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Organización
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Iberoamericanos


Para la Educación,
la Ciencia
y la Cultura

Formación continuada del profesorado de Ciencias.
Una experiencia en Centroamérica y El Caribe

2.20. Estudio de las reacciones de oxidación-reducción

Yanett Reyes Báez (República Dominicana)

Índice

0. Introducción
1. Recordando que las sustancias que forman los materiales sufren cambios
2. Revisando qué es y cómo se presenta una reacción química
3. Reacciones químicas de particular interés: los procesos de oxidación y reducción
5. ¿Por qué deben interesarme las reacciones de oxidación-reducción?
Bibliografía

Presentación

Se ha elaborado la Unidad Didáctica, Estudio de las Reacciones Oxidación-Reducción para ser desarrollada con alumnos y alumnas de 12 a 14 años que cursan el 1er. grado, 1er. ciclo del Nivel Medio, como una alternativa a las problemáticas detectadas como resultados de la investigación realizada en los diferentes libros de Química y prácticas de laboratorio de uso común en nuestras aulas.

La Unidad Didáctica corresponde al último bloque de contenidos que presenta el diseño curricular para el grado, se relaciona con otros bloques como son: Enlace y Estructura Química y Equilibrio Químico y Equilibrio Iónico.

Se atenderán ejes transversales como: Educación para la Salud, Ciencia y Tecnología, Contexto Social y Natural y Democracia y Participación.

Continuamente ocurren en nuestro medio transformaciones, unas de ellas las reacciones de oxidación-reducción constituyen parte importante de nuestras vidas.

¿Cómo sería nuestra vida sin pilas, sin baterías para los automóviles?, ¿y sin energía ?

En nuestro cuerpo, en este instante, están ocurriendo reacciones redox, ejemplo de ellas es la respiración, o más en concreto, la oxigenación de la sangre en los pulmones, la combustión de los nutrientes en las células, etc.

Para el estudio de las reacciones redox te proponemos los puntos siguientes:

1. Recordando que las Sustancias que forman los materiales sufren cambios.

Pretendemos en este apartado detectar los conocimientos que sobre las propiedades de las sustancias tienen los y las estudiantes y los cambios que éstas sufren. Así mismo diferenciar entre los cambios que pueden ocurrir.

2. Revisando qué es y cómo se presenta una Reacción Química.

Se realizarán actividades a partir de las cuales se observen procesos en que se evidencien cambios en la naturaleza de las sustancias participantes. Se busca poner en contradicción la idea de que sólo ocurre cambio químico cuando éste resulta espectacular y llamativo.

De igual manera enfatizamos en la identificación de los cambios químicos para reforzar los aprendizajes logrados en el estudio de la unidad anterior.

3. Reacciones Químicas de Particular Interés: los Procesos de Oxidación y Reducción

Se abordarán situaciones que permitirán establecer diferencias entre una reacción química y otra, y reconocer las reacciones redox que de tanto interés resultan.

En investigaciones realizadas en diferentes fuentes bibliográficas nos percatarnos de la persistencia en la asociación de las reacciones de oxidación con las reacciones del oxígeno y otras sustancias, en pocas ocasiones se tratan las reacciones de oxidación-reducción como procesos donde ocurre transferencia de electrones. A pesar de esto, solo se hará una aproximación a un concepto de reacciones redox, esto debido al desarrollo cognitivo del alumnado a esta edad. En este apartado se hace uso del número de oxidación y la variación de éste en cualquiera de los átomos que intervienen en la reacción.

Así mismo en este apartado se plantearán situaciones destinadas a identificar reacciones redox de ocurrencia en el medio ambiente.

4. Una primera aproximación a un concepto de Reacciones de Oxidación-Reducción.

En este apartado se relacionarán diferentes reacciones químicas en las que participa el oxígeno, con el propósito de lograr una primera aproximación a un concepto sobre reacciones redox, esto basado en la edad de los y las estudiantes en este grado. De igual manera se iniciará el manejo de número de oxidación con la finalidad de iniciarlos en el manejo del concepto sin tocar intercambio de electrones, sí se tratará en grados superiores.

5. Me interesan las reacciones redox.

Se plantearán situaciones cotidianas donde se presenten aplicaciones de las reacciones oxidación-reducción.

Propósitos

"Comprender de manera significativa las ideas básicas producto del consenso de la comunidad científica, sobre las reacciones oxidación-reducción y aplicarlas en la explicación a situaciones cotidianas.

