Profesor Énfasis QUÍMICA No. De HorasBloque I

Las características de los materiales.

Campo De Formación

Exploración y comprensión del mundo natural y social

Competencias Que Se Favorecen

Comprensión de fenómenos y procesos naturales desde la perspectiva científica • Toma de decisionesinformadas para el cuidado del ambiente y la promoción de la salud orientadas a la cultura de laprevención • Comprensión de los alcances y limitaciones de la ciencia y del desarrollo tecnológico en diversos contextos

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1.16 identifica las propiedades físicas de los materiales, asi como la composición y pureza de las mezclas, compuestos y elementos.

Aprendizajes Esperados

Clasifica diferentes materiales con base en su estado de agregación e identifica su relación con las condiciones físicas del medio.

Identifica las propiedades extensivas (masa y volumen) e intensivas (temperatura de fusión y de ebullición, viscosidad, densidad, solubilidad) de algunos materiales.

Explica la importancia de los instrumentos de medición y observación como herramientas que amplían la capacidad de percepción de nuestros sentidos.

Contenido Disciplinar

IDENTIFICACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MATERIALES:

Cualitativas Extensivas Intensivas.

Ámbito De Estudio

Propiedades y transformaciones de los materiales¿De que esta hecho todo?

Palabras Claves

Conceptos Nuevos

Preguntas Generadoras

Los fines de semana el papá de Mateo le da mantenimiento a su coche. Cuando se dirigía al lugar donde estaba estacionado, tropezó y se le cayeron todas las cosas que llevaba, entre ellas una botella de anticongelante que se rompió. Antes de que se derramara todo el líquido, lo vació en una botella de bebida rehidratante. Cuando Mateo llegó a ayudar a su papá, éste le advirtió: “no se te ocurra tomarte eso; ahí puse el anticongelante de la botella que se me rompió”. Mateo se puso a observar el anticongelante y le pareció que no se veía exactamente igual que una bebida hidratante, pero no podía explicar cuál era la diferencia (fi gura 1.20). Después de un rato se convenció de que utilizar los sentidos no era suficiente para distinguir entre el anticongelante y la bebida rehidratante. ¿Cómo identificar una sustancia por medio de sus propiedades?

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DidácticosAntes de iniciar la sesión

a) Mencione a los alumnos que un gran numero de accidentes en nuestro país, en especial entre los niños, se deben a situaciones como la que se describe al inicio; es decir, cuando se almacena thinner, aguarrás, gasolina y otras sustancias en botellas o envases sin etiquetar, y además se dejan al alcance de los niños. Pida a sus alumnos que reflexionen en torno a este hecho y propongan medidas para evitar intoxicaciones y envenenamientos.

b) Para desarrollar las actividades de laboratorio es importante que expliqué como se utilizan las probetas, los matraces y la balanza granataria. Destaque la importancia de hacer mediciones lo mas exactas posibles para minimizar errores; subraye que la exactitud en una medición refleja que tan cerca está el valor medido respecto del valor verdadero. Para reducir el error solicite a los alumnos que hagan cada prueba por triplicado y calculen el promedio.

Medición de las propiedades extensivas e intensivasPara medir la cantidad de sustancias se emplean diversos instrumentos de medición: para conocer el volumen existen gran variedad de instrumentos de laboratorio, y para la masa se utilizan balanzas y básculas. Las balanzas analíticas modernas son capaces de medir masas con una precisión de diezmilésimas de gramo.

Haz las siguientes actividades para que conozcas más de las propiedades intensivas de la materia.

Mateo recordó lo que aprendió en su curso de Ciencias 2 y decidió medir la masa y el volumen del anticongelante, para ver si obtenía información para distinguirlo de una bebida rehidratante.

