SECUENCIA DIDÁCTICA DE CRISTALOGRAFÍA (Practica docente)
Correcciones de Mariano Di' Micoli
Yani:
-En los propósitos: 1-Qué proporcionas a los alumnos?
2- Creo que es bueno plantear el propósito 2 como: lograr un acercamiento... etc
-En los objetivos: el tercero: comprender... no comprensión
el último: Identificar... no identificación
-Falta fundamentación.
-En las actividades cómo relacionás los cristales con los minerales? ya que lo planteaste en uno de los objetivos
-Y las propiedades químicas de los cristales? cómo las demuestran?
-Si hacés una experiencia para que los alumnos hagan crecer cristales... no debería estar eso en un objetivo específico?
-Criterios de evaluación?
SECUENCIA DIDÁCTICA
·
Establecimiento: Leopoldo Lugones IPEM
N° 248
·
Tema:
sistemas cristalinos
·
Autora:
Costa Viscovig Yanina
·
Asignatura: Química inorgánica
·
Nivel:
4to año “A”
·
Profesora: Estela Ghiglia
·
Horas de cursado: Miércoles y jueves de 13:30hs a 16:30hs
Propósitos:
· Lograr que los estudiantes que se
inician en el contacto con los Cristales.
·Lograr que los alumnos tengan un
acercamiento a muchas especies de cristales, (de interés económico y geológico.)
· Aprendan los conceptos y nociones
fundamentales de la cristalografía interna y externa
(Morfológica), que permita acceder a
la identificación de algunos de ellos y a la comprensión de los mecanismos
principales que operaron durante su desarrollo.
Objetivos:
· Comprender que la cristalografía es
una ciencia compleja, amplia y profunda.
· Comprobar las propiedades físicas,
químicas y ópticas de los cristales.
· Comprender el concepto cristal y su
relación con los minerales.
· Entender la estructura cristalina a
escala atómica.
· Identificar los siete sistemas
cristalinos y las respectivas redes de bravais.
Contenidos:
· Introducción a la Cristalografía.
· Sistemas sólidos , formación de cristales (cristalización)
· Bajo condiciones adecuadas, algunas clases de materiales sólidos se pueden obtener en formas que llamamos cristales.
· Los cristales crecen (se hacen más grandes) mediante la adición de más capas de materia sólida alrededor de sus caras externas.
· Los cristales se forman a partir de una disolución cuando se evapora el disolvente. También se forman a partir de un fundido cuando se enfría el líquido, y a partir de un vapor invisible y cálido cuando éste entra en contacto con una superficie más fría. También por cambio de presión y temperatura.
· Los cristales de sustancias diferentes tienen formas diferentes.
· Introducción a la Cristalografía.
· Sistemas sólidos , formación de cristales (cristalización)
· Bajo condiciones adecuadas, algunas clases de materiales sólidos se pueden obtener en formas que llamamos cristales.
· Los cristales crecen (se hacen más grandes) mediante la adición de más capas de materia sólida alrededor de sus caras externas.
· Los cristales se forman a partir de una disolución cuando se evapora el disolvente. También se forman a partir de un fundido cuando se enfría el líquido, y a partir de un vapor invisible y cálido cuando éste entra en contacto con una superficie más fría. También por cambio de presión y temperatura.
· Los cristales de sustancias diferentes tienen formas diferentes.
Saberes
previos necesarios:
Los
alumnos necesitan conocer el concepto de minerales, a partir de este introducir
el nuevo tema. Además se verá la estructura atómica de los cristales por tanto
los conceptos átomos, moléculas e iones, deben estar claramente comprendidos.
Aunque no se tratara específicamente, los alumnos debe saber fuerzas de Vaan
der Waals, para comprender la estructura interna de los cristales. Por último
soluto y solución saturada.
Fundamentación:
El mundo de los sólidos cristalinos es muy
amplio. Los encontramos en la naturaleza, en los minerales y rocas, donde
algunos cristales son particularmente grandes, como en las piedras preciosas.
