Página 95 - Libro de Química de Tercero de Bachillerato
Características y propiedades del carbono
Resolución Página 95 - Libro de Química de Tercero de Bachillerato
Resume primero usos que menciona el texto y luego impactos. Piensa en: generación eléctrica, cemento, acero, combustibles vs. contaminación del aire y efectos como smog/lluvia ácida.
Análisis: Se pide explicar utilidad y restricciones del carbón con base en el texto.
Resolución: El carbón es valioso porque sirve para generar electricidad y para industrias como cemento, acero y combustibles líquidos. Sin embargo, su extracción impacta suelo, agua y aire, y su combustión libera contaminantes que producen smog y lluvia ácida, afectando la salud.
Conclusión: Importancia: fuente energética e insumo industrial. Limitantes: daños ambientales de la minería y emisiones contaminantes (riesgos para salud y ecosistemas).
Recuerda que la pregunta es cerrada (sí/no). Para enriquecer, ubica regiones del país donde se han reportado depósitos y comenta su escala.
Análisis: Se consulta la presencia de carbón mineral en el país.
Resolución: Sí. Ecuador posee yacimientos pequeños y de baja a mediana calidad, con explotación limitada, localizados principalmente en el sur andino y la Costa (por ejemplo, en provincias como Loja y Esmeraldas). Su aporte a la matriz energética es reducido.
Conclusión: Sí existen, pero son escasos y con uso menor.
Piensa en dos frentes: 1) producir electricidad sin carbón; 2) procesos industriales (como acero) con alternativas como electricidad renovable o hidrógeno.
Análisis: Se piden opciones que reemplacen al carbón en energía/industria.
Resolución: Para generación eléctrica: fuentes renovables (hidroeléctrica, solar, eólica, geotérmica, biomasa) y gas natural de transición con control de emisiones. En industria: eficiencia energética, electrificación con renovables, hidrógeno verde (p. ej., en siderurgia) y captura/almacenamiento de CO₂ cuando no haya sustitutos inmediatos.
Conclusión: Sustituir por renovables, eficiencia y tecnologías limpias (incluido hidrógeno) reduce contaminación y CO₂.
Asocia estructura→propiedad→uso. Ej.: capas débiles en grafito ⇒ se desliza ⇒ lubricante; red rígida en diamante ⇒ dureza ⇒ corte.
Análisis: Completar características e importancia de grafito, diamante, fullereno y grafeno.
Resolución:
- Grafito
Características: Capas de átomos C sp² en láminas; blando, lubricante; buen conductor eléctrico y térmico; negro y opaco.
Importancia: Lápices, lubricantes, refractarios, electrodos y ánodos de baterías Li‑ion, moderador en reactores, material resistente a altas T. - Diamante
Características: Red tridimensional sp³; el sólido natural más duro; alto índice de refracción; gran conductividad térmica; aislante eléctrico (salvo dopado).
Importancia: Herramientas de corte y abrasivos, joyería, ventanas para alta presión/alta T, dispositivos electrónicos especiales. - Fullereno (C60, C70…)
Características: Moléculas huecas tipo esfera/elipsoide con pentágonos y hexágonos; propiedades electrónicas y antioxidantes singulares.
Importancia: Investigación en nanomedicina, captadores de radicales, fotónica, materiales compuestos, almacenamiento de H₂ y aplicaciones electrónicas emergentes. - Grafeno
Características: Una sola capa de C sp² en panal; altísima conductividad eléctrica y térmica; muy resistente y flexible; casi transparente.
Importancia: Electrónica flexible, sensores, supercapacitores y baterías, recubrimientos conductores, refuerzo de materiales compuestos.
Conclusión: Cada alótropo presenta estructura distinta que explica sus propiedades y usos.
El collage será más claro si pones debajo de cada imagen 3 viñetas: estructura, propiedad, aplicación. Usa colores distintos por alótropo.
Análisis: Se solicita una actividad de divulgación.
Resolución (plan de trabajo):
- Buscar imágenes claras de grafito, diamante, fullerenos y grafeno [Imagen: muestra de cada alótropo].
- Organizar el collage por columnas: imagen, características clave, usos.
- Asignar a cada integrante un alótropo para exponer 1 minuto.
- Mensaje guía: “La estructura determina la propiedad y el uso”.
Guion breve de explicación:
- Grafito: capas sp² ⇒ conductor y lubricante ⇒ electrodos, baterías.
- Diamante: red sp³ ⇒ máxima dureza ⇒ corte/abrasivos, joyería.
- Fullereno: esferas C60 ⇒ propiedades electrónicas ⇒ investigación biomédica y fotónica.
- Grafeno: lámina única sp² ⇒ conductividad y resistencia ⇒ electrónica flexible y almacenamiento de energía.
Conclusión: El carbono forma materiales muy distintos con alto valor tecnológico.
Elige el alótropo que más te interese y enlaza 1–2 propiedades clave con 1–2 aplicaciones. Ej.: diamante → dureza → cortes de precisión; grafito → conductividad → electrodos.
Análisis: Se requiere una elección justificada.
Resolución (ejemplo): Elijo el grafeno porque, siendo de un átomo de espesor, es más resistente que el acero, excelente conductor y flexible. Esto permite diseñar pantallas flexibles, sensores ultrasensibles y baterías/supercapacitores más rápidos y ligeros.
Conclusión: El grafeno destaca por combinar ligereza, resistencia y conductividad, con gran potencial tecnológico.
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RETO
1. Leo el siguiente texto y respondo las preguntas establecidas a continuación:
El carbón es una roca sedimentaria orgánica que se compone de carbono amorfo acompañado de hidrocarburos, así como compuestos orgánicos complejos, materia inorgánica y proteínas vegetales. Se utiliza en la generación de electricidad, la fabricación de cemento, la producción de acero y la producción de combustibles líquidos. Sin embargo, es necesario identificar que las explotaciones mineras de carbón producen impactos negativos sobre el suelo, el agua y el aire. En el proceso de combustión del carbón se liberan sustancias al aire que causan contaminación ambiental, smog y lluvia ácida, con efectos negativos para la salud.
- a. ¿En qué radica la importancia del carbón y cuáles son sus limitantes para su uso?
- b. ¿Existen yacimientos de Carbón en el Ecuador?
- c. ¿Cuáles serían las alternativas de uso al carbón?
ACTIVIDAD PARA TRABAJO EN GRUPO
2. Me reúno en equipos y completemos la siguiente tabla con la información requerida sobre las formas alotrópicas del carbono:
| Grafito | Diamante | Fullereno | Grafeno | |
|---|---|---|---|---|
| Características | ||||
| Importancia |
3. Recabamos imágenes de las 4 formas alotrópicas del carbono, armamos un collage y explicamos a las compañeras y compañeros las características e importancia más relevantes.
4. Elijo una de las 4 formas alotrópicas del carbono y explicamos por qué les llama la atención.
METACOGNICIÓN
- ¿En qué otras ocasiones puedo usarlo?
- ¿Para qué me ha servido?
- ¿Cómo lo he aprendido?
- ¿Qué he aprendido?
Respondo estas preguntas de manera individual y luego las comparto en una plenaria para establecer un diálogo acerca del aprendizaje desarrollado en la sección.