PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA
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PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS Nombre completo: Gabriela Cruz Martínez CURP: CUMG710823MJCRRB03 Nombre de la propuesta: Desarrollo de un material educativo (Adaptación, aplicación y evaluación de un material educativo existente) IES formadora: ITESO Plantel donde labora: CECYTEJ N° 5, El Salto Entidad Federativa: Guadalajara, Jalisco No. De Generación PROFORDEMS: Primera Convocatoria CERTIDEMS a la que responde: Cuarta Teléfonos: Casa: 1525-14-91 Oficina: 3688-24-46 y 3688-24-47 Celular: 044-3317-48-15-79 Correo: [email protected] Página 1 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS CUADERNO DE ACTIVIDADES Y EJERCICIOS Opción No.2. Desarrollo de un material educativo (Adaptación, aplicación y evaluación de un material educativo existente) INDICE Introducción 2 Descripción del material educativo 5 Recomendaciones y sustento de las aplicaciones del material. 6 Relaciones entre el uso del material implicado, el plan de estudios y los actores 7 Referencias de fuentes consultadas 8 Página 2 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS INTRODUCCIÓN Una de las más importantes tareas como docentes es la de propiciar en el alumno el interés por adquirir el conocimiento –significativo o no para él- que le permitirá desarrollarse en su contexto social y/ o laboral, según lo decida. Para ello, el docente debe estar preparado y dispuesto a ayudarlo en el logro de su objetivo, por lo que la apertura para adoptar una postura crítica que lo lleven a considerar los métodos o técnicas de enseñanza que ha aplicado hasta la fecha de acuerdo con los programas de estudio vigentes, será esencial para reconocer que los mismos no han cumplido con las expectativas. Posteriormente, debemos asumir el compromiso de ser promotores de los cambios que la Reforma propone, involucrándonos en el desarrollo y puesta en marcha de la misma, con la conciencia y el pleno convencimiento de que los jóvenes serán los principales beneficiados y con ellos, todo el país. Por lo anterior, es importante mencionar que, la Reforma Integral de la Educación Media Superior viene a tratar de eliminar las deficiencias de los actuales programas de estudio, involucrando al docente como parte fundamental para lograr que ahora los alumnos adquieran habilidades, conocimientos y destrezas que le permitirán ser competentes en el desarrollo de actividades diversas y no solo sean capacitados con bases meramente teóricas. El reto a lograr es que nuestros alumnos sean competentes y desarrollen habilidades para su vida diaria –laboral y social-, a través del apoyo del docente que será el encargado de facilitar la adquisición de dichas habilidades, por lo cual es importante que éste haya adquirido previamente las mismas habilidades, de lo contrario el alumno no podrá verse favorecido al respecto. El lograr que los jóvenes sean competentes revertirá un rezago importante, debido a que, -a título personal- considero que hoy en día, aunado a las deficiencias o errores de los actuales programas de estudio y que se “malentiende” el objetivo de éstos –se evalúa por evidencias a presentar y no por resolución de casos prácticos-, los alumnos no desarrollan la habilidad de: Pensamiento crítico-lógico Creatividad Iniciativa Comprensión, entre otras. El revertir lo anterior y conseguir que adquieran las tan mencionadas “competencias”, representará un cambio importantísimo en la actitud de la juventud, sacándolos de la “zona de confort” mal orientada en la cual parece que están instalados, por lo que, se antoja una labor bastante ardua, pero no por ello imposible. Lo realmente importante será que el docente asuma el compromiso con responsabilidad y conciencia de que es pieza fundamental de que ésta reforma logre su objetivo principal, en este caso, a través de la adaptación de un material didáctico que favorecerá el aprendizaje. Página 3 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS CUADERNO DE ACTIVIDADES Y EJERCICIOS Opción No.2. Desarrollo de un material educativo (Adaptación, aplicación y evaluación de un material educativo existente) Se propone la adaptación de un material educativo a manera de “Cuaderno de actividades y ejercicios” a partir del trabajo realizado por la Academia de Química en las reuniones de todos los CECyTE´S del estado, en virtud de que éste se hace llegar a todos los docentes de la asignatura y éstos a su vez –muchas ocasiones por la proximidad del inicio de clases con la entrega del material educativo- son entregados a los alumnos, en los formatos originales utilizados en dichas reuniones de trabajo, mismos que son poco entendibles y funcionales para el proceso educativo. Debido a lo antes mencionado, el docente inicia un nuevo curso con poca certeza de que el alumno logre todas las competencias esperadas; es importante resaltar que el docente se enfrenta a la “rigidez” del programa por su contenido y tiempo asignado, en virtud de que se ve en la necesidad de “dictar” los ejercicios o actividades que se deben realizar en aula o en casa o, en permitir que –previo o durante el desarrollo del trabajo en clase-, el alumno tenga que salir a fotocopiar una secuencia didáctica poco entendible y útil para él por su estructura. Como es de esperarse, se genera interrupción en el proceso de aprendizaje, en una asignatura que requiere sean eliminados –la mayoría- de los distractores existentes, ya que de acuerdo al plan de estudios y la manera de evaluación establecida, el alumno tiene la posibilidad de obtener el 70% de la puntuación a partir de lo realizado en clase a través de las actividades, prácticas de laboratorio y ejercicios propuestos por la mencionada Academia y el 30% restante a partir de una evaluación objetiva que indique que haya adquirido la competencia correspondiente. Por tanto, la presente propuesta pretende enfocar al alumno en el seguimiento a lo aportado por el docente y a su máxima concentración a la hora de la realización de ejercicios y actividades establecidas, tanto en aula como en casa. Página 4 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS Ejemplo del material entregado al alumno Actividades: SECUENCIA DIDÁCTICA N° 3 Desarrollo Competencias Genéricas: ACTIVIDAD 7: DE APRENDIZAJE (INDIVIDUAL) Método: reproductivo Estrategia: ejercicios. Nivel de asimilación: 3 de saber hacer Evidencia de Aprendizaje: ejercicios resueltos. Evaluación: heteroevaluación Asesorados por el maestro resuelven ejercicios de nomenclatura y formulación de hidrocarburos (abarcar alcanos, alquenos, alquinos e cíclicos y derivados del benceno) se sugiere al maestro seleccione los más importantes, 5 de cada uno de los grupos señalados Nota: No hay ejercicios!!!! ¡¡¡Se sugieren en total 30!!! Evidencia(s) de aprendizaje: 1.- Se conoce valora a si mismo aborda problemas y retos teniendo en cuenta los Objetivos que persigue. Analiza críticamente los factores que influyen en su toma de decisiones. Competencia disciplinar Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico,, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes Ejercicios resueltos ACTIVIDAD 12: DE APRENDIZAJE INDIVIDUAL. Método: reproductivo Estrategia: ejercicios Nivel de asimilación: 2 de saber o reproducción Evidencia de Aprendizaje: ejercicios resueltos Evaluación: autoevaluación Efectúan ejercicios de identificación de los grupos funcionales de las funciones químicas orgánicas en fórmulas de compuestos orgánicos (conserva para la siguiente actividad). El docente corrige junto con los alumnos para una autoevaluación. Nota: No hay ejercicios!!!! Descripción del material educativo El “Cuaderno de actividades y ejercicios” es una adaptación de un material educativo ya existente, al estar integrado por todas las actividades propuestas por la Academia de Química plasmadas en un documento, con la particularidad de que se incluyen algunos aspectos teóricos de temas considerados clave para el aprendizaje, suficientes ejemplos a resolver por el docente para el desarrollo y comprensión del tema, ejercicios a resolver por el alumno, prácticas de laboratorio, etc., debido a que en muchos de los casos solo se indica que se realizará una actividad sin incluir la información necesaria. Es importante mencionar que dicho material ya se ha utilizado, comprobando que el nivel de avance y comprensión de los temas establecidos para cada secuencia didáctica es notablemente mayor, comparado con grupos en los cuales se sigue empleando el documento enviado por la Academia de Química. Página 5 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS Finalmente, el alumno tendrá en sus manos una herramienta importante –adicional al quehacer docente- para lograr alcanzar tanto las competencias genéricas como las disciplinares esperadas de tal manera que –sin darse cuenta- logrará también reconocer la transversalidad con otras asignaturas del plan de estudios del bachillerato, según el propósito del Marco Curricular Comun, destacando que la propuesta del material educativo continua fundamentado en una visión constructivista, en virtud de que el alumno adquirirá conciencia de la interacción del nuevo conocimiento con su entorno o contexto. Recomendaciones y sustento de las aplicaciones del material. El “Cuaderno de actividades y ejercicios” representa la optimización del tiempo para el docente y el alumno en los siguientes aspectos: Se dispone de antemano de información y una considerable