Aprendre és un camí llarg que recorreràs tota la vida. La meta sempre és recórrer CONSTRUINT MONS més equitatius, més justos, més sostenibles. Per això, hem pensat en aquest itinerari per a tu: Itinerari didàctic L’àtom 3 F E S M E M Ò R I A R E P T E Elaborar el guió d’una sèrie radioactiva Àtoms mol t energèt ics Central nuclear de Txernòbil (Ucraïna), abril de 1986. Durant una prova es produeix una detonació que fa esclatar un dels reactors nuclears. Una infinitat de partícules radioactives contaminen l’atmosfera, l’aigua, la vegetació, els animals..., i les persones dels voltants, que no podran tornar a viure en aquesta regió fins que no passin moltíssims anys. El 2019 es va estrenar una sèrie sobre aquest accident. T’atreveixes a elaborar el guió d’una sèrie en què l’energia nuclear sigui protagonista? Al llarg de les pàgines següents t’hi ajudarem. Amb aquest repte cont r ibui ràs a . . . «Per al 2030, aconseguir la gestió ecològicament racional dels productes químics i dels residus al llarg del seu cicle de vida, [...] i reduir-ne de manera significativa l’alliberament a l’atmosfera, a l’aigua i al sòl a fi de minimitzar-ne els efectes adversos sobre la salut humana i el medi ambient» (Meta 12.4). Mentre escrius el guió de la sèrie aprendràs què és la radioactivitat, algunes de les seves aplicacions i les característiques dels residus radioactius i com s’han de gestionar per poder aconseguir aquesta meta dels ODS. Què és un àtom? Quines partícules formen els àtoms? Quina relació hi ha entre els àtoms i l’electricitat? Què és l’energia nuclear? Quins altres tipus d ’energia recordes? Descriu-los. INTERPRETO LA IMATGE Observa la imatge gran de l’esquerra. L’any 2016 es va col·locar una estructura gegantesca de 30.000 tones d ’acer per tapar les restes del reactor nuclear de Txernòbil. Va costar 1.500 milions d ’euros. Per què es va construir si ja han passat dècades des de l’accident? L’estructura es va muntar separada de la ubicació final i després la van traslladar fins que va quedar situada a sobre del reactor. Per què es devia fer així? Per què diries que es va utilitzar acer en lloc de fusta o alumini per cobrir el reactor? Observa aquesta altra imatge de l’esquerra. Per què fan servir vestits especials els qui treballen amb residus radioactius? EN AQUESTA UNITAT. . . Els àtoms. Models atòmics Les partícules que formen els àtoms Avenços en el model atòmic Àtoms, isòtops i massa atòmica Els àtoms i l’electricitat Ions: anions i cations La radioactivitat 57 56 ES0000000119476 125070 FISICQUIM 3r ESO U3 p56a81_115857.indd 56-57 25/2/22 9:32 DE QUÈ ESTÀ FETA LA MATÈRIA? Tot el que ens envolta està format per àtoms. L’ÀTOM I L’ELECTRICITAT Quan freguem certs materials, s’electritzen i hi apareixen dos tipus de forces. ENERGIA RADIANT L’energia radiant és l’energia que transporten les radiacions electromagnètiques. Quan freguem un objecte, els seus àtoms poden guanyar o perdre electrons i adquirir càrrega elèctrica negativa o positiva. REPASSO FÍSICA I QUÍMICA R E P T E 1 Classifica les partícules que formen l’àtom segons si són al nucli o a l’escorça. 2 Observa l’esquema de l’energia i els tipus de radiació electromagnètica; després descriu per a cadascun alguna aplicació o dispositiu que utilitzis habitualment. 3 Comprova experimentalment si diferents materials s’electritzen quan els freguem. Per exemple, prova de fregar un bolígraf de plàstic contra el jersei i atreure’n trossets de paper. Després, frega’l amb una peça de cotó. Ara fes el mateix amb un llapis de fusta en lloc del bolígraf de plàstic. A C T I V I T A T S + Protó: partícula amb càrrega elèctrica positiva. Neutró: partícula sense càrrega elèctrica. - Electró: partícula amb càrrega elèctrica negativa . Repulsió Atracció Dos trossos de vidre electritzats es repel·leixen. Dos trossos d’ambre electritzats es repel·leixen. El vidre i l’ambre electritzats s’atreuen. ENERGIA Ones de ràdio Microones Infraroig Visible Ultraviolat Raigs X Raigs c 2 àtoms d’oxigen 2 àtoms de nitrogen àtoms de silici 2 àtoms d’hidrogen i 1 àtom d’oxigen àtoms de carboni àtoms d’alumini Escorça Nucli ESTRUCTURA D’UN ÀTOM 58 ES0000000119476 125070 FISICQUIM 3r ESO U3 p56a81_115857.indd 58 25/2/22 9:32 Massa Càrrega elèctrica Protó 1 u +1 e Electró 1/1.836 u -1 e Neutró 1 u 0 3 10 Calcula quants protons hi ha d’haver perquè la massa total sigui 1 kg. I neutrons? I electrons? 