1

Curs d'Estiu d'Experimentació en Ciències Fundació Catalana per la Recerca Dia 3 de Juliol – 9 a 14:00 h Experiments de Química interessants per a l’ESO. Josep Corominas, Llicenciat en ciències químiques. Professor de física i química d’ESO i batxillerat. Col·laborador del CESIRE-CDEC.

Primera part Divendres 3 de juliol 09.00-11.00. Introducció als tipus d’experiments. Què són experiments il·lustratius, les activitats pràctiques, les demostracions POE i les petites investigacions.

Els Experiments il·lustratius són activitats que pretenen familiaritzar amb un fenòmen o amb un fet. La seva utilitat és explicar un concepte, facilitar la seva comprensió i sobre tot provocar en l'alumne/a la necessitat de reflexionar sobre el fet. Exemple: L’oli és més viscós que l’aigua, però és menys dens. Els experiments POE Un cas particular són els experiments POE (Predir-Observar-Explicar) El professor els pot emprar per obligar als alumnes a trobar una explicació que més tard haurà de ser contrastada, també per detallar el significat d'un terme nou i fins i tot per avaluar. En realitat la majoria dels experiments del tipus demostracions admeten plantejar-se com a activitats del tipus predir-observar-explicar. Els experiments del tipus demostracions en el laboratori o a l'aula són útils sempre que no es limitin a la mera demostració i explicació "correcta" per part del professor. La condició indispensable perquè siguin profitosos està a fer un ús conscient de les experiències, tenint en compte la manera com aprenen els estudiants. Per això, tot experiment ha de ser debatut, analitzat i criticat. Qualsevol possible interpretació subministrada pels alumnes ha de ser sotmesa a contrast Els experiments de predicció-observació-explicació poden ser un mètode idoni per estimular l’ interès per la ciència; sense oblidar que no són més que la primera baula que serveix per captar l’ interès i permetre després a cada estudiant ampliar el camp de l'experimentació, dissenyant noves experiències que li permetin respondre a noves qüestions que es pot plantejar. Es recomana que en alguns casos s'utilitzin activitats POE en què sigui suficientment fàcils de predir el que succeirà per evitar l'actitud d'alguns estudiants que raonen dient el contrari d'allò que suposen que succeirà, simplement perquè arriben a desconfiar de si mateixos. Exemple: Quin glaçó es fondrà abans? Els Exercicis pràctics són activitats on l'alumne ha de trobar un valor experimental, després d'haver fet un experiment seguint un guió més o menys detallat. Serveixen per valorar les habilitats de muntatge d'aparells, ús d'instrumental, prendre mesures, confeccionar taules de dades, gràfiques, capacitat de llegir i entendre un text científic i redacció d'un informe. La majoria de les pràctiques que es realitzen actualment en els centres de Secundària i les que hom troba en els llibres de text són d'aquest tipus. Exemple: Comprova que pressió i volum són inversament proporcionals

Comparant viscositats: Es mostren tres tubs d’assaig. Un amb aigua, un amb oli i un amb glicerina. Els tres tubs estan plens, deixant només una bombolla d’aire. Es capgiren i es mostra com els tres líquids llisquen de diferent manera. A més viscositat, més temps en pujar la bombolla d’aire

Es necessiten dues superfícies de diferent material: una de fusta o plàstic (aïllant tèrmic) i l’altre metàl·lica, per exemple una paella (bon conductor tèrmic) A cada una es diposita un glaçó. Es demana que facin una previsió de quin glaçó es fondrà més ràpidament i que argumentin per què

2

Les Petites investigacions estan plantejades com un problema que cal resoldre primer el.laborant una hipòtesis de treball, desprès buscant el procediment experimental millor per trobar una resposta, realitzant-lo i contrastant el resultat experimental obtingut amb l’ hipòtesi inicial. Aquestes activitats han d'estar dissenyades de manera que l'alumne treballi com ho fan els científics. Exemple: Ja saps que hi ha reaccions químiques que generen electricitat, és el cas de les piles i bateries. Amb el que puguis trobar a la cuina de casa teva, has d’aconseguir generar electricitat que pugui encendre un Led

Com treballar mesures. Mesures de massa, de volum de líquids i de volum de gasos. Importància de saber determinar la sensibilitat d’un aparell (balança, proveta, vas de precipitats, regle). Xifres significatives. Exemple de mesures de volums de gasos: Quina és la teva capacitat pulmonar? Aplicació del model cinèticomolecular . Què és un “model”?. S’entén com a model teòric la interpretació i representació d’un fenomen que fan els científics experts en el marc d’una teoria científica. Com interpretar la propietat de que els gasos es poden comprimir a partir del model? El model dels gasos aplicat a interpretar altres propietats: la pressió, la difusió. Difusió d’un gas. (demostració del professorat)

Material Tub de polimetacrilat entre 0,5 m i 1 m de longitud, diàmetre aprox. 2 cm Tira de paper indicador Dos taps de goma amb un forat que ajustin al tub Tires de paper indicador universal Amoníac

Clavar uns quants bastonets en els forats dels taps de goma. Mullar els extrems dels bastonets d’un dels taps amb de dissolució NH3 Observar com els papers indicadors van canviant de color a mida que passa el temps

temps / s

dis

tàn

cia

/ c

m

0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.00.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

Sobreviure sota l’aigua respirant l’aire d’un pneumàtic ! A la pel·lícula “Panorama para matar”, els dolents envien a James Bond inconscient, tancat dins del seu cotxe al fons d’un llac. A mida que el cotxe s’enfonsa, James Bond va agafant consciència d’on está... però en lloc de sortir nedant del cotxe, es queda dins l’aigua, obre la vàlvula d’un dels pneumàtics del cotxe i respira el seu aire ! És possible sobreviure respirant l’aire dels pneumàtics d’un cotxe? Primer ens cal saber quan d’aire hi cap en els nostres pulmons, després caldria saber quan d’aire hi ha dins un pneumàtic d’automòbil inflat. Com podem saber la nostra capacitat pulmonar?