cantidad de actividades que le permitirán lograr que el alumno adquiera las competencias esperadas, debido a que el material original, en la mayoría de los casos, no lo incluye. Se puede referir a una actividad en específico con la ubicación exacta a través de una página, para que ésta sea realizada en el momento requerido. Facilita la evaluación de cada actividad al estar ordenadas y encuadernadas, -en la práctica común y cotidiana, se entrega en “hojas sueltas” y en desorden numérico tanto de actividades y ejercicios-. Se evita la distracción y salida del aula de los alumnos Se incluyen prácticas de laboratorio que “aterrizan” e involucran los temas tratados durante el proceso de cada secuencia, a efecto que los alumnos logren un aprendizaje significativo y lo asocien con su entorno y realidad cotidiana. Respeta las actividades propuestas en las que se requiere que el alumno investigue o desarrolle uno o varios temas, debido a que no se incluyen todos los aspectos teóricos del programa de estudios, por lo que el docente continua siendo un facilitador del aprendizaje. Página 6 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS Recomendaciones para el uso del material educativo El presente material se recomienda para su ser utilizado en el Plan de estudios de los CECyTE´s, en la asignatura de Química II. Es una adaptación práctica de cada una de las secuencias didácticas para facilitar el proceso enseñanza-aprendizaje en el aula tanto para el docente, como para el alumno. Es importante destacar, que sin ser un libro de consulta, cuenta con la información necesaria para abordar los temas a ser tratados a lo largo del curso, misma que debe ser reforzada con la elaboración de cuestionarios, mapas conceptuales y ejercicios. En el caso de las prácticas de laboratorio, se incluyen las establecidas por la Academia de química, sin embargo, considerando que en algunos de los planteles de los CECyTE´s puede carecerse de los reactivos necesarios para poder llevarse a cabo, se incluyen prácticas adicionales con reactivos o materiales diferentes. Por otro lado, para la evaluación de actividades, éstas se realizarán de a cuerdo a la ponderación asignada previamente, sin embargo el docente puede decidir si es necesario algún cambio de acuerdo a su criterio. Se considera que el docente promoverá –en algunas ocasiones- la visita grupal a la biblioteca para la consulta de temas específicos, orientándolos en la manera adecuada para la búsqueda de la información, así como la extracción correcta de los aspectos más relevantes de cada uno. Con todo lo anterior se confirmará que al adquirir las competencias genéricas se adquirirán capacidades que le serán significativas para la vida diaria. Página 7 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Química II Silverio Sánchez Pineda ED. Wiltees. Primera edición 2007 ( PARA DOCENTES) Química inorgánica Leopoldo Ramírez. 1ª. ED. 2007 (PARA DOCENTES) Problemario de Química II Segunda edición 2000 Elena Edith Gandaria, Magda Leticia González. Trillas (ALUMNO/MAESTRO). Química II Ramírez Regalado Editorial Publicaciones cultural Química un curso moderno, Smooth-price, SECSA La estructura del átomo, Mario Trejo González, Publicaciones cultural Química, Choppin, Publicaciones cultural Química, Raymond Chang, McGraw Hill Referencias de internet http://www.uba.ar/academicos/uba21/download/materias/qui_u3_oxiynomenclatura.pdf http://www.ciens.ucv.ve/eqsol/reacciones_electroquimicas/Curiosidades/reacciones_de_ oxido_reduccion.pdf http://laguna.fmedic.unam.mx/~evazquez/0403/transporte%20de%20electrones.html http://www.cienciahoy.org.ar/ln/hoy82/hormigon.htm corrosión http://www.lenntech.com/espanol/Efecto-invernadero/combustibles-fosiles.htm18 http://www.construaprende.com/t/05/T5p04.php#Proceso%20básico%20de%20oxígeno acero http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/09/htm/sec_7.htmlcorrosi ón http://depa.fquim.unam.mx/educquim/articulo.php?Id_articulo=431 Página 8 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS QUÍMICA II SEGUNDO SEMESTRE OBJETIVO GENERAL El presente curso tiene como objetivo darle al alumno las herramientas necesarias para que logre adquirir los contenidos fundamentales establecidos en el programa, los cuales le permitirán desarrollar las habilidades de comunicación y pensamiento para resolver problemas relacionados con la vida cotidiana, al mismo tiempo que comprende el sentido de su aplicación, en temas tales como el lenguaje de las reacciones químicas, soluciones y compuestos orgánicos, su representación, cambios y cálculos, con lo que aumentará notablemente su nivel de aprendizaje. El objetivo planteado pretende que el alumno se apropie del aprendizaje significativo de la Química como ciencia experimental, debido a que se incluyen por lo menos dos prácticas de laboratorio por secuencia didáctica, relacionadas con los temas abordados en el aula, mismas que acercarán al alumno con la realidad diaria en la industria o el medio ambiente y complementarán las interacciones entre el docente-aula-laboratorioentorno. Finalmente el alumno podrá contribuir a desarrollar una actitud crítica, responsable y creativa hacia su entorno social y ecológico. INTRODUCCIÓN La química es fundamental para la producción de nuevos materiales que facilitan la vida diaria, razón por la cual esta ciencia siempre influye en la vida de todo ser humano. En este curso estudiarás cómo el ser humano es capaz de construir explicaciones en torno a los fenómenos naturales. Aprenderás que el nombre de cualquier compuesto químico tiene su formula basado en las normas de los sistemas de nomenclatura química. Para los efectos de nombrar la gran variedad de compuestos químicos, es necesario agruparlos en categorías. Los ejemplos y practicas están hechas de tal manera que logres entender los fenómenos que te rodean, tal es el caso de la combustión, fenómeno en el cual a diario utilizas. Es por eso, nuestro interés de que al final logres ser competente al hacer uso y aplicaciones de tus conocimientos adquiridos de química. Te recomendamos que en el desarrollo de las prácticas trabajes en equipo con algunos de tus compañeros para que así compartan el material y la herramienta necesarios, sin embargo te recordamos también que las competencias se adquieren individualmente, por lo que deberás ser responsable y ordenado en tus actividades. El presente material fue elaborado pensando en ti, con el único propósito de que saques el mayor provecho de éste, facilitándote el aprendizaje a través de las prácticas de laboratorio actividades, ejemplos y ejercicios propuestos. ¡Bienvenido al mundo de la Química!, Estoy segura que al final reconocerás que… ¡”No es el león como lo pintan”! Página 9 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS SECUENCIA DIDÁCTICA N° 1 COMPETENCIAS GENÉRICAS Y ATRIBUTOS 3. Elige y practica estilos de vida saludables: Cultiva relaciones interpersonales que contribuye a su desarrollo humano y el de quienes lo rodean. 4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización: Identifica las ideas clave en un texto o discurso oral e infiere conclusiones a partir de ellas. Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener información y expresar ideas 5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos: Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo como cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo. Ordena información de acuerdo a categorías, jerarquías y relaciones. Construye hipótesis y diseña y aplica modelos para probar su validez. 6. Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva: Reconoce los propios prejuicios, modifica sus puntos de vista al conocer nuevas evidencias, e integra nuevos conocimientos y perspectivas al acervo con el que cuenta. 8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos: Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva. CONTENIDOS FACTUALES 1. Conceptos de estequiometria, reacción química y ecuación química. 2. Partes de una ecuación, símbolos auxiliares, tipos de reacciones químicas. 3. Peso molecular, composición porcentual, identificación de las leyes ponderales. 4. Unidades químicas, relaciones estequiometrias. 5. Balanceo de ecuaciones: Método “tanteo” y “REDOX” Página 10 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS COMPETENCIAS DISCIPLINARES Cuantifica la masa, peso molecular y los moles de un objeto de manera experimental y matemática. Aprende de la importancia de las formulas químicas. Maneja los diferentes tipos de formulas químicas. Sera capaz de comprender la composición de la materia por medio de formulas químicas. Maneja conceptos fundamentales sobre reacciones químicas Aprende el procedimiento para el balanceo de ecuaciones químicas Representa las reacciones químicas de acuerdo a la simbología requerida por las ecuaciones químicas. Sustenta una opinión personal sobre los impactos del desarrollo de la ciencia y la tecnología en su vida diaria. Predice las reacciones que ocurren al manipular químicamente sustancias de uso cotidiano. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones. Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. Página 11 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS SECUENCIA DIDÁCTICA Nº 1: “LA RECETA PERFECTA” ACTIVIDAD N° 1 (Experiencia/Grupal) Encuadre. APERTURA El alumno analiza la información que el profesor presenta y aclara cualquier duda que pueda surgir, relacionada con la explicación de forma de trabajo, evaluación, metodología utilizada, normas y reglas del aula, material necesario, entrega de portafolio de evidencias. ______________________________________________ Nombre y firma del alumno Recibí información descrita ACTIVIDAD N° 2 Previa lectura del alumno de la información presentada a continuación, el profesor emplea una presentación para introducirse en el tema de la estequiometria. El alumno analiza lo expuesto para tomar nota de los aspectos más relevantes. APERTURA Página 12 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS ESTEQUIOMETRIA La propia denominación del término estequiometría causa cierto desconcierto inicial, dado que es un término extraño. Su origen etimológico se encuentra en el griego, stoicheion, letra o elemento (principio) básico constitutivo y metrón, medida que significa “medida”. Por lo que puede decirse que la estequiometria se encarga de la “medida de los elementos”. La estequiometría es el estudio de las cantidades de reactivos y productos que intervienen en las reacciones químicas. El término fue ideado por el químico alemán Jeremías Benjamín Richter (Hirschberg, 1762–Berlín, 1807), que estudió Filosofía (fue discípulo de Immanuel Kant) y Matemáticas en Königsberg, doctorándose (1782) con una tesis sobre el uso de las Matemáticas en Química. Richter trabajó en una empresa cerámica y no ocupó cargos académicos. Aparte de descubrir el elemento indio, destaca por haber introducido la noción de peso equivalente y de estequiometría. Los primeros problemas sobre estequiometría, al menos como cuestiones másicas sencillas, aparecen en los libros de texto de Química en el entorno de 1870. En la mayoría de los problemas estequiométricos se dan como datos las cantidades de reactivos y se buscan las cantidades de los productos. Para resolver este tipo de problemas, los alumnos deben conocer conceptos como ecuaciones químicas, nomenclatura, mol, peso atómico, peso molecular, ajuste de reacciones químicas, reactivo limitante, composición porcentual, fórmula empírica y molecular, densidad, formas de expresión de concentraciones, y relación entre masa y volumen de gases, entre otros. Debido a la enorme cantidad de compuestos que la química maneja, se hace imprescindible la existencia de un conjunto de reglas que permitan nombrar, de igual manera, en todo el mundo científico un mismo compuesto; de no ser así, el intercambio de información entre los países seria de nula utilidad. Los químicos, a consecuencia de una iniciativa surgida en el siglo pasado, decidieron representar de una forma sencilla y abreviada cada una de las sustancias que se manejan, la escritura en tipo de clave de cualquier sustancia constituye su formula. Todas las sustancias utilizadas en la actualidad, son representadas por medio de una combinación de símbolos químicos de los elementos que las constituyen, Esta forma de representación fue introducida por el químico sueco Jacobo Berzelius (1979-1848). Esta representación, nos indica los elementos que participan y en qué cantidad en átomos lo hacen cada uno de ellos y estos a la vez se representan como subíndice. Página 13 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS La sacarosa es un compuesto que a diario consumimos, para obtener su formula química es necesario empezar por el análisis cualitativo basado en la nomenclatura ¿de qué elementos químicos está formada?, Posteriormente por el análisis cuantitativo ¿Cuánto hay de cada elemento? SACAROSA Las formulas químicas son parte del lenguaje de la química, y es necesario que comprendas correctamente la notación empleada. Para objeto de estudio es necesario conocer las dos formas más utilizadas para representar a los compuestos. Formula condensada Formula desarrollada C3H8 CH3-CH2-CH3 En una formula química podemos distinguir: Elementos 2 H3(PO4)2 No. Moléculas Subíndices Los subíndices indican el número de átomos presentes en el compuesto, por lo que debe considerarse el número de moléculas si quiere conocer el total de cada uno de ellos. Página 14 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS Por ejemplo: En el nitrato de amonio NH4NO3 el número total de átomos es: N=2 H=4 O=3 Recordar que una molécula es la unidad más pequeña de la sustancia que conserva las propiedades de ésta. Todas las sustancias están formadas por moléculas. Existen moléculas grandes llamadas macromoléculas, como las de los virus o los plásticos, pero existen otras pequeñas que están formadas por átomos de la misma especie, conocidas como moléculas diatómicas, las cuales generalmente son gases; O 2, N2, H2, y las de la familia de los halógenos; F2, Cl2, Br2 y I2 ACTIVIDAD 3 ¡¡ HORA DE TRABAJAR !! Escribe el símbolo y el número de los átomos que forman cada uno de los compuestos. Considera el total de moléculas para cada uno DESARROLLO Compuesto químico Número total de átomos en el compuesto 2Cu3(PO4)2 3Pb3(ClO4)4 5NaMnO4 12KNO2 8(C2H5) 2O 6Sn(BO3)4 4Pt (SiO3)2 3Mg(C2H3O2)2 Página 15 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS LO QUE DEBEMOS SABER… ECUACIÓN QUÍMICA Una ecuación química es una representación escrita que proporciona información acerca de lo que ha ocurrido en las reacciones químicas. Para entender la información que nos proporciona es importante que conozcamos las características y las partes que la integran. En primer lugar, las sustancias participantes se representan con respectivas formulas químicas es decir: H2O, CO2, NaCl ó C6H12O6 Por otro lado, debemos conocer si las sustancias son parte de los reactivos o los productos REACTIVOS PRODUCTOS Así mismo, es importante indicar el estado físico de los reactivos y productos. El estado físico o estado de agregación de los participantes se indica con letras entre paréntesis a un lado de la formula química de las sustancias. Las letras usadas para indicar el estado físico son las siguientes. Estado físico Símbolo Estado físico Símbolo Sólido (s) Gas (g) Liquido (l) Acuoso(disuelto en agua) (ac), (aq) Página 16 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS Otra característica importante en las ecuaciones químicas, son las condiciones de la reacción, estas condiciones son detalles que aclaran aspectos que son necesarios para que ocurra la reacción como pueden ser: Condición Símbolo Temperatura T Presión P Presencia de luz Luz Aplicación de calor Catalizador Ct Por último, también las ecuaciones químicas contienen fundamental, tales como: Símbolo símbolos que son parte Significado Da o produce Reacción reversible + Mas o se agrega Desprende gas Se forma precipitado Empleando la información anterior, estaremos en condiciones de entender lo que dice una ecuación química. Por ejemplo: Al(s) + Fe2O3 Al2O3(s) + Fe(s) “Se combina aluminio en estado sólido con oxido férrico en estado sólido (reactivos), para dar oxido de aluminio y Hierro en estado sólido (productos).” Página 17 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS Otro ejemplo: La ciencia ha demostrado, que al quemar algún combustible, se produce dióxido de carbono y agua más calor. Estos cambios en la materia se deben a que ocurrió una reacción química, en donde los reactivos (en estado gaseoso) se convirtieron en productos. Como ejemplo tenemos la combustión del gas de cocina, conocido como butano: CH4(g) + O2(g) CO2(g) + H2O(l) + Reactivos: CH4 y O2 Productos: CO2 y H2O I.- De acuerdo a la siguiente ecuación química, contesta lo que se te indique en cada uno de los puntos. CaCO3(s) CaO (s) + CO2(g) a) ¿Cuáles son los nombres de los compuestos químicos que participan? Mencione también su estado físico ______________________________________________ _________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ b) ¿Cuáles son reactivos y cuales son productos? ____________________________ ________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ ¿Cuál es la cantidad de átomos en reactivos y en productos de cada uno de los elementos que participan? _____________________________________________ ________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ REACCIONES QUÍMICAS Las reacciones químicas son parte fundamental para el estudio de la química, ya que nos brindan información muy importante sobre cuáles y cuantos elementos están participando en la reacción. Página 18 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS Estas se manifiestan en alguna de estas formas: Emisión de gases Efervescencia Cambios de color Emisión de luz Elevación de la temperatura Formación de nuevas sustancias. Las reacciones para su estudio se clasifican en: a) Síntesis b) Sustitución simple c) Sustitución Doble d) Descomposición Síntesis Son aquellas reacciones que ocurren cuando se forma un compuesto a partir de materiales simples, es decir, son los que se unen químicamente dos o más elementos o compuestos para formar otros más complejos, se puede definir con la ecuación química: A + B → AB Ejemplo: H2 + 4Fe + O2 3O2 H2O 2Fe2O3 Página 19 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS Sustitución Simple Las reacciones de sustitución sencilla son aquellas en las que un elemento reacciona con un compuesto y cambia o desplaza a un elemento de ese compuesto, dando como resultado otro compuesto diferente, lo que se puede representar con la siguiente ecuación química. A + B → AB + C Ejemplo: Zn + HCl ZnCl2 + H2 2Na(s) + 2H2O(l) 2NaOH(ac) + H2(g) Sustitución Doble Es un tipo de reacción en donde se intercambian los iones o radicales entre compuestos para formar dos compuestos diferentes; donde se define con la ecuación química siguiente. AB + CD → AD + CB Ejemplo: NaOH + HCl NaCl + H2O NaCl + AgNO3 AgCl + NaNO3 Descomposición Es un tipo de reacción fácil de entender, debido a que sus participantes se fragmentan en elementos o compuestos más sencillos. BC → B + C Ejemplo: Al2O3 Cl + O2 H2O H2 + O2 Página 20 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS ACTIVIDAD 4 ¡¡HORA DE TRABAJAR!! Señale a qué tipo de reacción química corresponden las siguientes ecuaciones, colocando en el paréntesis de la derecha el inciso según sea el caso: DESARROLLO a) Síntesis b) Sustitución simple c) Sustitución Doble d) Descomposición e) Otras NaNO3 + KCl -- NaCl + KNO3 ( ) KClO3 -- KCl + O2 ( ) Mg + H2 SO4 -- ( ) BaO2 + HCl -- BaCl2 + H2O2 ( ) ( ) H2SO4 + NaCl -- Na2SO4 + HCl ( ) NaCl -- Na + Cl2 ( ) Zn + 2HCl -- ( ) BaCl2 + Fe2(SO4)3 --BaSO4 + FeCl2 ( ) HCl + MnO2 -- MnCl2 + H20 + Cl2 ( ) H2 + N2 -- ( ) Ag2SO4 + NaCl -- Na2SO4 + AgCl ( ) H2O + Na --| Na(OH) + H2 ( ) Fe2O3 + CO -- CO2 + Fe ( ) N2 + H2 -- NH3 ( ) Na2CO3 + H2O + CO2 -- NaHCO3 ( ) Mg SO4 + H2 CuOH + H2SO4 -- Cu2 SO4 + 2H2O 2 N H3 ZnCl2 + H2 ACTIVIDAD 5 ¡¡ A INVESTIGAR!! DESARROLLO La fermentación es un ejemplo de reacción química utilizada con mucha frecuencia en la elaboración del tequila. Investiga en qué consiste, incluyendo los cambios químicos que se desarrollan. ¿Cuál es la reacción de la fermentación del tequila? Página 21 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS ACTIVIDAD 6 (Individual) Completa lo que hace falta a continuación. Al finalizar revisa junto con el docente. DESARROLLO 2 Na3 N (s) → 6 Na(s) + N2 (g NH3 (g) + 2 H2O (l)→ NH4 OH (ac) REACTIVOS (Nombre) PRODUCTOS (Nombre) ESTADO FISICO TIPO DE REACCION Ge(s) + 2 Cl2 (g) REACTIVOS PRODUCTOS (Nombre) (Nombre) ESTADO FISICO TIPO DE REACCION → GeCl4 (g)↑ KOH(ac) + HNO3 (ac) → KNO3 (ac) + H2O(l) C3 H8 (g) + 5 O2 (g) → 3 CO2 (g) ↑ + 4H2 O (g)↑ Al2 (CO3 )3 (g)↑ (s) → BaCl2 (ac) + Na2 SO4 NaCl (ac) Al2 O3 (s) → (s) ↓+ CO2 BaSO4 (s) + Página 22 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS ACTIVIDAD 7 Equipo PRÁCTICA DE LABORATORIO DIFERENTES TIPOS DE REACCIONES QUIMICAS DESARROLLO Objetivo: Que el alumno experimente con reacciones químicas, y en función de las mismas y de la ecuación que representa a cada una de ellas, las clasifique en reacciones de síntesis o adición, análisis o descomposición, simple sustitución y doble sustitución. INTRODUCCIÓN: Recibe el nombre de reacción química al proceso mediante el cual uno o más reactivos se convierten en sustancias diferentes. Una reacción química puede representarse por medio de una ecuación; esta ecuación química correctamente indica los cambios que se efectuaron y también informa sobre la cantidad de los distintos elementos o compuestos que intervinieron en la reacción. Material y sustancias 2 Tubos de ensayo de 13 x 100 0.1g de óxido de calcio (CaO) 5 ml de agua destilada (H2O 1 popote EXPERIMENTO 1 Procedimiento: En un tubo de ensayo colocar 0.1 g de óxido de calcio. Agregar 5 ml de agua destilada. Agitar, observar y registrar lo que sucede. Decantar el líquido pasándolo a otro tubo de ensayo. En este tubo introduce hasta el seno del líquido un popote y sopla por él. ¿Qué observas en el interior del tubo? _______________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ¿Qué gas se forma al soplar en el agua de cal? ________________________________ Las siguientes reacciones son las que se llevan a cabo en el experimento que acabas de realizar, complétalas y clasifica qué tipo de reacción es en cada caso: Página 23 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS CaO + H2O → ________________ Ca(OH)2 + CO2 → Tipo de reacción: ________________________ ________________ Tipo de reacción: ____________________ Material y sustancias 1 pinza para tubo de ensayo 2 tubos de ensayo de 13 x 100 1 mechero Papel tornasol rojo y azul 0.5 g de carbonato de calcio CaCO3 EXPERIMENTO 2 1g de cloruro de amonio NH4Cl Procedimiento. En un tubo de ensayo colocar 0.5 g de carbonato de calcio. Toma el tubo con las pinzas y procede a calentar hasta que haya algún cambio. Observa lo que ocurre. Acerca un cerillo a la boca del tubo. ¿Qué observas en el interior del tubo? _______________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ La siguiente reacción es la que se lleva a cabo en el experimento que acabas de realizar, complétala y clasifica qué tipo de reacción es: CaCO3 → ______________________ Tipo de reacción: _____________________ En un tubo de ensayo coloca 1g de cloruro de amonio y calienta hasta que observes algún cambio. Siente el aroma y acerca un papel tornasol rojo, luego uno azul. Registra tus observaciones: _______________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Página 24 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS Completa la siguiente reacción: NH4Cl → _____________________ Tipo de reacción: _____________________ Material y sustancias 2 tubos de ensayo 2 ml de solución de cloruro de bario al 2 % 1 ml de ácido sulfúrico diluido EXPERIMENTO 3 Procedimiento: En un tubo de ensayo colocar 2 ml de solución de cloruro de bario. Agregar con cuidado 1 ml de ácido sulfúrico diluido. Observar lo que ocurre y registrar tus observaciones: ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Completa la siguiente reacción: BaCl2 + H2SO4 → ___________________ Tipo de reacción: _____________________ CONCLUSIONES GENERALES DE LA PRÁCTICA: ___________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Página 25 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS ACTIVIDAD 8: ¡¡ A INVESTIGAR !! LAS LEYES PONDERABLES EN LA ESTEQUIOMETRÍA DESARROLLO Previa investigación bibliográfica, completa el siguiente cuadro: LEYES PONDERABLES ¿QUÉ DICE? ¿QUIÉN LA PROPUSO? Página 26 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS ACTIVIDAD 9 ¡¡ A INVESTIGAR !! DESARROLLO Consulta los libros disponibles en la biblioteca para investigar las definiciones de “Las unidades de medición en los cálculos químicos”, tales como Masa (o Peso) molecular, Mol, Número de Avogadro y composición porcentual. Investigue también lo relativo a Fórmula mínima (o empírica) y Fórmula real (o Molecular) ACTIVIDAD 10 ¡¡ PONEMOS ATENCIÓN !! DESARROLLO El docente retoma los temas investigados para exponer al grupo los procedimientos aplicados para los cálculos estequiométricos. Posteriormente el alumno resuelve los ejercicios propuestos Realizar los siguientes ejercicios: 1.- Calcular el peso molecular de los siguientes compuestos: a) NaBr b) Fe2(SO3)3 c) AuOH d) Fe(HCO3)2 Página 27 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS 2. Calcula la composición porcentual de los compuestos anteriores. 3- Calcular los moles contenidos en las siguientes sustancias: a) 170 gr de Oxido cúprico b) 50 gr de Acido clorhídrico c) 200 gr de Trióxido de azufre 4.- Calcular la masa en gramos de las siguientes sustancias: a) 1.2 moles de Hidruro de sodio b) 0.5 moles de Cloruro de sodio c) 2.3 moles de nitrato de potasio ACTIVIDAD 11 PRÁCTICA DE LABORATORIO “Ley de la conservación de la materia”. Objetivo: DESARROLLO El alumno comprueba a través de un procedimiento común la ley de la conservación de la materia. Consideraciones teóricas: La ley de la conservación de la masa o Ley de Lavoisier nos dice que: “La masa de los reactivos, es igual a la de los productos”, o en otras palabras, la masa no se crea ni se destruye, solo se transforma. Esta ley es uno de los fundamentos de química. Respecto a los procesos del laboratorio, es muy importante conocerlos, para saber cual de ellos aplicar en determinada separación o identificación de sustancias. Material y equipo. 1 Balanza granataria 1 Globo 1 botella de 300 ml 1 Liga Página 28 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS Sustancias. 1 tableta efervescente (Alka-Seltzer). Agua de la llave. Procedimiento. 1. Coloca 10 ml de agua de la llave en la botella. 2. Pulveriza la tableta efervescente y colócala dentro del globo. 3. En una balanza granataria pesa la botella con agua, el globo con el Alka-Seltzer y la liga. Anota el peso, ten cuidado de no derramar el agua ni derramar la pastilla efervescente. Peso Inicial: ________________ gr 4. Coloca el globo en la boca de la botella y sujétalo con la liga sin derramar el efervescente en el agua 5. Mezcla el efervescente con el agua y espera a que la reacción se termine. 6. Al terminar la reacción, vuelve a pesar la botella con el globo y registra el peso. Peso final: ____________________ gr Cuestionario. 1.- ¿Cómo resultaron ser los pesos inicial y final? ______________________________ 2.- ¿A qué se debe? _____________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 3.- ¿Hubo una transformación química?, _________________ ¿Cuál es la reacción química efectuada? _____________________________________ 4.