1
Curs d'Estiu d'Experimentació en Ciències Fundació Catalana per la Recerca Dia 3 de Juliol – 9 a 14:00 h Experiments de Química interessants per a l’ESO. Josep Corominas, Llicenciat en ciències químiques. Professor de física i química d’ESO i batxillerat. Col·laborador del CESIRE-CDEC.
Primera part Divendres 3 de juliol 09.00-11.00. Introducció als tipus d’experiments. Què són experiments il·lustratius, les activitats pràctiques, les demostracions POE i les petites investigacions.
Els Experiments il·lustratius són activitats que pretenen familiaritzar amb un fenòmen o amb un fet. La seva utilitat és explicar un concepte, facilitar la seva comprensió i sobre tot provocar en l'alumne/a la necessitat de reflexionar sobre el fet. Exemple: L’oli és més viscós que l’aigua, però és menys dens. Els experiments POE Un cas particular són els experiments POE (Predir-Observar-Explicar) El professor els pot emprar per obligar als alumnes a trobar una explicació que més tard haurà de ser contrastada, també per detallar el significat d'un terme nou i fins i tot per avaluar. En realitat la majoria dels experiments del tipus demostracions admeten plantejar-se com a activitats del tipus predir-observar-explicar. Els experiments del tipus demostracions en el laboratori o a l'aula són útils sempre que no es limitin a la mera demostració i explicació "correcta" per part del professor. La condició indispensable perquè siguin profitosos està a fer un ús conscient de les experiències, tenint en compte la manera com aprenen els estudiants. Per això, tot experiment ha de ser debatut, analitzat i criticat. Qualsevol possible interpretació subministrada pels alumnes ha de ser sotmesa a contrast Els experiments de predicció-observació-explicació poden ser un mètode idoni per estimular l’ interès per la ciència; sense oblidar que no són més que la primera baula que serveix per captar l’ interès i permetre després a cada estudiant ampliar el camp de l'experimentació, dissenyant noves experiències que li permetin respondre a noves qüestions que es pot plantejar. Es recomana que en alguns casos s'utilitzin activitats POE en què sigui suficientment fàcils de predir el que succeirà per evitar l'actitud d'alguns estudiants que raonen dient el contrari d'allò que suposen que succeirà, simplement perquè arriben a desconfiar de si mateixos. Exemple: Quin glaçó es fondrà abans? Els Exercicis pràctics són activitats on l'alumne ha de trobar un valor experimental, després d'haver fet un experiment seguint un guió més o menys detallat. Serveixen per valorar les habilitats de muntatge d'aparells, ús d'instrumental, prendre mesures, confeccionar taules de dades, gràfiques, capacitat de llegir i entendre un text científic i redacció d'un informe. La majoria de les pràctiques que es realitzen actualment en els centres de Secundària i les que hom troba en els llibres de text són d'aquest tipus. Exemple: Comprova que pressió i volum són inversament proporcionals
Comparant viscositats: Es mostren tres tubs d’assaig. Un amb aigua, un amb oli i un amb glicerina. Els tres tubs estan plens, deixant només una bombolla d’aire. Es capgiren i es mostra com els tres líquids llisquen de diferent manera. A més viscositat, més temps en pujar la bombolla d’aire
Es necessiten dues superfícies de diferent material: una de fusta o plàstic (aïllant tèrmic) i l’altre metàl·lica, per exemple una paella (bon conductor tèrmic) A cada una es diposita un glaçó. Es demana que facin una previsió de quin glaçó es fondrà més ràpidament i que argumentin per què
2
Les Petites investigacions estan plantejades com un problema que cal resoldre primer el.laborant una hipòtesis de treball, desprès buscant el procediment experimental millor per trobar una resposta, realitzant-lo i contrastant el resultat experimental obtingut amb l’ hipòtesi inicial. Aquestes activitats han d'estar dissenyades de manera que l'alumne treballi com ho fan els científics. Exemple: Ja saps que hi ha reaccions químiques que generen electricitat, és el cas de les piles i bateries. Amb el que puguis trobar a la cuina de casa teva, has d’aconseguir generar electricitat que pugui encendre un Led
Com treballar mesures. Mesures de massa, de volum de líquids i de volum de gasos. Importància de saber determinar la sensibilitat d’un aparell (balança, proveta, vas de precipitats, regle). Xifres significatives. Exemple de mesures de volums de gasos: Quina és la teva capacitat pulmonar? Aplicació del model cinèticomolecular . Què és un “model”?. S’entén com a model teòric la interpretació i representació d’un fenomen que fan els científics experts en el marc d’una teoria científica. Com interpretar la propietat de que els gasos es poden comprimir a partir del model? El model dels gasos aplicat a interpretar altres propietats: la pressió, la difusió. Difusió d’un gas. (demostració del professorat)
Material Tub de polimetacrilat entre 0,5 m i 1 m de longitud, diàmetre aprox. 2 cm Tira de paper indicador Dos taps de goma amb un forat que ajustin al tub Tires de paper indicador universal Amoníac
Clavar uns quants bastonets en els forats dels taps de goma. Mullar els extrems dels bastonets d’un dels taps amb de dissolució NH3 Observar com els papers indicadors van canviant de color a mida que passa el temps
temps / s
dis
tàn
cia
/ c
m
0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.00.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
Sobreviure sota l’aigua respirant l’aire d’un pneumàtic ! A la pel·lícula “Panorama para matar”, els dolents envien a James Bond inconscient, tancat dins del seu cotxe al fons d’un llac. A mida que el cotxe s’enfonsa, James Bond va agafant consciència d’on está... però en lloc de sortir nedant del cotxe, es queda dins l’aigua, obre la vàlvula d’un dels pneumàtics del cotxe i respira el seu aire ! És possible sobreviure respirant l’aire dels pneumàtics d’un cotxe? Primer ens cal saber quan d’aire hi cap en els nostres pulmons, després caldria saber quan d’aire hi ha dins un pneumàtic d’automòbil inflat. Com podem saber la nostra capacitat pulmonar?
