Taller de mezclas

Aprendizajes esperados Conocimientos Comprender que la incertidumbre es inherente a los procesos de investigación, y que abre oportuni-dades de descubrimiento de nuevas realidades.

Habilidades Perseverar frente a la incertidumbre de todo proceso de experimentación y búsqueda de respuestas.

Actitudes Interesarse ante lo desconocido, valorando los hallazgos y esforzándose en la superación de los fracasos circunstanciales.

Materiales Incluidos en el kitLo que no encuentre en la bolsa específica de esta actividad estará en las bolsas comunes.

Para el experimento “¿Y si le agregamos vinagre?” se han incluido 2 sets idénticos, cada uno de los cuales contiene los siguientes elementos:

• 1 protector plástico para la mesa de trabajo.• 2 cucharadas de leche entera en polvo.• 2 cucharadas de leche descremada

en polvo.• 100 ml de leche entera líquida.• 1 frasco con 150 ml de vinagre.• 1 probeta graduada.• 3 platos de cartón.• 6 vasos plásticos transparentes altos.• 3 filtros de género.• 3 cucharas plásticas.• 1 lápiz grafito.

Para el experimento “¿Y si le aplicamos calor?” se han incluido 2 sets idénticos, cada uno de los cuales contiene los siguientes elementos:

• 1 protector plástico para la mesa de trabajo.• 3 cucharadas de sal de mesa.• 3 cucharadas de sal de mar.• 3 cucharadas de azúcar común.• 3 portaobjetos.• 1 probeta graduada.• 3 vasos plásticos transparentes altos.• 1 gotario.• 3 perros de ropa.• 1 vela con base ancha.• 1 caja de fósforos para ambos equipos.• 3 cucharas plásticas.• 1 lápiz grafito.

Proporcionados por el establecimiento

• 1 litro de agua fría en una botella desechable.• 2 copias de la guía de trabajo “¿Y si le agregamos vinagre?”, para los equipos 1 y 2.• 2 copias de la guía de trabajo “¿Y si le aplicamos calor?”, para los equipos 3 y 4.

Duración de la actividad: 90 minutos

Competencia técnica: Actuar con curiosidadUnidad: Indagación

Actividad 3: Y ahora, ¿qué?

Actividad clave: Aceptar situaciones confusas

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Antecedentes para el facilitador

Descripción de la actividad

En esta actividad, los alumnos deberán actuar como investigadores. Realizarán, en equipos, un experimento que consiste en separar com-ponentes de mezclas químicas. Dos equipos trabajarán con leche y dos con salmuera y agua con azúcar. Así, podrán curiosear y reconocer las incertidumbres que enfrentarán en el camino.

Sentido de la actividad

La idea es que los alumnos enfrenten momentos de confusión, los reconozcan, los asuman como consustanciales al proceso de búsqueda de respuestas y los superen, llegando a ciertos resultados válidos.

Lugar para la actividad

La actividad puede ser desarrollada tanto en un laboratorio como en la sala de clases. El único requisito es contar con cuatro mesas de trabajo para los estudiantes.

Preparación previa de la actividad

• Fotocopie la guía de trabajo.• Prepare una botella desechable con un litro de agua fría.• Tome el tiempo necesario para preparar el lugar. Para esta actividad,

asegúrese de que haya 4 mesas de trabajo y tenga a mano los protec-tores plásticos que vienen en una de las bolsas comunes del kit.

Marco conceptual para el facilitador

Los momentos de confusión, duda e incertidumbre son parte coti-diana de la investigación; más allá de constituir grandes obstáculos que hay que sortear, el científico los toma como fuente inagotable de descubrimientos.

El manejo de la confusión e incertidumbre requiere que el investigador posea condiciones personales específicas, como por ejemplo:

• Motivación• Compromiso• Orientación a resultados• Perseverancia• Seguridad en sí mismo• Tolerancia a la frustración

Competencia técnica: Actuar con curiosidad • Actividad 3: Y ahora, ¿qué?

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Estas condiciones se pueden desarrollar ejercitando las competencias y siendo crítico de uno mismo.

