encarnacion gonzalez ojeda01

ISSN 1988-6047 DEP. LEGAL: GR 2922/2007 Nº 22 – SEPTIEMBRE DE 2009

C/ Recogidas Nº 45 - 6ºA 18005 Granada [email protected] 1

“DIVIÉRTETE CON LA QUÍMICA”

AUTORÍA ENCARNACIÓN GONZÁLEZ OJEDA

TEMÁTICA FÍSICA Y QUÍMICA

ETAPA SECUNDARIA Y BACHILLERATO

Resumen

Debido al carácter optativo que tiene actualmente la Física y Química dentro del Sistema Educativo, debemos proponer actividades experimentales y extraescolares que llamen la atención del alumnado sobre esta materia. En esta publicación os propongo algunas prácticas de laboratorio para que las realicéis con vuestros alumnos, veréis como les encantan.

Palabras clave

Estequiometría, precipitación, ácido-base, redox, cristalización,…

Introducción.

La química es una ciencia experimental, y por ello es necesario realizar prácticas de laboratorio que el alumno, utilizando aparatos, manipulando productos químicos y empleando instrumentos de medida, adquiera la destreza necesaria para llegar a interpretar el comportamiento de la materia y de la energía. Mediante la observación experimental se establecen unos principios cuya aplicación evita una memorización excesiva.

Como profesores debemos transmitir a nuestros alumnos interés por la actividad científica, descubriendo la validez y limitaciones del método científico, y que el alumno adquiera el hábito de formular preguntas, tratando de comprender, en lugar de darse por satisfecho con afirmaciones dogmáticas o la memorización de conceptos.

El objetivo de estas prácticas es poner al alumno frente a una serie de experimentos que le permitan ganar experiencia y hacer sus propios descubrimientos sobre las leyes y principios que unifican la química, haciéndosela más comprensible. Para ello, intentaremos que la mayoría se realicen con productos que resulten familiares, o que expliquen los procesos químicos que ocurren en su entorno. Se pretende también hacerle metódico y observador, al seguir los experimentos de forma controlada, enseñándole a recoger y ordenar los datos experimentales que después deberá interpretar de acuerdo con sus conocimientos teóricos.



Los alumnos deben adquirir la idea de lo que significa abordar los problemas científicamente, realizando su propia investigación acerca de la naturaleza de las cosas y asimilando la información obtenida por las investigaciones de otros. Deben tener oportunidades de observar y explorar, de modo que puedan desarrollar una forma de pensar imaginativa y disciplinada y lleguen a ser completamente conscientes del importante papel que la ciencia desempeña en la vida moderna.

Los conceptos así como los materiales y técnicas que se usen para demostrarlos, dependen del nivel de desarrollo alcanzado por los alumnos y deben escogerse en concordancia con éste. El trabajo en el laboratorio implica tres fases en las que el alumnado debe tomar parte activa:

- Planear el experimento

- Realizar el trabajo experimental

- Discutir las conclusiones.

La importancia de tener unos experimentos programados, referidos a los fundamentos teóricos en la enseñanza de la química está justificado por la gran extensión del programa de química en los distintos niveles y la diversidad de campos de aplicación que esta ciencia tiene en la sociedad actual.

Actividad “ Diviértete con la química”

Aquí os propongo algunas prácticas muy divertidas que podéis trabajarlas fácilmente algunas de ellas incluso las pueden preparar ellos fuera del instituto:

1.- “Volcán en erupción”, con esta práctica se pretende trabajar el concepto de reacción y ecuación química, además de estequiometría o cálculos en masa. Por su espectacularidad le va a encantar al alumno, además le va a permitir entender mejor los conceptos de reactivos, productos y reacción química. Se puede utilizar para el Segundo Ciclo de Secundaria sin trabajar los conceptos de estequiometría y rendimiento y para 1º de Bachillerato introduciéndolos.

Introducción

Un volcán es una fisura en la corteza terrestre que está en contacto con una zona magmática y que bajo ciertas condiciones permite la salida de materias fluidas o sólidas a alta temperatura (lava). Existen dos tipos de lava; una más fluida y por lo tanto más destructiva y otra más viscosa de avance más lento. Por todos son conocidos los efectos devastadores de una erupción volcánica, pero también es un espectáculo majestuoso y francamente atrayente.



Objetivo

Realizar una reacción química con productos cotidianos presentes en las casas.

Material de laboratorio y reactivos químicos.

• Botella de plástico de 33ml. • Vinagre. • Pimentón. • Harina. • Agua. • Bicarbonato sódico

Procedimiento.

Se llena la botella con agua hasta aproximadamente un tercio de su volumen.

Sobre ésta se adiciona vinagre hasta completar algo más de los dos tercios de dicha botella. Se añade un poco de harina para que sea un poco más espeso y la lava tenga un aspecto más espumoso. A esta disolución se echa una cucharada de pimentón que dará color rojo a la “lava”. (Ahora se coloca la botella en el interior de un volcán fabricado con cartón y coloreado con pintura; de tal modo que al tener lugar la r.química la “lava” generada ascienda por el cuello de la botella y resbale por las paredes del volcán.