- ¿Qué ley se comprueba con este experimento? _____________________________ ______________________________________________________________________ Página 29 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS ACTIVIDAD 12 ¡¡ PONEMOS ATENCIÓN !! DESARROLLO El docente realiza exposición magistral de los pasos a seguir en el método de tanteo y método REDOX, a través de la resolución de diversos ejemplos y le proporcionará al estudiante dos o más ejercicios para realizar en forma individual en el aula. MÉTODO DE PRUEBA Y ERROR (O TANTEO) Es un método empleado para balancear ecuaciones sencillas. Solo se necesita un poco de visión y sentido común para encontrar coeficientes que deberán anteponerse a cada símbolo (fórmula) para que la ecuación esté balanceada. Es importante mencionar que al balancear una ecuación solo se pueden ir cambiando los coeficientes hasta encontrar los correctos, nunca se deben cambiar los subíndices de los elementos. Balancear las siguientes reacciones químicas: 1. NaNO3 + KCl ------ NaCl + KNO3 2. Mg + H2 SO4 -------- 3. CuOH + H2SO4 ------- Cu2 SO4 + 2H2O 4. NaCl -------- Na + Cl2 5. BaCl2 + Fe2(SO4)3 ------- BaSO4 + FeCl2 6. H2 + N2 -------- 7. H2O + Na --------| Na(OH) + H2 8. FeS2 -------- Fe3S4 + S2 Mg SO4 + H2 N H3 Página 30 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS MÉTODO DE ÓXIDO-REDUCCIÓN (REDOX) Se dice que un elemento que pierde electrones se óxida y aquel elemento que gana electrones se reduce. El elemento que se reduce también es llamado agente oxidante y el elemento que se oxida agente reductor. A continuación se presenta una tabla que resume estos conceptos: TÉRMINO NÚMERO DE OXIDACIÓN CAMBIO ELECTRÓNICO Oxidación Aumenta Pérdida de electrones Reducción Disminuye Ganancia de electrones Agente oxidante Disminuye Gana electrones Agente reductor Aumenta Pierde electrones REGLAS PARA ASIGNAR LOS NÚMEROS DE OXIDACIÓN Número de oxidación: es el número de electrones que utiliza un átomo para formar un compuesto. Si el átomo se une a un elemento más electronegativo cede electrones y si se une a uno menos electronegativo gana electrones. 1. A los elementos no combinados se les asigna el número oxidación igual a cero. Cu° Fe° H2° Cl2° P4 2. A los elementos del primer grupo de la tabla periódica cuando están formando compuestos, se les asigna el número de oxidación de +1, para el hidrógeno cuando se une a átomos menos electronegativos presenta el número de oxidación de –1. Ejemplo: KCl NaF 3. Los elementos del segundo grupo de la tabla periódica cuando están formando compuestos, se les asigna el número de oxidación +2. Ejemplo: CaS BaCl2 Sr(NO3)2 4. Al oxígeno en sus compuestos, se le asigna el número de oxidación de –2, excepto en los peróxidos, cuyo número de oxidación será de –1. Ejemplo: H2O H2SO4 KOH Peróxidos: H2O2 Na2O2 Li2O2 Página 31 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS 5. Al formar compuestos binarios los elementos del grupo VI (S, Se y Te) tienen un número de oxidación de –2, excepto cuando están combinados con oxígeno o con halógenos. Fe2S3 CuTe Al2Se3 6. Cuando se tienen dos o más elementos en un compuesto, al más electronegativo se le asigna el número de oxidación negativo y a los menos electronegativos se le asigna el número de oxidación positivo. K2SO4 CO2 NO H2SO4 7. La suma de las cargas de los números de oxidación en un compuesto neutro es igual a cero. Existen elementos que pueden tener varios números de oxidación (dependiendo del compuesto en el que se encuentren). Ejemplo: HNO3 En el ejemplo propuesto para asignar el número de oxidación al nitrógeno se deben considerar las reglas antes mencionadas para el hidrógeno y el oxígeno. Aplicando la regla 2 (hidrógeno) y la regla 4 (oxígeno), al hidrógeno le corresponde +1 y al oxígeno –2; como se tiene un átomo de hidrógeno, el número de oxidación se multiplica por el número de átomos y la carga total será +1. Para el oxígeno se tienen tres átomos por lo tanto la carga será –6. H+1 N O3-2 (+1)+( )+(-6) = 0 8. Todos los iones monoatómicos tienen un número de oxidación igual al de su carga. Fe3+ Cu2+ Ba2+ Cl- 9. Los elementos en los iones, conservan sus números de oxidación en los cambios químicos. Por ejemplo: en el ácido carbónico, H2CO3, los números de oxidación de cada uno de los elementos son: H2+1 C+4 O3-2 Por lo tanto, los números de oxidación del radical del carbonato son: C+4 O3-2 Página 32 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS Cualquier carbonato (radical), unido a otro elemento o grupo de elementos tendrá los mismos números de oxidación; como ejemplos, los compuestos que se muestran a continuación K2CO3 CaCO3 Al2(CO3)3 (NH4)2CO3 ¡¡ HORA DE TRABAJAR !! Determina los números de oxidación de los elementos que constituyen los siguientes compuestos DESARROLLO NaHSO4 Cu(NO3)2 Cl2 Cr(ClO4)3 CaCO3 K2Cr2O7 I2O5 Al2(CO3)3 Ag H3AsO4 NaCl AgClO3 PROCEDIMIENTO PARA BALANCEAR ECUACIONES POR EL MÉTODO REDOX 1. Escribir la ecuación de la reacción. 2. Asignar el número de oxidación a los átomos en ambos lados de la ecuación (aplicar la reglas de asignación del número de oxidación). 3. Identificar los átomos que se oxidan y los que se reducen. 4. Colocar el número de electrones cedidos o ganados por cada átomo. 5. Intercambiar los números de electrones (los electrones ganados deben ser igual a los electrones perdidos) El número de electrones ganados se coloca como coeficiente del elemento que pierde electrones. El número de electrones perdidos se coloca como coeficiente del elemento que gana electrones. 6. Igualar la cantidad de átomos en ambos miembros de la ecuación. 7. Balancear por tanteo los elementos que no varían su número de oxidación. 8. Si la ecuación no se puede balancear en el sentido que está propuesta, se invierte la ecuación y se realizan los pasos del 1 al 7. Página 33 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS ¡¡ TODOS ATENTOS !! El docente realizará la explicación del Balanceo de reacciones químicas utilizando el método REDOX. Pon especial atención en el procedimiento para que, posteriormente resuelvas las propuestas por la guía. DESARROLLO 1. K2Cr2O7 + HI + HClO4 ----- KClO4 + Cr(ClO4)3 + I2 + H2O 2. As2S3 + HClO4 + H2O ---- H3AsO4 + HCl + H2SO4 3. AgNO3 + FeSO4 ---- Fe2(SO4)3 + Fe(NO3)2 + Ag ACTIVIDAD 13 ¡¡ HORA DE TRABAJAR!! Realiza el balanceo de las siguientes reacciones químicas por el método que se te indica CIERRE BALANCEO EMPLEANDO EL MÉTODO “PRUEBA Y ERROR” 1. KClO3 ------ 2. BaO2 + HCl 3. H2SO4 4. Zn + 5. HCl + + KCl -------- NaCl 2HCl MnO2 + -------- -------- ------- O2 BaCl2 + Na2SO4 ZnCl2 MnCl2 + H2O2 + HCl H2 + H20 + Cl2 Página 34 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS 6. Ag2SO4 7. Fe2O3 8. Na2CO3 + + NaCl -------- CO ------- + H2O + Na2SO4 + CO2 + AgCl Fe CO2 -------- NaHCO3 BALANCEO EMPLEANDO EL MÉTODO “PRUEBA Y ERROR” (REDOX) 1. I2O5 + CO ------ I2 + CO2 2. HIO3 + Na2SO3 ----- Na2SO4 + I2 + H2O 3. KNO3 + S ---- SO2 + K2O + NO 4. FeCl2 + H2O2 + HCl ---- FeCl3 + H2O 5. Cu + HNO3 ---- Cu(NO3)2 + NO + H2O 6. NaClO + AgNO3 ---- NaNO3 + AgClO3 + AgCl 7. HCl + KMnO4 ---- MnCl2 * KCl + Cl2 + H2O 8. KMnO4 + HNO2 + H2SO4 ---- K2SO4 * MnSO4 + HNO3 + H2O 9. PbO2 + HCl ---- PbCl2 + Cl2 + H2O Página 35 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS ACTIVIDAD 13 (CIERRE) MAPA CONCEPTUAL DE REACCIONES QUIMICAS Completa el siguiente mapa conceptual colocando el número correspondiente en los espacios en blanco Puede describir CUANTITATIVO MATERIA Comportamientos Se emplean unidades tales como e l Estas son regidas por los principios de las Unidades que mide LEYES PONDERALES CANTIDAD DE SUSTANCIA 1ra ley 4ra ley Calculada para REACCIONES QUIMICAS RICHTER-WENZEL y PRODUCTOS Referente a Referente a CONSERVACION DE LA MASA En Sustancias que intervienen en las 1.- MOL 2.- ESTEQUIOMETRIA 3.- LAVOISIER 3ra ley 2ra ley Referente a PROPORCIONES CONSTANTES Referente a PROPORCIONES MULTIPLES 4.- PROPORCIONES RECIPROCAS 5.- REACTIVOS 6.- CUALITATIVO 7. DALTON 8. PROUST Página 36 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS ACTIVIDAD 14 PRÁCTICA DE LABORATORIO “Ley de la conservación de la materia”. Objetivo: El alumno relaciona los conceptos estudiados, el balanceo de ecuaciones químicas y los cálculos estequiométricos, a través de la obtención del nitrato de cobre en el laboratorio. CIERRE Consideraciones teóricas: La mayoría de los metales son atacados por el ácido nítrico. Son excepciones el platino, el iridio, rodio, tántalo y oro. En dichas reacciones se pueden producir no solamente los óxidos del nitrógeno (I),(II) y (IV), sino también nitrógeno libre, hidroxilamina e incluso amoniaco; son reacciones REDOX características, pero con unos mecanismos bastante complejos. La reacción con el cobre, con la cual vamos a comenzar, es la históricamente empleada por Priestley en 1772, para obtener los óxidos de nitrógeno. Sin embargo esta reacción produce resultados diferentes según la concentración del ácido nítrico, y la temperatura. La reacción química –no balanceada- es la siguiente: Cu + HNO3 ---- Cu(NO3)2 + NO + H2O Cálculos previos: Es necesario que el docente, previamente auxilie al alumno en el cálculo de la cantidad de ácido nítrico que se requiere para el trozo de cobre que dispone. Para ello es necesario tomar en cuenta la reacción que se llevará a cabo, por lo que debe estar balanceada. Considere que la densidad del ácido nítrico es de 1.4gr/cm3 para realizar la conversión de gramos a mililitros, debido a que el ácido es líquido. Material y sustancias: 1 pipeta 10 ml 1 trozo de cobre 1 Probeta de 100 ml Ácido nítrico 1 Lata de alcohol sólido Agua destilada (10 ml medidos en una probeta) 1 tripie 1 Matraz Erlenmeyer 250 ml Tela de asbesto Página 37 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS Nota importante: Se debe trabajar en vitrina con extractor de humos porque los óxidos de nitrógeno son muy tóxicos. También se pueden recoger los gases y hacerlos pasar por una disolución de hidróxido de sodio. Procedimiento: 1. Pesar el trozo de cobre y registrar el dato 2. Utilizar la reacción química balanceada que se llevará a cabo, para calcular la cantidad necesaria -en mililitros- de ácido nítrico que se requiere. 