EFN B1Q5 Elementos
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COLEGIO MÉXICO NUEVO 3° DE SECUNDARIA EXPLORACIÓN DE LOS FENÓMENOS NATURALES QUÍMICA EXPLORACIÓN No. 5 Nombre: ________________________________Grupo:____________ Fecha:_________ Competencias que se favorecen: Comprensión de fenómenos y procesos naturales desde la perspectiva científica • Toma de decisiones informadas para el cuidado del ambiente y la promoción de la salud orientadas a la cultura de la prevención • Comprensión de los alcances y limitaciones de la ciencia y del desarrollo tecnológico en diversos contextos. “LAS ESTRELLAS, LOS ELEMENTOS QUÍMICOS Y LA TABLA PERIÓDICA” Luz amarilla del sodio (Na) y roja del litio (Li) generadas en una llama. INTENCIÓN PEDAGÓGICA: comprobar la energía que emiten los electrones de diferentes elementos al caer desde una órbita a otra de menor energía, para lo cual observaremos las diferencias de color de la luz emitida cuando estos elementos se introducen en la llama de un mechero de gas OBSERVACIÓN SENSIBILIZACIÓN Lee el siguiente texto y observa lo videos recomendados: INTRODUCCIÓN TEÓRICA El color es un fenómeno físico asociado a distintas longitudes de onda en la zona visible del espectro electromagnético. Su percepción es un proceso neurofisiológico muy complejo. La luz visible está formada por ondas electromagnéticas cuya longitud de onda va desde los 350 nm (violeta) hasta los 750 nm(rojo). Dos rayos de luz con la misma longitud de onda tienen la misma frecuencia y el mismo color. Un espectro atómico de emisión está compuesto por una o varias longitudes de onda debido a que los electrones de los átomos ocupan ciertos niveles de energía, al pasar los electrones de un nivel a otro de energía inferior, emiten la diferencia en forma de radiación y ésta es registrada en el espectro como una serie de líneas. El espectro a la llama de los metales es el de emisión. Al realizar un ensayo a la llama, ciertos elementos imparten un color característico, dicha coloración es causada por un cambio en los niveles de energía de algunos electrones. Al absorber energía (calentando) el átomo, los electrones suben a niveles de energía superiores, pero existe una tendencia a recuperar el estado fundamental emitiendo radiación característica de cada elemento. Si dicha radiación está en el rango del visible se observan colores característicos. Estas llamas coloreadas permiten detectar cualitativamente elementos en mezclas. El análisis a la llama es uno de los primeros ensayos que se hacen sobre una sustancia. Los únicos elementos que no dan color a la llama son el Berilio y el Magnesio. Ya en 1659, Johann Glauber observó que el color de la llama indica que metales están presentes. A Bunsen y Kirchhoff (científicos alemanes del siglo XIX) mientras observaban, desde unos 80 km de distancia, un incendio en el puerto de Hamburgo, se les ocurrió hacer pasar por un prisma la luz que venía del incendio. Vieron una luz amarilla intensa como la que habían observado al quemar sodio. Pronto encontraron una explicación: lo que estaba ardiendo era un almacén de salazones. Si era posible deducir la presencia de sodio a distancia observando la luz de las llamas, también sería posible deducir la composición del Sol y de las estrellas simplemente analizando la luz que recibimos de ellas. El nitrato de estroncio es un producto indispensable en pirotecnia para obtener fuegos artificiales de color rojo. Algunos metales como el potasio y el estroncio se emplean en dar color a los fuegos artificiales. Merece la pena destacar que los fuegos artificiales fueron monocromos hasta el siglo XIX, ya que se utilizaba el sodio casi en exclusiva. Se necesitaron determinados adelantos químicos para introducir los vivos colores que disfrutamos hoy. Así, la introducción del color rojo se encuentra estrechamente ligada a la historia del descubrimiento de los elementos químicos, concretamente del estroncio, que es, aún en la actualidad uno de los componentes básicos en la