Para que se produzca dicha reacción se añade por la boca del volcán un par de cucharadas de bicarbonato sódico. Al entrar en contacto este sólido con el acido acético contenido en vinagre tiene lugar el siguiente proceso donde se genera dióxido de carbono que empuja la lava hacia el exterior:

Vinagre + Bicarbonato sódico -------- �� Dióxido de carbono + agua + acetato sódico

Se pueden construir volcanes muy diferentes empleando pasta de papel que una vez seca se recubrirá con una pintura plástica capaz de soportar la “lava” que no es más que una disolución acuosa. Además se usará como boca del volcán el tapón de la botella perforado; ya que así se consigue que el cierre del lugar donde va a tener la reacción sea hermético y que la “lava” tenga un único camino de avance.

Cuestiones:

1. Escribe la ecuación química correspondiente a la r.química. ( Acido acético :CH3COOH y acetato sódico: CH3COONa )



2. Observa si en la r.química hay desprendimiento de calor. ¿Cómo se llaman estas rquímicas donde se absorbe o desprende calor?

3. Si partimos de 20 g. de bicarbonato que cantidad de dióxido de carbono se desprende.¿Y si el rendimiento de la reacción es del 80%?

4. ¿De qué cantidad de bicarbonato partimos para obtener 80 gramos de acetato sódico? ¿Y si el bicarbonato tiene una pureza del 20%?

2.- “ Transformando el agua en vino y… en más” con esta práctica trabajamos el concepto de indicador en 2º de Bachillerato en el bloque dedicado a ácido- base, la experiencia llama la atención debido al carácter mágico que lleva asociado.

Material

• Seis copas de vino

• Vasos de precipitados

• Bureta

• Reactivos:

- Etanol,

- Indicador ( fenolftaleína y m-nitrofenol),

- Disolución de NaOH 0,2M

- Disolución de HCl 1,0 M

Procedimiento

Se preparan las siguientes disoluciones, que denominamos según el color que producirán, en 100 ml de etanol:

- Roja: 0,3 g de fenolftaleína y 0,6 g de m-nitrofenol.

- Naranja. 0,09 g de fenolftaleína y 1,2 g de m- nitrofenol.

- Amarilla: 1,2 g de m-nitrofenol.

- Verde: 0,12 g de timolftaleína y 1,2 g de m- nitrofenol.

- Azul: 0,3 g de timolftaleína.

- Violeta: 0,18 g de fenolftaleína y 0,08 g de timolftaleína.



Se toman seis copas de vino (cristal incoloro y transparente) y en cada una de ellas se añaden entre cinco y diez gotas de las disoluciones anteriores. Se deja evaporar el disolvente y el residuo que queda es una pequeñísima cantidad de sólido blanco apenas perceptible.

Ahora se añade a cada una de ellas unos 30 ml de disolución de NaOH 0,2M agitando para que, al disolverse y virar el indicador, el líquido, inicialmente incoloro adquiera la coloración indicada.

El título de esta práctica se debe a que la primera disolución que se realiza es la de color violeta y se asemeja al color del vino tinto, pero pueden hacerse también referencias al arco iris ya que se utilizan los tres colores primarios y los tres secundarios.

A continuación se añade a cada copa suficiente cantidad de HCl 1,0 M hasta que se produzca el viraje de los indicadores, quedando todas las disoluciones incoloras ya que todos los indicadores utilizados son monocoloreados y sólo presentan coloración en medio básico.

3.- “Lluvia de oro”, con esta práctica trabajamos los conceptos de precipitación y solubilidad, es adecuada para realizarla en 2º Bachillerato en el bloque de equilibrios heterogéneos y como práctica de cátedra en Secundaria.

Objetivo

• Observar una reacción de precipitación • Comprobar que la solubilidad de las sustancia varía con la temperatura.

Introducción Cuando dos compuestos solubles se disuelven en un disolvente, como el agua, pueden reaccionar produciendo un compuesto insoluble que se llama precipitado. Este enturbia la disolución y puede depositarse en el fondo. Material que necesitamos

• 3,3 g de nitrato de plomo II, Pb(NO3 )2 , disueltos en un litro de agua. • 3,3 g de yoduro de potasio, Kl, disueltos en un litro de agua. • Dos tubos de ensayo. • Dos pipetas de 5 cm 3 . • Un mechero de gas para calentar el tubo de ensayo, con las correspondientes pinzas.



Procedimiento Si ponemos en contacto el yoduro de potasio, Kl, y el nitrato de plomo II, Pb(NO3 )2 , se transforman en

nitrato de potasio, KNO3, y yoduro de plomo II, Pbl2. Este proceso está descrito por la ecuación:

2 Kl +Pb(NO3 )2 . 2 KNO3 +Pbl2

La flecha hacia abajo indica que el producto no se disuelve en agua y precipita. Este compuesto es amarillo y al precipitar parece una lluvia dorada.