Les respostes a l’annex 1

PropDens

1

2

3

CanvVolatUna vlíquidTambes potEls líq Sublim

MatePots Plat dPolilGlaçColoLupa Proce1- Po2- Ca3- Da4- EsExam ADVi en c

AMPLIAfer un càl

ietats caracsitat. Com me- El cas més

2- Bandes deEs preparenprimer es dLes solucioEn un tub d

http://youtprofessora

- Com mantPer a la netAquest gas l'aire. Es po

vis d’estat. Vilitat. Diverso

vegada ben tand dins es volatibé s'obté el mat extreure l'airquids poden s

mació (demos

Material Xeringa de

un forati resiste

Clau de treBalança de ProcedimenMuntar la cpoder passaMesurar la Deixar entrla massa deLlegir el vodins la xerin

erial de vidre amb tade cuina fondo l (para-diclorobons i aigua cal

orant alimentari a

ediment osar dins el pot apgirar el pot i pamunt (el que asperar uns 10 mminar els cristal

VERTÈNCIA Dcap cas no s’obr

ACIÓ POSSIBLlcul aproximat d

terístiques esurar la denss difícil: la den

e colors. Solucn diferents soludissolt una culleons es poden acod’assaig i amb a

tu.be/1-xK9igat de ciències

tenir una bomteja de material té una massa m

ot omplir un rec

Volatilitat i os globus de concats es poseniliza més ràpi

ateix efecte si re. er: etanol, aig

stració)

60 mL. L’èmbot petit en l’eix dent) es vies sensibilitat 0,0

nt clau de tres viesar un clau pel fomassa amb la

rar aire, obrint le la xeringa ambolum d’aire quenga.

ap de rosca, que

enzè) enta

de vidre quatreposar-lo en un p

ara és el fons deminuts. Observarlls amb la lupa

DE SEGURETAre si no és en un

LE: Cronometrade la velocitat a

sitat de sòlids, nsitat d’un ga

cions de diferecions de sucre e

erada de sucre, eolorir amb coloajut d’un compt

gfZ-M. “Den de primària i

mbolla de sabó electrònic s'use

molar d'aproximcipient amb aqu

evaporacióolors diferents

n dins un recipdament. una vegada om

gua, acetona, g

ol ha de tenir pode l’èmbol, per

01 g

s en la xeringa. orat fet i immobbalança, M0, ésa clau de tres vb aire. e conté la xering

e tapi bé (es pod

e o cinc pastilleplat amb aigua

e vidre), col·locr com una mica

a

AT: Cal manipuna vitrina amb

3

ar els temps quea que es difonen

de líquids i das. Com mesur

ents densitat em aigua. Per een el segon dueorants alimentartagotes es van c

nsitat i colors”i secundària

flotant en un en uns esprai (“

madament 100 guest gas i fer sur

ó i sublimacs contenen enpient amb aigu

mplerts els gl

gasolina…

ossibilitat de qupoder passar u

Tancar la clau.bilitzar-lo. s la massa de la

vies. Tornar a m

ga. Calcular la d

den aprofitar po

es de "Polil". Tacalenta.

car-hi uns glaçoa de sòlid crista

ular el sòlid amextractor.

e tarden les difen els gasos.

de gasos. rar la densitat

exemple: quatrees, en el tercer trris. col·locant per o

” Revista electnº 6

gas més dens“Dust Off” o “Sg/mol, amb el qurar una bombol

ió tre 1 ml i 2 mua molt calent

obus i tancats

uedar immobilin clau o altre ob

Estirar l’èmbo

a xeringa buida.mesurar ara la m

densitat de l’air

ots buits de men

apar el pot

ons. al·litza per subli

mb guants. El po

erents tires en c

d’un gas amb

e vasos amb 100res....

rdre de densitat

trònica Ciènc

que l’aire Sopla polvo”) quue és unes tres vla de sabó en el

l de líquids dea. Els globus

, es posen en

tzat. (Es fa bjecte rígid

l fins a

massa, M, és

re atrapat

njars)

imació en la par

ot es presenta al

canviar de colo

b una xeringa

0 mL d’aigua, e

ts.

cies. Revista d

ue contenen unvegades més del.

e diferent volad'inflen més s

un recipient d

rt superior del p

ls estudiants ja t

or per

en el

del

n gas. ens que

atilitat. si el

del que

pot.

tancat

4

Discusió de l’experiment: interpretar el que s’ha observat a partir de la teoria cinètico molecular Aplicació de les tècniques de separació de mescles. Planteig de petites investigacions Com a químic/a que treballes en un laboratori de la policia científica reps la següent carta:

Barcelona, 13 de febrer de 2015 Institut d'investigacions Avd. Inspector Puerro, 222 08080 BARCELONA Senyor: M'adreço a vostès per que sospito que algú de la meva empresa intenta enverinar-me barrejant vidre en pols amb el sucre que acostumo a prendre en la meva ensaïmada de l'esmorzar. El meu doctor està convençut que es tracta de vidre en pols. La meva secretària m'ha suggerit que sent vostès experts científics em poden ajudar. Es per això que els envio una mostra del suposat "sucre" que he trobat en l’ensaïmada d'aquest matí, pregant-los que l'analitzin i diguin si les meves sospites són certes. Si us plau, enviïn un informe detallant en lo possible el percentatge de vidre de la mostra. Ben cordialment i molt preocupat:

Soluciona el problema dissenyant un procediment experimental i donant el resultat que et demanen Classificació de les substàncies pures

