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Capítulo 3
1. UNIDAD DIDÁCTICA
POBLACIÓN: Esta unidad didáctica se diseña para estudiantes de grado décimo del colegio Estanislao Zuleta, una población mixta entre los 15 y 17 años de estrato socio económico 1 y 2. El colegio está ubicado en la localidad 5, Usme.
2. OBJETIVOS GENERALES:
2.1 Identificar los conceptos de mineral y mineraloide y comprender las características que los identifican.
2.2 Relacionar las características de un mineral con las propiedades del estado sólido. 2.3 Identificar las reacciones de precipitación y las características de los reactivos
precipitantes2.4 Aplicar los conceptos de solubilidad y agentes precipitantes en prácticas de
laboratorio. 2.5 Valorar e identificar los procesos de precipitación en la naturaleza y la formación
de cristales. 2.6 Conocer y valorar las consecuencias de la explotación mineral en nuestro país
generando discusiones propositivas con respecto a esta problemática.
3. DESARROLLO DE LA UNIDAD DIDÁCTICA
3.1. CLASE I. EL ESTADO SÓLIDO
OBJETIVO
Evaluar los preconceptos de los estudiantes sobre los estado de agregación especialmente el sólido.
MATERIALES
Guía evaluación de preconceptos
ACTIVIDAD
La siguiente es una evaluación de preconceptos sobre la temática tratada en primer periodo de los estados de agregación en especial del estado sólido, por tanto realícela de manera individual, sin apuntes. Recuerde que no tiene calificación el propósito de esta evaluación es el reconocimiento de las ideas y conceptos con los que se iniciará esta unidad didáctica. Finalizada la unidad didáctica se recomienda volver a realizar esta evaluación esperando que los resultados sean mucho mejores. No conteste si no sabe la respuesta o no esta seguro de ella.
Cuál de las siguientes propiedades son propias del estado sólido (marque con una x todas la que considere que pertenecen al estado sólido).
Dureza
Compresibilidad
Forma
Tamaño definido
Fragilidad
Volumen definido
Color
Composición química definida
Ductilidad
Maleabilidad
Brillo
En el proceso de cambio de estado de líquido a sólido se debe cambiar la energía cinética de las partículas, este cambio se realiza _______________ (aumentando/disminuyendo) la temperatura. Este cambio de estado se denomina ___________________.
En las siguientes ilustraciones tomadas de la animación de cambios de estado de la páginahttp://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/estados/cambios.htm identifica cada uno de los proceso y relaciónalos con el nombre correspondiente uniéndolos mediante una línea.
Ilustración 1. Procesos de cambios de la materia como ejemplo el agua.
La materia tiene propiedades que se pueden clasificar en cualitativas y cuantitativas, escribe enfrente de cada una de ellas si la propiedad es cuantitativa o cualitativa, finalmente escribe un argumento que explique su criterio de clasificación.
- Color
- Brillo
- Dureza
- Longitud
- Densidad
- Punto de fusión
- Forma
- Punto de ebullición
- Olor
- Masa
- Volumen
Las propiedades cualitativas son aquellas que____________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Las propiedades cualitativas son aquellas que _______________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
De acuerdo con la siguiente curva (Ilustración ) que corresponde a una sustancia X contesta las siguientes preguntas:
Ilustración curva de temperatura Vs tiempo para una sustancia X
Esta gráfica corresponde a una curva de _______________________ que muestra como punto de fusión de esta sustancia ________°C y como punto de ebullición _______°C, para pasar de estado sólido a líquido se demora ________min, el tiempo que se demora en la temperatura del punto de fusión es _______ min, entre el minuto 10 y el minuto 25 la sustancia se encuentra en estado __________________.