fabricación de los fuegos. Expresiones tan comunes y sugestivas como por ejemplo “rojo cadmio”, “verde esmeralda”, “blanco de titanio” o azul “turquesa” nos asocian muy directamente un color a un material. Tal y como nos explicó Aristóteles, cualquier material es un elemento o es compuesto de varios elementos. Para poder asociar un color a un elemento químico hace falta saber: Que un elemento químico es una substancia que no puede ser descompuesta en otras más sencillas. Los elementos químicos están formados por unidades iguales entre sí denominadas átomos. Un elemento químico está formado por átomos iguales. Un átomo está constituido por tres tipos de partículas: protones (con carga positiva y masa de 1.67X10-24g), neutrones (sin carga y masa igual a la del protón) y electrones (con carga negativa y masa muy inferior a las otras dos 9.11X10-28 g) Un átomo se asemeja un sistema planetario pequeño. El núcleo (el sol), formado por neutrones y protones contiene casi toda la nada y a su alrededor giran los electrones (los planetas) en orbitas diferentes. El número de electrones es igual al de portones y por tanto, los átomos son neutros. Cada elemento químico se define por el número de portones que contienen sus átomos, el cual recibe el nombre de número atómico, y se representa por un símbolo. Por ejemplo el hierro, Fe, contiene 26 protones y el mercurio, Hg tiene 80. Los electrones se colocan en órbitas diferentes, cada una de las cuales tiene una determinada energía que es más grande cuanto más se aleja del núcleo. Esto significa que un electrón tiene que adquirir energía para pasar a una órbita superior mientras que debe desprender energía para pasar a una inferior. Estos procesos de ganancia (absorción) o pérdida (emisión) de energía generan los espectros atómicos. Un espectro es la luz (radiación electromagnética) emitida cuando los electrones pasan desde una órbita más energética a otra de menor energía. Según cuál sea la diferencia de energías de las órbitas involucradas, la luz emitida tiene una frecuencia (color) u otra. Para obtener el espectro hace falta haber excitado previamente el electrón desde su estado natural (el de mínima energía) hasta un estado de energía superior. La excitación previa necesaria se puede hacer mediante la aportación de energía calorífica, eléctrica u otra. Los colores observados en los fuegos artificiales son, de hecho, los espectros de emisión de diferentes elementos químicos, por ejemplo el litio da una luz de color rojo, el sodio de color amarillo y el potasio de color violeta. El orden de los elementos: La tabla periódica En la naturaleza se encuentran un centenar de elementos, la combinación de los cuales genera compuestos químicos, por ejemplo el agua formada por hidrógeno y oxígeno, la sal por sodio y cloro, el alcohol por carbono, hidrógeno y oxígeno, o el ácido sulfúrico formado por azufre, hidrógeno y oxígeno. De hecho la mayoría de aquello que nos rodea son mezclas de compuestos químicos, como por ejemplo el aire que es una mezcla de oxígeno, nitrógeno, agua, dióxido de carbono, entre otros. Pese a la gran diferencia de propiedades físicas y químicas de los elementos y de su abundancia relativa al universo, el número atómico permite una ordenación perfecta: LA TABLA PERIÓDICA. El establecimiento en el año de 1868 de la tabla periódica se debe al científico ruso Dimitri Mendeleiev que recoge y completa las propuestas de algunos químicos anteriores. La tabla periódica es la disposición ordenada de los elementos químicos según su número atómico en un conjunto de grupos (columnas) y periodos (filas) que reflejan las propiedades de los elementos y sus compuestos. La regularidad que la rige permitió a Mendeleiev predecir la existencia y propiedades de elementos desconocidos en aquel momento. Revisa los siguientes enlaces para la ejecución de tu experimento http://www.aulavirtualdeciencias.blogspot.mx/search/label/TP%20Quimica%20Ensayo%20a%20la%2 0llama www.periodicvideos.com http://escritoriodocentes.educ.ar/datos/856.html http://www.iac.es/cosmoeduca/universo/anexos/estrellasyelementos.html http://cienciashoy.wikispaces.com/1.06.