Informació: Primer cal recordar els tipus de enllaç entre àtoms i les corresponents estructures que es poden

formar: ÀTOMS ENLLAÇATS AMB ENLLAÇ IÒNIC: Formen COMPOSTOS IÒNICS ÀTOMS ENLLAÇATS PER ENLLAÇ COVALENT: - Poden formar MOLÈCULES són les SUBSTÀNCIES MOLECULARS - Poden formar estructures gegants, són els COMPOSTOS COVALENTS ATÒMICS Hi ha encara un tercer tipus d’enllaç: L’ENLLAÇ METÀL·LIC: és una estructura gegant formada per

ions i amb els electrons de valència compartits per tots els àtoms de la xarxa. Per tant, totes les substàncies pures es poden classificar en quatre grups: Les propietats dels quatre tipus de compostos:

METALLS SUBSTÀNCIES IÒNIQUES

SÒLIDS COVALENTS ATÒMICS

SUBSTÀNCIES MOLECULARS

ESTRUCTURES GEGANTS ESTRUCTURES MOLECULARS

5

ELS METALLS: Quasi tots són sòlids i de color gris. Conductors del corrent en estat sòlid i líquid. Exemples: el coure, el ferro, el magnesi... LES SUBSTÀNCIES IÒNIQUES: Són sòlides, amb alts punts de fusió. En general són força

solubles en aigua. En estat sòlid no condueixen el corrent, però en estat líquid i en dissolució aquosa són conductores del corrent elèctric. Aquestes substàncies, es poden cristal·litzar.

Exemples: la sal, el sulfat de coure (II) ELS SÒLIDS ATÒMICS: Tenen una duresa molt elevada (costa molt de ratllar-les i de tallar-les).

La temperatura de fusió és molt elevada. No són solubles en aigua ni en cap altre dissolvent. No condueixen el corrent.

Exemples: el diamant, el ciment... LES SUBSTÀNCIES MOLECULARS: Algunes són gasos i altres són líquides Algunes són sòlides

a temperatura ambient, però fonen fàcilment. La seva solubilitat en aigua, en general és molt baixa. No són conductores del corrent.

Exemples: l'etanol, el diòxid de carboni, el naftalè...

Substància descripció color, estat

condueix el corrent?

fa olor? que passa en escalfar-la?

és soluble en aigua?

la dissolució aquosa és conductora?

quina classe de substància és?

NOTA PER AL PROFESSORAT: - Substàncies que es poden emprar: clorur de sodi, sucre, parafina, nitrat de potassi, fil

de coure, acetona, trossos de ceràmiques, polietilè (un tros de bossa de plàstic), mina de llapis cristalls de quars.

- Convé tenir en una taula un vas de precipìtats de 1000 mL amb aigua molt calenta, per que els estudiant hi submergeixin un tub d’assaig amb la mostra a estudiar.

- Per la prova de conductivitat el millor és muntar un circuit amn una pila, i un brunzidor.

- A l’annex 1 d’aquesta segona part es proposa un exercici de classificació emprant els models d’estructures

Procediment: Observa cada una de les substàncies i fes les proves indicades a continuació. Del resultat de cada prova,

en prens nota en el quadre resum, que tens al final. 1- És sòlida o líquida, quin color té? 2- Prova si és conductora del corrent. 3- Fa olor?. Si fa olor, és senyal que s'evapora fàcilment i per tant la seva temperatura de fusió i

d'ebullició és baixa. 4- Agafa una petita quantitat de substància posa-la en un tub d'assaig que estigui sec i submergeix el tub

en aigua molt calenta duran dos o tres minuts. Observa si es fon fàcilment o no es fon. Observa si és un líquid que s’evapora molt ràpidament

5- Agafa una petita quantitat de substància i posa-la en un vas de precipitats. Afegeix uns 25 cm3 d'aigua i remena per comprovar si és soluble en aigua. Si la substància s'ha dissolt fes la prova 6

6- Prova si la dissolució aquosa és conductora del corrent. Conclusió: Resumeix les teves observacions en el següent quadre:

6

L’aigua és conductora o aïllant? Demostració del professorat Aquesta demostració és útil per discutir qualsevol dels següents temes:

- Els perills de l’electricitat a casa. Per què els endolls no s’han d’instal·lar a prop de llocs on pot haver perill de que arribi l’aigua?

- Si volem fer l’electròlisi de l’agua per comprovar que és una compost, ho podem fer amb aigua pura?

- Com canvia la conductivitat de l’aigua amb una substància iònica? Material Bombeta 100 W, portalàmpades, cables, suport, interruptor Elèctrodes de grafit o d’acer inox. Vasos per aigua. Sal, sucre, gel de bany, vinagre... Procediment Posar primer aigua destil·lada en un vas. La bombeta no s’encén. Afegir una punta de sal, després una mica més de sal... La bombeta cada cop brilla més. Repetir amb aigua de l’aixeta. La bombeta brilla una mica. Afegir gel de bany: brilla més. Repetir amb sucre: la bombeta no s’encén

CursDia 3ExpeJosep

Dive Obse Per und’uns El priposenEl segposter A l’an MaterCinta SolucNitratSolucSolucCarbo

ObseCap aEn aquunes p

Es traQuè e

Predic

- Oq

ObserAcostQuè o Explic

12

d'Estiu d'E3 de Juliol eriments dep Coromin

endres 3 de

ervant canvi

n curs de 2 ESquants canvismer pas es pre

n en contacte igon pas serà apriorment en fo

nnex 2 hi ha u

rial per grup: de magnesi (

ció HCl 1 M t d’amoni o clció de KI 0,1 Mció de CuSO4 0onat de calci (p

ervant canvia on s’inclinaruest experimen

peses que l’equi

acta de saber si eem sabem?

- Tots e- Què p- Quan

ccions

Observeu la balquedarà decanta

rvacions teu una flama alobserveu mentre

cacións 1. Compareu 2. Podeu expl

Experimentade 9:00 a 1e Química

nas,

juliol 11.3

is químics e

SO o 3 ESO, cs. endre nota de de l’aspecte qprendre a escr

orma de fórmu

un possible qü

aproximadam

lorur d’amoni M 0,1 M pot ser un tros

is químics eà la balança?

nt, presentem unilibren.

el ferro en crem

els metalls s’oxipenses que passa

cremem un pap

ança: ara està eada un cop s’ha

l ferro i espereue el ferro es cre

el que heu obselicar el que ha p

ació en Cièn14:00 h interessant

30-14.00

en macroesc

cal introduir el

l’aspecte delsque han quedariure el mateixules de les sub

üestionar per r

ment 1,5 cm)

s de roca calcà

en macroesc Experiment

na balança equi

mar-se guanya o

iden per igual?arà si acostem uper, les cendres

equilibrada. Capa cremat el ferro

u que es cremi tma? I com qued

ervat amb les vpassat?

