Competencia: Identifica desde su cotidianidad las propiedades de la materia, destacando en ella su clasificación y aplicaciones para beneficio de la humanidad, como también la relación que tiene con la ciencia, la tecnología y la sociedad






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títuloCompetencia: Identifica desde su cotidianidad las propiedades de la materia, destacando en ella su clasificación y aplicaciones para beneficio de la humanidad, como también la relación que tiene con la ciencia, la tecnología y la sociedad
fecha de publicación25.11.2015
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tipoCompetencia
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ESCUELA NORMAL SUPERIOR DE MANIZALES
NÚCLEO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA

PLAN DE CLASE

Código

GADC10-15

Versión

2011

Página

1 de 13



ÁREA: QUÍMICA

GRADO: DECIMO PERIODO: I

¿Cómo aplicar las propiedades de la materia en la vida cotidiana?
COMPETENCIA:
Identifica desde su cotidianidad las propiedades de la materia, destacando en ella su clasificación y aplicaciones para beneficio de la humanidad, como también la relación que tiene con la ciencia, la tecnología y la sociedad.

DESEMPEÑO:


  • Diferencia las propiedades generales y especificas de la materia.

  • Aplica los métodos de separación de mezclas en el laboratorio.

  • Asume que los conocimientos que se aprendan resulten significativos y, a la vez, les permitan ejercer una acción positiva en su aprendizaje del tema.



VIVENCIA



  1. Cómo clasificarías los siguientes fenómenos, como cambios físicos o químicos:

  1. Hervir agua

  2. Encender una vela

  3. Fundir hierro

  4. El proceso de digestión

  5. Aserrar madera

  6. Preparar fuego

  7. Fundir una pared

  8. Asar carne

  9. Lavar ropa

Observe el siguiente video http://www.youtube.com/watch?v=1j09Ov1W90o y responde las siguientes preguntas:


  1. ¿Cuál es la principal característica o diferencia que presentan los estados de la materia (sólido, líquido, gaseoso y plasma)?

  2. ¿Qué diferencia existe entre las imágenes vistas?

  3. En la siguiente sopa de letras encontraras algunas de las palabras vistas en el video, o se relacionan con la materia; subrayarlas y formar un glosario con las mismas.




M

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C

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E

N

E

O

A

M

O

R

O


FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA-PRÁCTICA
En las mesas de trabajo ya establecidas leemos, analizamos y elaboramos un resumen en el cuaderno de la siguiente información:
Se entiende por materia cualquier campo, entidad, o discontinuidad traducible a fenómeno perceptible que se propaga a través del espacio-tiempo a una velocidad igual o inferior a la de la luz y a la que se pueda asociar energía. Así todas las formas de materia tienen asociadas una cierta energía pero sólo algunas formas de materia tienen masa.

Es decir, “la materia es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio y posee masa, peso, espacio, energía y tiempo.”
Estados de la materia: La materia se presenta en cuatro formas diferentes de agregación o estados fundamentales denominados sólido, líquido, gaseoso y plasma.http://tbn0.google.com/images?q=tbn:e84y6ivtcyyyrm:http://mural.uv.es/bejiba/globos.jpg

http://tbn0.google.com/images?q=tbn:cgvvo8zdmldaim:http://www.invdes.com.mx/anteriores/noviembre1999/images2/mar.jpghttp://tbn0.google.com/images?q=tbn:k9fn5xa7gutotm:http://www.dekorus.com/new_dekorus/images_prod/melendez_ladrillo_farol_m.jpg


El ladrillo, a temperatura ambiente y en cualquier sitio que se encuentre, conserva su forma y su volumen; el agua a temperatura constante conserva su volumen pero su forma varía según el recipiente que la contenga; el aire no conserva el volumen ni la forma, cambia continuamente según el recipiente donde se encuentre.
La forma y el volumen caracterizan los estados en que se presenta la metería. El ladrillo es un ejemplo de estado sólido; el agua de estado líquido y el aire de estado gaseoso.


