Conocer la sustancia (y su reactividad): Tomando el control

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1 docente Conocer la sustancia (y su reactividad): Tomando el control 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 01 Comprender que toda la materia está constituida por un número reducido de elementos que se combinan, dando origen a la multiplicidad de sustancias conocidas. 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. Selectividad, hidrofobia, hidrofilia, densidad, flotación ml Agua 20 ml Alcohol 20 ml Aceite 20 ml Glucosa 1 cdta. de jugo en polvo 1 cdta. de queso rallado 1 Piedra 1 Corcho 4 Vasos pp de 250ml En el estudio de las transformaciones fisicoquímicas es muy importante conocer las características de las sustancias para predecir cuál será su reactividad bajo ciertas condiciones. Esta información es importante, ya sea para saber cómo responderá una sustancia bajo cierta reacción que deseamos generar, o para saber qué características debe tener esa sustancia para que produzca el comportamiento que deseamos. Un ejemplo de lo anterior, es la solución descubierta por las personas de ciencias ante el desafío de obtener el cobre de rocas mineralizadas, es decir lograr separar el mineral de cobre de otros. Una vez que las rocas mineralizadas (sulfuradas) han sido molidas hasta convertirse en polvo muy fino (en chancadores y molinos), se somenten a un proceso llamado Flotación. En este proceso el mineral sulfurado de cobre es tratado con reactivos que lo convierten en hidrófobo, es decir que repele al agua y atrae a otras sustancias hidrófobas. Esta reacción es muy selectiva y solamente funciona En la Flotación, el mineral sulfurado de cobre es tratado con reactivos que lo convierten en hidrófobo, es decir que repele al agua y atrae a otras sustancias hidrófobas.

2 docente para el mineral de cobre, no para otros minerales ni material inerte. Luego de esto, el mineral se lleva a una especie de piscina con agua y se le hace pasar por una corriente de burbujas de aire desde la base. El aire, al ser de naturaleza hidrófoba, lo atrae y se le adhieren las partículas de mineral sulfurado de cobre. Asimismo, al ser el aire menos denso que el agua, las burbujas flotan a la superficie. Así, se puede recuperar el mineral sulfurado de cobre del rebalse de la piscina. En esta clase se abordará el concepto de selectividad de las reacciones químicas, la afinidad de las sustancias referidas a su solubilidad en agua y además los conceptos de densidad y su implicancia al flotar o hundirse en el agua. Hidrófobo: Organismo o sustancia que repele el agua y atrae a otras sustancias hidrófobas. INICIO Para esta clase es importante que los estudiantes ya conozcan el concepto de transformación fisicoquímica y las muchas variantes que presenta, además del concepto de densidad como una propiedad de las sustancias que relaciona la masa y el volumen de ellas. Nos centraremos en la transformación de disolución de sustancias en un medio. Para apreciar la profundidad de sus conocimientos en estas materias formule las siguientes preguntas: Qué entiendes por transformación fisicoquímica? Qué transformaciones fisicoquímicas conoces? Qué entiendes por reacción de disolución? Qué entiendes por densidad? Ahora, refiriendo al proceso productivo del cobre, es deseable que los estudiantes sepan que el cobre se encuentra en forma de mineral de cobre, es decir asociado a otros elementos y no en estado puro. En la cordillera, se encuentran dos tipos de mineral de cobre, el oxidado (cobre asociado a oxígeno) y el sulfurado (cobre asociado a azufre). Recomendaciones de seguridad en el laboratorio Utiliza una bata y tenla siempre bien abrochada. No utilices bufandas, pañuelos largos u otros que dificulten tu movilidad. No corras dentro del laboratorio. Si tienes el cabello largo, recógetelo. Ten siempre tus manos limpias y secas. Si tienes alguna herida, tápala. No pruebes ni ingieras los productos que utilices en los experimentos. En caso de producirse un accidente, quemadura o lesión, comunícalo inmediatamente al profesor. Mantén el área de trabajo limpia y ordenada, al acabar la práctica, limpia y ordena el material utilizado. Fíjate en los signos de peligrosidad que aparecen en los frascos de los productos químicos. Lávate las manos con jabón después de tocar cualquier producto químico.

3 docente Para saber cuánto conocen a este respecto, pida que respondan las siguientes preguntas: De qué manera se encuentra el cobre en la naturaleza? Qué entienden por mineral de cobre? Qué minerales de cobre conocen? Comente que el objetivo de la clase es estudiar dos características de las sustancias y su afinidad, para así comprender cómo se pueden resolver necesidades (de producción en este caso), mediante las transformaciones fisicoquímicas. DESARROLLO Comente que en esta sesión se observarán diferentes comportamientos de materiales frente a su exposición al agua. Estas observaciones son necesarias para comprender cómo es posible un método de separación de minerales conocido como flotación. Explique que la flotación es un proceso al cual se somete el mineral sulfurado de cobre (CuFeS 2 ) para separarlo de otros minerales y roca inerte proveniente de la mina. Cuénteles que antes de tratar el mineral con este proceso, las rocas han sido convertidas en un polvillo muy fino mediante el proceso de chancado y molienda. Con esta información, y aquella surgida de la discusión de estos temas al interior de la clase, pida que formulen una hipótesis de trabajo: Cómo piensas que funciona el proceso de flotación para la separación de mineral? Luego de un tiempo apropiado, explique los materiales que se utilizarán y el método de trabajo dividido en dos secciones. Los grupos de trabajo deben realizar las observaciones de una etapa, responder las preguntas de reflexión y luego pasar a la siguiente etapa. El siguiente texto es el que se encuentra en las guías de trabajo para el estudiante. La flotación es un proceso al cual se somete el mineral sulfurado de cobre (CuFeS 2 ) para separarlo de otros minerales y roca inerte proveniente de la mina. Primera parte: En cuatro vasos precipitados, agrega a cada uno entre 100 a 200ml de agua. Luego rotula cada vaso con los números 1 al 4. Según la siguiente tabla, agrega los reactivos indicados y luego anota lo que observas en cada caso:

4 docente Reactivo 1. Aceite 2. Alcohol 3. Queso 4. Jugo en polvo Observaciones Reflexiones 1. Todos los reactivos se mezclan con el agua? 2. Cuáles reactivos se mezclan en agua? 3. Cuáles reactivos no se mezclan en agua? Por qué algunos reactivos se mezclan en agua y otros no? En esta primera parte se espera que evidencien la afinidad de ciertas sustancias para formar una disolución en agua. Los compuestos escogidos permiten que el estado de la materia del soluto, sea este líquido o sólido, no sean parte de los fundamentos para establecer una explicación del fenómeno observado. Segunda parte: En cuatro vasos precipitados limpios, agrega 100 ml de agua a cada uno y luego rotula cada vaso con los números del 1 al 4. Según la siguiente tabla agrega, según corresponde los siguientes elementos y anota tus observaciones: Reactivo 1. Aceite 2. Glucosa 3. Piedra 4. Corcho Observaciones Reflexiones 1. Qué ocurre con estos elementos en agua? Flotan o se hunden en el agua? 2. Qué elementos se hunden en agua? 3. Qué elementos flotan en agua? 4. Por qué algunos elementos se hunden y otros flotan?

5 docente En esta segunda parte la observación y posterior reflexión apuntan al concepto de densidad, comprendiendo que existen sustancias que flotan en agua y otras que se hunden en ella. Nuevamente se separa la variable estado de la materia de la reflexión. Comparta las respuestas a estas preguntas generadas por los grupos de trabajo y modere la discusión originada con éstas. Divida la discusión en dos partes, una para cada etapa del trabajo. Procure cerrar las discusiones introduciendo los conceptos de hidrofilia, (afinidad a la disolución en agua) e hidrofobia (la ausencia de esta afinidad). De la misma forma, en la segunda etapa de reflexiones cierre con el concepto de densidad y de cómo la diferencia de densidad de dos sustancias hace que estas floten o se hundan en la otra. Así la glucosa se hunde en agua al ser más densa que el agua y el aceite flota en agua pues es menos denso; sin embargo estas tres sustancias son más densas que el aire, pues se hunden en este medio. Usted puede profundizar en los temas cuando estime conveniente y formule preguntas motivadoras para ahondar en ellos. La densidad es una medida de cuánto material se encuentra comprimido en un espacio determinado. CIERRE Para terminar la actividad cada estudiante debe escribir con sus propias palabras los fenómenos observados. Haga el vínculo con el proceso de flotación de la gran minería del cobre explicando los fundamentos presentados en los primeros párrafos de este documento y complemente con el video de Flotación en la web y con los contenidos del sitio Codelcoeduca.cl Evaluación Solicite informe de laboratorio grupal que contenga: Introducción Materiales Hipótesis de trabajo Experimentos Reflexiones Conclusiones Autor: Víctor Hugo Cisternas, Químico.

6 estudiante Conocer la sustancia (y su reactividad): Tomando el control Recordemos las transformaciones fisicoquímicas. Escribe a continuación todo lo que sepas sobre las siguientes preguntas. Qué entiendes por transformación fisicoquímica? Qué transformaciones fisicoquímicas conoces? Qué entiendes por reacción de disolución? Qué entiendes por densidad? Proceso productivo del cobre. Escribe a continuación todo lo que sepas sobre las siguientes preguntas. De qué manera se encuentra el cobre en la naturaleza?

7 estudiante Qué entiendes por mineral de cobre? Qué minerales de cobre conoces? Qué etapas del proceso productivo del cobre conoces? Hipótesis Cómo piensas que funciona el proceso de flotación para la separación de mineral de Cobre? Experimentación Los materiales que utilizaremos en esta sesión son: Agua 1000 ml Alcohol 20 ml Aceite 20 ml Glucosa 20 ml Jugo en polvo 1 cucharadita Queso rallado 1 cucharadita Piedras 1 Corcho 1 Vasos pp 250ml 4

8 estudiante Primera parte: Agrégale a cada vaso precipitado 100 ml de agua. Luego rotula cada vaso con números del 1 al 4. Según la siguiente tabla, agrega los reactivos indicados y luego anota lo que observas en cada caso: Aceite Alcohol Reactivo Observaciones Queso Jugo en polvo Reflexiones: 1. Todos los reactivos se mezclan con el agua? 2. Cuáles reactivos se mezclan en agua? 3. Cuáles reactivos no se mezclan en agua? 4. Por qué algunos reactivos se mezclan en agua y otros no?

9 estudiante Segunda parte: Agrégale a cada vaso precipitado 100 ml de agua. Luego rotula cada vaso con números del 1 al 4. Según la siguiente tabla, agrega correspondientemente los siguientes elementos y anota tus observaciones: Aceite Reactivo Observaciones Glucosa Piedra Corcho Reflexiones: 1. Qué ocurre con estos elementos en el agua? Flotan o se hunden? 2. Qué elementos se hunden en agua? 3. Qué elementos flotan en agua? 4. Por qué algunos elementos se hunden y otros flotan?

10 estudiante Conclusiones: Escribe con tus propias palabras cada fenómeno estudiado en esta sesión. Para terminar: 1. En qué consiste la etapa de flotación? 2. Escribe a continuación toda información o reflexión que te parezca importante durante esta clase.