1

ncies Fund

ts per a l’E

Segona par

cala

l concepte de

s reactius abanat en acabar lax en forma d’ebstàncies.

respondre a l’a

ària o un tros

cala. t POE ilibrada en la q

o perd pes

una flama a un s pesen igual qu

p a on penseu qo que hi ha en u

totalment. da la balança un

vostres predicci

dació Catala

ESO.

rt

reacció quími

ns de la reaccia reacció. equació quími

aula

d’una petxina

qual en un plate

fregall de ferroue el paper, pese

que un dels platets?

n cop s’ha acab

ions.

ana per la R

ica per la obs

ió, del que pas

ica en paraule

a)

t hi ha un frega

? en més? pesen m

bat la reacció?

Recerca

servació

ssa quan es

es i

all de ferro i en

menys?

n l’altre

2

Objectiu: Observar diferents processos on les substàncies es transformen en altres i on, a més hi ha transferències d’energia Procediment: Presta atenció a tot el que passi en els tubs d’assaig, i completa el quadre següent:

Com són les substàncies abans de reaccionar

Què passa mentre reaccionen Com queden desprès de finalitzada la reacció

dissoluciò àcida

tros de magnesi

Reacció entre el magnesi i una dissoluciò àcida

Reacció entre l’aigua i el nitrat d’amoni

aigua

nitrat d'amoni

(en un vidre de rellotge)

Reacciò entre dues dissolucions en la qual es forma una susbtància insoluble solució de

iodur de potassi

solució de sulfat de coure

Reacciò entre el carbonat de calci i una dissoluciò àcida

dissoluciò àcida

carbonat de calci

3

Compostos i elements. L’aigua és un compost. Electròlisi de l’aigua. L’aigua és conductora o aïllant? NOTA: Per construir un voltàmetre: Construcción de un voltámetro casero http://youtu.be/a5SvjwbgIf

Introducció: És sabut que la fórmula de l'aigua és H2O, però com quasi tot en química, és el resultat de nombroses determinacions experimentals amb mesures molt acurades. Un mètode per a determinar la fórmula d'un compost com l'aigua, es descompondre-la en els seus components, hidrogen i oxigen mitjançant l'electròlisi. Procediment: 1 Usa els elèctrodes, el recipient, els tubs d'assaig i els cables per muntar l'aparell d'electròlisi que es mostra en la figura. Observa que els elèctrodes queden dins dels tubs d'assaig, de manera que els gasos que s'obtinguin quedin atrapats dins els tubs d'assaig. Aquesta manera de recollir un gas s'anomena "recollir per desplaçament d'aigua".

L'elèctrode connectat al pol negatiu de la font d'alimentació permet l'obtenció d'hidrogen. L'elèctrode connectat al pol positiu de la font d'alimentació permet l'obtenció d'oxigen.

2 L'aigua pura és mala conductora del corrent i la seva electròlisi és molt lenta. Per això cal afegir entre 3 i 4 cm3 de dissolució d'àcid sulfúric que actua de catalitzador i accelera la reacció. 3 Posa en marxa la font d'alimentació i observa el que passa en els elèctrodes. Quan vegis que en un dels tubs s'ha obtingut un volum de gas igual a la meitat aproximada del volum total del tub, pots desconnectar la font d'alimentació. 4 Mesura fins quina longitud de cada tub està ocupada per gas. Fixa’t si els dos tubs són exactament iguals en diàmetre i en la forma arrodonida del fons dels tubs. Observacions: 1- Quina alçada de gas has obtingut en cada tub?

a) En el tub on hi ha gas hidrogen, l’alçada de gas, en cm és de: b) En el tub on hi ha gas oxigen, l’alçada de gas, en cm és de:

2- Com s’anomena el mètode que permet recollir un gas quan es fa l’electròlisi? 3- Si un gas fora molt soluble en aigua, es podria recollir per aquest mètode?. Explica la teva resposta. 3- Què hem tingut de fer per facilitar que l’aigua fora conductora de l’electricitat?

tubs d'assaig, per recollir els gasosfont d'alimentació de c.c. 9 V

"voltàmetre" (recipient per fer l'electròlisi)

Quina formula de l’aigua has trobat? Si els dos tubs que has emprat tenen el mateix diàmetre, es considera que: proporció en alçades = proporció en volums dels gasos que contenen = proporció en àtoms dé cada gas - Quina és la proporció que has obtingut tu en l’electròlisi?

- La fórmula de l'aigua és H2O, vol dir que la molècula té: 2 d’àtoms d’hidrogen per un àtom d’oxigen. Quina fórmula has obtingut tu?