3. Colocar el trozo de cobre en el matraz Erlenmeyer y añadir los 10ml de agua 4. Con mucho cuidado se añade la cantidad de ácido nítrico calculada por las paredes del matraz. Con la temperatura ambiental puede ser suficiente para que comience la reacción, aunque es preferible calentar un poco. 5. La reacción química es bastante notoria porque se producen óxidos de nitrógeno que son rojizos y la sal de cobre que es de color azul (al principio parece verde porque se suman los dos colores) 6. La sal de cobre queda disuelta en el agua que lleva el ácido nítrico, mas la que hemos añadido. 7. Si evaporamos el agua, obtendremos unos cristales azules, brillantes en formas de agujas (aciculares). Se trata de nitrato de cobre. Los productos de la reacción son muy diferentes de los reactivos iniciales. A manera de conclusión, mencione lo que aprendió en esta secuencia didáctica: __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Página 38 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS SECUENCIA DIDÁCTICA N° 2 COMPETENCIAS GENÉRICAS Y ATRIBUTOS 4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados. Identifica las ideas clave en un texto o discurso oral e infiere conclusiones a partir de ellas. Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener información y expresar ideas. 5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos. Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo como cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo. Construye hipótesis y diseña y aplica modelos para probar su validez. 8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva. COMPETENCIAS DISCIPLINARES Manejará las formulas fundamentales sobre el cálculo Reconocerá los tipos de soluciones Conocerá los diferentes formas de expresar la concentración de las soluciones químicas Conocerá los antecedentes históricos del origen del concepto acido-base Conocerá químicamente un acido y base Revisara los diferentes modelos acido–base de la historia química. Entenderá que hablar de PH es hablar de un término fundamental para todo proceso químico. Identificara las diferencias que existen entre un acido y una base así como sus aplicaciones en la vida cotidiana Sustenta una opinión personal sobre los impactos del desarrollo de la ciencia y la tecnología en su vida diaria. Página 39 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS Predice las reacciones que ocurren al manipular químicamente sustancias de uso cotidiano. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones. Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. CONTENIDOS FACTUALES Componentes de las soluciones Soluciones empíricas y su clasificación Soluciones valoradas y su clasificación Características de ácidos y bases. Teorías acido-base La escala de pH y su cálculo Neutralización Indicadores acido-base Titulación. Página 40 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS SECUENCIA DIDÁCTICA Nº 2: “LA ALIMENTACIÓN” ACTIVIDAD N° 1 (Experiencia/Grupal) APERTURA Se solicita a los alumnos que traigan diversos empaques de alimentos enlatados (galletas, jugos, verduras, golosinas, etc.) los cuales serán analizados por equipos enfatizando el contenido alimenticio así como las concentraciones de los mismos como también el pH, en el caso de que sean líquidos. ACTIVIDAD N° 2 (Experiencia/Grupal) APERTURA El profesor propone una lluvia de ideas guiada a enfatizar la importancia de una buena alimentación basada en la pirámide alimenticia señalando las concentraciones apropiadas de cada nutriente y la clasificación de estos como ácidos y como bases. ACTIVIDAD N° 3 Organizar equipos para recopilar información sobre características acidas y básica de las sustancias, y con la información realizar una presentación en Power Point donde se presenten características y ejemplos para posteriormente evaluar la ponencia. APERTURA APERTURA Página 41 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS ACTIVIDAD 4 MAPA CONCEPTUAL DESARROLLO El alumno investiga los temas de soluciones empíricas, valoradas, así como los subtipos. En forma individual los alumnos elaboran un mapa conceptual sobre el tema de soluciones, en base a la investigación ACTIVIDAD 5 DESARROLLO El docente hace una exposición magistral sobre el tema de las soluciones, explicando cada tipo de solución tanto empíricas como valoradas utilizando las formulas correspondientes para cada tipo de solución. (Anexo) Ejercicios en clase 1. Tienes medio litro de una disolución de glucosa 0.5 Molar. Calcular el número de moles, la masa del soluto y el número de moléculas presentes en la muestra. Considera que el peso molecular de la glucosa es de 180 gr/mol 2. Que cantidad de cloruro de sodio necesitas para preparar 250 ml de dos soluciones(A y B) con concentración 0.1 y 3.1 Molar respectivamente Página 42 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS ACTIVIDAD 6 ¡¡ TODOS ATENTOS !! El docente indica a los alumnos el procedimiento para solucionar los siguientes problemas: DESARROLLO 1. Si se disuelven 20 ml de alcohol en 80 ml de agua. ¿Cuál será el porcentaje de alcohol en la solución? 2. ¿Cuántos gramos de hidróxido de sodio se necesitan para preparar 120 g. de una solución 10% de hidróxido de sodio? 3. ¿Qué molaridad tiene una solución de ácido sulfúrico si 600 Ml de la solución contienen 70 g del ácido? 4. ¿Cuál será la molalidad de una solución que contiene 157 g de NaCl y 300 gramos de agua? 5. Determina el peso equivalente de las siguientes sustancias. a) HF b) HCl c) HBr d) NaOH e) CaCO3 f) Al2O3 g) Al(OH)3 h) K2Cr2O7 6. Se te pide preparar 800 ml de una solución 0.35 N en HCl, ¿cual es el volumen de acido que necesitas para prepararla? 7. ¿Qué cantidad de Sulfato de cobre necesitas para preparar 200 ml de solución 1N? Página 43 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS ACTIVIDAD 7 PRÁCTICA DE LABORATORIO PREPARACIÓN DE SOLUCIONES VALORADAS. Objetivo: El alumno realizará los cálculos necesarios para preparar diferentes soluciones DESARROLLO Material: Matraz aforado 100ml Pipeta 10ml Balanza granataria Vaso de precipitado Pizeta Reactivos: Acido clorhídrico Hidróxido de sodio Sulfato de aluminio Cloruro de sodio Agua destilada PROCEDIMIENTO: Realice el cálculo necesario para obtener las siguientes soluciones. Utilice fórmula y desarrollo. a) Preparar 100ml de solución de HCL 5M b) Preparar 100ml de solución de NaOH 0.5M c) Preparar 100ml de solución de Al2(SO4)3 1N d) Preparar 100ml de solución 2molal de NaCl Página 44 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS ACTIVIDAD 8 ¡¡ A INVESTIGAR !! DESARROLLO El alumno investiga las características de Ácidos y Bases así como su clasificación en débiles y fuertes, Teorías AcidoBásicas como también pH y pOH con su escala de valores, Indicadores de pH, Titulación y Valoración. Posteriormente en equipo los alumnos contestan un cuestionario relacionado con los temas. CUESTIONARIO. 1.- ¿Qué es un ácido? 2.- ¿Qué es una base? 3.- Define que es un ácido fuerte y un ácido débil. 4.- Define que es una base fuerte y una base débil. 5.- Elaborar un cuadro comparativo con las tres teorías acido-básicas 6.- Indicar que valores de pH utilizan los ácidos fuertes, ácidos débiles, las bases fuertes y las bases débiles. 7.- ¿Qué es el pH y cual es su formula? 8.- ¿Qué es el pOH y cual es su formula? 9.-Qué formulas se utilizan para calcular la concentración de una solución en base a su pH y pOH? 10.- ¿Qué es un indicador de pH? 11.- ¿Qué es titulación de una solución? 12.- ¿Qué es valoración de una sustancia? Página 45 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS ACTIVIDAD 9 ¡¡ TODOS ATENTOS !! El docente complementa las respuestas y atiende a las dudas generadas en la resolución del cuestionario, explicando la aplicación de las formulas de pH y pOH. DESARROLLO ACTIVIDAD 10 ¡¡ HORA DE TRABAJAR!! El alumno resuelve los siguientes ejercicios: DESARROLLO 1. Calcular el pH y el pOH de una solución 0.003 M de ácido nítrico (HNO3). 2. Sabiendo que el pH de una solución es 2.9. Calcular la concentración de iones hidronio en la misma. 3. Calcular el pH de una solución sabiendo que su concentración de iones hidronio es 4.6 X 10 -7 M. 4. Calcular el pH y el pOH de una solución 0.003 M de ácido nítrico (HNO3 ) ACTIVIDAD 11 PRÁCTICA DE LABORATORIO Ácidos-Bases Objetivo: El alumno diferenciará las soluciones como ácidas o bases DESARROLLO El indicador universal es una mezcla de sustancias colorantes que muestra un cambio gradual de color en un intervalo amplio de pH. Una formula típica contiene los indicadores llamados anaranjado de metilo, rojo de metilo, azul de bromotimol y fenolftaleína y presenta los siguientes colores dependiendo del pH: 7 Página 46 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS Desarrollo Experimental. MEDIDAS DE SEGURIDAD: • Tanto los ácidos como las bases son sustancias corrosivas. Utiliza bata y evita tocar cualquiera de las sustancias. • Si te llega a caer alguna de las sustancias en la piel o en los ojos, lávate inmediatamente con abundante agua durante 5-10 minutos por lo menos, bajo el chorro suave del agua. Si te cayó un ácido o base muy concentrada, sería bueno que después de este procedimiento te revise un médico. Materiales: 14 taparoscas blancas de refresco por equipo. Papel tornasol rojo Papel tornasol azul Tiras de pH Marcador permanente Sustancias: Ácido muriático (es ácido clorhídrico diluido, típicamente al 18%, o sea 5 M. Ojo: cuidado porque es muy cáustico) Hidróxido de sodio (NaOH, aproximadamente 0.1 M, preparada con 0.4 g de NaOH en 100 g de solución) Vinagre Drano (destapa caños. Ojo: cuidado porque es muy cáustico) Bicarbonato de sodio Detergente Jugo de limón Shampoo Leche Jugo de manzana Otros líquidos o soluciones los que encuentres en tu casa o tengas curiosidad por conocer el PH, abajo en una tabla hay unas sustancias sugeridas. Página 47 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS Procedimiento: 1. Numera las tapa roscas para que puedas identificarlas y en la primera agrega unas gotas de acido muriático (clorhídrico diluido) y en la otra unas gotas de sosa (hidróxido de sodio) esta es la base. Comparando tu tabla de características de ácidos y bases utiliza el indicador adecuado (rojo o azul), para que observes el cambio de color en cada sustancia. Anota lo observado. 