También los encontramos en muchos de los objetos que nos rodean, en el acero o
en el aluminio, en los que el material es un conjunto de dominios cristalinos
"pegados" entre sí, esto nos ayuda a relacionar los temas que los
alumnos vieron anteriormente (metales en la industria), y comprender que la
química esta siempre conectada, y que cada tema es muy importante para la
comprensión del próximo.
El
estudio de los sólidos cristalinos ayuda a los alumnos a entender que la
materia está compuesta por mucho más de lo que sus ojos pueden ver, ya que los
cristales puede pensarse como un arreglo periódico de un grupo representativo
de átomos, moléculas o iones. Esto nos permite construir un cristal mediante
una estructura mínima, llamada celda unidad, que trasladamos por el espacio
−como si construyéramos una pared azulejada a partir de un número mínimo de
azulejos que se repiten−, y enfocarnos en un número pequeño de átomos,
moléculas o iones para describir sus propiedades.
Actividad
de inicio:
Para comenzar la clase, iré de atrás para delante de lo que se
hace normalmente. Ya que, la propuesta para los alumnos es que comiencen a
formar su conocimiento a través de la experiencia.
La gente joven aprende mejor «haciendo» que mediante
explicaciones teóricas. La mejor forma que tiene un adolescente de aprender
algo sobre los cristales es mediante la experiencia propia, no escuchando a
alguien contarle experiencias ajenas. Debemos dejarlo observar, reflexionar y
finalmente formular preguntas. Es entonces cuando se le puede ayudar a buscar
las respuestas. Ni siquiera debemos tratar de definir la palabra cristal hasta
que no hayamos adquirido alguna experiencia con estos.
Introducción de las
actividades.
Gran parte de los sólidos se presentan en
estado cristalino, con una estructura geométrica regular y ordenada. El tamaño
y perfección de los cristales depende de las condiciones en que estos se han
formado. Cuando una disolución saturada (que es aquella que no admite más
soluto disuelto), o un sólido fundido, se enfría lentamente el número de
cristales que empiezan a formarse es pequeño, creciendo poco a poco su tamaño y
dando tiempo a que los iones, átomos y moléculas ocupen posiciones ordenadas en
el cristal, que harán que éste sea tanto más perfecto cuanto más lento es el
proceso. Por el contrario, un enfriamiento rápido da lugar a numerosos
cristales pequeños e imperfectos.
La
cristalización puede realizarse por fusión, disolución o sublimación.
DÍA 1: (150’min)
INICIO
Actividad
1:
Muchas veces los alumnos
tienen dificultades para diferenciar los cristales de los diamantes y los
vidrios.
Cuando uno hace referencia a estos existen muchas ideas previas
que los alumnos tienen sobre este tema. Para lograr construir una definición de
cristales y que sean ellos mismos los que logren crear esta definición se hará
una tormenta de ideas. La actividad consiste en colocar en el pizarrón la
palabra cristales y que cada alumno sin excepción diga una palabra que explique
el término CRISTALES. Se tratara que
cada alumno diga una palabras diferente a las ya dichas, las mismas no tienen
que ser correctas sino expresar lo que ellos interpretan.
Se anotara todo lo dicho en sus carpetas para cuando se termine
el tema volvamos a esta lista y miremos cuales son los errores que se
cometieron cuales los acierto, para luego que ellos mismos construyan la
definición de sistemas cristalinos.
Tiempo
estimado: 10’ a 15’ min
DESARROLLO
En
este experimento haremos dos tipos de cristalización:
Actividad
2:
1º CRISTALIZACION POR DISOLUCION
Podemos cristalizar por disolución,
las siguientes sustancias:
A.- Se pesan 10 g de nitrato de
potasio KNO3 (o 3 cucharadas), se pulverizan lo más finamente posible con un
mortero y se depositan en un erlenmeyer. Se va añadiendo agua poco a poco (1/4
de vaso de agua aproximadamente), calentando y agitando hasta conseguir la
total disolución de la sustancia. Si se hubiese añadido un exceso de agua se
eliminará por ebullición. Sin dejar enfriar, se filtra la disolución, y el
filtrado se recoge en un vaso de precipitado, o en un cristalizador, dejándolo
en reposo hasta la cristalización total.
