texto quimica

GUÍA DIDÁCTICA PARA EL PROFESOR

Mónica Rojas RosalesProfesora de Química y Ciencias Naturales.

Universidad Metropolitana de Ciencias de la Educación.

Jorge Valenzuela PedevilaProfesor de Biología y Química.

Universidad de Chile.Doctor en Química (PhD).

The University of Texas, USA.

Martín Contreras SlotoschDoctor en Ciencias Naturales. Dr. Rer. Nat.

Universidad de Karlsruhe, Alemania.Profesor de Estado en Química.

Universidad de Chile.

Gianni Cordano CarraraQuímico Farmacéutico.Universidad de Chile.

Académico de la Fac. de Cs. Químicas y Farmacéuticas.Universidad de Chile.

QUÍMICA IV

2 QUÍMICA 4 • Guía didáctica para el profesor

QUÍMICA IV MEDIOGUÍA DIDÁCTICA PARA EL PROFESOREs un proyecto del Departamento Editorialde Empresa Editora Zig-Zag S.A.

Gerencia General Ramón Olaciregui

Dirección Editorial Mirta Jara

Edición Cristián Galaz Esquivel

Asesoría pedagógica José Navarrete Palominos Guillermo Salgado Morán

Corrección de estilo Elisa Castillo

Director de Arte Juan Manuel Neira

Equipo de diseño Erika Federici Pamela Buben Daniel Brown Franco Giordano

Ilustraciones Jaime Castro Leyton

Fotografías Archivo editorial

I.S.B.N.: 978-956-12-1973-1.1ª edición: diciembre de 2008.Número de ejemplares: 3.401

© 2008 por Empresa Editora Zig-Zag, S.A.Inscripción Nº 176.071. Santiago de Chile.

Derechos exclusivos de edición reservados por Empresa Editora Zig-Zag, S.A.

Editado por Empresa Editora Zig-Zag, S.A.Los Conquistadores 1700. Piso 10. Providencia.

Teléfono 8107400. Fax 8107455.E-mail: [email protected]

Santiago de Chile.

El presente libro no puede ser reproducido ni en todoni en parte, ni archivado ni transmitido por ningún medio

mecánico, ni electrónico, de grabación, CD-Rom, fotocopia, microfilmación u otra forma de reproducción,

sin la autorización escrita de su editor.

Impreso por RR Donnelley.Antonio Escobar Williams 590. Cerrillos.

Santiago de Chile.

3Guía didáctica para el profesor

1. Índice1. Índice / 3

2. Organización del texto / 4 • Contenidos de las Unidades / 5

3. Estructura del texto / 6

4. Planificación General / 8 • Unidad 1: Los polímeros / 8 • Unidad 2: Fenómenos nucleares y sus aplicaciones / 8 • Unidad 3: Procesos químicos industriales / 9

5. Orientaciones didácticas por Unidad / 10 5.1 Primera Unidad: Polímeros sintéticos y naturales / 10 5.1.1 Planificación de la Unidad 1 / 11 5.1.2 Orientaciones didácticas de la Unidad 1 / 12 • Capítulo 1: Polímeros naturales / 12 • Capítulo 2: Polímeros sintéticos / 30 5.1.3 Solucionarios / 38 • Evaluación del capítulo 1 / 38 • Evaluación del capítulo 2 / 41 • Evaluación de la Unidad 1 / 44 5.1.4 Errores y dificultades más frecuentes / 51 5.1.5 Anexos / 52 5.1.5.1 Material complementario de apoyo a los CMO / 52 • Elaboración de Mapas Conceptuales para los capítulos de la Unidad 1 / 53 • Autoevaluación (KSPI) / 54 5.1.5.2 Recursos electrónicos para la Unidad 1: Los polímeros / 55 5.1.5.3 Instrumento de evaluación fotocopiable / 57 5.1.6 Bibliografía de la Unidad / 59

5.2 Segunda Unidad: Fenómenos nucleares y sus aplicaciones / 605.2.1 Planificación de la Unidad 2 / 615.2.2 Orientaciones de la Unidad 2 / 62 • Capítulo 1: Propiedades del núcleo / 62 • Capítulo 2: Radioactividad / 66 • Capítulo 3: Fisión y fusión nuclear / 735.2.3 Solucionarios / 77 • Evaluación del capítulo 1 / 77 • Evaluación del capítulo 2 / 78 • Evaluación del capítulo 3 / 80 • Evaluación de la Unidad 2 / 825.2.4 Errores y dificultades más frecuentes / 855.2.5 Anexos / 85 5.2.5.1 Instrumentos de evaluación fotocopiables / 855.1.6 Bibliografía de la Unidad / 92

5.3 Tercera Unidad: Procesos de la industria química / 935.3.1 Planificación de la Unidad 3 / 945.3.2 Orientaciones didácticas de la Unidad 3 / 95 • Capítulo 1: Minerales metálicos / 95 • Capítulo 2: Minerales no metálicos / 102 • Capítulo 3: Vidrios, cerámicas y cemento / 1105.3.3 Solucionarios / 114

• Evaluación del capítulo 1 / 114 • Evaluación del capítulo 2 / 116 • Evaluación del capítulo 3 / 117 • Evaluación de la Unidad 3 / 119 • Preguntas directas / 1255.3.4 Anexos / 127 5.3.4.1 Actividad complementarias para la Unidad / 127 5.3.4.2 Instrumento de evaluación / 1305.3.5 Bibliografía de la Unidad / 59

6. Anexos / 137 6.1 Instrumentos de evaluación fotocopiable / 137 • 1. Ejemplos de pautas para evaluar diversas modalidades de trabajo colaborativo / 137 • 2. Pautas para evaluar habilidades de aprendizaje colaborativo / 138 • 3. Ejemplos de modelos para diseñar protocolos experimentales, pautas de entrevista, fichas, encuestas. / 140 • 4. Ejemplos y fichas de autoevaluación / 143 • 5. Escala para la valoración de dibujos de ciencias / 144 • 6. Pauta para evaluar el cuaderno de ciencias / 145 • 7. Pauta para evaluación de lectura de textos científicos en parejas / 146 • 8. Pauta de seguimiento del desarrollo de habilidades científicas / 147 • 9. Breve guía metodológica para orientar el trabajo grupal / 148


2. Organización del texto

2.1. Introducción

El programa de 4º año de Enseñanza Media muestra un énfasis en la integración de las ciencias. En la primera Unidad, Polímeros sintéticos y naturales, sus contenidos señalan una clara relación de la Química Orgánica con la Biología; en la segunda Unidad, Fenómenos nucleares y sus aplicaciones, la Química se relaciona con la Física y la Medicina, y en la tercera Unidad, Procesos químicos industriales, se abarcan contenidos en los que están presentes la Química Orgánica y la Química Inorgánica.

El texto de Química para Cuarto Año Medio ha sido construido alternando actividades basadas en el método indagatorio con las materias propias de cada unidad. A su vez, cada unidad se distribuye en capítulos que se correlacionan. Este método de enseñanza asegura en el alumno o alumna la incorporación de aprendizajes a través de la inves-tigación y experimentación por sí mismo de los conceptos científicos necesarios para internalizar los contenidos y lograr los objetivos propuestos por el Mineduc para este Nivel.

El Método Indagatorio

Este método está siendo ampliamente utilizado como alternativa metodológica para la enseñanza de las ciencias. La metodología indagatoria basada en el razonamiento científico, contempla cuatro etapas: Focalización, Exploración, Reflexión y Aplicación.

La Focalización es la etapa en la que se formula una situación problemática a través de preguntas que conllevan el objetivo a lograr. Estas preguntas son sobre preconceptos que el alumno o alumna tiene acerca de un determinado tema.

La Exploración es la segunda etapa. En ella los alumnos o alumnas realizan experimentos o análisis de textos que los llevan a corroborar o descartar las posibles respuestas o hipótesis planteadas en la

primera etapa. De esta manera, el o la estudiante construye su propio conocimiento en forma autó-noma. El trabajo en equipo en esta etapa refuerza competencias intelectivas, valorativas argumentativas, interpretativas propositivas, entre otras.

Durante la etapa de Reflexión, se comparan o contrastan sus respuestas con lo obtenido experi-mentalmente. En esta etapa, si el trabajo ha sido hecho responsablemente, los alumnos o alumnas deberían lograr aprendizajes significativos sobre el tema en desarrollo. Posteriormente, los o las estudiantes pueden transferir lo aprendido a si-tuaciones nuevas, lo que constituye la etapa final de Aplicación.

Lo interesante de esta metodología, es que los o las estudiantes no son seres pasivos frente al proceso de enseñanza-aprendizaje, sino que pasan a ser los actores principales en la adquisición de conocimientos, habilidades y competencias, con-firmando o modificando sus preconceptos, en este caso de Química.

Por otro lado, al ser esta una metodología que re-quiere del trabajo cooperativo, en equipo, refuerza y/o desarrolla en los estudiantes habilidades y com-petencias sociales, argumentativas, de comprensión lectora, de responsabilidad, entre otros, que están presentes en los objetivos transversales de la Química y de todas las asignaturas científicas.

El profesor, por su parte, se transforma en un guía y deja de ser el único conductor de la clase, como también se traslada la responsabilidad del apren-dizaje del profesor al estudiante.

Este cambio de mirada en la metodología de la enseñanza de las ciencias, en este caso de la Química, es una buena oportunidad para tener estudiantes más participativos y comprometidos con su aprendizaje y con la sociedad.


Contenidos de las Unidades

Unidad 1:Polímeros naturales

y sintéticos

Unidad 2:Fenómenos nucleares

y sus aplicaciones

Unidad 3:Procesos químicos

industriales

• Conceptodepolímeros Formacióndepolímerosdeadición.

Descubrimiento y aplicaciones comer-cialesdealgunospolímeros.Cauchosintético y natural.

Vulcanización.

• Composición de péptidos: aminoá-cidos esenciales. Estructura y pro-piedades de péptidos y polipéptidos. Nivelesdeorganizacióndeproteínas.Importancia de la estructura de las proteínasenrelaciónconsufunciónbiológica.

Clasificacióndelasproteínas. Estructura simplificada y replicación

de ácidos desoxirribonucleicos.

• Isótoposyestabilidadnuclear. Radiactividad nuclear y cinética de

desintegración. Conceptos de vida media y de serie radiactiva.

Datación de objetos de interés arqueo-lógico e histórico.

• Fisión y fusión nuclear. La bombaatómica y los reactores nucleares. El impactodelastecnologíasnuclearessobre la vida del ser humano, en especial sus consecuencias éticas, sociales y sicológicas.

Ventajas, beneficios, peligros y ame-nazas de la utilización de las tecnolo-gíasnuclearesendiversosámbitos.

• Aplicación de los isótopos y de laradiación a la medicina, agricultura e investigaciónquímicaybioquímica.

Efecto de la radiación sobre los seres vivos.

• Fuentesdemateriasprimasenlahidrós-fera, litósfera y biósfera para algunos procesos industriales.

• Estudiodelosprocesosdeobtencióndelos metales cobre, hierro y litio y de los no metales yodo y azufre a partir de sus minerales.

Obtención de ácido sulfúrico. Reacciones químicas involucradas en

los procesos anteriores y sus aspectos estequiométricos, termodinámicos y cinéticos. Estudio del valor agregado en la purificación de los metales hierro y cobre.

Aceros.

• Procesosindustrialesdealgunosmate-riales de uso masivo.

• Materiasprimasprincipales y lospro-cesos básicos de obtención del vidrio, cemento y cerámica.

• Fabricación de polímeros sintéticos:polietileno, nailon y siliconas.

• Aspectoselementalesde lacinéticadeestas reacciones. Uso de catalizadores.


3. Estructura del textoTal como se ha planteado, este texto está orientado hacia el aprendizaje significativo del estudiante, para lo cual se promueve la autonomía y cu-riosidad, mediante una organización de la información y actividades, que considera los siguientes aspectos y recursos:• Uniniciodecadacapítulomedianteunaactividadindagatoriaquebusca

contextualizar y explorar ideas previas de los estudiantes.

• Presentacióncoloquialdeloscontenidos,partiendofundamentalmentede interrogantes o situaciones que generen “quiebre cognitivo”, invitan-do a la lectura y estimulando la curiosidad e interés por aprender. En esta sección, se busca que el estudiante se apropie de manera gradual y significativa de los conceptos tratados.

• Actividadesnoexperimentalesparadesarrollarenclases,cuyoobjetivoes la aplicación y uso significativo del conocimiento.

• Actividadesexperimentalesparalaprofundización,extensiónycons-trucción del conocimiento.

• Síntesisgráficadecadacapítulo.

• Actividadesdeevaluación.

• Alfinalizarcadaunidad,seplanteaademáseldesarrollodeunproyectode integración y la lectura de un artículo periodístico que ilustra relaciones entre ciencia, tecnología y sociedad, a lo largo de la historia.

Estos recursos se presentan en el texto mediante las siguientes secciones:

Para cada capítulo se contempla:• Exploremos: consiste en una pequeña actividad o preguntas de tipo inda-

gatorias para estimular el aprendizaje significativo de los estudiantes.

• Para tener en cuenta: es un microtexto que establece aclaraciones y/o profundizaciones referidas a los conceptos involucrados en el tema que se está desarrollando.

• Concepto clave: al igual que “para tener en cuenta” es un microtexto, pero focalizado en la precisión de un concepto determinado, es decir, reemplaza al tradicional glosario puesto a pie de página o al fin de cada unidad, pero con una aclaración inmediata y por lo tanto más significativa.


• Actividad experimental: es un desafío para el estudiante, en el que debe poner en práctica una metodología de tipo indagatoria. Esta acti-vidad busca integrar y organizar el conocimiento del estudiante.

• Actividad indagatoria: es una actividad breve de reflexión, orientada a la indagación, pero no necesariamente experimental.

• Síntesis del capítulo: mediante un mapa conceptual, se organizan gráfi-camente los principales conceptos tratados en el capítulo, estableciendo relaciones entre ellos. Esta síntesis gráfica se acompaña, además, de un texto de resumen.

• Evaluación: se propone como una instancia más de aprendizaje, con el objeto de establecer en qué medida los estudiantes se han apropiado de los aprendizajes esperados de la unidad relacionados con los temas tratados en el capítulo.

Cierre de la Unidad• Proyecto científico: es una propuesta de trabajo experimental que busca

integrar de manera global los aprendizajes del estudiante desarrollados en la unidad. Esta propuesta de actividad propone el trabajo autónomo y colaborativo del estudiante.

• Camino al Bicentenario: es una actividad de reflexión y aplicación basada en la lectura de un artículo de tipo periodístico, que ilustra las relaciones e impactos de la ciencia en la cultura, a través de la historia.

• Síntesis de la Unidad: de manera análoga a la síntesis propuesta para cada capítulo, esta es una síntesis global que relaciona de manera gráfica (en un mapa conceptual) los principales conceptos de la unidad.

• Evaluación de la Unidad: propone diferentes formas de verificar el nivel de dominio de los aprendizajes por parte de los estudiantes.


4. Planificación generalUnidad 1 Temas/aprendizajes Tiempo

(semanas) Recursos didácticos Tipo de evaluación

Losp

olím

eros

1. Polímerosnaturales. 6

Exploremos (1)Actividad indagatoria (10)Concepto clave (4)Para tener en cuenta (9)Actividad experimental (4)Síntesis(1)

Evaluación del capítulo(1)(Evaluación de contenidos, para cada capítulootemadelaunidad).

2. Polímerossintéticos. 5

Exploremos (1)Actividad indagatoria (4) Concepto clave (2)Para tener en cuenta (6)Actividad experimental (3)Síntesis(1)


Camino al bicentenarioProyecto de CienciasSíntesisdelaunidad

Evaluación de unidad.

Unidad 2 Temas/aprendizajes Tiempo (semanas) Recursos didácticos Tipo de evaluación

Fenó

men

os n

uclea

res y

sus a

plica

cione

s

1. Propiedaades del núcleo. 2



2. Radiactividad. 7

Exploremos (1)Actividad indagatoria (1) Concepto clave (-)Para tener en cuenta (10)Actividad experimental (7)Síntesis(-)


3. Fisión y fusión nuclear. 2


Evaluación de unidad.

Proyecto de cienciasSíntesisdelaunidad

Evaluación de la Unidad


Unidad 3 Capítulo Temas / Aprendizajes Tiempo (semanas) Recursos didácticos Tipo de

evaluación

1.Mineralesmetálicos en chile y su metalurgia

Reconocer las principales materias primas de la industriaquímicanacional.Describir procesos moderno de obtención de metalesComprender y analizar aspectos básicos estequiométricos.

6

Exploremos (1)Actividad indagatoria (1)Concepto clave (3)Vocabulario (3)Para tener en cuenta (7)Tablas (11)Actividades (7)Síntesis(1)


2.Minerales no metálicos

Reconocer las principales materias primas de la industriaquímicanacional.

Describir procesos moderno de obtención de no metales.

Comprender y analizar aspectos básicos estequiométricos.

Comprender y analizar los apectos básicos del ácido sulfúrico.

5

Exploremos (1)Actividad indagatoria (1)Concepto clave ( )Para tener en cuenta (16)Tablas (13)Actividades (11)Síntesis(1)


3. Vidrios, cerámicas y cemento

Mostrarconocimientodemateriales de uso masivo: vidrio, cemento y cerámica

Exploremos (1)Actividad indagatoria (1)Vocabulario (3)Concepto clave ( )Para tener en cuenta (16)Tablas (4)Actividades (3)Síntesis(1)


Proc

esos

quí

mico

sind

ustri

ales


5.1 Primera Unidad: Polímeros

Mapa conceptual de la Unidad

ense denominan

que si son

conformadas por

como la

que puede ser

en

como

Macromoléculas

Orgánicos

La celulosaEl almidónLasproteínasEl ADNEl ARN

Polímeros

Monómeros Estructura Propiedadesfísicas

Inorgánicos

Naturales Sintéticos

PolietilenoPolipropilenoPoli (cloruro de vinilo)TeflónPolicarbonato

Silicona

Iguales Distintos

Homopolímeros Copolímeros

Lineal Ramificada

Entrecruzada

Termorrígidos

Termoplásticos

Elastómeros

Fibras

Composición

se clasifican según

La baquelitaResinasepoxídicas

como

El polietilenoEl poliestireno

como

El caucho natural

como

nylondacrón

los hay

como como el

son

5. Orientaciones didácticas por Unidad


5.1.2 Planificación de la Unidad 1

Capítulo Aprendizajes Tiempo(Semanas)

Recursos didácticos Destrezas científicas

Polím

eros

nat

ural

es •Reconocerlasestructurasdepolímerosorgánicos y sus monómeros.

•Identificarlaestructura,composiciónyorganizacióndelasproteínas.

•Comprenderelrolbiológicodelasproteínas.•Reconocerlaestructuradeácidosnucleicosy

sus funciones.


Observar, describir, predecir, verificar, formular objetivos, concluir.Medir,ordenaryclasificar,tabular, registrar datos, comparar, graficar, calcular, relacionar.

Polím

eros

sin

tétic

os

•Comprenderlaformacióndepolímerosdeadición y condensación.

•Distinguirpropiedadesfísicasdealgunospolímerosdeusocomún.


Observar, describir, predecir, verificar, formular objetivos, concluir. Medir,ordenaryclasificar,tabular, registrar datos, comparar, graficar, calcular, relacionar.

Habilidades del pensamiento Recursos tecnológicos Evaluación

Reflexionar, comprender información, discutir.Comprender, interpretar, aplicar, interpretar, inferir, analizar y sintetizar.

Sitios Web•http://www.textoscientíficos.com/polímeros/introduccion• http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/

urbano/2006/04/06/150776.php •http://www.revistainterforum.com/espanol/

articulos/072902Naturalmente.html •http://www.monografias.com/trabajos14/polimeros/polimeros.shtml

Polímerosnaturales:•http://www.pslc.ws/spanish/natupoly.htm• http://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero• http://es.wikipedia.org/wiki/

Categor%C3%ADa:Pol%C3%ADmeros_naturales• http://www.monografias.com/trabajos11/polim/polim.shtml http://

es.wikipedia.org/wiki/Seda• http://www.icarito.cl/medio/articulo/0,0,38035857_157509696_2002

76008,00.html

MapasconceptualesyAutoevaluación (KPSI)

Reflexionar, comprender información, discutir. Comprender, interpretar, aplicar, interpretar, inferir, analizar y sintetizar.

Sitios Web:• http://wwwprof.uniandes.edu.co/infquimi/revista01/id89.htm

MapasconceptualesyAutoevaluación (KPSI)

Páginas 14 a 39

5.1.2 Orientaciones didácticas de la Unidad 1

UNIDAD 1Los polímerosLos autores han estimado procedente dividir esta unidad en dos capítulos: el primero, de Polímeros Naturales, y el segundo, de Polímeros Sintéticos. Este orden corresponde exclusivamente a razones temporales. Los polímeros naturales siempre han estado con nosotros, en cambio los sintéticos son producto de la creativi-dad humana. A los y las docentes del área química se les recomienda que al enfrentar estos temas los aborden funda-mentalmente desde el punto de vista químico básico. Corresponde a los profesores de biología referirse a los papeles y funciones de proteínas y ácidos nucleicos.

Unid

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Polímeros naturales1

Exploremos: Mi primer polímero (Página 15)

En esta actividad, se pretende acercar al alumno o alumna al concepto de polímero haciendo una analogía con la unión de clips. El concepto de monómero también es deducido a partir de esta actividad, como asimismo algunas características que debe tener una molécula para ser un monómero. Los o las estudiantes observarán que la nueva estructura se va haciendo cada vez más grande. Deberían concluir que las propiedades de la nueva molécula polimérica deben ser diferentes, ya que se han modificado enlaces y ha cambiado su tamaño. En esta actividad los estudiantes podrían mencionar algunas propiedades que cambian de monóme-ro a polímero. Claramente hay diferencias en puntos de ebullición y fusión, su densidad, aspectos físicos como fase, dureza, flexibilidad, entre otras. Fácilmente deberían concluir que la masa molar será mayor y dependerá de la cantidad de monómeros unidos. Debido a que la cantidad de monómeros en un determinado polímero es variable, se acostumbra en la literatura especializada informar para el polímero una masa molar promedio. Con la pregunta de cómo debe ser una molécula para ser monómero de un polímero, la respuesta esperada es que la molécula inicial debe tener al me-nos dos sitios de enlace para unirse con otras dos moléculas. Se espera que el estudiante observe que esta nueva disposición de los monómeros dará mayor rigidez al polímero.


1. Introducción a las macromoléculas poliméricas (Página 16)

Es importante que al término de la actividad se haga una integración a nivel del curso para reforzar y dar una definición común de los conceptos de polímero y monómero.Por ejemplo:Monómero: unidad molecular mínima que se repite en un polímero, molécula individual con características propias.Polímero: larga cadena molecular formada por unidades moleculares más pe-queñas, iguales o diferentes.

En las siguientes páginas Web se encuentra información sobre cristalización y estado vítreo de polímeros.http://www.textoscientificos.com/polimeros/temperaturahttp://pslc.ws/spanish/tg.htm

Actividad indagatoria: ¿Qué polímeros encontramos en nuestro entorno? (Página 18)

En esta segunda actividad, los objetivos son recolectar, clasificar y comparar algunos polímeros que se encuentran en nuestra vida cotidiana. El estudiante ya tiene una idea del concepto de polímero y sabe que los plásticos son un tipo de ellos. Sin embargo, a través de la indagación, conocerá otros polímeros presentes en su cuerpo, en los de animales y en las plantas.Partiendo de la premisa de que todos los materiales recolectados tienen estruc-turas poliméricas, el estudiante clasifica y ordena en una tabla dichos materiales según su origen, natural o artificial.

Posible tabulación:

Naturales Artificiales

Lana, algodón, pelo, madera Papel,recipientedeyogur,cajadeCD,botella,colafría

Según sus preconceptos, el estudiante debe saber que son materias primas la lana, el algodón y la madera. Para identificar la composición química, podrían diseñar experiencias simples como quemar y verificar la presencia de C, H y O. Pueden buscar en la literatura la estructura de cada material y luego comentar y comparar. De acuerdo con sus conocimientos, el estudiante concluirá que la lana y pelo tienen un origen animal y el algodón y la madera son materias vegetales.

Las actividades realizadas lograrán que el estudiante identifique algunos polímeros existentes en la naturaleza.

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Más sobre polímeros: http://www.textoscientificos.com/imagenes/polimero-aromatico.gifhttp://www.freepatentsonline.com/6936399-0-large.jpghttp://www.steve.gb.com/images/molecules/polymers/lignin.png

2. Polímeros en plantas e insectos (Página 19)

Actividad indagatoria: ¿Qué es la β-D-glucosa?(Página 19)

En esta actividad se pretende que el estudiante aplique algunos preconceptos aprendidos en Biología sobre la glucosa y fortalezca los mismos con respecto a la parte estructural, ya que esta molécula es el monómero de algunos polímeros que se tratan más adelante.El o la docente debe tener especial preocupación en la representación de sacáridos, dado que es algo compleja la representación de estructuras comprensibles de molé-culas tridimensionales, en particular en moléculas que poseen centros asimétricos. El problema es cómo representar en un plano tanto moléculas abiertas como cíclicas. Generalmente se utilizan las fórmulas de proyección de Fischer y de Haworth.

Estructuras de Fischer Es una forma de representar moléculas orgánicas en donde existen enantiómeros. Todas las uniones son líneas simples en el plano de la hoja. Las líneas verticales son uniones que se proyectan hacia atrás del plano y las horizontales son uniones que se proyectan hacia adelante del plano (hacia el lector).

Estructuras de Haworth Corresponde a la estructura cíclica de una molécula orgánica dibujada en el plano, pero tratando de representarla en el espacio. Para ello se marcan en ne-grita los enlaces C – C que están hacia delante del plano, ubicando el átomo de oxígeno en la parte superior derecha. Los sustituyentes de cada carbono están sobre el plano y bajo él. A continuación, se presenta la estructura de cadena abierta de la D-glucosa.


Unidad 1

Los monosacáridos se encuentran principalmente en forma cíclica. Por ejemplo, la glucosa habitualmente presenta las siguientes estructuras:

Estructura A Estructura B

Observa las estructuras A y B. ¿Qué diferencia notas entre ellas? Averigua qué nombre recibe cada una de estas moléculas.Con esta pregunta se logrará que el estudiante, a través de la observación, iden-tifique la estructura de la glucosa y diferencie entre las estructuras denominadas a-glucosa (estructura A) y β-glucosa (estructura B), observando la posición del grupo OH del carbono que se encuentra a la derecha de cada estructura. Notará que el resto de los grupos OH presentan la misma ubicación.Dos moléculas de glucosa pueden formar un disacárido a través de la unión entre los carbonos 1 de una molécula y 4 de la otra. El alumno debería darse cuenta de la liberación de una molécula de agua al unir dos moléculas de glucosa. De acuerdo con los preconceptos de Biología debería saber que dicho enlace se denomina glicosídico o glucosídico. Aquí es importante que el profesor o profesora dibuje en la pizarra o muestre al curso la estructura de dos moléculas de glucosa e indique la forma en que se produce este enlace y el desprendimiento de la molécula de agua.A continuación se representa la formación de la maltosa por condensación de 2 moléculas de glucosa.

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En esta etapa, el profesor o profesora, puede hacer una clase expositiva don-de clasifique los carbohidratos o azúcares, en monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos, conectando de esta manera la Química con la Biología. A través de la estructura, aplicará los conceptos aprendidos en Química Orgánica con respecto a los grupos funcionales presentes, diferenciando entre cetohexosa y aldohexosa. También aquí se pueden introducir las pentosas como la ribosa y la desoxirribosa que se encuentran en los ácidos nucleicos.

Pentosa Hexosa Hexosa Aldopentosa Aldohexosa Cetohexosa

Algunas aldopentosas naturales son:

Ciclación de la glucosaLa molécula de cadena abierta (proyección de Fisher) de la glucosa se puede ciclar por condensación entre el grupo carbonilo del carbono 1 con el OH del carbono 5, lo que se puede representar de la siguiente manera:


β a

β-D-glucosa D-glucosa a-D-glucosa Forma hemiacetálica cadena abierta Forma hemiacetálica

Un carbono hemiacetálico es aquel que tiene enlaces con hidrógeno, un hidroxilo, un grupo R-O y un grupo R, tal como se muestra en la figura siguiente:

En la ciclación se forman dos isómeros ópticos llamados anómeros, que en su nomenclatura se diferencian con las letras griegas a y β. En esta reacción, se forman dos isómeros ópticos llamados anómeros. Estas especies se diferencian en su nomenclatura con las letras griegas a y β. Otra forma de representar la ciclación de la D-glucosa es a través de las pro-yecciones de Haworth, en las que en un plano se representa el ciclo en tres dimensiones, marcando más fuertemente los enlaces que están más cerca del lector y colocando el átomo de oxígeno en la parte superior derecha del ciclo (hacia atrás). En cada átomo de carbono hay un sustituyente sobre el plano del anillo y otro bajo el plano del anillo.¿Cuál parece más entendible, la estructura de Haworth o la hemiacetálica? Se le da la denominación a, a aquella molécula que, en la proyección de Haworth para la glucosa (estructura cíclica a la derecha), presenta el grupo OH del carbono anomérico bajo el plano del anillo, y β a aquella estructura que tiene el grupo OH del carbono anomérico sobre el plano del anillo.

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Representación de la ciclación con fórmulas de Haworth

Se recomienda ver las siguientes páginas Web sobre estructuras de glúcidos.http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2BCH/B1_BIOQUIMICA/t13_GLUCIDOS/informacion.htmhttp://www.monografias.com/trabajos24/carbohidratos/carbohidratos.shtmlhttp://www.um.es/qcba/carbo/carbo1.ppt#2

Actividad indagatoria: El almidón(Página 21)

En el texto del estudiante se pregunta si las estructuras de la amilosa y amilo-pectina pueden ser consideradas polímeros.