2. Adiciona algunas gotas de las sustancias que hayas traído en cada taparosca luego utilizando tu predicción, utiliza el papel tornasol (rojo o azul) que consideres que cambiara de color. Si no lo hace utiliza el contrario para verificar si la sustancia es acida, básica o neutra. Clasifica las siguientes sustancias como ácido o base, pero puedes traer las que quieras. Sustancia Clasificación Sustancia Agua pura Amoníaco casero (Drano) Limones Leche de magnesia Vinagre Pasta de dientes Refrescos Bicarbonato de sodio Vino Agua con sal Naranjas Fresas Tomates Piña Jugo Uvas Leche de vaca Melón Jabón Mandarina Yogurt Café Clasificación 3.-Ahora utilizando un equipo de titulación calcula las concentraciones de las 3 soluciones desconocidas que te entrega el maestro. Utiliza 2 indicadores diferentes (Investiga el punto de viraje de los indicadores). Registra el volumen que utilizas para titular, la concentración de la solución conocida, el volumen gastado cuando se verifica la neutralización y efectúa los cálculos para calcular la concentración. Página 48 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS 4.- Utilizando las tiras de pH, toma el pH inicial de 2 de las soluciones. Calcula la concentración de iones hidronio en cada una. Al verificarse la neutralización vuelve a verificar el pH. ¿Existen cambios? ¿Por qué? Fundamenta tu respuesta en bibliografía. 5.- Contesta brevemente las siguientes preguntas: a) ¿Para qué se utilizan los indicadores? b) ¿Qué es un indicador universal? c) Si tienes una solución 0.1 M de ácido clorhídrico ¿Qué indicador utilizarías para comprobar que se trata de una solución ácida? ACTIVIDAD 12 ¡¡ HORA DE TRABAJAR!! En forma individual los alumnos realizan los siguientes ejercicios de Soluciones porcentuales, Molares, Molales y Normales. CIERRE 1. ¿Cuál es la molaridad de una solución que contiene 10 g de metanol (CH 3OH), en 900 ml. de solución? 2. ¿Cuántos gramos de hidróxido de calcio se necesitan para preparar 1500 ml de una solución 0.45 M? 3. ¿Cuál será la molalidad de una solución que contiene 167 g de NaCl y 600 gramos de agua? 4. La botella de “leche de magnesia” dice en su etiqueta que cada 100 ml contiene 4.5 g de Mg(OH)2 ¿Cual es la molalidad de este producto? 5. La botella de cerveza (350 ml) dice en su etiqueta que contiene 7.0 % en volumen de alcohol. Si la densidad del alcohol es 0.79 g/ml. ¿Cual es la masa de etanol en la cerveza? 6. ¿Cuál es la concentración en % masa de una solución que se prepara con 305 g de Sulfato de calcio en 1700 g de agua? 7. Una solución contiene 40.0 g de metanol en 45 g de agua. ¿Calcula el porcentaje masa de metanol en la solución 8. Cuantos gramos de soluto se necesitan para preparar cada una de las siguientes soluciones: a) 0.3 litros de sol’n 2.5 N de H 3PO4 b) 500 ml de sol’n 0.05 N de NaOH c) 0.25 lt de sol’n 0.6 N de H2 SO4 Página 49 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS ACTIVIDAD 13 ¡¡ HORA DE TRABAJAR!! El alumno resuelve ejercicios de pH y pOH: CIERRE 1. Calcular el volumen de hidróxido de potasio (KOH) 0.2 N que se necesita para neutralizar 25 mililitros de ácido bromhídrico (HBr) 0.35 N. 2. ¿Que volumen de HBr 0.25N será necesario para neutralizar 40 ml de KOH 0.50 N? 3. ¿Cuál es el volumen de HCl 0.4 N que se requiere para neutralizar 23 ml de una solución 0.5 N de NaOH? 4. ¿Que volumen de HBr 0.25N será necesario para neutralizar 80 ml de KOH 0.70 N? 5. Cuál es el volumen de HCl 0.5 N que se requiere para neutralizar 70 ml de una solución 0.3 N de NaOH? 6. Cuál es la Normalidad de una solución de HNO3, si 50 ml de dicho ácido se neutralizaron con 50 ml de una solución 0.6 N de NaOH? ACTIVIDAD 14 ¡¡ A INVESTIGAR !! CIERRE Visitar algunos lugares de su localidad para recolectar diferentes muestras de agua, a las cuales, se les realizará su lectura de pH en el laboratorio, fundamentando a partir de una breve conclusión sus observaciones. El Alumno entregará un reporte de lo encontrado. Página 50 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS SECUENCIA DIDÁCTICA N° 3 COMPETENCIAS GENÉRICAS Y ATRIBUTOS 1. Se conoce y valora a sí mismo y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los objetivos que persigue. Enfrenta las dificultades que se le presentan y es consciente de sus valores, fortalezas y debilidades. Analiza críticamente los factores que influyen en su toma de decisiones. 4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, matemáticas o gráficas 5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos. Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular nuevas preguntas. 6. Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva Establece la interrelación entra la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en contextos históricos y sociales. 11. Contribuye al desarrollo sustentable de manera crítica, con acciones responsables Reconoce y comprende las implicaciones biológicas, económicas, políticas y sociales del daño ambiental en un contexto global interdependiente. COMPETENCIAS DISCIPLINARES Manejar las estructuras, formulas y nomenclatura de la gran mayoría de compuestos que en su estructura contengan el elemento carbono. Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico,, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes Página 51 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS Elige las fuentes de información más relevantes para un propósito específico y discrimina entre ellas de acuerdo a su relevancia y confiabilidad Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en contextos históricos y sociales Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico,, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece. CONTENIDOS FACTUALES Diferencias entre compuestos orgánicos e inorgánicos Características de los compuestos del carbono Clasificación estructural y naturaleza de los enlaces de los hidrocarburos Hidrocarburos, costo beneficio y aplicación de la nomenclatura de los principales compuestos de alcanos, alquenos, alquinos, cíclicos y derivados del benceno, Funciones químicas orgánicas: halogenuros, alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos, éteres, ésteres, aminas, amidas; identificación según el grupo funcional, nomenclatura y aplicaciones en la vida diaria. Página 52 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS SECUENCIA DIDÁCTICA Nº 3: “CLASIFICANDO EL SALÓN” ACTIVIDAD N° 1 El docente para captar los conocimientos previos, solicita a los alumnos pasen por la fila (en sentido vertical) y de adelante a atrás, una hoja donde cada alumno anota por escrito y sin repetir, una respuesta a cada pregunta que se anota en el pintarrón: APERTURA 1. ¿Qué característica presentan en común los compuestos del carbono? 2. ¿Cuál compuesto del carbono conoces que es utilizado en el hogar? 3. ¿Cuál compuesto del carbono que conoces que es utilizado en la industria? ACTIVIDAD 2 ¡¡ PONEMOS ATENCIÓN !! DESARROLLO Los alumnos completan el cuestionario de compuestos orgánicos, a la vez que el docente realiza su exposición del tema. El alumno completa una parte del cuestionario en actividad extraclase. I. Completa las siguientes preguntas: Estudia los compuestos que contienen carbono: ___________________________________ Elementos más comunes que forman a los compuestos orgánicos: ____________________ __________________________________________________________________________ Escribe 4 diferencias entre: Compuestos Orgánicos Compuestos Inorgánicos Página 53 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS ¿Qué es un hidrocarburo? _____________________________________________________ ¿Cuál es la principal fuente de obtención de los hidrocarburos? _______________________ __________________________________________________________________________ ¿Qué tipo de enlaces y ángulo se forman en una hibridación planar? ___________________ __________________________________________________________________________ ¿Qué tipo de enlaces y ángulos se forman en una hibridación tetragonal? _______________ ¿Qué tipo de enlaces y ángulos se forman en una hibridación trigonal?__________________ ¿Qué es isomería? __________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ II. Enlista 10 sustancia que sean: Compuestos orgánicos Compuestos inorgánicos ACTIVIDAD 3 ¡¡ A INVESTIGAR !! DESARROLLO Previa investigación los alumnos recaban información sobre los hidrocarburos: definición, formula, características fisicoquímicas, toxicológicas, usos, aplicación, reglas de nomenclatura, y ejemplos (abarcar alcanos, alquenos, alquinos, cíclicos y derivados del benceno). Página 54 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS 1.1 Alcanos lineales Los compuestos orgánicos más sencillos desde un punto de vista estructural son los alcanos lineales. Estos consisten de cadenas no ramificadas de átomos de carbono, con sus respectivos hidrógenos, unidos por enlaces simples como se ilustra a continuación. Las siguientes tres representaciones del pentano son equivalentes. El nombre general de estos compuestos es alcano; el sufijo es la terminación: ano. El nombre de los alcanos lineales más comunes se indica en la siguiente tabla. Nombres IUPAC de los alcanos lineales más comunes. 