"Planificar y realizar en grupos experiencias sencillas, valorando las aportaciones propias y ajenas mostrando una actitud de cooperación.

"Elaborar informes sobre las actividades de investigación realizadas y resolución de problemas al contrastar y evaluar la información para desarrollar criterios personales sobre los contenidos científicos.

"Utilizar los conocimientos sobre las aplicaciones de las reacciones oxidación-reducción, discernir entre aquellas que pueden ser contaminantes presentando alternativas de soluciones.

Selección de contenidos

1. Los contenidos se presentan a partir de un mapa conceptual partiendo de los cambios que sufren las sustancias que forman los materiales hasta llegar al tema que nos ocupa, reacciones redox.

En la selección de los contenidos se ha tenido en cuenta el interés en las interacciones Ciencia, Tecnología y Sociedad.

Mapa conceptual

2. Los contenidos relacionados a procedimientos han sido seleccionados en función de las diversas actividades diseñadas para esta Unidad Didáctica. Se ejercitarán numerosas habilidades intelectuales como: observar, clasificar, emitir hipótesis, diseñar experiencias, interpretar resultados, presentar conclusiones, síntesis, entre otras.

3. Los contenidos relativos a actitudes, valores se centran en fomentar: valoración en la aplicabilidad de los procesos redox, sensibilidad ante los problemas de contaminación por pilas y acumuladores, entre otros.

Programa de actividades

0. Introducción

Vamos a iniciar...

Actividad 1. ¿ Por qué consideras importante las reacciones de oxidación?.

Comentario 1. Con esta actividad se pretende despertar interés en el estudio del tema. Se inicia introduciendo el concepto oxidación por ser el término con el que los y las estudiantes están más familiarizados ya que son reacciones químicas que ocurren comúnmente en su medio y con las que están más familiarizados. Sería interesante colocarlos frente a situaciones como son: oxidación de las sillas o butacas en las que se encuentran sentados, la oxidación de las verjas en sus hogares, entre otras. Puedes además a partir de un conversatorio, cuestionar las experiencias que sobre las reacciones de oxidación tienen.

A.2. ¿ Cuáles beneficios aportan las reacciones de oxidación al ser humano?.

C.2. A partir de esta actividad se pretende interesar al alumnado en el estudio del tema a abordar a través de la contextualización de éste y de momento relacionar las reacciones de oxidación como procesos que ocurren de modo natural en nuestro medio aportando importantes beneficios al ser humano. De igual manera motivarlos para la preparación de su laboratorio de trabajo y conocer las ideas previas del alumnado.

A.3. Preparo mi laboratorio.

De manera individual vas a preparar tu propio Laboratorio de Química. No es indispensable que cuentes con equipos sofisticados y costosos para que ames y aprendas Química, basta con una actitud positiva y disposición, de lo que estoy segura ya tienes. ¡Cuento contigo!

"A continuación te presento un cuadro donde anotarás los nombres de aquellos materiales que se utilizan comúnmente en tu hogar y el establecimiento donde lo puedes conseguir.

Materiales Lo puedo conseguir en

Toma muestra de cada uno en diferentes frascos de cristal y colócalos en una cajita.

¡Ya tienes tu laboratorio!

C.3. La actividad tiene como propósito crear un ambiente familiar donde sea evidente que podemos aprender Química con aquellos materiales que utilizamos en nuestra cotidianidad hogareña, además es nuestra intención fomentar en unos/as estudiantes y despertar en otros/as actitudes positivas hacia el aprendizaje de la Química.
De igual modo erradicar la creencia tanto en docentes como en estudiantes de que no se aprende Química si no contamos con un laboratorio tradicional como estamos acostumbrados a verlos en muy pocos centros educativos. Entre los materiales que pueden recolectar están: azúcar, sal común, alcohol, trozos de zinc, ácido de batería, ácido muriático, clavos, láminas de cobre, alka seltzer, azufre, tiza, agua oxigenada, sosa cáustica, acetona. Sería interesante además incluir pilas viejas, cucharitas de metal, fósforo, entre otros.

1. Recordando que las sustancias que forman los materiales sufren cambios.

Basándose en la observación cualitativa de los cambios en las propiedades de las sustancias como son: aspecto, color, olor, formación de precipitados, desprendimiento de gases, entre otros, se presentarán indicios sobre la permanencia o no de las sustancias al ocurrir dicho cambio. Mucho mejor es conocer propiedades más objetivas que puedan ser medidas instrumentalmente como, por ejemplo, las temperaturas de fusión, de ebullición, densidad, etc.