+Formaci%C3%B3n+de+los+elementos+ http://www.youtube.com/watch?v=shInuCBMQL4 http://usuarios.multimania.es/bergidumflavium/fisicayquimica/4eso-laboratorio/PRACTICAS/LLAMA.pdf http://analisisqm.files.wordpress.com/2010/04/practica-2.pdf http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/QANALCUALITATIVA_1279.pdf AUTOEVALUACIÓN DE SABERES PREVIOS: Investiga, reflexiona y contesta las siguientes preguntas. 1. ¿Qué es el espectro de emisión y para qué sirve? 2. ¿Qué es el análisis de los metales a la flama? ¿Por qué los elementos presentan distintos colores? 3. ¿Qué es un elemento químico? 4. ¿Cómo está formado un elemento químico? 5. Los elementos químicos en estado gaseoso y sometidos a temperaturas elevadas producen espectros discontinuos en los que se aprecia un conjunto de líneas que corresponden a emisiones de sólo algunas longitudes de onda. ¿Cómo se producen dichas líneas? El siguiente gráfico muestra el espectro de emisión del Na (sodio) Describe e interpreta dicho espectro discontinuo. 6. Al hacer pasar la luz blanca por una sustancia antes de atravesar el prisma sólo pasarán aquellas longitudes de onda que no hayan sido absorbidas por dicha sustancia y obtendremos el espectro de absorción de dicha sustancia. ¿Cómo se producen dichas líneas? El gráfico siguiente muestra el espectro de absorción del sodio: Describe e interpreta dicho espectro discontinuo. Observa que el sodio absorbe las mismas longitudes de onda que es capaz de emitir. ¿Cuál es la razón de ello? 7. ¿Cómo está formado un átomo, qué partículas lo forman?. 8. Indica las diferencias existentes entre un espectro de absorción y otro de emisión, entre un espectro continuo y otro discontinuo. 9. ¿En qué se diferencian los elementos químicos entre si? 10. ¿Dónde se sitúan los electrones en un átomo? 11. ¿Cómo se ordenan los elementos en la tabla periódica? PROBLEMA DEL CONTEXTO: “Cómo identificar de que está hecha una estrella? EVIDENCIA Como parte central de esta exploración Identificar elementos metálicos por su coloración de la flama y perla de borax. PLANTEAMIENTO DE LA HIPÓTESIS Conforme a tus saberes previos e investigación para contestar las preguntas que les surgieron y puedan proponer una hipótesis, relacionada con la premisa de que las estrellas tienen metales en su composición. Hipótesis individual ________________________________________________________________________________ Hipótesis de equipo ________________________________________________________________________________ CONCEPTUALIZACIÓN INVESTIGACIÓN DOCUMENTAL Realicen una investigación documental para verificar sus hipótesis, así como el material, sustancias y medidas de seguridad que requieran para comprobarla. Realiza una investigación respondiendo lo siguiente: 1.- ¿Cuáles son los colores que emiten los distintos elementos en el ensayo a la flama? 2.- ¿Cómo debo preparar mis muestras para que pueda observar los distintos colores? 3.- ¿Qué características debe tener la flama para que funcione correctamente el ensayo? 4.- ¿Qué cosas no debo hacer para asegurar que el experimento sea exitoso? 5.- ¿Cuáles son los riesgos de los distintos químicos que tienen los metales que deseo observa?* 6.- ¿Cuáles son los riesgos y manejo del bórax? 7.- ¿Cómo se preparan las perlas de bórax? 8.- ¿Puedo ver directamente a la flama? 9.- ¿Qué diferencia hay entre un ensayo a la flama y uno con perlas de bórax, cuál de ellos es mejor y porqué? 10.