Prácticas de laboratorio para facilitar el aprendizaje de la química en alumnos de 4º de E.S.O

Prácticas de laboratorio para facilitar el aprendizaje de la química en alumnos de 4º de E.S.O. TRABAJO FIN DE MÁSTER CURSO: 2020/21 Autora: Judith García Izquierdo Tutor: Manuel Bardají Luna Máster en Profesor de Educación Secundaria Obligatoria y Bachillerato, Formación Profesional y Enseñanza de Idiomas Facultad de Educación y Trabajo Social – Facultad de Ciencias Universidad de Valladolid 2 3 Bloques temáticos. Tabla 1 Contenido CONTENIDO CONTENIDO .................................................................................................................................................. 3 RESUMEN ..................................................................................................................................................... 6 ABSTRACT ..................................................................................................................................................... 6 INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................................ 7 OBJETIVOS GENERALES DE LAS PROPUESTAS PRÁCTICAS ............................................................................ 8 METODOLOGÍA EMPLEADA EN LA PROPUESTA ........................................................................................... 9 DIDÁCTICA .................................................................................................................................................... 9 TEMPORALIZACIÓN .................................................................................................................................... 11 COMPETENCIAS BÁSICAS QUE SE TRABAJAN ............................................................................................. 12 SECUENCIACIÓN DE LA PROPUESTA DIDACTICA .................................................................................... 13 PROPUESTAS PRÁCTICAS ............................................................................................................................ 14 1.DETERMINACIÓN DE PH USANDO COMO INDICADOR COL LOMBARDA ........................................ 14 1.1.TEMPORALIZACIÓN ...................................................................................................................... 15 1.2. CUESTIONES ................................................................................................................................. 15 1.3. EXPLICACIÓN TEÓRICA ................................................................................................................ 17 1.4. MATERIALES Y REACTIVOS ........................................................................................................... 18 1.5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. .............................................................................................. 18 1.6. PRESUPUESTO ............................................................................................................................. 19 2.REACCIÓN DE SAPONIFICACIÓN .......................................................................................................... 20 2.1. TEMPORALIZACIÓN ..................................................................................................................... 21 2.2. CUESTIONES ................................................................................................................................. 22 2.3. EXPLICACIÓN TEÓRICA. ............................................................................................................... 24 2.4. MATERIALES Y REACTIVOS ........................................................................................................... 24 2.5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL ............................................................................................... 25 2.6. PRESUPUESTO ............................................................................................................................. 25 3.DETERMINACIÓN DE ALMIDÓN EN ALIMENTOS ................................................................................. 26 3.1. TEMPORALIZACIÓN ..................................................................................................................... 27 3.2. CUESTIONES ................................................................................................................................. 28 3.3. EXPLICACIÓN TEÓRICA ................................................................................................................ 29 3.4. MATERIALES Y REACTIVOS ........................................................................................................... 29 3.5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL ............................................................................................... 30 3.6. PRESUPUESTO ............................................................................................................................. 30 4. REACCIONES DE PRECIPITACIÓN ........................................................................................................ 31 4.1. TEMPORALIZACIÓN ..................................................................................................................... 32 4 4.2. CUESTIONES ................................................................................................................................. 32 4.3. EXPLICACIÓN TEÓRICA. ............................................................................................................... 33 4.4. MATERIALES Y REACTIVOS ........................................................................................................... 35 4.5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL ............................................................................................... 35 4.6. PRESUPUESTO ............................................................................................................................. 35 5.PASTA DE DIENTES PARA ELEFANTES .................................................................................................. 36 5.1. TEMPORALIZACIÓN ..................................................................................................................... 37 5.2. CUESTIONES ................................................................................................................................. 38 5.3. EXPLICACIÓN TEÓRICA. ............................................................................................................... 39 5.4. MATERIALES Y REACTIVOS ........................................................................................................... 40 5.5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL ............................................................................................... 40 5.6. PRESUPUESTO ............................................................................................................................. 41 6.LLUVIA DE ORO ................................................................................................................................... 42 6.1. TEMPORALIZACIÓN ..................................................................................................................... 43 6.2. CUESTIONES ................................................................................................................................. 43 6.3. EXPLICACIÓN TEÓRICA ................................................................................................................ 45 6.4. MATERIALES Y REACTIVOS ........................................................................................................... 45 6.5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL ............................................................................................... 46 6.6. PRESUPUESTO ............................................................................................................................. 46 7.LLUVIA ÁCIDA ...................................................................................................................................... 