Tabla 1.8

Muestra de anticongelante Volumen (mL) Masa (g)

m/V

1 50 55

2 35 38.5

3 75 82.5

1. Revisa en la tabla 1.8 los datos que obtuvo. ¿Al analizarlos puedes identificar si se trata de agua o de una sustancia diferente? Explica en tu cuaderno.Posteriormente, Mateo compró una bebida rehidratante para comparar las propiedades de ambos líquidos.2. Revisa sus resultados en la tabla 1.9. ¿La masa y el volumen dependen de la cantidad de la sustancia?3. Calcula el valor m/V para cada muestra de anticongelante y de bebida rehidratante, y anótalo en la tabla respectiva. Responde en tu cuaderno:a) ¿La relación m/V es una característica propia de los materiales o de la cantidad de la muestra?b) ¿Recuerdas cómo se llama la propiedad que relaciona m/V?¿Crees que este valor es único para cada sustancia? ¿Puedes usarlo para identificarla?c) ¿Podrías determinar la propiedad que relaciona m/V de una sustancia con alguno de tus sentidos?

A las propiedades como la masa y el volumen, cuya magnitud tiene una relación directa con la cantidad de muestra, se les llama propiedades extensivas, es decir, que dependen de la extensión o el tamaño de la muestra. A las propiedades que no dependen del tamaño de la muestra sino de su propia naturaleza, como la densidad (m /V), se les llama propiedades intensivas.

Secuencia DidácticaDesarrollo

Tiempo Recursos Didácticos

Nota: Práctica de laboratorio 1

a) Recuerden a sus alumnos que en curso de Ciencias 2 Física, ya revisaron las propiedades intensivas y extensivas de las sustancias, repasenlas juntos y pida que den ejemplos de cada una.

b) Después de las actividades propuestas haga notar que con frecuencia los valores de las densidades de ciertas sustancias son similares, por lo que, para confirmar la identidad de una sustancia es necesaria, además, la medición de otra propiedad, como temperatura de ebullición.

c) Si lo consideras pertinente, realicen una actividad adicional. Consiga diversos metales (zinc, cobre, hierro, aluminio), ya sea en barras pequeñas, laminas o tubos, pero no revele su identidad. Los alumnos deberán medir las masas de cada pieza y la cantidad de agua que desplazan al colocarse en una probeta para calcular de forma indirecta su volumen y asi obtener su densidad. De esta manera, mediante el calculo de la densidad, podrán identificar los metales.

d) Otra actividad interesante y muy sencilla para trabajar con la densidad es agrgar 100ml de agua en un vaso de precipitado y 100ml de alcohol al 96% en otro vaso de precipitados. Los alumnos pondrán un hielo a cada vaso y observaran lo que sucede. Pida que planteen sus hipótesis respecto a si el hielo flotara o se hundirá.

Practica de laboratorio 2Al concluir la actividad mencione ejemplos de productos que se elaboran con base en fórmulas con sus concentraciones porcentuales; por ejemplo, componentes de la ropa, bebidas como leche o jugos, enjuague bucal, pasta de dientes, cloro, alcohol, jabón líquido, gel para el cabello, etc.Practica de laboratorio 3Para que los alumnos comprendan mejor qué sucede en la práctica, solicite que, de acuerdo con el modelo cinético de partículas, dibujen las partículas para el agua sin soluto y el agua con sal. Explique que al mezclar agua con sal, las moléculas de agua rodean a los iones de sodio

Tabla 1.9

Muestra de bebida

hidratante

Volumen (mL)

Masa (g)

m/V

150 55.5

235

35.35

3 75 75.75

(fenómeno que se denomina solvatación), y que para romper las fuerzas de solvatación y el agua se evapore, se requieren temperaturas mayores, por lo que aumenta la temperatura de ebullición.Para contestar el punto cuatro de la práctica sugiera a los alumnos que preparen un litro de una disolución de agua con sal. Podrían medir la temperatura de ebullición de 100 ml, 200 ml, y 500ml de esta disolución y verificar si existe variación. De esta mentera comprobarán que la temperatura de ebullición es una propiedad intensiva. Practica de laboratorio 4

Para que los alumnos se percaten que las sustancias como el azúcar, la sal y el bicarbonato de sodio, tienen un limite de solubilidad en agua, es necesario que lo experimente haciendo disoluciones a diferentes concentraciones (diluidas, saturadas y sobresaturadas). Explique que cuando ya no se disuelve mas soluto es que la disolución esta sobresaturada y ha excedido su limite de solubilidad.