A.4. Cambios físicos y químicos.

En ocasiones no resulta tan evidente la diferencia entre un cambio físico y un cambio químico, por lo que te proponemos:

"Diseña y realiza en pequeños grupos sendas experiencias utilizando los materiales de tu laboratorio en las que presenten un cambio físico y otro químico con la finalidad de recordar las diferencias entre estas dos clases de procesos.

C.4. Con esta actividad se pretende la interacción grupal logrando así el diseño y realización de experiencias a partir de las cuales se aclararán las situaciones confusas y no evidenciadas en la actividad.
Se tomará un momento en que los grupos presentarán sus experiencias y conclusiones, se someterán a juicios críticos por cada grupo del salón de clase, se presentará una conclusión general de grupo.

A.5. Observo algunos cambios.

En ocasiones se presentan cambios en la naturaleza de las sustancias que nos ponen a dudar si se trata de un simple cambio de estado, o si realmente aparece una sustancia nueva.

¿Cómo clasificarías los siguientes cambios?

C.5. La exploración de ideas previas permitirá detectar posibles concepciones erróneas, así como motivar un aprendizaje significativo construido sobre las ideas previas facilitando la realización de un cambio conceptual y la inmediata aplicación de los mismos. Se te recomienda entre otras actividades posibles, abordar esta interrogante a partir de un debate y puesta en común en pequeños grupos para crear conflictos y cuestionar las propias ideas.

2. Revisando qué es y cómo se presenta una reacción química.

Ahora vamos a insistir en revisar más concretamente lo que entendemos por Reacción Química. Recordemos que ocurren cambios en las sustancias en las cuales éstas pierden sus propiedades, no son las mismas, se han formado nuevas sustancias con propiedades diferentes. Podemos entonces decir que estamos frente a un cambio químico o reacción química.

A.6. Los cambios químicos o reacciones químicas.

Tomando de los materiales de que dispones en tu pequeño laboratorio:

C.6. Con esta experiencia se busca que los y las estudiantes utilicen materiales de uso conocido en su cotidianidad para la observación de cambios químicos. Debes tener en cuenta los reactivos seleccionados por los y las estudiantes ya que en algunos casos son de uso delicado, por tanto debes prevenirlos.
Hay que tener en cuenta que los materiales ordinarios son mezclas de sustancias entre las que hay alguna que es la responsable de la actividad del material. Los siguientes aspectos son indicios que indican la ocurrencia de algún cambio químico: producción de gases, formación de precipitados, emisión de energía en forma de luz o calor o ambas a la vez, cambio de color. Ahora bien, el criterio básico que es determinante para saber si macroscópicamente ha habido o no cambio químico consiste en ver si las sustancias iniciales se han transformado en otras a través de las propiedades características de las propias sustancias. Y, en particular, habrá que seleccionar aquellas que se puedan medir más fácilmente en un laboratorio escolar como, por ejemplo, las temperaturas de fusión y/o ebullición, la densidad, etc.

A.7. ¿Qué pasa con las partículas de los reactivos cuando se transforman en productos ?

Pasemos ahora a interpretar desde el punto de vista atómico cómo ha sucedido uno de estos cambios químicos donde las sustancias iniciales (reactivos) se transforman en otras llamadas productos.

C. 7. Con esta actividad se pretende que los y las estudiantes formulen como hipótesis un modelo elemental de reacción basado en los choques de partículas en las sustancias iniciales, la rotura de enlaces y la formación de nuevas sustancias al sufrir un cambio químico. Se puede aprovechar la actividad para detectar los conocimientos que sobre los cambios químicos han logrado asumir los y las estudiantes durante el desarrollo de unidades anteriores.

A.8. Presenta a partir de dibujos el paso de reactivos a productos. Elige los reactivos.

C.8. A través de una serie de dibujos los y las estudiantes pueden explicar más detalladamente sus conocimientos sobre la formación de sustancias nuevas y lo que ocurre en la estructura química de los reactivos para que se formen nuevas sustancias.

A.9. Modeliza los dibujos anteriores con recursos del medio que justifique tu hipótesis.

C.9. Para la preparación de estos modelos se puede utilizar materiales como: masilla de diferentes colores, palitos de coco, alambres, hielo seco. El alambre y los palitos de coco representarán los enlaces químicos responsables de mantener unidos los átomos, la masilla y el hielo seco representarán los átomos de los elementos participantes. Con esta actividad se fomenta la creatividad en el alumnado, permitiendo así expresarse de manera espontánea.