Para conseguirlo disuelve los 3,3 g de cada sal en un litro de agua, en botellas separadas.

Toma, con pipetas distintas, 5 cm 3 de cada disolución y viértelos en cada tubo de ensayo. Echa el contenido de un tubo en el otro. El aspecto transparente de cada reactivo se convierte en amarillo turbio. Es el yoduro de plomo II que precipita. Calienta con cuidado el tubo de ensayo con la llama del mechero, paseando el tubo por la llama con un movimiento de vaivén.No sigas calentando cuando comience a hervir. En este momento el aspecto se volverá casi transparente: como casi todos los sólidos, el yoduro de plomo II se disuelve mejor en agua caliente que en agua fría. Espera unos instantes y pon el tubo debajo del grifo del agua fría, con cuidado de que no entre agua en el tubo. En pocos minutos se verán unas pequeñas escamas doradas moviéndose en el agua. Es el yoduro de plomo II de nuevo. ¡Parecen de oro!

4.-Convertir cobre en plata y oro. Esta práctica la podemos realizar para Secundaria solamente para que la observen utilizando unas monedas de cobre, o para 2º de Bachillerato trabajando los conceptos de oxidante y reductor y reacciones redox. Material

• Vaso de precipitados • Reactivos:

- Hidróxido sódico - cinc en polvo - agua - ácido clorhídrico - monedas de cobre

Procedimiento



Se disuelve un par de cucharillas colmadas de hidróxido sódico (NaOH) en un vaso con unos 50 ml de agua. Se añade a la disolución de NaOH cinc en polvo y se calienta a ebullición suave. Mientras la disolución sigue en ebullición, se sumergen varias monedas de cobre en una disolución de ácido clorhídrico (HCl) para limpiarlas y se enjuagan con agua del grifo, de forma que queden bien brillantes. Conviene usar unas pinzas metálicas para manipular las monedas. Se pueden usar monedas de 1, 2 y 5 céntimos de euro. Seguidamente se introducen las monedas en la disolución de NaOH y cinc y se mantiene a ebullición. Al cabo de unos minutos las monedas adquirirán color plateado. Para comprobar que las monedas ya están plateadas se pueden extraer de la disolución usando las pinzas, e introduciéndolas de nuevo en el recipiente si no se ha completado el recubrimiento. Así parece que el cobre se ha convertido en “plata”. Para convertir la “plata” en “oro” se coloca una de las monedas a unos dos centímetros de una llama oxidante (llama azul), moviéndola y volteándola periódicamente para que el calentamiento sea homogéneo. Transcurrido uno o dos minutos se observará que la moneda se vuelve dorada.

5.-La estalagmita instantánea. El acetato de sodio tiende a formar disoluciones sobresaturadas que cristalizan inmediatamente cuando se ponen en contacto con un cristal de la misma sal o cualquier partícula sólida que actúe como núcleo de cristalización.

El acetato sódico está disuelto en la poca cantidad de agua que añadimos en la propia agua de cristalización que conlleva. Cuando se prepara la disolución parece cono si se fundiera, pero cuando se enfría sigue en estado líquido ya que es disolución.

En nuestra casa podemos preparar acetato sódico a partir de vinagre y bicarbonato o sosa, aunque no tiene las propiedades del reactivo comercial.

Material • Vaso de precipitados de 250 ml

• Vidrio de reloj

• Mechero, Trípode y rejilla para calentar.

• Balanza

• Reactivos.

- Acetato sódico trihidratado

- agua destilada

Procedimiento



Pesar en un vaso de 250 ml, 100 g de acetato sódico trihidratado y añadir unas 10 ml de agua. Calentar el vaso agitando continuamente hasta obtener una disolución clara. Tapar con un vidrio de reloj, para evitar que puedan caer partículas de polvo y dejar enfriar hasta temperatura ambiente.

Sobre un vidrio de reloj grande colocar unos cristales del mismo acetato sódico y verter lentamente, por encima de éstos la disolución anterior. La disolución sobresaturada cristaliza inmediatamente formando una estalagmita.

Observar como la estalagmita se calienta ya que la cristalización es un proceso exotérmico. La estalagmita puede recogerse y utilizarse de nuevo.

Bibliografía.-

Eva María Sánchez Escribano. 2004. Prácticas de Química para Ciclos Formativos. Diego Marín. Murcia.

http://www.jpimentel.com/ciencias_experimentales/pa gwebciencias/pagweb/la_ciencia_a_tu_alcance_II/quimica/Exp_qui_lluvia_oro.htm

Autoría

� Nombre y Apellidos: ENCARNACIÓN GONZÁLEZ OJEDA � Centro, localidad, provincia: CÓRDOBA � E-mail: [email protected]

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