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LA LUZ Y EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
La luz
La luz es una forma de energía radiante que se manifiesta como una onda electromagnética. Tiene propiedades tanto de ondas como de partículas, lo que se conoce como dualidad onda-partícula.
La luz visible es una forma de onda electromagnética que viaja a través del espacio. En el vacío, la velocidad de la luz es aproximadamente C
La velocidad de la luz disminuye al pasar a través de medios materiales, como el agua o el vidrio.
👀 Presta atención 👂
INTERACCIÓN DE LA LUZ CON LA MATERIA
Transmisión
Los medios materiales se clasifican en transparentes, translúcidos y opacos según su capacidad para permitir el paso de la luz. Esta clasificación está relacionada con cómo los materiales interactúan con la luz que incide sobre ellos.
Absorción
Se refiere al proceso en el que un material toma energía de la radiación electromagnética que incide sobre él.
Ejemplo:Un objeto que parece rojo absorbe la mayoría de las longitudes de onda excepto aquellas correspondientes al rojo, que son reflejadas y percibidas por el ojo humano.
Emisión
Es el proceso por el cual un material libera energía en forma de radiación electromagnética.
Ejemplo:La emisión térmica, los cuerpos calientes emiten radiación en forma de luz visible (como en una lámpara incandescente) y en otras longitudes de onda, como el infrarrojo.
EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
El espectro electromagnético es el rango completo de todas las frecuencias de radiación electromagnética.
Rojo: Entre 620 y 750 nanómetros (nm)
Naranja: Entre 590 y 620 nm
Amarillo: Entre 570 y 590 nm
Verde: Entre 495 y 570 nm
Azul: Entre 450 y 495 nm
Índigo:Entre 425 y 450 nm (este color es menos común en descripciones estándar)
Violeta: Entre 380 y 425 nm
👀 Presta atención 👂
Practiquemos lo aprendido 📝
Responde en tu cuaderno las siguientes preguntas:
1. ¿Qué es exactamente la luz en la física?
2. ¿A qué velocidad viaja la luz en el vacío?
3. ¿Es una onda o una partícula?
4. ¿Qué es el espectro visible?
5. ¿Por qué se forma un arcoíris cuando llueve?
6. ¿Por qué los objetos proyectan sombras y cómo cambian durante el día?
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TEMPERATURA, CALOR Y DILATACIÓN TÉRMICA
Responde la siguiente pregunta:
¿El frío existe o es solo una sensación?
• Temperatura: Es una medida de la energía cinética promedio de las partículas de un cuerpo. En palabras simples: mide qué tan rápido se están moviendo, vibrando o agitando los átomos de un objeto. No depende de la cantidad de materia.
Por ejemplo: Una taza de café hirviendo y el océano tienen la misma temperatura en su superficie, pero no la misma energía total.
• Calor (Q): Es la energía en tránsito que se transfiere de un cuerpo de mayor temperatura a uno de menor temperatura. El calor fluye hasta que ambos cuerpos alcanzan el equilibrio térmico (igualan sus temperaturas).
Unidades de medida: Se mide en Julios (J) en el Sistema Internacional, o en Calorías (cal).
Diferencia:La temperatura es el estado de agitación de un cuerpo; el calor es la energía que se transfiere debido a esa diferencia de agitación.
Escalas de temperatura
Existen tres escalas principales para cuantificar la temperatura:
Fórmulas de Conversión Básicas:
De Celsius a Kelvin:
K = °C + 273.15
De Celsius a Fahrenheit:
F = 9/5 °C + 32 o F = (1,8 x °C) + 32
De Fahrenheit a Celsius:
C = 5/9 (°F - 32)
Dilatación Térmica
Cuando la temperatura de un objeto aumenta, sus partículas se mueven más rápido y se separan entre sí, provocando que el cuerpo se expanda (se dilate). Si la temperatura baja, el cuerpo se contrae.
Se clasifica en tres tipos según la forma del objeto:
A. Dilatación Lineal (En cables, varillas, rieles)
El cambio se nota principalmente en una dimensión (la longitud).
• Fórmula:
△L = Lo x 𝞪 x △T
Donde:
△L es la variación de longitud (L final - L inicial).