B.-En un vaso de precipitado se pone
un poco de agua y se calienta. Se va echando sal común, es decir cloruro
sódico, NaCl, hasta la saturación. Se
filtra la disolución y el filtrado se recoge en un vaso de precipitado o
similar y se deja en reposo.
C.-Se hace igual que en el apartado B
pero usando dicromato potásico, o ferricianuro de potasio, o alumbre de potasio.
D.- Por último preparamos una
disolución saturada de sulfato de cobre (II) o sulfato de níquel (II) siguiendo
los mismos pasos que en los apartados anteriores.
Ahora trabajamos en grupo de cinco personas
para hacer crecer nuestros cristales obtenidos: La idea de esta actividad es
que cada grupo logre crear cristales grandes, se planteara una competencia
entre los grupos para lograr el objetivo.
1.
Obtención de cristales semejantes a piedras preciosas.
- Selecciona un cristal de los
obtenidos anteriormente y átalo al extremo de un hilo de pescar.
- Prepara una disolución saturada del
compuesto cuyo cristal has elegido y déjala enfriar.
- Coloca el cristal en la disolución
anterior, de tal forma que el hilo que lo sostiene quede sujeto a un soporte
(ej. un lápiz). El cristal crecerá lentamente en unos días. Si queremos
aumentar más el tamaño del cristal basta con renovar la disolución donde está
sumergido.
2º.-CRISTALIZACIÓN
POR SUBLIMACION
También
podemos hacer la cristalización por sublimación de varias sustancias. En
nuestro caso lo haremos con yodo.
- Se
coloca una pequeña cantidad de yodo en un tubo de ensayo y se tapa con un algodón
o vidrio de reloj. Se calienta ligeramente y con cuidado.
Se Adjunta en los anexos una serie de
experimentos sobre cristales muy interesantes que dependiendo de la disposición
de materiales y tiempo para la realización con los alumnos, ya que es el MEP el
encargado del laboratorio.
Tiempo estimado:
130’ min
Actividad 3:
Los
alumnos tendrán que entregar un informe de la experiencia. El informe se va
haciendo a medida que se desarrollan los experimentos y se entregaran la semana
siguiente para los que no tengan el tiempo para completarlo en la clase.
Además
deberán completar el siguiente cuadro que deberá ser entregado al finalizar la
clase.
¿Qué métodos utiliza?
|
Características macroscópicas
|
Características microscópicas
|
¿En qué estado se encuentra?
|
Son homogéneos o heterogéneos
|
|
EXPERIMENTO 1
Compuestos químicos
utilizados
|
|||||
EXPERIMENTO 2
Compuestos químicos
utilizados
|
|||||
EXPERIMENTO 3
Compuestos químicos
utilizados
|
CIERRE
Actividad 4:
Todos
los alumnos deberán redactar al menos cuatro
preguntas que les surgieron los experimentos, lo deberán hacer en una hoja
aparte, se intercambiaran las hojas entre ellos y si hay tiempo en el aula se
pedirá a los alumnos que las contesten como puedan, sin importar si están bien
o mal. Los profes pueden ayudarlos en
este punto para hacer reflexionar a los alumnos, pero no dándoles las
respuestas.
Tiempo estimado:
15’ 20’ min
Las
siguientes preguntas se les harán copiar a los alumnos para que las hagan de
tarea.
Preguntas Disparadores para trabajar
en el aula.
1.
¿Qué es una disolución sobresaturada?
2.
¿Cuándo están los cristales más grandes al cabo de un día o de tres?
3.
¿Cómo cristalizará más fácilmente la sal, en un lago tranquilo o en otro con
fuertes corrientes y oleajes?
4.
¿Tienen la misma forma los cristales obtenidos? ¿Cuál crees que es la causa?
5.
¿Se pueden purificar mediante sublimación todas las sustancias?
6.
Cuando no se cumplen las condiciones necesarias para la formación de
cristales, ¿los minerales tendrán
las partículas ordenadas?
Los alumnos
deberán traer de tarea la actividad realizada la clase siguiente.
