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9° Plan de clase | Ciencias Naturales | Secundaria | Los metales arden

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9º bachillerato - Plan de clase

Los metales arden Plan de clase

Objetivo

Los estudiantes observarán algunos metales en combustión y relacionarán el fenómeno con los elementos que intervienen, para entenderlo como una reacción química.

 

Estándar

Explico condiciones de cambio y conservación en diversos sistemas, teniendo en cuenta transferencia y transporte de energía y su interacción con la materia.

Acciones de pensamiento

  • Observo fenómenos específicos.
  • Formulo preguntas específicas sobre una observación, sobre una experiencia o sobre las aplicaciones de teorías científicas.
  • Registro mis resultados en forma organizada y sin alteración alguna.
  • Saco conclusiones de los experimentos que realizo, aunque no obtenga los resultados esperados.
  • Verifico las diferencias entre cambios químicos y mezclas.

Competencias a desarrollar

Identificar, indagar, explicar y comunicar.

Logros e indicadores de logro

Describir el comportamiento químico de algunos metales frente al oxígeno del aire a temperatura ambiente y al contacto de una llama.

Describir con palabras los cambios físicos y químicos de los metales que experimentan procesos de oxidación a la temperatura ambiente y a la llama.

  • Utiliza modelos gráficos para representar las moléculas de los óxidos de los metales más comunes como el hierro, el aluminio y el cobre.
  • Define con sus propias el concepto de oxidación de los metales.

Resumen

La actividad inicia con un repaso de conceptos acerca de la combustibilidad de los metales; seguido el profesor hace la primera demostración llevando a la llama del mechero un trozo de cinta de magnesio. Los estudiantes divididos en grupos hacen anotaciones y responden las preguntas indicadas. Luego los grupos mismos manipulan algunos materiales como lana de hierro e hilos de cobre para tomar datos, relacionar la información obtenida y establecer diferencias en las reacciones químicas.

Materiales

  • Trozos de cinta de magnesio
  • papel aluminio
  • hierro
  • esponjilla metálica de lavar ollas
  • hilos o láminas de cobre

Desarrollo

Como preámbulo de la actividad conviene repasar los siguientes conceptos con la clase:

  • El aire es una mezcla de gases de la que el oxígeno es un componente.
  • El oxígeno es necesario para la combustión.
  • Cuando las sustancias arden, se combinan químicamente con el oxígeno (reacción química).
  • Los productos de la combustión pueden ser sólidos, líquidos o gases.
  • La masa total de los productos es igual a la masa de los constituyentes de la sustancia que arde más la masa del oxígeno que se combinó durante la combustión.
  • Algunos metales arden produciendo llama.
  • Cuando un metal entra en combustión cambian sus propiedades químicas y físicas.
  • La combustión de los metales es una reacción química donde el metal reacciona con el oxígeno del aire.
  • La combustión de los metales es una reacción de oxidación.
  • La oxidación de los metales puede ocurrir sin la formación de llama.
  • Hay metales que se oxidan muy poco o nada como el oro y el platino.
  • Los productos de la combustión u oxidación de los metales "pesan" más que el propio metal.
  • La oxidación de los metales se puede evitar.
    Estos conceptos son importantes para explicar el comportamiento de los metales en presencia del aire.

Como primera medida se espera que los estudiantes aprendan a diferenciar y clasificar los diferentes tipo de metales, para esto divida la clase por grupos y entregue los siguientes elementos: trozos de cinta de magnesio, aluminio, hierro, esponjilla metálica de lavar ollas, hilos o láminas de cobre, entre otros. Teniendo a la mano los elementos, cada grupo realizará una labor de observación y clasificación partiendo de un cuadro con las siguientes categorías:

Tipo de metal

Dureza

Maleabilidad

Ductilidad

Brillo

Sonoridad

Conductibilidad eléctrica y térmica

Densidad

Para demostrar a los estudiantes que algunos metales tienen la capacidad de hacer combustión, el profesor hará una demostración utilizando cinta de magnesio, un mechero y pinzas largas; es recomendado que sólo el profesor manipule este material pues puede ocasionar accidentes. El maestro expondrá directamente a la llama la cinta de magnesio, sujetándola con unas pinzas largas. Se les debe recomendar a los estudiantes que no miren directamente a la llama. Terminada la combustión y realizada la observación del residuo, los grupos resolverán algunas preguntas que permiten relacionar este fenómeno con la combustión y examinar detenidamente los cambios ocurridos en el magnesio.