Les respostes a l’annex 1
PropDens
1
2
3
CanvVolatUna vlíquidTambes potEls líq Sublim
MatePots Plat dPolilGlaçColoLupa Proce1- Po2- Ca3- Da4- EsExam ADVi en c
AMPLIAfer un càl
ietats caracsitat. Com me- El cas més
2- Bandes deEs preparenprimer es dLes solucioEn un tub d
http://youtprofessora
- Com mantPer a la netAquest gas l'aire. Es po
vis d’estat. Vilitat. Diverso
vegada ben tand dins es volatibé s'obté el mat extreure l'airquids poden s
mació (demos
Material Xeringa de
un forati resiste
Clau de treBalança de ProcedimenMuntar la cpoder passaMesurar la Deixar entrla massa deLlegir el vodins la xerin
erial de vidre amb tade cuina fondo l (para-diclorobons i aigua cal
orant alimentari a
ediment osar dins el pot apgirar el pot i pamunt (el que asperar uns 10 mminar els cristal
VERTÈNCIA Dcap cas no s’obr
ACIÓ POSSIBLlcul aproximat d
terístiques esurar la denss difícil: la den
e colors. Solucn diferents soludissolt una culleons es poden acod’assaig i amb a
tu.be/1-xK9igat de ciències
tenir una bomteja de material té una massa m
ot omplir un rec
Volatilitat i os globus de concats es poseniliza més ràpi
ateix efecte si re. er: etanol, aig
stració)
60 mL. L’èmbot petit en l’eix dent) es vies sensibilitat 0,0
nt clau de tres viesar un clau pel fomassa amb la
rar aire, obrint le la xeringa ambolum d’aire quenga.
ap de rosca, que
enzè) enta
de vidre quatreposar-lo en un p
ara és el fons deminuts. Observarlls amb la lupa
DE SEGURETAre si no és en un
LE: Cronometrade la velocitat a
sitat de sòlids, nsitat d’un ga
cions de diferecions de sucre e
erada de sucre, eolorir amb coloajut d’un compt
gfZ-M. “Den de primària i
mbolla de sabó electrònic s'use
molar d'aproximcipient amb aqu
evaporacióolors diferents
n dins un recipdament. una vegada om
gua, acetona, g
ol ha de tenir pode l’èmbol, per
01 g
s en la xeringa. orat fet i immobbalança, M0, ésa clau de tres vb aire. e conté la xering
e tapi bé (es pod
e o cinc pastilleplat amb aigua
e vidre), col·locr com una mica
a
AT: Cal manipuna vitrina amb
3
ar els temps quea que es difonen
de líquids i das. Com mesur
ents densitat em aigua. Per een el segon dueorants alimentartagotes es van c
nsitat i colors”i secundària
flotant en un en uns esprai (“
madament 100 guest gas i fer sur
ó i sublimacs contenen enpient amb aigu
mplerts els gl
gasolina…
ossibilitat de qupoder passar u
Tancar la clau.bilitzar-lo. s la massa de la
vies. Tornar a m
ga. Calcular la d
den aprofitar po
es de "Polil". Tacalenta.
car-hi uns glaçoa de sòlid crista
ular el sòlid amextractor.
e tarden les difen els gasos.
de gasos. rar la densitat
exemple: quatrees, en el tercer trris. col·locant per o
” Revista electnº 6
gas més dens“Dust Off” o “Sg/mol, amb el qurar una bombol
ió tre 1 ml i 2 mua molt calent
obus i tancats
uedar immobilin clau o altre ob
Estirar l’èmbo
a xeringa buida.mesurar ara la m
densitat de l’air
ots buits de men
apar el pot
ons. al·litza per subli
mb guants. El po
erents tires en c
d’un gas amb
e vasos amb 100res....
rdre de densitat
trònica Ciènc
que l’aire Sopla polvo”) quue és unes tres vla de sabó en el
l de líquids dea. Els globus
, es posen en
tzat. (Es fa bjecte rígid
l fins a
massa, M, és
re atrapat
njars)
imació en la par
ot es presenta al
canviar de colo
b una xeringa
0 mL d’aigua, e
ts.
cies. Revista d
ue contenen unvegades més del.
e diferent volad'inflen més s
un recipient d
rt superior del p
ls estudiants ja t
or per
en el
del
n gas. ens que
atilitat. si el
del que
pot.
tancat
4
Discusió de l’experiment: interpretar el que s’ha observat a partir de la teoria cinètico molecular Aplicació de les tècniques de separació de mescles. Planteig de petites investigacions Com a químic/a que treballes en un laboratori de la policia científica reps la següent carta:
Barcelona, 13 de febrer de 2015 Institut d'investigacions Avd. Inspector Puerro, 222 08080 BARCELONA Senyor: M'adreço a vostès per que sospito que algú de la meva empresa intenta enverinar-me barrejant vidre en pols amb el sucre que acostumo a prendre en la meva ensaïmada de l'esmorzar. El meu doctor està convençut que es tracta de vidre en pols. La meva secretària m'ha suggerit que sent vostès experts científics em poden ajudar. Es per això que els envio una mostra del suposat "sucre" que he trobat en l’ensaïmada d'aquest matí, pregant-los que l'analitzin i diguin si les meves sospites són certes. Si us plau, enviïn un informe detallant en lo possible el percentatge de vidre de la mostra. Ben cordialment i molt preocupat:
Soluciona el problema dissenyant un procediment experimental i donant el resultat que et demanen Classificació de les substàncies pures
Informació: Primer cal recordar els tipus de enllaç entre àtoms i les corresponents estructures que es poden
formar: ÀTOMS ENLLAÇATS AMB ENLLAÇ IÒNIC: Formen COMPOSTOS IÒNICS ÀTOMS ENLLAÇATS PER ENLLAÇ COVALENT: - Poden formar MOLÈCULES són les SUBSTÀNCIES MOLECULARS - Poden formar estructures gegants, són els COMPOSTOS COVALENTS ATÒMICS Hi ha encara un tercer tipus d’enllaç: L’ENLLAÇ METÀL·LIC: és una estructura gegant formada per
ions i amb els electrons de valència compartits per tots els àtoms de la xarxa. Per tant, totes les substàncies pures es poden classificar en quatre grups: Les propietats dels quatre tipus de compostos:
METALLS SUBSTÀNCIES IÒNIQUES
SÒLIDS COVALENTS ATÒMICS
SUBSTÀNCIES MOLECULARS
ESTRUCTURES GEGANTS ESTRUCTURES MOLECULARS
5
ELS METALLS: Quasi tots són sòlids i de color gris. Conductors del corrent en estat sòlid i líquid. Exemples: el coure, el ferro, el magnesi... LES SUBSTÀNCIES IÒNIQUES: Són sòlides, amb alts punts de fusió. En general són força
solubles en aigua. En estat sòlid no condueixen el corrent, però en estat líquid i en dissolució aquosa són conductores del corrent elèctric. Aquestes substàncies, es poden cristal·litzar.