Enlace a 1-4

Una sección de la amilosa


Una sección de la amilopectina

Al realizar esta actividad, los estudiantes observarán en los esquemas que el monómero del almidón es la glucosa. Podrán identificar las diferentes uniones de la glucosa en la amilosa y en la amilopectina. En estas estructuras observarán que la amilosa tiene estructura lineal y la amilopectina ramificada. Finalmente, comparando la estructura del almidón y de la celulosa, observarán que están formadas por el mismo monómero, la glucosa. El profesor o profesora puede realizar otra actividad, construyendo las estructuras de tres moléculas de glucosa con esferas de plumavit y mondadientes, para luego, realizar las uniones pertinentes entre ellas, verificando la formación de polímeros como el almidón o la celulosa. Por otra parte, al relacionar las estructuras del almidón y la celulosa, el o la estudiante podrá justificar alguna de las diferencias entre estos dos polímeros naturales. Por ejemplo, que el almidón es parcialmente soluble en agua y la celulosa es insoluble.Se sabe, además, que el almidón sirve de alimento a los humanos y a muchos animales, ya que existen enzimas digestivas en sus organismos que catalizan la hidrólisis de los enlaces a-glucosídicos presentes en el almidón, pero no tienen enzimas capaces de catalizar la hidrólisis de enlaces β-glucosídicos como los que tiene la celulosa. Los rumiantes pueden degradar la celulosa de hierbas y otros vegetales, ya que poseen microorganismos que contienen las enzimas apropiadas para ello (β-glucosidasas). Las termitas también poseen estas enzimas, de ahí que su principal alimento es la madera.

Actividad experimental: Reconociendo el almidón (Página 22)

En esta actividad, el estudiante aplica sus conocimientos previos en cuanto a alimentos que contienen almidón. Experimentalmente reconoce la presencia de esta sustancia con lugol. La colo-ración violeta observada en el reconocimiento del almidón con lugol se debe a que el yodo se introduce entre las espiras de la molécula de almidón, formando

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Dextrina

un compuesto de inclusión. Si bien esta reacción modifica las propiedades físi-cas del almidón (coloración) no produce un cambio químico en el mismo. Este cambio se observa en frío. Al calentar la solución violeta del almidón con lugol, el color violeta desaparece, debido a que el lugol se desplaza de la molécula de almidón. Si se vuelve a enfriar nuevamente, aparece el color violeta.El lugol da coloración azul intenso con la amilosa (20% del almidón), fracción soluble en agua y es rojiza con la amilopectina (80% del almidón), fracción insoluble

Actividad indagatoria: El caucho o hule (Página 23)

En esta actividad, el estudiante podrá relacionar lo aprendido en Química Orgánica de Segundo Año Medio sobre la nomenclatura de compuestos orgánicos con la estructura del caucho o hule (poli-cis-isopreno). Además, el profesor puede comenzar a introducir los polímeros semisintéticos con el concepto de vulcani-zación, que se estudia más adelante.

Actividad indagatoria: Descubriendo la seda (Página 24)

Esta es otra actividad de indagación, ocupando en este caso un polímero na-tural como lo es la seda. Es un material que los estudiantes han oído nombrar o conocen en su vida diaria, pero del que no saben su origen ni su estructura química. Existe bastante información en Internet sobre este tema que puede resultar atractivo para el estudiante, por ser algo conocido.

¿Cómo producen la seda las orugas de la mariposa de seda?La oruga de la mariposa de seda conocida como Bombyx mori, tiene bajo su labio inferior la trompa de seda o hilera, que es el orificio por donde sale la hebra de seda. Al deglutir, el alimento pasa por el esófago y recibe el líquido secretado por las glándulas salivales. Después, este mismo líquido viscoso transforma en dextrina el almidón de las hojas de la morera y el líquido alcalino secretado por el estómago continúa la digestión y la asimilación. Las glándulas sedosas, donde se acumula la seda, tienen la forma de dos tubos alargados y brillantes, situados

debajo del tubo digestivo, los que se unen de modo que sólo sale un fino hilo de seda.Las dextrinas son un grupo de carbohidratos de baja masa molar pro-ducidas por la hidrólisis del almidón. Tienen la misma fórmula general que los carbohidratos pero son de una longitud de cadena más corta. La producción industrial es realizada generalmente por la hidrólisis ácida del almidón de patata. Las dextrinas son solubles en agua, sólidos de color blanco hasta levemente amarillo, ópticamente activos. Analíticamente, las dextrinas se pueden detectar con la solución del yodo, dando una coloración roja.La mayor parte de las sedas están constituidas por la proteína fibrosa fibroína y por una proteína amorfa viscosa llamada sericina, que desem-

peña el papel de cementación.


La fibroína de la seda está formada por cadenas con plegamiento β antiparalelo, en el cual las cadenas se extienden paralelamente al eje de la fibra. Los estudios muestran que grandes extensiones de la cadena están constituidas por seis re-siduos que se repiten.

(- gli -ser - gli - ala - gli - ala - )n

Dos cadenas polipeptídicas vecinas; se muestra la alternancia de glicina y alanina intra e intercadena.

Las hojas β proyectan la glicina hacia una superficie, las cadenas laterales de la alanina y la serina están dispuestas hacia la otra superficie. Además, las cadenas se apilan, de modo que las capas en las que se establece contacto con las cadenas laterales de la glicina se alternan con aquellas de alanina y serina. Esta estructura explica, en parte, las propiedades mecánicas de la seda.

Dos cadenas polipeptídicas antiparalelas de la fibroína de la seda (modelo de esferas llenas).

Más información se puede encontrar en los sitios:http://es.wikipedia.org/wiki/Sedahttp://www.icarito.cl/medio/articulo/0,0,38035857_157509696_200276008,00.htmlhttp://www.agrobit.com/Microemprendimientos/cria_animales/MI000003cr.htmhttp://es.encarta.msn.com/encyclopedia_761561821_2/Textiles.htmlhttp://www2.uah.es/biomodel/model5/beta/j/inicio.htmhttp://bifi.unizar.es/jsancho/estructuramacromoleculas/6Proteinasfibrosas/fibroina.JPGhttp://www.bioquimicaqui11601.ucv.cl/unidades/proteinas/ptnas6fid.html

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3. Proteínas (Página 25)

Actividad indagatoria: Recordemos las proteínas (Página 25)

Nuevamente en esta actividad se relaciona la Química con la Biología. Las pro-teínas son un tema que los estudiantes han visto y, por lo tanto, en esta actividad de indagación recordarán algunos preconceptos.El profesor o profesora puede hacer en esta parte un esquema en la pizarra con las funciones que tienen las proteínas en los seres vivos y nombrar algunas carac-terísticas generales como que son específicas y que a través de algunas de ellas se expresa la información genética. Un posible esquema de funciones se presenta en la siguiente representación:

reserva

movimiento

hormonal

inmunológica

estructural

homeostática

enzimáticatransporte

proteínas

Respuesta a algunas preguntas del texto del alumno:¿Qué grupos funcionales orgánicos aparecen en las unidades moleculares que forman las proteínas?R: amino y ácido carboxílico¿Qué elementos químicos están presentes en las proteínas?R: C, H, O, N y en algunas S y P.¿Qué estructuras presentan las proteínas?R: Estructuras primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria.

Actividad experimental: ¿Qué elementos químicos están presentes en las proteínas? (Página 25)

Con esta actividad experimental se corroboran preconceptos con respecto a la composición química de las proteínas. El profesor o profesora puede inducirlos a experimentar con otros materiales que el alumno o alumna suponga que contienen proteínas.a) ¿Qué elemento reconoces en la carbonización? R: Se reconoce el carbono.b) Observa las paredes del tubo. ¿Qué sustancia identificas?


R: En las paredes del tubo se observa condensación de agua, con lo que se estaría reconociendo la presencia de hidrógeno y oxígeno, aunque parte del oxígeno lo aporta el aire.

c) ¿Cuáles son los elementos químicos que la forman? R: C-H-O-N a veces S y P.d) Acerca un fósforo encendido a la boca del tubo. ¿Qué ocurre? ¿Qué sustancia

reconoces? R: Al acercar el fósforo encendido a la boca del tubo, observarán que éste

se apaga. Cuando las proteínas se oxidan se forma N2, H2O y CO2. Por ejemplo:

NH2 O CH3

CH3 CH C NH CH COOH + 152

O2 6CO2 + 6 H2O + N2

Con la muestra de pelo u otras sustancias que contienen proteínas, se deberían obtener resultados similares.

Actividad indagatoria: Unión entre aminoácidos (Página 28)

La siguiente actividad permitirá que los estudiantes concluyan que las proteínas también son polímeros cuyos monómeros son los aminoácidos. El realizar la modelación de aminoácidos para formar un dipéptido, es una forma de inter-nalizar la estructura básica de una proteína y de sus monómeros. Nuevamente el trabajo en grupo refuerza competencias sociales, argumentativas, etc.Exponer y fundamentar las respuestas dadas por los o las estudiantes ante el curso y discutirlas con la profesora o profesor, nuevamente es una instancia para reforzar competencias que se quiere fomentar en los o las estudiantes.

¿Cómo se unen los aminoácidos para formar las proteínas? R: Para explicar la unión de aminoácidos se sugiere, por ejemplo, copiar en la pizarra el esquema que aparece en el libro e indicar el proceso químico que ocurre en la unión. Los aminoácidos se unen a través de enlaces llamados peptídicos. El enlace peptídico se forma entre el grupo amino de un aminoácido y el grupo ácido carboxílico de otro, con la liberación de una molécula de agua.

Esquema de la unión peptídica de dos aminoácidos.

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¿Pueden considerarse las proteínas como polímeros? R: Las proteínas se consideran como polímeros biológicos por ser moléculas polipeptídicas con pesos moleculares muy elevados (hasta 50 millones en uni-dades uma)

¿Cuántos dipéptidos pueden formarse por la unión de dos aminoácidos diferentes?R: Suponiendo que ambos aminoácidos tienen un grupo carboxilo y un grupo amino, por ejemplo, glicina y alanina, sólo pueden formarse dos dipéptidos: gli-ala y ala-gli, lo que depende de cuál grupo amino reacciona con el grupo carboxilo del otro aminoácido. Si los aminoácidos tienen más de un grupo carboxilo o más de un grupo amino, por ejemplo el ácido aspártico (2 grupos COOH) o la lisina (2 grupos NH2), se pueden formar mayor cantidad de dipéptidos de acuerdo con las combinaciones posibles.

¿Cuántos tripéptidos pueden formarse por la unión de tres aminoácidos diferentes?R: Según lo indicado anteriormente, si los aminoácidos tienen sólo un grupo amino y sólo un grupo carboxilo, por ejemplo, glicina (gli), alanina (ala) y fenilalanina (fen), se pueden dar 6 combinaciones : 1) gli-ala-fen 2) gli-fen-ala 3) ala-gli-fen 4) ala-fen-gli 5) fen-gli-ala y 6) fen-ala-gli.

Actividad experimental: ¿Cómo reconocer la presencia de proteínas? (Página 31)

Esta Actividad grupal de exploración a través de la experimentación tiene co-mo objetivo que el alumno o alumna identifique y aplique algunas técnicas de reconocimiento de proteínas en alimentos de consumo diario.a) Al agregar ácido nítrico concentrado en el trozo de carne notará la desnatu-

ralización de la proteína, que toma un aspecto de carne cocida y en algunas zonas un tono amarillento.


b) En el caso de la clara de huevo, por desnaturalización se coagula, adquiriendo un color blanco y también puede aparecer alguna zona amarillenta. Al agregar la solución de NaOH, se ve claramente una coloración naranja que indica la presencia de proteínas. Este método de reconocimiento de proteínas se conoce como método Xantoproteico, ya que el ácido nítrico al actuar sobre ciertas las proteínas, produce el ácido xantoproteico de color amarillo.

c) Con la acción del ácido acético sobre la leche, se logra extraer la proteína de la leche llamada caseína. Al practicar el método xantoproteico se observa la típica coloración amarilla. Una vez realizada la actividad, el alumno o alumna puede practicar este método de reconocimiento de proteínas sobre otros alimentos de su vida diaria.

Otro método que se puede utilizar para reconocer proteínas es el Método de Biuret. Las proteínas y péptidos, en presencia del ion Cu2+, forman complejos de color violeta en medio básico que dependen de la presencia de enlaces peptídicos. La práctica consiste en preparar una solución con la sustancia que tiene proteínas, agregarle 1 mL de solución de NaOH al 10% m/m, y luego 5 gotas de solución de sulfato cúprico (Reactivo de Benedict)Reactivo de Benedict: Solución de 17,3 g de sulfato de cobre cristalizado, 173 g de citrato de sodio o potasio, 200 g de carbonato de sodio en 1 L de agua destiladaEn la siguiente página Web se encuentran variados experimentos de reconocimiento: http://www.ellaboratorio.8k.com/bioquimica.htm

Actividad experimental: Ruptura de los polímeros que forman las proteínas(Página 32)

En esta actividad los alumnos o alumnas identifican el concepto de desnaturalización de las proteínas y pueden aplicarlo a las actividades anteriores. El siguiente esquema muestra el proceso de desnaturalización de una proteína.En el proceso de desnaturalización de una proteína, se altera la disposición espacial de sus cadenas polipeptídicas, transformándose en una estructura más desordenada. La desnaturalización puede ser reversible o irreversible. Esto último ocurre cuando se rompen enlaces bisulfuros. Los efectos de la desnaturalización pueden ser varios, entre ellos la disminución de la solubilidad por el desbloqueo de los grupos hidrófobos, una alteración en la retención de agua y la pérdida de la actividad biológica. La desnaturalización puede ser causada por diferentes agentes.

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Agentes físicos Agentes químicos

Calentamiento ÁcidosEnfriamiento Bases

Tratamientos mecánicos MetalesPresión hidrostática Disolventes orgánicos

Irradiación Soluciones de sustancias orgánicas(urea, guanina)

Conclusiones:

• Laestructuradelasproteínassemantieneestablemientrasseencuentreenun medio adecuado.

• Diversosfactorespuedenalterarlaestructuradeunaproteínaprovocandosudesnaturalización, lo que la hace perder su función. Algunos de estos facto-res son alteraciones en: pH, temperatura, concentración de sales, sustancias básicas, entre otros.

• Aldesnaturalizarseunaproteína,generalmentesemostrarácomounpreci-pitado. Su reconocimiento experimental puede ser efectuado con el método Xantoproteico.

En las siguientes páginas se encuentra información adicional sobre proteínas y su desnaturalización:http://docencia.izt.uam.mx/docencia/alva/fisicoquimica20.htmlhttp://es.wikipedia.org/wiki/Desnaturalizaci%C3%B3n_(bioqu%C3%ADmica)http://www.monografias.com/trabajos13/prote/prote.shtml

4. Ácidos nucleicos: ADN y ARN (Página 33)

Actividad exploratoria: En el baúl de la memoria (Página 33)

Actividad de refuerzo e indagación de conocimientos previos tendiente a aproximar a los alumnos en el recuerdo de información acerca de los ácidos nucleícos.

Actividad indagatoria: ¿Cuál es la estructura del polímero de ADN y de ARN?(Página 35)

Utilizando la nomenclatura de códigos de color, los alumnos o alumnas esque-matizan estructuras de ADN y ARN, concluyendo que estas macromoléculas también pueden ser consideradas polímeros cuyos monómeros serían los ácidos nucleicos. Por otra parte, identifican las secuencias de las bases nitrogenadas en el ADN y ARN, constatando sus semejanzas y diferencias.


Actividad indagatoria: El polímero de ADN (Página 37)

Esta actividad representa cierta complejidad dado que son muchas las posibili-dades de combinación.La siguiente figura representa una sección de ADN. Indica la base nitrogenada que debería ir en cada número.

1A

2G

3C

T

4

5G

6C

7T

A

8

¿Cuál sería la secuencia de bases nitrogenadas en las moléculas de ARN, formadas de cada cadena de la estructura de ADN del ejercicio? R: Cadena superior ADN: T – C – G– T – C – G – A – A ARNm: U – G – C – U – G – C – T – T

Cadena inferior ADN: A – G – C – A – G – C – T – T ARNm: T – C – G – T – C – G – A - A

¿Qué aminoácidos presentaría la sección de las proteínas formadas por cada una de las cadenas de ARN encontradas? Para responder se debe utilizar la tabla de codones incluida en el texto del estudiante.R: el alumno o alumna debe recordar y si no lo sabe lo expondrá el profesor o profesora, que el ARNm se sintetiza a partir de la hebra molde del ADN; éstos a su vez transfieren la información al ARNt quien finalmente une los aminoácidos correspondientes.Cadena superior ADN: T – C – G- T – C – G – A – A ARNm: U – G – C – U – G – C – T – T ARNt: T – C – G - T – C – G – A – AAminoácidos: Cys – Cys -

Cadena inferior ADN: A – G – C – A – G – C – T – T ARNm: U– C – G – U– C – G – A – A ARNt: A – G – C – A – G – C – T – TAminoácidos: Ser – Ser -

Recordar que cada aminoácido se codifica a partir de tres bases nitrogenadas, en el ejemplo se pueden distinguir dos aminoácidos, que en la cadena superior corresponden a la cistina y en la inferíor a la serina. El profesor o profesora puede hacer múltiples ejercicios agregando más bases para obtener cadena de aminoácidos de mayor tamaño.

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Páginas para consultas:http://www2.uah.es/biomodel/model4/dna/codons.htmhttp://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2BCH/B4_INFORMACION/T402_ACIDNUCLE/INDICE.htm

Actividad complementaria para el profesorEnzimas de importancia biológica El estudio de las enzimas es un tema que el profesor o profesora puede anexar al contenido de proteínas. El tratamiento puede ser a través de experimentación simple como la que se sugiere más abajo.Las enzimas son proteínas especializadas, por lo tanto son estructuras poliméricas cuyos monómeros son aminoácidosEl término enzima, propuesto en 1867 por Wilhelm Kühne, deriva del griego zymc que significa “en fermento”.Algunos tipos de enzimas son:• Enzimas hidrolíticas: Son aquellas que aceleran reacciones de rompimiento

de sustancias al reaccionar con moléculas de agua. • Enzimas oxidantes: Son aquellas que aceleran las reacciones de

oxidación.• Enzimas reductoras: Son aquellas que actúan en reacciones de reducción

con desprendimiento de oxígeno.

Para nombrar las enzimas, se agrega el sufijo “asa” al nombre del sustrato sobre el que actúan. Por ejemplo, las que actúan sobre las proteínas se denominan proteasas: Dentro de ellas se encuentran la pepsina y la tripsina.1. Un experimento simple consiste en el reconocimiento de la catalasa. Esta

enzima se encuentra formando parte de las células animales y vegetales y su función es descomponer el peróxido de hidrógeno que se desprende en algunos procesos metabólicos. La función de esta enzima es actuar sobre la reacción de descomposición del peróxido de hidrógeno para transformarlo en agua y oxígeno.

Materiales: tubo de ensayo, trocito de hígado, agua oxigenada, pipeta.

Procedimiento: colocar el trozo de hígado crudo en el tubo de ensayo y agregar 5 mL de agua oxigenada. Observar y anotar.

El intenso burbujeo que el alumno o alumna notarán es oxígeno. El profesor o profesora puede proponer acercar una pajuela de escoba incandescente a la boca del tubo lo que hará arder la pajuela. Con ello se comprobará el poder comburente del oxígeno.

2. Otra experiencia que el profesor o profesora puede realizar con sus alumnos o alumnas, es la desnaturalización de la catalasa. Se realiza el mismo procedi-miento anterior, pero con hígado cocido. El alumno o alumna observará que no se produce ningún tipo de reacción. Aquí el profesor o profesora recordará al alumno o alumna el concepto de desnaturalización de las proteínas.


3. Se puede realizar otra experiencia simple con la hidrólisis del almidón que ocurre en la saliva por acción de la amilasa o ptialina, enzima que ayuda en la reacción de rompimiento del almidón para transformarse en maltosa. Sobre esta actúa la maltasa que rompe la maltosa (disacárido) para convertirlo finalmente en glucosa.

Una forma muy simple de observar estos cambios es masticar un trozo de pan durante algunos minutos hasta sentir el sabor dulce de la glucosa, por degradación del almidón.

4. Si el establecimiento educacional cuenta con laboratorio y reactivos de Fehling A y B y Lugol, otra forma de observar la acción de la amilasa, podría ser la siguiente:

Materiales: soluciones de glucosa y almidón al 1%, cuatro tubos de ensayos rotulados, gradilla, reactivo de Fehling A y B, Lugol, pipeta, termómetro.

Procedimiento: Colocar en el tubo 1 solución de glucosa y realizar la reacción de Fehling. Anotar coloración.

En el tubo 2, poner 5 mL de solución de almidón y agregar Lugol. Anotar coloración.

En los tubos 3 y 4 colocar unos 3 mL de almidón y agregar aproximada-mente 1 mL de saliva donada por un alumno del grupo. Poner ambos tubos a calentar en un baño de agua a 37ºC por unos 15 minutos. Cuidar que la temperatura no suba, de lo contrario la enzima se inactivará. Luego, efectuar la reacción de Fehling en el tubo 3 y la del Lugol en el tubo 4.

Resultados esperados.

Tubo Nº Reacción al Fehling Reacción al Lugol Conclusiones

1 Rojo ladrillo Presencia de glucosa

2 Violeta intenso Presencia de almidón

3 Rojo ladrillo Presencia de glucosa

4 Café No hay almidón

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Los materiales plásticos tienen una enorme importancia en la vida del ser hu-mano. A medida que aparecen nuevos tipos de plásticos, los objetos fabricados a partir de ellos desplazan a los materiales tradicionales (madera, metales, etc.) por su mayor durabilidad, comodidad y su menor costo.

Actividad exploratoria: Polímeros sintéticos en nuestra vida cotidiana (Página 41)

Esta actividad tiene por objeto que el alumno comprenda que el uso cotidiano de los objetos plásticos, si bien ha contribuido a una mejor calidad de vida, ha provocado la legítima preocupación por el origen de ellos, debido a que las materias primas que se utilizan en su fabricación (petróleo, gas natural, carbón) no son renovables. Estos recursos se utilizan también para otros fines (princi-palmente energéticos). En un futuro no muy lejano, el progresivo agotamiento de estos recursos pondrá en peligro la subsistencia del ser humano. Por ello, es necesario que el alumno conozca las limitaciones que se producen por el uso de los materiales plásticos para crear conciencia de su uso racional y de la necesidad de la búsqueda de sustitutos que no afecten el sistema ecológico. El profesor o profesora, debe hacer referencia a todas estas ideas con el fin de incentivar a los o las estudiantes en el tema de los polímeros sintéticos, haciéndoles sentir que no es algo alejado de ellos, sino algo con lo que conviven día a día y de cuyo uso racional y manejo de desechos son también responsables.

1. Generalidades sobre los polímeros sintéticos (Página 42)

Actividad experimental: ¿Se puede cambiar la estructura de un polímero? (Página 43)

Esta actividad es interesante de realizar, ya que a través de la experimentación el alumno o alumna puede descubrir que es posible cambiar las propiedades de un polímero. La fundamentación que se adjunta puede servir al profesor o profesora en el momento de la integración del Laboratorio. http://www.rmm.cl/index_sub.php?id_seccion=4152&id_portal=622&id_con-tenido=9520La cola fría es un polímero del acetato de vinilo (PVAC), que tiene la consistencia de un líquido viscoso.

Páginas 40 a 59Polímeros sintéticos

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Cuando se agrega bórax se produce un entrecruzamiento con el polímero y se genera un sólido esponjoso que si se le da forma esférica y seca bien, rebota. Se puede volver a la forma líquida por agregado de un ácido (se neutraliza el bórax) y si se neutraliza el ácido agregado se regenera el sólido nuevamente.Ese tipo de polimerización es reversible, por lo que no es una reacción química propiamente tal, sino interacciones electrostáticas. Cuando se agrega un ácido, por ejemplo vinagre, se rompe este tipo de enlace observándose la formación del líquido espeso blanco. Si se neutraliza el ácido agregado con una base, por ejemplo bicarbonato, se vuelve a producir la interacción eléctrica intermolecular y se forma nuevamente el sólido.

Esta actividad demuestra que, con reacciones muy simples, es posible cambiar la estructura de ciertos polímeros y con ello cambiar sus propiedades físicas.Otra actividad que se podría pedir a los alumnos que realicen en su casa es la preparación de engrudo e investiguen la química del proceso.http://es.wikihow.com/hacer-engrudowww.explora.cl/nuevo/nacional/medioteca_libros.php

2. Primeros polímeros sintetizados (Página 44)

Caucho vulcanizado (Página 44)

¿Qué pasaría si se produce un entrecruzamiento excesivo en la vulcanización del caucho natural?R: Se produciría un caucho más duro y menos flexible.

¿Qué usos tiene actualmente el caucho vulcanizado?R: Neumáticos para automóviles o bicicletas, accesorios de maquinarias eléc-tricas, etc.

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Actividad experimental: Fabricando un polímero sintético (Página 45)

Cuando el fenol y la formalina (aldehído fórmico o formaldehído) se hacen reaccionar en caliente se forman muchos enlaces entrecruzados, produciéndose la condensación tridimensional múltiple entre estas moléculas, con pérdida de moléculas de agua. El polímero obtenido es una masa sólida, muy dura e inso-luble (polímero termorrígido).

Esta experiencia demuestra que la preparación de un polímero sintético es re-lativamente simple y que los monómeros utilizados son moléculas sencillas de uso habitual en un laboratorio.http://www.answers.com/topic/bakelitehttp://www.techtransfer.ugent.be/pdf/gazeTTe/gazeTTe-2007-06-EN.pdf

Inicialmente, la baquelita se usó para la fabricación de teléfonos, enchufes, interruptores, etc. Actualmente se usa en la industria automotriz como aislante de ruidos, materiales técnicos y en sistemas de frenos. Se usa también en recu-brimientos y como aislante general; en aviación se usa como partes aislantes del fuego e impregnación de maderas. Sin embargo, debido a que los artículos de uso casero van perdiendo el color, la baquelita ha sido desplazada por polímeros termoplásticos que presentan estabilidad en el color.

3. Formación de los polímeros sintéticos (Página 46)

Actividad indagatoria: ¿Qué estructuras puede presentar el polipropileno? (Página 48)

El objetivo de esta actividad es que el alumno o alumna relacione las diferentes estructuras espaciales de polipropilenos isómeros con sus propiedades físicas.


Isotáctica

Sindiotáctica

Atáctica

Algunas respuestas a preguntas en el texto del estudiante:¿Cómo podrían unirse monómeros de un alqueno?R: La polimerización de alquenos se produce por reacciones de adición a través de mecanismos catalizados por aniones, cationes o radicales libres.

¿Cuál es la semejanza de las estructuras esquematizadas?R: Los polipropilenos indicados tienen la misma secuencia de átomos y grupos que se puede dibujar de la siguiente manera:

¿Cuál es la diferencia de las estructuras esquematizadas?R: En relación al esqueleto de átomos de carbono, en la estructura isotáctica todos los grupos metilo están ubicados al mismo lado; en la estructura sindiotáctica los grupos metilo están alternados regularmente y en la estructura atáctica los grupos metilo están orientados al azar.Es importante que esta actividad esté dirigida por el profesor o profesora con el fin de reforzar los conceptos que de ella derivan; por ejemplo, la importancia que tiene la estructura de una molécula con respecto a las propiedades que ella presenta.¿Cómo influyen las diferencias estructurales en las propiedades del polipropileno?R: Las formas isotácticas y sindiotácticas, que pueden obtenerse por el uso de los catalizadores de Ziegler-Natta, tienen mayor rigidez y resistencia a la fractura que la forma atáctica. Al poseer una estructura ordenada, el polímero isotáctico tiende a ser cristalino, en cambio la forma atáctica es amorfa, debido a la distri-bución aleatoria de los grupos metilo en las cadenas poliméricas.

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Actividad de aplicación: Reacción de formación del teflón (Página 50)

a) ¿Cuál es el mecanismo de polimerización del tetrafluoretileno? R: Se produce por el mecanismo de radicales libres.

b) ¿Cómo se representa el polímero?

c) ¿A qué tipo de polímero corresponde? (homopolímero o copolímero)

R: Es un homopolímero porque está constituido por un solo monómero.

d) ¿Qué aplicaciones tiene el teflón? R: Como antiadherente en utensilios de cocina. Como fibras para empaquetaduras.

En revestimientos de aviones, cohetes y naves espaciales debido a las grandes diferencias de temperatura que es capaz de soportar. En medicina, aprove-chando que no reacciona con sustancias o tejidos y es flexible y antiadherente se utiliza para prótesis, creación de tejidos artificiales y vasos sanguíneos. En revestimiento de cables y electrónica, por su gran capacidad aislante y resis-tencia a la temperatura. En pinturas y barnices. En estructuras y elementos sometidos a ambientes corrosivos, así como en mangueras y conductos por los que circulan productos químicos.