En esta actividad de aprendizaje, los alumnos trabajarán separando ciertas mezclas, lo cual requiere de algunos antecedentes particulares adicionales por parte del facilitador, que se detallan a continuación:

Mezclas

La química ha clasificado la materia en tres tipos: los elementos, los compuestos y las mezclas. Los elementos y los compuestos son sustan-cias puras. Los elementos están formados por un solo tipo de átomos, y figuran en la tabla periódica. Ejemplo de ellos son el hierro (Fe), Cobalto (Co), Plomo (Pb) y Flúor (F). Los compuestos, por su parte, están formados por distintos tipos de átomos. Ejemplo de ellos son el agua (H

2O), el cloruro de sodio (NaCl) y la Glucosa (C

6H

12O

6).

Las mezclas, en cambio, están compuestas por varias sustancias. Algunos ejemplos son:

• Mezclas sólido-sólido: suelo, amalgama.• Mezclas sólido-líquido: té con azúcar, jugo de frutilla.• Mezclas líquido-líquido: té con leche.• Mezclas líquido-gas: bebidas (donde el dióxido de carbono está disuelto en la bebida).

Para separar las mezclas, existen variados procedimientos que se sus-tentan en las diferencias existentes entre los elementos que constituyen dichas mezclas. En el caso de mezclas sólido-líquido –como el agua de mar– la separación se produce por evaporación del agua; en el caso de la leche, las proteínas precipitan ante la presencia de un ácido, lo que las hace salir de la solución. Respecto de la separación de mezclas con-templadas para esta actividad, tenemos los siguientes antecedentes:

Composición de la leche

La leche es considerada como uno de los alimentos más completos, porque contiene diversas sustancias nutritivas: vitaminas, minerales, agua y una enorme cantidad de proteínas y materia grasa. De la leche se obtienen diversos productos. La mantequilla se obtiene hirviendo la leche y separando la “nata”; el queso, mezclando la leche con el “cuajo”, concentrado de enzima coagulante que entrelaza las proteínas de la leche formando grandes conglomerados. La ricotta también se hace a partir de las proteínas de la leche, pero cortándola con limón en lugar de cuajo. El vinagre, como todos los ácidos, desnaturaliza las proteínas en general, haciendo que éstas cambien su forma y propieda-des. Por eso podemos cocer un trozo de carne o pescado con vinagre o limón, sólo que se utiliza este último por el sabor. Por su parte, el


Los alumnos no requieren de conocimientos de química

para realizar esta actividad.

¡ ojo !

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ácido estomacal es el que corta la leche que devuelven los bebés. El calor tiene el mismo efecto desnaturalizante sobre las proteínas. Cuan-do la leche se corta, todo lo que queda disuelto en la fase acuosa se denomina “suero”.

Composición de la salmuera

Al agua cargada de sal se le denomina salmuera. El nombre técnico de la separación de sus componentes es “destilación”. La destilación puede usarse para separar el agua de cualquier sólido. También se utiliza para separar dos líquidos con diferentes temperaturas de ebullición, como es el caso de una mezcla de alcohol y agua (destilación del fermento de uva para preparar pisco). La separación del agua del mar es importante para la obtención de la sal que consumimos. Así, en la costa de la Sépti-ma Región, el agua de mar se vierte en extensas piscinas de baja pro-fundidad y se espera que el sol evapore el agua. También ha resultado muy útil en el Norte de Chile, donde a través de unas mallas instaladas en el murallón costero, se capta el agua que se ha evaporado del mar en forma de camanchaca. En este caso no se ha recuperado la sal, sino el agua que naturalmente se ha evaporado desde el mar.

Composición del jarabe

El jarabe se prepara con cantidades variables de azúcar disuelta en agua. El azúcar –nombre común que recibe la sacarosa, compuesto formado por glucosa más fructosa– se obtiene de la remolacha y de la caña de azúcar. A su vez, la glucosa contiene carbono, oxígeno e hidró-geno. Cuando el azúcar es expuesta al calor por encima de su punto de fusión, el azúcar se quema debido al carbono que contiene y no vuelve a su estado original, transformándose en una nueva sustancia: el caramelo.

Desarrollo de la actividad: 90 minutos

¿Hacia dónde vamos?

Como una forma de presentar el tema, pregunte a los alumnos si han realizado algún experimento en sus casas. Invítelos a narrar sus expe-riencias brevemente, y a reflexionar sobre las dificultades que enfrenta-ron al realizarlas. Anote las respuestas en la pizarra.

Finalmente, plantee al grupo que el desafío de hoy está relacionado con reconocer que en la realización de un experimento, uno nunca sabe qué va a pasar…


10 min.