Exemples: la sal, el sulfat de coure (II) ELS SÒLIDS ATÒMICS: Tenen una duresa molt elevada (costa molt de ratllar-les i de tallar-les).
La temperatura de fusió és molt elevada. No són solubles en aigua ni en cap altre dissolvent. No condueixen el corrent.
Exemples: el diamant, el ciment... LES SUBSTÀNCIES MOLECULARS: Algunes són gasos i altres són líquides Algunes són sòlides
a temperatura ambient, però fonen fàcilment. La seva solubilitat en aigua, en general és molt baixa. No són conductores del corrent.
Exemples: l'etanol, el diòxid de carboni, el naftalè...
Substància descripció color, estat
condueix el corrent?
fa olor? que passa en escalfar-la?
és soluble en aigua?
la dissolució aquosa és conductora?
quina classe de substància és?
NOTA PER AL PROFESSORAT: - Substàncies que es poden emprar: clorur de sodi, sucre, parafina, nitrat de potassi, fil
de coure, acetona, trossos de ceràmiques, polietilè (un tros de bossa de plàstic), mina de llapis cristalls de quars.
- Convé tenir en una taula un vas de precipìtats de 1000 mL amb aigua molt calenta, per que els estudiant hi submergeixin un tub d’assaig amb la mostra a estudiar.
- Per la prova de conductivitat el millor és muntar un circuit amn una pila, i un brunzidor.
- A l’annex 1 d’aquesta segona part es proposa un exercici de classificació emprant els models d’estructures
Procediment: Observa cada una de les substàncies i fes les proves indicades a continuació. Del resultat de cada prova,
en prens nota en el quadre resum, que tens al final. 1- És sòlida o líquida, quin color té? 2- Prova si és conductora del corrent. 3- Fa olor?. Si fa olor, és senyal que s'evapora fàcilment i per tant la seva temperatura de fusió i
d'ebullició és baixa. 4- Agafa una petita quantitat de substància posa-la en un tub d'assaig que estigui sec i submergeix el tub
en aigua molt calenta duran dos o tres minuts. Observa si es fon fàcilment o no es fon. Observa si és un líquid que s’evapora molt ràpidament
5- Agafa una petita quantitat de substància i posa-la en un vas de precipitats. Afegeix uns 25 cm3 d'aigua i remena per comprovar si és soluble en aigua. Si la substància s'ha dissolt fes la prova 6
6- Prova si la dissolució aquosa és conductora del corrent. Conclusió: Resumeix les teves observacions en el següent quadre:
6
L’aigua és conductora o aïllant? Demostració del professorat Aquesta demostració és útil per discutir qualsevol dels següents temes:
- Els perills de l’electricitat a casa. Per què els endolls no s’han d’instal·lar a prop de llocs on pot haver perill de que arribi l’aigua?
- Si volem fer l’electròlisi de l’agua per comprovar que és una compost, ho podem fer amb aigua pura?
- Com canvia la conductivitat de l’aigua amb una substància iònica? Material Bombeta 100 W, portalàmpades, cables, suport, interruptor Elèctrodes de grafit o d’acer inox. Vasos per aigua. Sal, sucre, gel de bany, vinagre... Procediment Posar primer aigua destil·lada en un vas. La bombeta no s’encén. Afegir una punta de sal, després una mica més de sal... La bombeta cada cop brilla més. Repetir amb aigua de l’aixeta. La bombeta brilla una mica. Afegir gel de bany: brilla més. Repetir amb sucre: la bombeta no s’encén
CursDia 3ExpeJosep
Dive Obse Per und’uns El priposenEl segposter A l’an MaterCinta SolucNitratSolucSolucCarbo
ObseCap aEn aquunes p
Es traQuè e
Predic
- Oq
ObserAcostQuè o Explic
12
d'Estiu d'E3 de Juliol eriments dep Coromin
endres 3 de
ervant canvi
n curs de 2 ESquants canvismer pas es pre
n en contacte igon pas serà apriorment en fo
nnex 2 hi ha u
rial per grup: de magnesi (
ció HCl 1 M t d’amoni o clció de KI 0,1 Mció de CuSO4 0onat de calci (p
ervant canvia on s’inclinaruest experimen
peses que l’equi
acta de saber si eem sabem?
- Tots e- Què p- Quan
ccions
Observeu la balquedarà decanta
rvacions teu una flama alobserveu mentre
cacións 1. Compareu 2. Podeu expl
Experimentade 9:00 a 1e Química
nas,
juliol 11.3
is químics e
SO o 3 ESO, cs. endre nota de de l’aspecte qprendre a escr
orma de fórmu
un possible qü
aproximadam
lorur d’amoni M 0,1 M pot ser un tros
is químics eà la balança?
nt, presentem unilibren.
el ferro en crem
els metalls s’oxipenses que passa
cremem un pap
ança: ara està eada un cop s’ha
l ferro i espereue el ferro es cre
el que heu obselicar el que ha p
ació en Cièn14:00 h interessant
30-14.00
en macroesc
cal introduir el
l’aspecte delsque han quedariure el mateixules de les sub
üestionar per r
ment 1,5 cm)
s de roca calcà
en macroesc Experiment
na balança equi
mar-se guanya o
iden per igual?arà si acostem uper, les cendres
equilibrada. Capa cremat el ferro
u que es cremi tma? I com qued
ervat amb les vpassat?