  • Realizo una consulta sobre las características de los diferentes estados de la materia (Sólido, líquido, gaseoso y plasma). Cito dos ejemplos de materia en estado sólido, líquido y gaseoso.


http://www.educared.net/aprende/anavegar5/podium/images/b/1563/fotos/cambios_estado.gif

Cambios de estado: Si modificamos la temperatura y la presión, la materia pasa de un estado a otro. Los cambios que sufre la materia son los siguientes:

Propiedades de la materia: Una propiedad es una característica por la cual una sustancia puede ser descrita o identificada. Existen propiedades comunes a todos los cuerpos que no permiten diferenciar una sustancia de otra tales como: la forma, la masa, la impenetrabilidad, la inercia y el tamaño. A estas propiedades se les denomina generales o extrínsecas.

Las propiedades que permiten diferenciar una sustancia de otra se denominan intrínsecas o especificas y pueden ser físicas y químicas.



  • Defino los términos presentes en el mapa conceptual, realizando un ejemplo por cada uno.

  • Otras propiedades generales de la materia son: divisibilidad, porosidad y peso, define estos términos y realiza un ejemplo por cada uno.

  • Otras propiedades específicas físicas de la materia son: concentración, solubilidad, punto de ebullición, punto de fusión y punto de congelación, define estos términos y realiza un ejemplo por cada uno.



PROPIEDADES ESPECÍFICAS QUÍMICAS
Son propiedades distintivas de las sustancias que se observan cuando se combinan con otras sufriendo transformaciones, es decir, se manifiestan en las reacciones químicas.
Acidez y basicidad, poder oxidante y reductor (reacciones Redox), combustibilidad, reactividad química son ejemplos de propiedades específicas químicas.

  • Define las anteriores propiedades específicas químicas y realiza un ejemplo para cada una.




  • Con 3 sustancias caseras, elabore un cuadro en donde resaltes sus propiedades generales y específicas (físicas y químicas).

  • Consulte en la web las propiedades de las siguientes sustancias: ácido sulfúrico, alcohol etílico, hidróxido de magnesio, glucosa.



Transformaciones de la materia: La materia está en constante cambio. Las transformaciones que pueden producirse son de dos tipos:


  • Físicas: Son aquellas en las que se mantienen las propiedades originales de la sustancia ya que sus moléculas no se modifican.




  • Químicas: Son aquellas en las que las sustancias se transforman en otras, debido a que los átomos que componen las moléculas se separan formando nuevas moléculas.





  • Elaboro un cuadro comparativo entre los procesos físicos y químicos y cito algunos ejemplos.


Clasificación de la materia

http://genesis.uag.mx/edmedia/material/qino/imagenes/orgmatyene.jpg


La materia la podemos encontrar en la naturaleza en forma de sustancias puras y de mezclas.

  • Las sustancias puras son aquéllas cuya naturaleza y composición no varían sea cual sea su estado. Se dividen en dos grandes grupos: Elementos y Compuestos.

  • Elementos: Son sustancias puras que no pueden descomponerse en otras sustancias puras más sencillas por ningún procedimiento. Ejemplo: Todos los elementos de la tabla periódica: Oxígeno, hierro, carbono, sodio, cloro, cobre, etc.

  • Compuestos: Son sustancias puras que están constituidas por 2 ó más elementos combinados en proporciones fijas. Los compuestos se pueden descomponer mediante procedimientos químicos en los elementos que los constituyen. Ejemplo: Agua, de fórmula H2O, está constituida por los elementos hidrógeno (H) y oxígeno (O) y se puede descomponer en ellos mediante la acción de una corriente eléctrica (electrólisis). Los compuestos se representan mediante fórmulas químicas en las que se especifican los elementos que forman el compuesto y el número de átomos de cada uno de ellos que compone la molécula. Ejemplo: En el agua hay 2 átomos del elemento hidrógeno y 1 átomo del elemento oxígeno formando la molécula H2O.

Cuando una sustancia pura está formada por un solo tipo de elemento, se dice que es una sustancia simple. Esto ocurre cuando la molécula contiene varios átomos pero todos son del mismo elemento. Ejemplo: Oxígeno gaseoso (O2), ozono (O3), etc. Están constituidas sus moléculas por varios átomos del elemento oxígeno.