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Manos a la obra…

1. Solicite al grupo que se divida en cuatro equipos, y que cada uno ocupe una mesa de trabajo.

2. A dos de los equipos asígneles el set de materiales para desarrollar el experimento “¿Y si le agregamos vinagre?”; a los otros dos entré-gueles el set para el experimento “¿Y si le aplicamos calor?”. Solicite a los 4 equipos que abran sus sets, investiguen qué materiales inclu-yen y se imaginen qué deberán hacer con ellos.

3. Una vez completada la fase anterior, entregue a los equipos la pri-mera parte de la guía de trabajo que les corresponda, de acuerdo al set que se les haya entregado, junto con los protectores plásticos para las mesas de trabajo. Solicíteles que lean la guía atentamente.

4. Mientras los alumnos leen, distribuya a cada equipo la cantidad de agua que necesita para realizar su experimento.

5. Asegúrese de que los equipos se distribuyan los roles, completen la lista de chequeos de los elementos del set, y marquen los vasos y platos para los experimentos.

6. Motívelos a que todos colaboren en la elaboración de las respuestas, pero que sólo el encargado de escribir las anote.

7. Durante esta etapa, apoye constantemente a los equipos en su proceso reflexivo.

8. Distribuya la segunda parte de la guía de trabajo a cada equipo, según corresponda. Solicite a los miembros de los equipos que se activen en sus roles y que comiencen con el ejercicio de separación de elementos. Anúncieles que cuentan con 30 minutos para ello.

9. Una vez cumplidos los 30 minutos, inicie la etapa de socialización.

Compartamos los hallazgos…

Cada equipo deberá mencionar con qué muestra le correspondió trabajar, y narrará brevemente su experiencia en la separación que rea-lizaron. También podrán especular acerca del porqué de los resultados obtenidos. Plantee algunas interrogantes que les permitan reflexionar acerca de los momentos de incertidumbre que se viven en toda inves-tigación, y del valor de ser perseverante. Por ejemplo:

Diga a los niños que pueden observar, tocar, oler

y probar los materiales.

¡ ojo !

15 min.


50 min.

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• ¿Qué fue lo que más les costó de la actividad?• ¿Qué fue lo que más les gustó?• ¿Cómo se sintieron frente a las dificultades vividas?• ¿Qué los movió a seguir adelante?• ¿Qué riesgo hubo de detener el experimento?• ¿Se sintieron satisfechos con el resultado?

¿Con qué nos quedamos?

Recoja las reflexiones de los estudiantes acerca de las dificultades que enfrentaron y cómo las superaron. Destaque las condiciones persona-les que favorecen llegar a resultados, manejando apropiadamente los momentos de confusión e incertidumbre.

Destaque el rol de la incertidumbre en el quehacer científico, estado que impulsa múltiples interrogantes que permiten al investigador man-tenerse en una búsqueda constante de nuevas respuestas, y por lo tanto avanzar en el camino de la ciencia.

Reflexione con ellos acerca de cómo el hombre ha llegado al nivel de conocimientos actuales, gracias a experiencias de superación de la incertidumbre.

Comente el valor de la motivación, el compromiso, la perseverancia, la autoconfianza y la tolerancia a la frustración en la obtención de resultados en el proceso de búsqueda. Reserve algunos minutos para

que en conjunto ordenen los espacios físicos que ocuparon.

10 min.

Al final del material usted encontrará la

Hoja de soluciones.

¡ ojo !

¡ ojo !


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Guía de trabajo¿Y si le agregamos vinagre?

Primera parte

Antes de comenzar la actividad, cubran su mesa de trabajo con uno de los protectores plásticos que vienen en una de las bolsas comunes del kit, y distribuyan los siguientes roles entre los miem-bros del equipo:

• Coordinador: responsable de coordinar la eje-cución de las actividades dentro del equipo y de administrar los tiempos.

• Administrador: responsable de proveer los elementos para el experimento, cuando se necesiten.

• Escritor: encargado de completar los formularios.• Mezclador: a cargo de preparar las mezclas.• Separador: encargado de separar las mezclas.

