Colegio

Estanislao Zuleta IED“Formación de ciudadanos competentes a través del

uso de los medios de comunicación y las nuevas tecnologías de la información al servicio de la

comunidad”

Área(s):CIENCIAS NATURALES

CódigoGT-PPF-EZ-

01Nombre y/o temática de la guíaESTADO DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA “ESTADO SÓLIDO”

Versión01-12-18

Docente:SAMALI PINZÓN CORREA

Curso:10

Fecha09/04/2012

Objetivo: Reconocer las características del estado de agregación sólido y compararlos con los otros estados de agregación.

Competencia a desarrollar:Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos

Desempeño esperado:En un nivel incipiente, observa y analizaun fenómeno, hecho o situación de la vida cotidiana; formula una hipótesis, experimenta y obtiene las conclusiones correspondientes.

a. Materiales

Previo al desarrollo de esta clase se pedirá a los alumnos que traigan material de entrecasa dependiendo de las actividades prácticas que se especificaran en la metodología.

b. Actividad para la casa

De acuerdo a lo que el estudiante conoce de los estados de agregación se le pondrá a comparar diferentes sustancias desconocidas cuyas características se relacionan en la tabla 1, de las cuáles deberá inferir en qué estado de agregación se encuentra y justificará cada una de las decisiones tomadas, presentando sus conclusiones teniendo en cuenta el modelo presentado en la tabla 2.

Tabla 1. Datos de sustancias desconocidas para la actividad de reconocimiento del estado de agregación de las sustancias de acuerdo a algunas propiedades

Sustancia Forma Color Volumen Sabor

A Fija Rojo Fijo Dulce

B Variable Blanco Variable Salado

C Fija Incoloro Fijo Insípido

D Variable Rojo Variable Rancio

E Variable Blanco Fijo Dulce

Este cuadro es un modelo para completar por parte del estudiante

Tabla 1. Resultados de actividad estados de agregación

Sustancia Estado de agregación Justificación

A

B

C

d. Actividad para la sala de Tics

Cuando se actúa sobre las fuerzas entre partículas, se modifica el estado de agregación de una sustancia; por ejemplo, variando la temperatura de la misma. Para la visualización de este hecho es importante que los estudiantes entren a la siguiente página de internet. (http://roble.pntic.mec.es/cgee0005/cidead_fyq3/3quincena3/3q3_contenidos_3a.htm#) que tiene una presentación interactiva del estado sólido y el efecto de la temperatura sobre las moléculas, además trae unas preguntas que deben solucionar y entregar después de la clase, para ello se cuenta con la sala de tics del colegio.

Cambiar de estado una sustancia es un proceso básicamente análogo en cualquiera de los casos aunque adopte distintos aspectos según el rango de temperatura que se requiera.

En la página de internet (http://www.luventicus.org/articulos/03N024/index.html) se puede complementar los conceptos de cambios de estado de la materia picando sobre las palabras que aparecen en el gráfico se accede a información específica adicional. Además, debajo del cuadro hay una serie de ejercicios a los cuales se les puede verificar las repuestas inmediatamente, por tanto, es posible que el estudiante se retroalimente inmediatamente. (BANCHIO, 2003)

Esta actividad de reconocimiento de lo estados de la materia y los cambios que se producen entre ellos se finalizará con una práctica de laboratorio, en el que se deben identificar por primera vez propiedades físicas del estado sólido y acercamiento al estado cristalino, comprobando algunos métodos que podrán servir más adelante para la purificación de las sustancias.

e. Duración estimada de la actividad

200 minutos (5 sesiones de clase)

f. Metodología General de la práctica

Los estudiantes deberán previamente preparar un pre-informe de la práctica, cada grupo de trabajo tendrá que realizar una de las experiencias que se especifican a continuación según sean asignadas en clase para luego socializar los conceptos teóricos de la experiencia, la metodología empleada, los resultados y conclusiones obtenidas.