Lo es la longitud inicial.
𝞪 es el coeficiente de dilatación lineal (depende del material, ej. acero, cobre).
△T es el cambio de temperatura (T final - T inicial).
B. Dilatación Superficial (En láminas, placas, vidrios)
El cambio ocurre en dos dimensiones (área).
Fórmula:
△A = Ao x 𝞫 x △T
Donde
𝞫 =approx 2 𝞪
C. Dilatación Volumétrica (En líquidos, gases, bloques sólidos)
El cambio ocurre en las tres dimensiones (volumen).
• Fórmula:
△V = Vo x 𝛄 x △T\)
Donde
𝛄 = approx 3 𝞪
Ejemplo:Las juntas de dilatación en los puentes o en las vías del tren. Se dejan pequeños espacios vacíos para que el metal se expanda en los días calurosos sin deformar la estructura.
👀 Presta atención 👂
Practiquemos lo aprendido 📝
Resuelve los siguientes ejercicios:
1. Un termómetro ambiental en un laboratorio de química registra una temperatura de 35 °C.
a. ¿A cuánto equivale esta temperatura en la escala Fahrenheit (°F)?
b. ¿A cuánto equivale esta temperatura en la escala Kelvin (K)?
2. Se introduce una barra de hierro caliente a 80 °C dentro de un recipiente con agua fría a 15 °C.
a. ¿Qué cuerpo cede energía en forma de calor y cuál al absorbe?
b. Si el sistema se aisla perfectamente, ¿qué pasará con la temperatura de ambos cuerpos después de un tiempo prolongado?
3. Un riel de acero de una vía de tren mide exactamente 12 metros de longitud durante una mañana fría a 5 °C. A mediodía, el sol calienta el riel hasta alcanzar los 45 °C. Si el coeficiente de dilatación del acero es 𝝰 = 11 x 10 ^ -6 °C^-1, calcula:
a. La variación de la longitud
b. La longitud final del riel
4. Una lámina de aluminio tiene un área inicial de 2 m^2 a una temperatura de 20 °C. Si la lámina se calienta hasta los 120 °C, ¿Cuál será su nueva área?
(Considere el coeficiente de dilatación lineal del aluminio 𝝰 = 24 x 10^-6 °C^-1).
5. Un cubo de cobre sólido de 1 litro de volumen inicial (0.001 m^3) se encuentra en un horno a 25 °C. Si la temperatura del horno sube a 225 °C, ¿cuánto cambia su volumen?
(Dato: Coeficiente de dilatación lineal del cobre 𝝰 = 17 x 10^6 °C^-1).
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LAS PROTEÍNAS
Las proteínas son macromoléculas esenciales para la vida. Están compuestas por cadenas de aminoácidos y desempeñan múltiples funciones en el organismo, incluyendo:
Estructural: Forman parte de las estructuras celulares y tejidos, como el colágeno en la piel y los músculos.
Enzimática: Actúan como catalizadores en reacciones químicas, facilitando procesos metabólicos.
Transporte: Algunas proteínas transportan moléculas en el cuerpo, como la hemoglobina que transporta oxígeno en la sangre.
Inmunológica: Los anticuerpos son proteínas que ayudan a defender al organismo contra patógenos.
Reguladora: Participan en la regulación de diversas funciones biológicas, como las hormonas.
TIPOS DE PROTEÍNAS
Según su composición:
Proteínas simples (holoproteínas): Compuestas únicamente de aminoácidos. Ejemplo: albúmina. y se dividen en:
Proteínas fibrosas:Tienen estructuras alargadas y son generalmente insolubles en agua. Ejemplos: colágeno, queratina. Proteínas globulares: Tienen una forma compacta y son solubles en agua. Ejemplos: enzimas, hormonas.
Proteínas conjugadas: Contienen, además de aminoácidos, otras moléculas (grupos prostéticos). Ejemplo: hemoglobina (contiene hierro).
Según su tamaño:
Proteínas de bajo peso molecular: Suelen ser péptidos o proteínas pequeñas.
Proteínas de alto peso molecular: Son más complejas y pueden formar estructuras grandes.