El Administrador se asegurará de contar con lo requerido, completando la siguiente lista de chequeos:

Elementos

2 cucharadas de leche entera en polvo

2 cucharadas de leche descremada en polvo

100 ml de leche entera líquida

1 frasco con 150 ml de vinagre

1 probeta graduada

3 platos de cartón

6 vasos plásticos transparentes altos

3 filtros de género

3 cucharas de plástico, tamaño té

1 lápiz grafito


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Adicionalmente, el facilitador les entregará 200 ml de agua para realizar el experimento. Para que no se confundan las muestras, el Mezclador marcará dos vasos con un número 1, dos con un número 2 y dos con un número 3. También marcará con un número (1, 2 y 3) los platos de cartón. Luego, mezclará las dos cucharadas de leche entera en polvo con 100 ml de agua en uno de los vasos 1. Revolverá la mezcla hasta lograr un líquido homogéneo. Luego, realizará el mismo procedimiento con la leche descremada en polvo en un vaso 2. En un vaso 3, vertirá los 100 ml de leche entera líquida.

Para continuar, el Escritor deberá completar la siguiente tabla con las respuestas del equipo:

1. ¿Qué componentes tiene el vaso 1? ¿y el 2?¿y el 3?

Vaso 1:

Vaso 2:

Vaso 3:

2. ¿Cuáles de sus componentes se pueden separar?

3. ¿Cómo se podría hacer?


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Segunda parte

Si ya respondieron todas las preguntas, éste es el desafío:

En 30 minutos, deberán separar en sus elemen-tos los líquidos blancos de los vasos 1, 2 y 3. Para ello, deberán seguir las instrucciones que se incluyen a continuación y anotar en el cuadro Registro de observación todo aquello que observen durante cada uno de los pasos.

Instrucciones

El Separador ejecuta, y todos observan. El Coordinador se preocupa de los tiempos.

Agreguen 50 ml de vinagre a cada uno de los vasos con leche (3).

Revuelvan suavemente cada vaso, para que am-bas sustancias se mezclen.

Observen atentamente los 3 vasos, y registren los cambios ocurridos a los 5 minutos.

Sin despegar los ojos de los 3 vasos, dejen trans-currir 5 minutos más, y registren los cambios.

Inserten un filtro de tela en cada uno de los 3 vasos transparentes restantes.

Viertan la mezcla del vaso 1 en el filtro de tela del otro vaso 1. Hagan lo mismo con las dos mezclas restantes.

Esperen a que las 3 mezclas filtren, y registren cuánto tiempo se demoró cada una.

Ahora, saquen con la cuchara de plástico el contenido del filtro de tela 1 y deposítenlo cui-dadosamente en el plato de cartón 1. Hagan lo mismo con los dos filtros restantes.

Observen los contenidos de los 3 platos.

1

2

3

4

5

6

7

8

* Realizar el mismo procedimiento con el vaso 2 y 3.

agua

leche

1

vinagre

leche y agua

1

1

1

leche, agua y vinagre

filtro de tela

9


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Registro de observación

1. ¿Qué pasó al agregar el vinagre y revolver las mezclas?

Vaso 1:

Vaso 2:

Vaso 3:

2. ¿Se produjo algún cambio al cabo de 5 minutos?

Vaso 1:

Vaso 2:

Vaso 3:

3. ¿Sucedió algo distinto transcu-rridos 10 minutos?

Vaso 1:

Vaso 2:

Vaso 3:

4. ¿Cuánto tiempo se demoró cada mezcla en filtrar?

Vaso 1:

Vaso 2:

Vaso 3:

5. ¿Cómo es el contenido de cada plato?

Plato 1:

Plato 2:

Plato 3:


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Primera parte

Antes de comenzar la actividad, cubran su mesa de trabajo con uno de los protectores plásticos que vienen en una de las bolsas comunes del kit, y distribuyan los siguientes roles entre los miem-bros del equipo:

• Coordinador: responsable de coordinar la eje-cución de las actividades dentro del equipo y de administrar los tiempos.

• Administrador: responsable de proveer los elementos para el experimento, cuando se necesiten.

• Escritor: encargado de completar los formularios.• Mezclador: a cargo de preparar las mezclas.• Separador: encargado de separar las mezclas.

El Administrador se asegurará de contar con lo requerido, completando la siguiente lista de chequeos:

Guía de trabajo¿Y si le aplicamos calor?

