ACTIVIDADES Y SUGERENCIAS DIDÁCTICAS
Antes de iniciar la lectura de la página 74, pedir a los alumnos que mencionen en voz alta objetos o seres que cumplan las siguientes características:
Objetos que pesen mucho y objetos muy ligeros.
Objetos que ocupan mucho espacio y otros con poco volumen.
Objetos cuyo volumen puede variar y en qué circunstancias lo hacen.
La densidad es un concepto poco intuitivo para los alumnos. Explicar que si el oro se deposita en el fondo de de las bateas es porque es más denso que el resto de elementos que forman parte de la arena. Poner un ejemplo más: si cogemos dos cubos similares y llenamos un con agua y otro con paja (o esponjas, barras de pan, papel…), ¿cuál de los dos es más pesado? Sin embargo, su volumen es el mismo. Explicar que la densidad del cubo de agua es más alta que la del cubo de paja porque tiene más masa en el mismo volumen.
A menudo los alumnos tienden a confundir la masa y el peso. Repasar con ellos la diferencia (la masa es la cantidad de materia que contiene un cuerpo y el peso es la fuerza con que la Tierra lo atrae) y recordarles que la masa no varía, pero que el peso sí puede variar.
La fiebre del oro. Comentar que a finales del siglo XIX la llamada fiebre del oro recorrió algunas zonas de EE. UU. Comenzó en California, cuando un granjero encontró una pepita de oro en el lecho de un riachuelo próximo a su granja. Este hecho desencadenó un aluvión de casi 300.00 personas a las riberas del río que durante años se dedicaron a peinar las arenas obsesionadas con el sueño de hacerse millonarios, aunque muy pocos lo consiguieron.
Cuando se acabó el oro fácil de California, los buscadores de oro se trasladaron al Klondike, en Nebraska. La fiebre llegó hasta Sudáfrica, a Australia y posteriormente al Yukón, en Canadá, donde la búsqueda de oro fue más intensa. El entonces periodista Jack London fue uno de los afectados por esta extraña fiebre y, aunque no llegó a hacerse rico, escribió varias novelas basadas en sus propias experiencias y en los increíbles personajes que conoció allí.
El oro aparece en la naturaleza de formas muy distintas, aunque la más fácil de observar se produce en los ríos, de donde el hombre lo ha extraído desde hace miles de años a través de la técnica del bateo. Se trata de aprovechar los arrastres que hacen las aguas a su paso en las piedras de cuarzo, que al romperse a causa de los aluviones y las tormentas, liberan las pepitas de oro que llevan dentro.
Posteriormente estas pepitas son erosionadas por los cantos rodados en su peregrinar por los cauces del río, quedando divididas en múltiples y pequeñas partículas, que dado su alto peso específico, van depositándose en los fondos de los saltos de agua, en los remansos de los recodos y en cualquier lugar donde las arenas permitan la filtración de este apreciado mineral.
Al abordar la página 78, explicar a los alumnos que los gases también están formados por materia, pero un tipo de materia que tiende a expandirse y a ocupar el máximo espacio posible, por eso las sustancias gaseosas tiene muy poca densidad. Para comprobar de qué forma se expanden los gases basta con pulverizar un ambientador en una habitación y observar como toda la habitación se llena del perfume.
Repasar con los alumnos la diferencia entre masa y peso. Recordarles que la masa, la cantidad de materia que contiene un cuerpo no varía pero que su peso, la fuerza con que es atraído por la Tierra, sí puede variar. Poner el siguiente ejemplo: si nos pesamos cuando estamos a la orilla del mar nuestro peso es mayor que si nos pesamos en la cima de una montaña, pero ¿ha cambiado nuestra masa?
Explicar a los alumnos que cuando pesamos un objeto en una balanza, lo que estamos haciendo en realidad es comparar la cantidad de masa que contiene con la de un patrón fijo, en este caso las pesas
Casi todas las sustancias son más densas en estado sólido que en estado líquido. Sin embargo hay una excepción: el agua es más densa en estado líquido que en el sólido. Invitar a los alumnos a reflexionar sobre este hecho y su importancia para la vida en nuestra Planeta. ¿Qué sucede cuando se congelan ríos y mares? ¿Qué sucedería si el agua fuera más densa en estado sólido?