En la página Web se encuentra algo más sobre el teflón: http://www.jotea.cl/foro/showthread.php?t=127

Profundización de contenidos

Algo más sobre la silicona(Página 53)

La silicona ha sido utilizada por más de 50 años para las más variadas aplicaciones, tanto en la vida diaria como en la medicina, siendo empleado por la industria farmacéutica y alimenticia, como también en dispositivos médicos como marca-pasos, válvulas cardiacas, implantes mamarios, materiales de sutura, lubricantes y recubrimientos de agujas hipodérmicas y jeringas. Un mini implante de silicona puede contener en su interior nanopartículas diseñadas con distintos fines; bien para evaluar los efectos de ciertos fármacos, para saber si éstos han llegado al tumor e incluso determinar si la neoplasia está creciendo o respondiendo bien al tratamiento.El estudio de las siliconas puede ser un tema de investigación para un grupo de alumnos que culmine con una exposición ante el curso.En la siguiente página se informan usos de la silicona, además de abundantes datos sobre otros polímeros.http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/072/htm/sec_7.htm


4. Procesos industriales (Página 54)

Actividad indagatoria: ¿Qué inconvenientes tiene y tendrá el uso de plásticos en nuestra sociedad?(página 54)

Objetivo: Analizar el impacto del amplio uso de plásticos en nuestra sociedad.Esta actividad la puedes desarrollar en un grupo de cuatro estudiantes. De ellos, uno debe ser el moderador y otro el secretario, que tome apuntes de la discu-sión. Para contestar la pregunta del inicio te proponemos limitar la discusión a los siguientes aspectos:a) Biodegradabilidad.b) Reciclaje.c) Materia prima.d) Contaminación ambiental.e) Educación de la sociedad en cuanto al desecho de estos materiales.f) Medidas para reducir los problemas y aprovechar su utilidad. Algunas respuestas esperadas:• Altocostoenergéticoparalaproduccióndeplásticosapartirderecursosno

renovables como el petróleo.• Muchosplásticosnosonbiodegradablesnireciclables.• Desarrolloinsuficienteenlaobtencióndeplásticosbiodegradables.• Acumulacióndeproductosplásticosdebidoasubajoreciclaje (verpág.

Web)• Desconocimientoyfaltadeeducacióndelasociedadencuantoanormas

ecológicas de desecho y/o eliminación de estos materiales.• Insuficienciaenlugaresdeacopioparaelreciclaje.• Parareducirlosproblemasqueprovocaelexcesodedesechosplásticos,se

requiere de una legislación medioambiental adecuada y de organismos cen-trales y municipales que incentiven la participación masiva de las personas en la clasificación y entrega de los plásticos desechados para su reciclaje.

http://www.eia.doe.gov/kids/energyfacts/saving/recycling/solidwaste/plastics.html

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Actividad de aplicación: Eres el dueño de una manufactura de plásticos (Página 55)

Algunos objetos plásticos y técnicas principales de manufacturación.

Objeto plástico Técnica de fabricación

Envases para yogur Moldeo

Tubos de PVC Extrusión

Cucharas plásticas Moldeo

Botellas de bebida Extrusión y soplado

Bidones Moldeo

Fundas para computador Calandrado

Bolígrafos Inyección

Juguetes Inyección

Espumas plásticas Espumación

Portafolios Calandrado

Actividad indagatoria: ¿Cómo se identifican los plásticos para poder reciclarlos? (Página 56)

Se clasifican en 7 categorías, que algunas veces vienen incorporadas en artículos plásticos1. Polietiléntereftalato (PET)2. Polietileno de alta densidad (PEAD)3. Poli (cloruro de vinilo) (PVC)4. Polietileno de baja densidad (PEBD)5. Polipropileno (PP)6. Poliestireno (PS)7. Otros polímeros (policarbonatos, poliuretanos, etc.)Sugerencia: Para el reciclaje de plásticos, consultar la siguiente página web: ttp://www.reschile.cl/default_26.htmlEsta actividad es muy enriquecedora para el o la estudiante, ya que el profesor o profesora tendría la opción de promover en su Liceo o Colegio una brigada ambientalista de recolección y clasificación de plásticos de desecho que se pro-ducen en su establecimiento. Una vez realizada la recolección y clasificación, podrían ser entregados a la municipalidad de la comuna o algún organismo encargado del reciclaje.


Actividad experimental: Propiedades físicas de los plásticos (Página 57)

A continuación se indican algunas propiedades físicas de plásticos comunes que el profesor o profesora puede utilizar al integrar el Laboratorio con sus alumnos.

Material Prueba

PLÁSTICO

Polipropileno PVC Polietileno alta densidad Poliestireno

Tiras

Flexibilidad Buena Excelente Buena Mala

Color del pliegue Ligeramente blanco No cambia No cambia Blanco

Dureza Se raya Se raya Se raya Se raya

Efecto de la acetona No le afecta Se reblandece mucho No le afecta Se reblandece

Efecto del calor No le afecta Se dobla mucho Se dobla No le afecta

Granos

Transmisión de la luz (transparente, translúcido u

opaco)Translúcido Transparente Opaco /

translúcido Transparente

DensidadFlota o se hunde

Alcohol + agua Flota Se hunde Se hunde Se hunde

Agua Flota Se hunde Flota Se hunde

Agua + sal Flota Se hunde Flota Flota

Advertencia: Las experiencias de solubilidad con acetona y de calentamiento con mechero deben hacerse bajo una estricta supervisión del profesor o profesora.

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5.1.3 Solucionarios

Evaluación capítulo 1Polímeros naturales (Página 39)

Mapas conceptuales y autoevaluación (KPSI)

1. Observa las estructuras de la a-D-glucosa y de la β-D-glucosa. ¿Cuál es la diferencia entre ellas?R: En el carbono anomérico de la forma cíclica hemiacetálica, la a-D-glucosa tiene un grupo OH por debajo del plano del anillo; en cambio, en la β-D-glucosa el grupo OH está por arriba del plano del anillo.

2. ¿Cuál es la estructura que resulta de la condensación entre dos moléculas de glucosa, si la unión es a1, 4? ¿A cuál compuesto corresponde? Averígualo.R: Al producirse esta condensación, la molécula resultante es la maltosa.

3. ¿Cuál es la estructura que resulta de la condensación entre dos moléculas de glucosa, si la unión es β 1, 4? ¿A cuál compuesto corresponde? Averígualo.R: Al producirse esta condensación, la molécula resultante es la celobiosa.

4. La celulosa y el almidón son polímeros naturales. ¿Cuáles son sus semejanzas y cuáles sus diferencias?R: Semejanzas: Son los polisacáridos más abundantes. Están formados por la unión de unidades de glucosa. Por no poseer grupos OH libres, en el carbono anomérico (salvo en el último), no son reductores y no presentan mutarrotación. Diferencias: En la celulosa las unidades de glucosa están unidas por enlaces β-1,4 y en el almidón por enlaces a-1,4 con ramificaciones a-1,6. La celulosa es completamente insoluble en agua y es el principal constituyente de las paredes celulares en las plantas. El almidón es parcialmente soluble en agua y constituye la reserva energética de las plantas.

5. ¿Cuál es el monómero del caucho natural?R: El monómero del caucho natural es el isopreno, en el que los dobles en-laces tienen la configuración cis.

6. ¿Qué significa que un aminoácido se clasifique como esencial?R: Los aminoácidos que no pueden ser sintetizados por el organismo humano se clasifican como esenciales, por lo que deben ser suministrados en la dieta.


7. ¿Qué diferencia a un aminoácido de carácter ácido de un aminoácido de carácter básico?R: Un aminoácido de carácter ácido es el que tiene mayor cantidad de grupos ácidos que básicos en la molécula y un aminoácido de carácter básico es el que tiene mayor cantidad de grupos básicos que ácidos en la molécula.

8. ¿Cuáles son los aminoácidos presentes en la mayor parte de la fibroína de la seda?R: La fibroína tiene un alto contenido de los aminoácidos glicina, alanina y serina.

9. ¿Cuáles son los monómeros constituyentes de la lana y el pelo?R: Están formados, principalmente, por queratina, proteína fibrosa, rica en cisteína.

10. ¿Cuáles son las características que debe tener una molécula para ser el mo-nómero de un polímero?R: Debe tener un grupo funcional que le permita reaccionar consigo mismo a través de reacciones de adición o con otro grupo funcional igual o diferente a través de reacciones de condensación.

11. Define “estructura primaria de una cadena polipeptídica”.R: Corresponde a la secuencia lineal de aminoácidos de la cadena polipep-tídica, que le confiere su identidad individual.

12. ¿Cuál es la diferencia entre las estructuras secundarias y terciarias de una proteína con la estructura cuaternaria de la misma?R: Las estructuras secundarias y terciarias se originan por las interacciones internas, principalmente enlaces de hidrógeno, de los grupos funcionales CO y NH en una cadena polipeptídica; en cambio la estructura cuaternaria resulta de las interacciones entre distintas cadenas polipeptídicas.

13. Explica brevemente la desnaturalización de una proteína.R: Corresponde a la destrucción, generalmente irreversible, principalmente de la estructura terciaria de una proteína globular por un cambio en el pH o en la temperatura. De esta forma, se pierde la forma esférica resultante de las débiles interacciones intramoleculares y con ello se pierde su acción específica.

14. ¿Por qué las proteínas, el ADN y el ARN se consideran como polímeros?R: Porque están constituidas por la repetición de unidades monómericas. En el caso de las proteínas por polipéptidos y en los ácidos nucleicos por nucleótidos.

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15. Las proteínas presentan una organización estructural que depende de las interacciones entre los aminoácidos que las forman. ¿Cuáles son las carac-terísticas de las estructuras primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria?R: Estructura primaria. Indica la secuencia de los aminoácidos en una cadena polipeptídica.Estructura secundaria. Se refiere a la forma como interacciona una cadena polipeptídica consigo misma a través de enlaces de hidrógeno.Estructura terciaria. Caracteriza la forma en que se curvan o pliegan en el espacio los segmentos del esqueleto peptídico.Estructura cuaternaria. Es la forma como se agrupan espacialmente varias molé-culas de proteínas globulares para formar grandes agregados estructurales.

16. Una hebra de ADN contiene la siguiente secuencia de bases nitrogenadas:

ATC – CCT – TTT – ATT – TCA – ATG

a) ¿Cuál será la secuencia del ARNm?

AUC – CCU – UUU – AUU – UCA – AUG

b) ¿Cuál será la secuencia de aminoácidos de la cadena de proteína formada?

Ile – Pro – Fen – Ile – Ser – Met

17. Una proteína presenta la siguiente estructura primaria de un péptido:

Ala – Val – Lys – Asp – Glu – Met – Ala – ProThr – Leu

a) ¿Cuál podría ser la secuencia de bases nitrogenadas de la hebra de ADN que formó este péptido?

GCT – GTT – AAA – GAT – GAA – ATG – GCT – CCT – ACT – UUT

b) Representa el enlace entre tres de los aminoácidos de la estructura primaria del péptido citado.

Por ejemplo, para el segmento inicial Ala – Val – Lis.


Evaluación capítulo 2 Polímeros sintéticos (Página 59)

Mapas conceptuales y autoevaluación (KPSI)

1. ¿Cuál es la diferencia entre el caucho natural y el caucho vulcanizado?R: El caucho natural es un polímero del isopreno. Cuando se somete a un tratamiento con azufre elemental se producen enlaces S – S entre las cadenas isoprénicas, obteniéndose el caucho vulcanizado.

2. La baquelita es uno de los primeros polímeros sintéticos. ¿A partir de cuáles monómeros se sintetiza?a) fenol y formaldehído b) estireno y butadienoc) caucho natural y alcohol polivinílicoR: Se sintetiza por sucesivas condensaciones entre fenol y formaldehído.

3. Explica por qué una polimerización aniónica se produce de preferencia por ataque de un anión sobre el doble enlace de un alqueno que posee sustitu-yentes atractores de electrones.R: Los sustituyentes atractores de electrones unidos a un doble enlace lo polarizan disminuyendo la densidad electrónica sobre él; luego el ataque de un anión (con carga negativa) sobre el doble enlace está favorecido.

4. Explica por qué una polimerización catiónica se produce de preferencia por ataque de un catión sobre el doble enlace de un alqueno que posee sustitu-yentes dadores de electrones.R: Los sustituyentes dadores de electrones unidos a un doble enlace lo po-larizan aumentando la densidad electrónica sobre él; luego el ataque de un catión (con carga positiva) sobre el doble enlace está favorecido.

5. Explica las diferentes etapas de una polimerización por radicales libres.R: En la primera etapa se produce el radical libre por descomposición de un iniciador, habitualmente un peróxido (Etapa de iniciación).En la segunda etapa, el radical libre reacciona con el sustrato produciéndose el polímero por una reacción en cadena (Etapa de propagación).En una tercera etapa, se produce la combinación de radicales libres terminando de este modo la propagación (Etapa de término).

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6. Nombra al menos cinco polímeros sintéticos de adición y describe estructu-ralmente sus monómeros.R:

Polímero Monómero

Polietileno Etileno

Poliestireno Etenilbenceno

Polipropileno Propileno

PVC Cloruro de vinilo

Teflón Tetrafluoretileno

7. Indica cinco tipos de polímeros sintéticos de condensación e indica, por lo menos, dos usos de cada uno de ellos en la vida cotidiana.R:

Polímero Monómero

Siliconas Lubricantes, selladores.

Poliamidas Fibras textiles para tapices, secadores de pelo, medias.

Policarbonatos Cascos de seguridad, cielos artificiales.

Poliuretanos Espumas, aislantes térmicos.

Polietilen tereftalato (PET) Fibras para confección de ropa, envases para alimentos y bebidas gaseosas.

8. Los polímeros sintéticos se pueden obtener por adición o condensación. ¿Cuáles son las diferencias entre estos dos tipos de procesos de polimerización?R: Un polímero de adición resulta de un proceso de adición consecutiva de una molécula a una cadena sin pérdida de átomos en el proceso; en cambio, un polímero de condensación resulta de la reacción entre sí de monómeros bifuncionales con pérdida de moléculas pequeñas como agua o alcoholes.

9. Clasifica los siguientes productos comerciales como polímeros de condensa-ción o de adición:a) Nylon b) Polietilenoc) Policarbonatos d) Teflóne) Dacrón f) PVCR: Polímeros de adición: b, d , f Polímeros de condensación: a, c, e


10. Escribe el nombre del polímero representado por las siguientes siglas:a) PPb) PVCc) PSd) PETe) PEADR:a) Polipropilenob) Poli(cloruro de vinilo)c) Poliestirenod) Polietiléntereftalatoe) Polietileno de alta densidad.

11. ¿Cuál(es) de los siguientes polímeros artificiales e clasifica(n) como homopolímeros?

I) Polietileno II) Poliestireno III) Caucho naturalA) Sólo IB) Sólo IIC) Sólo IIID) Sólo I y IIE) I, II y IIIR: I, II y III (alternativa e)

Un homopolímero es un polímero formado por la repetición de un solo tipo de monómero. Por ejemplo, polietileno (I) formado sólo por monómeros de etileno, poliestireno formado sólo por unidades de estireno y el caucho natural (III) que está formado sólo por unidades de isopreno.

12. ¿Cuáles de los polímeros citados a continuación se obtienen por condensación?I) PE II) PP III) PET IV) PolicarbonatosA) Sólo I y IIB) Sólo III y IVC) Sólo I y IIID) Sólo II y IVE) Sólo II, III y IV

R: Sólo III y IV. El polietileno (PE) y el polipropileno son polímeros formados por la adición sucesiva de etileno y propileno, respectivamente. En cambio, el polietiléntereftalato (III) se produce por condensación entre tereftalato de dimetilo y etilénglicol y el policarbonato se produce por condensación entre carbonato de difenilo y un difenol (por ej.; carbonato de difenilo y bisfenol A)

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Evaluación de la Unidad 1 Polímeros naturales y sintéticos (Página 63)

Respuestas: 1C 2B 3B 4D 5E 6D 7D 8C 9E 10D 11B 12A 13C 14C 15D 16E 17D 18D 19A 20D 21B 22B 23E

1. De los siguientes polímeros, ¿cuáles tienen un origen natural?I) TeflónII) NylonIII) AlgodónIV) Seda

A) Sólo I y II.B) Sólo II y IIIC) Sólo III y IVD) Sólo I y IIIE) Sólo II y IV

2. Se afirma que, en su estructura de cadena abierta, la glucosa presenta grupos funcionales I) aldehídoII) cetonaIII) alcohol primarioIV) alcohol secundarioV) alcohol terciario

Es (son) correcta(s)A) sólo I, II y III.B) sólo I, III y IV.C) sólo II, III y VD) sólo III, IV y VE) sólo I, III, IV y V

3. El almidón es un polímero natural formado por moléculas deA) ribosa.B) glucosa.C) sacarosa.D) galactosa.E) fructosa.


4. Se afirma que la celulosa se diferencia del almidón enI) su solubilidad en agua.II) en el monómero que lo compone.III) en el enlace glicosídico.

Es (son) correcta(s)A) sólo I.B) sólo IIC) sólo IIID) sólo I y III.E) I, II y III

5. ¿Cuántos tripéptidos pueden resultar de la unión peptídica entre alanina, valina y glicina?A) 2B) 3C) 4D) 5E) 6

6. La hidrólisis enzimática de un ácido nucleico origina los nucleósidos que están constituidosA) sólo por una base heterocíclica.B) sólo por una pentosa.C) sólo por una pentosa y ácido fosfórico.D) sólo por una pentosa y una base heterocíclica.E) por una pentosa, ácido fosfórico y una base heterocíclica.

7. Una aldohexosa es una molécula que contiene A) 1 grupo aldehído y 6 grupos alcohol.B) 1 grupo cetona y 5 grupos alcohol.C) 6 grupos alcohol.D) 1 grupo aldehído y 5 grupos alcohol.E) 1 grupo cetona y 6 grupos alcohol.

8. ¿Cuál de los siguientes polímeros artificiales se clasifica como un polímero termoplástico?A) BaquelitaB) TeflónC) PoliestirenoD) CauchoE) PVC

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9. Los polímeros pueden obtenerse en forma de granulados mediante un proceso deA) moldeoB) vulcanizaciónC) calandradoD) espumaciónE) extrusión

10. En cuál método de procesamiento de plásticos se adiciona un gas para otorgar mayor porosidad al polímero obtenido?A) moldeoB) vulcanizaciónC) calandradoD) espumaciónE) extrusión

11. ¿Cuál es el polímero de mayor uso en la fabricación de bolsas para el em-paque de productos en supermercados?A) PVCB) PolietilenoC) PETD) PoliestirenoE) Polipropileno

12. Uno de los materiales poliméricos que habitualmente no se somete a reci-claje, es elA) teflón.B) polipropileno.C) poliestireno.D) PVC.E) polietileno.

13. ¿Cuáles de los siguientes materiales, son polímeros naturales?I) PVC II) baquelita III) proteínasA) Sólo IB) Sólo IIC) Sólo IIID) Sólo I y IIE) Sólo I y III


14. Son características de un polímero, tener:I) varias unidades de un compuesto llamado monómeroII) propiedades físicas similares al monómero III) propiedades físicas distintas al monómeroIV) masa molar variable

A) sólo IB) sólo I y IIC) sólo I y IIID) sólo I y IVE) sólo I, III y IV

15. Una polimerización por condensación se caracteriza porA) la reacción de monómeros insaturados.B) el desprendimiento de oxígeno durante la reacción.C) la absorción de agua durante el proceso.D) la liberación de moléculas simples durante el proceso.E) el desprendimiento de hidrógeno.

16. ¿Cuál (es) de las siguientes materias primas se pueden usar para producir plásticos orgánicos?I) PetróleoII) Gas naturalIII) Carbón

A) Sólo IB) Sólo IIC) Sólo IIID) Sólo II y IIIE) I, II y III

17. La sigla PP, significaA) Polietileno de alta densidad.B) Poliestireno.C) Poli(cloruro de vinilo).D) Polipropileno.E) Polietileno de baja densidad.

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18. El poli(cloruro de vinilo) proviene de la polimerización deA) DicloroetanoB) DicloroetenoC) CloroetanoD) CloroetenoE) Cloroformo

19. Para fabricar una tubería plástica, el mejor método sería:A) ExtrusiónB) InyecciónC) Extrusión y sopladoD) CalandradoE) Espumación

20. La transferencia de diferentes aditivos desde el material plástico hacia los alimentos, se denominaA) ExtrusiónB) ReciclajeC) CalandradoD) MigracionesE) Oxidaciones

21. Los plásticos que una vez moldeados no pueden modificar su forma, se denominan:A) termoplásticos.B) termorrígidos.C) resinas.D) coloides.E) proteínas.

22. Son polímeros obtenidos por una reacción de condensación:I) Caucho naturalII) ProteínasIII) NylonIV) Poliestireno

A) Sólo I y IIB) Sólo II y IIIC) Sólo III y IVD) Sólo I y IIIE) Sólo II y IV


23. Son polímeros obtenidos por polimerización de adición elI) polipropileno.II) poliestireno.III) poli(cloruro de vinilo).

A) Sólo IB) Sólo IIC) Sólo IIID) Sólo I y IIE) I, II y III

Preguntas abiertas

24. ¿Cuál es la diferencia estructural entre el almidón y la celulosa?

25. ¿Cuál es la estructura del monómero del caucho natural?

26. ¿Cuándo se puede considerar a un polipéptido como una proteína?

27. ¿Por qué no se puede considerar a una proteína como un polímero de un determinado polipéptido?

28. La siguiente estructura corresponde a una parte de un polipéptido:

La hidrólisis de esta parte del polipéptido origina tres aminoácidos. Escribe las estructuras para estos tres aminoácidos, identifícalos y clasifícalos según corresponda como ácido, neutro o básico.

29. ¿Qué tipo de compuestos se producen por hidrólisis de los nucleótidos?

30. ¿Cuáles son los azúcares presentes en los ácidos nucleicos?

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31. ¿Qué diferencia hay entre un nucleótido y un nucleósido?

32. ¿Cuál es el proceso químico que ocurre en la vulcanización del caucho natural?

33. ¿Cómo se produce la polimerización del estireno por radicales libres?

34. Nombra tres polímeros obtenidos por reacciones de condensación.

35. ¿Cuál es la diferencia entre un polímero termoplástico y un polímero termorrígido?

36. Escribe la estructura de un segmento del teflón que se considere como su monómero.

37. ¿Qué problemas pueden presentarse en el reciclaje de los materiales plásticos?


5.1.4 Errores y dificultades más frecuentes

En el tratamiento de esta unidad, es posible encontrar algunas dificultades oca-sionadas por algunas preconcepciones erróneas que los estudiantes manifiestan al momento de abordar los contenidos de cada capítulo.

Con respecto a las estructuras tridimensionales de los polímeros naturales o biomoléculas. Preguntas iniciales:¿Cuáles son las principales funciones de los polímeros naturales?¿Qué diferencia al almidón del glicógeno?¿Por qué las proteínas adoptan diversas estructuras tridimensionales?Animación tridimensional de la hemoglobina: Software (ACDLABS, PYMOL, ARGUSLAB, WEBLAB LITE) o Sitio Web.

Con respecto a la presencia y usos de los polímeros sintéticos en nuestra vida cotidiana.

Preguntas iniciales:

¿Cuáles son los principales usos de los polímeros de adición?

¿Cuáles son los principales usos de los polímeros de condensación?

Animaciones de las diferentes reacciones de polimerización y videos del uso de estos polímeros sintéticos (Por ejemplo: los policarbonatos en la fabricación de gafas ópticas)

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5.1.5 Anexos

5.1.5.1 Material complementario de apoyo a los CMO

Animaciones (applets/flash) para ejercitar y profundizar los temas tratados en la Unidad.

http://www.colegioheidelberg.com/deps/fisicaquimica/

Capítulo 1: Polímeros naturalesEl ADNAnimación que explica qué es el ADN, los tipos de ADN, los procesos de análisis del ADN, sus aplicaciones y enlaces para saber más.

http://www.andaluciainvestiga.com/espanol/cienciaAnimada/cienciaAnimada.asp

Forma cíclica de la glucosaAnimación que simula la constitución de la forma cíclica de la glucosa.

http://www.juntadeandalucia.es/averroes/manuales/glucidos/glucosa.swf

Formación de un disacárido (Maltosa)Animación sobre la formación del disacárido maltosa.

http://www.juntadeandalucia.es/averroes/manuales/glucidos/disacaridos/carbohyd.htmhttp://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biomol/conte-nidos7.htm

Biomoléculas: aminoácidos, proteínas y ácidos nucleicos.Biomoléculas animadas en tres dimensiones.

http://www.um.es/bbmbi/Docencia/Practicas/Medicina/VirtualesMedicina/contenido/biomodel/model3/inicio.htm

Capítulo 2: Polímeros sintéticosAsí se hace una botella de plásticoVideo que muestra el proceso de formación de una botella de plástico.

http://tecnotic.wordpress.com/2008/02/01/asi-se-hace-botella-de-plastico/

Así se hace una bolsa de plásticoVideo que muestra el proceso de formación de una bolsa de plástico.

http://tecnotic.wordpress.com/2008/02/01/asi-se-hace-bolsas-de-plastico/


• Elaboración de Mapas Conceptuales para los capítulos de la Unidad 1: Los polímeros

Capítulo 1: Polímeros naturales

Conceptos Conectores (palabras de enlace)

Polímerosnaturales.

Proteína.

Aminoácido.

Estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria.

Ácidos nucleicos: ADN y ARN.

Nucleótido.

Capítulo 2: Polímeros sintéticos

Conceptos Conectores (palabras de enlace)

Polímerosintético.

Monómero:HomopolímerosyCopolímeros.

Polimerización por adición: aniónica, catiónica y por radicales libres.

Polimerización por condensación.

Procesosindustriales:Moldeooinyección,extrusión,calandrado, espumación.

Identificaciónindustrialdelospolímeros.

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• Autoevaluación (KSPI)Utilizando las categorías siguiente, marque con una X en el recuadro que corres-ponde a su nivel de conocimiento de acuerdo a lo afirmado. Categorías:1. Se lo podría explicar a mis compañeros.2. Creo que lo sé.3. No lo entiendo.4. No lo sé.

Capítulo 1: Polímeros naturales

Afirmaciones 1 2 3 4

Polímerosnaturales.

Proteína.

Aminoácido.

Estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria.

Ácidos nucleicos: ADN y ARN.

Nucleótido.

Capítulo 2: Polímeros sintéticos

Afirmaciones 1 2 3 4

Polímerosintético.

Monómero:HomopolímerosyCopolímeros.

Polimerización por adición: aniónica, catiónica y por radicales libres.

Polimerización por condensación.

Procesosindustriales:Moldeooinyección,extrusión,calandrado,espumación.

Identificaciónindustrialdelospolímeros.


5.1.5.2. Recursos electrónicos para la Unidad 1: Los Polímeros

Capítulo 1: Polímeros naturalesModelos moleculareshttp://www.usal.es/~dbbm//modmol/Ayudas al aprendizaje de bioquímica, biotecnología y biología molecular.http://www.biorom.uma.es/indices/index.html

Capítulo 2: Polímeros sintéticosMacrogalleria: el maravilloso mundo de los polímeros.http://pslc.ws/spanish/index.htmPolímeros: material del futuro.http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/urbano/2006/04/06/150776.phpFicha temática: Polímeros sintéticos y naturalesh t t p : / /www.e duca r ch i l e . c l / Po r t a l . B a s e /Web/Ve rCon ten ido .aspx?GUID=956d0e27-85f4-48ec-bd90-137b6963f06c&ID=136400

Microproyectos de investigación.Polímeros naturales y sintéticosLa propuesta didáctica presentada en este artículo está diseñada con la finalidad de que los alumnos recojan, analicen y procesen saberes y actitudes propias de la actividad científica, y aprendan a utilizarlos en la toma de decisiones sobre problemas sociales actuales. Del mismo modo, permite relacionar los nuevos conocimientos que se proponen con los ya existentes en las estructuras cog-nitivas, realizando una asimilación eficaz de los nuevos contenidos a partir del aprendizaje significativo (Ausubel, 1983).La realización de experiencias y el planteamiento de preguntas abiertas y de situa-ciones simuladas favorecen la transición del pensamiento concreto al abstracto, lo cual es importante para el desarrollo del razonamiento intelectual formal de los estudiantes, al mismo tiempo que motivan a conocer y experimentar qué es realmente la ciencia, a comprender su potencial y sus limitaciones y a integrar diversas disciplinas de estudio.La propuesta relaciona contenidos de Química con temas medioambientales, tecnológicos y sociales. Plantea, además, el aprendizaje de las ciencias a partir del estudio experimental y la discusión de temas de actualidad relacionados con los productos químicos.http://www.rieoei.org/experiencias79.htm (accesada el 20/02/2008)

Software para hacer mapas conceptualesEDraw: es un software para crear mapas conceptuales y mentales, permite dibujar de manera rápida y fácil los mapas mentales y conceptuales (representaciones gráficas de los procesos del pensamiento) para reflexionar sobre un concepto,

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solucionar un problema. Incluye millares de gráficos confeccionados para que el usuario los utilice de manera simple en la elaboración de su mapa.http://www.edrawsoft.com/freemind.php (accesado el 21/02/2008)

FreeMind: es un software para crear y visualizar mapas conceptuales; este pro-grama es software libre (GNU)http://freemind.sourceforge.net/wiki/index.php/Main_Page (accesado el 21/02/2008)

CmapTools: este software, desarrollado por el “Institute for Human and Machine Cognition” (IHMC), de la Universidad de West Florida (Estados Unidos), se diseñó con el objeto de apoyar la construcción de modelos de conocimiento represen-tados en forma de “Mapas Conceptuales” aunque también pueden elaborarse con él “Telarañas”, “Mapas de Ideas” y “Diagramas Causa-Efecto”, todos dentro de un entorno de trabajo intuitivo, amigable y fácil de utilizarhttp://cmap.ihmc.us/


5.1.5.3. Instrumento de evaluación

Nombre del alumno(a):_____________________________________Tema: Evaluación 1 Polímeros naturalesFecha: ____________________________________________________Puntaje total: ______________________________________________Nota: _____________________________________________________

1. Una de las siguientes asociaciones carbohidrato-función no corresponde:A) glucosa – principal fuente de energía del organismo.B) celulosa – constituyente principal de la pared celular de los hongos.C) desoxirribosa – constituyente del ADN.D) maltosa – fuente energética para el desarrollo del embrión de cereales.E) lactosa – fuente energética en mamíferos lactantes.