  • ¿Qué diferencias encuentran entre la cinta de magnesio antes y después de la combustión (en términos, por ejemplo, de flexibilidad, elasticidad, color, brillo y dureza)?
  • ¿En qué se parecen y en qué se diferencian la combustión del magnesio y la combustión de la madera y la de una vela?
  • ¿Qué características se observan en la llama durante la combustión del magnesio?
    ¿Creen que la combustión del magnesio libera más calor que la combustión de la madera? ¿Cómo lo saben?
  • ¿Qué papel cumple la presencia del aire en la combustión del magnesio?
  • ¿Con cuál de los gases que componen el aire reacciona el magnesio?
  • ¿Es la combustión del magnesio una reacción química? ¿Cómo lo saben?

Ahora los estudiantes entrarán en contacto con algunos materiales para realizar pequeños experimentos organizados en los mismos grupos de trabajo. Tomando con las pinzas largas la esponjilla metálica, cada grupo acercará su material al mechero, tomando nota de lo sucedido y respondiendo las siguientes preguntas al terminar.

  • ¿Qué diferencia existe entre la llama de la combustión de la lana de acero (esponjilla) y la de la cinta de magnesio?
  • ¿Cuál de las dos combustiones es más rápida y desprende mayor cantidad de calor? ¿Qué características presenta el producto de la combustión de la lana de acero?
  • De acuerdo con las características observadas, ¿se puede inferir que ha ocurrido un cambio físico o químico?
  • ¿Cómo interactúa el oxígeno del aire con la lana de acero durante la combustión? Argumente su respuesta.

Para complementar los conceptos ahora debe mostrarse a los alumnos algunos metales que no hacen combustión, como el caso del cobre y el aluminio. Las indicaciones para los grupos para esta parte de la actividad son las siguientes:

  • Tomar un alambre o una lámina de cobre y con un trozo de papel de lija limpiarlo hasta lograr un brillo uniforme.
  • Pesar el alambre o la lámina. Luego, con la ayuda de unas pinzas, calentarlo totalmente a la llama del mechero.
  • Finalizado el calentamiento, describir las propiedades que presenta la lámina o el alambre de cobre.
  • Llevar a una balanza el alambre de cobre y verificar si la masa aumentó o disminuyó.

Responder las siguientes preguntas:
¿Arde el cobre como el magnesio o como la lana de acero?
¿Qué características presenta la superficie del cobre después del calentamiento?
¿Aumentó la masa del alambre o de la lámina después del calentamiento?

Evaluación

Investigar y escribir las ecuaciones químicas, con palabras, que expliquen la oxidación del plomo, del aluminio, del magnesio y del cobre, con el oxigeno del aire.

Indagar sobre los procedimientos que se pueden utilizar para evitar la oxidación de los metales.

Profundización

Realizar el siguiente experimento en casa y traer anotadas las observaciones. Utilizando papel de lija darle brillo a una cinta de magnesio, una puntilla, una lámina o alambre de cobre, un trozo de papel aluminio. Cuando todos muestren su brillo metálico dejarlos a la intemperie, separados unos de otros por un par de días; cada día debe revisarse los metales y anotar cambios u otros fenómenos que llamen la atención. Al cabo del tiempo previsto responder las siguientes preguntas basándose en lo observado:

  • ¿Cuál de estos metales perdió su brillo primero?
  • ¿Cuál de ellos lo perdió de último?
  • ¿Por qué perdieron su brillo los metales?
  • ¿Cómo afecta el oxígeno del aire a los metales?
  • ¿Todos los metales se oxidan al aire con la misma rapidez? Argumentar la respuesta.

Bibliografía

  • Desafíos Ciencias 9º
  • Expedición 9º
  • Mundo Vivo 9º
  • Nueva Aventura 9º
  • Portal de la Ciencia 9º

Palabras claves

  • Metal. Cada uno de los elementos químicos buenos conductores del calor y de la electricidad, con un brillo característico, y sólidos a temperatura ordinaria, salvo el mercurio. En sus sales en disolución forman iones electropositivos (cationes).
  • Combustión. Reacción química entre el oxígeno y un material oxidable, acompañada de desprendimiento de energía y que habitualmente se manifiesta por incandescencia o llama.
  • Oxidación. Acción y efecto de oxidar u oxidarse.
  • Oxidar. Dicho del oxígeno o de otro agente oxidante: Producir óxido al reaccionar con una sustancia.

Fuente:
DRAE, Diccionario de la Real Academia de la Lengua.
www.rae.es

Palabras claves

Metales, fenómeno, reacción química, combustión, oxidación, cambios físicos, cambios químicos, maleabilidad, ductilidad, conductibilidad, densidad.

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