  • Las mezclas se encuentran formadas por 2 ó más sustancias puras. Su composición es variable. Se distinguen dos grandes grupos: Mezclas homogéneas y Mezclas heterogéneas.

  • Mezclas homogéneas: También llamadas Disoluciones. Son mezclas en las que no se pueden distinguir sus componentes a simple vista. Ejemplo: Disolución de sal en agua, el aire, una aleación de oro y cobre, etc.

  • Mezclas heterogéneas: Son mezclas en las que se pueden distinguir a los componentes a simple vista. Ejemplo: Agua con aceite, granito, arena en agua, etc.



Actividad # 1


  1. Teniendo en cuenta la fundamentación teórica, da en cada caso cinco ejemplos (diferentes a los de la guía) de: elementos, compuestos, sustancias simples, mezclas homogéneas y heterogéneas




Elementos

Compuestos

Sustancias simples

Mezclas homogénea

Mezcla heterogénea















































































  1. Realiza un cuadro comparativo (semejanzas y diferencias)




Semejanzas

Diferencias




Elemento

Compuesto






Mezcla homogénea

Mezcla heterogénea







  1. Escribe al frente si corresponde a: elemento, compuesto, sustancia pura, sustancia simple mezcla homogénea, mezcla heterogénea.


H2O (agua) ______________________________________________________________________

O2 (oxígeno molecular) _____________________________________________________________

Al (aluminio) _____________________________________________________________________

Agua con aceite___________________________________________________________________

NaCl (Sal de cocina) _______________________________________________________________

Au (oro) _________________________________________________________________________

Agua de panela ___________________________________________________________________

Agua con sal _____________________________________________________________________

Los componentes de una mezcla pueden separarse con el propósito de aprovecharlos o identificarlos. Cuando se desean separar los componentes de una mezcla, es necesario conocer el tipo de mezcla que se va a utilizar, antes de seleccionar el método que se va a emplear. Una forma de agrupar las mezclas es la siguiente: mezclas de sólidos, mezclas de solido con liquido y mezclas de líquidos entre si.
Separación de mezclas de sólidos: Se emplean básicamente estos métodos: la separación manual o tamizado, la levigación, la sublimación y la cristalización.

http://tbn0.google.com/images?q=tbn:nbcawth5dp_ytm:http://www.cd3wd.com/cd3wd_40/inpho/vlibrary/x0037s/gif/x0037s22.gif


  • Tamizado: Este método de separación es uno de los más sencillos y se utiliza en la mayoría de los hogares. Se emplea para separar sólidos de diferentes tamaños. Consiste en hacer pasar la mezcla de sólidos, a través de un tamiz o un colador. Las partículas más pequeñas atraviesan el tamiz y las más grandes son retenidas. A través de esta técnica es posible separar, por ejemplo, la arena de las piedras. Este método es muy utilizado en el análisis de suelos y en la industria de las harinas.

  • Levigación: Consiste en pulverizar la mezcla solida y tratarla luego con disolventes apropiados, basándose en su diferencia de densidad. Este método es muy empleado en la minería especialmente en la separación del oro.

  • Sublimación: Para llevar a cabo este procedimiento es imprescindible que una de las dos sustancias sublime (pase del estado solido al estado gaseoso directamente, sin necesidad de pasar antes por el estado liquido), como sucede con el yodo metálico. Este método se emplea en los laboratorios químicos para purificar el yodo, la naftalina y algunas aterías primas necesarias para la elaboración de fármacos.

  • Cristalización: Se basa en la diferencia de solubilidad que tienen los sólidos en los solventes a diferentes temperaturas. El solido se disuelve cuando la temperatura es alta. Para ser separada, la mezcla se disuelve en un liquido caliente; posteriormente, esta mezcla liquida se enfría. El solido purificado se cristaliza y deposita en el fondo las impurezas quedan disueltas en el liquido. Para separar el solido cristalino se utiliza en método de filtración. La cristalización es uno de los métodos mas empleados en la industria química para purificar sólidos, sobre todo en la farmacéutica, donde es necesario un alto grado de pureza de las sustancias.