2. Son considerados compuestos orgánicos constituyentes de los seres vivos a:I. Los carbohidratos.II. El agua.III. Los lípidos.IV. Las proteínas.

A) Sólo I y IIIB) Sólo I y IVC) Sólo II, III y IVD) Sólo I, III y IVE) I, II, III y IV

3. Los nucleósidos son:A) Estructuras constituidas por un azúcar, un grupo fosfato y una base nitrogenada.B) Glicósidos constituidos por una pentosa y un grupo fosfato.C) Glicósidos constituidos por una hexosa y una pentosa.D) Glicósidos constituidos por una pentosa y una base nitrogenada.E) Estructuras constituidas por dos unidades de pentosa y una base.

4. Se considera que la forma piranósica de la D-glucosa es un hemiacetal cíclico producido por la reacción entre:A) El grupo aldehído de la posición 1 y el OH del Carbono 6B) El grupo aldehído de la posición 1 y el OH del Carbono 4C) El grupo OH del Carbono 2 y el OH del Carbono 6D) El grupo aldehído de la posición 1 y el OH del Carbono 5E) El grupo aldehído de la posición 1 y el OH del Carbono 3

Material fotocopiable


5. La molécula de azúcar que forma parte de los ácidos nucleicos:A) Es cualquier D-aldopentosaB) Es D-ribosa ó D-2-desoxirribosaC) Se une a la posición 1 de las purinasD) Está en forma furanósicaE) Ninguna de las anteriores

6. La desoxirribosa:A) Se encuentra en las moléculas de ARNB) Es la D-3-desoxirribosaC) Se encuentra en la forma furanósicaD) Es la L-2desoxirribosaE) Se encuentra en la forma piranósica

7. En la estructura de los polinucleótidos (ácidos nucleicos) el grupo fosfato hace de puente entre:A) el C1 de una pentosa con el C3 de otra pentosa.B) el C3’ de una pentosa con el C3’ de otra pentosa.C) el C3’ de una pentosa con el C5’ de otra pentosa.D) el N9 de una pentosa con el C1’ de otra pentosa.E) el C3 de una pentosa con el N9 de otra pentosa.

Solucionario de la evaluación 1. Polímeros naturales.

1. b); 2. d); 3. d); 4. d); 5. b); 6. c); 7. c) ; 8. c); 9. c)

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5.1.6 Bibliografía de la Unidad

1. R. K, Murray, P. A. Mayes, D. K. Granner, V. W. Rodwell. Bioquímica de Harper. 14ª edición. Editorial Manual Moderno S.A. de C.V., 1997.

2. J. Mc Murry. Química Orgánica. 6ª Edición. Thomson (2004).

3. H. Hart, D. J Hart, y L. E. Craine. Química Orgánica. 9ª Edición. McGraw Hill S.A. de C.V. (1995).

4. J. W. Hill y K.D. Kolb. Química para el nuevo milenio. 8ª Edición. Pearson, Prentice Hall Hispanoamericana, S.A. (1999).

5. R. Chang. Química. 9ª Ed. Española. McGraw Hill, 2007

6. M. A. Fox, y J. K. Whitesell. Química Orgánica. 2ª Edición, Pearson Education, Prentice Hall (2000).

7. T. L. Brown, H. E. LeMay y B. E. Bursten. Química. La ciencia central. 9ª Edición Española. Pearson Educación, 2004.

8. R. H. Petrucci. Química General. 8ª Ed. Española. Pearson Educación, 2003.

9. M.S. Silberberg. Química General , McGraw Hill, 2002.

10. J. W. Moore, J. C. Kotz, C. L. Stanitski, M. D. Joesten, J. L.Wood. El Mundo de la Química. 2ª Ed. Española, Pearson Educación.

11. A. Beiser. Conceptos de Física Moderna. McGraw Hill, 1965.

12. A. González. Riquezas minerales de Chile a nivel mundial. Ed. 2000.

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se caracteriza

por

5.2 Segunda Unidad: Fenómenos nucleares y sus aplicacionesMapa conceptual de la Unidad

Ecuación nuclear: forma gráfica que describe la transfor-

mación de reactantes a productos.

Radioactividad

Detector Geiger de la radiactividad.

Reacción nuclear: conversión de elementos en otros, medi-

ante reacción con algún tipo de partícula,fragmentaciónnuclearennúcleos más livianos, liberación de partículassubatómicas,absorcióno liberación de radiación electro-magnética altamente energética.

Transmutación nuclear: con-versión inducida de un núcleo en

otro de un elemento diferente medi-antebombardeoconpartículas.

Elementos transuránicos: elementos que se encuentran más allá del uranio y se obtienen sinté-ticamente mediante transmutación

nuclear.

Cinética del decaimiento radiactivo: velocidad con que ocurre la desintegración

nuclear.

Aplicaciones de radio-isótopos: en datación, como

trazador y seguimiento de rutas de reacciones, irradia-ción de alimentos, en cursos de aguas y medicina nuclear.

Efectos de la radiación en los seres vivos: daño, tolerancia y beneficios oca-

sionados por radiación.

Series radiactivas naturales: sucesión de reacciones nucle-

ares que experimentan núcleos inestables con Z > 83 hasta convertirse

en un núcleo estable

Datación con C-14: de materiales de origen

orgánico vegetal o animal.

Datación con U-238: de rocas que contengan

este isótopo.

Usos en la medicina: como medio de diagnóstico

y terapéuticos

Serie del uranio-238: que decae e

con una vida media de 4,51 ⋅ 109 años

se representapor una se relaciona

con la

se expresamediante una

se produce mediante

se detecta mediante un

ejemplo

ejemplos

ejemplos

produce

Permite la

Permite la obtención de

es importantede utilidad en

Vida media: tiempo que toma en desintegrase a la mitad una muestra de un radioisótopoespecífico.

Decaimiento radiactivo:desintegración espontánea de un núcleo, generando núcleos

demenormasa,partículaspequeñasyenergía.

Pérdida departículas a, β– o β+ o

bien, captura de β–.



Capítulo Aprendizajes Tiempo (semanas) Recursos didácticos Destrezas científicas

1.Propiedades del

núcleo

Distinguir emisiones radiactivas y sus propiedades 2

Exploremos (1)Actividad indagatoria(1)Concepto clave (2)Para tener en cuenta (11)Actividades (3)Síntesis(1)

Observar, describirpredecir, verificar,formular objetivos, concluir, medir ordenar y clasificar, tabular, registrar datos, graficar, comparar, calcular, relacionar

2.Radiactividad

•Identificarfactoresdelaestabilidad nuclear

•Reconoceryevaluarlosriesgos de emisiones y su protección.

•Reconocerbeneficiosdetecnologíasnucleares

7

Exploremos (1)Actividad indagatoria (1)Concepto clave ( )Para tener en cuenta (10)Actividades (7)Síntesis(1)


3.Fisión y fusión

nuclear

•Reconoceryevaluarlosriesgos de emisiones y su protección.

•Reconocerbeneficiosdetecnologíasnucleares

2

Exploremos (1)Actividad indagatoria(1)Concepto clave (3)Para tener en cuenta ( 8)Actividades (3)Síntesis(1)


Habilidades de pensamiento Recursos tecnológicos

Reflexionar, comprender información, discutir y debatir.Comprender, interpretar, aplicar, inferir, analizar y sintetizar.

Páginas web adicionales sobre fenómenos nucleares• http://www2.tandar.cnea.gov.ar/~scoccola/teaching/nuclear/cap3•http://www.ing.una.py/DIREC_PPAL/ACADEMICO/APOYO/Fisica_III/PDF/clase_11.pdf


• http://www.textoscientificos.com/fisica/radiactividad/riesgos-medioambientales• http://www.nodo50.org/ciencia_popular/articulos/Universo.htm• http://nucleardata.nuclear.lu.se/nucleardata/toi/perchart.htm• http://www.ii.udc.es/areas/inuclear/trabajos/radioisotopos.pdf


Sobre reactor nuclear • http://www.angelfire.com/sc/energianuclear/tipos.html

¿Cómo se formaron los elementos en el universo? • http://www.usal.es/~geozona/planetas/conferencias2003/Daniel%20Galaviz.pdfBomba atómica y de hidrógeno • http://www.arrakis.es/~lallave/nuclear/prac.htmFormación de elementos http://ciencia.astroseti.org/nasa/articulo.php?num=3628&nobar=1• http://desacad.ita.mx/contec/num_17/rev17-4.pdf

Unid

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Páginas 68 a 85

5.2.2. Orientaciones didácticas de la Unidad 2

UNIDAD 2Procesos nucleares y sus aplicacionesLos temas de la presente unidad generalmente han sido parte de la asignatura de Física y en menor escala en Química. Dada esta diferencia es probable que esta unidad aparezca sobredimensionada. Sin embargo, los docentes deben tener presente que estamos educando para el futuro y no es lejana la posibilidad que en Chile se desarrolle la energía nuclear, considerando las limitaciones energéticas actuales. El país requiere de ciudadanos informados que sean capaces de tomar decisiones sobre una base mínima de conocimientos adquiridos en la Enseñanza Media. Esa es la pretensión de esta unidad. De todas maneras el o la docente, según el tiempo de clases disponible, podrá seleccionar lo que considere más importante.

Propiedades del núcleo1

En esta unidad se comentan principalmente las actividades propuestas en cada capítulo.Actividad exploratoria: ¿Qué sabes de los fenómenos nucleares? (Página 69)

Es una revisión de preconceptos que puede tener el estudiante. La mayoría de las preguntas están respondidas en las páginas siguientes del texto.En la actualidad han sido detectados sobre 2000 isótopos.

1. Introducción a las propiedades del núcleo (Página 70)

Actividad indagatoria: Isótopos y su abundancia (Página 70)

Objetivo: Averiguar las composiciones nucleares de 10 elementos.En esta actividad el (la) profesor(a) le puede asignar a cada alumno uno o dos elementos en particular.Llama la atención la gran variedad de isótopos posibles en cada elemento. Si se consideran los elementos desde hidrógeno hasta uranio, en promedio cada elemento posee 3 isótopos estables. Sin embargo, hay 19 elementos que poseen un solo isótopo estable. Entre ellos están: F-19, Na-23, Al-27, P-31, Co-59 y Au-197. En el otro extremo llama la atención la gran cantidad de isótopos estables

La información se puede obtener dehttp://nuclear.f is.ucm.es/webgrupo/archivos/guiones/consulta_tabla_isotopos.pdfhttp://nucleardata.nuclear.lu.se/nucleardata/toi/perchart.htm


de Sn (10), Te (8) y Xe (9). En la medida que aumenta Z crece enormemente la relación entre isótopos estables e inestables. Por ejemplo el plomo posee 4 isótopos estables y 24 inestables.

Actividad indagatoria: Tamaño y densidad nuclear (Página 73)

Objetivo: Estimar dimensiones del núcleo atómico.Se le pide al estudiante que escoja un elemento liviano y otro pesado en el que deben estimar el diámetro y densidad de sus núcleos, suponiendo que son cúbicos.Para un núcleo de número másico A se tiene lo siguiente. El radio de núcleo está dado por R = R0 A1/3 y si se supone que el núcleo es un cubo su arista será 2R0 A1/3. Luego, el volumen del núcleo sería 8 R03 A.Como R0=1,33•10–13cm.,VN=1,88•10–38AysumasaMN=A•1,6606•10–24g, la densidad del núcleo sería:

313338

24

N

N cm/g1082,8cm1088,1A

g106606,1AVM

⋅=⋅⋅

⋅⋅= −

−

Esta densidad es algo menor que la expresada para un núcleo esférico, debido a que el volumen de un cubo es algo mayor que la esfera inscrita en él.Si se selecciona el carbono-12 el volumen del núcleo sería

VC=12•1,88•10–38 cm3ysudiámetro6,1•10 –13 cmNº núcleos de C-12 en 1 cm3=4,4•1036, cantidad mucho mayor que el nú-mero de Avogadro.Masa de l cm3=12•4,4•1036•1,6606•10–24g=8,8•1013g=8,8•107 toneladas

Cada una de estas cifras son especulativas, pero serían cantidades posibles si los átomos colapsaran hasta condensar el tamaño de los núcleos, proceso que puede ocurrir en los “agujeros negros”.

Actividad indagatoria: Isótopos, abundancias, núclidos y espín (Página 74)

Objetivo: Averiguar la cantidad de isótopos de neón y sodio.

Se hace la salvedad que en algunos textos se utiliza el vocablo “nucleido” en vez de núclido.1. Del neón se conocen 8 isótopos con A comprendidos entre 17 y 24. Son

estables los isótopos Ne-20 (90,92 %) Ne-21 (0,257 % y Ne-22 (8,82 %).

Unid

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De sodio se conocen 7 isótopos, con A entre 20 y 26. Es estable solo el Na-23 (100 %).

2. Algunos valores de espín: Con I =1/2, H, T-3, C-13, F-19

Con I = 1, D-2, Li-6, N-14. Con I = 3/2, Li-7, B-11, Na-23.

2. Estabilidad nuclear (Página 74)

Actividad de aplicación: Determinación de núclidos estables e inestables (Página 77)

Objetivo: Construir un cinturón de estabilidad a partir de algunos núcleos estables.La idea básica de esta actividad es trazar una curva a través de los valores de N/A de núcleos estables y luego trazar un par de curvas paralelas con 0,1 uni-dad hacia arriba y hacia abajo para delimitar aproximadamente un cinturón de estabilidad nuclear. Se podrá establecer de los núclidos considerados que Si-25, Cr-52, Zn-64 y Au-197 caen dentro de la zona estable. Las especies Na-33 y Ca-50 son inestables.

Actividad indagatoria: Núclidos estables (Página 78)

Objetivo: Ubicar en una tabla de isótopos núcleos que posean los números mágicos (Z o N) igual a: 2, 8, 20, 28, 50, 82 y 126. Los núcleos que poseen números mágicos Z o N, son de gran estabilidadEn la siguiente tabla están en negritas los números mágicos que tienen relación con núclidos estables.

Elemento He O Ca Si Sn Pb

Z 2 8 20 28 50 82

N 2 8 20 30 68 126

N/Z 1 1 1 1,07 1,36 1,54

Si se relacionan los valores de N/Z con los de la página 76 se observará una gran coincidencia.

Energía nuclear de enlace o energía de ligadura (Página 81)


Actividad de cálculo: Energía nuclear de enlace (Página 81)

Objetivo: Determinar la energía nuclear de enlace por nucleón para el deuterio y para el hierro.

Masas y equivalencias de unidades importantes

Partícula Masa

Electrón 5,486 • 10–4 u

Protón 1,00728 u

Neutrón 1,00866 u

Equivalencias

Velocidad de la luz : c = 2,998 • 108 m/s

Unidad de masa atómica: 1 u = 1,66054 • 10–27 kg

Constante de Avogadro: NA = 6,022 • 1023 mol–1

Conversión de energía: 1 eV = 1,602 • 10–19 J

1 millón de electrón-voltios: 1 MeV = 1 • 106 eV = 1,602 • 10–13 J

Equivalencia masa –energía: 1 u = 931,5 MeV

El cálculo de la energía nuclear de enlace se basa en establecer la diferencia de masa entre un núcleo y la cantidad de protones y neutrones que contiene.El principio general es manejar las masasen unidades de masa atómica:Masa de núcleo = masa de átomo - masa de Z electronesDefecto de masa Δm = masa de núcleo – masa (Z electrones + N neutrones)El valor de Δm es negativo lo que significa que en la formación del núcleo se libera energía equivalente al defecto de masa. Finalmente, la conversión a energía es

ΔE = Δm•931,5MeV/u

Para deuterio se obtiene 2,22 MeV, siendo su energía de enlace por nucleón Eb = 1,11 MeV.Para Fe-56 que tiene 26 electrones, 26 protones y 30 neutrones, se obtiene un defecto de masa Δm = 0,52840 u, los que en unidades de energía corresponden a ΔE = 492,2 MeV. Para la energía de enlace por nucleón se obtiene Eb = 8,79 MeV, que corresponde al valor máximo observado en la curva de energías de enlaces nucleares.

Unid

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1. Reacciones nucleares (Página 88)La reacciones nucleares son procesos de conversión de unos elementos en otros, mediante reacción con algún tipo de partícula, fragmentación nuclear en núcleos más livianos, liberación de partículas subatómicas, absorción o liberación de radiación electromagnética altamente energética.

Actividad exploratoria: Comparación de las reacciones químicas con las reacciones nucleares (Página 88)

Se destacan las características fundamentales que diferencian las reacciones químicas de las nucleares. ¿Cómo son comparativamente las velocidades de reacción?

Tanto en lo químico como en lo nuclear hay reacciones lentas y rápidas.Destaca las características fundamentales que diferencian estos dos tipos de reacciones.

En cada tipo de reacción:•¿Quéseconservadereactanteaproducto?

•¿Cómoes lanaturalezadel reactanteydelproductoenambos tiposdereacciones?

•¿Quécaracterizaauncompuestoyaunnúclido?

•¿Enquéconsisteuncambioquímicoyuncambionuclear?

•¿Hayliberaciónoabsorcióndeenergía?

•¿Cómoinfluyenlapresión,temperatura,concentración,lapresenciadecata-lizadores en ambos casos?

•¿Cómosoncomparativamentelasvelocidadesdereacción?

Páginas 86 a 109

Radiactividad2


Reacciones químicas Reacciones nucleares

Naturaleza química de los reactantes y de los productos

Una sustancia se convierte en otra, pero sus átomos no pierden su identidad.

Los átomos de un elemento se convierten en átomos de otros elementos.

Conservación de la masa La masa se conserva de reactantes a productos Hay un leve cambio en la masa en reacciones

altamente energéticas

¿Qué se rompe y qué se forma?

El cambio químico se produce por la ruptura y formación de enlaces en los que participan sólo

los electrones.

En el cambio nuclear pueden participar protones, neutrones, electrones y otras

partículas elementales. Los electrones orbitales raramente participan.

Magnitud del cambio energético

La reacciones van acompañadas por la absorción o liberación de cantidades de energía relativamente pequeñas y cambios de masa no

detectables.

Las reacciones van acompañadas por absorción o liberación de grandes cantidades

de energía y cambios de masa medibles.

Velocidad de la reacción. ¿De qué

depende?

Las velocidades de reacción se ven influidas por la temperatura, presión, concentración, presencia de catalizadores y por el tipo de

compuesto.

Las velocidades de reacción se ven afectadas por la cantidad de núcleos presentes, pero

no por la temperatura, presión o uso de catalizadores.

2. Decaimiento radiactivo (Página 89)

Actividad de aplicación: Estimación de la razón N/Z (Página 93)

Objetivo: Determinar N/Z del núcleo-padre y del núcleo-hijo en diferentes tipos de decaimientos radiactivos.Las reacciones nucleares anteriores a la actividad, son un buen ejemplo para ilustrar los diferentes tipos de decaimientos. Cada caso hay que confrontarlo con un cinturón de estabilidad relativamente detallado para percibir que el núcleo en su decaimiento poco a poco se acerca al sector de estabilidad.

a) Núcleos a la izquierda del cinturón de estabilidad Los núcleos que se encuentran a la izquierda del cinturón de estabilidad poseen un exceso de neutrones y al emitir una partícula (- reducen el valor de N/Z acercán-dose a la zona estable. El Protactinio-234 resultante es una especie radiactiva que continúa en decaimiento, no así con el nitrógeno-14 que es un núcleo estable.

Reacción (N/Z)Padre (N/Z)Hijo

Th23490 → Pa234

91 + e01− (234 – 90)/90 = 1,60 (234 – 91)/91 = 1,57

C146 → N14

7 + e01−

(14 – 6)/6 = 1,33 (14 – 7)/7 = 1

Unid

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b) Núcleos por debajo del cinturón de estabilidadEmisión positrónica (+)Los núcleos por debajo del cinturón de estabilidad poseen un exceso de proto-nes, que se reduce por la vía de emisión de una partícula (+ o bien por captura electrónica. De esta manera aumentan el valor de N/Z.


Na2211 → Ne22

10 + e01 (22–11)/11 = 1 (22–10)/10 = 1,2

C116 → B11

5 + e01 (11–6)/6 = 0,83 (11–5)/5 = 1,2

•Capturaelectrónica


Ar3718 + e0

1− → Cl3717 (37–18)/18 = 1,05 (37–17)/17 = 1,18

c) Núcleos con número atómico igual o superior a 84La emisión de partículas alfa produce leves incrementos en la razón N/Z, llegando solo a un núcleo estable en plomo-206.


U23892 → Th234

90 + He42 (238 – 92)/92 = 1,59 (234 – 90)/90 = 1,60

Po21084 → Pb206

82 + He42 (210 – 84)/84 = 1,50 (206 – 82)/82 = 1,51

Cinética del decaimiento radiactivo (Páginas 93 a 94)

Sin duda alguna lo más conocido en este tipo de fenómenos es la vida media del decaimiento radiactivo, especialmente el caso del carbono-14.

Sugerencias al o la docente:a) El decaimiento radiactivo es un proceso estadístico de una muestra macros-

cópica. Lo que se sabe es que después de una vida media decae la mitad de los núcleos radiactivos. Por ejemplo, un átomo de C-14 no necesita esperar 5730 años para decaer. Si el tiempo de vida media es muy largo, un núcleo en particular de la muestra puede decaer de inmediato o decaer en 100 mil años.

He

He


b) Los núcleos en general en forma libre casi no existen, forman parte de un átomo, y además el átomo es parte de una molécula de un compuesto. Por ejemplo, si ocurre la reacción nuclear

C146 N14

7 e01−

y el carbono se encuentra en la forma de dióxido de carbono, suponiendo que estas moléculas no participan en ningún proceso en más de 10 mil años, lo que estaría ocurriendo en realidad es la transformación o transmutación.

CO2 NO2 + e01−

Lo más probable es que las moléculas de CO2 sean absorbida por las plantas, pero igual seguiría ocurriendo el decaimiento del carbono en las moléculas donde se encuentre.

c) En el caso específico de carbono-14 se debe tener presente que todo ser vi-vo posee corporalmente una cantidad de estos átomos. Mientras está vivo a través del proceso metabólico incorpora y elimina moléculas con carbono-14, manteniendo un equilibrio. Normalmente emite electrones por la transforma-ción de C-14 a N-14. Se estima que en 1 gramo de C-14 ocurren alrededor de 15 desintegraciones por segundo. Estas desintegraciones ocurren con esta velocidad mientras el ser permanece vivo. Una vez que muere se interrumpe el ciclo metabólico y comienza poco a poco a reducirse la velocidad de desin-tegraciones en el tiempo. Como el decaimiento es exponencial, teóricamente es impredecible cuando se desintegra el último núcleo de C-14 remanente.

Actividad de aplicación: Desintegración del Mo-99 (Página 95)

Objetivo: Confeccionar un gráfico de masa versus tiempo en unidades de vida media.Se dispone de 1 mg del isótopo que posee una vida media de 66 días.A partir del grafico se puede deducir que después de 5 vidas media se ha des-integrado sobre 0,97 mg del molibdeno inicial. Después de 2 vidas media (132 días) aún queda 0,25 mg sin desintegrar. La última pregunta es más compleja, la cual requiere del uso de las ecuaciones indicadas en el texto del estudiante:

teNN λ−= 0 y λ=

693021

,t /

Si se sustituye una en otra y luego se toma logaritmo natural se obtiene,

tNN

ln693,0

t

0

2/1 =−

donde N0 es la muestra original y N lo que queda después de transcurrir un tiempo t. Los tiempos transcurridos para 40 %, 60% y 80% son 48,6 días, 87,3 días y 153,3 días, respectivamente.

N = N0e

Unid

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Actividad de aplicación: Datación con C-14 (Página 96)

Objetivo: Averiguar la edad de vestigios de carbón.

R: La cantidad de desintegraciones por minuto y por gramo de carbono es proporcional a N indicado en una fórmula anterior. El valor actual es N0 = 15,3 desint/s g y el observado en una muestra del pasado es 3,1 desint/s g. Mediante aplicación de la formula indicada en la actividad anterior se obtiene un tiempo de 13200 años.

3. Series radiactivas naturales (Página 77)

Actividad de aplicación: Serie radiactiva del Uranio-238 (Página 98)

Objetivo: Analizar la serie de desintegración del uranio-238La siguiente tabla resume todas las desintegraciones que ocurren a partir de U-238, de la cual se pueden responder todas las preguntas. Un aspecto interesante es que donde hay U-238, se encuentran todos los elementos que se indican en la tabla en diferentes proporciones y con distintas vidas media. Como la primera desintegración es la más larga, es, entonces, la más lenta y por lo tanto determina la velocidad del todo el proceso radiactivo.

Reacción de decaimiento Vida media

U23892 → Th234

90 + He42 4,51×109 años

Th23490 → Pa234

91 + β−01 24,1 días

Pa23491 → U234

92 + β−01 6,75 horas

U23492 → Th230

90 + He42 2,48×105 años

Th23090 → Ra226

88 + He42 8,0×104 años

Ra22688 → Rn222

86 + He42 1,62×103 años

Rn22286 → Po218

84 + He42 3,82 días

Po21884 → Pb214

82 + He42 3,1 minutos

Pb21482 → Bi214

83 + β−01 26,8 minutos

Bi21483 → Po214

84 + β−01 19,7 minutos

Po21484 → Pb210

82 + He42 1,6×10–4 años

Pb21082 → Bi210

83 + β−01 20,4 años

Bi21083 → Po210

84 + β−01 5,0 días

Po21084 → Pb206

82 + He42 138,4 días

Pb20682 Estable


4. Transmutación nuclear (Página 99)

Aunque son muchas las transmutaciones posibles, una de las más importantes es la reacción

He42 + Be9

4 C126 + n1

0

que llevó al descubrimiento del neutrón. James Chadwick, en 1932, al bom-bardear Be-9 con partículas, obtuvo C-12 y un neutrón, el que no había sido descubierto hasta ese momento por carecer de carga y de no disponerse la metodología apropiada.

Aceleradores de partículas (Página 100)

Sobre este tipo de aceleradores se encuentra información relativamente básica en las páginas:http://www.cchen.cl/index.php?option=com_content&task=view&id=245&Itemid=84http://alojamientos.us.es/cna/Ciclotron.htmhttp://fisica.ciencias.uchile.cl/nuclear/instalaciones/historia.htmlhttp://aula2.elmundo.es/aula/laminas/lamina1134988431.pdf

5. Aplicaciones de radioisótopos (Página 101)

En el texto del estudiante se mencionan los usos más tradicionales. Es un área muy interesante que se aplica en nuestro país a la que no se le da mucha difusión pro-bablemente para no influir negativamente en usos pacíficos de radioisótopos.

En la agricultura tiene enormes aplicaciones que se citan de manera resumida:

• EneficaciadeaprovechamientodefertilizantesfosfatadosseusaP-32yennitrogenados se usa N-15. El P-32 permite estimar cuanto fertilizante se le puede suministrar a una plantación a fin de no excederse en el consumo, ya que un exceso contamina el agua. Permite aminorar el daño al medio ambiente y rebaja los costos de la producción agrícola.

• Elusodeciertosisótopospermiterealizarmutacionesgenéticasdesemillas y fortalecer la resistencia a enfermedades, provocadas por plagas e insectos.

• Elusoderadioisótoposprolongalavidadeconservacióndeali-mentos mediante irradiación, la que mata a organismos patógenos, insectos como la mosca de la fruta y polillas. La lucha contra algunos insectos opera vía de esterilización de machos que no producen descendencia.

En red: En la siguiente página encuentras suficiente infor-maciónhttp://nucleardata.nuclear.l u . s e / n u c l e a r d a t a / t o i /perchart.htm

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• Ensuma, laradiaciónevitariesgosa lasaludprovenientesdealimentos,los que se pueden almacenar por períodos más largos, se desinfectan gra-nos, legumbres, frutas, pescado desecado y en general productos del mar congelados.

Un aspecto muy importante es destacar que los alimentos irradiados con radia-ción ionizante no producen radiactividad en la personas. Todos los alimentos son irradiados incluyen el logotipo internacional llamado radura.

Profundización de contenidos

Actividad de aplicación: Uso del isótopo I-131 (Página 103)

Objetivo: Establecer la permanencia del isótopo I-131 en el organismo.Para el desarrollo de la actividad se considera la tabla de la página 104.El I-131 se utiliza en el diagnóstico de funcionamiento de las glándulas tiroides. Supone que a una persona se le suministra una muestra que contiene 1 mg de yodo en la forma de NaI.

¿Qué cantidad de la muestra original permanece en el organismo de la persona después de 1, 5, 10 y 100 días?

Tiempo/días 1 5 10 100

Porcentaje de lo que aún queda en el organismo 91,8 % 65,2 % 42,5 0,02 %

¿Cuándo termina el decaimiento completo del yodo suministrado?R: El suministro a un paciente yoduro de sodio, dopado con I-131 de una vida media de 8,1 días, garantiza que en poco tiempo disminuye la emisión ( la que permite un estudio controlado de la tiroides. Se sugiere utilizar la fórmula de desintegración nuclear para estimar la cantidad de la muestra radiactiva remanen-te. En forma teórica la muestra decae totalmente en un tiempo excesivamente largo. Al cabo de un año prácticamente no queda nada.