11 Calcula quants protons hi ha d’haver perquè la càrrega elèctrica total sigui 1 C. I electrons? A C T I V I T A T S 2.2. Escala atòmica Com que els protons, els neutrons i els electrons són partícules molt petites, quan es treballa amb àtoms s ’ u t i l i t za sov i n t l ’ e s ca l a a t òmi ca , que fa servir com a unitat de massa i càrrega quantitats aproximades a la massa i la càrrega d’un protó. E X E M P L E R E S O LT 1 Calcula la massa i la càrrega de l’àtom de la il·lustració. Expressa el resultat en unitats de l’SI i en escala atòmica. 1. Compta les partícules de cada classe que hi ha a l’àtom. Protons: 2 Neutrons: 3 Electrons: 2 2. Localitza les dades de la massa i de la càrrega de cada partícula i fes una taula per indicar el nombre de partícules i el càlcul de la massa i de la càrrega de cada tipus de partícules en unitats de l’SI. Després, calcula-ho per a tot l’àtom. Partícules Quantitat Massa (kg) Càrrega (C) Protó 2 2 ? 1,673 ? 10-27 = 3,346 ? 10-27 2 ? (+1,6 ? 10-19) = +3,2 ? 10-19 Neutró 3 3 ? 1,675 ? 10-27 = 5,025 ? 10-27 3 ? 0 = 0 Electró 2 2 ? 9,11 ? 10-31 = 1,822 ? 10-30 2 ? (-1,6 ? 10-19) = -3,2 ? 10-19 Total àtom 8,373 ? 10-27 0 La massa de l’àtom és 8,373 ? 10-27 kg i la càrrega és 0 C. 3. Repeteix el pas anterior treballant en unitats atòmiques. Partícules Quantitat Massa (u) Càrrega (e) Protó 2 2 ? 1 = 2 2 ? (+1) = +2 Neutró 3 3 ? 1 = 3 3 ? 0 = 0 Electró 2 2 ? 0 = 0 * 2 ? (-1) = -2 Total àtom 5 0 La massa de l’àtom és 5 u i la càrrega és 0 e. unitat de massa atòmica (u): unitat de càrrega atòmica (e): 1 u = 1,66 ? 10-27 kg 1 e = 1,6 ? 10-19 C * En unitats de massa atòmica podem considerar nul·la la massa de l’electró. 61 ES0000000119476 125070 FISICQUIM 3r ESO U3 p56a81_115857.indd 61 25/2/22 9:38 LA SITUACIÓ D’APRENENTATGE. EL REPTE 1 UN ODS I LES SEVES METES 2 LES COMPETÈNCIES ESPECÍFIQUES 3 Exprimeix-te el cervell per recordar el que saps. Fes memòria dels coneixements adquirits en altres cursos, en altres unitats o en la teva experiència. Contribueix a complir una o més metes dels Objectius de Desenvolupament Sostenible (ODS) fent realitat el repte. Observa i aprèn. ANALITZA exemples resolts, després aplica el que has après i RESOL problemes. Pensa i expressa’t amb esperit crític a partir de les diferents ACTIVITATS que es proposen. Pensa críticament. Debat sobre la veracitat d ’aquests continguts. A la secció CERT O FALS? trobaràs propostes per aprendre a produir informació veraç i a desmuntar fake news i mites. Reflexiona sobre un aspecte de la vida quotidiana posant-te al lloc dels personatges que el presenten. Accepta el repte que es proposa a partir de la situació d ’aprenentatge. Empra el REPÀS inicial, revisa el que ja saps i relaciona aquests coneixements amb el que aprendràs. Investiga, pensa i respon les questions que t’ajudaran a anar resolent el repte i a adquirir competències específiques. Estudiem la reacció entre el HCℓ i el NH3 5 1. Amb la pipeta, agafa una mica d’amoníac i aboca’l sobre un cotó. Després col·loca’l en un extrem del tub i tapa’l amb el tap de goma. 2. De manera similar, posa un cotó amb àcid clorhídric a l’altre extrem del tub. 3. Al cap d’una estona, apareixerà un núvol blanc al tub fins que l’ompli del tot. Deixa que progressi durant una hora i veuràs un polsim blanc que es diposita a la part inferior del tub. 8 Quin detall evident ens informa que té lloc una reacció química? 9 Quina diferència trobes entre la matèria abans i després d’aquesta reacció? Molt de compte! Com que treballaràs amb substàncies corrosives, empra guants de goma i extrema la precaució. tap de goma NH3 concentrat pipeta o comptagotes HCℓ concentrat tub de vidre NH3 HCℓ NH4Cℓ Dissolem la closca d’un ou 1. Posa un ou fresc en un got i cobreix-lo amb vinagre. 2. Veuràs que apareixen bombolles de CO2. Deixa’l així una setmana. 3. Amb molt de compte, agafa l’ou i neteja’l. No té closca! 4. El pots il·luminar amb una llanterna i veure’n l’interior. 