- ¿Cuáles son los procedimientos que debo seguir para el ensayo a la flama con bórax y sin bórax? Método(s) descripción ANÁLISIS, RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA Y GESTIÓN DE RECURSOS ACTIVIDAD EXPERIMENTAL DISEÑO EXPERIMENTAL SUGERIDO POR LOS ALUMNOS De acuerdo a su investigación que harán para comprobar su hipótesis, investigar materiales, procedimiento, medidas de seguridad y tratar de manera adecuada los desechos. Antes de realizarlo consulten a su maestro (a) para que los oriente sobre algunos aspectos técnicos. Realiza diagrama de flujo de la planeación de diseño experimental Materiales Reactivos Procedimiento(s) Describe paso por paso TRABAJO COLABORATIVO EXPERIMENTACIÓN REPORTE DE TU ACTIVIDAD EXPERIMENTAL Redacta como realizaste tu experimento y explica qué pasó, cómo, dónde tuviste problemas y que hiciste para corregirlos. Realiza gráficas, dibujos que muestren tus resultados, tablas si son necesarias. Anota todas tus observaciones. Describe tus observaciones con todo detalle SISTEMATIZACIÓN, ANÁLISIS DE TUS RESULTADOS En esta fase es preciso ordenar todos los datos para distinguir y separar los elementos del problema y hallar las relaciones que guardan entre sí, así como si se tuvieron que hacer alguna modificación del proceso. COMUNICACIÓN ASERTIVA SOCIALIZACIÓN DE RESULTADOS Comparte tus resultados con tus compañeros, compara con ellos y comenten sus aprendizajes. VALORACIÓN Y METACOGNICIÓN APLICALO A TU VIDA (CONCLUSIONES) VERIFICACIÓN DE LA HIPÓTESIS Analiza tus resultados para elaborar una conclusión sobre el cumplimiento de tus hipótesis y cómo puedes aplicar estos conocimientos a tu vida cotidiana. CONSERVA TU REPORTE CON BIBLIOGRAFÍA PARA TU CARPETA DE EVIDENCIAS. EVALUACIÓN COEVALUACIÓN: Solicita a un compañero que evalúe tu trabajo realizado en el equipo. Evaluador: Nivel: Logros: (que hace bien o mejoró en esta Acciones para mejorar: ocasión) El nivel: Aspecto a evaluar Colaboración Cumplimiento Nivel 4 Colabora muy bien: Experimentos Limpieza Propone mejoras Encuentra errores Viene preparado para la práctica: Exploración Material Investigación Saberes previos Bata Nivel 3 Colabora bien: Hace lo que se requiere Experimentos Limpieza Le falta algo para la práctica: Exploración, Material Investigación Saberes previos Bata Nivel 2 Colaborara algo hay momentos que es necesario repetirle lo que se requiere Nivel 1 No colabora o colabora poco, juega y distrae o se desaparece del equipo Trae sólo algunas cosas, le faltan 2 o más : Exploración, Material, Investigación Saberes previos Bata NO trae lo que se requiere para la práctica LISTA DE COTEJO DE OBSERVACIÓN PARA EVALUAR TRABAJO EN LABORATORIO SI Aspecto a Evaluar 1.- Cumple con el material para realizar su EFN Día 1 No Día 2 Día 1 Día 2 2.- Cumple con su Bata 3.- Entrega su área de trabajo limpia al final de sus actividades 4.- Aplica las condiciones personales de seguridad e higiene 5.- Realiza las actividades de laboratorio de acuerdo al procedimiento propuesto por el equipo 6.- Trabaja en forma colaborativa 7.- Registra los resultados obtenidos durante la práctica 8.- Termina la practica en el tiempo establecido 9.- Plantea alternativas de mejora para la EFN 10.- Muestra una actitud responsable durante la EFN Puntaje Máximo: 10 cada día de laboratorio Puntaje Recibido: ________________ Observaciones: __________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ ___________________________________________ EVALUACIÓN Criterio y Evidencia Criterio:Realiza una autoevaluación de los saberes previos, sobre la EFN, después de analizar la lectura, contestando a las interrogantes planteadas. Evidencia: Autoevaluación escrita Ponderación 18 puntos Criterio:Planteamiento de hipótesis e identificación de variables. Evidencia: Hipótesis escrita con argumentación de las interrogantes planteadas de acuerdo al problema del contexto. Ponderación 20 puntos Criterio:Investigación documental, comprende los conceptos, características y propone el diseño experimental. Evidencia: Pre-reporte Ponderación 20 puntos Criterio:Realización de la actividad experimental Evidencia: Sesión de laboratorio, ejecución de la actividad. MAPA DE APRENDIZAJE PARA VAL0RAR LA EFN EN EL LABORATORIO Nivel Receptivo Nivel Resolutivo Nivel Autónomo Nivel Estratégico Se está presente durante la autoevaluación, sin presentar participación de la misma. Se muestra la autoevaluación de los saberes previos de la EFN, sin dar respuesta a ninguna de las interrogantes planteadas. Se muestra la autoevaluación de los saberes previos de la EFN, dando respuesta a algunas de las interrogantes planteadas. Se muestra la autoevaluación de los saberes previos de la EFN, dando resolviendo a las interrogantes planteadas. 