47 7.1. TEMPORALIZACIÓN ..................................................................................................................... 48 7.2. CUESTIONES ................................................................................................................................ 48 7.3. EXPLICACIÓN TEÓRICA. ............................................................................................................... 49 7.4. MATERIALES Y REACTIVOS ........................................................................................................... 50 7.5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL ............................................................................................... 50 7.6. PRESUPUESTO ............................................................................................................................. 51 8.VOLCAN QUIMICO ............................................................................................................................... 52 8.1. TEMPORALIZACIÓN ..................................................................................................................... 53 8.2. CUESTIONES ................................................................................................................................ 53 8.3. EXPLICACIÓN TEÓRICA. ............................................................................................................... 54 8.4. MATERIALES Y REACTIVOS ........................................................................................................... 55 8.5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL ............................................................................................... 55 8.6. PRESUPUESTO ............................................................................................................................. 56 9.DESHIDRATACIÓN DEL AZÚCAR POR EL ÁCIDO SULFÚRICO ................................................................ 57 9.1. TEMPORALIZACIÓN ..................................................................................................................... 58 9.2. CUESTIONES ................................................................................................................................. 58 9.4. MATERIALES Y REACTIVOS ........................................................................................................... 59 5 9.5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL ............................................................................................... 59 9.5. PRESUPUESTO ............................................................................................................................. 60 EVALUACIÓN .............................................................................................................................................. 61 ATENCIÓN A LA DIVERSIDAD ...................................................................................................................... 62 CONCLUSIONES .......................................................................................................................................... 63 NORMAS DE LABORATORIO ....................................................................................................................... 64 PRODUCTOS TÓXICOS CON LOS QUE SE TRABAJA ............................................................................. 65 PAUTAS PARA ELABORAR UN CUADERNO DE PRÁCTICAS ......................................................................... 66 BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................................................. 67 6 RESUMEN Con la presente actividad lo que se pretende es motivar al alumnado de 4º E.S.O. al estudio de la química, así como la adquisición de las competencias básicas. Se proponen una serie de prácticas fáciles de realizar y que resultan atractivas para el alumnado. Otro de los objetivos que se persigue es una mejor comprensión de los contenidos teóricos que muchas veces suelen resultar abstractos y complejos. Alguna de las prácticas que se realizan no entrañan peligrosidad e implican la utilización de reactivos de uso cotidiano, por lo que se instará al alumnado a realizarlas en el entorno doméstico, mientras que otras serán llevadas a cabo en el centro educativo (aula o laboratorio) Para mejorar el desarrollo de competencias, esta propuesta didáctica se focalizará en el uso de las TICs, que se emplearán como medio para resolver alguna de las cuestiones que se plantean. La propuesta da importancia al trabajo colaborativo, pues éste mejora la adquisición de competencias y favorece el desarrollo de habilidades sociales y cívicas. ABSTRACT The main aim of this report is to outline the importance of motivation in learning chemist for student’s 4th C.S.O. (Compulsory Secondary Education) A series of practices that are easy to carry out and that are attractive to students are proposed. Another of the objectives pursued is a better understanding of the theoretical contents that often tend to be abstract and complex. Some of the practices can be realized at home while others will be carried out in the educational center (classroom or laboratory). To improve the development of competences, this didactic proposal will focus on the use of ICTs (Information and Communication Technologies), which will be used as a means to solve any of the questions that arise. The proposal gives importance to collaborative work, as it improves the acquisition of skills and favors the development of social and civic skills. 7 INTRODUCCIÓN El estudio de la química y en general de las ciencias no resulta muy popular entre los alumnos de Secundaria y Bachillerato. Esto se refleja en el informe PISA que sitúa a los alumnos españoles por debajo de la media de la OCDE en ciencias y matemáticas. Los alumnos bajan hasta en 9,5 puntos porcentuales en las pruebas de ciencias realizadas en 2018 frente a las realizadas en 2015. Por otro lado, los estudios superiores en titulaciones de ciencias también siguen perdiendo adeptos reduciéndose en un 6,1% el porcentaje de matriculados entre los años 2013 y 2017. En España estamos 7,1 puntos porcentuales por debajo en estudios científicos respecto a Reino Unido y 14,1 puntos respecto a Alemania. Siendo también significativas las tasas de abandono que va desde el 37,4% al 49,9%, para estudios universitarios.1 Analicemos algunos de los motivos que conducen a esto. Las últimas leyes implementadas en temas de Educación (LOGSE, 1990, LOCE 2002, LOE 2006 y LOMCE 2013 y LOMLOE o Celaá 2020) no resultan muy favorables en cuanto a horas lectivas dedicadas a las asignaturas de ciencias, que resultan claramente desfavorecidas respecto a las asignaturas de letras. Manteniendo a pesar de todo, un amplio currículo para impartir y dejando poco tiempo al docente para la innovación. El proceso de evaluación tampoco ayuda para instaurar un nuevo sistema de innovación pedagógica, ya que se centra en la evaluación de contenidos más que en las competencias. Tradicionalmente para la enseñanza de las ciencias se ha propuesto una metodología eminentemente teórica, que dificulta los procesos de aprendizaje y compresión por parte del alumno. En el estudio realizado por Jordi Solbes, Rosa Montserrat y Carles Furió2 se muestra como los alumnos manifiestan interés por el desarrollo de prácticas de laboratorio. En su investigación también encuentran que, los alumnos se sienten más motivados cuando los conceptos aprendidos en clase tienen una aplicación en la vida real. El empleo de una metodología práctica favorece todos los procesos cognitivos básicos directamente relacionados con el aprendizaje. Para que el alumno adquiera un aprendizaje significativo resulta de vital importancia el uso de la experimentación práctica.3 Las prácticas de laboratorio despiertan la motivación intrínseca del alumno y favorecen la atención en mayor proporción que cuando solo se les explica los contenidos de una forma exclusivamente teórica. En este trabajo se proponen una serie de experiencias prácticas destinadas a alumnos de la asignatura de Física y Química de 4º E.S.O. Se han elegido prácticas sencillas y que no impliquen peligrosidad, algunas de ellas serán realizadas en el ámbito doméstico y el tiempo empleado en las mismas no será superior a los 30 minutos. 