Guía docente. La minería y la transformación de la materia

Transcripción

1 docente La minería y la transformación de la materia Tipo de actividad: Curso: Asignatura: Objetivos del currículum que aborda la actividad: Unidad: 1 Palabras claves: Materiales para la actividad: Práctica de experimentación 7mo básico Ciencias Naturales ae 03 Caracterizar las transformaciones fisicoquímicas de la materia. ae 04 Formular predicciones y explicaciones acerca del comportamiento de la materia al ser sometida a cambios o transformaciones. ae 06 Describir la diferencia entre hipótesis y predicción, y entre resultados y conclusiones en situaciones reales. Solvatación, tamaño de partícula, velocidad de reacción. Por grupo: Azúcar en cubos y granulada: 2 cubos y 2 cucharaditas. Sal gruesa y fina: 2 cucharaditas de cada una. Ladrillo en bloque y polvo: Bloque de 8cm3 (2x2x2) aprox. y cantidad equivalente de ladrillo en polvo. 6 vasos pp. 250ml. En los procesos productivos del cobre, los procesos físico-químicos son muy importantes. Antes de refinar el mineral de cobre es necesario que el material que se extrae de la mina se le reduzca de tamaño. A este proceso se le conoce con el nombre de chancado y molienda, que consiste en etapas sucesivas en que se va reduciendo la roca hasta convertirla en polvo de roca mineralizada muy fino. El chancado y molienda son etapas del proceso productivo del cobre que se realizan antes de comenzar con la purificación de esta roca mineralizada molida, que consiste básicamente en separar el cobre de lo que no lo es. El chancado y la molienda se llevan a cabo para hacer más eficiente los procesos posteriores de refinación. El chancado y molienda consiste en etapas sucesivas en las que se va reduciendo la roca hasta convertirla en polvo de roca mineralizada muy fino. Para ver el desarrollo del experimento te invitamos a ver el siguiente video en internet: Experimentos DesCobre: Chancado y Molienda

2 docente INICIO Para esta clase es importante que los estudiantes ya manejen los conceptos de transformación fisicoquímica de la materia. Particularmente deben entender que las sustancias sufren cambios que pueden ser físicos (cambia su estado físico sin modificar la naturaleza química de la sustancia) o químicos (en las que sí se modifica la composición química de la sustancia). Con el objetivo de definir cuáles son los conocimientos previos del grupo, realice las siguientes preguntas: Qué entiendes por sustancia? Qué entiendes por transformación fisicoquímica? Qué transformaciones fisicoquímicas conoces? Cómo explicarías la diferencia entre un cambio físico y un cambio químico? Explique que el objetivo para esta sesión es comprender cómo se llevan a cabo algunas transformaciones y cómo estas se ven modificadas según las condiciones de las sustancias involucradas, particularmente el tamaño de partícula de un sólido. Pida a continuación que formulen una hipótesis respecto a la siguiente pregunta: Una sustancia es un material homogéneo constituido por un solo componente y con las mismas propiedades intensivas en todos sus puntos. Las sustancias sufren cambios que pueden ser físicos (cambia su estado físico sin modificar la naturaleza química de la sustancia) o químicos (en las que sí se modifica la composición química de la sustancia) Si queremos hacer reaccionar a un sólido con un líquido. Esta reacción se verá favorecida si el sólido se encuentra separado (como un polvo) o junto (una única pieza)? Enfatice en la importancia de explicar el fundamento de su respuesta. DESARROLLO Comience la fase experimental explicando que durante esta actividad se estudiará la interacción que ocurre en una transformación que involucra a un sólido y un líquido, particularmente la transformación conocida como disolución, pero que aplica para cualquier transformación entre sustancias en estos estados de la materia (sólido y líquido).

3 docente Explique los materiales que se usarán y pida que realicen una observación de cada uno de estos (azúcar en cubos, azúcar granulada, sal gruesa, sal fina, bloque de ladrillo y ladrillo en polvo). Mientras se realiza la observación procure fomentar la discusión en torno a la utilización de todos los sentidos. De la misma forma, refuerce las medidas de precaución en el laboratorio indicando que aunque parecen seguras, estas sustancias no pueden ser ingeridas pues pueden estar contaminadas con agentes peligrosos. Luego de la observación de los compuestos involucrados se deben llevar a cabo los experimentos. Explique el procedimiento para cada una de las actividades: Disolución: transformación entre sustancias en estados sólido y líquido de la materia. 1. Rotular los vasos con cada uno de los distintos materiales (Por ejemplo: azúcar en cubos en uno y granulada en otro, etc.) 2. Comenzando por los azúcares, se añade aproximadamente 150mL de agua al mismo tiempo en los vasos rotulados y se agitan a intervalos regulares, procurando que en ambos vasos sea similar la agitación. 3. Una vez que en ambos vasos haya terminado la reacción, se anotan las observaciones al comparar ambos vasos y se repite el procedimiento con las sales y los ladrillos. 4. Una vez observada la reacción del ladrillo (este no se disuelve, solamente se moja) se saca el bloque de ladrillo del agua y se muele con un martillo u otro objeto similar. Se compara el ladrillo recién molido con aquel que está en el otro vaso. Luego de finalizar los experimentos, pida a cada grupo de estudiantes realizar las reflexiones que se presentan en su guía. Promueva la discusión al interior de los grupos y que luego cada estudiante anote las conclusiones con sus propias palabras. Reflexiones: 1. Qué sucedió con cada sustancia al mezclarlas con agua? Todas se disolvieron? 2. Para aquellas sustancias que se disolvieron, Qué diferencias observas en cada par de sustancias? 3. Cómo explicarías este fenómeno? 4. Por qué es importante agregar la sustancia al mismo tiempo y agitarlos en forma pareja? 5. Qué diferencia existe entre el ladrillo que moliste luego de sacarlo del agua, y el otro que introdujiste ya en polvo?