3. Reacciones químicas de particular interés: los procesos de oxidación y reducción

A.10. Reacciones de oxidación-reducción en el medio ambiente.

Es común que en nuestro medio estén ocurriendo reacciones redox, sin embargo no prestamos atención ni nos dedicamos a pensar en ello. De ahora en adelante sí lo haremos.

C.10. Con esta actividad se logra un espacio de reflexión en el cual se identifican reacciones ocurridas con frecuencia en su medio. De igual manera nos permite relacionar este tipo de reacciones químicas con situaciones normales vistas a diario.
Entre las reacciones redox que pueden citarse están la combustión de una vela, se quema butano al cocer los alimentos, carbón al asar la carne al aire libre y otras.
Puede organizarse además un itinerario químico en que, organizados por grupos hagan un recorrido por el entorno para detectar la ocurrencia de reacciones redox y a la vez pueden comentar la espontaneidad de algunas de ellas, resultaría interesante para el alumnado en todas sus edades.

A.11. Observo una reacción redox.

 Un ejemplo de reacción redox es la que ocurre cuando introducimos una lámina de Zn en una solución de sulfato de cobre, CuSO4.

¿Cuáles cambios piensa ocurrirán?. Presenta tu opinión a modo de hipótesis.

Realiza la experiencia y contrasta con lo que has imaginado en tu hipótesis.

C.11. Con esta actividad se espera reforzar en el alumnado los conocimientos que se han construído sobre reacciones redox durante el desarrollo de la unidad. El color azul del sulfato de cobre va desapareciendo en la medida en que se va depositando una capa esponjosa de color pardo rojizo sobre el Zinc.
La sustancia esponjosa es el cobre metálico, la sal de cobre es la responsable del color azul. Esto explica el cambio de color.

A.12. Presenta un diseño experimental en el cual se observe una reacción de oxidación-reducción.

C.12. Esta actividad permite evidenciar aprendizajes y a la vez fomentar la creatividad y el interés por el tema tratado. Podemos evaluar además los aprendizajes logrados ya que puede ser una recapitulación si la desarrollas como un sondeo de lo logrado hasta el momento. Recuerda que la evaluación es un instrumento de ayuda.

A.13. Más reacciones redox.

Utiliza los materiales de tu laboratorio y realiza las siguientes experiencias. Recoge tus observaciones. Expresa a partir de ecuaciones lo ocurrido.

Experiencias ¿Qué Observas? ¿Qué Ocurrió?
Quema un trozo de Mg en cinta.
Quema un poco de azufre (*)
Agrega un trozo de zinc a unos ml de ácido de batería (*)
C.13. Con esta actividad se pretende continuar con la familiarización en la ocurrencia de reacciones redox. Así mismo expresar sus observaciones a partir de ecuaciones químicas para lo cual te solicitamos un seguimiento especial en este momento de la actividad.. Las experiencias señaladas con (*) hay que realizarlas en una vitrina de gases ya que las emanaciones de SO2 son tóxicas y el hidrógeno producido en la reacción del Zn con ácido forma una mezcla explosiva con el oxígeno del aire.

A.14. Agentes oxidante y agentes reductores

En toda reacción redox encontramos una sustancia que provoca la oxidación de otra y una sustancia que provoca la reducción.

C.14. Esta actividad nos permitirá manejar los conceptos agentes oxidantes y agentes reductores que de forma natural se escucha en diferentes medios. Un buen agente oxidante es el oxígeno, los metales son buenos agentes reductores. El hidrógeno es uno de los agentes reductores más importantes.

A.15. Agentes oxidantes y agentes reductores en la casa.

En el hogar utilizamos diferentes materiales, muchos de ellos son excelentes oxidantes o reductores.

C.15. La intención de esta actividad es lograr que los y las estudiantes relacionen los conceptos oxidantes y reductores con su vida diaria.
Entre las disoluciones caseras que pueden nombrar los/las estudiantes están la de agua oxigenada como poderoso oxidante que sirve para desinfectar heridas ya que evita el desarrollo de microorganismos. Otro producto casero, también agente oxidante es la lejía de lavanderas o disolución del hipoclorito de sodio (NaClO) utilizada como desinfectante del agua y blanqueadora de la ropa. El hidrógeno es un poderoso agente reductor, se utiliza en la elaboración de margarina.