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Didácticos

Mencione a sus alumnos que conocer la solubilidad de las sustancias en distintos tipos de disolventes es un aspectop básico en la elaboración de bebidas, alimentos y medicamentos. Reitere que en sus curso de Ciencias I estudiaron que prácticamente todas las funciones metabólicas ocurren en un medio acuoso.

1. Entonces, ¿qué hizo Mateo para distinguir el agua del anticongelante? Coméntenlo en el grupo y lleguen a una conclusión. Para ello, respondan lo siguiente.a) ¿Fue útil conocer la masa y el volumen de las sustancias?Expliquen su respuesta.b) ¿Cuál era la densidad del anticongelante en los experimentos de Mateo? ¿Este valor cambia con el tamaño de la muestra?Al tomar en cuenta la relación m/V, Mateo encontró que para la bebida rehidratante el resultado era 1.01 g/mL, mientras que para el anticongelante era 1.10 g/mL.c) ¿Cómo podrían distinguir si una muestra es una bebida hidratante o un anticongelante?d) ¿Podrían con estos datos distinguir entre cualquier anticongelante y cualquier bebida rehidratante?e) ¿Medir la temperatura de ebullición les permitiría identificar las sustancias?f) ¿Creen que podía haberse usado la diferencia en las viscosidades para identificar el anticongelante, aunque no las hayan medido cuantitativamente?2. Reflexionen en equipo acerca de la importancia de identificar las sustancias en distintos ámbitos. Por ejemplo, en la construcción, el yeso y la cal; en la cocina, la sal, el azúcar y el bicarbonato de sodio; en un taller, el líquido para frenos y el líquido para la batería; en el hogar, un medicamento y una pastilla de menta.

PRÁCTICA DE LABORATORIONombre De La Práctica De Laboratorio:

Propiedades intensivas: temperatura de fusión y de ebullición, viscosidad, densidad, concentración (m/V) y solubilidad

Aprendizaje Esperado

PRACTICA 1Materiales.4 canicas iguales que quepan en los tubos de ensayo, 4 tubos de ensayo, Gradilla, Agua, Aceite de cocina, Miel de maíz, Champú translúcidoProbablemente hayan oído decir que un líquido es viscoso y tengan una idea de los que significa “viscosidad”. Veamos cómo se determina si un líquido es más viscoso que otro.1. Anoten en su cuaderno qué es para ustedes la viscosidad.2. Sigan las instrucciones que se encuentran a continuación.a) Agreguen los líquidos en tubos de ensayo hasta un centímetro por debajo del borde (agua, aceite de cocina, miel de maíz y champú).b) Colóquenlos en una gradilla o en posición vertical y dejen caer una canica en cada uno de los tubos y observen cuál llega al fondo más rápido (asegúrense de soltarlas al mismo tiempo). Antes de realizar el experimento formulen una hipótesis sobre lo que creen que ocurrirá y expliquen por qué lo piensan así; escriban la hipótesis en su cuaderno.i. ¿En cuál de las muestras la canica tardó más en caer?ii. ¿Ocurrió lo que esperaban? Si no, propongan una explicación para el resultado que observaron.iii. Ordenen las muestras según el tiempo que tardaron las canicas en llegar al fondo.c) ¿Consideran que con este experimento identificarían si una muestra es agua u otra sustancia? Expliquen cómo.d) ¿Podrían asignarle un valor a la viscosidad de una sustancia utilizando sólo sus sentidos, sin ayuda de ningún instrumento?e) ¿Esta actividad cambió la idea que tenían de la viscosidad?

