INSTITUTO DE INGENIEROS DE MINAS DEL PERÚ

Curso-Taller “Minerìa y Medio Ambiente para profesores”

Mayo de 2005

GUIA DE PROFESORES

1.- FUNDAMENTOS PARA LA ENSEÑANZA DE CIENCIAS NATURALES

EDUCACION QUE BENEFICIE EL DESARROLLO ARMONIOSO ENTRE EL HOMBRE Y LOS RECURSOS DE

LA NATURALEZA.

COMBINAR LA EXPERIENCIA Y SABIDURIA PERUANA CON LA TECNOLOGIA DE PUNTA PARA CONSTRUIR

LA IDENTIDAD NACIONAL.

APORTES PARA EL DISEÑO DE LA CURRICULA Y PARA LA METODOLOGIA DE LA ENSEÑANZA PRACTICA Y DE

LABORATORIO.

2.- CIENCIAS NATURALES - GEOLOGIA

USOS INDUSTRIALES

COBRE : Motores y generadores eléctricos, electrónica, cables de transmisión,radio, TV, teléfonos, comunicaciones, aviones, ferrocarriles, barcos, cerrajería, artesanías, tubos.

PLATA : Películas fotográficas, electrónica, computadoras, joyería, aparatos de uso doméstico, refrigeración.

PLOMO : Baterías, blindaje de cables, pinturas, tuberías, gasolina, imprentas, instalaciones de agua.

ZINC : Envases metálicos, aleaciones, calaminas, instalaciones de agua y desagüe, imprentas.

ORO : Electrónica, joyería, uso medicinal, en computadoras, en satélites y en ciertos vidrios.

HIERRO : Industria del acero, tuberías para el transporte de petróleo, gas, agua. En la industria pesada, en construcciones de casas, ferrocarriles, barcos, aleado con níquel, cromo, cobalto, vanadio, titanio, tungsteno, en aceros especiales (inoxidables) y superimanes.

URANIO : En la industria nuclear.

SELENIO : Energía solar, constituyente de las celdas fotovoltaicas.

NO-METALICOS : Arcillas, cal, yeso en la industria del cemento, carbón, sílice en la siderurgia, fosfatos y azufre en la agricultura, sílice en la industria del vidrio, arcillas en la cerámica, por ejemplo la porcelana es una mezcla de caolín (40-65%),cuarzo (12-30%), feldespato (15-35%); el cloruro de sodio; la cal para limpiar las aguas contaminadas.

UN AUTO CONSUME GRAN NUMERO DE MINERALES Y METALES

Vidrio (sílice), fierro, cadmio, molibdeno, níquel, cromo, plomo, zinc, cobre, mica, berilio, tungsteno, plata, asbestos, vanadio.

3.- ECODESARROLLO

Es el manejo efectivo de los recursos naturales, la conservación y el desarrollo de los ecosistemas, utilizando los recursos naturales sin agotarlos ni destruirlos propiciando la recirculación de la energía y el agua, la renovación y/o la generación de recursos y el uso intensivo de tecnologías apropiadas.

El fin es lograr que hombre, flora y fauna vivan en armonía interrelacionándose en un medio ambiente cuyos parámetros ecológicos hayan sido previamente evaluados.

4.- CIENCIAS NATURALES - QUIMICA

Se proponen una serie de prácticas de laboratorio con los elementos que son más comunes en nuestro medio, así:

FIERROCon un clavo de fierro limpio y con el H2 SO4 formar el sulfato (sal de hierro). Agregándole soda, se forma el hidróxido ferroso, precipitado blanco y por exposición al aire, se oxida, obteniéndose hidróxido férrico de color pardo rojizo.

Fe + H2 SO4 = FeSO4 + H2

FeSO4 + 2 NaOH = Fe(OH)2 + Na2SO4

Sumergir un clavo limpio de hierro en una sal de cobre, obteniéndose por el fenómeno de reducción, un depósito rojo de cobre metálico.

CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu

PLOMO

1.- Con un pedazo de plomo demostrar la solubilidad del plomo en el ácido nítrico.

3 Pb + 8 HNO3 = 3 Pb(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O

A este nitrato de plomo agregarle ácido clorhídrico (muriático), se forma un precipitado blanco de PbCl 2 este precipitado es soluble en agua caliente.

Pb(NO3)2 + 2 HCl = PbCl 2 + 2 HNO3

2.- Agregando al nitrato de plomo, el gas H2S (Sulfuro de hidrógeno) se forma un precipitado negro de sulfuro de plomo.

Pb(NO3)2 + H2S = PbS + 2 HNO3

COBRE

1.- Con un mineral oxidado de cobre, formar una sal de sulfato de cobre de color azul, agregando ácido sulfúrico.

Cu + H2SO4 = SO4Cu

2.- Con soda cáustica :

CuSO4 + 2 NaOH = Cu(OH)2 + Na2SO4

3.- Con amoníaco:

2 SO4Cu + 2 NH4OH = CuSO4Cu(OH)2 + (NH4)2SO4

4.- El sulfato de cobre con un clavo de hierro produce cobre metálico de color rojo.

PLATA

Con una lámina o alambre de plata formar nitrato de plata, agregándole ácido muriático se forma un precipitado blanco de cloruro de plata, que se oscurece con la luz.

Tenemos:

Ag + HNO3 = NO3Ag

NO3Ag + HCl = AgCl + HNO3

El nitrato de plata con la sal común forma también el cloruro de plata de color blanco. Este es soluble en amoníaco diluído.

También si a una sal de plata le ponemos hierro se precipitará nuevamente la plata metálica.

ZINC

Con una lámina o placa de zinc formar con el ácido sulfúrico el sulfato de zinc.