Separación de mezclas solido-liquido: Se emplean básicamente tres métodos: decantación, filtración, centrifugación y evaporación.


  • Decantación o Sedimentación: Este método se basa en la diferencia de densidad de las sustancias que componen la mezcla. Para separar una mezcla de un solido con un líquido, se coloca la mezcla en un recipiente y se deja en reposos por algún tiempo, hasta que el solido se precipite, es decir, se deposite en el fondo del recipiente. Como casi siempre queda una pequeña parte del líquido en el solido se puede terminar la separación por evaporación. Este método también se utiliza para separar mezclas de líquidos no miscibles, es decir, que no se pueden mezclar, por ejemplo una mezcla de aceite y agua. Para separar dos líquidos por decantación, se utiliza el embudo de decantación: cuando el liquido mas denso baja y el menos denso se queda en la superficie, se abre la llave y se permite la salida del liquido mas denso.http://tbn0.google.com/images?q=tbn:nc-jpcq3y2yaom:http://mediateca.educa.madrid.org/imagen/imagenes/publicas/tam4/8f/8f3m4pwyhdn1v8u8.jpg

  • Filtración: Consiste en dejar pasar la mezcla por un filtro, el cual es un material poroso que deja pasar el líquido y retiene las sustancias solidas que se encuentran en forma de grano o polvo muy fino. En una filtración, se llama residuo al solido retenido e el papel filtro y, filtrado al liquido. La filtración es un método muy empleado en el laboratorio, en la industria y en el tratamiento de aguas residuales.http://tbn0.google.com/images?q=tbn:3xzwbdcnc2cn-m:http://webs.uvigo.es/quimi-mec/web-qpm-materiales/procedimientos_archivos/image004.jpg

  • Centrifugación: Consiste esencialmente en someter la mezcla a la acción de la fuerza centrifuga, haciendo girar el recipiente con la mezcla a gran velocidad, con esto el solido se deposita en el fondo del recipiente, mientras que el componente liquido queda como un sobrenadante que se puede separar fácilmente. Este método es muy empleado en química analítica, en la industria y en los laboratorios clínicos.

  • Evaporación: Este método se utiliza para separar componente de mezclas homogéneas formadas por un solido disuelto en un líquido. Las moléculas del liquido al alcanzar el punto de ebullición se escapar dejando como residuo el solido o sólidos que forman la mezcla. Por ejemplo si se calienta agua salada, al cabo de cierto tiempo el agua se evapora y en el fondo del recipiente queda la sal.


Separación de mezclas de líquidos: Para realizar esta separación se puede usar la destilación simple, la destilación fraccionada y la cromatografía.


  • Destilación simple: Se fundamenta en la diferencia de los puntos de ebullición de los componentes de una mezcla. Por calentamiento se hace que el líquido de mas bajo punto de ebullición se evapore primero, para luego recogerlo haciendo pasar sus vapores pon un medio refrigerado llamado refrigerante o condensador.http://tbn0.google.com/images?q=tbn:fxmkorpmmgftdm:http://www.lugaro.com.es/metodo/destilacion_html_ee5a872.gif

  • Destilación fraccionada: Se emplea cuando se requiere hacer la separación de una mezcla que esta formada por varios líquidos cuyos puntos de ebullición son diferentes pero muy próximos entre si. El líquido con el punto de ebullición mas bajo, saldrá primero convertido en vapor, el cual se condensa al pasar por un refrigerante y posteriormente se recoge en un recipiente; la temperatura se controla mediante un termómetro. Este procedimiento se repite varias veces hasta aislar todos los componentes de la mezcla. Este procedimiento es empleado en la industria del petróleo.

