Conceptos Esenciales de Física y Química: Método Científico, Medición y Estructura Atómica

Fundamentos de la Ciencia y el Método Científico

1. Definición y Naturaleza de la Ciencia

• La Ciencia trata de describir y explicar el comportamiento del mundo natural.
• Es un conjunto de conocimientos que está en continua revisión y evoluciona según los intereses de la sociedad.
• La Física y Química son partes de la ciencia que aportan conocimientos sobre el mundo natural.
• La ciencia no es neutra ni es un cuerpo acabado de conocimientos; está en continua revisión.

Características clave

• La Investigación Científica es el motor de la evolución de la ciencia.
• Los Métodos de Trabajo caracterizan a la ciencia y deben ser coherentes con su concepción.

2. Origen de la Investigación

• La investigación surge como respuesta a interrogantes que emergen ante distintas situaciones.
• El enunciado de preguntas investigables es el comienzo de cualquier investigación científica.
• La investigación surge como respuesta a los interrogantes que el ser humano se plantea por curiosidad.

3. Etapas del Proceso Científico Experimental

1. Identificar el problema.
2. Emitir hipótesis.
3. Elección de variables.
4. Preparar el montaje experimental.
5. Conclusiones.

Diseño y Realización de Experiencias con Toma de Datos

En el diseño experimental se manejan tres tipos de variables:

• Variable Dependiente (VD): La que se mide o se observa.
• Variable Independiente (VI): La que se manipula o se cambia.
• Variable Controlada (VC): Las que se mantienen constantes.

Medición y Tratamiento de Datos

4. Magnitudes Físicas y Unidades

Las Magnitudes Físicas son propiedades de los cuerpos que se pueden medir (ejemplos: longitud, superficie, tiempo, temperatura, masa).

Unidades Fundamentales del Sistema Internacional (SI)

5. Instrumentos de Medida y Cifras Significativas

Características de los Instrumentos de Medida

• Alcance o rango de medida.
• Unidades.
• Precisión.
• Sensibilidad.

Cifras Significativas

Se denominan cifras significativas aquellas que se leen en la escala de un aparato de medida.

6. Errores en la Medición

• Error Absoluto (Ea): Es el valor absoluto de la diferencia entre el valor medido y el tomado como exacto.
• Error Relativo (Er): Es la relación entre el error absoluto y el valor de medida. Se expresa en porcentaje (%).

7. Tratamiento de Datos

• Redondeo: Es reducir las cifras manteniendo un número aproximado correcto.
• Notación Científica: Es una forma de expresar los números usando potencias de diez.
• Las Representaciones Gráficas ayudan a buscar relaciones entre las variables.

8. El Trabajo en el Laboratorio

El trabajo en el laboratorio permite:

• Aprender técnicas de trabajo.
• Comprobar teorías estudiadas.
• Realizar pequeñas investigaciones.

Importante: Se deben seguir las medidas de seguridad y el reciclado de residuos.

Conceptos Fundamentales de Química: Estructura Atómica

1. Leyes Ponderales y Modelo de Dalton

• Leyes Ponderales: Incluyen la Ley de Conservación de la Masa y la Ley de Proporciones Definidas.
• Modelo Atómico de John Dalton: Primer modelo científico del átomo.

2. Evolución de los Modelos Atómicos

• Modelo de Thomson: Propone que la carga positiva del átomo es igual a la carga negativa (modelo del "pudín de pasas").
• Modelo Atómico de Rutherford: Establece que la carga positiva de los átomos se concentra en el núcleo.

3. Números Atómicos, Másicos y Masa Atómica

• Número Atómico (Z): Es el número de protones.
• Número Másico (A): A = Z + N (Número de neutrones).
• Cálculo de Neutrones (N): N = A - Z.

Conceptos de Masa Atómica

• Átomo de referencia.
• Unidad de Masa Atómica (uma).
• Masa Atómica Relativa.

4. Isótopos

Los Isótopos son átomos de un mismo elemento que tienen el mismo número de protones (Z) pero diferente número de neutrones (N).

Aplicación de los Isótopos

Existen isótopos estables e inestables (radioactivos).

5. Configuración Electrónica (Modelo de Bohr)

La Configuración Electrónica de un átomo es la distribución de electrones por orden de energía en los distintos niveles y subniveles, según el Modelo de Bohr.