8 OBJETIVOS GENERALES DE LAS PROPUESTAS PRÁCTICAS • Fomentar una enseñanza activa, participativa. • Desarrollar el espíritu crítico del alumno. • Aprender técnicas elementales y habilidades para el manejo del instrumental de laboratorio. • Motivar al alumnado, ya que son actividades diferentes, despiertan su curiosidad, permiten responder a sus propias preguntas y aumentan el sentimiento de competencia del alumno. • Facilitar la compresión de conceptos teóricos y leyes científicas. • Servir como medio que facilite el aprendizaje autónomo del alumno. • Desarrollar la capacidad de trabajo en grupo. • Relacionar los contenidos de la asignatura con la vida cotidiana y otras disciplinas, fomentando un aprendizaje multidisciplinar. • Dar a conocer las normas de seguridad en el laboratorio y verificar su cumplimiento. 9 METODOLOGÍA EMPLEADA EN LA PROPUESTA DIDÁCTICA La metodología se define como el conjunto de estrategias, procedimientos y acciones organizadas y planificadas por el profesorado, con la finalidad de posibilitar el aprendizaje del alumnado y el logro de los objetivos planteados. 4 La metodología empleada para el desarrollo de la propuesta didáctica, se basa en fomentar un aprendizaje significativo. Al comienzo de cada unidad didáctica se entregará un cuestionario al alumno, en el cual se recogen una serie de preguntas que se estudiaran en la correspondiente unidad. Se le instará a que responda con los conocimientos que tiene hasta ese momento. El profesor recogerá los cuestionarios de los alumnos, que serán entregados de nuevo cuando finalice la unidad. Estos cuestionarios servirán al docente para conocer que conceptos debe tratar en mayor profundidad. Serán también, un método de autoevaluación consciente para el alumno. Tras la evaluación de los cuestionarios por parte del profesor, se procederá a la formación de grupos de trabajo. Es aquí donde entra en juego la metodología basada en el aprendizaje cooperativo. METODOLOGÍA BASADA EN EL APRENDIZAJE COOPERATIVO Se favorecerá el aprendizaje cooperativo, por medio de la formación de pequeños grupos de trabajo integrados por no más de cuatro miembros. Se ha demostrado que el trabajo cooperativo fomenta la motivación por el aprendizaje de los contenidos. También contribuye al desarrollo de valores como el respeto, la responsabilidad, solidaridad, favorece la capacidad de expresión y de comunicación. En definitiva, ayuda al desarrollo de las competencias clave, que tan necesarias son en la vida adulta. En lo relativo a la formación de los grupos, se realizará de la forma más heterogénea posible. Será el profesor quien distribuya los grupos atendiendo a las diferentes características de personalidad (capacidad de liderazgo) y según también los conocimientos en la materia. A continuación, se les pedirá que busquen las cuestiones que les han planteado más dudas, empleando una metodología basada en el uso de las TIC. De esta forma el alumno aprenderá a usar las TIC, de una forma crítica. Recurrirá a distintas fuentes para contrastar la información y seleccionar la más adecuada. Los alumnos buscarán información individualmente de cada una de las cuestiones y la información encontrada será puesta en común con el grupo de trabajo. 16 INDICADOR COLOR DE LA FORMA ÁCIDA COLOR DE LA FORMA BÁSICA INTERVALO DE VIARAJE Fenolftaleína Incoloro Rosa fucsia 8,2-10 Azul de Bromotimol Amarillo Azul 6,0-7,5 Rojo de metilo Rojo Amarillo 4,5-6,2 Naranja de metilo Rojo Amarillo 3,1-4,5 Tabla 4. Indicadores • Determinados artículos de higiene están etiquetados como pH neutro ¿sabes que es pH neutro? El pH neutro es aquel que está en un valor de 7 según la escala de Soren Peter Sorensen. • ¿Podrías explicar cuál es el motivo por el que es tan importante que venga especificado en la etiqueta? La piel tiene un pH ligeramente ácido entre 4,7 y 5,7, mantener estos valores de pH es necesario para que puedan vivir los microorganismos afines a nuestra piel, flora saprófita, y sean destruidos los microorganismos dañinos. Si utilizamos jabones de pH demasiado básico podemos dañar la piel, que es la primera barrera de defensa corporal. • Sabrías dar algunos ejemplos de productos donde el valor del pH determina la calidad del producto. Un ejemplo sería el vino, un vino de mala calidad en el que el pH, se ha acidificado demasiado y pasa a ser vinagre. Productos de higiene con un pH demasiado alcalino presentan características poco óptimas para el cuidado de la piel ya que atentan contra la barrera protectora de la misma. • Explica la Teoría de Arrhenius En 1884 S. Arrhenius, presentó la teoría de la disociación iónica. Según la cual las sustancias en disolución acuosa experimentan una disociación en cationes y aniones. Ej.: NaCl→ Na⁺ + Cl⁻ Ácido es toda sustancia que en disolución acuosa se disocia con formación de iones hidrógeno H⁺. Base es toda sustancia que en disolución acuosa se disocia con formación de iones hidróxido OH⁻. 17 • La práctica ha sido posible gracias a la utilización del pigmento contenido en la col lombarda que son las antocianinas. Las antocianinas son sensibles al cambio de pH, produciendo un cambio de color. ¿Podrías buscar información acerca de las antocianinas que propiedades tienen porque son beneficiosas para la salud? Las antocianinas se encuentran en los frutos rojos, remolacha, berenjena, la col morada etc. Son potentes antioxidantes, por lo que se les considera anticancerígenos, reducen los niveles de colesterol y fortalecen el sistema inmunitario. • Una vez realizada la experiencia práctica anota el color obtenido con cada sustancia y determina si se trata de un ácido o una base. ✓ Amoniaco: Azul (base) ✓ Vinagre: Rosa (ácido) ✓ Bicarbonato Sódico: Verde claro (base) ✓ Zumo de limón: Rosa (ácido) ✓ Hidróxido Sódico: Azul (base) ✓ Agua: Violeta (neutro) 1.3. EXPLICACIÓN TEÓRICA Las reacciones acido-base son muy importantes tanto a nivel industrial, como en el metabolismo de los seres vivos. El pH de una disolución es la medida de la concentración de protones. Se define como el logaritmo decimal, cambiado de signo. Para cuantificar la fuerza de un ácido o una base, el químico danés Soren Peter Sorensen propuso en 1909 la escala de pH. Se trata de una escala que va del 0 al 14; una sustancia neutra (sin propiedades ácidas ni básicas) se sitúa en el 7. Los ácidos tienen un pH inferior a 7, más bajo cuanto más fuertes son. Las bases tienen un pH superior a 7, que aumenta a medida que lo hace su fuerza. Para conocer el pH de una disolución podemos usar indicadores, que son sustancias que en contacto con un medio cambia de color según el pH de la misma. En 1884 S. Arrhenius, presentó la teoría de la disociación iónica. Según la cual las sustancias en disolución acuosa experimentan una disociación en cationes y aniones. Ej : NaCl → Na⁺ + Cl⁻ 18 Ácido es toda sustancia que en disolución acuosa se disocia con formación de iones hidrógeno H⁺. Base es toda sustancia que en disolución acuosa se disocia con formación de iones hidróxido OH⁻ Reacción de neutralización tiene lugar cuando un ácido reacciona completamente con una base produciéndose un sal y agua. En 1923 Brönsted-Lowry propusieron una teoría acerca de los ácidos y las bases que ampliaba los conceptos expuestos por Arrhenius. Según esta teoría: Ácido es toda especie química, molecular o iónica, capaz de ceder un ion H⁺, es decir un protón, a otra sustancia. Base es toda especie química, molecular o iónica, capaz de recibir un ion H⁺ de otra sustancia. La reacción ácido-base consiste en la transferencia de un protón desde un ácido a una base. Según la teoría de Brönsted y Lowry, para que tenga lugar una reacción ácido-base, basta con que exista una sustancia capaz de ceder protones y otra capaz de aceptarlos. Esto implica que las sustancias pueden ser cuales quiera y no es necesario que la reacción tenga lugar en un medio acuoso. 