  • Cromatografía: Este método se basa en el fenómeno físico de la absorción, en el cual las particular de los líquidos se retienen en la superficie de otra sustancia llamada adsorbente. La mezcla que se requiere separar se pone en contacto con un adsorbente; este puede ser papel secante o un solido poroso, finamente pulverizado, que se encuentra en una columna de vidrio o formando una película delgada sobre una placa de vidrio. El adsorbente atrae las partículas de cada componente de la mezcla con fuerzas diferentes, una vez se ha adsorbido la mezcla, se hace pasar un solvente por el adsorbente, el cual arrastrara los componentes de la mezcla a diferente velocidad, permitiendo así su separación. Este método se usa ampliamente en los laboratorios químicos.http://tbn0.google.com/images?q=tbn:zfu01lsqm5arbm:http://www.madrimasd.org/cienciaysociedad/taller/quimica/materia/cromatografia/images/imagen68.jpg



APLICACIÓN
Practica 1: Filtración y decantación.
Materiales:



  • Almidón.

  • Agua.

  • Gasolina.

  • Beakers de 100mL.

  • Embudo de vidrio.

  • Embudo de decantación.

  • Aro de hierro o pinzas para sujetar el embudo.

  • Soporte universal.

  • Papel filtro.


Procedimiento:


  1. Mezclo en un beaker, 50mL de agua con una pequeña cantidad de almidón. Agito la mezcla moviendo el vaso circularmente.

  2. Pongo un papel filtro en un embudo de vidrio de la siguiente forma: Doblo el papel por la mitad; esta mitad la doblo por la mitad y abro el papel sin romperlo, para obtener un cono. Acomodo el cono del papel de filtro en el embudo y para que no se despegue, lo mojo con una mínima cantidad de agua.




  1. Vierto una parte de la mezcla sobre el papel de filtro, sin que el líquido sobrepase los límites del papel y recojo el filtrado en un beaker. Espero el tiempo necesario para que pase todo el líquido y observo el filtro. ¿Qué observas en el papel de filtro? ¿Qué notas en el líquido que quedo?

  2. Mezclo en un beaker, 50mL de agua y 50mL de gasolina. Observo lateralmente el vaso. Describo lo observado.

  3. Vierto el contenido del beaker en un embudo de decantación y espero a que se separen las capas. Abro la llave del embudo y recojo el primer líquido en un beaker. Cierro la llave cuando llegues al límite de la segunda capa. ¿Qué sustancia quedo en el embudo y cual en el beaker?


Con ayuda de mis compañeros de subgrupo respondemos las siguientes preguntas:


  1. ¿Qué sustancia quedo retenida en el papel de filtro? ¿Por qué no pudo pasar?

  2. ¿Qué método de separación empleaste para separar el almidón del agua?

  3. ¿Qué tipo de mezcla forman el agua y la gasolina?

  4. ¿Qué nombre recibe el proceso que empleaste para separa el agua de la gasolina?

  5. ¿Por qué no seria conveniente usar el embudo de decantación para separar el almidón del agua?

  6. ¿Por qué no es conveniente usar papel de filtro para separa el agua y la gasolina?



Practica 2: Cromatografía de capa fina.
Materiales:

  • Una tira de papel de filtro de 10cm de largo por 3cm de ancho.

  • Palillos de 15cm de largo.

  • Una regla.

  • Tres muestras de colorantes vegetales de colores diferentes.

  • Beaker de 100mL.

  • Colbón.

  • ¼ de sal cucharadita de sal de cocina.

  • Agua.




Procedimiento:


  1. Tomo la tira de papel de filtro y pinto tres puntosa separados entre si medio cm, ubicados a una distancia de 1cm del borde inferior de la cinta. Para pintar los puntos, unto tres palillos de dientes con colorantes vegetales de diferentes colores.

  2. Pego un palillo en el extremo superior de la cinta del papel de filtro.

  3. Disuelvo la sal en 50mL de agua, vierto en el beaker de 100mL una pequeña cantidad de la solución, de manera que al introducir el papel en la mezcla, este no toque los puntos de los colorantes.

  4. Espero a que el liquido suba por el papel aproximadamente a 2cm del palillo (pueden transcurrir varios minutos). Al cabo de este tiempo, retiro el papel de filtro, lo pongo sobre la mesa y espero a que se seque.