1
ncies Fund
ts per a l’E
Segona par
cala
l concepte de
s reactius abanat en acabar lax en forma d’ebstàncies.
respondre a l’a
ària o un tros
cala. t POE ilibrada en la q
o perd pes
una flama a un s pesen igual qu
p a on penseu qo que hi ha en u
totalment. da la balança un
vostres predicci
dació Catala
ESO.
rt
reacció quími
ns de la reaccia reacció. equació quími
aula
d’una petxina
qual en un plate
fregall de ferroue el paper, pese
que un dels platets?
n cop s’ha acab
ions.
ana per la R
ica per la obs
ió, del que pas
ica en paraule
a)
t hi ha un frega
? en més? pesen m
bat la reacció?
Recerca
servació
ssa quan es
es i
all de ferro i en
menys?
n l’altre
2
Objectiu: Observar diferents processos on les substàncies es transformen en altres i on, a més hi ha transferències d’energia Procediment: Presta atenció a tot el que passi en els tubs d’assaig, i completa el quadre següent:
Com són les substàncies abans de reaccionar
Què passa mentre reaccionen Com queden desprès de finalitzada la reacció
dissoluciò àcida
tros de magnesi
Reacció entre el magnesi i una dissoluciò àcida
Reacció entre l’aigua i el nitrat d’amoni
aigua
nitrat d'amoni
(en un vidre de rellotge)
Reacciò entre dues dissolucions en la qual es forma una susbtància insoluble solució de
iodur de potassi
solució de sulfat de coure
Reacciò entre el carbonat de calci i una dissoluciò àcida
dissoluciò àcida
carbonat de calci
3
Compostos i elements. L’aigua és un compost. Electròlisi de l’aigua. L’aigua és conductora o aïllant? NOTA: Per construir un voltàmetre: Construcción de un voltámetro casero http://youtu.be/a5SvjwbgIf
Introducció: És sabut que la fórmula de l'aigua és H2O, però com quasi tot en química, és el resultat de nombroses determinacions experimentals amb mesures molt acurades. Un mètode per a determinar la fórmula d'un compost com l'aigua, es descompondre-la en els seus components, hidrogen i oxigen mitjançant l'electròlisi. Procediment: 1 Usa els elèctrodes, el recipient, els tubs d'assaig i els cables per muntar l'aparell d'electròlisi que es mostra en la figura. Observa que els elèctrodes queden dins dels tubs d'assaig, de manera que els gasos que s'obtinguin quedin atrapats dins els tubs d'assaig. Aquesta manera de recollir un gas s'anomena "recollir per desplaçament d'aigua".
L'elèctrode connectat al pol negatiu de la font d'alimentació permet l'obtenció d'hidrogen. L'elèctrode connectat al pol positiu de la font d'alimentació permet l'obtenció d'oxigen.
2 L'aigua pura és mala conductora del corrent i la seva electròlisi és molt lenta. Per això cal afegir entre 3 i 4 cm3 de dissolució d'àcid sulfúric que actua de catalitzador i accelera la reacció. 3 Posa en marxa la font d'alimentació i observa el que passa en els elèctrodes. Quan vegis que en un dels tubs s'ha obtingut un volum de gas igual a la meitat aproximada del volum total del tub, pots desconnectar la font d'alimentació. 4 Mesura fins quina longitud de cada tub està ocupada per gas. Fixa’t si els dos tubs són exactament iguals en diàmetre i en la forma arrodonida del fons dels tubs. Observacions: 1- Quina alçada de gas has obtingut en cada tub?
a) En el tub on hi ha gas hidrogen, l’alçada de gas, en cm és de: b) En el tub on hi ha gas oxigen, l’alçada de gas, en cm és de:
2- Com s’anomena el mètode que permet recollir un gas quan es fa l’electròlisi? 3- Si un gas fora molt soluble en aigua, es podria recollir per aquest mètode?. Explica la teva resposta. 3- Què hem tingut de fer per facilitar que l’aigua fora conductora de l’electricitat?
tubs d'assaig, per recollir els gasosfont d'alimentació de c.c. 9 V
"voltàmetre" (recipient per fer l'electròlisi)
Quina formula de l’aigua has trobat? Si els dos tubs que has emprat tenen el mateix diàmetre, es considera que: proporció en alçades = proporció en volums dels gasos que contenen = proporció en àtoms dé cada gas - Quina és la proporció que has obtingut tu en l’electròlisi?
- La fórmula de l'aigua és H2O, vol dir que la molècula té: 2 d’àtoms d’hidrogen per un àtom d’oxigen. Quina fórmula has obtingut tu?