4 docente Pida que compartan sus reflexiones voluntariamente y fomente la discusión en torno a cada uno de los temas, contrastando las respuestas y las observaciones de los grupos. Al finalizar las reflexiones, los estudiantes deben comprender que para que ocurra una reacción entre un sólido y un líquido primero estos deben entrar en contacto. Al estar molidos, o con tamaño de partículas más pequeños, se aumenta la superficie de contacto entre el líquido y el sólido facilitando la reacción. CIERRE Para culminar la clase pida que escriban una conclusión final para el fenómeno estudiado pidiendo que lo describan con sus propias palabras. Luego, explique cómo la minería del cobre se basa también en estos principios, principalmente en las primeras etapas en donde lo que se realiza es reducir el tamaño de la roca para que se pueda procesar e ir purificando el cobre hasta obtener cátodos de alta pureza. Es así, como la roca mineralizada que se extrae de la mina tiene que ser molida hasta que alcance un tamaño óptimo para que entre rápidamente en contacto con los reactivos que hacen posible que se separe el cobre de otros minerales y residuos. Es por este motivo que existen dos procesos: Chancado y Molienda. El Chancado es el primer proceso por el que pasa el material mineralizado que viene de la mina, y que tiene como propósito reducir su tamaño. Esto se realiza mediante chancadores de bola y mandíbula, tanto para el mineral sulfurado como para el oxidado. Una vez chancado el mineral, si este corresponde a óxidos se va en la línea del proceso de lixiviación, sin embargo, cuando se trata de mineral sulfurado, requiere seguir purificándose mediante la fundición. Cualquiera sea el proceso, es necesario disminuir aun más el tamaño de la roca hasta convertirla en polvo para separar efcientemente el cobre de los otros minerales y residuos. Así, gracias a la posibilidad de cambios físicos de la materia, la minería encuentra caminos para purificar el cobre. La roca mineralizada que se extrae de la mina tiene que ser molida hasta que alcance un tamaño necesario para que entre rápidamente en contacto con los reactivos que hacen posible que se separe el cobre de otros minerales y residuos.

5 docente A modo de aplicación pregunte: En qué situaciones cotidianas puedes aplicar lo aprendido? Evaluación Solicite informe de laboratorio grupal que contenga: Introducción Materiales Hipótesis de trabajo Experimentos Reflexiones Conclusiones Autor: Víctor Hugo Cisternas, Químico.

6 estudiante Reacciones eficiente Recordemos las trasformaciones fisicoquímicas Qué entiendes por sustancia? Qué entiendes por transformación fisicoquímica? Qué transformaciones fisicoquímicas conoces? Cómo explicarías la diferencia entre un cambio físico y un cambio químico? Hipótesis Al reaccionar un sólido con un líquido, por ejemplo al disolver el azúcar en un té Esta reacción se verá favorecida si el sólido se encuentra separado (como un polvo) o junto (una única pieza)? Fundamenta tu respuesta explicando por qué piensas que ocurre lo que indicas.

7 estudiante Experimentación Materiales que se usarán en esta sesión: Azúcar en cubos y granulada Sal gruesa y fina Ladrillo en bloque y polvo Vasos pp. 250ml 6 2 cubos y 2 cucharaditas respectivamente 2 cucharaditas de cada una. Bloque de 8cm3 (2x2x2) aprox. Cantidad equivalente de ladrillo en polvo. Observa atentamente los materiales y luego compáralos: 1. Azúcar en cubos 2. Azúcar granulada 3. Sal gruesa 4. Sal fina 5. Ladrillo en bloque

8 estudiante 6. Ladrillo en polvo Trabajo en grupo Trabaja con tu grupo siguiendo los siguientes pasos: 1. Agrega cada material en un vaso pp. distinto y rotula los vasos para identificarlos (por ejemplo, azúcar en cubos en uno y granulada en otro, etc.) 2. Añade aproximadamente 150 ml de agua al mismo tiempo en cada par de materiales y agítalos en intervalos regulares, procurando que en ambos vasos la agitación sea similar. Anota tus observaciones a continuación: Par azúcar granulada y azúcar en cubos Par sal fina y sal gruesa Par ladrillo en polvo y ladrillo en bloque

9 estudiante 3. Una vez que todos los vasos hayan terminado de reaccionar, saca el bloque de ladrillo del agua y muélelo. Compara el ladrillo recién molido con aquel que está en el otro vaso. Reflexiones: 1. Qué sucedió con cada sustancia al mezclarlas con agua? Todas se disolvieron? 2. Para aquellas sustancias que se disolvieron qué diferencias observas en cada par de sustancias? 3. Cómo explicarías este fenómeno? 4. Por qué es importante agregar la sustancia al mismo tiempo y agitarlos en forma pareja? 5. Qué diferencia existe entre el ladrillo que moliste luego de sacarlo del agua, y el otro que introdujiste ya en polvo?

10 estudiante Conclusiones Describe con tus propias palabras el fenómeno observado. Aplicaciones En qué hechos de la vida cotidiana se utiliza el fenómeno aprendido? Piensa en por lo menos dos ejemplos y escríbelos a continuación. Escribe a continuación toda información o reflexión que te parezca importante durante esta clase.