  5. Anoto todas las observaciones y mido con una regla la altura máxima a la cual llega cada colorante. Describo si en el camino de cada colorante aparecieron otros colores.


Con ayuda de mis compañeros de subgrupo respondemos las siguientes preguntas:


  1. ¿Por qué crees que las sustancias suben por el papel de filtro?

  2. ¿Este método se puede utilizar para identificar sustancias químicas? ¿Cómo?

  3. De acuerdo con lo observado, ¿seria posible con dos sustancias diferentes subieran a la misma altura en el mismo tiempo? ¿Por qué?

  4. Calculo el índice de retención para cada colorante teniendo en cuenta lo siguiente:

constantes rf y rx




Practica 3: Destilación simple.
Materiales:



  • Vino.

  • Matraz de fondo redondo, de 100 mL.

  • Cabeza de destilación.

  • Refrigerante de Liebig.

  • Alargadera.

  • Termómetro.

  • Probeta de 50 mL.

  • Soporte.

  • Pinzas de matraz, nueces u otras fijaciones.

  • Manta calefactora para balones de 100 mL.

  • Alcoholímetro.


Procedimiento:


  1. Pongo unas pocas piedras de ebullición (plato poroso) en el matraz que servirá para crear burbujas de aire en el seno del liquido a destilar y así se producirá una ebullición sin sobresaltos, esto es, no habrá sobrecalentamiento del liquido (temperatura del liquido por encima de su punto de ebullición).

  2. Situó el termómetro de tal manera que el bulbo quede ligeramente por debajo de la salida hacia el refrigerante; así los vapores que abandonan la cabeza de destilación, envuelven el bulbo del termómetro y se puede medir bien su temperatura.

  3. Por la camisa del refrigerante debe circular agua de la llave, que ha de entrar por el tubo inferior y salir por el superior (así el agua fría y el condensado circularan en contracorriente); por eso se debe conectar el refrigerante a las llaves y al sumidero, mediante tubos de goma. Tras efectuar ambas conexiones, abro la llave suavemente (un pequeño caudal de agua).



http://img455.imageshack.us/img455/1264/distillationme3.gif


  1. Después de realizado el montaje pongo en la probeta 2mL de agua y la situó bajo la alargadera.

  2. Adiciono en el matraz 50mL del vino.

  3. Ajusto la manta calefactora al matraz y empiezo la calefacción. Cuando empiece la ebullición, reduzco inmediatamente el aporte de calor.

  4. La destilación debe ocurrir lentamente y sin interrupciones y, una vez que haya empezado, siempre debe pender una gota del condensado del bulbo del termómetro. Tomo nota de la temperatura a la que pasan las primeras gotas de destilado. Cuando la temperatura ascienda a 80ºC, detengo el calentamiento.

  5. Añado agua destilada en la probeta hasta completar los 50mL, que es el volumen de vino que he empleado. Sacudo suavemente la probeta para homogeneizar.

  6. Mido la temperatura de la mezcla hidroalcohólica. Antes de medir el grado alcohólico me aseguro de que la temperatura es o esta muy próxima a 20ºC.

  7. Introduzco suavemente el alcoholímetro en la probeta y antes de soltarlo, imprimo con cuidado un movimiento de rotación para que no se adhiera a las paredes. Leo el grado alcohólico y lo anoto en el cuaderno.


Nota: En caso de no contar con el alcoholímetro se puede determinar la concentración de etanol en base a la medición directa de su densidad.
COMPLEMENTACIÓN

Consulto en la biblioteca o en Internet los siguientes ítems y los desarrollo en el cuaderno:

http://tbn0.google.com/images?q=tbn:wa5oecex-fbjfm:http://www.manolo.net/arte/pc.jpg

  1. Cuando añades agua al aceite, estos se mezclan solo momentáneamente. ¿Por qué?

  2. ¿Por qué el hielo flota sobre el agua, si el hielo y el agua son la misma sustancia?

  3. Elaboro un informe sobre un proceso donde se manifieste la transformación de la materia.

  4. ¿Cómo se organiza la materia?


BIBLIOGRAFÍA





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