Prim Per un“àcid”substàentre bàsiquA l’aucom La re PrimeOmpliPosar Mullarestava
Repeti
Afegir
Mullar(groc) RepetiRepeti
MaTroRetde TroTirSol ProCadobs
mer contacte
n nivel de 3 E” i “base” o àncies en àcidels estudiants
ues i neutres. ula és fa una tés la reacció a
ecerca de la
er pas: neutralir fins la meitat a cada banda der la vareta en el
a
ir l’operació am
r una gota de bl
r la vareta de vi. L’aigua canvi
iu l’operació muir-ho si continu
aterial ossos de 1 cm dtalls petits de zicoure
ossos petits de rra de paper indilució de fenolft
ocediment da grup d’alumservacions, tal c
amb els àci
ESO i amplia“alcali”. A
des, bàsiques s tires de pap
taula amb el qamb determina
a neutralitat.
ització NaOHdos vasos de 2els vasos dos fll flascó d’àcid,
mb l’altre flascó
lau de bromotim
idre en el vas dea a blau (de ve
ullant la vareta a blau
de cinta de magninc
roca calcària o dcador universal
taleína (o d’un a
mnes te una plcom es veu a l’a
ids i les bas
ció a 4 ESO. continuación o neutres es
per indicador,
que han trobaats metalls, am
Demostra
H - HCl, 250 ml amb aigascons de HCl treure-la. qued
mol a cada vas.
e NaOH, despregades convé fe
en el flascó de
nesi
de petxinesl altre indicador,
antilla plastifiannex 3
4
ses. Químic
Es pot comen informar qu per el color q, demanant q
at. Després s’mb la roca cal
ació
gua destil·lada. 1 M o 2 M, i de
den unes gotes d
L’aigua de l’es
rés posar-la diner-ho una altra v
HCl, i després
per exemple bl
icada i cada al
a en microe
ençar per discuue en químicque agafen de
que provin a c
’indica que hlcària i entre e
Posar una varee NaOH d’iguade l’àcid en la v
squerra canvia
ns el vas àcid vegada).
en un dels vaso
Solució dSolució dSoluciódSolució d
lau de bromotim
lumne una còp
escala
utir què en saa una maner
eterminats “incasa si tenen
hi han altres prls àcids i les b
ta de vidre en ual concentració.vareta Retornar
a blau, l’aigua d
os blaus, el qua
de HCl 1 Md’àcid acètic 1 M’amoníac (NH4
de NaOH 1M
mol)
ia en paper pe
aben de les para de classificndicadors” i r
substàncies à
ropietats impobases.
un d’ells . . Obrir els flascr la vareta en el
de la dreta a gr
al canvia a groc
M Retalls p4OH) 1 M
er poder anotar
araules car les repartir àcides,
ortants
cons. vas on
oc
.
petits
r les
AquesSegonEl joc extraoProvemBuideuVesseudissolu
Afegiu Concl
Els aUn exles pro
st va i ve es pot n pas: la difícil
precedent es pordinari...). m d’assolir-la du la meitat de l’u a poc a poc l’ució ara és neut
u uns mL de mélusió : el color d
antiàcids. Pexercici d’interpopietats dels à
L’acidesa d’esL’acidesa és dL’hidrogencarl’àcid de l’estóUn antiàcid ésmanera:
Descriu el pro
repetir tan tes vl recerca de la ot repetir indefi
d’una altra mane’aigua aciduladaigua alcalina (tre.
és: la dissolucióde la dissolució
er què es diu pretar l’efectàcids, la reacc
stómac és un prdeguda a que a lrbonat de sodi ómac. s una substància
océs i la teva exp
vegades com esneutralitat. inidament. Mai
era. da. (blava) en la res
ó es torna blavaó és molt sensib
que el bicarbte dels antiàci
ció dels àcids a
roblema de les dl’estómac hi ha (vulgarment: “b
a que neutralitz
plicació del per
5
s vulgui
arribem a la ne
sta d’aigua àcid
a ble al més petit
bonat de sodids, serveix peamb els carbo
digestions llarga un excés de clobicarbonat de s
za l’acidesa de l
r què s’infla l’e
eutralitat ( a me
da. Amb una mi
excés de base o
di és un “antier que posin enonats i la neutr
gues i difícils...orur d’hidrogensodi”) neutralitz
’estómac. Ho p
stómac.
enys d’un cop d
ica de sort, acon
o d’àcid.
àcid”? n pràctica el qralització
n (àcid clorhídriza , per reacció
pots comprovar
de sort
nseguireu el ve
que han aprés
ic). química
r de la següent
rd. La
sobre
6
Cinètica química: factors que condicionen la velocitat de reacció (Investigació)
Pren nota dels resultats: Volum d’aigua que fas servir = Quantitat de comprimit (mig , quarta part...) =
Temperatura de l’aigua (ºC) Temps en saltar el tap (s) (primera vegada)
Temps en saltar el tap (s) (segona vegada)
Mitjana de temps en saltar el tap (s)
- Gràfica de temperatura en funció del temps que tarda en saltar el tap Conclusió - De l’experiment en pots treure alguna conclusió? - Si en lloc del factor temperatura, vols investigar un altra factor, per exemple, concentració de comprimit en un volum d’aigua. Què caldria canviar de l’experiment que acabes de fer?
Interacció matèria-energia Espectres Observant espectres d’emissió. A l’annex 4 trobareu els plànols per retallar en una cartolina negre i muntar un espectroscopi.
Plantejament del problema. Els comprimits efervescents, generen gas diòxid de carboni quan es posen en contacte amb aigua. El gas es forma per una reacció entre un àcid que porten els comprimits i una base, que és el hidrogencarbonat de sodi (o “bicarbonat de sodi”) - Com s’anomenen aquestes reaccions entre àcids i bases? Si fem la reacció en un recipient tapat amb un tap, el temps que tardi en saltar el tap, ens indicarà la velocitat a que es forma el gas CO2 - Quins són els factors que fan variar la velocitat d’una reacció química? - Ara volem investigar com varia la velocitat de formació de gas CO2 segons la temperatura. Tenim aigua a quatre temperatures diferents. Què serà important de fer sempre? a) Usar igual volum d’aigua, amb el comptagotes b) Usar sempre la mateixa quantitat de comprimit c) Usar sempre el mateix recipient i el seu tap d) Usar diferents volums d’aigua e) Canviar la quantitat de comprimit f) Mantenir sempre igual temperatura de l’aigua Material que has de tenir: Envàs per pel·lícula fotogràfica amb tap Comptagotes Aigua a diferents temperatures Cronòmetre Comprimits efervescents
Amb el teu espectroscopi observa: La llum emesa pel Sol. Però NO MIRIS DIRECTAMENT AL SOL! La llum emesa per un fluorescent i a continuación una bombeta de baix consum Quines diferències veus entre els espectres de les tres fonts lluminoses? Si a més tens ocasió, al cap vespre o a la nit observa la llum emesa per les faroles del arre, especialmente si tens ocasió observa la llum de les làmpades que emeten una llum groga.