EXPERIENCIA 1 FUSIÓN

Material- Cuchara grande Mechero- Pinza de madera trozo de plomo o estaño.- Arcilla o barro parra hacer cerámicas

PROCEDIMIENTOColocar sobre la cuchara el trozo de plomo o de estaño y calentarlo con la ayuda del mechero. Prepare un molde de arcilla con la figura deseada para el metal, vierta lentamente el contenido de la cuchara de combustión sobre el molde y espere que nuevamente se solidifique el metal, desmóldelo y observe si tomo la forma que se deseaba.

CUESTIONES- Explicar el fenómeno observado ¿se pueden hacer figuras con este metal? ¿De qué forma?- ¿A que se debe el gran uso y aplicaciones de este material? Enumera las aplicaciones. (GONZALEZ,

2001, pág. 17)

EXPERIENCIA 2 VAPORIZACIÓN-EBULLICIÓN

Material- Vaso de precipitado de 100 cm3 Agua salada- Mechero Agitador- 1 recipiente (baño maría) Balanza

Preparar el agua salada (se pesan unos 10 gr. de sal y se disuelven en un 80 ml de agua) para calentarla dentro del vaso de precipitado, de forma lenta al baño maría, desde que comienza la ebullición hasta la total evaporación y obtención de la sal purificada en cristales.Pesar de nuevo la sal resultante estimando el % de pérdidas si se hizo a través de una disolución.Cuestiones

- ¿Cuál es el % de sal en el agua salada preparada? - Compara la experiencia con el proceso que se sigue en las salinas.- ¿Qué es la ebullición? ¿en qué consiste la vaporización? ¿cómo se suele llamar la vaporización de la

superficie del líquido?- Si no se calienta y se deja mucho tiempo al aire libre ¿se evaporará el agua? ¿A dónde se ha

marchado? ¿de dónde ha tomado la energía el agua para la evaporación? (GONZALEZ, 2001, pág.18)

EXPERIENCIA 3 SUBLIMACIÓN

Material

- Cápsula de porcelana - Trozos de yodo- Mechero - Pastillas de naftalina para la ropa- Tubo de ensayo - Pastillas ambientadoras o desodorantes- Tapón de caucho para el tubo - Tetracloruro de carbono CCl4

Procedimiento

Tomar unos gramos de yodo y colocarlos en la cápsula de porcelana. Calentar muy suavemente. Con las pastillas ambientadoras o de naftalina, colócalas en un ambiente aireado, caliéntalas muy poco sobre la cápsula y observa.

Repite la experiencia del yodo pero colocándolo dentro de un tubo de ensayo tapado ver ilustración 17. ¿Qué ocurre al calentar? ¿Y al enfriar posteriormente? ¿Dónde se queda ahora el yodo? Si le añades un poco de tetracloruro de carbono Cl4C, ¿qué sucede?

Ilustración 1. Montaje experimental para observar la sublimación del iodo Cuestiones

- Explica lo que ocurre en cada caso. - ¿En qué consiste la sublimación?

EXPERIENCIA 4 SOLIDIFICACIÓN

Material- 1 vela - Mechero- Espátula o cucharilla - Recipiente metálico- Aceite mineral

ProcedimientoEncender la vela y comprobar cómo evoluciona la parafina. Deja caer una gota sobre una hoja de papel, otra gota sobre una cucharilla de café calentada previamente y otra sobre un vaso con agua, observa y anota todas las diferencias que ocurren en cada caso. Toma un trozo de la parafina, caliéntalo y luego déjalo enfriar y observar su evolución. En un vaso de precipitado derrita toda la parafina y envásela, en un recipiente metálico previamente encerado con aceite mineral.

Cuestiones- ¿Cómo evoluciona la parafina al enfriarse?- ¿A qué se debe su comportamiento en la cucharilla caliente?- ¿En qué consiste el cambio de estado de la parafina?- Una vez consumida la vela ¿podríamos hacer una nueva vela dispusiéramos de mecha? ¿qué

porcentaje se ha perdido en la combustión, realiza las medidas y cálculos necesarios para determinar este porcentaje? ¿Cuál es la reacción de combustión de la parafina? ¿Qué subproductos se obtienen después de quemar toda la vela?