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LÍPIDOS COMPUESTOS
Fosfolípidos
Componen las membranas celulares. Tienen una estructura similar a los triglicéridos, pero uno de los ácidos grasos es reemplazado por un grupo fosfato, lo que les da propiedades anfipáticas (tienen una parte hidrofóbica y otra hidrofílica.) Se conocen como lípidos compuestos.
Estructura de los fosfolípidos:
Cabeza Hidrofílica: Contiene un grupo fosfato, que es polar y se mezcla bien con el agua.
Colas Hidrofóbicas: Compuestas por dos ácidos grasos, que son no polares y evitan el agua.
Se encuentran en alimentos como:
Yema de huevo
Soya
Frutos secos
Aceites vegetales
Glicolípidos
Los glicolípidos están formados por una parte lipídica (generalmente una cadena de ácidos grasos) y uno o más azúcares (carbohidratos) unidos a ella.
Se encuentran principalmente en la membrana plasmática de las células, especialmente en las membranas de las células del sistema nervioso y en tejidos específicos. Los glicolípidos son esenciales para muchas funciones biológicas, incluyendo la comunicación entre células, la formación de tejidos y la respuesta inmune.
LÍPIDOS NO HIDROLIZABLES
1. Esteroides
Incluyen compuestos como el colesterol y hormonas esteroides. Tienen una estructura de anillos de carbono y son importantes para la función celular y la regulación hormonal.
Tipos de esteroides:
Colesterol: Es el esteroide más conocido y desempeña un papel crucial en la formación de membranas celulares y la síntesis de hormonas esteroides. También es precursor de la vitamina D y de sales biliares.
Hormonas esteroides: Incluyen hormonas como los corticosteroides (como el cortisol), los andrógenos (como la testosterona) y los estrógenos (como el estradiol). Estas hormonas regulan múltiples procesos fisiológicos, incluyendo el metabolismo, la inflamación y la reproducción.
Esteroides anabólicos: Son derivados sintéticos de la testosterona que se utilizan, a veces de manera inapropiada, para aumentar la masa muscular y mejorar el rendimiento deportivo.
2. Eicosanoides
Son moléculas de grasa formadas por 20 átomos de carbono que actúan como señales locales en el cuerpo. Provienen de ácidos grasos esenciales como el omega-3 y el omega-6. El más común es el ácido araquidónico. Funcionan cerca del lugar donde se producen, ayudan a las células a comunicarse entre sí de forma rápida.
Tipos de eicosanoides
Prostaglandinas: Regulan la inflamación, el dolor y la fiebre.
Tromboxanos: Ayudan a cerrar los vasos sanguíneos y a formar coágulos.
Leucotrienos: Participan en las alergias y cierran las vías respiratorias.
Lipoxinas: Ayudan a calmar y detener la inflamación
3. Terpenoides
Son derivados de los terpenos que han sufrido modificaciones químicas, como la adición de oxígeno o la reorganización de su estructura de carbono. Se forman cuando los terpenos se oxidan o cambian su estructura molecular original. Un ejemplo común es la vitamina A (retinol) es un terpeno que contiene oxígeno y por eso se clasifica como terpenoide.
Funciones
Defensa:Ayudan a las plantas a protegerse de insectos y herbívoros.
Aroma y color:Dan fragancias a las flores y pigmentos a frutos o vegetales.
Uso humano:Se emplean en la industria de perfumes, medicinas y suplementos vitamínicos.
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REACCIONES QUÍMICAS
Una reacción química se produce cuando las sustancias participantes en ella se transforman en otras distintas. A las primeras se les llama reactivos y a las segundas productos. La masa de las sustancias participantes es la misma antes y después de la reacción, es decir, se conserva. Esto sucede porque sólo se lleva a cabo un reordenamiento entre los átomos de los reactivos, que se rompen y forman nuevos enlaces.
SO2 + H20 → H2SO3
Reactivos→ Productos
Ecuación química
Una ecuación química es una forma resumida de expresar, mediante símbolos y fórmulas, una reacción química. En ella determinamos las sustancias reaccionantes, se predicen los productos y se indican las proporciones de las sustancias que participan en la reacción.
A + B→ C + D
Zn + S→ ZnS
Se lee: zinc más azufre produce sulfato de zinc
Clases de ecuaciones químicas
1. Composición o síntesis:reacción donde dos o más sustancias se unen para formar un solo producto A + B→ AB
Ejemplo: MgO + H2O → Mg(OH)2
2. Descomposición: ocurre cuando una molécula se descompone en dos o más elementos AB→ A + B
Ejemplo: 2ZnO → 2Zn + O2
3. Desplazamiento simple: ocurre cuando un átomo sustituye a otro en una molécula AB + C → AC + B
Ejemplo: CuSO4 + Fe→ FeSO4 + Cu
4. Desplazamiento doble: se realiza por intercambio de átomos entre las sustancias que se relacionan AB+ CD → AC + BD
Ejemplo: NaOH + CuCl → NaCl + CuOH
Balanceo por tanteo
El balanceo consiste en igualar el número de átomos de cada elemento tanto en los reactivos como en los productos, y sirve para verificar la Ley de la Conservación de la Materia (La materia no se crea ni se destruye solo se transforma).
Para escribir y balancear una ecuación química de manera correcta, es necesario tener presente las siguientes recomendaciones:
1. Revisar que la ecuación química esté completa y correctamente escrita.
2. Observar si se encuentra balanceada.
3. Balancear primero los metales, los no metales y al final el oxígeno y el hidrógeno presentes en la ecuación química.
4. Escribir los números requeridos como coeficiente al inicio de cada compuesto.
5. Contar el número de átomos multiplicando el coeficiente con los respectivos subíndices de las fórmulas y sumar los átomos que estén de un mismo lado de la ecuación.
6. Verificar el balanceo final y reajustar si es necesario.
No importa si hoy el día se ve difícil o si una tarea
parece complicada; recuerden que cada pequeño paso que dan cuenta muchísimo. 🎯
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LOS LÍPIDOS
Los lípidos son un grupo diverso de compuestos orgánicos que son insolubles en agua pero solubles en solventes orgánicos.
LÍPIDOS HIDROLIZABLES
Ácidos grasos
Son componentes fundamentales de los lípidos y se componen de una cadena de carbono (C) con un grupo carboxilo (-COOH) en un extremo.
Grasas Saturadas: Su consumo excesivo se asocia con un aumento en el riesgo de enfermedades cardiovasculares. No tienen dobles enlaces entre los carbonos; están "saturados" de hidrógenos. Sólidos.
Grasas Insaturadas: Se consideran más saludables y se recomiendan en una dieta equilibrada, especialmente los ácidos grasos omega-3 y omega-6. Contienen uno o más dobles enlaces entre los carbonos. Líquidos.
LÍPIDOS SIMPLES
1.Triglicéridos:
Son la forma más común de grasa en el cuerpo y se utilizan principalmente para almacenamiento de energía. Están compuestos por glicerol y ácidos grasos. Son conocidos como lípidos simples.
Se encuentran en aceites, mantequillas, nueces, semillas, carnes y productos lácteos.
Producción en el cuerpo: El hígado puede convertir el exceso de calorías, especialmente de carbohidratos y azúcares, en triglicéridos.
Grasas: Las grasas son principalmente triglicéridos, que consisten en un glicerol unido a tres ácidos grasos. Pueden ser saturadas (sin dobles enlaces) o insaturadas (con uno o más dobles enlaces). Son una fuente concentrada de energía y ayudan en la absorción de vitaminas liposolubles (A, D, E y K). También actúan como aislantes térmicos y protectores de órganos.
Aceites:Al igual que las grasas, los aceites son triglicéridos, pero generalmente son líquidos a temperatura ambiente. Contienen una mayor proporción de ácidos grasos insaturados. Además de ser una fuente de energía, los aceites se utilizan en la cocina y la industria. También tienen beneficios para la salud, como mejorar el perfil lipídico en la dieta.
2. Ceras
Las ceras son lípidos de cadena larga que consisten en un alcohol de cadena larga y un ácido graso. Tienen una consistencia sólida a temperatura ambiente.
Actúan como una barrera protectora en plantas y animales. Por ejemplo, la cutícula cerosa en las hojas ayuda a reducir la pérdida de agua. También se encuentran en la superficie de frutas y en la piel de algunos animales, protegiendo contra la deshidratación.