10 Quin detall evident ens informa que es produeix una reacció química? 11 Quina diferència veus entre el recobriment de l’ou abans i després d’aquest experiment? CO2 Conclusions Conclusions 109 ES0000000119476 125070 FISICQUIM 3r ESO U5 p104a131_115859.indd 109 25/2/22 9:42 Et pot matar una bombolla al sèrum? 13 Com ha d’estar col·locat el recipient del sèrum perquè tingui una pressió més alta que no pas la pressió sanguínia? 14 Si ens tallem amb un paper, què podria passar si la pressió atmosfèrica fos més alta que la pressió sanguínia? 1 2 4 3 5 7 6 Alguna vegada deus haver sentit en una sèrie o en una novel·la que l’assassí mata la seva víctima injectant-li aire a les venes. Quan s’introdueixaire en el sistema circulatori es produeix una embòlia gasosa . Per això, perquè un líquid entri al corrent sanguini ha de tenir una pressió més alta que la de la sang en circulació. Això s’aconsegueix col·locant el sèrum per sobre d’una altura determinada respecte del nostre cos. ...perquè es produeixi una embòlia gasosa es necessita més quantitat d’aire que la que cap a les xeringues i als sistemes de degotament. Per això és possible que quan ens han de treure sang ens preocupi que entri una mica d’aire; o quan ens han de posar sèrum o alguna medicació a través d’una via intravenosa ens amoïni que s’acabi el líquid de la bossa i comenci a entrar aire. Quan et talles o et punxes, et surt sang. Però no notaràs mai que el teu cos, quan s’obre la pell , xucli aire cap endins. Això és així perquè la pressió sanguínia és més alta que la pressió que envolta el teu cos, la pressió atmosfèrica . Quan el sèrum s’acaba o l’altura disminueix, la pressió sanguínia és més alta que la de l’aire que ha quedat. Per això podem veure a la via que ha sortit una mica de sang. Però, a més... No hi ha perill! Una bombolla al sèrum no és mortal. I les bombes d’infusió tenen un sistema d’aturada de seguretat. Per què aquestes situacions no et produiran una embòlia gasosa? 2. La pressió atmosfèrica R E P T E 1 2 C E R T O FALS ? 40 ES0000000119476 125070 FISICQUIM 3r ESO U2 p34a55_115856.indd 40 25/2/22 9:45 Experimenta i realitza experiments senzills. Resol aquests procediments aplicant el que has après. Aprèn els coneixements bàsics a partir de textos clars i de tota la potència del llenguatge visual: gràfics, esquemes, infografies…. Massa 1,675 ? 10-27 kg Càrrega 0 Neutró Massa 1,673 ? 10-27 kg Càrrega +1,6 ? 10-19 C Protó La unitat per a la càrrega elèctrica en l’SI s’anomena coulomb (C). Tota la matèria que ens envolta està formada per àtoms. 2. Les partícules que formen els àtoms R E P T E 7 Quina massa tenen les partícules que formen els àtoms? Quines tenen més massa? 8 Aquestes partícules tenen càrrega elèctrica? Com pot ser que els àtoms siguin neutres? 9 Et sembla que la mida de les partícules de l’àtom va dificultar l’estudi de l’energia nuclear en comparació amb altres energies com l’eòlica o la hidràulica? Per què? 2.1. Propietats de les partícules que formen els àtoms E l 1932 es va descobr i r que a l nucl i del s àtoms h i ha u na pa r t ícu la que no té cà r rega elèctr ica ; la van anomena r neutró. Diverses invest igacions van permetre conèi xer la massa i la càr rega elèctr ica de cadascuna de les pa r t ícu les presents a l ’ àtom. Si comparem les masses del protó i l’electró obtenim: , , . ? ? m m 9 11 10 1 673 10 1 836 kg kg electr prot 31 27 ó ó = = - - " mprotó = 1.836 ? melectró La massa del protó és 1.836 vegades més gran que la de l’electró, com la massa d’una girafa, que és aproximadament 1.836 vegades més gran que la d’un conillet d’Índies. La massa del protó és molt semblant a la del neutró. La massa de l’electró és molt més petita que la del protó i el neutró. La càrrega de l’electró és igual que la del protó, però de signe contrari. L’àtom és neutre, per això ha de tenir la mateixa quantitat de protons que d’electrons. La quantitat de neutrons és similar a la de protons, però no té per què ser igual. Massa 9,11 ? 10-31 kg Càrrega -1,6 ? 10-19 C Electró 60 ES0000000119476 125070 FISICQUIM 3r ESO U3 p56a81_115857.indd 60 25/2/22 9:38 ELS CONEIXEMENTS BÀSICS 4 6
RkJQdWJsaXNoZXIy