7
Interacció matèria-energia. Absorció de diferents longituds d’ona. (Demostració) Càmera de fotos digital (sensor que capta visible i IR) Solució CuSO4 1 M Solució KMnO4 0,005 M (molt diluïda) Cubeta de vidre de parets rectangulars Un comandament a distància qualsevol (emeten en el IR proper al visible) Làser vermell i làser verd Procediment: - Omplir el prisma de vidre amb la solució de KMnO4 - Dirigir el làser vermell cap a la càmera de manera que el raig travessi abans el prisma amb la solució. Comprovar si la càmera capta el raig - Canviar al làser verd i repetir l'operació - Ara agafar el comandament a distància i fer el mateix de manera que el feix d'IR passi a través de la solució. Comprovar si la càmera capta el raig IR - Buidar la solució de KMnO4 i netejar el prisma amb aigua - Omplir el prisma de vidre amb la solució de CuSO4 - Dirigir el làser vermell cap a la càmera de manera que el raig travessi abans el prisma amb la solució. Comprovar si la càmera capta el raig - Canviar al làser verd i repetir l'operació - Ara agafar el comandament a distància i fer el mateix de manera que el feix d'IR passi a través de la solució. Comprovar si la càmera capta el raig IR - Buidar la solució de CuSO4 i netejar el prisma amb aigua
Com expressar els resultats En forma de taula de transmitància o d'absorbància:
Solució IR Visible vermell Visible verd KMnO4 CuSO4 Aigua
Les proporcions en les reaccions químiques. El cas de la combustió del butà Material Recipient petit d’uns 150 mL, de vidre amb un cartró per a tapar-lo. El cartró té un forat en el centre. Butà Oxigen Xeringa par a mesurar volums de gasos El gas butà crema amb oxigen: C4H10(g) + 6,5 O2(g) 4 CO2(g) + 5 H2O(l) La proporció estequiomètrica és: 1 volum de gas butà : 6,5 volums d’oxigen. a) Al recipient amb aire, s’afegeixen 30 mL de gas butà. S’hi acosta un llumí encés. b) El recipient s’omple amb oxigen (130 mL) i s’afegeixen 20 mL de gas butà. S’hi acosta un llumí
encés. En quin dels dos casos es produirà una reacció més violenta? Les proporcions en les reaccions químiques. El cas de la combustió de la gasolina
Agafano serdel poAmb EsperLlançimmeSi s'auel com Quím Un tubAmb Cada van afNotarObserdissol Quím Escalfcalefacen evaPerò camb sescalfe BegudHi ha mcalor, begudeentre lCaO(sLa temde 40ºes mande plàss’inverl’aigua
ar un recipientrveix). Posar sot i amb un forajuda d'un com
rar un minut alçar llavors un lediatament aixugmenta la qumbustible i l'ox
mica i energ
ub d’assaig de pun comptagotgota que entfegint gotes fir la temperaturrvar que quedlt.
mica i energ
far o refredar hocció elèctrica. Paporar-se agafa com podríem resubstàncies queen o refreden l’
des que s’escalfmoltes reaccionen el cas dels ees que s’escalfel’òxid de calci, s) + H2O(l) mperatura pot aºC. Observa quentenen separats stic que separa rteix el vas, es pa entra en conta
t cilíndric de vsobre la boca rat central d'1mptagotes s'inl fet que les gllumí encès pe
xecant la rodonuantitat de comxigen necessit
gía. La neutr
pyrex amb untes es va afegitra en contacteins que ja no sra del tub, tioc
da un líquid i u
gia: bosses q
o fem a casa amPer refredar, tancalor del medi
efredar o escalfa en reaccionar entorn.
fen soles ns que desprenenvasos de les en, la reacció ésCaO i l’aigua:
Ca(OH)2(aq) augmentar en me els dos reactiuper un doble fol’aigua, en el cpressiona sobreacte amb el CaO
vidre d'un litredel pot una ro cm aproxima
njecten gotes dotes s'hagin evel forat de la rna d'uns quantmbustible, ja nta d'unes deter
ralització és
nes quantes lleint gota a gotae amb el NaOse sentb cap scamt lleugeramun sòlid blanc
que escalfen
mb un combustibnt el frigorífic ci i això fa que dfar si estem llun
en
s
més us ons ompartiment in
e el fons, cosa qO. Naturalment
Bosses “esPer aquellsmans fredeTambé la qquímica qudins baossaferro, entra FeO(s) qi tot per evmans, el fed’escalfam
8
e aproximadamodona de cartrat de diàmetred'un combustivaporat. rodona, sense ts centímetres
no hi ha explorminades prop
s molt exoté
enties de NaOa HCl concenOH provoca usoroll. La reacment. c: és el cloru
n i refreden
ble, com el gas com l’aparell d’disminueixi la teny d’aquestes c
nferior del CaOque fa que es tre
en cap momenscalfa mans” pes esquiadors o ees, és d’un ajut química ha aporue desprén calora està en pols ma en contacte amque desprén cavitar que ens crferro està barrejament.
ment (no ha dó de diàmetre. ible líquid pel
tocar les vores sió: amb aixòporcions.