8 PUNTOS 11 PUNTOS 14 PUNTOS 18 PUNTOS Sin plantear ninguna hipótesis ni identifica las variables de la EFN. Plantea una hipótesis con fundamento parcial e identifica alguna variable de la EFN. Plantea una hipótesis con argumentos e identifica la mayoría de las variables de la EFN. Plantea una hipótesis bien fundamentada e identifica todas las variables de la EFN. 8 PUNTOS Sin investigación documental, falta de comprensión de los conceptos, características y sin propuesta experimental. 8 PUNTOS Presenta dificultades en el seguimiento de las instrucciones que se le dan en la actividad experimental. Sin participar en la actividad experimental 10 PUNTOS Investigación documental deficiente, comprensión de conceptos, características y propuesta experimental parcial. 12 PUNTOS Sigue en forma parcial las instrucciones que se le dan y requiere de ayuda al realizar la actividad experimental. Realiza algunas actividades y colabora con el equipo. Anota sólo algunas de sus observaciones 12 PUNTOS 15 PUNTOS Investigación documentada, comprensión de conceptos, características y propuesta experimental bien fundamentada 15 PUNTOS Sigue adecuadamente la mayoría de las instrucciones que se le dan y requiere poca ayuda al realizar la actividad experimental, con medidas de seguridad. Colabora con el equipo y anota sus observaciones y resultados. 16 PUNTOS Presenta el reporte con coherencia al problema del contexto y las evidencias formuladas. Interpreta de manera correcta los resultados del experimento y realiza de manera adecuada los cálculos, presenta los datos de una forma clara que permite su interpretación. -Elabora una conclusión válida basada en el análisis correcto de los resultados. -Identifica algunas fuentes de error y propone algunas mejoras. 15 PUNTOS 90% 20 PUNTOS Investigación bien documentada, comprensión de conceptos, características y propuesta experimental con argumentos, innovación y creatividad. 20 PUNTOS Sigue perfectamente todas las instrucciones que se le dan y desarrolla la actividad experimental de forma segura. Muestra una actitud responsable, organiza y participa activamente. Anota todas sus observaciones y resultados con detalle y orden. Ponderación 22 puntos Criterio: Presentación de reporte con datos resultados, cálculos y validación de hipótesis, conclusiones Evidencia: reporte escrito 8 PUNTOS Interpreta erróneamente los resultados y comete errores en los cálculos, la presentación de los datos no permite su interpretación. -Elabora conclusiones erróneas basadas en una interpretación deficiente. -No identifica fuentes de error ni sugiere modificación alguna Presenta el reporte con relación al problema del contexto y la mayoría de los elementos. Interpreta los resultados de la EFN con algunos errores y tiene ciertos errores al realizar los cálculos, presenta los datos de una forma poco clara dificultando su interpretación. Elabora una conclusión válida basada en una interpretación parcialmente correcta de los resultados. Ponderación : 20 puntos Total del mapa de aprendizaje 100 PUNTOS 8 PUNTOS 60% 12 PUNTOS 80% 22 PUNTOS Presenta el reporte con coherencia al problema del contexto con análisis y propuesta de mejoras Interpreta de manera correcta los resultados del experimento y realiza los cálculos de manera adecuada, presenta los datos de una forma clara que permite su interpretación (uso acertado de tablas, graficas, diagramas, etc.) -Elabora conclusiones válidas basadas en el correcto análisis de los resultados. -Identifica fuentes de error y propone modificaciones posibles. 20 PUNTOS 100% HETEROEVALUACIÓN: El facilitador revisará y evaluará tus aprendizajes. Nombre del docente: Nivel: Logros: Acciones para mejorar:
