Math and Science Partnership for the 21st Century Elementary and Middle School MSP-21 ACADEMIA SABATINA

Transcripción

1 NIVEL: Escuela Superior: 9 mo a 12 mo grado PROFESORES: Gilda Díaz (Ciencias) Math and Science Partnership for the 21st Century Elementary and Middle School MSP-21 ACADEMIA SABATINA TALLER: HABLEMOS DE CAMBIOS CON PROPIEDAD DESCRIPCIÓN En este taller los participantes investigarán propiedades y cambios, tanto físicos como químicos, para conceptualizar y/o plasmar en palabras lo observado. Se interpretarán formulas químicas y se hará uso de la ecuación balanceada para representar un cambio químico. ESTANDARES E INDICADORES ES.Q.CF1.EM.12 Discrimina entre las propiedades físicas extensivas e intensivas de la materia y analiza ejemplos variados de situaciones en donde la propiedad del material es fundamental para diversos usos. Ejemplos incluyen la densidad, ductilidad, conductividad, etc. ES.Q.CF1.EM.10 Utiliza las tendencias o patrones de las propiedades representadas en la Tabla Periódica (número atómico, masa atómica, electronegatividad, estado de oxidación y otros) para predecir el comportamiento de los elementos y los tipos de enlaces que se forman. ES.Q.CF1.IE.1 Analiza e interpreta datos sobre las propiedades de las sustancias antes y después de interactuar, para determinar si ha ocurrido una reacción química. Ejemplos de reacciones podrían incluir la quema de azúcar, lana de acero, y combinar zinc o hierro con ácido clorhídrico. ES.Q.CF1.IE.3 Desarrolla y utiliza un modelo para describir cómo el número total de átomos no cambia en una reacción química y por ende se conserva la masa. El énfasis está en la ley de conservación de la materia y en modelos físicos y diagramas, incluyendo formas digitales que representen a los átomos. Objetivos de Adquisición El participante (estudiante) adquiere destrezas para: Investigar las características y propiedades tanto físicas como químicas de la materia, incluyendo sus estados físicos, mediante el uso de instrumentos de medición como los termómetros. Analizar los cambios químicos que sufre la materia y los cambios en las propiedades físicas que incluyen los estados físicos de la materia. Describir los cambios físicos por medio de observaciones cuantitativas y cualitativas. Clasificar la materia como homogénea o heterogénea. Escribir y balancear ecuaciones químicas sencillas. 1

2 ACTIVIDAD 1 Primera parte: Qué dice la definición? Un mineral es un sólido inorgánico natural que tiene una composición química definida y estructura cristalina. I. Entre los miembros de cada mesa, identifiquen todas las propiedades de un mineral que puedan encontrar en esta definición. II. Indica si cada uno de los siguientes materiales es un mineral o no, de acuerdo a la definición. Justifica la contestación. El cobre El petróleo El azúcar de mesa La sal de mesa Una perla El diamante El agua La calcita (CaCO 3) Carbón El acero III. Utiliza la definición de mineral para evaluar si el hielo es un mineral. Segunda Parte: Qué nos dice la composición química? 1. El cobre puede encontrarse en la corteza terrestre como elemento nativo. Marca todas las aseveraciones que sean ciertas sobre esta estructura de cobre. Esta forma de cobre es metálica. Tiene 29 protones en el núcleo. Tiene 27 electrones en su configuración El cobre nativo debe ser dúctil, maleable y buen conductor de calor. 2. Las fórmulas químicas de malaquita y azurita contienen iones: el ion de cobre, el ion de carbonato, CO 3-2 y el ion hidróxido (OH -1 ). El número de iones de cada tipo se indica con el suscrito. Por ejemplo, en azurita Cu3 (CO3)2(OH)2 3 iones de cobre, 2 iones de carbonato y 2 iones de hidróxido En un compuesto iónico, la suma de las cargas de ser igual a cero. Haz una ecuación para calcular la carga del ion de cobre en este compuesto. 2