La
metodología del laboratorio es que cada alumno entrega a su MEP una actividad
propuesta por el. La actividad siempre se basa en el carácter cuantitativo de
la experiencia realizada, cuadros comparativos con los resultados obtenidos,
gráficos, etc.
DÍA 2:
INICIO:
Corregiremos
las preguntas de la clase anterior, y trataremos de ampliar la información que
recogimos con las experiencias.
Tiempo estimado:
30’ min
DESARROLLO:
Se
presentara un power point con toda la información que los alumnos deben tener
en sus carpetas.
Cuando
lleguemos a la redes de Bravis, haremos representaciones de las mismas para que
los alumnos puedan reconocer y visibilizar la estructura interna de los
cristales y entender la importancia de esta para su formación. Se utilizara
varillas de maderas, para su realización. El siguiente video muestra las
representaciones, pero cabe destacar que solo haremos los 7 sistemas cristalinos.
En caso de no poder pasar
el video se les presentara a los alumnos el siguiente escrito para la
realización de la actividad.
De acuerdo al sistema, los ejes serán:
- Sistema Cúbico ó
Isométrico:
Tres ejes mutuamente perpendiculares, de longitudes iguales (por esto, se
usa el mismo color) y se llaman a1, a2 y a3
.
- Sistema Tetragonal: Tres ejes mutuamente
perpendiculares, dos de ellos, los horizontales, son de igual longitud (de
igual color) y se llaman a1 y a2. El eje vertical es más corto ó más largo
que los otros dos.
- Sistema Rómbico: Tres ejes mutuamente
perpendiculares y todos son de diferente longitud (de diferentes colores).
- Sistema Hexagonal: Se usan cuatro ejes, tres
de ellos en el plano horizontal y uno es vertical. Los ejes horizontales
son a1, a2 y a3, y se sitúan a 120º uno del otro. El cuarto eje es
vertical, es el eje C y puede ser de mayor ó menor longitud que los
horizontales. Los tres ejes a1, a2 y a3 son de igual longitud (igual
color) y perpendiculares a C.
- Sistema Monoclínico: Tres ejes desiguales (de
diferente color), dos de ellos forman un ángulo oblicuo, siendo el tercero
perpendicular al Plano de los otros dos.
Las
imágenes muestran en términos generales
lo que deberán realizar los alumnos.
Para
tal fin se les mostrara a los alumnos el video (o leer las instrucciones) y se
realizaran 3 grupos, los cuales deben realizar por grupo los 7 sistemas
cristalinos o ejes de simetria.
Tiempo estimado:
1:30Hs
Una
vez terminado el juego se procederá con el power poin.
Tiempo estimado: 1:30Hs
Dentro
del instituto no se encuentra el servicio de WI-FI en caso de tener acceso de
alguna forma, se pedirá a los alumnos que exploren la página siguiente para
tener un conocimiento más amplio sobre los Cristales.
http://www.ige-gemologia.es/galeria/cristalografia/formas_simples/index.html
Cierre de actividad:
Se
dará a los alumnos una lectura sobre Las
minas de Wanda. Para que puedan conocer la producción de cristales en nuestro
país.
·
·
MI PAÍS
·
NOTA
LAS
MINAS DE WANDA: VIAJE A LAS ENTRAÑAS DE LA TIERRA
El Federal viajó a Wanda, Misiones, para contarte la historia de cómo
descubrieron, por casualidad, minas de piedras preciosas. Conoce la increíble
historia de la familia de Higinio Enebelo, que a los 80 años sigue manejando
este reservorio nacido de lava volcánica petrificada.
Hasta 1910 Wanda era igual de verde y
de linda que ahora. Pero no se llamaba Wanda: era un paraje sin nombre que
empresas de Buenos Aires habían comprado a bajo precio. La Compañía
Colonizadora del Norte fue una de ellas: en 1936 le dio nombre a esta tierra
del departamento Puerto Iguazú, a 40 kilómetros de las cataratas. Con el nombre
homenajeó a una princesa polaca: Wanda.