Por qué vuelan los globos. Explicar que en 1783 los hermanos Montgolfier realizaron los primeros experimentos con globos llenos de aire caliente. Habían observado que el humo ascendía en el aire y decidieron llenar un globo de papel de aire y calentarlo, comprobando que, en efecto, el globo ascendía. Entonces construyeron un globo mayor y fueron capaces de elevarlo con dos pasajeros a bordo.
En la actualidad, los globos se calientan con quemadores de gas y se rellenan de una mezcla de gases muy ligeros, como por ejemplo el helio.
Los gases al calentarse se expanden, de forma que un litro de aire caliente ocupa más espacio que un litro de aire a temperatura ambiente. En el interior del globo el aire pesa menos que el aire que se encuentra fuera de él, el globo y el gas que contiene pesan menos que el aire frío del que ocupa el lugar por eso asciende.
Los alumnos pueden comprobar que cualquier cuerpo suspendido en el aire o flotando en un líquido es impulsado hacia arriba si su densidad es menor que la del aire o líquido que lo rodea. Hacer que intenten hundir un globo lleno de aire en un cubo de agua; verán que el agua empuja el globo hacia arriba con mucha fuerza. Explicar que el efecto es el mismo con un globo de aire caliente en el aire.
Comience el desarrollo de las páginas 78 y 79 invitando a los alumnos a expresar sus ideas previas. Pedirles que mencionen sustancias puras y mezclas, y escribir sus respuestas en la pizarra, en dos columnas. Al acabar, explicar ambos conceptos a los alumnos y repasar con ellos la lista. ¿Harían algunos cambios en ella? ¿Eliminarían alguna sustancia de cualquiera de las dos columnas o la cambiarían de columna?
A la hora de abordar con los alumnos el tema de la diferencia entre sustancias puras y mezclas, comentar que en la naturaleza existen muy pocas sustancias puras, pues casi todo tiene alguna mezcla o impureza. Poner el ejemplo del mineral de cuarzo, que se encuentra en la naturaleza en colores muy variados. El color de este mineral se debe a las pequeñas impurezas de otros elementos y minerales que contiene.
Existen muchas sustancias que a simple vista presentan un aspecto homogéneo. Explicar a los alumnos que a menudo es necesario mirar las sustancias con microscopio para darse cuenta de que se trata de mezclas y no de sustancias puras.
Poner el ejemplo de la leche y de la mahonesa, y si tiene ocasión hacerles ver una muestra de ambas sustancias con el microscopio.
La destilación. Comentar que la destilación es una operación que consiste en separar, normalmente mediante calor, los diferentes componentes líquidos de una mezcla, aprovechando las diferentes temperaturas de ebullición de cada una de las sustancias que componen esa mezcla.
El sistema es sencillo: al calentar la mezcla, las distintas sustancias que la forman comienzan a evaporarse en momentos diferentes y pueden así separarse del resto de componentes. Una vez evaporadas, se capturan y se enfrían por separado, ya condensadas.
El aparato utilizado para la destilación en el laboratorio es el alambique o destilador. Consta básicamente de un recipiente donde se almacena la mezcla a la que se le aplica calor, un condensador donde se enfrían los vapores generados, llevándolos de nuevo al estado líquido y un recipiente donde se almacena el líquido concentrado.
Pedir a los alumnos que investiguen productos que se pueden obtener por destilación y que elaboren con ellos una lista.
Para empezar la página 80 pedir a los alumnos que observen la primera de las fotografías y que describan los cambios de estado de la materia que pueden observar en el cuarto de baño cuando se bañan con agua muy caliente.
Pedir a los niños que recuerden cómo la lava sale expulsada de los volcanes cuando hay una erupción. ¿En qué estado se encuentra? ¿Qué sucede cuando sale a la superficie?
Explicar a los alumnos que cuanta mayor cantidad de sustancia hay, más calor se necesita para que se produzca un cambio de estado. Se necesita aportar más cantidad de calor para calentar dos litros de agua que para calentar medio litro.