3 Repite el proceso con la fórmula de malaquita: Cu2 (CO3)1 (OH)2 iones de cobre, iones de carbonato y iones de hidróxido Ecuación: La carga del ion de cobre en este compuesto es 3. La dolomita es también un mineral que contiene carbonato. Su fórmula es CaMg(CO3)2. El ion de calcio y el ion de magnesio pertenecen al grupo 2 de la tabla periódica. Ambos tienen la misma carga como iones. Crea una ecuación para calcular la carga del ion de calcio y magnesio en calcita. 4. De acuerdo a la definición de minerales y su fórmula química, Cuáles de las siguientes aseveraciones son ciertas para azurita, malaquita y dolomita? Son compuestos líquidos porque se disuelven en agua. Son elementos nativos de magnesio, calcio y cobre. Son compuestos iónicos. Son sólidos poco solubles en agua. 3

4 ACTIVIDAD 2 Propiedades y cambios físicos y químicos de algunas sustancias Materiales: En la mesa encontrarás varios minerales: Hielo, picado (Lo vamos a utilizar para efectos de propiedades de H 2O) Hierro, como lana Cobre u otro metal Carbonato de calcio (como tiza) Grafito (punta de lápiz) Agua Sal Vinagre Velas (En la mesa encontraras algunos materiales que te pueden resultar útiles: regla, balanza, probetas, termómetro, tubos de ensayo, imán, vasos, entre otros) Propiedades y cambios físicos Clarificación de conceptos: Define propiedad física: Define cambio físico: Define punto de fusión: Define punto de ebullición: Propiedad intensiva: Propiedad extensiva: Procedimiento: 1. Identifica por lo menos tres propiedades físicas cualitativas de cada sustancia. Carbonato de calcio (tiza) Hierro Agua Una vela 2. Identifica por lo menos tres propiedades físicas cuantitativas de cada material. Carbonato de calcio (tiza) 4

5 Hierro Agua Una vela 3. Mide el punto de congelación y de fusión. Puedes congelar agua colocando un tubo de ensayo dentro de un baño de hielo picado, agua y sal. Pon el termómetro dentro del agua para medir el punto de congelación. Para determinar el punto de fusión del hielo, saca el tubo de ensayo y colócalo en un vaso. Mide la temperatura del hielo hasta que se derrita o se funda. Preguntas: Qué temperatura tiene el baño de agua, hielo y sal? Qué temperatura tiene el agua mientras se congela? Qué temperatura tiene el hielo mientras se funde? Por qué la temperatura del agua o el hielo en el tubo de ensayo no es igual a la temperatura del baño de hielo o del aire a su alrededor? La vela Llena con agua un vaso de precipitado de 250 ml hasta la mitad, y calienta el agua hasta que hierva. Toma la temperatura en ese momento. Pesa un pedazo de vela, según asignado. g Echa la vela en un vaso de 100 ml y coloca como baño de María en el agua hirviendo. Pon un termómetro dentro del vaso. Observa, y anota la temperatura cada 30 segundos. vela Agua caliente Una vez se la vela se funda, saca el vaso que la contiene, coloca sobre la mesa, sin sacar el termómetro, y anota la temperatura cada 30 segundos tanto de la vela, como del aire alrededor. vela Aire 5

6 Utiliza los datos de otros grupos para completar la siguiente tabla, utilizando los datos de la vela. GRUPO Masa de la vela Punto de fusión Punto de congelación Preguntas: (Justifique su contestación) a) Dentro del error experimental, el punto de fusión de la vela depende de la masa? b) Dentro del error experimental, cómo compara el punto de fusión con el punto de congelación de la vela? Por qué? c) Crees que en algún momento la cera de la vela se encuentre en equilibrio térmico con el agua hirviendo? Qué factores pueden afectar? d) Se puede decir que la vela es cera congelada? Por qué? e) Menciona la(s) propiedades medidas con respecto a la vela. f) Utiliza lo observado para describir los cambios observados en la actividad de la vela. g) Utiliza lo observado en el caso del agua y la vela para definir punto de fusión. 4. Magnetismo Pasa un imán sobre los metales. Identifica cuál de los metales es magnético. Expresa lo observado como un cambio físico, y luego menciona la propiedad. 6