4. Una primera aproximación al concepto de reacción de oxidación-reducción.

Después de identificar en tu medio reacciones de oxidación-reducción, agentes oxidantes y reductores, vamos a conceptualizar con lo que podemos llamar una primera aproximación de las reacciones de oxidación-reducción.

A.16. ¿ Qué tienen en común la oxidación de una verja y la combustión del butano?

C.16. Con esta actividad se pretende que el alumnado logre identificar un elemento común en ambas reacciones, el oxígeno. Originalmente el término oxidación se utilizaba para indicar la combinación de metales y no metales con el oxígeno y el término reducción para indicar que el oxígeno había sido separado de un compuesto. Hoy en día se acepta como un proceso en el que hay perdida total o parcial en el control de los electrones de enlace. Pero este nivel de profundización es inadecuado para los alumnos de estas edades y se dejaría para futuros cursos.

A.17. El plomo metal se puede obtener en el laboratorio cogiendo un poco de minio anaranjado (polvo de óxido de plomo, PbO, que se emplea para pintar las rejas de acero) , se mezcla con carbón vegetal también en polvo y calentando fuertemente la mezcla al rojo. Al final del proceso se obtiene una bolita de plomo. Explica la reacción redox que ha ocurrido y justifica qué sustancia es la oxidante y cuál la reductora.

A.18. El hidrógeno obtenido como se ha indicado en A.13 se puede recoger en un tubo de ensayo y se puede explosionar (solamente se oye una pequeña explosión) al quemarlo en el aire aplicándole a la boca del tubo de ensayo una cerilla encendida. En esta combustión se forma vapor de agua. Explica si esta reacción se puede considerar como de oxidación-reducción.

A.19. El hidrógeno también puede arder en atmósfera formándose el gas cloruro de hidrógeno (HCl). ¿Se podría considerar esta reacción como un proceso de oxidación reducción?

C.17., C.18. y C.19. Con la primera actividad A.17 se pretende que los alumnos se familiaricen experimentalmente con un proceso metalúrgico como es el de la obtención de un metal a partir de su mena (el óxido correspondiente). Para ello han de concebir como primera conceptualización que la reacción de oxidación es un intercambio de oxígeno que pasaría del oxidante (el óxido) al reductor (el carbono). Es decir, la obtención de cualquier metal requiere, en general, dar solución al problema de la reducción del óxido de dicho metal con otro material (reductor) que pueda descomponer el óxido eliminándole el oxígeno y dejando el metal libre. En la A.18 se trata de relacionar el proceso metalúrgico con una combustión simple como es la del hidrógeno para formar agua. Una primera dificultad que tendrán los estudiantes de estas edades es considerar al oxígeno del aire como reactivo en el proceso y por ello se indica cuál es el producto que se obtiene (el agua). A partir de aquí no será difícil para ellos deducir que el oxidante será el oxígeno mismo y que el reductor será el hidrógeno combustionado. Finalmente con A.19 se pretende dejar la puerta abierta a la entrada de posibles nuevos conceptualizaciones del proceso redox al hacer ver que el comportamiento químico del cloro gaseoso es semejante incluso más enérgico- al del oxígeno y, por tanto, el concepto de proceso redox como intercambio de oxígeno tiene sus limitaciones y requiere una revisión que se verá en cursos superiores.

5. ¿Por qué deben interesarme las reacciones de oxidación-reducción?

En la vida actual se presentan situaciones que no son más que el resultado de reacciones redox. ¿Qué podría ocurrir si no contáramos con pilas, baterías? ¿Cómo funcionarían los relojes, las linternas, los inversores?, ¿Cómo purificaríamos los metales? Ahora hay una mejor comprensión del uso y producción de energía para la vida.

A.20. ¿A quiénes se lo debemos?

Los aportes tecnológicos no han surgido de la nada, han costado grandes e incansables sacrificios a través del tiempo y nuevos conocimientos.

¿Cómo relacionarías las reacciones redox con estos personajes?

C.20. Se pretende con esta investigación bibliográfica acercar a los y las estudiantes a la actividad científica, conocer como esos logros han costado años de labor incansable. Hacemos uso de una serie de materiales y no tenemos idea de los sacrificios implicados en su desarrollo, ni como han evolucionado con los años a partir de nuevos aportes. Con una dinámica activa podrán representar cada personaje, lo que les permitirá identificarse con el trabajo científico realizado por cada uno de ellos.

A.21. Los metales en la Historia.

Según los materiales útiles empleados por las civilizaciones (piedra, metales, etc.), la prehistoria se ha dividido en Edad de la Piedra, Edad del Bronce y Edad del Hierro (en la que ahora nos encontramos), y ¿ cuál metal lo seguirá?, ¿ Quizás el titanio?