1.2 Alcanos ramificados no cíclicos En el sistema IUPAC, el nombre de un alcano complejo o ramificado se basa en el principio de que estos compuestos se consideran derivados de la cadena carbonada más larga presente en el compuesto. De esta forma, el nombre padre es el correspondiente al del alcano lineal de igual número de carbonos. Las ramificaciones o sustituyentes de la cadena principal se designan con prefijos adecuados y sus posiciones se especifican por medio de números relativos a esa cadena. Para dar nombre a alcanos ramificados se puede seguir un procedimiento basado en una serie de reglas secuenciales el cual se ilustrará brevemente con el siguiente compuesto y más en detalle en las siguientes secciones. Página 55 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS Reglas IUPAC de nomenclatura de compuestos orgánicos. 1. Encuentre la cadena principal en el compuesto. 2. Numere la cadena principal desde un extremo al otro de tal forma que se asigne el número más pequeño posible al “primer punto de diferencia”. 3. Nombre cada sustituyente o ramificación diferentes en la cadena principal. Nombre los sustituyentes que sean iguales una sola vez. En este caso: metil, etil, propil. 4. Alfabetice los sustituyentes. 5. Escriba el nombre completo del compuesto como una sola palabra insertando prefijos de posición, multiplicativos, etc. antes de cada sustituyente y agregando el nombre padre y sufijo al final del nombre. ACTIVIDAD 4 ¡¡ HORA DE TRABAJAR!! DESARROLLO Asesorados por el maestro resuelven ejercicios de nomenclatura y formulación de hidrocarburos (abarcar alcanos, alquenos, alquinos e cíclicos y derivados del benceno) se sugiere al maestro seleccione los más importantes, 5 de cada uno de los grupos señalados ALCANOS 1. 2. 3. 4. Página 56 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS 5. 6. 7. ALQUENOS Relacione el nombre de la izquierda con la fórmula semidesarrollada de la derecha a) 4-metilpent-1-eno 1. b) 4-metil-2-penteno 2. c) 3-Hepteno 3. CH3–CH=CH–CH2–CH3 d) 2-Penteno 4. CH3–CH2–CH=CH–CH2–CH2–CH3 ALQUINOS Y COMPUESTOS AROMÁTICOS Página 57 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS Página 58 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS ACTIVIDAD 5 ¡¡ A INVESTIGAR !! DESARROLLO El docente coordina al grupo para visitar una pequeña industria química con el fin de identificar los procesos en las transformaciones químicas en la obtención de productos y la necesidad de emplear cálculos matemáticos. Se incluye el informe en el documento del proyecto “química práctica” ACTIVIDAD N° 6 DESARROLLO El docente organiza por medio de una técnica de integración, nueve equipos, y distribuye por sorteo las funciones químicas orgánicas (siguiendo el orden de: halogenuros, alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos, éteres, ésteres, aminas, amidas) para que realicen una investigación documental que abarque los siguientes puntos: nombre, grupo funcional, reglas de nomenclatura, ejemplos y usos, misma que presentan al grupo en rotafolio. Sucesivamente el docente retroalimenta Página 59 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS Presencia de algún enlace carbono-oxígeno: sencillo (C-O) o doble (C=O) Grupo funcional Serie homóloga Fórmula Grupo hidroxilo Alcohol Grupo alcoxi (o ariloxi) Estructura Prefijo Sufijo R-OH hidroxi- -ol Éter R-O-R' -oxi- R-il R'-il éter Aldehído R-C(=O)H formil- Cetona R-C(=O)-R' oxo- -ona Grupo carboxilo Ácido carboxílico R-COOH carboxi- Ácido -ico Grupo acilo Éster R-COO-R' -iloxicarbonil- R-ato de R'-ilo Ejemplo -al -carbaldehído2 Grupo carbonilo Página 60 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS Funciones nitrogenadas Amidas, aminas, nitrocompuestos, nitrilos. Presencia de enlaces carbono-nitrógeno: C-N, C=N ó C≡N Grupo funcional Tipo de compuesto Fórmula Estructura Prefijo Sufijo Ejemplo Amina R-NR2 amino- -amina Imina R-NCH2 _ _ Grupos amino Amida y carbonilo R-C(=O)N(-R')-R" _ _ Grupo nitro R-NO2 nitro- _ Grupo amino Nitrocompuesto Página 61 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS TABLA DE GRUPOS FUNCIONALES Página 62 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS ACTIVIDAD 7 ¡¡ COMPLETANDO LA INFORMACIÓN!! Los alumnos Individualmente siguen las exposiciones de los equipos, y completan información de las funciones químicas orgánicas. Toman notas DESARROLLO ACTIVIDAD 8 ¡¡ PONEMOS ATENCIÓN !! DESARROLLO El docente retoma las reglas de nomenclatura IUPAC para realizar ejercicios de identificación de los grupos funcionales de las funciones químicas orgánicas en fórmulas de compuestos orgánicos. El docente corrige junto con los alumnos para una autoevaluación. ALCOHOLES Fórmula Nombre ÉTERES Página 63 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS CETONAS ACIDOS CARBOXÍLICOS Página 64 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS ACTIVIDAD 9 ¡¡ HORA DE TRABAJAR!! Utiliza las reglas de la IUPAC para nombrar y desarrollar las estructuras de los compuestos del carbono, (alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos) DESARROLLO ALCOHOLES Fórmula Nombre ÉTERES Página 65 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS CETONAS ACIDOS CARBOXÍLICOS Página 66 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS ACTIVIDAD 10 PRÁCTICA DE LABORATORIO “ACCIÓN DE LOS ALCOHOLES A LAS PROTEÍNAS” Objetivo: El alumno conocerá el efecto de los alcoholes en las proteínas Objetivo Elaborar pegamento blanco con grumos de leche y probarlo. Consideraciones teóricas La principal proteína que se encuentra en la leche de vaca se denomina caseína. Al igual que otras proteínas, la caseína posee una estructura tridimensional que determina su comportamiento, características y propiedades. Desnaturalizar una proteína significa cambiar su forma, lo cual puede hacer que tenga un aspecto y un comportamiento diferentes. En este caso, el ácido acético (vinagre) desnaturaliza la caseína. Como resultado, la caseína se ha transformado en un cuajo blanco sólido. Al añadir bicarbonato (la base) al vinagre (el ácido), se produce una reacción química. Las reacciones químicas producen nuevas sustancias químicas, entre las que se encuentran el agua y el gas de dióxido de carbono. El dióxido de carbono (CO2) es el mismo gas que exhalamos de nuestros pulmones, y el mismo gas que hay en las burbujas de los refrescos. Las proteínas son moléculas largas compuestas por moléculas más pequeñas denominadas aminoácidos. Las moléculas grandes compuestas por repeticiones de unidades son los polímeros. Las proteínas son polímeros que se crean de forma natural. Los polímeros sintéticos suelen utilizarlos las empresas químicas en el desarrollo de productos como pegamentos, plásticos y tejidos. La caseína plástica se emplea mucho para botonería, imitación de carey, cuero, marfil y para piedra artificial, bisutería, juguetes y aisladores eléctricos. Página 67 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS Material necesario 1/4 de vaso de leche 1 cucharada de vinagre Servilleta de papel gruesa o filtro de café Bicarbonato Vaso graduado Jarra o vaso pequeño (o cualquier otro envase de boca ancha; los tarros de papillas infantiles también sirven). Espátula, popote o cuchara de plástico para remover Trozos de papel para realizar las pruebas PROCEDIMIENTO 1. Vierte ¼ de vaso de leche en el vaso graduado. ¿Qué aspecto tiene? 2. Añade una cucharada de vinagre. Remueve los líquidos con una espátula, hasta que la mezcla quede homogénea. ¿Qué aspecto tiene? ¿Qué olor tiene? 3. Coloca un filtro de papel (un filtro de café o una servilleta de papel) sobre la jarra o el vaso. Sin romper el filtro, empújalo con cuidado hacia dentro de la jarra de modo que quede en forma de bol o pozo. Procura que no llegue a la mitad de la jarra. 4. Vierte lentamente la mezcla de leche y vinagre a través del filtro de papel. Tendrás que tener un poco de paciencia. Mientras esperas a que la mezcla se cuele por el filtro, observa lo que sucede y toma nota. 5. Levanta el filtro y exprime suavemente el líquido sobrante en la jarra. ¿Qué aspecto tiene? ¿Qué olor tiene? 6. Pon a un lado el filtro de papel. Tira el líquido de la jarra. Seca la jarra o el vaso. 7. Con una espátula, rasca con cuidado los grumos blancos depositados en el filtro de papel. Colócalos en la jarra o el vaso secos. Anota qué aspecto tienen. 8. Añade un poco de bicarbonato (1/8 de cucharada). Observa con atención. ¿Qué sucede? Remueve la mezcla. 9. Intenta utilizar la mezcla para pegar trozos de papel. ¿Funciona? ________________ _________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Página 68 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS 10. Investigue cual es el proceso real de fabricación de un pegamento Conclusiones: ______________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Página 69 PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS QUÍMICA I GUIA DIDÁCTICA, ACTIVIDADES Y EJERCICIOS ACTIVIDAD 11 ¡¡ HORA DE TRABAJAR!! Elabore un mapa conceptual de los temas tratados en la presente secuencia CIERRE HIDROCARBUROS Página 70