Las siguientes páginas web proporcionan informaciones muy claras sobre usos de la radioterapiahttp://www.ii.udc.es/areas/inuclear/trabajos/radioisoto-pos.pdf

Funciones de la Comisión Chilena de Energía Nuclear (CHEN)http://www.cchen.cl/index.php?option=com_content&task=view&id=165&Itemid=84


Actividad Exploratoria: Energía nuclear (Página 111)

La actividad tiene por objetivo informarse de los Centros de Energía Nuclear en el mundo, ya sea para obtener energía o para investigación.Los alumnos pueden encontrar información en internet anotando reactores nucleares en el mundo. A modo de resumen, en aproximadamente 35 países existen 440 reactores funcionando para producir energía. A su vez hay alrededor de 40 reactores en construcción. Estados Unidos posee 104 reactores, Francia 59, Japón 56, Rusia 31. En Latinoamérica Brasil y Argentina tienen 2 cada uno. La mayor parte de los países poseen reactores de investigación y para producir isótopos que surten necesidades en medicina, agricultura y la investigación básica. Chile posee 2 reactores de esta naturaleza uno en La Reina y en Lo Aguirre (RM).

1. Fisión nuclear (Página 101)

Fisión nuclear en un reactor de U-235 (Página 112)

En el texto se indican solo 4 reacciones de la fisión del uranio, pero la producción es mayor con diferentes rendimientos. Se señala que la fisión de uranio-235 da lugar a unos 200 isótopos diferentes de unos 35 elementos, cuyos números atómicos Z están comprendidos entre 30 y 65. Esto es equivalente a un rango de números másicos comprendidos en-tre 70 y 160 La figura adjunta muestra los porcentajes de rendimiento de los diferentes isótopos que se producen en la fisión. Claramente el rendimiento es mayor en isótopos en torno a A = 90 y A = 140.

Páginas 110 a 123Fisión y fusión nuclear

3

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Bomba de hidrógenoEn el texto del alumno en la página 116 se hace referencia solo a la bomba atómica que opera vía fisión nuclear.La bomba H es un artefacto explosivo también llamado bomba termonuclear es muy superior a la bomba atómica en un factor de unas mil veces superior. Utiliza un deuteriuro de litio-6 (LiD) como combustible. La detonación de la bomba ocurre en dos etapas: reacción de fisión (usa uranio o plutonio) seguida de una fusión nuclear. La primera produce una temperatura tan alta que es aprovechada por la segunda, que libera una enorme cantidad de energía.

Algunas de las reacciones importantes son:

D21 + T3

1 → He42 + n1

0

Li63 + D2

1 → 2 He42

D21 + D2

1 → T31 + H1

1

La primera bomba H de carácter experimental fue explotada en 1952 por EE.UU. en un atolón de las Islas Marshall con un poder de 10,4 Mt (megatones).

Actividad experimental: Simulación de la fisión nuclear (Página 114)

La experiencia trata de simular una fisión, colocando una gota de aceite co-mestible suspendida en una mezcla agua alcohol. Colocar una cucharadita de aceite en la mezcla con sumo cuidado, porque de lo contrario se divide antes. Lo importante es tratar de colocarla en el centro de la mezcla. Todo está en el control de la densidad de la mezcla. Si se agrega agua o alcohol adicional debe ser prácticamente con un gotario, de lo contrario con mucha facilidad se va al fondo o queda en la superficie. Una vez colocada la gota en el centro de la mezcla basta tocarla con un lápiz o cuchillo y se secciona.

Actividad indagatoria: Debate sobre la energía nuclear (Página 116)

El profesor o profesora debe promover el debate de manera que se planteen las diversas opiniones que existen en nuestra sociedad. Los que estén a favor o los que estén en contra del desarrollo nuclear, deben fundamentar su posición.

En redhttp: / /www.at inachi le .cl /node/2503http://www.cchen.cl/


2. Fusión nuclear (Página 117)

Actividad de aplicación: Nucleosíntesis especulativa (Página 121)

En esta actividad el estudiante debe proponer la síntesis de: deuterio, tritio, helio-3, berilo-7, litio-7, nitrógeno-13, carbono-13 y nitrógeno-14. Cada núcleo producto debe provenir de un núcleo cualquiera que sea impactado por protones, neutrones o núcleos de helio. Puede incluir la liberación de neutrones, protones, partículas β– o β+,Algunas de las reacciones posibles son:

β+ = 0+1e β– = 0

-1e 11H + 1

0n 21D + g

11H + 1

1H 21D + β+ + neutrino

21D + 1

1H 32He + g

32He + 3

2He 42He + 2 1

1H32He + 4

2He 74Be + g

74Be + 0

-1e 73Li + neutrino

126C + 1

1H 137N + g

137N 13

6C + 0+1e + neutrino

136C + 1

1H 147N

Proyecto de científico Riesgos y beneficios del uso de la energía nuclear (Página 125)

Para el desarrollo de este proyecto se sugieren páginas web como las siguientes:http://www.textoscientificos.com/fisica/radiactividad/riesgos-medioambientaleshttp://www.textoscientificos.com/fisica/radiactividad/riesgos-problemashttp://www.textoscientificos.com/fisica/radiactividad/desechos-radiactivoshttp://www.textoscientificos.com/fisica/radiactividad/disposicion-residuos-radiactivos

5.2.5.1. Actividades complementarias para la Unidad

Actividades de investigaciónEl profesor o la profesora podría hacer con su curso las actividades de investigación que se proponen aquí, de modo de ver aplicaciones de la radioactividad en la actualidad y muchos de sus usos, así como también, investigar sobre los inicios de la misma desde el punto de vista histórico.

1. Marie Curie (1867-1934) Premio Nobel de física en 1903 y Premio Nobel de química en 1911. Se podría considerar como una de las pioneras de la radioactividad. Su historia es muy fascinante. Su sacrificio por la ciencia, ha

En red:sobre el origen de los elementoshttp://www.textoscientificos.com/quimica/ inorganica/origen-elementoshttp://www.geologia.unam.m x / a c a d e m i a / t e m a s /nucleosintesis.html

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inspirado novelas y realizados películas de largometraje sobre su extraordi-naria vida. El profesor podría proponer al curso investigar sobre Marie Curie, sobre su vida, sobre sus importantes premios y descubrimientos. Incluso, podía hacerse una pequeña representación sobre algún pasaje importante de su vida o ver alguna de las películas que se han hecho sobre ella. Los siguientes enlaces pueden ser de gran ayuda:http://www.aip.org/history/curie/contents.htm, http://www.quimicaweb.net/webquests/marie_curie/marie_curie_y_la_radiactividad.htm, http://www.astrocosmo.cl/biografi/b-m_curie.htm, http://www.geocities.com/fcueto/Ciencia/Curie.htm,

2. Investigar sobre el nacimiento, vida y muerte de las estrellas, como producen su energía, cual es su combustible, relacionarlo con la “fusión fría”, averiguar si es posible realizar este tipo de reacción nuclear en nuestro planeta como fuente de energía, los pro y los contra, etc. Los siguientes enlaces pueden ser de gran ayuda: http://www.astrocosmo.cl/h-foton/h-foton-03_02.htm, http://www.tayabeixo.org/articulos/energia_estrellas.htm, http://www.nasa.gov/, http://erenovable.com/2006/06/01/fision-nuclear/.

3. Para la arqueología es de vital importancia el encontrar la fecha exacta de sus descubrimientos arqueológicos y verificar la veracidad de los mismos. Un caso emblemático de mito y realidad, ha sido la datación del “Santo sudario de Turín” o la autentificación de algunas momias egipcias y precolombinas, debido al gran número de falsificadores de reliquias arqueológicas. Investigar en qué consiste la datación radiactiva, cuáles son sus principales usos y dón-de y cuándo ha sido de vital importancia para la autentificación de tesoros arqueológicos. Los siguientes enlaces pueden ser de gran utilidad: http://es.geocities.com/guijuelo10/datacion_c14.htm, http://oldearth.wor-dpress.com/2008/05/21/datacion-por-carbono-14-la-ciencia-y-la-religion-se-dan-la-mano/, http://sabanasanta.bitacoras.com/archivos/2006/02/07/la-prueba-del-carbono-14, http://www.answersingenesis.org/Espanol/docs/FRACASO.asp .

4. Investigar los pro y los contras de utilizar la energía nuclear como fuente de energía. Investigar el funcionamiento de un reactor nuclear y sus problemas. Hacer preguntas como: ¿Qué pasó en Chernóbil? ¿Podrá Chernóbil volver a ser lo que fue? Los siguientes enlaces pueden ser de gran utilidad: http://www.din.upm.es/trabajos/cherno/chernobil.html, http://archivo.greenpeace.org/chernobil/chernobil.htm, http://waste.ideal.es/chernobil.htm, http://www.who.int/mediacentre/news/releases/2005/pr38/es/index.html, http://estaticos01.cache.el-mundo.net/elmundo/2001/graficos/abril/sema-na3/cherno.swf.


5.2.3. SolucionariosEvaluación del capítulo 1 Propiedades del núcleo (Página 85)

1. ¿Qué investigadores descubrieron el electrón, protón y neutrón?R: J.J. Thomson, E. Rutherford, J. Chadwick

2. ¿Por qué un núcleo con A par puede tener espín I = 0, 1, 2, etc. y uno con A impar puede tener espín 1/2, 3/2, 5,2, etc.?R: El espín de un núcleo es la suma vectorial de los espines de los protones (I = 1/2) y neutrones (I = 1/2). Se pueden sumar o restar. En deuterio-2 (2 nucleones)es I = 1/2 + 1/2. En carbono-12 (12 nucleones I = 6 1/2 – 6 1/2 = 0, en Litio-7 (7 nucleones)) I = 5 1/2 – 2 1/2 = 3/2.

3. Entre los siguientes núclidos ¿cuáles son entre si: isótopos, isótonos o isóbaros?

Zn6430 Se76

34 Zn7230 Kr76

36 Ga7331 Ge76

32

R: Isótopos: Zn6430 y ; Zn72

30 Isóbaros: Se7634 y Ge76

32 ; Isótonos: Se7634 , Zn72

30

y Ga7331

4. La energía total de enlace nuclear para los núcleos C126 y U238

92 son 92,15 MeV y 1804 MeV, respectivamente. ¿Cuáles es la energía nuclear de enlace por nucleon en cada caso? Comparar con el gráfico de la página 77.R: 7,68 MeV y 7,58 MeV

5. LaTierrarecibeenpromediodesdeelSol1,5•1019 kJ de radiación en un día. ¿A qué masa equivale esta radiación?R: 167 ton

6. En las ecuaciones siguientes, ¿qué núclidos o partículas faltan?

a) H 1

1 + H 1

1 β−01 + D2

1 ; Falta

b) H 1

1 + H 1

1 + D21 , β0

1 ; Falta

c) 4 H 1

1 He + ? 4

2 ; Falta 2 β01

7. Demostrar que en la reacción nuclear

D21 + D2

1 T31 + H1

1

se liberan aproximadamente 4 MeV. La masa de un átomo de tritio es 3,01605 u.

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Sugerencia: Estimar primero por separado los defectos de masa de deuterio y de tritio y luego estimar la energía liberada de manera similar como se calcula en una reacción química, es decir, energía del producto menos la energía de los reactantes.R: Descontada la masa de los electrones: Defecto de masa= masa productos - masa reactantes, (3,01550+1,00728) – 2( 2,01355= 0,00432 u = 4,024 Mev

Evaluación del capítulo 2 Radiactividad (Página 109)

1. ¿Qué significado tiene que un material radiactivo tenga 2 o 3 vidas media?R: Significa que de la muestra original en 2 y 3 vidas media ha decaído el 75% y 87,5%, respectivamente.

2. ¿Qué dificultades tiene el uso de carbono-14 para datar materiales con más de 4 vidas media?R: Cuando han transcurrido 4 vidas media (aprox. 23 mil años) del C-14 ha decaído más del 93% del material orgánico inicial, lo que a su vez im-plica una disminución de la sensibilidad acompañada de una imprecisión del método.

3. El isótopo del hidrógeno H31 , tritio, es radiactivo y emite una partícula β

con una vida media de 12,5 años. ¿Qué porcentaje de una muestra original de tritio quedan después de 25 años.R: Después de 25 años queda el 25% e la muestra original.

4. El isótopo del helio He32 es estable, pero He2

2 nunca ha sido detectado, es decir no existe. ¿Por qué?R: El He-2 no existe porque es insostenible un núcleo con solo 2 protones y carente de neutrones. La presencia de un número moderado de neutrones otorga estabilidad a los núcleos.

5. Los núcleos O148 y O19

8 son inestables. Observando la figura del cinturón de estabilidad ¿qué tipos de partículas emiten para alcanzar un núcleo estable?R: O-14: Está bajo del cinturón de estabilidad, emite un electrón y forma N-14. O-19, bajo el cinturón de estabilidad, emite un positrón y forma F-19.


6. ¿Cómo decaen los radioisótopos que tienen neutrones o protones en exceso? Piensa en el cinturón de estabilidad.R: Un núcleo con exceso de neutrones tiene N/Z alto, decae por emisión de electrones.Con exceso de protones N/Z es bajo y emite un positrón o captura un electrón.

7. Según la actividad de la página 77. ¿Cuáles de los siguientes núclidos pueden ser estables?

O208 y Li9

3

R: Ambos núcleos están a la izquierda del cinturón de estabilidad. Son inestables y decaen por emisión de electrones.

8. El radio-226 experimenta un decaimiento espontáneo formando los gases radón y helio. Discute la validez de la afirmación: “El radio es un compuesto químico formado por radón y helio”.

R: La afirmación es falsa. Un núcleo de un átomo de radio no es un com-puesto químico. Además, un átomo no es una mezcla de 2 átomos.

9. Discute la validez de la afirmación: “La radiactividad es una propiedad del núcleo de un átomo de un elemento y no del compuesto en que se en-cuentra el elemento”.

R: Un elemento radiactivo puede estar presente en más de un compuesto quí-mico y decae de la misma manera, independiente del tipo de compuesto.

10. Determina qué tipo de núclido se forma en los siguientes casos. Escribe las respectivas ecuaciones.

a) Neptunio-232 captura un electrón. Forma U-232

b) N127 emite un positrón y da lugar a C-12.

c) Na2611 emite un electrón y da lugar a Mg-26

d) Bi21283 emite una partícula alfa y da lugar a Tl-208

e) Li93 emite un neutrón y da lugar a Li-8.

11.Unarocatiene2,7•10-4moldeU-238(vidamedia4,51•109 años) y 1,1•10-4 mol de Pb-206. Suponiendo que el plomo proviene de la des-integración del uranio. ¿Cuál es la edad de la roca?

R: De U-239 queda 0,00027 mol, pero en un comienzo era (0,00027 + 0,00011) mol. Permanece como U-238 el 71% del uranio original. Con la ecuacióncinéticaseestimaunaedadde2,2•109 años

12. El Al2713 se puede convertir en P30

15 . ¿Qué tipo de partícula interviene en la transmutación?

R: Al-27 absorbe He-3 y forma P-30.

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Evaluación del capítulo 3 Fisión y Fusión nuclear (Página 123)

1. Complete las siguientes reacciones nucleares

(a) Cf24998 + B10

5 Lr257103 + (2 neutrones)

(b) Cf24998 + Sg263

106 + n4 10 (Oxígeno-18)

(c) U23892 + C12

6 + n6 10 (Californio-244)

(d) + He42 Bk243

97 + n10 (Américo-240)

2. Entre la fisión y fusión nuclear a) ¿Qué clase de proceso da lugar a la formación de núcleos más

pesados? b) ¿Cuál produce núcleos más livianos? R: La fusión produce núcleos más pesados mediante choques entre partículas

o núcleos más livianos. La fisión origina núcleos más livianos.

3. ¿Cómo explicas que la fisión del uranio-235 puede llegar a una reacción en cadena?

R: La fisión produce más neutrones que los que se emplean inicialmente. Los neutrones excedentes quedan disponibles para fusionar un mayor número de núcleos de uranio. De no existir barras de control la reacción en cadena es imparable.

4. En relación al material fisionable. ¿Qué significa masa crítica, masa subcrítica y masa supercrítica? ¿Cuáles son los riesgos?

R: Masa crítica corresponde al mínimo de masa de material fisionable, tal que tras cada fisión produzca al menos otro neutrón capaz de producir otra fisión. La masa subcrítica está bajo la capacidad del reactor para sustentar una reacción en cadena ya que produce menos que un neutrón proyectil por fisión. La masa supercrítica genera demasiados neutrones siendo difícil de detener las reacciones. Si e sistema está en el estado subcrítico el reactor termina apagándose. En el estado supercrítico sin control se produce una enorme explosión (bomba atómica).

5. Un reactor consta de las siguientes partes: núcleo del reactor, barras de control, material fisionable, generador de vapor, turbina de vapor, generador eléctrico, condensador de vapor, torres de enfriamiento. ¿Qué papel cumple cada una de estas partes?

R: El núcleo del reactor contiene el material fisionable que es bombardeado por neutrones. Las barras de control regulan la reacción en cadena y evitan un sobrecalentamiento del sistema. El agua que circula por el núcleo a alta


presión y alta temperatura y sirve para hacer hervir agua en el generador de vapor. El vapor generado hace funcionar una turbina que induce la pro-ducción de electricidad en un generador. El condensador de vapor utilizado permite bajar la temperatura con sistemas de flujos de agua. Las torres de enfriamiento externo reducen la temperatura del agua circulante y reducen la contaminación térmica ambiental.

6. La fusión de 1 átomo de uranio-235 libera 218 MeV de energía, en cambio un mol de carbono libera 393,5 kJ. ¿Cómo es comparativamente la energía liberada por un átomo de uranio con la energía liberada en la combustión química de un átomo de carbono?

R: Usando las conversiones de energía a joule, un átomo de uranio libera 3,49•10-11J. La energía correspondiente a la combustión de 1 átomo de carbonoes6,5•10-19J. Un cociente entre ambas cantidades indica que 1 átomo de uranio libera 53 millones más energía que un átomo de carbono en la combustión química.

7. En estos momentos no se disponen de reactores de fusión en etapas pro-ductivas. ¿Qué dificultades prácticas existen?

R: El fin de un reactor de fusión es generar energía eléctrica aprovechando las altas temperaturas del proceso. Aún no se llega a esto porque la reacción debe ocurrir confinada en un campo magnético que evite el contacto con paredes que no pueden soportar las elevadas temperaturas del medio. El proceso aún no es sustentable ya que es difícil mantener la continuidad. Lo favorable es que no se producen núcleos radiactivos contaminantes.

8. En las estrellas se puede formar un núcleo de C126 a partir de 3 partículas

(. ¿Cuánta energía en MeV se produce en esta reacción? R: Si a cada átomo de helio se le restan 2 electrones, la masa del núcleo

de helio es 4,0015 u. En caso del carbono-12, se le restan 6 electrones y se obtiene una masa de 11,9967 u. Por lo tanto, el defecto de masa es 0,00779 u, que corresponde a 7,26 MeV.

9. Cuando se bombardean núcleos con protones y con neutrones, con los protones se requiere una mayor cantidad de energía. ¿Por qué?

R: Si se bombardea un núcleo con protones se les debe imprimir mayor energía capaz de vencer la repulsión. Los neutrones ingresan al núcleo con menor energía ya que no son repelidos por el núcleo que choca.

10. ¿Por qué es más recomendable la activación neutrónica para el análisis de objetos históricos, pinturas famosas y en criminalística?

R: La captura de neutrones no genera elementos diferentes y el producto no es radiactivo.

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Evaluación de la Unidad 2 Fenómenos nucleares y sus aplicaciones

Respuestas de preguntas de selección múltiple1B 2B 3B 4C 5A 6D 7A 8C 9B 10E 11D 12B

Preguntas abiertas13. Escribir ecuaciones nucleares balanceadas para los siguientes casos: a) ¿Qué núclido capturó un electrón y formó Ag-107? (Cd-107) b) ¿A partir de que núclido se formó I-129 por decaimiento β– (Te - 129) c) ¿Qué núclido emitió un positrón y se formó Ti-48? (V-48) d) ¿Qué núclido se forma si N-12 emite un positrón. (C-12) e) ¿Qué núclido se forma si Ac-225 emite una partícula alfa? (Fr -221) 0

14. Explica las diferencias entre los términos: núcleo, nucleón, núclido. R: Núcleo: parte central del átomo; nucleón: protón o neutrón nuclear;

núclido: núcleo con A y Z específico.

15. Entre las partículas a y β y la radiación g ¿cómo es su poder ionizante y su poder penetrante?

R: El poder penetrante aumenta en el orden: a < β< g El poder ionizante aumenta en el orden: g < β< a

16. ¿Puede ser estable un núcleo pesado con Z < 92, si el número de neutrones es igual al número de protones? Si no es estable ¿cuál es el posible decai-miento radiactivo?

R: Un núcleo con Z mayor a 92 en el que el número de protones sea igual al de neutrones no puede existir. Si existiera liberaría partículas.

17. Considera que tienes un compuesto de molibdeno que contiene 1 mg de Mo-99. Para este isótopo la constante de decaimiento es de 0,0105 dias–1.

Calcula cuánto Mo-99 va quedando después de 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 y 20 días.

a) Confecciona un gráfico masa de Mo-99 versus tiempo en días. b) Marca en el gráfico cuando ha transcurrido una vida media y luego dos

vidas media. c) Toma el logaritmo natural de cada una de las masas estimadas en a) y

grafica ln (masa) vs tiempo. Estima la pendiente de la línea trazada. ¿A qué es igual la pendiente?

R: Este es una extensión de la actividad de la página 95. En el gráfico se obtiene una recta de pendiente λ (constante de velocidad del decaimiento radiactivo).


18. ¿En qué principio se basa un detector Geiger? R: Toda partícula emitida por un material radiactivo impacta el gas argón del

detector, formando iones Ar+, el que libera electrones que son detectados por el ánodo.

19. ¿A qué hecho atribuye que la masa de un núcleo de un elemento sea menor que la suma de las masas de los nucleones constituyentes?

R: La constitución de un núcleo a partir de las masas de sus nucleones, es un proceso que ocurre bajo condiciones extremas, que se explica por la liberación de energía correspondiente a una diferencia o defecto de masa, según la ecuación de Einstein.

20. ¿Qué utilidad tiene conocer la energía de enlace o ligadura por nucleón en un núclido determinado?

R: El conocimiento de la energía de enlace por nucleón da cuenta de la estabilidad nuclear de un núcleo en particular.

21. Considera la masa de oxígeno-16 y determina la energía de enlace nuclear del átomo y por nucleón.

R: El defecto de masa es 0,137 u; la energía total del núcleo es 127,61 MeV y la energía de enlace por nucleón es 7,9758 MeV.

22. ¿Qué riesgos existen si una radiación ionizante produce una especie química radical?

R: Si una especie radical ataca el agua corporal, puede generar finalmente radicales•OH,especiemuyreactivaquealalcanzarciertoniveldeconcen-tración podría causar un daño somático o genético.

23. ¿Por qué no reviste peligro el consumo de alimentos irradiados con radiación provenientes de una fuente de cobalto-60?

R: La radiación afecta a los potenciales microorganismos presentes en un alimento y no altera la composición nuclear de los átomos a un nivel de producir un material radiactivo.

24. La radiación ionizante es más peligrosa en un niño que en un adulto. ¿Por qué?R: El niño se encuentra en una etapa de crecimiento. La radiación podría alterar su normal desarrollo al ocasionar un daño somático o genético.

25. ¿Por qué se utiliza activación neutrónica para el análisis de obras pictóricas de gran valor?

R: La activación neutrónica ingresa neutrones a los átomos de la pintura, sin modificar el elemento químico, produciendo un isótopo radiactivo de corta vida (generalmente emite radiación), en un intervalo de tiempo suficiente para un estudio analítico obteniéndose un espectro de radiación. El espectro permite reconocer la composición química de la pintura usada.

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26. Si se desea estudiar el flujo de aguas subterráneas, ¿qué características debiera tener el radioisótopo que se utiliza?

R: Es fundamental que sea un radioisótopo de corta vida y que no produzca elementos tóxicos.

27. En medicina nuclear, ¿cuál es la diferencia entre radioterapia interna y ra-dioterapia externa?

R: En la radioterapia interna se introduce en el interior del cuerpo del pa-ciente una dosis de material radiactivo. En la radioterapia externa el paciente es sometido a irradiación desde una fuente que emite radiación a o β.

28. ¿Cuál es el denominador común en los isótopos utilizados en medicina nuclear?

R: Son de corta vida media.

29. Diferencia el daño somático del daño genético por acción de radiaciones R: El daño somático altera el funcionamiento celular de un tejido y puede

causar una enfermedad. El daño genético altera la secuencia de ADN y pro-duce malformación en el tejido que puede trasmitirse a un descendiente.

30. ¿Por qué un estrella supernova termina su vida explotando? R: Cuando en el interior de una estrella se terminan el combustible nuclear

y ha llegado a formar hierro, se produce una implosión (reducción del corazón de la estrella) seguido de un colapso gravitacional que termina en una gran explosión.

31. ¿Por qué la formación de elementos en algunas estrellas termina con la formación de Fe-56?

R: Termina en la formación de Fe-56 porque es el núcleo más estable.

32. ¿Cuál es el primer núcleo estable que se forma al interior de una estrella? R: El primero es D-2 y le siguen He-3 y He-4

33. ¿Cuáles son las cantidades mínimas y máximas de neutrones que se pueden producir por fisión nuclear de U-235?

R: Se emiten entre 1 y 4 neutrones según la reacción que ocurra. En general, el U-235 emite en promedio 2,5 neutrones por reacción.


5.2.4. Errores y dificultades más frecuentes

Esta área de la química posiblemente es una de las “más difíciles” de enseñar, ya que no es posible hacer experimentos a nivel de laboratorio en este capítulo. Las prácticas de laboratorio son de vital importancia porque permiten que el alumno vea en la realidad las materias que está viendo en forma teórica en las clases expositivas. De este modo, el alumno ve que la química es una ciencia experimental y que está al alcance de todos. Sin embargo, en este capítulo de Química Nuclear, la experimentación a nivel de laboratorio no es posible. Por lo tanto, es importante que el profesor o la profesora fomente los trabajos de investigación, hacer clases expositivas donde se vean aplicaciones de la química nuclear, visitar páginas web con el tema, visitar las centrales nucleares existentes en nuestro país (http://www.cchen.cl/) en la medida de sus posibilidades, que el alumno haga un clase expositivas sobre algún tema propuesto en las Actividades complementarias de la unidad, etc. En fin, hacer ver al alumno los pros y contras de la química nuclear y de cómo se encuentra presente en nuestros días.

5.2.5. Anexos

5.2.5.1. Instrumentos de evaluación fotocopiables

Páginas web relacionadas con el capítulo Propiedades del núcleohttp://www.profisica.cl/comofuncionan/como.php?id=17•http://nucleardata.nuclear.lu.se/nucleardata/toi/perchart.htm•http://ciencia.astroseti.org/nasa/articulo.php?num=3628&nobar=1•http://www.angelfire.com/sc/energianuclear/tipos.html•

Páginas web adicionales sobre Fenómenos nucleareshttp://www2.tandar.cnea.gov.ar/~scoccola/teaching/nuclear/cap3•http://www.ing.una.py/DIREC_PPAL/ACADEMICO/APOYO/Fisica_III/•PDF/clase_11.pdfhttp://www.nodo50.org/ciencia_popular/articulos/Universo.htm•http://www.usal.es/~geozona/planetas/conferencias2003/Daniel%20Galaviz.pdf•http://ciencia.astroseti.org/nasa/articulo.php?num=3628&nobar=1•http://desacad.ita.mx/contec/num_17/rev17-4.pdf•http://www.arrakis.es/~lallave/nuclear/prac.htm•http://www.profisica.cl/comofuncionan/como.php?id=17•http://www.angelfire.com/sc/energianuclear/tipos.html•


Nombre del alumno(a):_____________________________________Tema: Evaluación 1 Procesos nuclearesFecha: ____________________________________________________Puntaje total: ______________________________________________Nota: _____________________________________________________

1. ¿Cuál es el orden de descubrimiento de los protones, neutrones y electrones del átomo, desde el más antiguo al más reciente?A) protón - electrón - neutrónB) electrón - protón - neutrónC) electrón - neutrón - protónD) protón - neutrón - electrónE) neutrón - protón - electrón

2. ¿Qué significa que una partícula tenga espín?I) Que solo hay un número limitado de giros.II) Que giran en cualquier dirección.III) Es una interconversión entre partículas.

A) Solo IB) Solo IIC) Solo IIID) Solo I y IIIE) Solo II y III

3. El núcleo de un átomo X representado por X157 tiene:

A) 8 protones y 7 neutronesB) 7 protones y 15 neutrones.C) 7 protones y 8 neutrones. D) 15 protones y 8 neutrones.E) 8 protones y 15 neutrones.

4. Al comparar los isótopos H11 , D2

1 y T31 se establece que:

A) corresponden a tres elementos diferentes.B) tienen la misma cantidad de neutrones.C) tienen la misma cantidad de protones.D) tienen más protones que neutrones.E) la masa desciende de izquierda a derecha.

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5. ¿En qué se parecen los isótopos D21 , Li6

3 , B105 y N14

7 ?I) Tienen números másicos pares.II) Poseen un número impar de protones.III) Poseen un número impar de neutrones.

Es (son) correcta(s)A) Solo I.B) Solo II.C) Solo III.D) Solo I y II.E) I, II y III.

6. Respecto del cinturón de estabilidad nuclear se afirma queA) todos los núcleos con Z < 20 son estables.B) todos los núcleos con Z > 20 son inestables.C) la estabilidad es independiente de la cantidad de protones y neutrones

que posea un núcleo. D) sobre Z > 20 tienen estabilidad los núcleos que poseen un número de

neutrones levemente superior a Z. E) Cuando un elemento posee un sólo isótopo estable, es imposible sintetizar

un isótopo inestable.