Completa la siguiente tabla de acuerdo con la misma gráfica
Tabla Relación de la temperatura con el estado de agregación para una sustancia X
Temperatura 10ºC 25ºC 110ºC -10ºC -50ºCEstado de agregación
Juan tiene dos bolas de acero inoxidable. El mejor amigo de Juan tiene otras de idéntica forma y tamaño, pero no saben de que material son, Juan afirma que son de acero como las de él, pero su amigo dice que no ya que pesan menos, llegan al colegio y le preguntan a la profesora como pueden resolver este problema, ella les responde que consulten el principio de Arquímedes. Los dos se van a la biblioteca y encuentran que el principio de Arquímedes resolvió el dilema de la corona falsa del rey, y que consiste en determinar la densidad de un sólido utilizando el volumen
desplazado de agua, para realizar el experimento le piden el favor a la profesora de química que les preste balanza y una probeta. Con estos instrumentos obtienen los siguientes datos (ver tabla ):
Tabla : Datos para determinar densidad de las dos esferas según el principio de Arquímedes.
Esfera de Juan Esfera del amigoVolumen de agua inicial en la probeta
50 ml 75 ml
Volumen después de agregar la esfera
75 ml 105 ml
Masa de la esfera 197,5 g 81 g¿Cuál es el valor de la densidad de la esfera de Juan?__________________ g/cm3
¿Cuál es el valor de la densidad del amigo de Juan? ________________ g/cm3
¿Quién tenía razón?: _________________________________
Queremos separar una mezcla de sulfato de cobre, arena y serrín. Ordena los pasos a seguir.
Decantar – Filtrar- Evaporar
Queremos separar una mezcla de bromuro de sodio, arena, aserrín agua. Empareja el método de separación con las sustancias que obtendremos al aplicarlo en el orden establecido en la pregunta anterior.
Evaporación ArenaDecantar aserrínFiltrar Bromuro de sodioRealiza un dibujo que representen cada uno de los procesos necesarios para realizar la separación.
Completa los espacios en blanco con los nombres de los procesos de separación de mezclas correspondiente
La ______________se basa en la diferencia de volatilidad entre los componentes de una disolución.
La _______________se basa en la diferencia de densidad entre los componentes no miscibles.
La _______________se basa en la diferencia de solubilidad de un soluto entre dos disolventes.
La __________________consiste en la eliminación del disolvente en una disolución.
La ________________ se basa en la separación por la diferencia entre el tamaño de las partículas.
Aparea el término de la columna A con su correspondiente definición de la columna B escribe el número que le corresponde al término en la línea frente a su definición
Columna A Columna B1. Mineral
___ Material compuesto de uno o varios minerales y producto de procesos geológicos.
2. Mineraloide ___ Sustancia natural química sólida, que se forma a través de procesos biogeoquímicos, presenta composición química característica y estructura atómica altamente ordenada.
3. Roca ____ estructura de una roca formada por pequeños elementos perceptibles a simple vista.
4. Celda unidad ____ Sustancia de origen sólida natural, sin ordenamiento atómico, amorfa.
5. Grano ___ Porción más simple de la estructura cristalina, que al repetirse por traslación reproduce el cristal.
Duración estimada de la actividad
50 minutos (1 sesión de clase)
JUSTIFICACIÓN
La evaluación de preconceptos en el área de ciencias naturales permite el reconocimiento de las experiencias individuales, las ideas previas y los conceptos alternativos de cada uno de los estudiantes, en este caso como esta unidad didáctica se aplicará en el tercer periodo académico se parte de la base de algunos conceptos que el estudiante debió adquirir en los primeros periodos académicos.
Además de ello los estudiantes reconocerán la continuidad del aprendizaje y la necesidad de un aprendizaje significativo de las temáticas tratadas con anterioridad; como la evaluación no tiene nota o calificación el resultado de cada uno de ellos pretende incentivar a la retrospección del conocimiento y la incentivación de los conceptos que se deberán adquirir con esta unidad didáctica.
3.2. CLASE II. LABORATORIO CRISTALIZACIÓN
OBJETIVO
Emplear la sorpresa de los estudiantes construyendo cristales a partir de una solución de sales solubles.