En la búsqueda de productos para su comercialización, se produce el descubrimiento de la Metalurgia, llegando a ser el oro y la plata muy codiciados para fabricar objetos de lujo, el hierro para la fabricación de utensilios y armas de técnicas diferentes. ¿Por qué aparece aquella secuencia?

Conocimientos pre-tecnológicos contribuían en el poder de las civilizaciones.

Sería interesante preguntarnos:

C.21. Con esta actividad se busca comparar procesos simples para la obtención de metales con los que hoy contamos de purificación como en el caso de la electrólisis para obtener aluminio, cobre, zinc.
Las investigaciones realizadas se pueden presentar a partir de una simulación con la participación del ser humano en las diferentes etapas de obtención de metales como son el estaño, cobre, hierro y aleaciones como el bronce obtenido al fundir el estaño con el cobre.

A.22. La electricidad y las reacciones químicas.

La energía eléctrica puede utilizarse para producir reacciones químicas. El proceso contrario también es posible, producir energía eléctrica a partir de una reacción química. Un ejemplo conocido lo constituyen las pilas y acumuladores de tan amplio uso en la vida actual.

Abre una pila seca y comprueba la presencia de sus componentes: ¿Cuáles reacciones ocurren en el momento en que funciona?

Reacciones:

C.22. Se busca familiarizarlos con estos materiales de uso común, redescubrir informaciones presentes en los textos utilizados para sus investigaciones, logrando con ello aumentar el interés por los conocimientos adquiridos ya que pueden comprobarlos y servirles para realizar comparaciones. En el caso de la pila seca, la explicación de su funcionamiento no es sencillo, pero bastaría una primera información donde el cambio químico que tiene lugar sucede, principalmente, entre la cubierta de zinc de la pila y un ácido que hay en la pasta negra pegada a la barrita central de grafito.

A.23. Los polos en las pilas.

Después de comprobar los componentes de una pila resultaría interesante cuestionarnos sobre la función de la cubierta de zinc y la barrita central de grafito, por lo que te pedimos investigar:

C.23. Con esta actividad se pretende lograr conocer los polos tanto positivo como negativo en las pilas. La cubierta de zinc es el polo negativo o cátodo y el ánodo o polo positivo es el grafito. Pueden además relacionar los conocimientos con aquellos equipos del hogar en los cuales se indica cómo colocarlos según los polos de las pilas.

A.24. ¿Cómo producir corriente eléctrica de bajo voltaje?

Las pilas y las baterías se utilizan tanto en las industrias como en los hogares para producir energía eléctrica.

Diseña una nueva pila (inventada por ti, puede ser con un limón o una papa ). De acuerdo a los materiales usados. ¿Es posible llevarla a la práctica? ¿Obtendrías energía eléctrica?

C.23. Se pretende lograr la aplicabilidad de los conocimientos construidos durante el desarrollo de la Unidad Didáctica, de igual modo despertar la creatividad y motivar más y más el estudio de la Química que constituye uno de nuestros principales propósitos de enseñanza y de preocupación constante.

A.25. Una nueva pila.

Presenta tu pila a los demás compañeros y compañeras. Ponla a producir energía eléctrica.

C.25. Se tomará esta actividad para evaluar la practicidad de las diferentes pila presentadas por los y las estudiantes. Se espera que los juicios sean con madurez y bajo criterios donde se evidencien aprendizajes con significado y la aplicabilidad de éstos. Pueden utilizar una pequeña bombilla de bajo voltaje para observar la producción de energía eléctrica.

A.26. ¿Son todas las pilas iguales?

Presentaste tu pila, observaste la pila seca y sus componentes, te diste cuenta que no son iguales.

Tipos de pilas Cátodo Ánodo Electrólito Usos
C.26. Con esta actividad se pretende un espacio de reflexión e investigación en el cual se establezcan diferencias entre los distintos tipos de pilas de usos en el mercado y asociarlas a sus aplicaciones.

A.27. Pila de Niquel-Cobre.

Te has dado cuenta que todas las pilas no son iguales.

Explica en forma de hipótesis la posibilidad de producir energía con una pila de níquel- cobre.

C.27. Con esta actividad buscamos que el alumnado aplique sus conocimientos sobre reacciones redox. Se fomenta la creatividad y la toma de decisiones en cuanto al trabajo diario. Así mismo se sentirán en confianza y de manera natural propondrán diferentes diseños.