- El procedimiento de enfriamiento ¿es parecido a meter agua en un congelador?- Al traspasar la parafina al recipiente metálico que forma tomo? ¿Por qué es posible moldear

algunos sólidos?, ¿En qué beneficia este proceso a la industria?, Menciona algunos ejemplos. (GONZALEZ, 2001, pág. 19)

EXPERIENCIA 5 LICUACIÓN

Material- Hielo- Frasco con tapa

ProcedimientoColocar el hielo dentro del frasco y taparlo lo más herméticamente posible para que cuando se convierta en agua, ésta no pueda salir del frasco. Pesa el frasco con el hielo antes de que se derrita. Desde que se coloca el hielo dentro del frasco observar durante unos diez minutos qué le sucede a las paredes exteriores del frasco. Nuevamente pesa el frasco sin secar las paredes de este.

Cuestiones- ¿Qué producto aparece en las paredes exteriores del frasco? ¿puede ser agua del interior.- De dónde sale este líquido? Explica en qué consiste el cambio de estado que ocurrió?- Calcular la cantidad de agua que se adhirió al frasco. - Al levantar la tapa de un caldero que está al fuego escurre agua. ¿De dónde procede?- ¿Podemos provocar esto en el laboratorio? Colocar un azulejo encima de un vaso de agua

hirviendo. ¿Cómo se podría calcular la cantidad de agua que cambio de estado? Comprueba experimentalmente la propuesta. (GONZALEZ, 2001, pág. 20)

EXPERIENCIA 6 LA FUSIÓN

FundamentoEl comportamiento de distintos sólidos ante un calentamiento es diferente, siendo el indicador más notorio la fusión.MATERIAL

- Tapa de lata de conservas- Base soporte con nuez, aro- Mechero y vela, cera.- Limaduras de hierro, azufre- Cloruro de plata- Plomo, estaño, trozo de alambre de cobre

DESCRIPCIÓNRealizar con una herramienta, tres abolladuras en una misma depresión circulas de la tapa. Colocar aquí el tamaño de una lenteja de cera, azufre y cloruro de plata. En la misma depresión distribuir las demás sustancias de igual forma. Situación y cantidades han de ser las mismas.

Ilustración 2 Montaje fusiónMontar el dispositivo de la ilustración 18 con la vela en el eje de la tapa e ir acercando poco a poco el aro con la tapa, hasta que llegue a distancias en que comienza a calentarse suavemente. Cuando el calentamiento de la vela sea poco, a pesar de la cercanía, sustituirla por un mechero.

CUESTIONES

- ¿Qué orden de fusión se observa? - ¿Será el mismo comportamiento el de la cera que el de un trozo de vela o un poco de parafina?

Compruébalo. - ¿Por qué funden unas sustancias antes que otras? ¿Qué les sucede a las que necesitan más

energía? - ¿Podrías calcular los puntos de fusión con alguna variante?- ¿Te puede servir esto para estudiar comparativamente la fusión de otras sustancias?- Cuáles ensayarías? Compruébalo.

En la siguiente sesión de clase se socializará cada una de las prácticas, el profesor intervendrá en el momento que crea que debe reforzar alguno de los conceptos o hacer alguna precisión.

La siguiente práctica de laboratorio la realizará todo el grupo con el fin de afianzar los conceptos aprendidos con las prácticas anteriores y que en el momento que se realice la identificación de minerales presentes en una muestra de suelo los estudiantes sean capaces de proponer esta metodología para purificar o verificar si se trata de una mezcla o de una sustancia pura. (GONZALEZ, 2001, pág. 20)

FUSION Y SOLIDIFICACIÓN DEL NAFTALENO

FundamentoLos sólidos presentan una forma propia y en general son más densos que los líquidos. Los sólidos están formados por moléculas fuertemente unidas entre sí por fuerzas intermoleculares de cohesión. Estas moléculas ocupan posiciones fijas, pero pueden oscilar alrededor de su posición con pequeños movimientos vibratorios. La amplitud de es movimientos depende de la energía interna del cuerpo, reflejado por la temperatura.Muchos sólidos presentan formas geométricas en su estado natural (cristales), que pueden ser visibles a simple vista (sal común, cuarzo, mármol, etc.) o sólo por procedimientos complejos.Calentemos una sustancia sólida hasta que pase a líquida (fusión) y dejar enfriar el líquido para que vuelva al estado sólido (solidificación)

