio se
pon nun recipiente e se fai xirar a alta velocidade, os fragmentos sólidos sepáranse
axiña.
- Filtración: Consiste en facer pasar o líquido mesturado con sólidos a través dun
material poroso, que teña un tamaño de poro inferior ó das partículas sólidas en
suspensión.
- Separación magnética: Emprégase para separar metais.
4.- Métodos térmicos para a separación de mesturas.
- Evaporación: Se temos unha disolución líquida onde o soluto é un sólido,
podemos separalo do disolvente quentando abondo para que a disolución ferva e o
disolvente se evapore deixando como residuo o soluto.
- Cristalización: É similar á evaporación, pero déixase que o disolvente se evapore
lentamente debido á calor ambiental. É un proceso lento. O soluto obtense formando
cristais.
- Destilación: É o proceso máis axeitado para obter líquidos moi puros. Consiste
en facer ferver a disolución, e posteriormente, condensar os vapores que nos interesen.
5.- Disolucións.
Están formadas por dous componentes: soluto e disolvente.
- Soluto: é a substancia que está en menor proporción. Con frecuencia é a
substancia que cambia de estado.
- Disolvente: É o componente que está en maior proporción. Non cambia de
estado cando se forma a disolución.
6.- Solubilidade
É a cantidade máxima duna substancia que pode disolverse en 100g de auga a unha
temperatura dada. A solubilidade en xeral aumenta coa temperatura.
Segundo as cantidades de soluto e disolvente que conteñan, existen tres tipos de
disolucións:
- Diluída: a cantidade de soluto é moi pequena con respecto á solubilidade.
- Concentrada: a cantidade de soluto é grande, próxima á súa solubilidade.
- Saturada: é a que non admite mayor cantidade de soluto.
Tema 4
1.- Modelo de Thomson
Thomson, después de medir las características del electrón, propuso un modelo de átomo que consistía en
una masa cargada positivamente, en la que estaban incrustados los electrones, con carga negativa. La
carga negativa de los electrones compensaba la carga positiva, para que el átomo fuera neutro.
Este primer modelo atómico fue aceptado por la comunidad científica. No obstante, esto cambió
drásticamente como consecuencia de los resultados obtenidos en la experiencia de Rutherford y sus
colaboradores.
2.- Experiencia de Rutherford
Rutherford decidió usar como blanco los átomos de una lámina de oro delgadísima llamada pan de oro.
Como proyectiles, empleó unas partículas que se acababan de descubrir, llamadas partículas alfa, mucho
más pequeñas que los átomos, pero mucho más pesadas (masa = cuatro veces la masa de un átomo de
hidrógeno) y de carga positiva (Q = +2, el doble de carga de un electrón pero positiva). Estas partículas
salen disparadas espontáneamente a grandes velocidades de algunos elementos radiactivos como el
Uranio.
Las partículas alfa, al igual que los átomos, tampoco se ven, pero cuando chocan con una pantalla de
vidrio sobre la que se depositó una pintura fluorescente, producen un diminuto destello luminoso que se
puede ver.
De esta forma se construyó el detector, con una pantalla fluorescente que envolvía al blanco.
El cañón para lanzar los proyectiles se hizo con un simple bloque de plomo donde se le practicó un
pequeño orificio. En su interior se colocó una pequeña cantidad de material radiactivo emisor de
partículas alfa. De esta forma el plomo absorbía todas las radiaciones, excepto las que conseguían salir
por la abertura.
3.- Resultados de la experiencia
a) La mayor parte de las partículas atravesaban la lámina de oro sin desviarse
b) Algunas sufrían desviaciones, tanto más frecuentes cuanto menor era el ángulo de desviación.
c) Raras veces, alguna partícula rebotaba en la lámina de oro y volvía hacia atrás.
4.- Interpretación del experimento de Rutherford.
- La mayor parte de las partículas alfa no se desvían porque los átomos no son macizos, sino que están
básicamente huecos, y por tanto deben existir más espacios libres que ocupados por materia.
Los átomos están esencialmente huecos.
- Algunas partículas alfa se desvían porque pasan por las proximidades de de partículas cargadas
positivamente.
Dentro de los átomos, las cargas positivas y negativas están separadas entre sí.
- Algunas partículas no atraviesan la lámina de átomos, sino que rebotan porque chocaron con algún
corpúsculo mucho más pesado que la propia partícula.
Los átomos deben tener un núcleo muy pequeño donde se encuentra casi toda su masa.
5.- El modelo de Rutherford.
Con estos datos, deducidos de la observación experimental, y sus conclusiones, Rutherford ideó un
modelo atómico al que le llamamos modelo atómico de Rutherford:
- El átomo está formado por dos partes: núcleo y corteza.
- La corteza está constituída por todos los electrones que hay en el átomo girando a gran
distancia alrededor del núcleo. La corteza tendría una masa muy pequeña, y en ella se
encontraría toda la carga eléctrica negativa.
- El núcleo sería muy pequeño, en el se encontraría toda la carga eléctrica positiva y casi toda la
masa del átomo
6.- Modelo de Bohr
El científico danés Bohr realizó una serie de estudios de los que dedujo que los electrones giran alrededor
del núcleo describiendo solo determinadas órbitas circulares.
Así, en el átomo, los electrones se organizan en capas y, en cada capa tendrán una cierta energía, por esto
a las capas se les denomina niveles de energía.
A medida que se van llenando los niveles de energía, los electrones se van situando en niveles superiores.
La principal diferencia entre el modelo de Rutherford y el de Bohr es que en el primero los electrones
giran describiendo órbitas que pueden estar a una distancia cualquiera del núcleo, mientras que en el
modelo de Bohr, los electrones solo se pueden encontrar girando en determinados niveles de energía, esta
característica se denomina estar cuantizado.
7.- Modelo actual
Es el denominado modelo mecánico-cuántico del átomo.
La diferencia más importante del modelo actual con el de Bohr es que se sustituye la idea de que el
electrón se sitúa en determinadas capas o niveles de energía por la probabilidad de encontrar al electrón
en una cierta región del espacio: orbital.
Un orbital es una región del espacio en la que existe una probabilidad máxima de encontrar al electrón.
8.- Átomos, isótopos e iones
Para representar un átomo se utilizan un símbolo y dos números :
.
El símbolo es la inicial del nombre latino del elemento. Puede ir seguido de otra letra si hay varios
elementos con la misma letra inicial.
El número atómico, Z, indica su número de protones.
El número másico, A, indica su número de protones más neutrones.
Todos los átomos que tienen el mismo número atómico pertenecen al mismo elemento químico.
En un átomo neutro, el número de protones coincide con el número de electrones. Por tanto, Z, también
representa el número de electrones de un átomo neutro.
9.- Isótopos.
Se llaman isótopos los átomos que tienen el mismo número de protones y se diferencian en el número de
neutrones. Por tanto, se representan con el mismo símbolo y tendrán el mismo Z y diferente A.
Los isótopos son átomos de un mismo elemento químico.
10.- Iones.
Cuando un átomo pierde electrones, adquiere carga positiva y se convierte en un ion positivo o catión.
Cuando un átomo gana electrones, adquiere carga negativa y se convierte en un ion negativo o anión.