Los alumnos tienden a pensar que es necesario calentar mucho el agua, hasta la ebullición, para que se vaporice. Hacer con ellos un sencillo experimento, dejando en el aula durante varios días un cubo con agua, a ser posible en una ventana donde pueda darle el sol. De esta forma comprobarán cómo la cantidad de agua va disminuyendo cada día.
Curiosidades sobre los estados de la materia. Explicar que el mercurio es el único metal que se encuentra en estado líquido a temperatura ambiente, ya que el resto de metales se caracterizan por ser sólidos y duros a temperatura ambiente y para pasar al estado líquido necesitan ser calentados hasta temperaturas muy altas.
El agua es la única sustancia que se encuentra en nuestro planeta de manera natural en los tres estados, sólido, líquido y gaseoso. Otra de sus curiosidades es que en estado sólido es menos densa que el agua líquida, de forma que puede flotar sobre esta.
Además de sólido, líquido y gaseoso, la materia puede encontrarse en otros estados. De ellos solo se da en la naturaleza el estado de plasma, en el que la materia es parecida a un gas aunque con un comportamiento diferente. Ejemplos de plasma son la llama y la superficie del Sol.
Proponer a los alumnos que piensen en cosas que estén en su entorno y que se encuentren en los tres estados. Pedirles que imaginen qué sucedería si esas cosas estuvieran en otro estado. Por ejemplo, ¿Qué sucedería si el agua se encontrara a temperatura ambiente en estado sólido?
Insistir en la observación de la imagen 1 de la página 82 y hacer que los niños observen cómo la sustancia que se forma es diferente a las sustancias originales en color y cambia sus propiedades características y hasta su estado físico.
Comentar a los alumnos que los combustibles son sustancias que contienen mucha energía química. Mediante una reacción química, en este caso una combustión, podemos extraer de ellos la energía que contienen. Por ejemplo, cuando se quema un trozo de madera esta se transforma en humo y ceniza, pero también se desprende mucha energía en forma de calor que podemos utilizar para calentar el ambiente, para cocinar, etc.
Exponer más ejemplos de cambios químicos de la materia que utilizamos las personas para obtener sustancias nuevas y productos útiles. Por ejemplo, cuando calentamos el azúcar esta se convierte en caramelo, que empleamos en la elaboración de muchos tipos de dulces. Los derivados del petróleo, como todos los plásticos, el caucho, etc., se obtienen mediante reacciones químicas. El yogur o el queso son productos naturales que también se obtiene a partir de reacciones químicas.
El mundo que queremos. Es importante que los alumnos entiendan que problemas como el del calentamiento global tienen solución en políticas energéticas adecuadas por parte de los países del mundo, pero también en la modificación de los hábitos cotidianos de las personas particulares. Recalcar el hecho de que ellos pueden y deben implicarse en la reducción de su propio consumo energético.
Alquimistas y químicos. Comentar que la alquimia es una antigua pseudociencia que aunaba conceptos de filosofía con principios de medicina, astrología, física, metalurgia, misticismo y hasta de arte. Desde hace unos 2.500 años muchas de las grandes civilizaciones de la antigüedad han cultivado este compendio de saberes, desde Mesopotamia al Antiguo Egipto, Persia o Grecia.
Sin embargo, pese a sus intentos de cientifismo, la alquimia ha pasado a la historia y a la imaginación popular como la búsqueda de un proceso que debía lograr transformar el plomo y otros metales en oro, y los alquimistas como locos y alucinados que elaboraban remedios milagrosos, venenos y pociones para proporcionar la vida eterna. Pero personajes tan ilustres como Isaac Newton o Robert Boyle practicaron la alquimia en sus laboratorios.
Los alquimistas consideraban que todo cuanto existe está formado por cuatro elementos: tierra, aire, fuego y agua, en combinaciones diferentes. La obtención de sustancias como la pólvora, el análisis y refinamiento de minerales, la metalurgia, la tinta, diferentes tintes, pinturas y cosméticos, el curtido del cuero, la fabricación de cerámica y cristal, la preparación de extractos y licores, etcétera, se deben a la labor de los alquimistas.
Con el transcurrir de los siglos la alquimia se convirtió en el origen de la Química moderna y uno de los precursores de la ciencia moderna. Muchas de las sustancias, herramientas, reacciones químicas y procesos que empleamos todavía tienen su origen en los alquimistas y su búsqueda de la piedra filosofal.
