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

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1 NIVEL: Escuela Intermedia: 7 mo a 9 no grado PROFESORES: Gilda Díaz (Ciencias) Math and Science Partnership for the 21st Century Elementary and Middle School MSP-21 ACADEMIA SABATINA TALLER: LOS MINERALES Y ROCAS COMO MATERIA: INTEGRANDO CONTENIDOS EN CIENCIAS (NIVEL INTERMEDIO) DESCRIPCIÓN Este taller los participantes utilizaran conceptos de ciencias físicas para investigar, entender y conceptualizar propiedades los minerales y rocas. Al estudiar procesos de cambios físicos y químicos descubrirán como los mismos se aplican en la formación de rocas y suelos. Se profundiza en el conocimiento previo sobre los estados de la materia; se expande el conocimiento sobre los cambios físicos en la materia, y la relación entre la energía y el calor con el estado físico para explicar cambios en el ciclo de la roca. ESTANDARES E INDICADORES Se indican en la presentación en PowerPoint (PPT) 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 El agua Carbón La sal de mesa Una perla El diamante La calcita (CaCO3) El acero III. Utiliza la definición de mineral para evaluar si el hielo es un mineral. 1

2 IV Entre los minerales seleccionados, indica cuales se componen de un solo elemento y cuales se componen de compuestos. Segunda Parte: Qué nos dice la composición química? 1. Utiliza el anejo Classification of Minerals y la Tabla periódica. Mirando la composición química a ojo de buen cubero, identifica los 5 elementos más abundantes en entre los minerales que componen la corteza terrestre. Los cinco elementos se identifican con mayor frecuencia en la formula química de los minerales 2. A partir de la tabla que acabas de crear, infiere el qué clasificación de minerales abunda más en la corteza terrestre. 3. Qué tipo de recurso natural son los minerales?.4. Los metales que se utilizan en la vida cotidiana se obtienen de los minerales. Menciona un mineral de donde se pueda extraer cada uno de los siguientes metales: Plomo (Pb): Aluminio para las latas (Al): El yeso (CaSO4): El bario (Ba): 2

3 ACTIVIDAD 2 Propiedades y cambios físicos y químicos de algunas sustancias que componen los minerales Materiales: En la mesa encontrarás varios minerales: Hielo, picado (Lo vamos a utilizar para efectos de propiedades de H2O) Hierro, como lana Cobre u otro metal Carbonato de calcio (como tiza) Sal Vinagre (En la mesa encontraras algunos materiales que te pueden resultar útiles: regla, balanza, probetas, termómetro, tubos de ensayo, vasos, jeringuilla entre otros) Propiedades y cambios físicos Clarificación de conceptos: Define de propiedad física: Define de cambio físico: Define punto de fusión: Define punto de ebullición: Presión: Área superficial: Procedimiento: 1. Identifica por lo menos tres propiedades físicas cualitativas de cada sustancia. 2. Identifica por lo menos tres propiedades físicas cuantitativas de cada material. 3

4 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. 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? Compresibilidad y área superficial 4. Llena una jeringuilla hasta la mitad con hielo picado. Describe los componentes de ese sistema. 5. Desplaza el pistón sobre el hielo hasta que no baje más. Estas ejerciendo una fuerza distribuida en un área, o sea, la cabeza del pistón. Describe lo observado y contesta: Utiliza una marca de cotejo en las premisas ciertas: Ocurre un cambio de estado Se observa compactación entre los fragmentos de hielo Cambia la masa de hielo Cambia la composición del hielo, y tenemos una nueva sustancia. Cambia el área superficial del hielo (disminuye, aumenta) Qué crees que va a ocurrir si en lugar de hielo picado utilizas un pedazo de hielo entero? Magnetismo 7. Pasa un imán sobre los metales. Identifica cual es magnético Masa, volumen y densidad 8. Mide la masa del carbonato de calcio * 9. Mide el volumen del carbonato de calcio. 10. Calcula la razón de masa/volumen para la sustancia. A esta razón se le conoce como densidad. 4

5 11. Busca el resultado obtenido por otros grupos. 12. Clasifica las propiedades como extensivas o intensivas. (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 acido 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) Reacción con ácido 1. Echa agua en un vaso, y mide su ph. Clasifica como ácido, básico o neutro. 2. Echa vinagre en un vaso y mide el ph. Clasifica como ácido, básico o neutro. 3. Echa un pedazo de la tiza (CaCO3) a cada vaso. Marca lo observado. El CaCO3 en agua: se disuelve reacciona no reacciona El CaCO3 en vinagre : se disuelve reacciona no reacciona Qué evidencia existe de que ha ocurrido un cambio químico? Hablando con propiedad: De acuerdo a lo observado, una propiedad química de CaCO3 es. El cambio químico es. 5