Prim Per un“àcid”substàentre bàsiquA l’aucom La re PrimeOmpliPosar Mullarestava

Repeti

Afegir

Mullar(groc) RepetiRepeti

MaTroRetde TroTirSol ProCadobs

mer contacte

n nivel de 3 E” i “base” o àncies en àcidels estudiants

ues i neutres. ula és fa una tés la reacció a

ecerca de la

er pas: neutralir fins la meitat a cada banda der la vareta en el

a

ir l’operació am

r una gota de bl

r la vareta de vi. L’aigua canvi

iu l’operació muir-ho si continu

aterial ossos de 1 cm dtalls petits de zicoure

ossos petits de rra de paper indilució de fenolft

ocediment da grup d’alumservacions, tal c

amb els àci

ESO i amplia“alcali”. A

des, bàsiques s tires de pap

taula amb el qamb determina

a neutralitat.

ització NaOHdos vasos de 2els vasos dos fll flascó d’àcid,

mb l’altre flascó

lau de bromotim

idre en el vas dea a blau (de ve

ullant la vareta a blau

de cinta de magninc

roca calcària o dcador universal

taleína (o d’un a

mnes te una plcom es veu a l’a

ids i les bas

ció a 4 ESO. continuación o neutres es

per indicador,

que han trobaats metalls, am

Demostra

H - HCl, 250 ml amb aigascons de HCl treure-la. qued

mol a cada vas.

e NaOH, despregades convé fe

en el flascó de

nesi

de petxinesl altre indicador,

antilla plastifiannex 3

4

ses. Químic

Es pot comen informar qu per el color q, demanant q

at. Després s’mb la roca cal

ació

gua destil·lada. 1 M o 2 M, i de

den unes gotes d

L’aigua de l’es

rés posar-la diner-ho una altra v

HCl, i després

per exemple bl

icada i cada al

a en microe

ençar per discuue en químicque agafen de

que provin a c

’indica que hlcària i entre e

Posar una varee NaOH d’iguade l’àcid en la v

squerra canvia

ns el vas àcid vegada).

en un dels vaso

Solució dSolució dSoluciódSolució d

lau de bromotim

lumne una còp

escala

utir què en saa una maner

eterminats “incasa si tenen

hi han altres prls àcids i les b

ta de vidre en ual concentració.vareta Retornar

a blau, l’aigua d

os blaus, el qua

de HCl 1 Md’àcid acètic 1 M’amoníac (NH4

de NaOH 1M

mol)

ia en paper pe

aben de les para de classificndicadors” i r

substàncies à

ropietats impobases.

un d’ells . . Obrir els flascr la vareta en el

de la dreta a gr

al canvia a groc

M Retalls p4OH) 1 M

er poder anotar

araules car les repartir àcides,

ortants

cons. vas on

oc

.

petits

r les

AquesSegonEl joc extraoProvemBuideuVesseudissolu

Afegiu Concl

Els aUn exles pro

st va i ve es pot n pas: la difícil

precedent es pordinari...). m d’assolir-la du la meitat de l’u a poc a poc l’ució ara és neut

u uns mL de mélusió : el color d

antiàcids. Pexercici d’interpopietats dels à

L’acidesa d’esL’acidesa és dL’hidrogencarl’àcid de l’estóUn antiàcid ésmanera:

Descriu el pro

repetir tan tes vl recerca de la ot repetir indefi

d’una altra mane’aigua aciduladaigua alcalina (tre.

és: la dissolucióde la dissolució

er què es diu pretar l’efectàcids, la reacc

stómac és un prdeguda a que a lrbonat de sodi ómac. s una substància

océs i la teva exp

vegades com esneutralitat. inidament. Mai

era. da. (blava) en la res

ó es torna blavaó és molt sensib

que el bicarbte dels antiàci

ció dels àcids a

roblema de les dl’estómac hi ha (vulgarment: “b

a que neutralitz

plicació del per

5

s vulgui

arribem a la ne

sta d’aigua àcid

a ble al més petit

bonat de sodids, serveix peamb els carbo

digestions llarga un excés de clobicarbonat de s

za l’acidesa de l

r què s’infla l’e

eutralitat ( a me

da. Amb una mi

excés de base o

di és un “antier que posin enonats i la neutr

gues i difícils...orur d’hidrogensodi”) neutralitz

’estómac. Ho p

stómac.

enys d’un cop d

ica de sort, acon

o d’àcid.

àcid”? n pràctica el qralització

n (àcid clorhídriza , per reacció

pots comprovar

de sort

nseguireu el ve

que han aprés

ic). química

r de la següent

rd. La

sobre

6

Cinètica química: factors que condicionen la velocitat de reacció (Investigació)

Pren nota dels resultats: Volum d’aigua que fas servir = Quantitat de comprimit (mig , quarta part...) =

Temperatura de l’aigua (ºC) Temps en saltar el tap (s) (primera vegada)

Temps en saltar el tap (s) (segona vegada)

Mitjana de temps en saltar el tap (s)

- Gràfica de temperatura en funció del temps que tarda en saltar el tap Conclusió - De l’experiment en pots treure alguna conclusió? - Si en lloc del factor temperatura, vols investigar un altra factor, per exemple, concentració de comprimit en un volum d’aigua. Què caldria canviar de l’experiment que acabes de fer?

Interacció matèria-energia Espectres Observant espectres d’emissió. A l’annex 4 trobareu els plànols per retallar en una cartolina negre i muntar un espectroscopi.

Plantejament del problema. Els comprimits efervescents, generen gas diòxid de carboni quan es posen en contacte amb aigua. El gas es forma per una reacció entre un àcid que porten els comprimits i una base, que és el hidrogencarbonat de sodi (o “bicarbonat de sodi”) - Com s’anomenen aquestes reaccions entre àcids i bases? Si fem la reacció en un recipient tapat amb un tap, el temps que tardi en saltar el tap, ens indicarà la velocitat a que es forma el gas CO2 - Quins són els factors que fan variar la velocitat d’una reacció química? - Ara volem investigar com varia la velocitat de formació de gas CO2 segons la temperatura. Tenim aigua a quatre temperatures diferents. Què serà important de fer sempre? a) Usar igual volum d’aigua, amb el comptagotes b) Usar sempre la mateixa quantitat de comprimit c) Usar sempre el mateix recipient i el seu tap d) Usar diferents volums d’aigua e) Canviar la quantitat de comprimit f) Mantenir sempre igual temperatura de l’aigua Material que has de tenir: Envàs per pel·lícula fotogràfica amb tap Comptagotes Aigua a diferents temperatures Cronòmetre Comprimits efervescents

Amb el teu espectroscopi observa: La llum emesa pel Sol. Però NO MIRIS DIRECTAMENT AL SOL! La llum emesa per un fluorescent i a continuación una bombeta de baix consum Quines diferències veus entre els espectres de les tres fonts lluminoses? Si a més tens ocasió, al cap vespre o a la nit observa la llum emesa per les faroles del arre, especialmente si tens ocasió observa la llum de les làmpades que emeten una llum groga.