Metales y gases nobles. Explicar que los metales nobles son un grupo de metales caracterizados por ser inertes, lo que significa que no reaccionan químicamente (o reaccionan muy poco) con otros compuestos químicos. Esta característica los convierte en metales muy interesantes para muchos fines tecnológicos o para joyería, por ejemplo, ya que no se degradan. Esto quiere decir que no se corroen ni se oxidan, lo que les da una apariencia de inalterabilidad.
Los más conocidos son el oro, la plata, y el platino, pero hay otros elementos menos comunes en la naturaleza clasificados como nobles, como el rutenio, el osmio, el rodio, el iridio o el paladio. Como curiosidad, el tercer premio para los ganadores de los Juegos Olímpicos se estableció bajo la falsa creencia de que el bronce (que es una aleación de cobre y estaño) era un metal noble.
Los gases nobles son el equivalente a los metales nobles. Se trata de un grupo de elementos químicos con propiedades muy similares: bajo condiciones normales, son gases inodoros, incoloros y con una reactividad química muy baja. Los seis gases nobles que se encuentran en la naturaleza son el helio, el neón, el argón , el kriptón, el xenón y el radioactivo radón . El xenón, el neón y el argón se emplean en la fabricación de tubos fluorescentes y en algunas cirugías del ojo se emplea un láser de kriptón.
Cómo distinguir un cambio químico. Cuando se produce un cambio químico de la materia se pueden detectar algunas señales que lo indican:
Cambio de coloración.
Aparición de sedimento o precipitado.
Desprendimiento de gas, es decir, aparece una nueva sustancia que se presenta en estado gaseoso a temperatura ambiente.
Absorción o liberación de calor.
Cambios en otras propiedades, como la acidez, el olor, la aparición de propiedades ópticas frente a la luz, propiedades magnéticas o eléctricas, etc.
Programa de ESTUDIO EFICAZ. Al terminar la unidad, completar con los alumnos o pedirles que completen una tabla como esta:
UNIDAD 6: El Universo
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Lo que he aprendido…
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Lo que he aprendido a hacer…
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La materia y sus propiedades
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Las mezclas y las sustancias puras
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Cambios de estado
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Cambios químicos
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Actividades específicas para desarrollar otras competencias básicas:
Competencia cultural y artística
Invitar a los alumnos a investigar en la vida y la obra de Jack London.
Autonomía e iniciativa personal
Aprovechar el apartado 5, Por qué flotan los cuerpos de la página 77 para proponer a los alumnos que, tras leer el epígrafe La densidad expliquen razonadamente por qué flotan los barcos, a pesar de estar hechos de materiales que son en su mayor parte más densos que el agua.
Competencia lingüística
Repasar las reglas de acentuación con los alumnos. Pedirles que anoten en sus cuadernos todas las palabras que llevan tilde en el apartado 3, La separación de mezclas (página 79). Deben anotarlas en columnas diferentes según se trate de palabras agudas, llanas o esdrújulas. Después, deben indicar en cada caso la regla por la que esas palabras llevan tilde ortográfica.
Competencia social y ciudadana
El hombre a lo largo de la Historia ha ido aplicando sus conocimientos científicos a su vida cotidiana, obteniendo productos cada vez más sofisticados e ingenioso que se basan en las propiedades de la materia. Poner estos ejemplos: Los pegamentos de mayor fijación se basan también en los cambios de estado de la materia. Normalmente son sustancias que se aplican en estado líquido sobre las superficies y que a temperatura ambiente pasan al estado sólido de una forma rápida creando uniones muy resistentes.
Aprender a aprender
La interpretación de información gráfica como la que aparece en la página 87 es una destreza importante para el estudio de las ciencias. Los conocimientos científicos se suelen representar simbólicamente de forma gráfica y tanto aprender a interpretarla como elaborarla deben ser materia evaluable del mismo modo que el aprendizaje de conocimiento declarativo. En este caso, hacer que los alumnos sigan con ayuda de los textos que acompañan a la ilustración, el camino que siguen las aguas residuales desde su llegada a la planta y hasta que son devueltas al río. Si al profesor le parece oportuno, sugerir que señalen con flechas este camino.
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