ConclusiónA la resistencia que presenta un líquido a fluir, como cuando tratamos de pasarlo de un recipiente a otro, y a que un objeto se mueva a través de él, se le llama viscosidad. A mayor viscosidad hay mayor resistencia del líquido para que los objetos se muevan a través de él y, por lo tanto, el movimiento es más lento.La viscosidad es una propiedad intensiva porque no depende de la cantidad de líquido, sino de su naturaleza.La viscosidad tiene múltiples aplicaciones industriales. Por ejemplo, en la industria de los aceites que se usan como lubricantes en los automóviles, la viscosidad del producto es muy importante pues evita el excesivo roce o fricción entre dos piezas que se mueven, lo que impide que se desgasten y prolonga la vida útil del motor

PRACTICA 2Materiales.Sal de mesa, Agua embotellada, Probeta de 500 mL, Un agitador de vidrio

Concentración en porcentaje masa-volúmen1. Con la información de la tabla 1.10 preparen las disoluciones 1 y 2. Pongan la cantidad de sal indicada en cada vaso y agreguen el agua poco a poco. Agiten constantemente para disolver la sal. Continúen agregando agua hasta alcanzar el volumen correspondiente. Respondan las siguientes preguntas:a) ¿Cuál es la masa de sal que hay en un mililitro de cada disolución?Disolución 1: Disolución 2:b) Multiplica este valor por 100 para determinar la masa de sal que hay en 100 mL de disolución.Disolución 1: Disolución 2:c) ¿La masa de sal que hay en 100 mL de disolución cambia con la cantidad de disolución? ¿Por qué?d) Tomando en cuenta su respuesta a la pregunta anterior, contesten: ¿la concentración es una propiedad intensiva o extensiva? Den argumentos fundamentados para apoyar su respuesta.2. A la concentración expresada como la masa de soluto en gramos que hay en 100 mililitros de disolución se le llama porcentaje masa-volumen (% m/V). Utilicen esta definición para contestar lo siguiente.a) Si tienen una disolución 5% m/V de azúcar, ¿qué volumen necesitan para tener tres gramos de azúcar?b) ¿Cuántos mililitros de esa disolución se necesitan para tener cinco gramos de azúcar?c) ¿Cuántos se necesitan para obtener un gramo de azúcar?d) ¿Les parece útil esta manera de expresar la concentración para realizar cálculos como los anteriores?e) ¿La concentración medida en porcentaje masa-volumen es una propiedad intensiva o extensiva?f) ¿Esta forma de expresar la concentración les parece útil para resolver problemas como el que se plantea en el inciso a)?g) ¿Les parecería más fácil o más difícil calcular la concentración si estuviera expresada en porcentaje masa-masa?

h) ¿Y si estuviera expresada en partes por millón?3. En grupo comparen sus respuestas.Guarda la disolución 1 para utilizarla posteriormente.Calienta la disolución 2 y colócala en un lugar ventilado para el agua se evapore y recuperes la sal, que puedes usar para otros experimentos, pero no la ingieras . PRACTICA 3Realicen el siguiente experimento para determinar experimentalmente la temperatura de ebullición del agua y la de una disolución de agua con sal en el lugar donde viven.MaterialesAgua embotellada, 2 pocillos o matraces Erlenmeyer de 250 mL, Probeta de 500 mL, Termómetro, Guantes

1. En un pocillo o matraz erlenmeyer pongan a calentar 200 mL de agua (si utilizan un matraz pongan dentro una piedra pequeña previamente lavada para que la ebullición sea uniforme). Cuando empiece a hervir, introduzcan el termómetro y registren la temperatura (utilicen guantes para no quemarse con el vapor de agua).Registren en la tabla 1.11 la temperatura que marcó el termómetro.a) Repitan el experimento pero ahora con la disolución 1 de la actividad anterior. Formulen una hipótesis sobre lo que creen que ocurrirá y contesten: ¿La temperatura de ebullición de la disolución será mayor o menor que la del agua?2. Registren los datos experimentales en la tabla 1.11.