Soluciones: 1B, 2A, 3C, 4C, 5E, 6D



Nombre del alumno(a):_____________________________________Tema: Evaluación 2 RadiactividadFecha: ____________________________________________________Puntaje total: ______________________________________________Nota: _____________________________________________________

1. Dos núcleos de generan un núcleo de 31T y liberan

A) un electrón.B) un positrón.C) un protón.D) dos electrones.E) un neutrón.

2. Al formarse el núcleo de un elemento como oxígeno a partir de protones y neutronesI) la masa de protones y neutrones se mayor que la del núcleo formado.II) se libera energía.III) se requiere una temperatura muy elevada para la fusión.Es (son) correcta(s):A) solo IB) solo IIC) solo IIID) solo I y IIIE) I, II y III

3. ¿Cuál(es) de las siguientes reacciones está(n) correctamente escrita(s)?

I) n10 + β−

01 p

1

1

II) p 1

1 + β−01 n1

0

III) p 1

1 n10 + β−

01

A) Solo I.B) Solo II.C) Solo III.D) Solo I y III.E) Solo II y III.

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4. El isótopo I-131 tiene una vida media de 8 días. Cuando ha transcurrido el 74% del decaimiento han transcurrido

I) más de 8 días. II) más de 16 días. III) un poco menos de 16 días Es (son) correcta(s) A) Solo I. B) Solo II. C) Solo III. D) Solo I y III. E) Solo II y III.

5. En la serie de desintegración del U-238 en la etapa de decaimiento de Rn 222

86 a Po

218

84 se emite(n): A) una partícula a. B) 4 protones. C) 2 deuterones. D) 1 protón y un tritio. E) 4 neutrones.

6. ¿Cuál(es) de las siguientes reacciones nucleares son de transmutación?

I) U23892 + n1

0 Np23993 + β−

01

II) Pu23994 + He4

2 Cm24296 + n1

0

III) Np23993 Pu239

94 + β−01

A) Solo I. B) Solo II. C) Solo III. D) Solo I y III. E) I, II y III.

Soluciones: 1C, 2E, 3E, 4D, 5A, 6E.



Nombre del alumno(a):_____________________________________Tema: Evaluación 3 Fisión y fusión nuclearFecha: ____________________________________________________Puntaje total: ______________________________________________Nota: _____________________________________________________

1. El isótopo N187 cuando decae libera una partícula β- y se transforma en:

A) C186

B) N177

C) N197

D) O188

E) O178

2. Para producir una reacción en cadena sustentable es suficiente que el núcleo fisionado

I) libere de 4 o más neutrones por núcleo. II) que la cantidad de material corresponda a la masa crítica. III) que las barras de control absorban los neutrones en exceso.

A) Solo I. B) Solo II. C) Solo III. D) Solo I y III. E) Solo II y III.

3. El agua que circula por el corazón de un reactor nuclear normalmente: I) hierve a 100 ºC. II) se calienta a más de 300 ºC y se le mantiene a una elevada presión. III) fluye directamente hacia una turbina para producir electricidad. A) Solo I. B) Solo II. C) Solo III. D) Solo I y III. E) Solo II y III.

Unid

ad 2



4. En relación a la fisión y fusión nuclear:A) Ambos procesos puede generar grandes cantidades de energía. B) Para iniciar la fisión nuclear se requiere de una fuente que alcance por lo

menos 106 ºC.C) La fusión solo se inicia con un bombardeo de neutrones.D) La fisión produce energía utilizando combustible nuclear de baja masa

atómica.E) La fusión ocurre normalmente entre núcleos de elevada masa atómica.

5. Para realizar la fusión nuclear, I) se requiere una fuente de muy elevada temperatura. II) se debe someter el material fusionable a una alta presión. III) es fundamental confinar el material mediante un campo magnético.

Es (son) correcta(s): A) Solo I. B) Solo II. C) Solo III. D) Solo I y III. E) I, II y III.

6. Una estrella como nuestro Sol I) está compuesta principalmente por hidrógeno. II) la energía radiante proviene de fisiones nucleares. III) en su centro se concentran los núcleos más pesados. Es (son) correcta(s): A) Solo I. B) Solo II. C) Solo III. D) Solo I y III. E) I, II y III.

Soluciones: 1A, 2E, 3B, 4A, 5E y 6D


Unid

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5.2.6. Bibliografía de la Unidad

1. Petrucci, Ralph H. Química general. Prentice Hall, 8ª ed., 2003. ISBN: 8420537829

2. Whitten, Kenneth W. Química general. Mcgraw-Hill, 5ª ed., 1998. ISBN: 8448113861

3. Ebbing, Darrell D. Química general. McGraw-Hill, 5ª ed., 1997. ISBN: 9701010256

4. Chang, Raymond. Química. McGraw-Hill, 9ª ed., 2007. ISBN: 97010611141 Tomada y adaptada de propuesta del prof. Daniel Saldivia, UFRO, 1997)


Metalurgia de Cu

Estado físicode reactantesy productos

Metalurgia de Fe

Procesos de Li

Procesosde Nitratos

y Yodo

Proceso del azufre

Calizas

CementoCerámicasy vidrios

Lixiviación FlotaciónFundiciónElectrólisis

Cu

Éxtracción, molienda,

cacentración magnética

SalmuerasEvaporación

Carbonatación

S volcánico Chancao

CaCO3

Mezclas de óxidos de Si, Ca, Al y Fe

Arcillas

Arena, Calizasoda y óxidos

metálicos

Caliche. Extracción de Molienda. Cristalización

Alto horno

Li2CO3

NaNO3KNO3

I2

SO2 SO3 S H2SO4

Calcinación CaO

Cemento

Cerámicas

Vidrios

Fe Acero

5.3 Tercera Unidad: Procesos de la industria químicaMapa conceptual de la Unidad

Unid

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Habilidades depensamiento Recursos tecnológicos


http://www.creces.cl/new/index.asp?imat=%20%20%3E%20%2078&tc=3&nc=5&art=286http://www.codelco.com/coleccion/index.htm


http://www.piedrasdecorativas.cl/litio_lithium_chile2.htmhttp://mazinger.sisib.uchile.cl/repositorio/lb/ciencias_quimicas_y_farmaceuticas/gonzaleza01/http://www.minmineria.cl/574/propertyvalue-1986.htmlhttp://www.sqm.com/aspx/AcercaDe/ProcesoProduccion.aspxhttp://www.textoscientificos.com/quimica/nitrato-potasicohttp://www.unap.cl/museomin/basededatos/salitre_antiguo.htmhttp://www.quiminet.com.mx/ar1/ar_%25E1%258C%25C4%2582%25D7%2582%2599%25EA.htmhttp://www.textoscientificos.com/sulfurico/produccionhttp://html.rincondelvago.com/acido-sulfurico.htmlhttp://www.cochilco.cl/productos/otros_no_metalicos_tabla.asp


http://www.monografias.com/trabajos11/vidrio/vidrio.shtmlhttp://www.educa.madrid.org/portal/c/portal/layout?p_l_id=32603.23http://www.holcim.com/CL/ESC/id/38286/mod/gnm20/page/editorial.html


Capítulo AprendizajesTiempo (sema-

nas)Recursos didácticos Destrezas científicas

1. Minerales metálicos en chile y su metalurgia

Reconocer las principales materias primas de la industria química nacional.Describir procesos moderno de obtención de metalesComprender y analizar aspectos básicos estequiométricos.

2

Exploremos (1)Actividad indagatoria (1)Concepto clave (3)Vocabulario (3)Para tener en cuenta (7)Tablas (11)Actividades (7)Síntesis (1)


2. Minerales no metálicos

Reconocer las principales materias primas de la industria química nacional.

Describir procesos moderno de obtención de no metales.

Comprender y analizar aspectos básicos estequiométricos.

Comprender y analizar los apectos básicos del ácido sulfúrico.

7

Exploremos (1)Actividad indagatoria (1)Concepto clave ( )Para tener en cuenta (16)Tablas (13)Actividades (11)Síntesis (1)


3. Vidrios cerámicas y cemento

Mostrar conocimiento de materiales de uso masivo: vidrio, cemento y cerámica

2

Exploremos (1)Actividad indagatoria (1)Concepto clave ( )Para tener en cuenta (16)Tablas (13)Actividades (11)Síntesis (1)



5.3.2. Orientaciones didácticas de la Unidad 3

UNIDAD 3Procesos químicos industrialesLos y las docentes en Química conocen bien la importancia de los procesos químicos en la industria chilena. No obstante, por ser la última unidad del texto de 4º medio es probable que muchos de los temas sean obviados en el proceso de enseñanza, privilegiando algunos aspectos químicos en desmedro de procesos industriales que se realizan en gran escala en nuestro país. El texto contiene interpretaciones químicas, datos importantes de sustancias específicas y también datos estadísticos sobre producción. Desde luego esto último son solo referencias para generar conocimiento cualitativo en los estudiantes.En esta guía se comentan los aspectos más relevantes de las actividades propuestas.

Actividad exploratoria: Metales en Chile(Página 133)

Esta primera actividad tiene como objetivo motivar a los estudiantes en el estudio de los elementos metálicos. Hace referencia a sus preconceptos sobre los metales en Chile, tema que ha sido tratado en la asignatura de Historia y en la Unidad de Materiales en la asignatura de Química en Primer año de Enseñanza Media.

1. Metalurgia (Página 134)

La tabla de minerales, puede ser ocupada por el profesor o profesora realizando alguna actividad anexa como clasificar los minerales por elementos, por ejemplo, los que son de cobre o de hierro, para evaluar posteriormente la composición de los más importantes.

Minerales matálicos oxidados y sulfurados

Minerales oxidados Fórmula Minerales sulfurados Fórmula

Cuprita Cu2O Galena PbS

Sílice SiO2 Calcosina Cu2S

Hematita Fe2O3 Molibdenita MoS2

Magnetita Fe3O4 Pirita FeS2

Bauxita Al2O3 Blenda ZnS

Limonita 2Fe2O•3H2O Calcopirita CuFeS2

Caolinita Al2O3•2SiO2

•2H2O Alumbre KAl(SO4)2

Minerales metálicos1 Páginas 132 a 135

Unid

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Procesos físicos y químicos aplicados a la industria metalúrgicaUtilizando los conceptos de procesos físicos y químicos de la industria metalúr-gica, se puede pedir al estudiante, como actividad anexa, que diseñe un mapa conceptual, que sea revisado por la profesora o profesor, en forma individual o grupal. Es bueno recordar que los mapas conceptuales son una manera eficaz de sintetizar conocimiento, algo que a los estudiantes de nuestro país se les hace bastante difícil.

2. El cobre (Página 138)

Conociendo el cobreDado que el cobre el principal mineral de importancia económica en nuestro país, se ha dado bastante información con respecto a los procesos químicos industriales relacionados con su metalurgia.

Actividad experimental: Propiedades del cobre (Página 140)

Se pretende que los estudiantes experimenten con algunas propiedades de este metal. El profesor o profesora deberá tomar las precauciones necesarias espe-cialmente en las reacciones con ácidos.En el calentamiento de una lámina de cobre con el mechero se observa que en la zona de mayor calentamiento tomará color negro (CuO) y en otras zonas se verá rojizo (Cu2O) En los ensayos con ácidos se propone una tabulación como la siguiente:

Minerales de cobre oxidado

Minerales de cobre Fórmula Mineral Fórmula

Azurita 2CuCO3•Cu(OH)2 Atacamina CuCl2•3Cu(OH)2

Malaquita CuCO3•Cu(OH)2 Crisocola CuSiO3

•2H2O

Brocanita CuSO4•3Cu(OH)2 Cuprita Cu2O

Calcantita CuSO4•5H2O Tenorita CuO

Minerales de cobre sulfurado

Mineral Fórmula Mineral Fórmula

Calcopirita FeCuS2 Calcosina Cu2S

Covelina CuS Enargita 3CuS3•As2S3

Bornita 2Cu2S•CuS•FeS


Ecuaciones de las reacciones:1) Cu + H2SO4 CuSO4 + SO2 + 2H2O

2) 3 Cu + 8 HNO3 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Metalurgia del cobreSe recomienda al profesor o profesora que los estudiantes reconozcan algunos minerales de cobre por sus fórmulas, por ejemplo los marcados con asterisco en la tabla que posteriormente pueden ser evaluados.

Minerales de cobre oxidados y sulfurados más comunes

Minerales de cobre oxidados

Minerales de cobre sulfurados

Cu reacciona con Reaccionaen frío

Reaccionaen caliente

Desprende gases

Color de la disolución

Reacción exotérmica

HCl no no no incolora –

HNO3 si si si, no azul si

H2SO4 no si, lentamente si, SO2 azul si

H2O no no no no no

Solución de NaCl no no no no no

Actividad experimental: Separando el cobre de una sal (Página 142)

Esta trabajo, como todos los experimentales, es una excelente oportunidad para reforzar habilidades científicas, cognitivas y sociales.

Precaución: El sulfato de cobre es una sustancia tóxica. Debe evitarse contacto con la piel e ingestión. La profesora o profesor deben tomar las medidas perti-nentes de precaución al trabajar con este reactivo.

1. En la reacción con papel aluminio se observa una coloración rojiza. Es una reacción exotérmica en la que después de unos 5 minutos la temperatura puede alcanzar alrededor de 50 ºC.

2. Cuando se somete el papel de aluminio a una disolución que contiene sulfato cúprico y cloruro de sodio, el aluminio se oxida, se libera hidrógeno, el que se puede identificar con la llama de un fósforo que lo hará explotar. La diso-lución se decolora y se produce cobre metálico. El cloruro de sodio acelera la oxidación, porque el cloruro difunde más rápidamente que el ion sulfato.

3Cu2+ + 2 Al 3Cu + 2Al3+

Unid

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3. Con la acción de metales como Fe, Mg y Zn. también se puede obtener cobre metálico desde una solución de sulfato de cobre.

4. Como actividades anexas, se puede realizar las reacciones entre CuSO4 e hidróxido de sodio, lo que formara un precipitado de color azul que corres-ponde al Cu(OH)2.

2NaOH + CuSO4 Na2SO4 + Cu(OH)2Si se sigue agregando hidróxido de sodio se disuelve el precipitado y aparece un azul más intenso correspondiente al ion cuprato CuO2

2–.

También, se puede hacer reaccionar CuSO4 con amoníaco, con lo que se forma un sal básica de cobre Cu2SO4(OH)2 de color verde azulado, que al agregar más amoníaco se disuelve generando el complejo Cu(NH3)4

2+, de color azul intenso.

2Cu2++ SO42– + 2NH3 + 2H2O Cu2SO4(OH)2 + 2NH4

+

Cu2SO4(OH)2 + 8NH3 2Cu(NH3)42+ + SO4

2– + 2OH–

Procesos específicos de la metalurgia del cobre (Página 142)

Actividad experimental: Obtención de cobre por electrólisis (Página 144)

La actividad de obtención de cobre electrolítico, es interesante realizarla ya que muestra uno de los procesos de refinación del cobre que se practican en la industria metalúrgica de este metal. El profesor debe hacer reflexionar a los alumnos que esta técnica electroquímica tiene un gran valor agregado comercial en nuestro país. También se puede señalar a los estudiantes que la galvanoplastia utiliza la electrólisis para recubrir metales para evitar la corrosión o darle otra tonalidad al metal receptor.Como actividad anexa, se podría colocar como cátodo un clip y observar como se deposita cobre sobre el.

Si el establecimiento cuenta con una balanza de precisión, se podrían medir las masas de las láminas antes y después de la experiencia. Si se conocen los valores de las masas, la intensidad de la corriente aplicada y el tiempo de la electrolisis, se podrían aplica la Leyes de Faraday .Primera Ley: La masa depositada por electrólisis de una sustancia es directa-mente proporcional a la corriente que circula.Segunda Ley: Si por varias celdas electrolíticas son conectadas en serie y provistas de electrodos inertes, pasa la misma cantidad de corriente eléctrica, las cantidades de sustancias depositadas en cada electrodo son proporcionales a los equivalentes-gramo de las sustancias depositadas.


Masa = M • I • t / (96500 • n)

donde:

m: masa en gramos que se deposita.M: masa molar del elementoI: Intensidad de la corriente en amperiost: tiempo en segundos de la electrolisisn: número de electrones intercambiados en la reacción96500: factor de equivalencia 1F = 96500 Coulomb

No se ha considerado una actividad de esta naturaleza en el texto del alumno debido a la poca probabilidad de contar con balanzas de precisión en los es-tablecimientos educacionales fiscales. Si el establecimiento tiene estos medios podría realizar la experiencia.

Lixiviación bacterianaEste tema se ha tratado en forma somera dada la complejidad del mismo. De acuer-do al tipo de curso el profesor o profesora podría profundizar en este tema.

En la redEn las siguientes páginas se encuentra información sobre la lixiviación bacterianahttp://www.creces.cl/new/index.asp?imat=%20%20%3E%20%2078&tc=3&nc=5&art=286http://www.codelco.com/coleccion/index.htm

3. El hierro (Página 147)

Conociendo al hierro (Página 147)

El hierro es un metal que ocupa el segundo lugar de importancia en producción a nivel nacional. En la siguiente actividad, se pretende que el estudiante reconozca las características más importantes de este metal.

Actividad de indagación: El hierro en Chile y el mundo (Página 147)

En esta actividad el profesor o profesora puede sugerir a los estudiantes que muestren en un mapa de Chile los yacimientos de hierro. Hacer alusión a la Edad del hierro, conectando la Química con la Historia y hacer reflexionar a los estudiantes sobre la importancia que ha tenido este metal a lo largo de la historia humana.

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Hierro en la naturalezaEl profesor o profesora puede pedir a los estudiantes que reconozcan la com-posición y nombres de los minerales de hierro propuestos en la tabla.

Mineral de hierro Fórmula

Pirita FeS2

Magnetita Fe3O4

Siderita FeCO3

Hematita Fe2O3

Actividad experimental: Propiedades del hierro (Página 148)

Se proponen principalmente reacciones de un clavo con ácidos.El profesor o profesora, puede sugerir a los estudiantes que tabulen las reac-ciones de hierro con las distintas disoluciones propuestas, en forma similar a lo realizado para el cobre. El hierro reacciona con HCl, H2SO4 diluidos y en frío, produciendo soluciones verdosas que implican la presencia de iones ferrosos. Sin embargo, el hierro no reacciona con H2SO4 concentrado y en frío, esta propiedad es utilizada para el transporte de ácido sulfúrico que se realiza en recipientes de acero. En cuanto al HNO3, si está diluido y en frío, hay reacción formándose NO2 y el ion férrico. Si el HNO3 está concentrado, no habrá reacción, ya que el hierro pierde su capacidad reductora y se vuelve pasivo. Luego, puede hacer un paralelo entre las propiedades del cobre y del hierro haciendo reflexionar al estudiante sobre sus diferencias y sus usos.

Pirometalurgia del hierro. Proceso de alto hornoEl profesor o profesora, debe aprovechar las reacciones ocurridas en alto horno para recordar y reforzar conceptos de ácido - base y óxido -reducción.En la actualidad, el proceso de alto horno utiliza un mineral de hierro, carbón coque, piedra cáliza (carbonato de calcio) como fundente, principalmente. El proceso en sí comprende reacciones de óxido-reducción y de ácido base, también se puede ver algo de nomenclatura básica.

En la red: Algo más sobre el hierro.http://www.edicionesespeciales.elmercurio.com/destacadas/detalle/index.asp?idnoticia=0129082007021X0020016&idcuerpo=614


Otros metales de importancia nacional(Página 151)

Se sugiere al profesor o profesora, utilizar la Tabla de Propiedades físicas y quí-micas de los metales Mn, Zn, Mo, Ag, Au y Pb, que aportan significativamente a la economía nacional. Algunas preguntas que se pueden proponer a los es-tudiantes son:a) Investigar sobre el uso de cada uno de estos metales.b) Comparar conductividades eléctricas de estos metales entre ellos, con el

cobre y con el hierro.c) Reflexionar sobre las características de cada metal e relación a sus propieda-

des físicas.

Mn Zn Mo Ag Au Pb

Z 25 30 42 47 79 82

Masa atómica 54,94 65,39 95,94 1,44 197,0 207,2

Radio atómico/Å 1,24 1,33 1,36 1,44 1,44 1,75

Configuración electrónica 3d54s2 3d104s2 4d55s1 4d105s1 4d56s1 6d26p2

Estados de oxidación+2, + 3,+ 4, +5

+2+2, +3, +4, +5, +6

+1 +1, +3 +2, +4

Punto de fusión / oC 1244 419 2617 962 1064 327

Densidad g/cm3 7,43 7,13 10,2 10,5 19,3 11,3

Conductividad eléctrica* 2 27 30 100 72 8

*Conductividad comparada con valor arbitrario 100 para la plata.

Esta tabla, también puede ser utilizada por el profesor o profesora para una actividad de reflexión con los alumnos, comparando las propiedades de estos metales con las del cobre y el hierro.

Metal Producción en miles de TM

Cu 5.381.761

Fe 5.234.651

Mo 43.158

Zn 36.238

Mn 9.771

Ag 1.607

Pb 672

Au 42TM: Toneladas métricas

Fuente: Ministerio de Minería de Chile

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Este segundo Capítulo, tiene como objetivo que el estudiante conozca y comprenda los procesos químicos industriales relacionados con la extracción de minerales no metálicos, que también forman parte de la riqueza mineral de nuestro país. Es importante que el profesor o profesora tenga claro que el concepto de mineral no metálico es más bien de índole operacional, ya que los alumnos pueden entrar en confusión al ver que muchos de ellos tiene en su estructura metales como el sodio, el litio, el calcio, el potasio, entre otros.

Actividad exploratoria: Minerales no metálicos (Página 157)

El docente puede proponer a los estudiantes el diseño de una tabla para indicar las fórmulas de los minerales no metálicos de la actividad exploratoria y luego revisarlo en conjunto con el curso en la pizarra.Escribe las fórmulas de los minerales no metálicos nombrados anteriormente.

Compuesto Fórmula química

Carbonato de calcio

Carbonato de calcio

Nitrato de sodio

Nitrato de potasio

Yodato de sodio

Borato de sodio

Cloruro de sodio

Sulfato de calcio (yeso) CaSO4•2H2O

Azufre

Talco (Mg3Si4O11•2H2O)

Silicato de sodio

a) ¿Qué es la “halita”, el yeso y el cuarzo?

R: Halita: NaCl; Yeso: CaSO4 • 2H2O; Cuarzo: SiO2

b) Selecciona unos 5 minerales no metálicos y averigua en qué se utilizan.

c) ¿A qué se llama “caliche”? ¿Cuál fue su importancia a nivel nacional?

R: Mineral que contiene altas concentraciones de nitratos y de yodo. Fue el soporte de la economía nacional en el primer tercio del siglo XX.

Minerales no metálicos2 Páginas 156 a 177


d) Hecho histórico importante de nuestro país relacionado con el caliche.

R: La Guerra del Pacífico

e) Relación de la crisis económica del salitre con la síntesis del amoníaco.

R: En 1909, en químico alemán, Fritz Haber sintetizó el amoníaco a partir del nitrógeno atmosférico. El amoníaco fue oxidado hasta nitrato el que fue utilizado para sintetizar el salitre sintético.

1. El litio (Página 158)

Química del litioEs importante que el docente, explique a los estudiantes por qué el litio no se encuentra en estado nativo en la naturaleza. En los salares del norte de nuestro país el litio se extrae como cloruro de litio desde salmueras, el cual es tratado hasta obtener el carbonato de litio que es el producto comercial.

Actividad indagatoria: Conociendo el litio (Página 159)

En esta actividad, el estudiante debe indagar en qué zona se extrae el salitre, cómo se le encuentra y cómo se le conserva al estado metálico. Además, debería lograr conocer y comprender algunas propiedades del litio.El o la docente debe hacer hincapié en que el litio así como el sodio debe guar-darse bajo hidrocarburos como éter de petróleo, por su gran reactividad con el oxígeno del aire y la humedad. Por otro lado, recalcar la importancia estratégica del litio, por sus usos en energía nuclear, específicamente en la fusión nuclear y en la fabricación de pilas o celdas voltáicas.

Actividad indagatoria: Baterías de litio

(Página 160)

El profesor o profesora, puede utilizar esta actividad para incentivar al estudiante en el estudio del litio, ya que la información que recolectará es actual y los usos de las baterías de litio están relacionados con muchos aparatos electrónicos que son de uso común.a) La composición de las baterías de litio

R: LiCoO2, electrolitos poliméricos y ánodos de grafitos

b) Usos de este tipo de baterías,

R: Calculadoras, teléfonos inalámbricos, celulares, máquinas fotográficas y notebooks

c) Ventajas e inconvenientes que presentan estas baterías.

R: Ventajas: Es de bajo mantenimiento, alta carga de energía por unidad de masa, la autodescarga es menor que en otras baterías. Causan menos daño que las baterías de cadmio o plomo, las que contaminan el ambiente por su

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toxicidad. No tiene efecto memoria, que implica la formación de cristales que reducen la capacidad del la batería, por lo tanto, no es necesario que la batería esté descargada para volver a cargarla.

Inconvenientes: Requiere de un circuito de protección para mantenerse operando de forma segura, fabricación cara comparada con otras baterías (alrededor de un 40% más).

d) La producción de automóviles eléctricos con baterías de litio.

Ver http://www.electricdrive.org/

4000

3000

2000

1000

0Pb Cd Li

Carg

a es

pecí

fica

Carga específica para distintos ánodos Masa necesaria para producir 1 Amperio durante 1 hora

Plomo (Pb) Cadmio (Cd) Litio (Li)

3.85 g 2.13 g 0.26 g

Reacciones del carbonato de litioEs importante que el estudiante tenga claridad en que forma se encuentra el litio en la naturaleza (LiCl) y cuál es el producto que se comercializa (Li2CO3). También, que conozca algunas reacciones químicas de formación de otros com-puestos del litio, que también tienen alguna utilidad para el ser humano.

Procesos de extracción del litio (Página 159)

El mapa conceptual en el texto del alumno resume las etapas básicas de la extracción del litio.El esquema debe ser tratado por el docente para explicar a los estudiantes los procesos de obtención del litio.Como actividad anexa el docente puede pedir a los estudiantes que diseñen un mapa conceptual con los usos del litio, en sus diversos compuestos, usando las Tablas que se presentan en el texto del alumno y otras fuentes de información que el estudiante encuentre en internet u otro medio.

En la redSobre el litiohttp://www.cienciateca.com/ctslibat.htmlhttp://www.piedrasdecorativas.cl/litio_lithium_chile2.htm


2. Los nitratos (Página 162)

El nitrógeno y los nitratos (Página 162)

En este tema el estudiante debe observar la gran cantidad de compuestos de nitrógeno que existen y valorar los usos del nitrógeno puro y de algunos compuestos.El docente puede resaltar el Proceso de Ostwald en la obtención de ácido nítrico, reforzando nuevamente, la importancia de la química en la sociedad.La actividad de análisis de la tabla de propiedades de los nitratos, es útil para que los estudiantes apliquen sus preconceptos de las propiedades de una sustan-cia. Entonces, es importante que el profesor o profesora revise dicha actividad, reforzando o explicando aquellas propiedades que el estudiante demuestre no dominar.El docente puede hacer reflexionar a los estudiantes sobre la utilidad que pueda tener la diferencia de solubilidad del nitrato de sodio y el de potasio con la tem-peratura. Los valores se pueden graficar y prestarse para presentar situaciones problemas.

Salitre (Página 163)

El salitre ha sido uno de los importantes recursos de la minería no metálica en nuestro país. Esta es una instancia para relacionar la Química con la Historia de nuestro país. Se puede pedir como actividad anexa que los estudiantes averigüen algo más de la historia del salitre en la página que se menciona más abajo. Luego, puede servir para una reflexión del profesor o profesora con los estudiantes, rescatando algunos objetivos transversales como el valorar la historia de nuestro país y sus riquezas.La cronología de la historia del salitre se encuentra en: http://www.albumde-sierto.cl/historia.htm

Actividad indagatoria: Procesamiento del salitre (Página 166)

Es importante que el profesor revise con sus alumnos o alumnas las respuestas a las interrogantes que aparecen en el texto y contraste sus respuestas para luego, tener un resumen en común. Por otra parte, que los haga reflexionar sobre los métodos de obtención de nitratos comparando los que se hacía en los tiempos del auge del salitre en Chile y los métodos actuales.Método que se empleaba para extraer el salitre en los años del auge de este mineral en Chile.R. Después de triturar el caliche se colocaba en unos recipientes de cobre con agua y se sometía a ebullición: A medida que disminuía el agua se concentraba la solución, precipitando el cloruro de sodio obteniéndose una solución saturada en nitratos. El cloruro de sodio es menos soluble que los nitratos. Posteriormente, esta solución, llamadas “aguas madres”, era separada y se sometía a secado hasta obtener un sólido cristalizado.

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En la red:En las siguientes páginas puedes encontrar suficiente información sobre el pro-cesamiento del salitre,http://www.sqm.com/aspx/AcercaDe/ProcesoProduccion.aspxhttp://www.textoscientificos.com/quimica/nitrato-potasicohttp://www.unap.cl/museomin/basededatos/salitre_antiguo.htm

3. La caliza (Página 167)Propiedades físicas del carbonato de calcio y del óxido de calcio

Actividad indagatoria: La caliza (Página 168)

Esta actividad crea un nexo con materias tratadas en Primer año de enseñanza media. Es importante que el docente promueva ese nexo y diagnostique el logro de los objetivos de estos temas en ese curso y los refuerce si es necesario. Conceptos a reforzar: agua dura, dureza permanente, dureza transitoria, proce-dimientos para ablandar el agua.