7

Interacció matèria-energia. Absorció de diferents longituds d’ona. (Demostració) Càmera de fotos digital (sensor que capta visible i IR) Solució CuSO4 1 M Solució KMnO4 0,005 M (molt diluïda) Cubeta de vidre de parets rectangulars Un comandament a distància qualsevol (emeten en el IR proper al visible) Làser vermell i làser verd Procediment: - Omplir el prisma de vidre amb la solució de KMnO4 - Dirigir el làser vermell cap a la càmera de manera que el raig travessi abans el prisma amb la solució. Comprovar si la càmera capta el raig - Canviar al làser verd i repetir l'operació - Ara agafar el comandament a distància i fer el mateix de manera que el feix d'IR passi a través de la solució. Comprovar si la càmera capta el raig IR - Buidar la solució de KMnO4 i netejar el prisma amb aigua - Omplir el prisma de vidre amb la solució de CuSO4 - Dirigir el làser vermell cap a la càmera de manera que el raig travessi abans el prisma amb la solució. Comprovar si la càmera capta el raig - Canviar al làser verd i repetir l'operació - Ara agafar el comandament a distància i fer el mateix de manera que el feix d'IR passi a través de la solució. Comprovar si la càmera capta el raig IR - Buidar la solució de CuSO4 i netejar el prisma amb aigua

Com expressar els resultats En forma de taula de transmitància o d'absorbància:

Solució IR Visible vermell Visible verd KMnO4 CuSO4 Aigua

Les proporcions en les reaccions químiques. El cas de la combustió del butà Material Recipient petit d’uns 150 mL, de vidre amb un cartró per a tapar-lo. El cartró té un forat en el centre. Butà Oxigen Xeringa par a mesurar volums de gasos El gas butà crema amb oxigen: C4H10(g) + 6,5 O2(g) 4 CO2(g) + 5 H2O(l) La proporció estequiomètrica és: 1 volum de gas butà : 6,5 volums d’oxigen. a) Al recipient amb aire, s’afegeixen 30 mL de gas butà. S’hi acosta un llumí encés. b) El recipient s’omple amb oxigen (130 mL) i s’afegeixen 20 mL de gas butà. S’hi acosta un llumí

encés. En quin dels dos casos es produirà una reacció més violenta? Les proporcions en les reaccions químiques. El cas de la combustió de la gasolina

Agafano serdel poAmb EsperLlançimmeSi s'auel com Quím Un tubAmb Cada van afNotarObserdissol Quím Escalfcalefacen evaPerò camb sescalfe BegudHi ha mcalor, begudeentre lCaO(sLa temde 40ºes mande plàss’inverl’aigua

ar un recipientrveix). Posar sot i amb un forajuda d'un com

rar un minut alçar llavors un lediatament aixugmenta la qumbustible i l'ox

mica i energ

ub d’assaig de pun comptagotgota que entfegint gotes fir la temperaturrvar que quedlt.

mica i energ

far o refredar hocció elèctrica. Paporar-se agafa com podríem resubstàncies queen o refreden l’

des que s’escalfmoltes reaccionen el cas dels ees que s’escalfel’òxid de calci, s) + H2O(l) mperatura pot aºC. Observa quentenen separats stic que separa rteix el vas, es pa entra en conta

t cilíndric de vsobre la boca rat central d'1mptagotes s'inl fet que les gllumí encès pe

xecant la rodonuantitat de comxigen necessit

gía. La neutr

pyrex amb untes es va afegitra en contacteins que ja no sra del tub, tioc

da un líquid i u

gia: bosses q

o fem a casa amPer refredar, tancalor del medi

efredar o escalfa en reaccionar entorn.

fen soles ns que desprenenvasos de les en, la reacció ésCaO i l’aigua:

Ca(OH)2(aq) augmentar en me els dos reactiuper un doble fol’aigua, en el cpressiona sobreacte amb el CaO

vidre d'un litredel pot una ro cm aproxima

njecten gotes dotes s'hagin evel forat de la rna d'uns quantmbustible, ja nta d'unes deter

ralització és

nes quantes lleint gota a gotae amb el NaOse sentb cap scamt lleugeramun sòlid blanc

que escalfen

mb un combustibnt el frigorífic ci i això fa que dfar si estem llun

en

s

més us ons ompartiment in

e el fons, cosa qO. Naturalment

Bosses “esPer aquellsmans fredeTambé la qquímica qudins baossaferro, entra FeO(s) qi tot per evmans, el fed’escalfam

8

e aproximadamodona de cartrat de diàmetred'un combustivaporat. rodona, sense ts centímetres

no hi ha explorminades prop

s molt exoté

enties de NaOa HCl concenOH provoca usoroll. La reacment. c: és el cloru

n i refreden

ble, com el gas com l’aparell d’disminueixi la teny d’aquestes c

nferior del CaOque fa que es tre

en cap momenscalfa mans” pes esquiadors o ees, és d’un ajut química ha aporue desprén calora està en pols ma en contacte amque desprén cavitar que ens crferro està barrejament.

ment (no ha dó de diàmetre. ible líquid pel

tocar les vores sió: amb aixòporcions.