érmica. Dem
OH. El tub es sntrat (36% m/mun soroll com cció ha acabat
ur de sodi form
soles.
butà o metà o aaire condicionaemperatura. omoditats? La
, situat entorn enqui la separac
nt es barreja amer excursionisteexcursionistes q
important disprtat una soluciór. En aquest cas
molt fina. Quan mb l’oxigen de lor per augmenemem si tenim at amb serradur
e tenir bec, ununa mica sup
forat (gasolin
es. La mescla e
es demostra q
mostració
ubjecte amb pm). un tret. El tubi s’ha b neutr
mat. Afegir ai
amb electricitatat tenen un líqui
química ha ens
de la beguda. Pció entre els rea
mb la beguda. es i esquiadors que, malgrat els osar d’alguna mn i també és ams es tracta de l’otreiem la bossala’re i és la reactra la temperatucontacte directe
res que esmorte
n vas de precipperior al de la
na, etanol...).
explota
que la reacció
pinces a un su
ub s’escalfa mralitzat tot el N
igua al tub: la
t si tenim cuinaid de refrigerac
s aporta la soluc
Per engegar el pactius de maner
s guants, tenen lmanera d’escalfmb una reacció oxidació del fera de roba on hi hcció: Fe(s) + Oura més de 30ºte amb la pell deeixen l’efecte
pitats boca
ó entre
uport.
molt. Es NaOH.
a sal es
i ció que
ció
procés, ra que
les far-les.
rro que ha el
O2(g) ºC. Fins e les
Encaracristalel puntamb mtempers’anomestableimmedfenòmAques“termod’etanallibermescla Què coAlgunaixí ltemperbossesfàcil, bossa baixad
123
4
a hi ha un altra ·litazió. Es dont de saturació i
més solut dissoltratura determin
mena sobresatue i si es remenadiatament l’exc
men va acompanst fenòmen s’apoactives”: conte
noat de sodi quera calor. El proca final es torna
ontenen les bosna vegada en dola disminució deratura disminues. Com s’aconsela bossa gran camb aigua. Un
da de temperatu
- De les reac- Quines ava- Imagina qu
Però com afaries per re
- Dels diferencòmode d’i
procés per escanen casos de que
s’aconsegueix t del que corres
nada. Aquesta drada. La soluci
a o s’hi introdueés de solut crist
nyat d’alliberamprofita per les boenen una solucie quan cristal·litcés, és reversibla tenir la soluci
sses de “fred insnar-te un cop, e temperatura eeix, en alguns cegueix mantenionté una sal, qucop fort amb el
ura.
cions descrites antatges tenen leue estàs a la plata bon estudiant defredar la llaunants mètodes expinvertir el procé
alfar, basat en ue es pot sobrepatenir una soluci
spon a una dissolució ió no es manté eix un objecte dtal·litza. Aques
ment de calor. osses ó sobresaturadatza l’excés de sole i si s’escalfa ió sobresaturad
stantani”? t’han recomana
es pot tenir tamasos, la disminur els reactius seue pot ser nitratl puny, rebenta
en el text, quines begudes autotja un dia d’estide química dispa? plicats en el texés i tornar a teni
9
una assar ió
dins, st
a olut, la
da
at de posar-hi umbé per mètodes
ució és molt imeparats fins quet d’amoni o urela bossa amb a
nes són endotèrmoescalfables ? iu, la llauna de bposes d’una pet
xt per escalfar i ir la situació in
en dometàinestas’inicde l’e
una cosa molt frs químics: Quan
mportant, de mane no ens interesa en forma de g
aigua i la sal és
miques i quines
beguda que hastita quantitat de
per refredar, qicial?
oblegar aquestal∙lica, es provocabilitat dins la dia el procés de etanoat de sodi
reda per alleugen es dissolt unanera que s’aprosa que la sal es
granulat. I a mésdissolt, provoca
s són exotèrmiq
s portat de casa nitrat d’amoni
quin creus que é
a peça ca una dissolució i cristal∙lització sobresaturat
erir el dolor? Sa sal en aigua, laofita per aques
s dissolgui?. És s hi ha una petant una importa
ques?
ja no està freda sòlid. Com t’h
és el més fácil i
i és a stes molt
tita ant
a… ho
10
Bibliografia AA VV (2011): “Física y química. Investigación, innovación y buenas pràcticas”. (Vol III) Graó. Barcelona AA VV, (2009): “Hacemos ciencia en la escuela. Experiencias y descubrimientos”. Graó. Barcelona,. AAVV. (2004). Los trabajos prácticos de física y química, Alambique, 39 CAAMAÑO, A. (2004). Experiencias, experimentos ilustrativos, ejercicios prácticos e investigaciones. Alambique, 39, pp.8-19. CAAMAÑO, A; COROMINAS, J.(2004) "¿Cómo abordar con los estudiantes la planificación y realización de trabajos prácticos investigativos?” Alambique-39 COROMINAS, J. (2013): “Actividades experimentales POE en la enseñanza de la química y de la física” Alambique-74 (ISSN:1133-9837). COROMINAS, J.(2007): “Química en la oficina” Alambique-54 SHAKHASHIRI, B. Z. (1992). Chemical Demonstrations. A handbook for Teachers of Chemistry. University of Wisconsin Press. Madison. Vídeos: Dulces bandas de color http://youtu.be/1-xK9igfZ-M Flores que cambian de color http://youtu.be/1i4xdQmBcIo Burbuja explosiva http://youtu.be/3xieiRUXasY Contracción de volumen al mezclar dos líquidos http://youtu.be/Tk4gy5SQPKM Aumento de volumen al mezclar dos líquidos http://youtu.be/WkBkbx-CzZg Construcción de un voltámetro casero http://youtu.be/a5SvjwbgIf Volatilidad http://youtu.be/PGkfwZp8S94 Equilibrio con conchas http://youtu.be/lfIiJvfXAvM Cinética efervescente http://youtu.be/GK8TS02M7w4 17 maneras de hacer química con cosas de casa http://youtu.be/DCsVhLIoJzQ Viaje químico a las atmósferas de los planetas http://youtu.be/1tBbtePI5Mk
Curs d'Estiu d'Experimentació en Ciències Fundació Catalana per la Recerca Dia 3 de Juliol – 9 a 14:00 h Experiments de Química interessants per a l’ESO. Josep Corominas, Col·laborador del CESIRE-CDEC.