1.4. MATERIALES Y REACTIVOS Los materiales empleados en la práctica son: ✓ Tubos de ensayo (en casa vasos de vidrio o plástico) ✓ Pipetas ✓ Espátula (en casa cuchara) ✓ Gradilla ✓ Alcohol ✓ Col lombarda ✓ Mortero ✓ Amoniaco ✓ Ácido acético (vinagre) ✓ Hidrógenocarbonato de sodio (comercialmente denominado bicarbonato sódico) ✓ Ácido cítrico (zumo de limón) ✓ Hidróxido sódico 19 1.5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. En primer lugar, se corta en pequeños trocitos la col lombarda se deposita sobre un mortero y se tritura en presencia de alcohol de 96º. Obtenemos de esta manera una disolución de color morado. Utilizamos esta como indicador de pH. También podemos obtener la disolución de extracto de col lombarda poniendo está a hervir en agua. Posteriormente, preparamos las disoluciones de las cuales vamos a determinar el pH. Para ello vertemos en tubos de ensayo (en casa en vasos de plástico o vidrio), en los que previamente hay agua destilada, una pequeña cantidad de los reactivos (zumo de limón, vinagre, amoniaco, bicarbonato sódico...) Estos reactivos son de fácil acceso, encontrándose con facilidad en el ámbito doméstico. Añadimos sobre estos unas gotas del indicador de la col lombarda y anotamos el color que toma la disolución.8 1.6. PRESUPUESTO PRODUCTO PRECIO Espátula 8u 5,08 (x8) Mortero 4,06 (x8) Gradilla 21 tubos 4,41 (x8) Tubos de ensayo 250 unidades 9,65 Pipetas plástico 500 unidades 8,98 Hidróxido Sódico 500gr 5,40 Amoniaco en solución al 25% 1L 5,42 Ácido acético 1L 8,98 Hidrógenocarbonato de sodio 500g 4,52 Limón 0,15 Etanol 96º 1L 18,89 Col lombarda 2u 4,50 Total 174,89 Tabla 5. Presupuesto (para laboratorio) 20 2.REACCIÓN DE SAPONIFICACIÓN Área o Materia Curso Título Unidad didáctica Física y Química 4º ESO Los compuestos del carbono 1. Objetivos 2. Criterios de evaluación (Orden EDU/362/2015 Castilla y León, pp. 32138-32140) 3. Estándares de aprendizaje (Orden EDU/362/2015 Castilla y León, pp. 32138-32140) • Planificación y realización de una experiencia de laboratorio en la que tengan lugar reacciones de síntesis, combustión y neutralización. • Relación entre la química, la industria, la sociedad y el medioambiente. • Introducción a la química orgánica. • El átomo de carbono y sus enlaces. • El carbono y la gran cantidad de componentes orgánicos. • Características de los compuestos del carbono. • Realizar experiencias de laboratorio en las que tengan lugar reacciones de síntesis, combustión y neutralización, interpretando los fenómenos observados. • Conocer y valorar la importancia de las reacciones de síntesis, combustión y neutralización en procesos biológicos, aplicaciones cotidianas y en la industria, así como su repercusión medioambiental. • Establecer las razones de la singularidad del carbono y valorar su importancia en la constitución de un elevado número de compuestos naturales y sintéticos • Reconocer los grupos funcionales presentes en moléculas de especial interés • Describe las reacciones de síntesis industrial. • Reconoce el grupo funcional y la familia orgánica a partir de la fórmula de alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos, ésteres y aminas 21 4. Contenidos 5. Dificultades de aprendizaje 6. Competencias Conceptuales • Formulación orgánica, principales grupos funcionales • Reacciones de saponificación • Propiedades de los jabones (espumógenos, detergentes y emulgentes) • Dificultades para diferenciar los distintos grupos funcionales. • Dificultad para entender el mecanismo de la reacción • CCL • CM • CCT • CAA • CD • CSC Procedimentales • Realización de reacciones químicas sencillas. Actitudinales • Cooperación con los compañeros • Concienciación de la importancia de dar una segunda vida a los productos o reciclar • Concienciación de la contaminación del agua como consecuencia de verter determinados productos por las tuberías Tabla 6. Reacción de saponificación 22 2.1. TEMPORALIZACIÓN TIEMPO ESTIMADO ACTIVIDAD ESPACIO • Cuestiones previas • 15 min • Aula • Búsqueda de información en internet • Consulta bibliográfica • 25 min • Casa • Clase magistral • 10 min • Aula • Práctica experimental • 45 min • Laboratorio • Entrega de las cuestiones para su evaluación. Y corrección grupal de las mismas. • 20 min • Aula Tabla 7. Temporalización 2.2. CUESTIONES • Alicia acumula en su casa los restos de aceite de la fritura, pero el recipiente que tiene su mamá para acumularles está lleno. ¿Puedes ayudar a Alicia buscando una salida para estos residuos? Tienes tres posibles opciones 1. Tirarlo por el fregadero 2. Llevarlo a un establecimiento de reciclaje 3. Fabricar un nuevo producto con estos La opción que elegiría será la tres, fabricar un nuevo producto con los residuos de aceite. • Sabes explicar que es una molécula anfipática Una molécula tiene carácter anfipático, es decir, afinidad por moléculas polares y apolares al mismo tiempo. Esta característica es propia de los ácidos grasos que, al entrar en contacto con el agua, orientan sus cabezas polares hacia ella mientras que las colas apolares se sitúan en la posición opuesta. Esto da lugar a la formación de estructuras esféricas llamadas micelas. 23 • Busca la estructura de los principales ácidos grasos (ácido palmítico, ácido esteárico, ácido láurico, ácido oleico y ácido linoleico • Ácido palmítico CH₃-(CH₂) ₁₄-COOH • Ácido esteárico CH₃-(CH₂) ₁₆-COOH • Ácido Láurico CH₃-(CH₂) ₁₀COOH • Ácido Lignocérico CH₃-(CH₂) ₂₂COOH • Ácido oleico COOH-(CH₂) ₇-CH=CH-(CH₂) ₇CH₃ • Ácido linoleico COOH-(CH₂) ₇-CH=CH–CH₂CH=CH-(CH₂)₄-CH₃ • ¿En qué se diferencian los ácidos oleico y linoleico respecto al resto de los ácidos grasos de la cuestión anterior? El ácido oleico, que es un ácido graso monoinsaturado, tiene un doble enlace en posición 9 y es el principal componente del aceite de oliva COOH-(CH₂) ₇-CH=CH-(CH₂) ₇CH₃ Por otro lado, el ácido linoleico tiene dos dobles enlaces en posición 9 y 12. COOH-(CH₂) ₇-CH=CH–CH₂CH=CH-(CH₂) ₄-CH₃ El resto de ácidos grasos son saturados. • ¿Qué ácidos grasos son más recomendables para nuestra dieta los saturados o los insaturados? Los ácidos grasos insaturados deben ser incluidos de forma obligatoria en nuestra dieta, pues algunos de ellos son ácidos grasos esenciales. Ácidos grasos esenciales son los que nuestro organismo no es capad de sintetizar. Y estos ácidos grasos están incluidos en alimentos como el aceite de oliva y el pescado. 24 Se debe tener especial cuidado con los ácidos grasos saturados que están presentes en alimentos como la carne, el queso o la bollería industrial. • ¿El NaOH es un ácido o una base? El NaOH es una sustancia fuertemente básica • Dibuja la estructura de un grupo Carboxilo -COOH • La reacción química que tiene lugar en el proceso de saponificación Grasa (triglicérido) + 3 base → 3 jabón + glicerina R-COO-CH₂ R-COO-CH₂RCOO-CH₂ + 3 NaOH → 3 R-COO-Na + CH₂OH-CHOH-CH₂OH • Define en qué consisten las propiedades emulgentes, espumógenas y detergentes del jabón. Propiedades detergentes: son aquellas propiedades que le confieren al jabón la capacidad de eliminar la grasa o suciedad de una superficie. Propiedades emulgentes: produce dispersiones coloidales de una sustancia polar en un medio apolar, y viceversa. Propiedades espumógenas: se refiere a la capacidad de formar espuma. 2.3. EXPLICACIÓN TEÓRICA. La saponificación es una reacción en la que se hidroliza una grasa en un medio básico, bien usando NaOH o KOH para obtener jabón y glicerina Grasa (triglicérido) + 3 base → 3 jabón + glicerina R-COO-CH₂ R-COO-CH₂RCOO-CH₂ + 3 NaOH → 3 R-COO-Na + CH₂OH-CHOH-CH₂OH Para la síntesis de jabón en nuestro caso usamos un aceite vegetal y NaOH. El aceite vegetal que usamos está constituido por triglicéridos. Los grupos éster del triglicérido COOR se hidrolizan y obtenemos una molécula de glicerina y tres moléculas de ácidos carboxílicos que son los ácidos grasos que reaccionan con la sosa y dan los esteres de sodio o jabón. El ácido graso es una molécula de naturaleza lipídica formada por una cadena hidrocarbonada de diferente longitud y en el extremo un grupo carbonilo (COOH). Tendría la siguiente estructura. CH₃–(CH₂) n–COOH Una de las características de los ácidos grasos es que son moléculas anfipáticas, esto quiere decir que, tienen una parte hidrófoba la cadena hidrocarbonada y 25 una parte hidrófila que es el grupo carboxilo. Las moléculas hidrófilas tienen afinidad por el agua, mientras que las hidrófobas todo lo contrario. Por tanto, debido a que el jabón deriva del ácido graso tienen también una parte hidrófoba y otra hidrófila. El jabón es una sustancia química anfipática tiene la capacidad de solubilizar moléculas tanto polares como apolares. La cadena hidrocarbonada estará en contacto con la grasa, y la parte hidrofilia en el agua, a esto debe el jabón sus propiedades emulgentes. Y el jabón limpia debido a esta capacidad de formar emulsiones con las grasas. 