Pero faltaban años, muchos, para que alguien supiera que debajo de esa tierra en la que sembraron yerba mate estaban esas giodas que estallaban de belleza y colores. Porque en 1940 Otto Bemberg (alemán, creador de la cerveza Quilmes) cerró su explotación de yerba porque no era redituable e indemnizó a sus empleados con 20 hectáreas de tierra a cada uno. A su encargado, Víctor Enebelo, le dio 40 hectáreas. Era 1942. Víctor y Amalia, su esposa, limpiaron el terreno de a poco. Tenían 10 hijos y la tarea de volver productivas esas tierras tras el fracaso de la yerba mate. En esas tareas de limpieza encontraron unas piedritas blancas que los mayores de sus 10 hijos vendían al borde de la ruta 12 a los turistas que iban rumbo a las Cataratas del Iguazú.
Con los años, uno de sus hijos viajó a Brasil a estudiar. Mientras, su madre seguía atendiendo las labores de la casa, sin saber que una de ellas iba a cambiarle la vida para siempre: lavando ropa en el río se cortó la mano con una piedra que llevó a su casa. Cinco años la tuvo sobre un mueble hasta que su hijo Higinio volvió de Brasil. Había estado en Minas Gerais y sabía distinguir entre una piedra cualquiera y una piedra preciosa. Esa era una piedra preciosa.
Pero faltaban años, muchos, para que alguien supiera que debajo de esa tierra en la que sembraron yerba mate estaban esas giodas que estallaban de belleza y colores. Porque en 1940 Otto Bemberg (alemán, creador de la cerveza Quilmes) cerró su explotación de yerba porque no era redituable e indemnizó a sus empleados con 20 hectáreas de tierra a cada uno. A su encargado, Víctor Enebelo, le dio 40 hectáreas. Era 1942. Víctor y Amalia, su esposa, limpiaron el terreno de a poco. Tenían 10 hijos y la tarea de volver productivas esas tierras tras el fracaso de la yerba mate. En esas tareas de limpieza encontraron unas piedritas blancas que los mayores de sus 10 hijos vendían al borde de la ruta 12 a los turistas que iban rumbo a las Cataratas del Iguazú.
Con los años, uno de sus hijos viajó a Brasil a estudiar. Mientras, su madre seguía atendiendo las labores de la casa, sin saber que una de ellas iba a cambiarle la vida para siempre: lavando ropa en el río se cortó la mano con una piedra que llevó a su casa. Cinco años la tuvo sobre un mueble hasta que su hijo Higinio volvió de Brasil. Había estado en Minas Gerais y sabía distinguir entre una piedra cualquiera y una piedra preciosa. Esa era una piedra preciosa.
La historia reciente dice que es una explotación abierta desde 1989. Los turistas pueden ver los diferentes tipos de cuarzo: ahumados, cristales, agatas. Todas las piedras están embutidas en giodas; lava petrificada de origen volcánico cuyos colores están marcados por los diferentes minerales. El rosa tiene cilidio y feldespato, por ejemplo. Una curiosidad explicada por la reacción química al momento de la formación de la piedra: todas las piedras que están dentro de la gioda tienen seis lados.
Hace 120 millones de años paso esto: se separaron los continentes. La temperatura subterránea hizo que el mineral se fundiera y se encapsulara se acuerdo al oxígeno que corría a medida que la tierra se resquebrajaba. En una de esas roturas se formó esa maravilla llamada Cataratas del Iguazú. Y también esta mina de piedras preciosas, que tiene un túnel de 65 metros de diámetro y se puede entrar caminando. En la puerta caen chorros agua que se abren paso en la tierra colorada. Cuentan que tardaron 14 años en hacerlo, dinamita de por medio, para llegar a las piedras preciosas, algunas de las cuales obran en las paredes. Como son formaciones de lava volcánica hay que tener cuidado con removerlas porque eso puede significar un derrumbe. A esa explotación en galerías la conectaron con el agregado de valor: en el mismo predio tienen el taller donde las piedras se convierten en aritos, pulseras, dijes, colgantes. Se las puede ver, en el salón de ventas, como parte de una artesanía o es posible encontrarlas tal como son, brillantes como ese día en que doña Amalia sacó la primera mientras lavaba la ropa.