6 Oxidación de un metal 1. Mezcla el agua y la sal. 2. Echa los pedacitos de hierro en esta mezcla y pon a calentar lentamente*. 3. Observa el cambio en la apariencia del hierro. a. Qué evidencia de que ha ocurrido un cambio químico puedes observar? b. Esta reacción se conoce como oxidación de hierro, y ocurre a temperatura de ambiente. Por qué crees que se calienta la muestra? c. Qué color característico puede observarse en las rocas que contienen óxido de hierro? 6

7 ACTIVIDAD 3 Caso # 1 Materiales: Evaluando las propiedades y los cambios para identificar la materia Imán Caja de rocas Vinagre Piedra Caliza- dos muestras (no de la caja) Otras rocas (piedritas de río) Una probeta Vaso, puede ser plástico Tabla de composición de minerales 1. Utiliza el imán para identificar qué rocas contienen oxido de hierro en la caja de rocas. Luego, utiliza la lista para identificar la roca. 2. De acuerdo al muestrario, clasifica la roca como roca de procedencia volcánica roca sedimentaria roca metamórfica 3. Echa la piedra caliza (no usar las de la caja) en el vinagre y describe lo que observas. La piedra caliza en vinagre: se disuelve reacciona no reacciona 4. De acuerdo al muestrario, la piedra caliza (limestone) se clasifica como roca de procedencia volcánica roca sedimentaria roca metamórfica La piedra caliza se compone mayormente de CaCO3. Además, dependiendo de donde se forme, contiene otros minerales como minerales como arcilla, hematita, cuarzo. Echa alguna otra roca que se te asigne. Si reacciona con el vinagre, contiene calcita. Roca 1 en vinagre se disuelve reacciona no reacciona 5. Determina la masa de una segunda piedra caliza: Mide el volumen por desplazamiento de agua echando primero 10 ml de agua en una probeta, y luego depositando la piedra en el agua y midiendo el nuevo volumen. Volumen de la piedra, en ml o cm 3 = volumen final volumen inicial = La razón de masa/volumen o densidad = Cómo compara con la densidad obtenida con la tiza como representación de la forma mineral? Observa que la propiedad del mineral permanece en la formación rocosa, porque es una mezcla. 7

8 Caso #3 Oxidación de hierro a. Hierro, como metal nativo apenas aparece en la corteza terrestre. Normalmente el hierro esta oxidado. Qué color característico puede observarse en las rocas que contienen óxido de hierro? b. Qué efecto tiene el salitre en la meteorización de rocas que contienen hierro? c. Qué color tienen los suelos donde hay rocas con altos contenidos de minerales como hematita, Fe2O3? Caso #4 Sedimentación en rocas sedimentarias químicas Materiales: Solución de sal saturada Halita Vaso resistente al calor Hornilla 1. Observa la solución, y describe su apariencia. 2. Echa 5 ml de la solución en el vaso, y calienta hasta evaporar el agua. 3. Describe el residuo. a. Marca las premisas que sean ciertas: La solución saturada de sal es una mezcla. La sal cambia de estado, y se funde. La sal se recristaliza y queda como sedimento en el fondo. La halita se compone de NaCl (cloruro de sodio) y es un ejemplo de una roca sedimentaria que se forma por la evaporación de aguas salinas, conocida como evaporita. Para que se formen es esencial que el ritmo de evaporación exceda a la entrada de agua. Caso #5 Comparando la dureza Materiales: Halita, piedra caliza y cobre Marrón Lija Papel Una tabla de madera Procedimiento: 1. Ponga la piedra caliza entre dos hojas de papel, y martille cobre la tabla hasta que rompa. 2. Repita el proceso con cada una de los otros materiales. 3. Lije la piedra caliza, procurando recoger los pedazos en un papel. 4. Repita el proceso con cada uno de los otros materiales. 8

9 La meteorización mecánica es un proceso por el cual los minerales y las rocas se rompen en trozos más pequeños, sin que se afecte su composición. Qué situaciones de las estudiadas en esta actividad son comparables a este proceso? Qué importancia tiene este proceso para la formación de suelos? Crees que todos los minerales se rompen con la misma facilidad? Contesta la siguiente pregunta: Cómo crees que es más efectiva la meteorización mecánica de una piedra? Por rompimiento de la piedra. Por un proceso que lije la piedra. Ambos Ninguno Cómo crees que es más efectiva la meteorización mecánica del cobre? Por rompimiento del cobre. Por un proceso que lije del cobre. Ambos Ninguno 9