A.28. Presente un diseño experimental donde sometas tu hipótesis a comprobación.

C.28. Puedes aprovechar este espacio para evaluar los diferentes diseños experimentales presentados según cada grupo de trabajo. Realizarán comparaciones a partir del éxito de sus experiencias además podrán establecer criterios para la producción de energía al verificar sus logros.

A.29. Contaminación por pilas.

Las pilas secas que utilizamos comúnmente en las linternas, juguetes, radios y otros efectos del hogar tienen una vida limitada, con el tiempo el zinc se corroe por el cloruro de amonio, por esto no es conveniente dejar las pilas secas en el interior de ningún aparato.

¿Qué debemos hacer entonces?

Presenta en paneles alternativas para no contaminar la basura con las pilas viejas que desechamos. A parte de las pilas secas hay otras que funcionan con metales amalgamados con mercurio y hay que tener en cuenta que la contaminación por metales pesados (como el Hg) es mucho más peligrosa porque son muy tóxicos y se van acumulando en el medio, es decir no se destruyen.

C.29. Se busca concretizar sobre la posibilidad de utilizar pilas recargables que aunque sean más costosas resultan a la larga más económicas, aportando así un grano de arena a evitar la contaminación del medio. Es necesario que en el desarrollo de este panel se logre enfatizar en los compromisos que podemos asumir tanto individual como grupal a favor de la no contaminación del medio.

A.30. Las baterías para automóviles.

Las baterías para automóviles son una colección de celdas individuales reunidas en una unidad. En su interior se utiliza ácido sulfúrico para producir energía eléctrica. La electricidad (producida por la reacción química que tiene lugar dentro de la batería) viaja a través del circuito externo para favorecer la ignición de la gasolina en los cilindros del motor, para encender el aire acondicionado, radio, los electrones regresan al cátodo para completar el circuito. La ventaja de la batería frente a las pilas está en que se puede cargar de nuevo mediante el alternador o generador que llevan los coches, pero:

C.30. Con esta actividad se pretende que el alumnado logre realizar comparaciones entre los acumuladores de plomo y las pilas de uso frecuente. Así se destaca la importancia del alternador en los automóviles y las consecuencias de que no está generando. Se espera además que provoque investigaciones sobre los tipos de acumuladores de venta en el mercado y la posterior comparación entre ellos.

A.31. La electrólisis.

Después de estudiar las reacciones redox que producen energía eléctrica o calor como es el caso de las que ocurren en las pilas y los acumuladores de plomo, sería interesante que abordaramos aquellas que sí requieren energía eléctrica o calor para que ocurran.

Antes de continuar es importante saber

C.31. Con esta actividad se busca relacionar el tema con lo visto anteriormente. Así mismo detectar los conocimientos que tienen sobre la electrólisis y a la vez despertar interés en el tema. Puedes desarrollar actividad a partir de lluvia de ideas en la cual el alumnado se exprese espontáneamente. Pueden recoger las ideas en papelógrafos para realizar luego comparaciones con los resultados posteriores.

A.32.Diseña el montaje de la electrólisis de uno de estos compuestos.

C.32. Si se selecciona la electrólisis del agua permita que se realice por un tiempo suficiente para demostrar que su fórmula es H2O. Utiliza el ácido sulfúrico como electrolito y Pb como electrodos en el diseño para el logro de los propósitos. La electrólisis del KI permite visualizar los productos en cada electrodo, puede resultar motivador para los grupos.

A.33. Aplicaciones de la electrólisis.

Las aplicaciones de la electrólisis tanto a nivel doméstico como industrial son innumerables.

Reflexiona a partir de la lectura siguiente

UN POCO DE HISTORIA DEL PROCESO HALL
Probablemente, el proceso electrolítico más importante para la obtención de un metal es el de la producción de aluminio. Este proceso se desarrolló por Charles Hall en 1866 cuando tenía 22 años. En esa época, el precio del aluminio era más caro que el de la plata o el oro. Se decía que la gente rica hacía ostentación de su fortuna utilizando cubiertos de aluminio. El problema más grave que tuvo que resolver Hall fue electrolizar el Al2O3 , materia prima para obtener el aluminio, a una temperatura inferior a su punto de fusión de 2000° C. Después de varios intentos encontró una sustancia que fundía el Al 2 O 3 a temperaturas razonables, esta sustancia era la criolita ( Na3Al F6). Pasando corriente eléctrica a través de esta mezcla fundida fue así posible obtener aluminio. La mezcla de Al2O3 y criolita fundida la colocó en una sartén de hierro y la corriente eléctrica la obtenía de baterías que había fabricado con botes para conservar frutas. Este mismo proceso fue descubierto de forma independiente por el francés Paul Héroult en 1886 de la misma edad que Hall. Una vez que se empezó a usar el proceso a nivel industrial, el precio del aluminio descendió rápidamente. El aluminio metálico se usa en gran escala en las industrias de la construcción, llegando a ser un metal común y familiar.