Tabla 1.11

Sustancia Temperatura de ebullición (°C)

Agua

Disolución 1

3. Contesten lo siguiente.a) ¿Cuál de las sustancias tiene la temperatura de ebullición más alta?b) ¿Ocurrió lo que propusieron en su hipótesis? Si no, propongan una explicación para el resultado que obtuvieron.c) Las muestras anteriores tienen el mismo volumen; ¿qué las hace diferentes?d) ¿Cuál es el porcentaje masa-volumen de sal en el agua embotellada?e) Al aumentar el porcentaje masa-volumen, ¿la temperatura de ebullición aumenta o disminuye?f) ¿Podrían distinguir la disolución 1 del agua a simple vista?g) Si por error confundieran las sustancias de los matraces, ¿este experimento les ayudaría a identificarlas? Expliquen.4. Diseñen un experimento para comprobar que la temperatura de ebullición es una propiedad intensiva.

La temperatura a la cual un líquido pasa al estado gaseoso se llama temperatura de ebullición, es de 100 °C a nivel del mar para el agua.La temperatura de fusión, en la que un material pasa del estado sólido al estado líquido, también es una propiedad intensiva, y al igual que la temperatura de ebullición su valor depende de si la sustancia es pura o no.

PRACTICA 4MaterialesAgua embotellada, Probeta de 500 mL, Sal de mesa, Bicarbonato de sodio, Un agitador de vidrio

Si tienen cierta cantidad de agua y agregan algunas sustancias como sal o bicarbonato de sodio, ¿siempre se disolverán, o habrá un límite para la cantidad de sustancia que se disuelva?1. Coloquen 100 g de agua (aprovechando que la densidad del agua es 1 g/mL pueden medir 100 mL en una probeta) y agreguen 10 g de sal. Revuelvan hasta disolver toda la sal (puede tardar varios minutos). Repitan el paso anterior las veces que sean necesarias hasta que noten que, por más que agiten, la sal ya no se disuelve.a) ¿Cuánta sal se disolvió completamente en 100 g de agua?b) Formulen una hipótesis que explique por qué no se disolvió más sal.2 Repitan el paso anterior ahora con bicarbonato de sodio.a) ¿Cuánto bicarbonato se disolvió completamente en los 100 g de agua?b) ¿Ocurrió lo que esperaban? Si no fue así, propongan una explicación para sus observaciones.A la máxima masa de soluto que se disuelve en 100 g de agua (u otro líquido) se le llama solubilidad. La solubilidad depende de la sustancia que se quiere disolver, ya sea sólida, líquida o gaseosa. Por ejemplo, el azúcar tiene una solubilidad en agua de más de 1 300 g azúcar/100 g agua. Otras sustancias tienen una solubilidad tan pequeña en agua que no es posible calcular su valor (fi gura 1.25). También se utilizan otros líquidos como disolventes, por ejemplo, alcohol o aceite; la solubilidad en estos líquidos es una propiedad intensiva del soluto que lo caracteriza y lo distingue de otros.3. Contesten:a) ¿La solubilidad del carbonato de sodio es mayor o menor que la de la sal?b) ¿Cuál será la solubilidad del azúcar en alcohol? Diseñen un experimento para determinarla.

4. Reúnanse todos los equipos, compartan los resultados de las actividades que hicieron y establezcan conclusiones para responder las siguientes preguntas; anótenlas en sus cuadernos.a) ¿Es posible medir alguna propiedad sin instrumentos de medición? Explica.b) ¿Para qué nos sirve conocer las propiedades de las sustancias?c) ¿Consideran que las propiedades intensivas pueden utilizarse para identificar las sustancias? ¿Por qué?d) ¿Cuál sería la explicación más probable si al comparar una sustancia desconocida con otra cuyas propiedades intensivas se conocen resultara que coinciden?e) ¿En qué casos consideran que podría ser útil conocer las propiedades intensivas de ciertas sustancias o materiales? Piensen al menos en dos ejemplos.

Las disoluciones que prepararon de agua, sal y bicarbonato pueden vaciarlas al drenaje.