2.4. MATERIALES Y REACTIVOS • NaOH • Aceite vegetal usado • Agua • Matraz Erlenmeyer de 250 ml • Probeta de 100 ml • Moldes de plástico • Esencias • Balanza 32 4. REACCIONES DE PRECIPITACIÓN Área o Materia Curso Título Unidad didáctica Física y Química 4º ESO Las reacciones químicas. Reacciones ácido-base. 1. Objetivos 2. Criterios de evaluación (Orden EDU/362/2015 Castilla y León, pp. 32115-32140) 3. Estándares de aprendizaje (Orden EDU/362/2015 Castilla y León, pp. 32139-32140) • Ecuaciones químicas y su ajuste. • Mezclas y disoluciones. Preparación de las mismas en el laboratorio. • Formulación y nomenclatura de compuestos inorgánicos según las normas IUPAC. • Preparar disoluciones de diversa índole, utilizando estrategias prácticas y utilizando las distintas formas de expresar una concentración • Nombra y formula compuestos inorgánicos, siguiendo las normas de la IUPAC. • Interpreta reacciones químicas sencillas utilizando la teoría de colisiones y deduce la ley de conservación de la masa. • Predice el efecto que sobre la velocidad de reacción tienen: la concentración de los reactivos, la temperatura, el grado de división de los reactivos sólidos y los catalizadores. 4. Contenidos 5. Dificultades de aprendizaje 6. Competencias Conceptuales • Formulación inorgánica • Ajuste de reacciones • Concepto de molaridad y mol • CCL • CM • CCT • CAA • CD • CSC 33 Procedimentales • Realización de reacciones químicas sencillas. Actitudinales • Conocimiento de las normas de seguridad en el laboratorio. • Cooperación con los compañeros Tabla 12. Reacciones de precipitación 4.1. TEMPORALIZACIÓN TIEMPO ESTIMADO ACTIVIDAD ESPACIO • Cuestiones previas • 15 min • Aula • Búsqueda de información en internet • Consulta bibliográfica • 25 min • Casa • Clase magistral • 15 min • Aula • Práctica experimental • 15 min • Laboratorio • Entrega de las cuestiones para su evaluación. Y corrección grupal de las mismas. • 25 min • Aula Tabla 13. Temporalización 4.2. CUESTIONES • Define el concepto de molaridad y mol La molaridad de una disolución se define como el cociente entre los moles de soluto (n) y el volumen de la disolución (V, en L). Su unidad es el mol/L. Un mol es la cantidad de materia que contiene un número de partículas igual a 6,022 X1023 (número de Avogadro, NA. • Define reacción química. ¿Cómo podemos identificar que ha ocurrido una reacción química? Una reacción química es un proceso en el cual unas sustancias iniciales denominadas reactivos, se transforman total o parcialmente en otras diferentes, denominadas productos. 34 Una reacción química tiene lugar cuando los átomos de los reactivos se reagrupan de forma diferente para dar los productos. Esto significa que se rompen los enlaces de los reactivos y se forman nuevos enlaces, que dan lugar a los productos de la reacción. Una reacción química suele ir acompañada por una serie de fenómenos fácilmente perceptibles. Cambios de color, aparición de precipitados, desprendimiento de gases y variaciones bruscas de temperatura. • Calcula la masa de CuSO₄ pentahidratado que tenemos que pesar para preparar una disolución de 50ml de concentración 0,1 molar. Molaridad = n/V 0,1=n/0,05 n=0,005 moles PM CuSO₄ (pentahidratado) = 250 N= m/PM 0,005= m/250 m= 1,25 g • Calcula la masa de NaOH que tendremos que pesara para preparar una disolución de 50ml de 0,1 molar. Molaridad = n/V 0,1=n/0,05 n=0,005 moles PM NaOH= 40 CuSO₄ (ac)+ 2 NaOH(ac) → Cu (OH)₂ (s) + Na₂SO₄(ac) Escribimos la reacción química y comprobamos que por cada mol de sulfato de cobre pentahidratado reaccionan dos moles de hidróxido sódico, por lo que. 0,005=m/ 2(40) = 4 g de NaOH deberemos pesar. 4.3. EXPLICACIÓN TEÓRICA. Con la realización de esta práctica el alumno va a comprender conceptos tan importantes como: Solubilidad es la cantidad máxima de un soluto que puede disolverse en una cantidad de disolvente. Reacción química es un proceso de transformación de unas sustancias los reactivos en otras los productos. La reacción que vamos a desarrollar es una reacción de precipitación en la cual el producto de la reacción es una sustancia sólida Cu (OH)₂ junto con una sustancia acuosa Na₂SO₄. 35 Suele ser fácil detectar una reacción química por el cambio que se da en el sistema después de que sucede. Pero en ocasiones el proceso no se percibe con claridad, por su lentitud o porque se originan sustancias parecidas en su aspecto a las que había inicialmente. En estos casos, puede ser útil recurrir a ciertos fenómenos que suelen acompañar a los cambios químicos y que sirven como indicadores en caso de duda. Lo más frecuentes son la precipitación, el desprendimiento de gases, la variación brusca de la temperatura y los cambios de color. La precipitación ocurre cuando el producto de la reacción entre dos sustancias en disolución es insoluble. En este caso, aparece un sólido (precipitado) en el seno de la disolución, que inmediatamente se deposita en el fondo del recipiente. Los cambios químicos se rigen por una serie de leyes, conocidas desde finales del siglo XVIII. Una de estas leyes es la ley de conservación de la masa, también conocida como ley de Lavoisier, en honor al químico francés Antoine-Laurent de Lavoisier, que se enunció en 1789. La ley de conservación de la masa o ley de Lavoisier dice que en toda reacción química la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos de la reacción, es decir, la masa se conserva. La ley de conservación de la masa se cumple en todos los procesos químicos. Para justificarla, debemos tener en cuenta que durante la reacción ocurre un reagrupamiento de los átomos, por lo que el número total de átomos no cambia, y la masa será la misma. Con la realización de esta práctica vamos a comprender mejor el concepto de molaridad, mol y peso molecular. Esta reacción química tiene lugar entre reactivos que están disueltos. Para facilitar los cálculos usamos la molaridad, que es una forma de expresar concentración a partir de los moles de las sustancias disueltas. La molaridad de una disolución se define como el cociente entre los moles de soluto (n) y el volumen de la disolución (V, en L). Su unidad es el mol/L. Molaridad = n/V Conociendo la molaridad y el volumen de disolución podemos calcular los moles. Y para calcular la masa de cada reactivo usamos la siguiente expresión. N=m/ PM Calculamos el PM de cada compuesto y despejando obtenemos la masa de cada uno de ellos. 36 4.4. MATERIALES Y REACTIVOS • NaOH • Agua destilada • Vasos de precipitados • CuSO₄ 5 H₂O (pentahidratado azul) 4.5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Obtención de un precipitado mediante reacción química. En primer lugar, preparamos una disolución de 50ml CuSO₄ pentahidratado de concentración 0,1 molar. Para ello tendremos que calcular la cantidad de CuSO₄ pentahidratado que tendremos que pesar. Después se añade sobre el agua y se agita hasta disolución Por otro lado, preparamos otra disolución de 50ml de NaOH también 0,1 molar. Se realizan los cálculos correspondientes para preparar dicha disolución. A continuación, se vierte la disolución de NaOH sobre la disolución CuSO₄. Se observa la aparición de un precipitado de Cu (OH)₂ CuSO₄ (ac)+ 2 NaOH(ac) → Cu (OH)₂ (s) + Na₂SO₄(ac) 4.6. PRESUPUESTO PRODUCTO PRECIO Sulfato de cobre pentahidratado 250 g 16,29 Vasos de precipitados 12u 61,52 Hidróxido Sódico 500gr 5,40 Agua destilada 25 L 9,95 Total 93,16 Tabla 14. Presupuesto 37 5.PASTA DE DIENTES PARA ELEFANTES Área o Materia Curso Título Unidad didáctica Física y Química 4º ESO Las reacciones químicas. Reacciones ácido-base. 1. Objetivos 2. Criterios de evaluación (Orden EDU/362/2015 Castilla y León, pp. 32139-32140) 3. Estándares de aprendizaje (Orden EDU/362/2015 Castilla y León, pp. 32139-32140) • Velocidad de una reacción química y factores que influyen. • Razonar cómo se altera la velocidad de una reacción al modificar alguno de los factores que influyen sobre la misma, utilizando el modelo cinético-molecular y la teoría de colisiones para justificar esta predicción • Interpretar ecuaciones termoquímicas y distinguir entre reacciones endotérmicas y exotérmicas • Predice el efecto que sobre la velocidad de reacción tienen: la concentración de los reactivos, la temperatura, el grado de división de los reactivos sólidos y los catalizadores. • Analiza el efecto de los distintos factores que afectan a la velocidad de una reacción química ya sea a través de experiencias de laboratorio o mediante aplicaciones virtuales interactivas en las que la manipulación de las distintas variables permita extraer conclusiones. 