Comenta la importancia del proceso Hall a nivel industrial y doméstico.

C.33. En esta actividad nos interesa que se destaque la obtención de reactivos químicos de uso común como son el hidróxido de sodio, el cloro o metales de uso cotidiano como el aluminio. También se emplea la electrólisis para purificar cobre y zinc, muy usados en nuestros hogares. Así mismo se utiliza para recubrir un metal con otro con fines ornamentales o para evitar la corrosión. Con esta actividad se sentirán motivados ya que es común oir hablar de cadenas u otros objetos con baños de oro.

A.34. Elabora un mapa conceptual con las aplicaciones de la electrólisis en la vida cotidiana.

C.34. Se presentará a manera de síntesis las aplicaciones de la electrólisis, así el alumnado se involucrará en actividades de investigación, de igual modo se ejercitarán en el manejo de mapas conceptuales.

A.35. La corrosión.

Un tipo de reacción electroquímica de gran importancia es la corrosión de los metales. Un ejemplo de la corrosión del hierro, proceso que implica la pérdida de mucho dinero a nivel mundial.

C.35. Con esta actividad se pretende despertar interés en esta problemática, detectar los saberes que sobre la corrosión tienen los y las estudiantes. Esta actividad se puede realizar a partir de una lluvia de ideas en la cual se logra interacción entre los diferentes actores. Se puede realizar una pequeña discusión para conocer sus experiencias.

A.36. La corrosión y el medio ambiente.

¿Cuáles efectos económicos implican la corrosión de los metales? ¿Cómo afecta el medio ambiente?

Presenta en un panel la importancia ecológica y económica de la prevención de la corrosión de metales.

C.36. Se puede organizar la actividad de modo tal que todos y todas los alumnos logren presentar sus reflexiones a modo de conclusión, relacionando el deterioro de los metales con la pérdida económica que esto implica tanto en los niveles industrial como doméstico y al ecosistema.

Es una actividad que busca concienciar y, como sabes, es un proceso que requiere momentos de reflexiones profundas y bien orientadas.

A.37. Un poco de Historia.

Después de realizar tantas actividades sobre reacciones redox, manejar el término oxidación, resultaría interesante conocer cómo la historia de las ciencias nos va presentando las diferentes etapas por las que ha pasado la concepción del proceso de oxidación hasta nuestros días.

C.37. Es interesante iniciar cómo se representaba la inflamabilidad postulada por los químicos alemanes Joham Becher y Georg Stahl a finales del siglo XVII para explicar el fenómeno de la combustión. Según su teoría del flogisto, toda sustancia susceptible de sufrir combustión contenía flogisto y la combustión no era más que la pérdida de dicha sustancia. La teoría del flogisto fue desestimada al reconocerse la validez de los experimentos de Lavoisier, quien sostuvo que la combustión era un proceso en el cual el oxígeno se combina con otra sustancia.

A.38. Presenta en un esquema las aplicaciones domésticas e industrial de las reacciones redox.

A.39. El electrón activo.

Después de observar el vídeo "El electrón activo", ¿Se presenta en el vídeo situaciones relacionadas con las vividas en la unidad didáctica? Preséntalas a modo de síntesis.

C.38. y C.39. El vídeo se muestra con la finalidad de fortalecer los conocimientos reconstruidos durante el desarrollo de la unidad didáctica presentada a manera de síntesis. Estas actividades pretenden dar una visión global de la importancia y aplicabilidad de las reacciones redox en pocos minutos. Así mismo en forma de síntesis de la unidad didáctica en general.
Se puede tomar una actividad de las realizadas donde se presentan reacciones redox en la que se observe desprendimiento de hidrógeno y con este tema iniciar la próxima unidad didáctica correspondiente al 1er. grado, 2do. ciclo del Nivel Medio.

Bibliografía

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CAAMAÑO, A. y HUERTO, A. Orientaciones Teórico-Prácticas para la elaboración de Unidades Didácticas. España.

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