MATERIAL- Base soporte, aro, 2 nueces, malla de asbesto, 2

pinzas- Mechero- Vaso de precipitado de 250 cm3

- Tubo de ensayo ancho- Agitador- Termómetro- Cronómetro- Microscopio- Naftaleno

DESCRIPCIÓNMontar el esquema adjunto colocando agua en el caso hasta sus 2/3. Poner en el tubo de ensayo un poco de naftaleno en polvo y el termómetro. Cuidar que el bulbo del termómetro quede completamente cubierto por el naftaleno y que el tubo de ensayo con el naftaleno este completamente sumergido en el agua (baño maría) Agitar continuamente el agua y anotar la temperatura cada 1/2 minuto, y las observaciones más destacables

Ilustración 3. Montaje para la experiencia solidificación del naftaleno.

Cuando la temperatura sea de unos 85 °C, retirar el mechero, esperar un poco y volver a anotar las temperaturas cada 1/2 minutos y observaciones sin dejar de agitar el agua, completando las tablas que se proponen. Al llegar a los 60ºC concluye la experiencia.

Tabla 2. Resultados de experimento de recristalización por fusión del naftaleno. Calentamiento

Enfriamiento

tiempo temperatura observaciones tiempo temperatura observaciones

. Cuando tenga los cristales recristalizados tome una pequeña porción observelos al microscopio los cristales realice un dibujo de estos, tratando de representar su geometria.

CUESTIONES- Qué cambios se han producido?. Describe los cambios de estado acontecidos.- Representa gráficamente los datos de temperatura (eje y) y tiempo(eje x) para el

calentamiento y para el enfriamiento del naftaleno- Estudia las gráficas obtenidas y expresa las conclusiones con claridad interpretando los

resultados. Compara las gráficas obtenidas con las de otros equipos de trabajo, realiza conclusiones.

- ¿Qué ocurre con la temperatura mientras se producen los cambios de estado? ¿Cuál es el punto de fusión del naftaleno? ¿y el de solidificación?

- ¿Qué importancia tiene el punto de fusión de una sustancia pura?- ¿Qué ocurre con la energía comunicada durante los cambios de estado?- ¿Por qué se calienta el naftaleno al baño maría, en lugar de hacerlo directamente a la

llama, lo que hubiera resultado más rápido y cómodo ¿por qué se agita el agua continuamente?

- ¿Cómo operar para encontrar un punto de fusión superior a los 100°C?- El punto de fusión de una sustancia pura es una de sus propiedades características por la

cual se puede identificar, y detectar además la presencia de impurezas en una sustancia que se creía pura. ¿En que se basa dicha detección?

- ¿Cómo explicas mediante modelos la diferencia entre sólido cristal y amorfo? ¿El naftaleno es un cristal?

- A que sustancia observadas en una de las clases anteriores (fotografias con microscopio electrónico) se parece, que tipo de cristal es el naftaleno.

- Cuando el magma eruptivo procede de los volcanes, sale a la superficie terrestre, se enfría y solidifica. Las rocas eruptivas resulta pueden estar formadas por masas amorfas o por mezclas de cristales. ¿A qué atribuyes esta diferencia? (GONZALEZ, 2001, pág. 21)

a. Duración estimada de la actividad 250 minutos 6 sesiones de clase

b. Justificación Teórica Todas las sustancias sólidas se caracterizan por tener forma y volumen constantes y por ser (casi) indeformables.Estas propiedades se explican teniendo en cuenta que las partículas que los constituyen ocupan lugares fijos en el espacio ordenándose en redes cristalinas.La ordenación en redes cristalinas de las partículas se puede reflejar a nivel macroscópico con la simetría observada en los cristales del sólido.Aunque las partículas ocupan lugares fijos en el espació, se encuentran vibrando. Conforme aumenta la temperatura, aumenta la amplitud de oscilación de las partículas (aumenta su energía total) aumentando la distancia que las separa y así el sólido aumenta su volumen. A este fenómeno lo llamamos dilatación. (3q3 3, 2011)