MATERIALES
Una pecera,
Silicato de sodio (Na2SiO3) también llamado vidrio soluble
Sales solubles coloreadas (cloruro férrico, cloruro de cobalto, sulfato de cobre II)
Agua
Sal de mesa
Amoniaco
Material poroso (Trozo de cartón, carbón, ladrillo o cualquier otro).
Tubos de ensayo, balanza, vasos de precipitado, probeta, agitador de vidrio, vidrio de reloj, pipeta, pipeteador.
Cámara fotográfica o de video (puede ser un celular con estas aplicaciones)
ACTIVIDAD
A cada grupo de trabajo se le pondrá a hacer una de las siguientes prácticas:
1. Jardín Químico:
Uno de los grupos de laboratorio preparará una solución de silicato de sodio al
50%, en una pecera pequeña 250 ml, para ello pedirán en el laboratorio una
probeta, una balanza, una pipeta, un pipeteador, un vaso de precipitado.
Una vez que este preparada la solución se agregaran cristales de diferentes sales
coloreadas (sulfato ferroso, sulfato cúprico, cloruro de cobalto, sulfato de níquel,
nitrato cálcico, sulfato de manganeso, cloruro férrico, entre otros), observarán lo
que ocurre con la adición de cada cristal, anotarán en su cuaderno lo observado y
tomaran fotografías o video para luego preparar una exposición. Tomar fotografías
de lo que sucede en intervalos de tiempo de 10 minutos durante la práctica y una
cada día hasta un día antes de la exposición.
La exposición debe contener los siguientes parámetros y contestar las siguientes
preguntas.
A. Cómo llamaría la practica (de un titulo diferente a esta práctica).
B. Elabore el objetivo general y por lo menos dos objetivos específicos de la
práctica.
C. Plantee que conocimientos debería conocer para explicar lo sucedido en la
práctica.
D. Desarrolle un listado de reactivos empleados en esta práctica e identifique sus
propiedades, fórmulas químicas, peligros, y usos.
E. Realice un diagrama de flujo que indique el procedimiento realizado.
F. Indique mediante fotos o video los resultados obtenidos y los tiempos que
pasaron (cada fotografía debe tener identificado el tiempo que paso desde el
momento que se inició la práctica hasta no observar más cambios).
G. Que reacciones químicas se verificaron en el proceso de cristalización.
H. ¿Hay relación entre el proceso de cristalización y el tiempo?
I. ¿Hay relación entre la cantidad de sal añadida y la cristalización?
J. ¿Cuál sal presento menor poder de cristalización? ¿A qué se debe?
K. ¿Qué importancia tiene el concepto de solubilidad para esta práctica?
L. Elabore las conclusiones que pudo extraer después de terminada esta
práctica.
2. Un pequeño jardín químico:
Se preparará una solución al 50% de silicato de sodio 30 ml; el grupo al que se le
asigne esta práctica solicitará en el laboratorio 6 tubos de ensayo, una probeta,
balanza, agitador de vidrio, un vaso de precipitado, una gradilla, una pipeta y un
pipeteador. Además de las sales y el silicato de sodio como reactivos.
En cada tubo de ensayo se agregará 5 ml de la solución y uno o dos cristales de
cada una de las sales (para cada tubo una sal diferente). Tomar fotografías de lo
que sucede en intervalos de tiempo de 10 minutos durante la práctica y una cada
día hasta un día antes de la exposición. Anote en su cuaderno de laboratorio lo
que sucede durante la práctica y los días que fue a observar el experimento.
Para la exposición conteste y tenga en cuenta las preguntas de la práctica “jardín
químico”.