En la red Algo más sobre carbonato de calciohttp://www.quiminet.com.mx/ar1/ar_%25E1%258C%25C4%2582%25D7%2582%2599%25EA.htm

Actividad experimental: Experimentando con caliza

(Página 169)

El o la estudiante experimenta con la acción de un ácido sobre carbonato de calcio, sarro de tetera y cáscaras de huevosEn esta experiencia se refuerzan habilidades y competencias propias de las prác-ticas experimentales (cognitivas, sociales y de responsabilidad frente al trabajo en equipo) El estudiante debe concluir que el sarro de tetera y la cáscara de huevo son carbonato de calcio.

En la red Algo más sobre carbonato de calciohttp://www.quiminet.com.mx/ar1/ar_%25E1%258C%25C4%2582%25D7%2582%2599%25EA.htm


4. El yodo (Página 170)El yodo es otro no metal que aporta a la economía nacional El docente puede reforzar el objetivo de valorar la minería nacional y la importancia de la Química como herramienta en la extracción y procesamientos de estos recursos.

Descubrimiento del yodoEs importante que el docente haga reflexionar a los estudiantes sobre la relación de la Química con la Historia. Como la investigación científica que se realiza para cubrir alguna necesidad da origen, muchas veces en forma casual, al des-cubrimiento de nuevos materiales que pueden ser utilizados por el ser humano para su bienestar.

Solubilidad del Yodo en: Agua Etanol Benceno Tetracloruro de carbono

Poco soluble

Soluble Soluble Soluble

Actividad experimental: Propiedades del yodo (Página 171)

El, o la estudiante, calienta yodo bajo campana y los recoge en un embudo frío, prueba la solubilidad en diferentes solventes, reconoce el yodo con una disolución de almidón.El docente debe hacer hincapié en la precaución que deben tomar los estudiantes en la realización de esta experiencia, reforzando así el objetivo de responsabilidad en el uso de reactivos químicos.Para resumir las reacciones del yodo el estudiante puede tabular la información. El profesor o profesora puede hacer referencia a las interacciones intermoleculares del yodo con los diversos solventes, para explicar la solubilidad.

La reacción entre el yoduro de sodio y yodato de sodio produce yodo, según:R: 5NaI + NaIO3 + 3H2SO4 3I2 + 3Na2SO4 + 3H2O

Realiza esta actividad en presencia del profesor o profesora, tomando todas las precauciones necesarias.Como experiencia anexa, puede pedirse a los estudiantes que preparen una mezcla de arena con yodo metálico, caliente con precaución sublimando el yodo y cristalizándolo en un embudo de vidrio frío. Este sería un método de separación del yodo. Precisamente la sublimación seguida de deposición es el método de purificación de este elemento.

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Actividad indagatoria: Yacimientos y minerales (Página 172)

a) ¿Cuáles son los yacimientos de yodo en Chile? ¿Dónde están ubicados?

R: Los yacimientos de yodo en Chile están ubicados principalmente en la región de Antofagasta. En primera región, Tarapacá, se encuentran: Lagunas y Granjas.

http://mapasdechile.com/economia_region02/map.htm

b) Minerales de yodo que se encuentran en la naturaleza.

R: En Chile el yodo se encuentra como yodato de sodio en los salares de caliche.

c) ¿Por qué es necesario que la sal comestible contenga una sal de yodo? ¿Cuál?

R: El yodo es esencial para el buen funcionamiento de la glándula tiroides y por lo tanto, importante para prevenir enfermedades como el bocio. El yodo en la sal comestible se encuentra como yodato de potasio.

5. El azufre (Página 173)

Actividad indagatoria: Propiedades del azufre (Página 173)

Al inicio del tema del azufre se tabulan las características de este elemento. El o la docente puede detectar a través de estas preguntas cuánto saben los estu-diantes del azufre. Con respecto al Método Frasch se indica una página donde el profesor o profesora puede investigar sobre el tema, para luego tratarlo con los estudiantes al nivel que considere pertinente. El estudiante debería ser capaz de explicar el papel del azufre en la vulcanización, ya que es un tema visto en la unidad de polímeros, lo mismo con respecto a los aminoácidos que contienen azufre (cisterna: no esencial y metionina esencial). El profesor o profesora puede hacer referencia de la importancia del azufre en el organismo para la piel, el cabello, ligamentos y tendones, ya que el azufre es necesario para la formación del colágeno y otras proteínas estructurales.

a) Características físicas del azufre.

R: sólido, de color amarillo, de olor característico.b) Usos del azufre como elemento puro.

R: En agricultura, desinfección de algunos árboles como los nogales.c) El método Frasch de extracción de azufre.

Se recomienda la página: http://www.textoscientificos.com/quimica/azufre/proceso-azufre-fraschd) Papel del azufre en la vulcanización del caucho.

R: Enlaza cadenas del caucho, dándole mayor rigidez a la estructura mole-cular que se traduce en una mayor dureza y resistencia a la tracción.


Actividad experimental anexa: El o la docente puede realizar la siguiente práctica

Materiales: azufre, cuchara de combustión, matraz con agua y tapón, mechero, papel pH universal.

Procedimiento: Colocar un trozo de papel pH en el agua, anotar color y clasifi-car cualitativamente como ácido, base o neutro. Colocar una muestra de azufre en la cuchara de combustión y calentar hasta observar vapores. Precaución: no inhalar. Colocar rápidamente la cuchara dentro del matraz con agua, intentando que quede algo de los vapores desprendidos dentro de él. Mantener unos se-gundos, sacar la cuchara y tapar. Agitar el matraz y luego, colocar un papel pH en la solución. Describir el cambio. Explicar con ecuaciones.

Ácido sulfúrico, H2SO4

El profesor o profesora debería destacar que el compuesto más importante del azufre en la industria química mundial es el ácido sulfúrico, por sus múltiples aplicaciones. Según el nivel del curso, el o la docente deberá decidir con que profundidad trata los procesos de obtención de este ácido que se presentan en el texto: el método de contacto y el método de las cámaras de plomo.

En la redEn la siguiente cita web encuentras los detalles del proceso de las cámaras de plomohttp://www.textoscientificos.com/sulfurico/produccion

En la redPáginas web generales sobre minerales no metálicoshttp://mazinger.sisib.uchile.cl/repositorio/lb/ciencias_quimicas_y_farmaceuticas/gonzaleza01/http://www.minmineria.cl/574/propertyvalue-1986.htmlhttp://www.sqm.com/aspx/AcercaDe/ProcesoProduccion.aspxhttp://www.cochilco.cl/productos/otros_no_metalicos_tabla.asp

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Vidrios, cerámicas y cemento3

Este capítulo tiene como objetivo que los estudiantes conozcan los procesos químicos industriales utilizados en la fabricación de tres materiales como lo son: el vidrio, las cerámicas y el cemento. Estos temas como muchos de los anteriores generalmente, son trabajados por los docentes como disertaciones. Si bien esta forma de evaluar es pertinente, la mayoría de las veces el tema sólo queda claro para el grupo que lo trabajó, en parte por la idiosincrasia de los estudiantes chi-lenos. El texto se ha diseñado, pensando en que todos los estudiantes aprendan de estos temas mediante la aplicación del Método indagatorio. Por lo que se recomienda al profesor o profesora, desarrollar y analizar las actividades de cada tema, sin caer excesivamente en la disertación.Las primeras interrogantes del Capítulo intentan motivar la curiosidad de los o las estudiantes por materiales que están a su alrededor con preguntas que quizás nunca se han hecho, como: ¿Por qué el vidrio es transparente? ¿Por qué las cerámicas y el cemento se endurecen?

Actividad exploratoria: ¿Cuánto conoces sobre el vidrio, cerámica y cemento? (Página 179)

Con esta primera actividad las o los estudiantes se darán cuenta que si bien tienen claros los usos en la vida cotidiana y las características físicas de estos tres materiales, no saben o saben poco de la composición química, materias primas y obtención de aquellos. La tabla que deben completar es otro medio de despertar la curiosidad de los o las estudiantes por saber un poco más acerca de cosas con las que conviven a diario. Se recomienda al profesor o profesora revisar la actividad con sus alumnos o alumnas antes de comenzar con el vidrio para así diagnosticar los preconceptos.

1. El vidrio (Página 180)El o la docente pueden hacer una pequeña reseña histórica del vidrio pidiendo a sus alumnos o alumnas que investiguen y luego discutan al respecto en el inicio de una clase.Como sabemos, el silicio es el elemento común de los tres materiales tratados en este capítulo. Entonces como un primer acercamiento a su estudio es necesario que los o las estudiantes conozcan las principales características de este elemento, para ello se presenta una tabla con sus principales características.

Páginas 178 a 193


Sólido amorfoEn esta parte el profesor o profesora debe hacer notar las diferencias entre las estructuras de un sólido cristalino, como el cuarzo y el vidrio, que no posee una estructura definida pero con semejanzas a un líquido, por ello a veces se le considera como un líquido sobreenfriado. El o la estudiante debe ser capaz de reconocer las diferencias entre un sólido cristalino y un sólido amorfo.

Composición química de vidrios comerciales (Página 182)

Como varios de los temas relativos a la unidad, no se espera que el o la estu-diante memorice la composición de los diversos tipos de vidrio que se muestran en la tabla incluida en el texto. No obstante, es pertinente que tenga una idea sobre dicha composición observando las propiedades más comunes como su coloración, su transparencia, dureza y resistencia a altas temperaturas.Se sugiere al o la docente, analizar el esquema de procesos involucrados en la fabricación del vidrio a nivel del curso, para aclarar eventuales dudas y evaluar formativamente el proceso general.

Actividad exploración: El vidrio (Página 183)

Esta actividad sirve para que el estudiante indague sobre algunos tipos de vidrio, como también para acercarlo al tema del reciclaje del vidrio. Si el docente pudiera llevar al curso a una empresa de reciclaje, sería muy beneficioso para el alum-nado ya que podrían ver en directo el proceso y valorar el aporte de la química desde el punto de vista ambiental. Se puede hacer reflexionar a los estudiantes sobre el uso del vidrio en comparación con los plásticos como receptáculos de diversa sustancias de uso cotidiano. Por otro lado, el diseño de un proyecto de recolección de envases de vidrio en el Establecimiento conlleva la integración de múltiples competencias y objetivos transversales frente al medio ambiente.

a) Propiedades y usos del vidrio Pyrex®.

R: El vidrio Pyrex® llamado también vidrio de borosilicato, por la presencia de óxido de boro en su composición, se caracteriza por su alta resistencia química y resistencia a las altas temperaturas sin deformarse. Sus usos son especialmente en materiales de laboratorio y de cocina.

b) Tipo de vidrio se usa para fabricar: botellas de bebidas, vasos y ventanales.

R: Vidrio cal-soda silicato

c) Sobre reciclaje en Chile, se puede encontrar información en la siguiente página:

http://www.yoreciclo.cl

En la red:En las páginas siguientes encuentras valiosa información sobre el vidrio.http://www.educa.madrid.org/portal/c/portal/layout?p_l_id=32603.23

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Anteojos con vidrios fotocromáticos (Página 184)Este tema constituye una curiosidad para los estudiantes y, por lo tanto, es otra manera en que el o la docente puede motivarlos positivamente hacia el estudio de la Química y a valorar el trabajo científico.

2. Las cerámicas (Página 185)Las cerámicas tienen como constituyentes a las arcillas, por lo que se sugiere al profesor o profesora revisar la composición (Al2O3• 2SiO2 • 2H2O) y principales características de este material: plasticidad, dureza, refractariedad, alta capacidad de absorción y adsorción, haciendo referencia al uso que le ha dado el hombre a través de la historia.

3. El cemento (Página 187)

Cemento Portland

Se hace referencia al cemento Portland que es el más utilizado por sus propiedades mecánicas de alta resistencia. El profesor o profesora debe hacer reflexionar al estudiante que la calcinación, es un proceso químico que está presente en la obtención del cemento. También es importante una integración del diagrama que muestra la fabricación del cemento para aclarar dudas.

Actividad indagatoria: ¿Qué conoces del cemento? (Página 187)

Esta actividad estimula la indagación acerca del cemento como material de construcción conocido por los estudiantes sólo en términos de su uso.

En la redPara ver el proceso productivo del cemento, visita la página:http://www.lafarge.cl/index_cemento.phpSe recomienda al o la docente revisar la página (*) de cementos Bío Bío S.A. donde aparece una animación bastante didáctica de los procesos productivos del cemento. Sería ideal que los estudiantes también tuvieran acceso a ella.(*)http://www.cbb.cl/Cementos/proceso_productivo.aspx?Id=1&DetalleId=3http://www.holcim.com/CL/ESC/id/38286/mod/gnm20/page/editorial.html


Actividad de experimentación: Investigando el cemento (Página 191)

En esta actividad se recomienda usar una cantidad suficiente de cemento para mezclar con agua, de lo contrario no se hace tan evidente el cambio de tempera-tura. Es importante hacer una integración con las respuestas de cada grupo para concluir finalmente con respecto a las características del cemento y el por qué de sus usos. El profesor o la profesora pueden hacer el paralelo entre el endure-cimiento de las arcillas, que es calentando, y el del cemento que es en frio.

a) Cambios físicos observados en el cemento cuando se mezcla con agua. ¿Cómo se llama esta reacción?

R: Se transforma en una pasta consistente, que cada vez se hace más viscosa. La reacción se llama fraguado.

b) Comparación de la temperatura del agua con la de la mezcla.

R: La temperatura aumenta. Si hay un cambio en la temperatura significa que el proceso es de carácter químico. La energía liberada da cuenta que el sistema va hacia un estado más estable.

c) A medida que pasa el tiempo la mezcla adquiere mayor consistencia hasta endurecer.

d) Cuando se coloca cemento entre dos palos de helado, ambos palos de adhieren. El cemento es un conglomerante, que es la propiedad de adherir otros materiales.

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5.3.3 SolucionariosEvaluación del capítulo 1 Minerales químicos industriales (Página 155)

Responde en tu cuaderno las siguientes preguntas:1. Define brevemente los siguientes conceptos: a) Metalurgia: Conjunto de procesos para extraer metales de un

mineral. b) Tostación: Proceso de calentamiento en presencia de oxígeno para

reducir metales. c) Calcinación: Proceso en que se calienta fuertemente hasta la descom-

posición del mineral. d) Hidrometalurgia: Técnica que extrae metales desde soluciones acuosas

concentradas. e) Pirometalurgia: Toda aquella técnica que aplica altas temperaturas a

una mena para obtener un metal.

2. Describe en qué consiste la lixiviación, lixiviación bacteriana y la flotación.

R: Lixiviación: Es un proceso de concentración de minerales oxidados.

Lixiviación bacteriana: Es un proceso hidrometalúrgico que se utiliza para extraer metales desde minerales de baja ley. Se utilizan bacterias como el ferrooxidans, el Thiobacillus thiooxidans y Sulfolobus.

Flotación: Es un proceso de concentración de minerales sulfurados, utiliza agua, aceite y un espumante. Se extrae el mineral por rebalse adherido a la espuma.

3. ¿Cuál es la diferencia entre la mena y la ganga de un mineral?

R: La mena es el mineral de importancia económica de un yacimiento. La ganga es todo el material que acompaña a la mena y pueden ser otros minerales.

4. Entre los ejemplos dados en la tostación y calcinación, ¿cuáles son de óxido-reducción?

R: La tostación es un proceso redox. La calcinación en rigor es un proceso no-redox.

5. Analiza el proceso de alto horno para el hierro y destaca cuáles son procesos redox.

R: A 200 ºC: Reducción parcial el hierro

3 Fe2O3(s) + CO(g) 2 Fe3O4(s) + CO2(g)

Fe3O4(s) + CO(g) 3 FeO(s) + CO2(g)

CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) A 700 ºC: Reducción final C(s) + CO2(g) 2CO(g) FeO(s) + CO(g) Fe(l) + CO2(g) A 1700 ºC:

2C(s) + O2(g) 2CO(g)


6. ¿Es posible obtener metales a partir de minerales utilizando sólo proceso de ácido base?

R: No

7. ¿En qué consiste la electrometalurgia del cobre?

R: Aplicar electrólisis a una solución acidulada de sulfato de cobre.

8. ¿En qué se diferencian el cobre electrolítico del cobre RAF y el Blister?

R: Es sus purezas, el orden de menor a mayor pureza es:

Blister < RAF < electrolítico

9. ¿Qué contiene el barro anódico resultante en el proceso electrolítico del cobre?

R: Es un concentrado de metales preciosos: Ag, Au, Pt y Pd, que se deposita en el fondo de las cubetas en durante la refinación electrolítica del cobre.

10. Ordena los metales Ag, Cu, Fe y Zn, según su poder reductor.

R: Ag < Cu < Fe < Zn

11. Ordena los iones Ag+, Cu2+, Fe3+ Zn2+, según su poder oxidante.

R: Ag+ > Fe3+ > Cu2+ > Zn2+

12. Estudia comparativamente los metales Mn, Fe, Cu, Zn, Mo, Ag, Au y Pb. ¿Cuáles dan origen a compuestos con mayor número de estados de oxida-ción? Ordena estos metales de mayor a menor punto de fusión.

R: El Mn y Mo dan origen a mayor número de compuestos.

PF decrecientes: Mo > Mn > Au > Ag > Zn > Pb

13. ¿Qué ácidos disuelven el cobre, el hierro, la plata y el oro?

R: Cobre: HNO3, en frío, concentrado y diluido. H2SO4 en caliente y concentrado.

Hierro: es atacado por HCl diluido y en frío. HNO3, diluido en frío. H2SO4 diluido y en frío

Plata: solo el HNO3.

Oro: solo una mezcla de HCl con HNO3 en una proporción 3:1(agua regia)

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Evaluación del capítulo 2 Minerales no metálicos (Página 177)

1. ¿Por qué química el litio no se encuentra en estado nativo en la naturaleza?

R: Porque es un metal muy reactivo y se oxida en el aire.

2. ¿De qué manera se puede obtener litio metálico y como se puede almacenar?

R: El litio metálico se puede obtener por electrolisis de sus sales, especialmen-te LiCl. Para almacenarlo en estado metálico debe usarse un hidrocarburo parafínico.

3. ¿Cuáles son los compuestos de litio de mayor importancia económica?

R: Li2CO3 y LiOH

4. Indica al menos cuatro usos del litio.

R: Medicamentos, en fusión nuclear, en baterías eléctricas y en producción de cemento.

5. ¿Qué tipo de sales están en mayor proporción en el Salar de Atacama?

R: Nitratos y yodatos.

6. ¿Qué utilidad tiene el nitrógeno líquido.

R: En criopreservación, refrigerante industrial y en cirugías dermatológicas.

7. ¿De dónde se extrae el yodo en Chile?

R: De salares en el Norte.

8. ¿De dónde se obtiene la cal y cuál es su utilidad tanto en la vida cotidiana como en procesos industriales?

R: La cal se obtiene por calcinación de las calizas.

9. ¿Por qué se forma sarro en las cañerías y teteras?

R: por la precipitación de carbonatos de calcio y magnesio que son de baja solubilidad.

10. ¿Cuál es el origen geológico de las estalactitas y estalagmitas?

R: Estructuras formadas en cavernas por corrientes de agua en rocas de calizas.

11. ¿En qué lugares marinos hay presencia de carbonato de calcio?

R: Corales y conchas de mariscos.

12. Nombra algunos usos del yodo.

R: Medio de contraste para rayos X, desinfectante.

13. ¿Qué colores presenta el yodo disuelto en solventes como el agua, alcohol y benceno?

R: En solventes dadores de electrones como el agua (poco soluble), alcohol, éteres, la solución es de color pardo. En solventes que son incapaces de


actuar como dadores electrónicos como tetracloruro de carbono, hexano o benceno, toma color violeta.

14. ¿Para que sirve la tintura de yodo en una casa?

R: Se usa como desinfectante

15. ¿Qué problemas se pueden producir si en el tratamiento de minerales sul-furados se libera el dióxido de azufre a la atmósfera?

R: El dióxido de azufre es un contaminante atmosférico, es uno de los gases que contribuye a la formación de la lluvia ácida.

16. ¿Qué importancia tiene el ácido sulfúrico en la industria química?

R: Es importante en muchos procesos industriales como por ejemplo en la metalurgia del cobre, en la fabricación de explosivos, en la fabricación de fertilizantes, fabricación de baterías eléctricas, industria textil, etc..

17. Describe los procesos de obtención de ácido sulfúrico.

R: Están descritos en el texto

Evaluación del capítulo 3 Vidrios, cerámicas y cemento (Página 193)

1. ¿Describe qué papel importante cumple el silicio en la electrónica actual?

R: Es un semiconductor

2. ¿Qué es el vidrio químicamente?

R: El vidrio es una mezcla de óxidos inorgánicos.

3. El cuarzo es un material muy duro, ¿cómo es estructuralmente?

R: El cuarzo es un sólido cristalino, por lo tanto tiene una estructura ordenada.

4. ¿Qué tienen en común la arena, el cuarzo y la arcilla?

R: La presencia de óxido de silicio

5. ¿Qué tipo de características debe poseer un material con estructura cristalina?

R: Las estructuras cristalinas poseen un punto de fusión, a diferencia del vidrio que en el calentamiento poco a poco disminuye su viscosidad sin haber fundido. Una sustancia funde cuando su temperatura permanece constante a una dada presión.

6. Explica brevemente la fabricación del vidrio.

R: Se funde una mezcla de arena, calizas y soda, en proporciones adecuadas, luego en caliente es moldeado o laminado, según el uso que se le quiera dar.

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7. ¿Qué características básicas debe cumplir el material utilizado en el soplado de vidrio?

R: Debe ser poco viscoso y moldeable

8. ¿A qué corresponden químicamente las arcillas?

R: A silicatos de aluminio hidratado (Al2O3 • 2SiO2 • 2H2O)

9. ¿Qué características importantes tiene la arcilla?

R: Plasticidad, dureza, refractariedad, alta capacidad de absorción y adsorción.

10. Menciona al menos 5 características de los materiales cerámicos.

R: Se le puede dar cualquier forma, son duros, resisten altas temperaturas, no se disuelven en agua, ni le atacan los ácidos como el clorhídrico o nítrico.

11. Las arcillas se usan en la elaboración de múltiples objetos y materiales ¿de qué procesos industriales son materia prima?

R: Fabricación de lozas y porcelanas, jarrones, cerámicas, soquetes y piezas aislantes eléctricas.

12. ¿Qué tipo de compuesto aporta al cemento la caliza y la arcilla?

R: El óxido de silicio

13. ¿Qué tipo de materiales se usan en la fabricación de lozas y porcelanas?

R: Arcillas

14. ¿En qué procesos industriales la caliza es materia prima?

R: La caliza es materia prima en la fabricación del vidrio y del cemento

15. ¿Cuál es la diferencia entre absorción y adsorción?

R: Absorción: Proceso físico de retención por capilaridad.

Adsorción: Proceso espontáneo, generalmente exotérmico donde la super-ficie de un material sólido es capaz de retener o atrapar átomos, moléculas o iones de un gas o líquido.


Evaluación de la Unidad 3 Procesos químicos industriales (página 197)

1A 2B 3C 4B 5C 6D 7C 8D 9B 10B 11E 12D 13A 14E 15C 16E 17A 18D 19A 20D 21E 22C 23A 24E

1. Corresponden a procesos físicos de la metalurgia:

I) Molienda II) Lixiviación III) Tostación

A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) Solo I y II E) I, II y III

2. El proceso por el cual se obtiene el metal de una solución acuosa es la:

A) molienda B) hidrometalurgia C) tostación D) pirometalurgia E) calcinación

3. Los minerales de cobre oxidados se separan del resto del mineral a través del proceso llamado:

A) Tostación B) Lixiviación bacteriana C) Lixiviación D) Flotación E) Calcinación

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4. ¿Cuáles de los siguientes minerales corresponden a minerales del cobre?

I) Pirita II) Magnetita III) Malaquita IV) Azurita

A) Solo I y II B) Solo III y IV C) Solo II y III D) Solo I, II y III E) I, II, III y IV

5. El molibdeno es un metal de importancia en la fabricación de aceros resis-tentes a la oxidación. En Chile se extrae como subproducto del cobre en forma de molibdenita, que corresponde a MoS2. ¿Qué proceso se utiliza para su separación de los minerales de cobre?

A) Pirometalurgia B) Tostación C) Flotación D) Calcinación E) Lixiviación

6. Los metales se caracterizan por su buena conductividad eléctrica. Al com-parar cobre, oro y plata, el orden creciente de conductividad es:

A) oro < plata < cobre B) plata < oro < cobre C) cobre < oro < plata D) oro < cobre < plata E) cobre < plata = oro

7. Existen diversos tipos de cobre comercial que se diferencia en su pureza, entre el cobre Blister, el cobre electrolítico y el cobre RAF. El orden de menor a mayor pureza es:

A) cobre Blister < cobre electrolítico < cobre RAF B) cobre electrolítico < cobre Blister < cobre RAF C) cobre Blister < cobre RAF < cobre electrolítico D) cobre RAF < cobre electrolítico < cobre Blister E) cobre electrolítico < cobre RAF < cobre Blister


8. En la metalurgia del hierro, se producen una gran cantidad de reacciones químicas. Estas reacciones se pueden clasificar en:

I) ácido-base II) oxidaciones III) reducciones IV) electrólisis

A) Solo I B) Solo II C) Solo I y II D) Solo I, II y III E) I, II, III y IV

9. ¿Cuál de los siguientes minerales contienen cobre y hierro?

A) Pirita B) Calcopirita C) Malaquita D) Atacamita E) Siderita

10. ¿Cuál proceso es común en la obtención del cobre y del litio al estado metálico?

A) Pirólisis B) Electrólisis C) Calcinación D) Lixiviación E) Flotación

11. Son considerados minerales no metálicos:

I) Carbonato de litio II) Sulfato de cobre (II) III) Sulfato de calcio

Es (son) correcta(s): A) solo I B) solo II C) solo III D) solo I y II E) solo I y III

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12. El salitre, puede ser clasificado como un:

I) mineral metálico II) mineral no metálico III) sulfato IV) nitrato

Es (son) correcta(s): A) solo I y III B) solo II y III C) solo I y IV D) solo II y IV E) solo IV

13. Se encuentra un mineral en el norte con las siguientes características, blanco, soluble en agua y conductor de electricidad en solución acuosa. De esta información se puede deducir que puede ser un:

I) tipo de salitre II) caliza III) yodo IV) azufre

Es (son) correcta(s): A) solo I B) solo II C) solo III D) solo II y III E) I, II, III y IV

14. Los compuestos de litio tienen múltiples aplicaciones en nuestra vida coti-diana. Entre ellas se pueden nombrar:

I) medicamentos II) fertilizantes III) absorbentes de CO2

Es (son) correcta(s): A) solo I B) solo II C) solo III D) solo I y II E) solo I y III


15. El yodo, aparece como subproducto en la extracción del:

A) cobre B) hierro C) salitre D) azufre E) litio

16. ¿A cuál(es) compuesto(s) corresponde el salitre?:

I) Li2CO3 II) NaNO3 III) KNO3 A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) Solo I y II E) Solo II y III

17. ¿Qué caracteriza mejor al vidrio?

I) Es un sólido amorfo. II) Es un sólido cristalino. III) Se encuentra en estado natural de algunos minerales en la naturaleza A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) Solo I y II E) Solo I y III

18. Las materias primas del vidrio son:

I) Arcillas II) Carbonato de sodio III) Arena IV) Carbonato de calcio

A) Solo I B) Solo II C) Solo II y III D) Solo II, III y IV E) I, II, III y IV

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19. El vidrio llamado pyrex, utilizado ampliamente en materiales de laboratorio y en recipientes para hornos de cocina, se diferencia de los otros tipos de vidrio porsu alta resistencia al calor. Esta característica se debe a la presencia de:

A) Alto porcentaje de B2O3 B) Alto porcentaje de sodio C) Bajo porcentaje de SiO2 D) Bajo porcentaje de calizas E) Alto porcentaje de metales

20. El cemento y las cerámicas tienen en común:

I) Ser materiales de construcción. II) Tener arcillas como una de sus materias prima. III) Seguir el mismo proceso químico en su obtención.


21. ¿Cuál opción representa correctamente a la arena, a la caliza y a la soda?

Arena Caliza Soda

a) SiO2 Na2CO3 CaCO3

b) Na2CO3 CaCO3 SiO2

c) CaCO3 Na2CO3 SiO2

d) Na2CO3 SiO2 CaCO3

e) SiO2 CaCO3 Na2CO3

22. El concepto “clinquer”, está relacionado con:

A) La fabricación del vidrio. B) La calcinación de sílice. C) Calcinación de caliza y arcillas en el cemento. D) Producción de cerámicas. E) Producción de baldosas para piso.


23. El proceso químico industrial utilizado en la obtención de cerámicas es:

A) Calcinación. B) Fusión. C) Sublimación. D) Molienda. E) Calentamiento a altas temperaturas.

24. El endurecimiento del cemento, se puede clasificar como un proceso:

I) Físico II) Químico III) Exotérmico

A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) Solo I y II E) Solo II y III

Preguntas abiertas

1. Indica que procesos usarías para separar las siguientes mezclas y clasifícalos como físicos o químicos:

a) hierro de arena: magnetismo b) yodo de arena: sublimación c) NaCl de arena: disolución, filtración y cristalización d) salitre de arena: disolución, filtración y cristalización Todos procesos físicos

2. Indica los principales usos de los siguientes minerales no metálicos:

a) NaCl: sal de cocina, reactivo de laboratorio b) SiO2: fabricación del vidrio c) KNO3: fertilizante d) CaCO3: fabricación del vidrio, cerámicas y cemento.

3. Investiga el proceso de obtención del coke o coque, tipo de carbón utilizado en la reducción del hierro.

R: El coque se obtiene por calcinación de carbón de 90% a 95% de carbono, en ausencia de aire.