Piedras Preciosas encontradas:
Cuarzo blanco, Cuarzo rosa, Jade verde, Lapizlazuli azul, Coralina marrón, Ematite negro plateado, Topacio amarillo y Turquesa, Amatista violeta, Cuarzo rojo
Alexandrita gris, Rubelito rojo
Cuarzo blanco, Cuarzo rosa, Jade verde, Lapizlazuli azul, Coralina marrón, Ematite negro plateado, Topacio amarillo y Turquesa, Amatista violeta, Cuarzo rojo
Alexandrita gris, Rubelito rojo
Luego
de la lectura se pondrá en común todo lo leído, y se les pedirá a los alumnos
que resuman el texto, en no más de 10 renglones, para que tengan esta información en sus
carpetas.
Criterios de Evaluación:
- Calidad y coherencia en los
contenidos.
- Ortografía y vocabulario.
- Interpretación de consignas.
- Respeto para con sus pares y al
docente a cargo.
- Comunicación adecuada en el aula.
- Cumplimiento de las actividades
propuestas
- Reconocimiento de los siete
sistemas cristalino.
- Reconocimiento de los tipos de
cristales estudiados.
- Poder dar ejemplos de los
cristales más conocidos.
- Explicar las diferentes
formaciones de los cristales.
Día 3
Pregunta
de Evaluación:
Sistema
sólido Cristales=
Pregunta
1 ¿Cuál es la diferencia entre un sólido cristalino y uno amorfo? Esquematice y
de ejemplos.
Pregunta
2) ¿Qué estudia la cristalografía?
Ejercicio.1)
Relaciona las clases de sólidos con el tipo de unidades que se repiten en el
retículo cristalino:
1.
Sólidos moleculares a. Átomos
2.
Sólidos atómicos
b. Iones positivos y negativos
3.
Sólidos iónicos c.
Moléculas
4.
Sólidos metálicos d.
Iones positivos
Ejercicio.2)
Clasifica los siguientes sólidos en moleculares, atómicos e iónicos:
1.
Yodo (I2)
2.
Hielo (H2O) a.
Sólido molecular
3.
Sal común (NaCl) b.
Sólido atómico
4.
Diamante (C)
c. Sólido iónico
5.
Cuarzo (SiO2)
Ejercicio
2a) ¿Cuál de los siguientes sólidos es molecular?
a.
CaF2 b. SiC c. CO2 (sólido) d. Cu
Ejercicio
2b) ¿Cuál de los siguientes sólidos no es atómico?
a.
SiO2 b. SiC c. BN d. CH4
(sólido)
Ejercicio
2c) ¿Cuál de los siguientes sólidos no es molecular?
a. P4
b. S8 c. I2 d. C
(diamante)
Ejercicio
2d) ¿Cuál de los siguientes sólidos no es iónico?
a.
K2SO4 b.
CaCO3 c. MgO d. NaCl
Ejercicio.3)
Relaciona cada clase de sólido con las propiedades que se indican:
1.
Sólidos moleculares
2.
Sólidos atómicos a.
Conducen la corriente eléctrica
b. No conducen la corriente eléctrica
3.
Sólidos iónicos
4.
Sólidos metálicos
c. Conducen la corriente eléctrica
fundidos o en disolución
Ejercicio
4) ¿Cuál de los siguientes sólidos es mejor conductor térmico?
a.
I2 b. C (diamante) c.
Fe d. NaCl
Ejercicio
5) Explique brevemente que significa el termino celda unidad.
Ejercicio
6) Nombre 4 de las siete redes cristalinas.
Pregunta
3) Indique ¿Qué son las así llamadas Las Minas de Wanda?, ¿Qué se encuentra en
ellas, y en qué parte de nuestro país están ubicadas?
Pregunta
4) ¿Qué les pareció el tema tratado?, ¿Las clases, fueron interesantes, qué
cambiarían?.
Los
compuestos pueden cambiar de acuerdo a los ejemplos que salgan en la clase
Luego del examen se compartirá con los
alumnos una merienda en agradecimiento al lugar que nos brindaron. Además esto
nos dará lugar a charlar de nuestras clases para poder saber qué es lo que
ellos piensan de nuestras prácticas.
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