érmica. Dem

OH. El tub es sntrat (36% m/mun soroll com cció ha acabat

ur de sodi form

soles.

butà o metà o aaire condicionaemperatura. omoditats? La

, situat entorn enqui la separac

nt es barreja amer excursionisteexcursionistes q

important disprtat una soluciór. En aquest cas

molt fina. Quan mb l’oxigen de lor per augmenemem si tenim at amb serradur

e tenir bec, ununa mica sup

forat (gasolin

es. La mescla e

es demostra q

mostració

ubjecte amb pm). un tret. El tubi s’ha b neutr

mat. Afegir ai

amb electricitatat tenen un líqui

química ha ens

de la beguda. Pció entre els rea

mb la beguda. es i esquiadors que, malgrat els osar d’alguna mn i també és ams es tracta de l’otreiem la bossala’re i és la reactra la temperatucontacte directe

res que esmorte

n vas de precipperior al de la

na, etanol...).

explota

que la reacció

pinces a un su

ub s’escalfa mralitzat tot el N

igua al tub: la

t si tenim cuinaid de refrigerac

s aporta la soluc

Per engegar el pactius de maner

s guants, tenen lmanera d’escalfmb una reacció oxidació del fera de roba on hi hcció: Fe(s) + Oura més de 30ºte amb la pell deeixen l’efecte

pitats boca

ó entre

uport.

molt. Es NaOH.

a sal es

i ció que

ció

procés, ra que

les far-les.

rro que ha el

O2(g) ºC. Fins e les

Encaracristalel puntamb mtempers’anomestableimmedfenòmAques“termod’etanallibermescla Què coAlgunaixí ltemperbossesfàcil, bossa baixad

123

4

a hi ha un altra ·litazió. Es dont de saturació i

més solut dissoltratura determin

mena sobresatue i si es remenadiatament l’exc

men va acompanst fenòmen s’apoactives”: conte

noat de sodi quera calor. El proca final es torna

ontenen les bosna vegada en dola disminució deratura disminues. Com s’aconsela bossa gran camb aigua. Un

da de temperatu

- De les reac- Quines ava- Imagina qu

Però com afaries per re

- Dels diferencòmode d’i

procés per escanen casos de que

s’aconsegueix t del que corres

nada. Aquesta drada. La soluci

a o s’hi introdueés de solut crist

nyat d’alliberamprofita per les boenen una solucie quan cristal·litcés, és reversibla tenir la soluci

sses de “fred insnar-te un cop, e temperatura eeix, en alguns cegueix mantenionté una sal, qucop fort amb el

ura.

cions descrites antatges tenen leue estàs a la plata bon estudiant defredar la llaunants mètodes expinvertir el procé

alfar, basat en ue es pot sobrepatenir una soluci

spon a una dissolució ió no es manté eix un objecte dtal·litza. Aques

ment de calor. osses ó sobresaturadatza l’excés de sole i si s’escalfa ió sobresaturad

stantani”? t’han recomana

es pot tenir tamasos, la disminur els reactius seue pot ser nitratl puny, rebenta

en el text, quines begudes autotja un dia d’estide química dispa? plicats en el texés i tornar a teni

9

una assar ió

dins, st

a olut, la

da

at de posar-hi umbé per mètodes

ució és molt imeparats fins quet d’amoni o urela bossa amb a

nes són endotèrmoescalfables ? iu, la llauna de bposes d’una pet

xt per escalfar i ir la situació in

en dometàinestas’inicde l’e

una cosa molt frs químics: Quan

mportant, de mane no ens interesa en forma de g

aigua i la sal és

miques i quines

beguda que hastita quantitat de

per refredar, qicial?

oblegar aquestal∙lica, es provocabilitat dins la dia el procés de etanoat de sodi 

reda per alleugen es dissolt unanera que s’aprosa que la sal es

granulat. I a mésdissolt, provoca

s són exotèrmiq

s portat de casa nitrat d’amoni

quin creus que é

a peça ca una dissolució i cristal∙lització sobresaturat 

erir el dolor? Sa sal en aigua, laofita per aques

s dissolgui?. És s hi ha una petant una importa

ques?

ja no està freda sòlid. Com t’h

és el més fácil i

i és a stes molt

tita ant

a… ho

10

Bibliografia AA VV (2011): “Física y química. Investigación, innovación y buenas pràcticas”. (Vol III) Graó. Barcelona AA VV, (2009): “Hacemos ciencia en la escuela. Experiencias y descubrimientos”. Graó. Barcelona,. AAVV. (2004). Los trabajos prácticos de física y química, Alambique, 39 CAAMAÑO, A. (2004). Experiencias, experimentos ilustrativos, ejercicios prácticos e investigaciones. Alambique, 39, pp.8-19. CAAMAÑO, A; COROMINAS, J.(2004) "¿Cómo abordar con los estudiantes la planificación y realización de trabajos prácticos investigativos?” Alambique-39 COROMINAS, J. (2013): “Actividades experimentales POE en la enseñanza de la química y de la física” Alambique-74 (ISSN:1133-9837). COROMINAS, J.(2007): “Química en la oficina” Alambique-54 SHAKHASHIRI, B. Z. (1992). Chemical Demonstrations. A handbook for Teachers of Chemistry. University of Wisconsin Press. Madison. Vídeos: Dulces bandas de color http://youtu.be/1-xK9igfZ-M Flores que cambian de color http://youtu.be/1i4xdQmBcIo Burbuja explosiva http://youtu.be/3xieiRUXasY Contracción de volumen al mezclar dos líquidos http://youtu.be/Tk4gy5SQPKM Aumento de volumen al mezclar dos líquidos http://youtu.be/WkBkbx-CzZg Construcción de un voltámetro casero http://youtu.be/a5SvjwbgIf Volatilidad http://youtu.be/PGkfwZp8S94 Equilibrio con conchas http://youtu.be/lfIiJvfXAvM Cinética efervescente http://youtu.be/GK8TS02M7w4 17 maneras de hacer química con cosas de casa http://youtu.be/DCsVhLIoJzQ Viaje químico a las atmósferas de los planetas http://youtu.be/1tBbtePI5Mk

Curs d'Estiu d'Experimentació en Ciències Fundació Catalana per la Recerca Dia 3 de Juliol – 9 a 14:00 h Experiments de Química interessants per a l’ESO. Josep Corominas, Col·laborador del CESIRE-CDEC.