3. Formación de cristales azules.
Para esta práctica es necesario preparar una solución saturada de sulfato de
cobre II; ver la figura que corresponde a la curva de solubilidad de algunas sales,
identifica cuál es la solubilidad del sulfato de cobre a 50°C y prepare 25 ml de una
solución saturada de sulfato de cobre a esta temperatura. Caliente agua hasta
50°C, pese y agregue la cantidad de sulfato de cobre calculada, agite la mezcla
hasta obtener una solución homogénea. Pase la solución a una caja de Petri y
observe que sucede después de que se enfrié la solución. Tome fotografías del
proceso durante la práctica y una cada día, hasta un día antes de la exposición.
La exposición debe contener los siguientes parámetros y contestar las siguientes
preguntas.
A. Cómo llamaría la practica (de un titulo diferente a esta práctica).
B. Elabore el objetivo general y por lo menos dos objetivos específicos de la
práctica.
C. Plantee que conocimientos debería conocer para explicar lo sucedido en la
práctica.
D. Desarrolle un listado de reactivos empleados en esta práctica e identifique sus
propiedades, fórmulas químicas, peligros, y usos.
E. Realice un diagrama de flujo que indique el procedimiento realizado.
F. Indique mediante fotos o video los resultados obtenidos y los tiempos que
pasaron (cada fotografía debe tener identificado el tiempo que paso desde el
momento que se inició la práctica hasta no observar más cambios).
G. ¿En este proceso se realiza alguna reacción química?
H. ¿Hay relación entre el proceso de cristalización y el tiempo?
I. ¿Hay relación entre la cantidad de sal añadida y la cristalización?
J. ¿Qué importancia tiene el concepto de solubilidad para esta práctica?
K. Elabore las conclusiones que pudo extraer después de terminada esta
práctica.
4. Un árbol de cristales.
Para esta práctica es necesario que los estudiantes soliciten el siguiente material
del laboratorio: un vidrio de reloj, una pipeta. Los estudiantes deben traer de su
casa una botella con tapa, un trozo de cartón, un pedazo de carbón mineral,
colorante para alimentos y sal de mesa.
El procedimiento a seguir es el siguiente. Coloca dentro de la botella 10 ml de
agua, 15 g de sal de mesa, 3 ml de amoniaco y unas gotas de colorante, de
acuerdo a lo que crean necesario para dar color a la solución. Agite esta mezcla
vigorosamente hasta que se vuelva una solución homogénea. Sobre un vidrio de
reloj coloque un trozo de carbón mineral y en otro un cartón cortado en forma de
árbol y con base para que se sostenga. Vierte en cada vidrio de reloj la mitad de la
mezcla. Toma fotografías del proceso y una cada día hasta que no observe
cambios. Prepare una exposición que contenga los siguientes parámetros y
conteste las siguientes preguntas:
La exposición debe contener los parámetros y las preguntas que se relacionan en
la práctica anterior. Además al día siguiente cuando se haya evaporado la solución
intenta preparar otra vez la misma solución pero con otro colorante y deje que se
evapore de nuevo sobre el mismo objeto poroso (carbón y cartón).
5. Bosque de aspirina:
Esta práctica la realizaré personalmente ya que ella requiere un seguimiento más
largo. Finalizada las exposiciones de los estudiantes presentaré la exposición con
los mismos parámetros de las anteriores exposiciones.
Duración estimada de la actividad
100 minutos (2 sesiones de clase)
JUSTIFICACIÓN
3.3. CLASE III. MINERALES DE LA CORTEZA TERRESTRE
OBJETIVO
Reconocer y describir la estructura interna de los minerales.
Clasificar correctamente los minerales de acuerdo con sus propiedades físicas y químicas.
MATERIALES
Lectura minerales.
ACTIVIDAD
Duración estimada de la actividad
JUSTIFICACIÓN
https://sites.google.com/site/ampliabiogeo/materiales_terrestres/ambientes-de-cristalizacion
JUSTIFICACIÓN
3.4. CLASE III.
OBJETIVO
MATERIALES
ACTIVIDAD
Duración estimada de la actividad
JUSTIFICACIÓN
LECTURA PARA LA CLASE III