ConclusiónAl igual que las propiedades extensivas, las propiedades intensivas no se pueden cuantificar con precisión por medio de los sentidos. Los científicos han diseñado aparatos y equipos especiales para determinar algunas de ellas. Por ejemplo, además de los termómetros existen viscosímetros que miden la viscosidad, y picnómetros y densímetros que miden la densidad. Estos instrumentos cuantifican las propiedades extensivas e intensivas con una precisión que amplía nuestros sentidos de una manera sobresaliente.Los instrumentos de medición han desempeñado un papel esencial en el desarrollo del conocimiento científico (fi gura 1.26), ya que en muchas ocasiones es necesario conocer con precisión la magnitud de ciertas propiedades para concluir cómo y por qué se llevan a cabo determinados fenómenos. Por ejemplo, gracias a la precisión en las mediciones de la posición de los astros realizadas por Tycho Brahe (1546-1601), Johannes Kepler (1571-1630) pudo enunciar sus leyes sobre el movimiento de los planetas, y gracias a la invención del telescopio ahora sabemos de la existencia de otros sistemas solares, galaxias e incluso podemos estimar el tamaño del Universo.

Contenidos De Vinculación Con Otras Asignaturas Ejes Temáticos Transversales

Aspectos a Evaluar

Instrumentos De Evaluación Empleados

MI PROYECTO SEMANA A SEMANANombre del Proyecto

Aprendizajes Esperados Fase

( ) Planeación( ) Desarrollo( ) Comunicación( ) Evaluación

N° Sesiones Por Semana

Nombre De Los Equipos Participantes

Estrategias Didácticas A Desarrollar: Fichas de trabajoHERRAMIENTAS PARA EL PROYECTOBitácora de proyectosUna vez familiarizados con las fichas de trabajo, en esta tercera fase les recomendamos utilizar otra herramienta de trabajo que será muy útil para organizar la información de cada proyecto: la bitácora. De preferencia cada integrante del equipo debe tener una, sobre todo porque en determinado momento trabajarán de forma individual, al repartirse las diferentes tareas del proyecto.¿Qué es una bitácora?En los barcos, el capitán escribe en la bitácora (una especie de diario) los acontecimientos que ocurren cada día. Lean la definición de bitácora que aparece en un diccionario:En una embarcación, cuaderno en el que se ano- tan todos los datos relevantes de las actividades diarias de la navegación.Secretaría de Educación Pública/Ediciones SM.Diccionario didáctico de español avanzado. México: 2002.

Si tienen en cuenta esta definición, ¿les sería de utilidad llevar una bitácora para registrar datos sobre su proyecto? ¿Cómo la organizarían? ¿Cómo sería físicamente? ¿Usarían un cuaderno, una carpeta o una libreta?

Producto De La Semana Aspectos A Evaluar Para tu bitácora, puedes utilizar un cuaderno o una carpeta, hojas nuevas o

recicladas. En la portada puedes anotar el nombre o número de equipo y el grupo al que

perteneces. En la hoja inicial escribe los datos principales de tu grupo, equipo y nombres de los

integrantes. Te sugerimos dividir la carpeta en cinco bloques, para que en cada sección anotes los

registros correspondientes a cada proyecto.

Platiquen en su grupo y en cada equipo sobre cómo organizar la información de cada bloque. Por ejemplo, pueden dividirlo según avancen cada día, como en un diario. O en secciones: planeación, desarrollo, comunicación y autoevaluación.

Planea tu bitácora.1. ¿Qué tipo de material utilizarás para tu bitácora?, ¿por qué?2. En la portada anotaré:3. En la primera hoja escribiré:4. Considero que la mejor manera de organizar el interior de mi bitácora es la siguiente, porque:Ahora, ¡manos a la obra! Procura tenerla lista lo antes posible, porque la semana siguiente comenzaremos con la búsqueda del tema para tu proyecto.HERRAMIE

Observaciones

______________________________docente

______________________________Vo. Bo.