4. Contenidos 5. Dificultades de aprendizaje 6. Competencias Conceptuales • Factores que influyen en la velocidad de reacción. • Interpretación del concepto de catalizador • Reacciones Exotérmica y Endotérmicas • Dificultades en el ajuste de reacciones. • CCL • CM • CCT • CAA • CD • CSC 38 • Formulación inorgánica • Ajuste de reacciones Procedimentales • Realización de reacciones químicas sencillas. Actitudinales • Conocimiento de las normas de seguridad en el laboratorio. • Cooperación con los compañeros Tabla 15. Pasta de dientes para elefantes. 5.1. TEMPORALIZACIÓN TIEMPO ESTIMADO ACTIVIDAD ESPACIO • Cuestiones previas • 15 min • Aula • Búsqueda de información en internet • Consulta bibliográfica • 25 min • Casa • Clase magistral • 15 min • Aula • Práctica experimental • 15 min • Laboratorio • Entrega de las cuestiones para su evaluación. Y corrección grupal de las mismas. • 20 min • Aula Tabla 16. Temporalización 39 5.2. CUESTIONES • La reacción de descomposición del peróxido de hidrógeno es exotérmica o endotérmica. En la reacción se desprende calor por lo que podemos concluir que es exotérmica. • Sabrías explicar que es un catalizador y que tipos existen. Los catalizadores son sustancias que no se consumen durante la reacción química, pero que aumentan significativamente su velocidad, aun estando presente en pequeñas cantidades. Podríamos decir que un catalizador se une a los reactivos y favorece la ruptura de sus enlaces. El resultado es que requiere menos energía para que tenga lugar un choque eficaz y se formen los productos. Gracias a los catalizadores las reacciones químicas son más rápidas. La industria química utiliza catalizadores y también las reacciones químicas que ocurren en nuestro organismo están catalizadas por encimas. Existen también inhibidores de la reacción química, que lo que hacen es reducir la velocidad de la reacción. Estos inhibidores son útiles para reducir por ejemplo la velocidad de descomposición de un alimento, serían los conservantes que este contiene. • ¿Qué sustancia actúa en esta reacción como catalizador? La levadura es la sustancia que actúa como catalizador en esta reacción química, es un catalizador biológico o enzima. • ¿La reacción de descomposición del agua oxigenada es lenta o rápida? La reacción de descomposición del agua oxigenada es un proceso lento, pero en este caso como se emplea un catalizador se consigue que la reacción de descomposición sea muy rápida. • Explica el motivo por el cual se añade jabón. El peróxido de hidrogeno se descompone liberando oxígeno, para que este oxígeno liberado se haga patente se añade el jabón, de esta forma se verá la liberación del oxígeno mediante la formación de burbujas o espuma. • Escribe la reacción de descomposición del peróxido de hidrógeno. 2 H₂O₂ → 2H₂O + O₂ • Describe las características organolépticas del peróxido de hidrogeno y su uso. El peróxido de hidrogeno es un líquido incoloro e inodoro que se usa como agente desinfectante en heridas. • Determina el peso molecular del peróxido de hidrogeno O: su peso molecular es 16 X2= 32 H: su peso molecular es 1 X2 = 2 40 32+2= 34 5.3. EXPLICACIÓN TEÓRICA. Las reacciones químicas transcurren de modo diferente según las condiciones en las que se desarrollan. Una característica importante es la rapidez con la que se completa, la cual se mide con una magnitud llamada velocidad de reacción, que determina frecuentemente su utilidad o sus aplicaciones tecnológicas. La velocidad de reacción en un proceso químico es variable según las sustancias que intervienen y depende de factores como la temperatura, la agitación, el estado de agregación de los reactivos y su concentración. El fundamento teórico de esta práctica se basa en una reacción de descomposición del peróxido de hidrogeno en agua y oxígeno. 2 H₂O₂ → 2H₂O + O₂ Esta reacción se desencadena por acción de la catalasa contenida en la levadura. Los catalizadores son sustancias que provocan variaciones en la velocidad de reacción, sin consumirse durante el proceso. Los catalizadores son muy importantes para la industria química y también desde el punto de vista biológico. Se consideran catalizadores las enzimas o las vitaminas. Existen catalizadores de dos tipos unos que aceleran la velocidad de la reacción y otros que llamamos inhibidores que retardan la velocidad de la reacción. Los catalizadores no se consumen durante la reacción. El oxígeno al ser liberado origina burbujas que confieren un aspecto llamativo al detergente. 41 5.4. MATERIALES Y REACTIVOS • Una botella de plástico • Una probeta • Unas gafas de seguridad. • Un embudo. • Peróxido de Hidrogeno • Levadura. • Agua caliente. • Detergente líquido. • Colorante alimentario 5.5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL En primer lugar, medimos en la probeta unos 150 ml de agua oxigenada. Después se añade unas 10 gotas de colorante alimentario y una cucharada de detergente líquido. Mezclamos las sustancias. En otro vaso de precipitados mezclamos una papeleta de levadura con tres de agua tibia y removemos durante treinta segundos. También puedes usar como catalizador KI en lugar de la levadura, en este caso serán los iones yoduro los que actúen de catalizador. Vertemos el contenido del vaso sobre la probeta y observamos los resultados.11 48 7.LLUVIA ÁCIDA Área o Materia Curso Título Unidad didáctica Física y Química 4º ESO Contribución al desarrollo sostenible 1. Objetivos 2. Criterios de evaluación (Orden EDU/362/2015 Castilla y León, pp. 32139-32140) 3. Estándares de aprendizaje (Orden EDU/362/2015 Castilla y León, pp. 32139-32140) • Planificación y realización de una experiencia de laboratorio en la que tengan lugar reacciones de síntesis, combustión y neutralización. • Relación entre la química, la industria, la sociedad y el medioambiente. • Realizar experiencias de laboratorio en las que tengan lugar reacciones de síntesis, combustión y neutralización, interpretando los fenómenos observados. • Conocer y valorar la importancia de las reacciones de síntesis, combustión y neutralización en procesos biológicos, aplicaciones cotidianas y en la industria, así como su repercusión medioambiental. • Interpreta casos concretos de reacciones de importancia biológica e industrial. 4. Contenidos 5. Dificultades de aprendizaje 6. Competencias Conceptuales • Formulación inorgánica • Ajuste de reacciones • Reacciones de especial interés • Formulación inorgánica • Ajuste de reacciones • CCL • CM • CCT • CAA • CD • CSC Procedimentales • Realización de reacciones químicas sencillas. 49 Actitudinales • Conocimiento de los problemas medioambientales a escala mundial Tabla 21. Lluvia ácida. 7.1. TEMPORALIZACIÓN TIEMPO ESTIMADO ACTIVIDAD ESPACIO • Cuestiones previas • 15 min • Aula • Búsqueda de información en internet • Consulta bibliográfica • 25 min • Casa • Clase magistral • 15 min • Aula • Práctica experimental • 15 min • Casa • Entrega de las cuestiones para su evaluación. Y corrección grupal de las mismas. • 25 min • Aula Tabla 22. Temporalización. 