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4. Clasifica los siguientes minerales como oxidados o sulfurados:

a) hematina: oxidado b) azurita: oxidado c) calcopirita: sulfurado d) cuprita: oxidado e) calcosina: sulfurado f) pirita: sulfurado g) magnetita: oxidado

5. En el año 1869 se encontró en el norte de nuestro país, hoy sector de Chuquicamata, el cuerpo perteneciente a un hombre probablemente ataca-meño que se presume fue víctima de un derrumbe en una mina de cobre. Estudios posteriores con carbono 14 indican que “el hombre de cobre” murió en el año 550 d. C. El cuerpo original permanece hasta hoy preservado en Museo de Historia Natural de Nueva York. En Chile se expone una réplica en el Museo de Historia Natural en Santiago.

Investiga qué propiedad del cobre preservó este cuerpo y la historia de hallazgo.

R: El cobre conservó este cuerpo por su acción bactericida.

6. Indica la propiedad del cobre que lo hace utilizable en la fabricación de los siguientes implementos:

a) Cascos de embarcaciones: resistencia a la corrosión y antialgas. b) Telefonía: conductividad eléctrica c) Paneles solares: conductividad eléctrica d) Alambres: maleabilidad e) Agricultura: sales fungicidas f) Jaulas en la salmonicultura: propiedades bactericidas y resistencia a la

corrosión


5.3.4. Anexos

5.3.4.1 Actividades complementarias para la Unidad

Una de las principales dificultades de esta unidad es no tener pasos prácticos accesibles como procesos industriales. Sin embargo, es posible realizar prácticas de laboratorios sencillas y accesibles como las indicadas en el libro del alumno y del apoyo docente. Es importante que el profesor o la profesora muestren la química como una ciencia aplicada a la industria que esta es una de las mejores formas de mostrar las ciencias químicas. Así también, el profesor o la profesora podría incentivar el uso de la química aplicada en el mundo de hoy, los procesos químicos industriales, y como un medio de no agotar los recursos no renovables de nuestro planeta y el uso del reciclaje como un medio ecológico optimo para guardar los recursos no renovables.

Hombre de cobre:http://www.sonami.cl/cgi-bin/procesa.pl?plantilla=/boletinmensual_detalle.html&id_art=924http://www.lanacion.c l/prontus_not ic ias/s i te/art ic/20050819/pags/20050819220058.html

Proyecto de UnidadEl cobreEl Proyecto que se plantea a los estudiantes está relacionado con el cobre. ¿Por qué el cobre? Nos parece importante que los y las estudiantes reconozcan las riquezas minerales de su país y que mejor opción que este metal tan importante para Chile. Por un lado tiene una importancia de tipo económico que hemos visto incrementada en los últimos años debido a sus múltiples aplicaciones industriales en el mundo. Por otra parte, las proyecciones a futuro son prometedoras, tanto por las aplicaciones tradicionales como por las que se vislumbran en la parte médica, especialmente por su acción bactericida. El o la docente debe motivar, entonces a sus alumnos o alumnas a trabajar sobre este proyecto, no solo por el conocimiento químico que puedan obtener, sino también por los objetivos transversales que se desprenden del trabajo, por ejemplo, valorar el país donde viven.En esta guía no se responden las situaciones planteadas, porque son varias las alternativas que pueden tomar los estudiantes en su desarrollo y en gran parte están descritas en el texto.

Unid

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Actividad de aplicación:

Producción de yodo en ChileEn esta actividad el o la estudiante utilizando la tabla del texto tiene la posibilidad de graficar, extrapolar y predecir con respecto a la producción de yodo en los próximos años. Como ejercicio de predicción puede ser bastante bueno.

En la redhttp://www.sqm.com/aspx/AcercaDe/ProcesoProduccion.aspx

Actividad indagatoria:

Usos del litio en medicinaEl profesor o profesora podrá hacerle ver a sus alumnos que hay otros usos para este metal, más allá de las baterías de litio. Podría hacer aquí una investigación interdisciplinaria con el área de biología. Nuestro país es uno de los principales productores de litio del mundo, como carbonato de litio. Este metal, además de ser utilizado en baterías de litio, tiene un uso en medicina psiquiátrica: el trastorno bipolar. Que los alumnos investi-guen sobre este trastorno psiquiátrico y su tratamiento ¡Por que se utilizan sales de litio? ¿Debería el litio ser incorporado en nuestra dieta? ¿Qué pasaría si una persona sana ingiere sales de litio en su dieta?

http://www.tengodepresionyansiedad.com/2008021136/Articulos/El-litio.html

Actividad indagatoria: La industria minera del cobre en ChileEn esta actividad el profesor o la profesora podrá profundizar un poco más sobre los distintos procesos de obtención del cobre en Chile según el tipo de mineral y sus principales agentes contaminantes, cómo evitarlos para cuidar nuestro planeta.Un porcentaje de los minerales de cobre en nuestro país son minerales sulfurados, tales como la calcopirita y la bornita, con una ley no superior al 3 o 4 % en la mayoría de los casos. Este mineral después de varios procesos de chancado se concentra mediante procesos de flotación. El cobre concentrado, con una ley promedio del 30%, se somete a procesos de pirometalurgía mediante los cuales el cobre del concentrado es transformado en cobre metálico. Uno de los prin-cipales subproductos en este proceso es ácido sulfúrico. El profesor o profesora podrá incentivar a sus alumnos a investigar sobre los procesos de obtención de cobre en nuestro país, los tipos e minerales y yacimientos. También, por ejemplo, podría hacer las siguientes preguntas para profundizar sobre el tema: ¿Qué es


un proceso de flotación? ¿Cuándo y dónde se utiliza este proceso? ¿Cómo se produce y almacena el ácido sulfúrico proveniente del proceso pirometalurgico? Proponga usos para el ácido sulfúrico generado.

http://www.codelco.clhttp://www.quepasa.cl/medio/articulo/0,0,38035857_157519512_220555448,00.htmlhttp://www.mind-surf.net/drogas/litio.htmhttp://drromeu.net/trastorno_bipolar.htm

Material fotocopiableUnid

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5.3.4.2 Instrumento de evaluación

Capítulo1. Metalurgia de metales

Nombre del alumno(a):_____________________________________Tema: Evaluación 1. MetalurgiaFecha: ____________________________________________________Puntaje total: ______________________________________________Nota: _____________________________________________________

1. Se dice que el cobre podría ser útil para fabricar las barandas de las camas de hospitales y materiales médicos. ¿Qué propiedad del cobre se está aplicando?

I) Conductividad II) Bactericida III) Ductilidad IV) Maleabilidad

A) Solo I B) Solo II C) Solo I y III D) Solo I, II y IV E) I, II, III y IV

2. Para evitar la corrosión del hierro, se puede mezclar con:

I) carbono II) arcillas III) cal

Es (son) correcta(s): A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) Solo I y II E) I, II y III



3. En la naturaleza hay metales que no se encuentran en estado nativo por su alta reactividad, ese es el caso de:

I) Na II) Li III) Au IV) Ag

A) Solo I B) Solo II C) Solo I y II D) Solo III y IV E) I, II, III y IV

4. ¿Cuál (es) de los siguientes metales no podrían ser usados como ánodo en la refinación electrolítica?

I) Cobre RAF II) Cobre Blister III) Plata IV) Oro

A) Solo I B) Solo II C) Solo I, II, III D) Solo I y IV E) Solo III y IV

5. El orden creciente de producción nacional de oro (1), hierro (2), cobre (3) y molibdeno (4) es:

A) 1 - 2 - 3 - 4 B) 2 - 3 - 4 - 1 C) 1 - 4 - 2 - 3 D) 1 - 2 - 4 - 3 E) 4 - 3 - 2 - 1

6. El molibdeno es un subproducto extraído de las minas de cobre. Su impor-tancia industrial está referida a que:

A) con él se fabrican cementos de alta dureza. B) es materia prima de cerámicas. C) posee una alta conductividad eléctrica. D) participa en la elaboración de aceros especiales. E) en unos años más reemplazará al cobre.

Respuestas 1B, 2A, 3C, 4E, 5C, 6D


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Capítulo 2. Procesos en no metales

Nombre del alumno(a):_____________________________________Tema: Evaluación 1. Procesos en no metalesFecha: ____________________________________________________Puntaje total: ______________________________________________Nota: _____________________________________________________

1. Para obtener el litio metálico, el proceso de obtención es

A) Cristalización B) Electrólisis C) Fusión D) Calcinación E) Oxidación

2. La calcinación es un proceso

I) químico II) físico III) ácido-base

Es (son) correcta(s): A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) Solo I y III E) Solo II y III

3. El proceso de sublimación puede ser utilizado en la obtención y purificación de:

A) yodo B) hierro C) litio D) cobre E) manganeso



4. Se encuentra un yacimiento de caliche en el norte, el que proceso utilizarías para extraerlo:

I) Flotación y evaporaciónII) Lixiviación en bateas y cristalizaciónIII) Sublimación y electrólisis


5. En los yacimientos de caliche en el norte chileno las sales más abundantes son:

A) NaNO3 y KNO3 B) KNO3 y CaSO4 C) NaNO3 y NaCl D) NaCl y Na IO3 E) KNO3 y MgSO4

6. El carbonato se calcio se encuentra en:

I) la cáscara de los huevos. II) el mármol. III) conchas marinas.

Es (son) correcta(s): A) Solo I. B) Solo II. C) Solo III. D) Solo I y II E) I, II y III.

Respuestas 1B, 2D, 3A, 4B, 5C, 6E


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Capítulo 3. Vidrio, cerámica y cementoNombre del alumno(a):_____________________________________Tema: Evaluación 1. Vidrio, cerámica cemento.Fecha: ____________________________________________________Puntaje total: ______________________________________________Nota: _____________________________________________________

1. La obsidiana corresponde a un(a):

A) sólido cristalino B) tipo de arcilla C) sólido amorfo D) borato E) cerámica

2. El cemento es un producto que implica la adición de yeso en una de sus etapas del proceso de obtención. El yeso cumple la función de:

A) es un aglomerante. B) favorece del fraguado. C) es un conglomerante. D) favorece la reacción exotérmica. E) estabiliza al cemento.

3. Cuando al material que forma el vidrio se agregan óxidos de hierro, cromo o cobalto se logra:

A) un menor punto de ebullición del vidrio. B) una mayor densidad del vidrio. C). fabricar un vidrio laminado D) disminuir la corrosión del vidrio. E). colorear el vidrio

4. La calcinación se diferencia de la fusión en que es:

I) un cambio químico II) es un cambio físico III) produce nuevas sustancias

Es (son) correcta(s): A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) Solo I y III E) Solo II y III



5. En el proceso industrial de fabricación del cemento, se verifican los siguientes procesos:

I) Fusión de arcillas. II) Calcinación de arcilla. III) Lixiviación de arcillas.

Es (son) correcta(s): A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) Solo I y III E) I, II y III

6. Para obtener azufre desde el yeso, se utiliza una

A) Reducción con carbono. B) Fusión.

C) Lixiviación.D) Flotación.E) Sublimación.

Respuestas 1C, 2A, 3E, 4D, 5B, 6A

Unid

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5.3.5. Bibliografía de la Unidad

1. Introducción a la Química Industrial, Vian Ortuño, Ángel; Ed. Reverté, 1994, ISBN: 842917933X

2. La Química en el Proceso de Extracción y Refinación del Cobre, Gana O, Rafael, Eds. Universidad Católica de Chile, 1990.

3. Química General, Petrucci, Ralph H., Prentice Hall, 8a. ed., 2003, ISBN: 8420537829

4. Química general, Whitten, Kenneth W., Mcgraw-Hill, 5a. ed., 1998, ISBN: 8448113861

5. Química General, Ebbing, Darrell D., McGraw-Hill, 5a. ed., 1997, ISBN: 9701010256

6.Química, Chang, Raymond, McGraw-Hill, 9a. ed., 2007, ISBN: 9701061114


CRITERIOSAUTO-

VALORACIONCONCEPTO PROFESOR

VALORACION CONJUNTA

Busco alternativas, pregunto, para la solución de problemas.

Busco el porqué de las cosas.

Manejo diferentes fuentes de información.

Asumo actitud crítica preguntándome cuán confiable o seria es la información que dispongo.

Hago buen uso de los materiales e implementos que dispongo.

Participo aportando ideas y me intereso por que se logre el objetivo del trabajo propuesto.

Tengo conciencia que al trabajar debo hacer esfuerzos por comprender, relacionar y aplicar los conceptos tratados en el trabajo a mi vida cotidiana, ¿me pregunto donde los he visto?, por ejemplo.

Estoy consciente que debo revisar el trabajo antes de entregarlo para detectar y corregir posibles errores.

Trato de pensar siguiendo una forma coherente para razonar y cuando no se me ocurre pregunto a mi profesor (a).

Soy innovador, le pongo algo de mi, evito la copia en el desarrollo de mis trabajos o en los que participo.

Generalmente pregunto sobre los temas trabajados a otras personas para entender mejor y ver su aplicación en mi vida cotidiana.

Material fotocopiable6. Anexos

6.1. Instrumentos de evaluación fotocopiable

1. Ejemplos de pautas para evaluar diversas modalidades de trabajo colaborativo:

Nombre del alumno(a): _____________________________________Fecha: _____________________________________________________

S: Siempre F: Frecuentemente A: Algunas veces P: Pocas veces N: Nunca



Tipo de habilidad Nombre de los participantes

Habilidades observadas durante el trabajo cooperativo. 1 2 3 4 yo

Permanece en su tarea

Termina sus tareas.Sigue las instrucciones.

Comprende las ideas

Permanece en grupos.

Comparte materiales.

Se preocupa por el tiempo.

Da evidencias de investigación.

Habilidades sociales 1 2 3 4 yo

Escucha a otros.

Usa tono de voz adecuado.

Respeta los turnos.

Hace preguntas.

Comparte sus ideas.

Informa sus ideas.

Solicita ayuda.

Ayuda a otros.

Logra consenso grupal.

Habilidades de trabajo 1 2 3 4 yo

Automotivado.

Independiente.Dispuesto a correr riesgos.

Piensa creativamente.

Piensa con coherencia.

Muestra confianza.

Dedicación horaria.

Puntualidad.

Perseverancia.

Cumplimiento de tareas organizadas.

Aporte material 1 2 3 4 yo

Monetario (cuando es necesario).

Utensilios.

Manualidades (Dactilografía, copiado, etc.).

2. Pauta para evaluar habilidades de aprendizaje colaborativo1. Indicaciones: De acuerdo a lo observado por ustedes, señale su apreciación, escribiendo frente a cada

aspecto, la letra de uno de los siguientes concepto valorativo: E = Excelente; S = Satisfactorio, N = Necesita trabajo (ayuda); I = Insatisfactorio; N/O = No observado.

Nombre Alumno__________________________________________________________________



¿Cómo lo hicimos en grupo? M. V A. V. P. V. ¿Cómo lo hice yo?

Cada uno de nosotros contribuyó con ideas.

M. V A. V. P. V. Yo contribuí con mis ideas.

Nos escuchamos entre nosotros. M. V A. V. P. V. Yo escucho a mis compañeros.

Nos dimos ánimo mutuamente M. V A. V. P. V. Yo di ánimo a mis compañeros

Creamos a partir de las ideas de todos

M. V A. V. P. V.Elaboré mas ideas a partir de las demás ideas de todos.

Respetamos los turnos para hacer cumplir con nuestras responsabilidades.

M. V A. V. P. V.Respeté los turnos para cumplir con mis responsabilidades.

Para mejorar nuestro trabajo podríamos:

Para mejorar mi trabajo puedo:

Instrucciones: Marca sobre las letras M.V.: (muchas veces); A.V.: (algunas veces) o P.V.: (pocas veces), según la percepción que tú y tus compañeros tengan sobre lo consultado más abajo:

Nombre Alumno: _________________________________________________________



INFORME DE LABORATORIO

Nombre del experimento: .....................................................................................

Nombres: ................................................................................................................

Fecha: ......................................................... Curso: .....................

CUERPO DE LA GUÍA• Observaciones referidas a la actividad 1:• Observaciones referidas a la actividad 2:• Observaciones referidas a la actividad 3:• Observaciones referidas a la actividad 4:• Observaciones referidas a la actividad 5:

INTRODUCCIÓN• ¿Cuál es el problema a resolver?• ¿Cuál es la posible respuesta al problema (hipótesis)?• ¿Qué razones podría dar y que fundamenta su hipótesis?• Razón 1:• Razón 2:

3. Ejemplos de modelos para diseñar protocolos experimentales, pautas de entrevista, fichas, encuestas.

• Informes de laboratorio:

CONCLUSIONES• Resumen de las ideas que se deducen de las actividades realizadas:• Respuesta a la hipótesis.

ACCIONES A REALIZAR

ANTES Escoger el libro contextualizado del informe.

Identificar el problema principal que se quiere resolver.

Plantear la hipótesis (posible respuesta al problema y que se debe verificar).

Indicar los materiales que va a utilizar.

DURANTE Describir el procedimiento seguido para realizar la actividad (pasos principales y en orden temporal).

Transcribir observaciones y datos relevantes.

Comunicar los datos en esquemas/gráficos, según corresponda.

Redactar las conclusiones (afirmaciones que emergen de las observaciones y se relacionan con la hipótesis).

Revisión del texto del informe elaborado.

DESPUÉS En qué otros contextos se podría estudiar el tema de la investigación.

¿Qué preguntas haría a sus alumnos(as) para cerciorarse que ha comprendido el trabajo experimental/práctico.

Otras ideas que usted puede incluir y que se refieran a ciencia escolar.




Nombres: ....................................................................................... Fecha: ......................

Título del experimento: ..........................................................................................................

Propósito (de una razón de porqué está haciendo este experimento):

................................................................................................................................................

Nombre aparatos y materiales que utilizó: .............................................................................

Hipótesis (su mejor explicación de lo que cree que va a pasar):

................................................................................................................................................

Precauciones (En qué hay que tener cuidado): .....................................................................

Procedimiento (los pasos que realizó en orden adecuado):

................................................................................................................................................

Observaciones y resultados (de lo observado y medido):

................................................................................................................................................

Conclusión(es) (¿Era correcta su hipótesis? ¿Por qué?, ¿Por qué si, no?):

................................................................................................................................................

Comentarios o discusión (¿Cómo mejoraría este experimento?):

................................................................................................................................................


Conceptos(que se identifican de la actividad práctica)

V de Gowin

Aquí se escribe el listado de conceptos que se deducen de la experiencia realizada.

Aquí se escriben:Observaciones relevantes realizadas.

Aquí se escriben:Conclusiones o afirmaciones de lo observado.

Respuesta a la pregunta central

Metodologías o procedimientos seguidos

Materiales utilizados

Aquí se escribe:Problema o Pregunta central a resolver.



Aspectos observados Presencia Ausencia

1. Los cuadros están correctamente elaborados.

2. Los gráficos son adecuados para el análisis de la investigación.

3. Los pasos de la técnica empleada son explicitados con detalles.

4. Los dibujos representan, lo mejor posible, las observaciones realizadas.

5. Las interpretaciones y conclusiones son fundamentadas.

6. Se citan fuentes bibliográficas.

7. El informe se presenta ordenado y limpio.

8. El informe, se entrega en la fecha señalada.

Lista de Cotejo

Objeto a evaluar: Informe de Práctica de laboratorio

Grupo: ................................................................. Nota: .....................................

Integrantes: ......................................................... Fecha: ...................................



Nombre alumno: ......................................................... Fecha: ...................................

Indicadores SiempreCasi

siempreA veces

Rarasveces

Nunca

1. Participo activamente en las actividades de la clase.

2. Cumplo con las tareas asignadas por mi profesora o mis compañeros.

3. Comprendo el significado de los contenidos desarrollados.

4. Puedo aplicar los contenidos aprendidos a nuevas situaciones.

5. Reconozco la importancia y valoro los conocimientos adquiridos.

4. Ejemplos de fichas de autoevaluación:

a) Descriptivas

b) Con escala

c) Metacognitiva

Nombre alumno: ......................................................... Fecha: ...................................

Contenidos del tema¿Qué sabía yo

antes?¿Qué sé yo

ahora?¿Cómo lo he aprendido?

¿Cómo fue tu desempeño durante el trabajo desarrollado en clase?

Gustavo responde:“Cumplí con los trabajos dejados, como los mapas conceptuales, cuando puedo participo en clase, aún me cuesta”.“Creo que he cumplido con las actividades y tareas que se han realizado hasta la fecha”. “He fallado en una tarea, me quedó mal”.“He aprendido a realizar un mapa conceptual”. “No presenté mi carpeta”. “Nunca he faltado a clase”. “Solo una vez me llamaron la atención”.



5. Escala para la valoración de dibujos de ciencias Este instrumento supone la consideración de una serie de indicadores acordes a los

criterios establecidos para la elaboración de los dibujos seguidos de tres columnas que habrán de determinar:

• La puntuación máxima otorgada previamente por el docente • La valoración del mismo estudiante • La del docente Una vez concluido el proceso de asignación de puntuaciones se pretende obtener

un promedio que derive en una calificación.

IndicadoresPuntuación

máximaValoración del alumno

Valoración del docente

1. Contiene los criterios o características determinadas con anterioridad.

2. Emplea una escala apropiada.

3. El uso de colores es adecuado al contexto o tema estudiado.

4. El dibujo representa realmente el contenido de estudio en toda su concepción.

5. Emplea, si corresponde, nomenclatura para cada uno de los elementos que lo conforman.

6. Expresa relación entre la estructura y función que quiere representar.

7. Incluye texto que aclara la representación visual.

(Adaptada de Lewin y Shoemaker, Great Performances Creating Classroom - Based Assessment Task, 2000, p 36)



6. Pauta para evaluar el cuaderno de ciencias

Indicadores Muy bien Bien RegularDebe mejorar

en

Presentación:

• Titula adecuadamente cada unidad.

• Anota la fecha del día.

• Deja un margen adecuado a derecha e izquierda.

• Escribe con buena letra con tachaduras y correcciones.

• Escribe con buena letra y sin tachaduras.

Organización:

• Diferencia entre Unidades dejando una página en blanco, por ejemplo.

• Diferencia adecuadamente los apartados de cada Unidad de alguna forma visible.

• Diferencia contenidos y actividades titulando adecuadamente.

Técnicas de aprendizaje:

• Anota las explicaciones del profesor(a) sobre el tema como si fueran dictados.

• Copia sin elaborar los contenidos que necesita aprender.

• Anota explicaciones con sus propias palabras.

• Utiliza esquemas para tomar los apuntes.

• Inserta esquemas y gráficos ya elaborados.

• Elabora esquemas y gráficos por sí mismo.

Actividades:

• Copia los enunciados de cada actividad.

• Realiza las actividades que le resultan más fáciles.

• Intenta realizar todas las actividades propuestas.

• Realiza todas las actividades aunque pida ayuda.



7. Pauta para evaluación de lectura de textos científicos en parejas Instrucciones: a) Elige un compañero(a) para revisar los textos mutuamente. • Tu tarea será leer el texto en voz alta. • La tarea de tu compañero(a) será escuchar atentamente la lectura. • La del docente. b) A continuación, juntos contesten las preguntas siguientes:

Nombre del texto a evaluar: ..............................................................Página en que se encuentra en el libro: ............................................Nombre de ustedes: ..........................................................................Fecha: ...............................................................................................

Preguntas Respuestas breves y claras

1. ¿Creen que el texto es interesante? ¿Atractivo?

2. ¿Creen que le falta algo? ¿Qué?

3. ¿Hay algo poco claro o mal expresado? ¿Cuál?

4. ¿Pueden sugerir algunas palabras o expresiones para mejorarlo? Háganlo.

5. ¿Podrían encontrar una mejor manera de empezar o acabar el texto?

6. ¿Es demasiado largo o corto? ¿Por qué?

7. ¿Se puede suprimir algo? Por ejemplo:

8. ¿El texto corresponde a lo que decía en el título o a lo que se proponía el autor?



8. Pauta de seguimiento del desarrollo de habilidades científicas (Para el docente)

HabilidadesFecha: Fecha: Fecha: Fecha Fecha:

Observaciones Observaciones Observaciones Observaciones Observaciones

• Exponen ideas usando “términos científicos”.

• Relatan ideas en forma coherente.

• Explican con claridad lo solicitado.

• Debaten sus ideas en forma mesurada.

• Ilustran, hacen tablas y gráficos respetando convenciones.

• Manipulan con cuidado y bien los instrumentos del laboratorio.

• Montan experimentos según instrucciones dadas.

• Se organizan al interior del grupo con autonomía.

• Diseñan experimentos sencillos.

• Elaboran informes de laboratorio según instrucciones dadas.

• Otros que Ud. quiera considerar.



9. Breve guía metodológica para orientar el trabajo grupal

Como metodología para realizar las actividades grupales, especialmente en el desarrollo de las actividades se sugiere al profesor o profesora el Método Colaborativo. El método consiste en conformar grupos de trabajo de 4 inte-grantes en el que al menos haya un estudiante de buen rendimiento, para darle consistencia al grupo. Metodología para el trabajo colaborativoEl trabajo colaborativo es muy interesante como metodología de trabajo, ya que a través de él se puede lograr en los alumnos o alumnas la incorporación de habilidades tanto intelectivas como sociales. Este tipo de trabajo en equipo es hoy en día muy utilizado a todo nivel y por lo tanto, las habilidades que el alumno pueda desarrollar con este método le serán útiles a posteriori, incluso en su vida laboral.Para el trabajo colaborativo en los grupos, se sugiere al docente que induzca a cada grupo a la asignación de roles diferentes, por ejemplo, si el grupo es de 4 integrantes debería haber:

1. Jefe(a) de grupo: Alumno o alumna encargado(a) de dirigir y organizar las actividades a realizar por el grupo.

2. Secretario(a): Alumno o alumna encargado de tomar apuntes en forma ordenada de las observaciones y los resultados obtenidos en el trabajo.

3. Encargado(a) del material: Alumno o alumna que pide y devuelve los materiales necesarios para desarrollar las experiencias.

4. Expositor(a): Alumno o alumna que se encarga de exponer los resultados o conclusiones del grupo al curso.


Mapas de Progreso:algunas ideas para su uso como apoyo al mejoramiento

continuo del aprendizaje

Los Textos Escolares son una importante herramienta para la implementación del currículum en la sala de clases. En conjunto con los Programas de Estudio y los Mapas de Progreso, buscan apoyar el trabajo que se realiza en los establecimientos educacionales para que los estudiantes logren mayores aprendizajes, en base a las definiciones que establece el Marco Curricular nacional.

En el siguiente esquema se presenta la pregunta orientadora que busca responder cada uno de los instrumentos curriculares:

Los Mapas de Progreso describen resumidamente los conocimientos, habilidades y comprensiones que caracterizan cada uno de los 7 niveles en que se desarrolla el aprendizaje de una determinada competencia o dominio clave. Son una herramienta curricular no obligatoria, que complementa a los Programas de Estudio y los Textos Escolares, y pueden ser utilizados de diversas formas.

A continuación se describen dos de ellas, que pueden ser de utilidad para apoyar el desarrollo del aprendizaje que promueve este texto de estudio:

1.- Reflexión conjunta sobre la progresión de los aprendizajes que promueve el currículum para mejorar la articulación entre profesores del sector.

Si se hace una lectura de los siete niveles de los Mapas ya pueden ser un interesante aporte, debido a que muestran una visión sintética de lo que se espera se logre como aprendizaje en los 12 años de escolaridad. Su estructura concisa describe una panorámica de todo el trayecto escolar, aportando una mirada longitudinal, que favorece la reflexión pedagógica entre profesores de distintos cursos.

Por ejemplo, a partir de la revisión de un Mapa de Progreso, puede hacerse una reflexión conjunta respecto de la manera en que progresa el aprendizaje, estableciendo un análisis general, entre profesores del sector y la jefatura técnica, en relación a ¿cómo estamos entendiendo la progresión del aprendizaje respecto de este referente? Los profesores y profesoras pueden revisar y analizar en conjunto los aprendizajes constitutivos de una determinada competencia, y definir acciones a seguir que sean coherentes con el logro de dichos aprendizajes, en base a preguntas como: ¿de qué forma estamos ordenando el trabajo y organizándonos en conjunto para ir progresando en el logro de estos aprendizajes de nuestros alumnos y alumnas?

Los Mapas favorecen la articulación dentro y entre los ciclos de enseñanza de un establecimiento educacional, promoviendo una comprensión común respecto al aprendizaje y aportando claves para observar su progresión. Ello propicia la responsabilidad compartida entre docentes y el trabajo en equipo dentro del establecimiento.

2. Reflexión conjunta sobre los trabajos de alumnos y alumnas, para monitorear el progreso de su aprendizaje en relación a la expectativa que describe el Mapa. Los Mapas de Progreso definen el crecimiento del aprendizaje de los estudiantes, a través de descripciones de sus distintas etapas y de trabajos de alumnos en cada una de estas. Con el fin de apoyar la observación del aprendizaje, los Mapas presentan tareas, estímulos o motivaciones que se utilizaron para recoger evidencias del aprendizaje, buscando observar el desempeño de los alumnos en la competencia descrita en el Mapa.

El docente puede aplicar estas tareas, las que puede encontrar en los anexos de cada uno de los Mapas (www.curriculum-mineduc.cl) u otras que el equipo docente puede desarrollar, para luego analizar la evidencia del desempeño de sus estudiantes e inferir el nivel de aprendizaje en relación a las descripciones realizadas por el Mapa.

Es importante que esta observación y análisis de los trabajos de los alumnos sea desarrollado en conjunto por los profesores del sector, de modo de reflexionar entre pares y desarrollar una visión compartida respecto a cómo progresa el aprendizaje de sus alumnos en las distintas competencias claves.


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