Primera part Divendres 3 de juliol 09.00-11.00 Annex 1 Com podem saber la nostra capacitat pulmonar? Material Garrafa de plàstic calibrada per mesurar volums Tub de goma Pica d’aigua del laboratori o de la cuina Procediment La garrafa buida es va omplint primer amb volums coneguts d’aigua i així es va calibrant. S’omple una pica d’aigua o una galleda gran i es posa la garrfa plena d’aigua invertida dins la galleda o la pica. Cal bufar mitjanánt un tub de goma per anar desplaçant l’aire de l’interior de la garrafa.

CursDia 3Expe

Dive Annex

1

2

3

Substà Comp Mescl

Substàsimple Comp Mescl

d'Estiu d'E3 de Juliol –eriments de

endres 3 de

x 1

- Amb el qurepresenta

2- Amb el qurepresenta

3- En els semescles

ància simple

post

la

ància e

post

la

Experimenta– 9 a 14:00 e Química

juliol 11.3

Classif

ue saps sobre ca cada un dels

ue saps sobre ca cada un desl

egüents esqude compost

ació en Ciènh interessant

30-14.00

fica segons

compostos i mesquemes:

compostos i mesquemes:

uemes, inditos o de sus

ncies Fund

ts per a l’E

Segona par

els models

mescles, marca

mescles, marc

ica els que csbtàncies sim

dació Catala

ESO.

rt

a en la casella

ca en la casella

correponen mples o altr

ana per la R

a corresponent

a corresponen

a mescles, ies

Recerca

t el que creus

nt el que creus

indicant si s

que

s que

són

4

5

6

Xa

1. __

__

__

l-

C

Na

Na

C

l-

a+

Na-

+

4- Examinacasella c

5- Explica

6- En aquest sistemes qo escriu “cEls enllaçod’electron

arxa de cloru

__________

__________

__________

C

Na+

Na

C

Cl-

Cl-

Na

Na+

Na+

Na+a+

Na+

a+

Cl- Cl-

Cl-

Cl-

Cl-

Ca+

a els següencorresponen

en què et ba

exercici tens químics. Per cacap” en el cas os poden ser: s)

ur de sodi

___________

___________

___________

Cl-

a+

Cl-

a+

Cl- Na+

Na+

Na+

Cl-

Cl-

Cl-

Na+

Cl-

Na+

Cl- N

N

N

C

C

nts esquement, a quina fó

ases per ide

un conjunt deada diagrama de que creguicovalents ent

__ 2.

__

__

es de diferenórmula quím

entificar els

e diagrames, qescriu el nomis que no hi htre àtoms; iòn

Xarxa del dia

_________

_________

_________

CCC

CCC

CCC

CCC

nts compostmica pot cor

s anteriors c

que mostren unm o els noms d

a enllaç químiics o metàl·lic

amant

___________

___________

___________

CCC

CCC

CCC

CCC

tos químics.rrespondre.

ompostos

n ventall de didel tipus o tipuic o no n’estàcs (ions del me

M

____ 3. __

____ __

____ __

. Marca en

iferents espècus d’enllaç preàs segur.

metall voltats

Molècula de be

___________

___________

___________

la

cies i esent,

enzè

________

________

________

Xarx

4. __

__

__

M(están i

7. __

__

__

M

10. __

__

__

xa del metall

__________

__________

__________

Molècula de findicats els nomb

__________

__________

__________

Molècula de s

__________

__________

__________

SS

S

SS

l coure

___________

___________

___________

fluorbres de protons)

___________

___________

___________

sofre, S8

___________

___________

___________

S

S

S

Mo

__ 5.

__

__

__ 8.

__

__

__ 11.

__

__

olècula de flu

(están indicats e

_________

_________

_________

Dissolució

_________

_________

_________

Àtom de so

_________

_________

_________

+9

NO3-

uorur d’hidrels nombres de pr

___________

___________

___________

de nitrat de

___________

___________

___________

odi

___________

___________

___________

+1

Ag+

rogen Arotons)

____ 6. __

____ __

____ __

plata G

____ 9. __

____ __

____ __

Mol

____ 12 __

____ __

____ __

Aigua líquida

___________

___________

___________

Gas oxigen

___________

___________

___________

lècula d’amo

___________

___________

___________

a

________

________

________

________

________

________

oníac

________

________

________

Annex 2 QUESTIONARI POSTERIOR a Observant canvis químics 1- Sobre la reacciò entre el magnesi i la dissoluciò àcida a) Com és diu l’àcid que has fet servir? b) De quin color és el magnesi c) On creus que ha anat a parar el magnesi després de la reacció? 2- Sobre la reacciò entre l’aigua i el nitrat d’amoni a) Has observat alguna cosa respecte a un canvi de temperatura en el tub? b) Aquesta reacciò pot tenir alguna té una aplicació pràctica? 3- Sobre la reacciò entre dues dissolucions en la qual es forma una susbtància insoluble a) Quines són les dues substàncies que havia en les dissolucions abans de la reacció? b) Com podries separar el sòlid obtingut? 4- Sobre la reacciò entre el carbonat de calci i una dissoluciò àcida a) Com és diu l’àcid que has fet servir? b) Les roques calcàries són de carbonat de calci, com expliques que es vagin erosionant amb el temps? c) El gas que es desprèn és el diòxid de carboni. Indica alguna propietat característica d’aquest gas

Annex3LAQUÍMICADELSÀCIDSIDELESBASESReacció amb els metalls

HCL CH3COOH NH4OH NaOH Mg

Zn

Cu

Reacció amb els carbonats

HCL CH3COOH NH4OH NaOH CaCO3

Color dels indicadors HCl CH3COOH H2O NH4OH NaOH Indicador Universal

Fenolftaleïna

Annex 4. Plantilla per fer un espectroscopi senzill amb un CD o un DVD com a xarxa de difracció.

Totes les mesures són en cm. pestanyes per enganxar... 1 cm d’amplada En vermell: l’escletxa per inserir un DVD

49 4 9

4

4

2

1,5

11 1 512

7