7.2. CUESTIONES PREVIAS • ¿Por debajo de qué valor de pH identificarías una lluvia como ácida? Se considera una lluvia como ácida, cuando el pH tiene un valor inferior a 5,6. • ¿Se trata de una acidez muy alta? Representa un grado de acidez moderado, pero si las lluvias ácidas son recurrentes causan importantes daños medioambientales. • ¿Qué ácidos la producen? H₂SO₄ Ácido Sulfúrico HNO₃ Ácido Nítrico 50 • ¿Qué repercusiones tiene para los monumentos? ¿Y para el medio ambiente? La destrucción de los edificios construidos con piedra caliza, lo que se conoce como mal de la piedra, tiene graves repercusiones en el patrimonio artístico de nuestras ciudades. Como consecuencia esta lluvia acida provoca la acidificación de los suelos, de los lagos y ríos. • ¿Cuál son los compuestos químicos causantes de la lluvia ácida? La lluvia ácida es causada por dióxido de azufre (SO₂), monóxido de nitrógeno (NO) y dióxido de nitrógeno (NO₂) que son emitidos a la atmósfera durante los procesos de combustión. • Fórmula los siguientes compuestos: ácido acético, ácido cítrico, Carbonato de Calcio, citrato de Calcio y carbonato de Calcio. • Ácido cítrico C6H8O7 • Ácido acético CH₃COOH • Carbonato de calcio CaCO₃ • Citrato de calcio Ca₃(C₆H₅O₇) ₂ • Acetato de calcio Ca(CH3COO)2 • Que reacción se dará entre el ácido acético y el carbonato de calcio ¿Cuáles son los productos de esta reacción? 2 CH3-COOH + CaCO₃ → H₂O + CO₂ + Ca (CH3COO)2 • El origen de los ácidos que provocan la lluvia ácida son los óxidos de azufre y nitrógeno que se originan en la combustión. En el caso del azufre, el proceso consiste en la formación de un oxido (SO₂), que se oxida con el oxígeno atmosférico para dar SO₃, el cual se combina con agua y produce el ácido. Escribe y ajusta todas las reacciones químicas que representan la secuencia. SO₂ + 1/2 O₂ → SO₃ 2SO₃ + 2H₂O→ 2 H₂SO₄ 7.3. EXPLICACIÓN TEÓRICA. Se entiende como lluvia ácida cualquier precipitación con pH inferior a 5,6. 51 La lluvia ácida se forma cuando el agua de lluvia se mezcla con los óxidos de nitrógeno y de azufre emitidos a la atmósfera durante la combustión del carbón y de los derivados del petróleo. El agua reacciona con estos óxidos formando ácido sulfúrico y nítrico y acidificando el pH de la lluvia. Como consecuencia esta lluvia ácida provoca la acidificación de los suelos, de los lagos y los ríos. La destrucción de los edificios construidos con piedra caliza, lo que se conoce como mal de la piedra, tiene graves repercusiones en el patrimonio artístico de nuestras ciudades. Se estima que hoy en día la lluvia es cien veces más ácida que hace dos cientos años. Tendemos a pensar que nuestras acciones solo tienen una repercusión local y esto no es así. Las masas nubosas de lluvia ácida pueden recorrer cientos de kilómetros antes de producir la precipitación. En la práctica experimental se va a realizar una simulación de lo que ocurre con la piedra caliza y el mármol que forma parte de la arquitectura de la ciudad, cuando está en contacto con la lluvia ácida. 7.4. MATERIALES Y REACTIVOS • Zumo de limón o ácido cítrico C6H8O7 • Vinagre o ácido acético CH₃COOH • Tiza o carbonato de calcio CaCO₃ • Agua Reacción ÁcidoBase • C6H8O7 + CaCO₃ → H₂O + CO₂ + Ca₃(C₆H₅O₇)₂ El ácido cítrico reacciona con el carbonato cálcico dando citrato de calcio • 2 CH₃COOH + CaCO₃ → H₂O + CO₂ + Ca (CH3COO)2 El ácido acético reacciona con el carbonato cálcico dando acetato de calcio 7.5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Usamos tres vasos de precipitados (o vasos de vidrio si se realiza en casa) en uno de ellos ponemos agua, en otro vinagre y en otro zumo de limón. Metemos dentro de cada vaso un trozo de tiza y observamos después de un tiempo, lo ocurrido en cada vaso.13 52 7.6. PRESUPUESTO PRODUCTO PRECIO Ácido cítrico 1 Kg 13,13 Ácido Acético 1 L 15,30 Carbonato Cálcico 500 gr 12,00 Agua destilada 25 l 9,95 Vasos de precipitados 250 ml 12 unidades 44,91 Total 95,29 Tabla 23. Presupuesto (para laboratorio) 53 8.VOLCAN QUIMICO Área o Materia Curso Título Unidad didáctica Física y Química 4º ESO Las reacciones químicas. Reacciones ácido-base. 1. Objetivos 2. Criterios de evaluación (Orden EDU/362/2015 Castilla y León, pp. 32139-32140) 3. Estándares de aprendizaje (Orden EDU/362/2015 Castilla y León, pp. 32139-32140) • Neutralización ácidobase. • Realizar experiencias de laboratorio en las que tengan lugar reacciones de síntesis, combustión y neutralización, interpretando los fenómenos observados. • Conocer y valorar la importancia de las reacciones de síntesis, combustión y neutralización en procesos biológicos, aplicaciones cotidianas y en la industria, así como su repercusión medioambiental. • Interpreta casos concretos de reacciones de neutralización de importancia biológica e industrial. 4. Contenidos 5. Dificultades de aprendizaje 6. Competencias Conceptuales • Reconoce ácidos y bases. • Reacciones Exotérmica y Endotérmicas • Identifica reacciones de neutralización • Formulación inorgánica • Ajuste de reacciones • Formulación inorgánica • Ajuste de reacciones • CCL • CM • CCT • CAA • CD • CSC Procedimentales 54 • Realización de reacciones químicas sencillas. Actitudinales • Conocimiento de los problemas medioambientales a escala mundial Tabla 24. Volcán químico. 8.1. TEMPORALIZACIÓN TIEMPO ESTIMADO ACTIVIDAD ESPACIO • Cuestiones previas • 15 min • Aula • Búsqueda de información en internet • Consulta bibliográfica • 25 min • Casa • Clase magistral • 15 min • Aula • Práctica experimental • 15 min • Casa • Revisión de las cuestiones previas y entrega para su evaluación • 25 min • Aula • Corrección grupal de las cuestiones • 20 min • Aula Tabla 25. Temporalización. 8.2. CUESTIONES PREVIAS • ¿Sabrías decir si la reacción que se produce es exotérmica o endotérmica? La reacción es endotérmica la temperatura baja, se absorbe calor durante la reacción química. • Escribe la reacción que tiene lugar entre el hidrógenocarbonato de sodio y el ácido acético. Ajusta la reacción CH₃COOH + NaHCO₃→ Na(CH₃COO) + H₂O+ CO₂ • Puedes explicar por qué se hincha el globo. El globo se hincha por la liberación de CO₂ 55 • ¿El ácido acético es un ácido fuerte o débil? El ácido acético es un ácido débil. • ¿Y, si en lugar de ácido acético usas ácido cítrico la reacción será exotérmica o endotérmica? La reacción es endotérmica la temperatura baja • ¿Crees que la masa se conserva en este experimento? Compruébalo de forma práctica, para ello pesa los reactivos y también los productos. ¿Crees que la Ley de Lavoisier se hubiera cumplido si no se pone el globo? La ley de conservación de la masa o ley de Lavoisier dice que en toda reacción química la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos de la reacción, es decir, la masa se conserva. Si hubiéramos quitado el globo la masa no se conservaría, ya que se habría perdido la masa correspondiente al CO₂ 8.3. EXPLICACIÓN TEÓRICA. Las reacciones acido-base son muy importantes a nivel industrial, así como en el metabolismo de los seres vivos La reacción que tiene lugar entre la base el hidrógenocarbonato de sodio (comercialmente conocido como bicarbonato sódico) y el ácido acético o vinagre (ácido) es una reacción de neutralización en la que se forma una sal, acetato de sodio y un gas dióxido de carbono (CO₂) y agua. El dióxido de carbono será el responsable de que el globo se hinche. En una reacción de neutralización entre un ácido y una base, los productos de reacción son una sal y agua. En el laboratorio, las reacciones de neutralización se usan para determinar la cantidad de ácido o de base que hay en una disolución, midiendo la cantidad de ácido o de base que necesitamos para neutralizarla. A esta técnica se le llama valoración ácido-base. El final de la valoración viene dado por el cambio de color del indicador. Está práctica también no servirá para introducir el principio de conservación de la masa o Ley de Lavoisier, que dice que la masa de los reactivos es igual a la masa de los productos. La masa se conversa durante una reacción química, no se crea ni se destruye solo se transforma. CH₃COOH + NaHCO₃→ Na(CH₃COO) + H₂O+ CO₂ 56 8.4. MATERIALES Y REACTIVOS • Hidrógenocarbonato de sodio (bicarbonato sódico) • Ácido acético (vinagre) • Globo • Espátula o cuchara • Matraz Erlenmeyer o botella de plástico 8.5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Se deposita el bicarbonato dentro del