Zn + H2SO4 = SO4Zn + H2

Este sulfato con soda cáustica, forma un precipitado blanco gelatinoso de hidróxido de zinc, al cual adicionándole aceite de linaza se produce la pintura de color blanco.

ZnSO4 + 2 NaOH = Zn(OH)2 + Na2SO4

CARBONATOS

Con la caliza o piedra cal, calentarla y observar que se forma óxido de calcio de color blanco, agregándole agua se forma el hidróxido de calcio, cal, apta para blanquear las casas o para neutralizar aguas contaminadas.

Si a una roca caliza, se le agrega ácido muriático, HCl se produce el dióxido de carbono con efervescencia.

CaCO3 + 2 HCl = CaCl2 + H2O + CO2

Con este método se reconocen todas las rocas que tengan carbonatos de calcio.

MERCURIO

Con el oro se forma una amalgama, pero atacándola con ácido nítrico se separa nuevamente el oro metálico en polvo.

También calentando la amalgama, el mercurio se volatiliza dejando un residuo de oro metálico.

LAS COMPUTADORAS se fabrican con 31 elementos minerales :

Antimonio, baritina, fierro, boro, cobalto, columbio, telurium, zirconio, magnesio, cobre, indio, lantano, litio, manganeso, mica, mercurio, molibdeno, níquel, cristal de cuarzo, selenio, zinc, estroncio, tantalio, estaño, tungsteno, itrio, vanadio, titanio, plata, platino y oro.

La PASTA DENTAL es la mezcla de seis minerales.

Baritina

Calcita

Feldespato

Cuarzo

Carbonato de sodio

Flúor.

5.- CIENCIAS NATURALES - FISICA

A continuación se detallan algunas prácticas de física :

COLOR

Con un trozo de hierro o carbón mineral comprobar la incidencia de la luz solar descompuesta en rayos de diferente longitud de onda sobre sus superficies, dando color negro cuando todos los rayos son absorbidos; si se reflejan todos los rayos en ese caso el color será blanco como el yeso; si se absorben todos menos uno, por ejemplo el verde, el color del mineral será verde, por ejemplo la malaquita y la turquesa.

DUREZA

Es la medida de la resistencia de un mineral a ser rayado. Se mide según la escala de Mohs.

Talco : 1 Ortoza : 6

Yeso : 2 Cuarzo : 7

Calcita : 3 Topacio : 8

Fluorita : 4 Corindón : 9

Apatito : 5 Diamante : 10

El más blando es el talco y el más duro es el diamante

MALEABILIDAD

Propiedad que consiste en que los cuerpos pueden laminarse; 25,000 láminas de oro superpuestas miden 1 mm.

BRILLO

Depende de la absorción, reflexión y refracción de la luz. Los brillos más comunes son : el metálico como el acero, el no-metálico puede ser de varios tipos : vítreo como el cuarzo; resinoso como la blenda ; sedoso como el yeso ; diamantino como el diamante.

FUERZA CENTRIFUGA Y CENTRIPETA

Hacer girar un plato que contenga agua y arena del mar o de río. Observar que unos granos se van al borde del plato y otros se quedan al centro. Explicar por qué.

GRAVEDAD - DENSIDAD - PESO ESPECIFICO

- En un balde con agua, introducir tres materiales : madera, yeso y fierro, del mismo tamaño, observar qué ocurre en su caída. Explicar ¿ por qué?.

- En un recipiente graduado colocar agua 25 cc., introducir un trozo de mineral, o arena, medir el volumen del agua que ha sido desplazada. Calcular el peso específico del mineral.

- En un balde que contiene un líquido denso como el agua con gelatina o barro soltar un trozo de madera, yeso y fierro del mismo tamaño; observar qué ocurre y por qué.

- Repetir la prueba anterior con aceite. Explicar qué pasa.

VELOCIDAD - CAUDAL DE UN RIO

En las orillas de un río, riachuelo o acequia, colocar una pequeña madera y tomar el tiempo que emplea desde desde un punto de partida hasta otro punto de llegada. El caudal se mide en metros cúbicos por segundo multiplicado la velocidad promedio del río por el ancho y su profundidad.

CORROSION

Es el deterioro de los metales por acción del medio en que se usan, siendo estos “medios” : los agentes químicos, el agua, la atmósfera, los ácidos, etc. Con una lámina de acero inoxidable (compuesta principalmente de fierro con adiciones de cromo y níquel) probar que no es corroída por el ácido sulfúrico, en cambio el hierro solo sí.

ROZAMIENTO

Tomar un trozo de 1 cm de roca, de forma más o menos esférica y otro de forma plana, someterlos a la caída sobre un plano inclinado. Observar cuál de los dos tiene más resistencia al rozamiento, explicar las velocidades y trayectorias desiguales. Repetir la prueba, pero lubricando primero con agua, y luego con aceite. Encontrar las diferencias.

CONDUCTIBILIDAD

Colocamos dos barras, una de cobre y otra de fierro de la misma longitud sobre una llama. En los extremos de ambas colocamos un fósforo. El fósforo de la barra de cobre arderá primero porque el cobre tiene mejor conductibilidad que el fierro.

MAGNETISMO

Recoger las arenas de las playas del mar o de un río, y observar sus constituyentes minerales, luego con un imán separar los minerales magnéticos, luego reconocer los otros minerales por la diferencia de peso específico como explicamos en los puntos sobre Gravedad-Densidad- Peso Especifico y sobre Fuerza Centrifuga y Centrípeta.

LA INDUSTRIA ESPACIAL CONSUME UN GRAN NUMERO DE METALES Y MINERALES

VEAMOS...