7 5. Masa, volumen y densidad Mide la masa del carbonato de calcio (tiza) Mide el volumen del carbonato de calcio *. Calcula la razón de masa/volumen para la sustancia. A esta razón se le conoce como densidad. Utiliza los datos de otros grupos para completar la siguiente tabla, utilizando los datos de la tiza. GRUPO Masa de la tiza Volumen de la tiza Densidad Clasifica las propiedades como extensivas o intensivas. Masa: Volumen: Densidad: (1) La caja que contiene las piezas de carbonato de calcio (tiza) indica que su dimensión es 7.6 cm de altura y 0.4 cm de radio, y la ecuación del volumen del cilindro es V=(3.14)(radio) 2 (altura). Propiedades y cambios químicas: Clarificación de conceptos: Define propiedad química: Define cambio químico: (Anotación: Si el ph < 7, es ácido y el papel litmus se torna rojo. Si el ph >7, es básico y el papel rojo se torna azul. Si el ph= 7, es neutral, y tanto el litmus rojo como el azul no cambian de color) 7

8 1. Reacción con ácido Echa agua en un vaso, y mide su ph. Clasifica como ácido, básico o neutro. Echa vinagre en un vaso y mide el ph. Clasifica como ácido, básico o neutro. Echa un pedazo de la tiza (CaCO 3) a cada vaso. Marca lo observado. El CaCO 3 en agua: se disuelve reacciona no reacciona El CaCO 3 en vinagre*: se disuelve reacciona no reacciona *(el vinagre es una solución de ácido acético: HC 2H 3O 2) Preguntas: a) Qué evidencia existe de que ha ocurrido un cambio químico? b) Selecciona entre los siguientes la razón por la que se observa el burbujeo intenso. El vinagre hierve Se produce CO 2 gas La tiza se derrite Explica por qué seleccionaste esa alternativa. Será necesaria más evidencia? d) De acuerdo a lo observado, una propiedad química de CaCO 3 es. El cambio químico es. e) En este experimento, los reactantes son CaCO 3(sólido) y HC 2H 3O 2(acuoso) los productos son CO 2 (gas), H 2O(líquido) y Ca(C 2H 3O 2) 2 (acuoso) De acuerdo a tus observaciones, por qué se indica que CaCO 3 es sólido, mientras que HC 2H 3O 2 es acuoso, CO 2 es gas y Ca(C 2H 3O 2) 2 es acuoso? f) Escribe la ecuación química correspondiente siguiendo el formato: Reactante 1 + Reactante 2 Producto 1 + Producto 2 + Producto 3 g) La Ley de conservación de la masa establece que la masa del sistema después de la reacción debe ser igual a la masa del sistema después de la reacción. En tus palabras describe el sistema antes de la reacción y el sistema después de reacción. 8

9 h) Para balancear la ecuación, se utilizan suscritos, que indican el número de elementos o moléculas que serán necesarias para que se conserve la masa entre reactantes y productos. CaCO 3(s) + HC 2H 3O 2(ac) CO 2 (g) + H 2O(l) + Ca(C 2H 3O 2) 2 (ac) 9

10 INVESTIGACIÓN: Aplicación en Ciencias Terrestres y Ciencias Ambientales Las rocas se forman a partir de la asociación de varios minerales. Tienen una composición química que es variable Son mezclas heterogéneas Los componentes de una mezcla conservan sus propiedades químicas. La roca caliza es rica en carbonato de calcio, CaCO 3 Pregunta: Hipótesis: Utiliza la propiedad química que acabamos de investigar para plantear una hipótesis relacionada con la piedra caliza. Escribe un protocolo que te lleve a contestar la preguntar bajo investigación. Experimentación: Datos: Conclusión: 10

11 Problema adicional: En la mesa encontrarás calcita, una forma de CaCO Compárala con la piedra caliza que utilizaste en la investigación. 2. Echa un pedazo en 10 ml de vinagre. Anota lo observado. 3. Echa un pedazo en 10 ml de ácido clorhídrico, HCl. Anota lo observado. 4. Escribe y balancea la ecuación correspondiente a la reacción entre HCl y CaCO Tanto el HCl como el vinagre en la mesa son soluciones acuosas. Qué diferencia existe entre ellas? 6. El mármol es una roca metamórfica que contiene carbonato de calcio. Crees que el mármol se afecte con la lluvia acida? Por qué? 7. De acuerdo a la disciplina que enseñas, menciona otros escenarios donde la siguiente propiedad se observe: Los sales de carbonato reacciona efervescentemente con ácidos 11

12 12