globo, después llena el fondo de la botella de plástico con el vinagre. Pon el globo sobre la boca de la botella y vierte el contenido del globo sobre el vinagre. Comprobarás como el globo se infla.14 57 8.6. PRESUPUESTO PRODUCTO PRECIO Espátula 8u 5,08 (x8) Ácido Acético 1 L 15,30 Matraz Erlenmeyer 12 unidades 9,82 Hidrógenocarbonato de sodio 500g 4,52 Total 70,28 Tabla 26. Presupuesto (para laboratorio) 64 CONCLUSIONES Como dificultad, se ha encontrado que este tipo de metodologías todavía requieren tanto la adaptación del profesorado como de los alumnos. Son intervenciones más exigentes que requieren para su desarrollo el empleo de más tiempo por ambas partes. También requiere el uso de ciertos recursos materiales, cambios en la organización etc., que pueden limitar la implantación de la propuesta. Es conocido la poca popularidad de las ciencias entre los alumnos de secundaria por considerarlas aburridas y difíciles. Para revertir esto es necesario introducir nuevas técnicas metodológicas y nuevos recursos educativos que fomenten la motivación, permitan un mejor aprendizaje conceptual. Para ello se ha propuesto una metodología activa, basada en la participación del alumno. Según Scott Freedman y sus colaboradores los métodos que convierten a los estudiantes en participantes activos, en lugar de oyentes pasivos, reducen las tasas de fracaso y aumentan las puntuaciones medias de los exámenes. 22 65 NORMAS DE LABORATORIO El alumno se inicia por primera vez en el laboratorio, y es necesario que se le indiquen una serie de normas de seguridad. Dichas normas serán impresas y entregadas al alumno.24 • Deberá usar bata, guantes y gafas de seguridad. • El pelo recogido • Mantener limpio y ordenado el espacio de trabajo. • Conocer la simbología empleada en el etiquetado de los productos químicos, para así ser capaz de evaluar su peligrosidad. • No manipular los reactivos que conlleven cierta peligrosidad. • Al preparar disoluciones de ácidos en agua, se debe añadir el ácido al agua. • No probar las sustancias con las que se está trabajando • Manipular el material de vidrio con cuidado para evitar cortes. • Coger de los botes las cantidades exactas para trabajar, no más, y en ningún caso devuelvas el exceso de producto tomado al bote. • Al manipular materiales eléctricos las manos deben estar secas y limpias. • Evitar el contacto de productos químicos con la piel y si esto ocurre lavar con abundante agua. • Desechar los productos químicos en los bidones habilitados para el efecto. 66 PRODUCTOS TÓXICOS CON LOS QUE SE TRABAJA EQUIPO PARA EL MANEJO INFLAMABLE CORROSIVO LESIONES Eliminación NaOH16 Gafas Guantes de nitrilo o vinilo Campana Uso de pipeta No SI Oculares Respiratorias Irritación de la piel Cáncer de esófago/piel Neutralización (HCl) Contenedor de disoluciones alcalinas H₂SO₄17 Gafas Guantes de nitrilo o vinilo Campana Uso de pipeta No SI Oculares Respiratorias Irritación de la piel Neutralización (NaOH diluido) Contenedor de disoluciones ácidas C₆H₈O₇ ácido cítrico Guantes Gafas No No Provoca irritación ocular grave CH₃COOH18 Gafas Guantes Campana Si Si Irritación ocular Evitar el contacto con la piel No inhalar Neutralizar con agua NH₃ Gafas Guantes Campana Si Si Evitar contacto con piel, ojos e inhalación Neutralizar con agua CaCO₃ Gafas Guantes No Si Irritación ocular Puede aumentar el pH del agua y presenta efectos nocivos sobre la vida acuática H₂O₂ 30%19 Gafas Guantes No Si, a altas concentraciones Oculares Respiratorias No inhalar Neutralizar con agua 67 Pb(NO₃)₂21 Gafas Guantes Campana No Si Evitar el contacto con piel, ojos e inhalación Teratogénico Evitar el vertido al alcantarillado Tabla 31. Productos tóxicos. 68 PAUTAS PARA ELABORA UN CUADERNO DE PRÁCTICAS El cuaderno de laboratorio es una herramienta que recoge las reacciones y experiencias llevadas a cabo por los alumnos. El objetivo es que estos recuerden con el tiempo las observaciones que anotaron y al mismo tiempo sirva a otros alumnos como punto de partida para la reproducción de la práctica. En el cuaderno se deben describir de forma clara todos los fenómenos observados (cambios de color, aparición de precipitados, burbujas, etc.) buscando una explicación razonada a los mismos. Además, no podrán emplearse hojas sueltas, sino que este tendrá que estar encuadernado. La mejor opción en cuanto a la organización es hacer una portada con el nombre de la asignatura y debajo escribir el nombre del alumno y el curso. También si se quiere, se pueden dejar un par de páginas blancas al principio con objeto de establecer un índice. Los alumnos de forma individual deberán redactar un cuaderno de laboratorio o breve informe donde recogerán la experiencia realizada en el laboratorio.23 Dicha memoria tiene que abarcar los siguientes apartados: 1. Título de la práctica y fecha. 2. Breve introducción teórica o conceptos a tratar. 3. Materiales y procedimiento experimental. 4. No olvidar la reacción ajustada, la cantidad de reactivos y sus características (pureza, naturaleza, pesos moleculares, moles…). 5. En algunas ocasiones suele ser conveniente hacer un esquema del montaje empleado. 6. Calcule el rendimiento si es necesario. 7. Prestar atención a las unidades. 8. Resultados obtenidos, explicación y breve comentario de las dificultades encontradas 69 BIBLIOGRAFIA 1. Informe PISA 2019: Resultados por comunidades autónomas. (2019). Obtenido de https://www.elperiodico.com/es/educacion/20191203/informe-pisa-2019-comunidades-autonomas-7760422 (Fecha de última consulta 19-5-2021) 2.Solbes J., Montserrat R. y Furió C. (2007) Revista Didáctica de las ciencias experimentales y sociales El desinterés del alumnado hacia el aprendizaje de la ciencia: implicaciones en su enseñanza. Nª21, 91117. 3.González Rodríguez, L., Crujeiras Pérez, B. (2016) Revista Enseñanza de las ciencias. Aprendizaje de las reacciones químicas a través de actividades de indagación en el laboratorio sobre cuestiones de la vida cotidiana. 34(3),143-160 4. Carrascosa Alís J., L. D. (2016). Curso básico de didáctica de las ciencias enseñanza secundaria. Obtenido de https://didacticafisicaquimica.es/curso-basico-de-didactica-de-las-ciencias/ (Fecha de última consulta 19-5-2021) 5.Real Decreto 1105/2014, de 26 de diciembre, por el que se establece el currículo básico de la Educación Secundaria Obligatoria y del Bachillerato. Artículo dos. 6.ORDEN EDU/362/2015, de 4 de mayo, por la que se establece el currículo y se regula la implantación, evaluación y desarrollo de la educación secundaria obligatoria en la Comunidad de Castilla y León. Boletín Oficial de Castilla y León, de 8 de mayo de 2015 7. Jiménez Prieto, R, Torres Verdugo M.ª P. Física y Química 4ESO. Editorial Bruño,2011 8. Cómo identificar el pH de sustancias con col lombarda. (2020). Obtenido de https://retoexperimenta.es/2020/com-identificar-el-ph-de-les-substancies-amb-col-llombarda/ (Fecha de última consulta 19-5-2021) 9.Blog de apoyo a las clases. (2015). Obtenido de https://quifi-mj.blogspot.com/2013/03/fabricacionde-jabon-practica-de.html (Fecha de última consulta 19-5-2021) 10. Ciencia de andar por casa. Museo de la ciencia de Valladolid. (2020). Obtenido de https://www.museocienciavalladolid.es/event/nueva-seccion-ciencia-de-andar-porcasa?utm_campaign=proximas-actividades24032021&utm_medium=email&utm_source=acumbamail (Fecha de última consulta 19-5-2021) 11.Experimentos caseros. (2018). Obtenido de https://www.bing.com/videos/search?q=pasta+de+dientes+para+elefantes&qpvt=pasta+de+di entes+para+elefantes&view=detail&mid=7FBB0AB96B2E2F1A1D7A7FBB0AB96B2E2F1A1D7A& &FORM=VRDGAR&ru=%2Fvideos%2Fsearch%3Fq%3Dpasta%2Bde%2Bdientes%2Bpara%2Belef antes%26qpvt%3Dpa (Fecha de última consulta 19-5-2021) 70 12.Lluvia de oro. UCM. (s.f.). Obtenido de https://webs.ucm.es/info/analitic/Asociencia/LluviaOro.pdf (Fecha de última consulta 19-5-2021) 13. Lluvia ácida. (s.f.). Obtenido de https://www.bing.com/videos/search?q=lluvia+de+acida+experimento&&view=detail&mid=CB 65AD5ED3909CD5C246CB65AD5ED3909CD5C246&&FORM=VRDGAR&ru=%2Fvideos%2Fsearch %3Fq%3Dlluvia%2Bde%2Bacida%2Bexperimento%26FORM%3DHDRSC3 (Fecha de última consulta 19-5-2021) 14.unComo. 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