Elementos

3 cucharadas de sal de mesa

3 cucharadas de sal de mar

3 cucharadas de azúcar común

3 portaobjetos

1 probeta graduada

3 vasos plásticos transparentes altos

1 gotario

3 perros de ropa

1 vela con base ancha

1 caja de fósforos para ambos equipos

3 cucharas de plástico, tamaño té

1 lápiz grafito


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Adicionalmente, el facilitador les entregará 150 ml de agua para realizar el experimento. Para que no confundan las muestras, el Mezclador marcará los vasos con los números 1, 2 y 3. De la misma forma marcará los portaobjetos. Luego, mezclará 3 cucharadas de sal de mesa con 50 ml de agua en el vaso 1; 3 cucharadas de sal de mar con 50 ml de agua en el vaso 2; y 3 cucharadas de azúcar común con 50 ml de agua en el vaso 3. Revolverá cada mezcla hasta lograr un líquido homogéneo.

Para continuar, el Escritor deberá completar la siguiente tabla con las respuestas del equipo:

1. ¿Qué componentes tiene el vaso 1? ¿y el 2? ¿y el 3?

Vaso 1:

Vaso 2:

Vaso 3:

2. ¿Cuáles de sus elementos se pueden separar?

3. ¿Cómo se podría hacer?


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Segunda parte

Si ya respondieron todas las preguntas, éste es el desafío:

En 30 minutos, deberán separar en sus elementos los líquidos transparentes de los vasos 1, 2 y 3. Para ello, deberán seguir las instrucciones que se incluyen a continuación y anotar en el cuadro Registro de observación todo aquello que obser-ven durante cada uno de los pasos.

Instrucciones

El Separador ejecuta, y todos observan. El Coordinador se preocupa de los tiempos.

Seleccionen la muestra del vaso 1.

Enciendan la vela.

Tomen el portaobjetos 1 con un perro de ropa.

Con el gotario, tomen 2 a 5 gotas de la mezcla y deposítenlas sobre el portaobjetos, cuidando de que no escurran por los lados.

Muevan suavemente el portaobjetos por sobre la llama de la vela, hasta que toda el agua se haya evaporado.

Repitan el mismo procedimiento con las otras dos mezclas, cuidando de lavar el gotario entre cada muestra.

Observen los contenidos de los 3 portaobjetos. * Realizar el mismo procedimiento con el vaso 2 y 3.

1

2

3

4

5

6

7

agua

sal de mesa

1

1

agua y sal de mesa


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Registro de observación

1. ¿De qué color era el líquido en el portaobjetos 1?

2. ¿Qué sucedió al pasar el portaobjetos 1 por sobre la llama de la vela?

3. ¿Cuánto demoró el agua en evaporarse?








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Como los alumnos vivirán momentos de confusión e incertidumbre al llevar a cabo el procedimiento de separación de componentes, la siguiente información le permitirá orientarlos adecuada y oportunamente.

Mezcla líquido-líquido: LecheResultado esperado: Separación en suero y cuajo

Cuando se agrega el vinagre a la leche, ésta se corta inmediatamente, adquiriendo el aspecto y olor de la leche que devuelven los bebés. Para agilizar el proceso, es recomendable revolver un poco la mezcla. Transcurridos 10 minutos, se pueden observar algunos “pelotones blancos” de diverso tamaño, embebidos en un líquido incoloro. Al filtrar la mezcla, el líquido incoloro (suero) se separa del precipitado blanco. Sus alumnos notarán diferencias entre las 3 muestras en cuanto a la demora en la formación del cuajo. La más rápida será la que con-tiene leche descremada.

Mezcla sólido-líquido: SalmueraResultado esperado: Separación en agua y sal

Los alumnos sólo podrán observar que la sal queda en estado sólido en el portaobjetos después de que el agua se evapora gracias al calor de la vela.

Mezcla sólido-líquido: JarabeResultado esperado: Separación en agua y azúcar

En este caso, los alumnos podrán observar que el azúcar contenida en el agua se transforma en otra sustancia (caramelo) al ser expuesta al calor de la llama de la vela. Incluso podrán reparar en que el proceso emana humo. Por lo tanto, esta vez no se logrará separar el azúcar del agua, como en la salmuera. Esta diferencia en el comportamiento se debe a que el azúcar es un compuesto orgánico que reacciona quími-camente frente al calor, combustionando.

¿Y si le agregamos vinagre?

¿Y si le agregamos calor?

Hoja de soluciones Sólo para el facilitador


Tus Competencias en Ciencias,

una iniciativa del Programa EXPLORA CONICYT,

desarrollada junto a Fundación Chile.

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