Primera part Divendres 3 de juliol 09.00-11.00 Annex 1 Com podem saber la nostra capacitat pulmonar? Material Garrafa de plàstic calibrada per mesurar volums Tub de goma Pica d’aigua del laboratori o de la cuina Procediment La garrafa buida es va omplint primer amb volums coneguts d’aigua i així es va calibrant. S’omple una pica d’aigua o una galleda gran i es posa la garrfa plena d’aigua invertida dins la galleda o la pica. Cal bufar mitjanánt un tub de goma per anar desplaçant l’aire de l’interior de la garrafa.
CursDia 3Expe
Dive Annex
1
2
3
Substà Comp Mescl
Substàsimple Comp Mescl
d'Estiu d'E3 de Juliol –eriments de
endres 3 de
x 1
- Amb el qurepresenta
2- Amb el qurepresenta
3- En els semescles
ància simple
post
la
ància e
post
la
Experimenta– 9 a 14:00 e Química
juliol 11.3
Classif
ue saps sobre ca cada un dels
ue saps sobre ca cada un desl
egüents esqude compost
ació en Ciènh interessant
30-14.00
fica segons
compostos i mesquemes:
compostos i mesquemes:
uemes, inditos o de sus
ncies Fund
ts per a l’E
Segona par
els models
mescles, marca
mescles, marc
ica els que csbtàncies sim
dació Catala
ESO.
rt
a en la casella
ca en la casella
correponen mples o altr
ana per la R
a corresponent
a corresponen
a mescles, ies
Recerca
t el que creus
nt el que creus
indicant si s
que
s que
són
4
5
6
Xa
1. __
__
__
l-
C
Na
Na
C
l-
a+
Na-
+
4- Examinacasella c
5- Explica
6- En aquest sistemes qo escriu “cEls enllaçod’electron
arxa de cloru
__________
__________
__________
C
Na+
Na
C
Cl-
Cl-
Na
Na+
Na+
Na+a+
Na+
a+
Cl- Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Ca+
a els següencorresponen
en què et ba
exercici tens químics. Per cacap” en el cas os poden ser: s)
ur de sodi
___________
___________
___________
Cl-
a+
Cl-
a+
Cl- Na+
Na+
Na+
Cl-
Cl-
Cl-
Na+
Cl-
Na+
Cl- N
N
N
C
C
nts esquement, a quina fó
ases per ide
un conjunt deada diagrama de que creguicovalents ent
__ 2.
__
__
es de diferenórmula quím
entificar els
e diagrames, qescriu el nomis que no hi htre àtoms; iòn
Xarxa del dia
_________
_________
_________
CCC
CCC
CCC
CCC
nts compostmica pot cor
s anteriors c
que mostren unm o els noms d
a enllaç químiics o metàl·lic
amant
___________
___________
___________
CCC
CCC
CCC
CCC
tos químics.rrespondre.
ompostos
n ventall de didel tipus o tipuic o no n’estàcs (ions del me
M
____ 3. __
____ __
____ __
. Marca en
iferents espècus d’enllaç preàs segur.
metall voltats
Molècula de be
___________
___________
___________
la
cies i esent,
enzè
________
________
________
Xarx
4. __
__
__
M(están i
7. __
__
__
M
10. __
__
__
xa del metall
__________
__________
__________
Molècula de findicats els nomb
__________
__________
__________
Molècula de s
__________
__________
__________
SS
S
SS
l coure
___________
___________
___________
fluorbres de protons)
___________
___________
___________
sofre, S8
___________
___________
___________
S
S
S
Mo
__ 5.
__
__
__ 8.
__
__
__ 11.
__
__
olècula de flu
(están indicats e
_________
_________
_________
Dissolució
_________
_________
_________
Àtom de so
_________
_________
_________
+9
NO3-
uorur d’hidrels nombres de pr
___________
___________
___________
de nitrat de
___________
___________
___________
odi
___________
___________
___________
+1
Ag+
rogen Arotons)
____ 6. __
____ __
____ __
plata G
____ 9. __
____ __
____ __
Mol
____ 12 __
____ __
____ __
Aigua líquida
___________
___________
___________
Gas oxigen
___________
___________
___________
lècula d’amo
___________
___________
___________
a
________
________
________
________
________
________
oníac
________
________
________
Annex 2 QUESTIONARI POSTERIOR a Observant canvis químics 1- Sobre la reacciò entre el magnesi i la dissoluciò àcida a) Com és diu l’àcid que has fet servir? b) De quin color és el magnesi c) On creus que ha anat a parar el magnesi després de la reacció? 2- Sobre la reacciò entre l’aigua i el nitrat d’amoni a) Has observat alguna cosa respecte a un canvi de temperatura en el tub? b) Aquesta reacciò pot tenir alguna té una aplicació pràctica? 3- Sobre la reacciò entre dues dissolucions en la qual es forma una susbtància insoluble a) Quines són les dues substàncies que havia en les dissolucions abans de la reacció? b) Com podries separar el sòlid obtingut? 4- Sobre la reacciò entre el carbonat de calci i una dissoluciò àcida a) Com és diu l’àcid que has fet servir? b) Les roques calcàries són de carbonat de calci, com expliques que es vagin erosionant amb el temps? c) El gas que es desprèn és el diòxid de carboni. Indica alguna propietat característica d’aquest gas
Annex3LAQUÍMICADELSÀCIDSIDELESBASESReacció amb els metalls
HCL CH3COOH NH4OH NaOH Mg
Zn
Cu
Reacció amb els carbonats
HCL CH3COOH NH4OH NaOH CaCO3
Color dels indicadors HCl CH3COOH H2O NH4OH NaOH Indicador Universal
Fenolftaleïna
Annex 4. Plantilla per fer un espectroscopi senzill amb un CD o un DVD com a xarxa de difracció.
Totes les mesures són en cm. pestanyes per enganxar... 1 cm d’amplada En vermell: l’escletxa per inserir un DVD
49 4 9
4
4
2
1,5
11 1 512
7
Recommended