Encenem la flama de les reaccions químiques… i transformem-nos en científics! (Recurs per a 3r d’ESO)

Encenem la flama de les reaccions químiques… i transformem-nos en científics! (Recurs per a 3r d’ESO)

candle_pixaby

Presentació del recurs:

Les reaccions químiques formen part de la nostra vida diària. Quan bullim les verdures del dinar, les estem sometent a un canvi químic. Quan mengem aquestes verdures dins el nostre estómac es produeix una altra reacció química. Les restes de les verdures, deixades a sobre la cuina, experimentaran també una reacció química. A través d’aquest recurs, es proposen dues activitats que permeten indagar en dos dels aspectes fonamentals de les reaccions químiques: la conservació de la massa i la velocitat de reacció. Per a fer-ho, s’utilitzarà una metodologia pràctica que inclou la formulació d’hipòtesis i el disseny experimental.

Activitat 1 (30 minuts) – Encenem la flama de les reaccions químiques

Aquesta activitat està dissenyada per a ser conduïda pel professor dins l’aula. Per a fer-ho, el professor realitzarà petits experiments al capdavant de l’aula (sempre parant atenció a les mesures de seguretat) i plantejarà qüestions als alumnes, que seran discutides en petit grup i posades posteriorment en comú.

Plantejament:  El professor començarà encenent una espelma gruixuda al davant de l’aula. Després, el profesor crema un trosset petit de paper i encén un encenedor. El professor planteja un seguit de preguntes de tipus exploratori als alumnes, per tal que ells les discuteixin en petit grup.

Les preguntes són: Quines substàncies calen per tal de tenir un foc? Quines substàncies s’obtenen com a conseqüència del foc? Què tenen en comú el foc que crema en l’espelma i el foc que crema en el paper o en l’encenedor? Quines diferències tenen entre ells?

Reactius i productes: A partir d’aquí, el professor explica el concepte de reactius i de productes d’una reacció química. Per al cas de l’encenedor, els dóna els noms de quatre substàncies i els demana que decideixin quins són els reactius i quins són els productes, també en petit grup.

Noms de les substàncies: aigua, metà, diòxid de carboni, oxigen.

Tot té un final? S’encenen 5 espelmes al capdavant de la classe. Es denanen 5 alumnes voluntaris, als quals es reparteixen 5 pots de vidre de mides diferents, de manera que cada alumne voluntari tapi una de les espelmes. Es demana que quan s’apagui l’espelma es col·loquin en fila davant de la pissarra, de manera que quedin ordenats. En fer-ho, es comprovarà que han quedat ordenats segons la mida del pot de vidre. A partir d’aquesta constatació, es plantegen diferents preguntes de síntesi.empty_glass_jars_pixaby

Preguntes proposades: Per què s’han apagat les espelmes? Quina és l’espelma que s’ha apagat abans? Què passaria si encenem un foc en una habitació sense ventilació? 

 

 

Activitat 2 (2 h) – Investiguem les reaccions químiques amb el bicarbonat

Aquesta és una activitat de tipus experimental, en que els alumnes investiguen en grups algunes de les característiques més importants de les reaccions químiques. Per a fer-ho, utilitzen substàncies d’ús comú, com el vinagre, l’aigua i el bicarbonat. La primera pràctica consisteix en estudiar la llei de conservació de la massa a través d’un experiment senzill amb una ampolla de vinagre i globus amb bicarbonat. La segona pràctica consisteix en estudiar quins factors alteren la velocitat d’una reacció química, i inclou una activitat de plantejament d’hipòtesis i de disseny experimental. Els guions per a les pràctiques són els següents.

 

1ª part: Què passa amb la massa?

En aquesta pràctica dureu a terme una reacció química i controlareu la massa dels reactants abans de la reacció i dels productes després de que la reacció es produeixi.

Indicacions:

  1. Poseu una culleradeta de bicarbonat (NaHCO3) en un globus.
  2. Poseu 30 ml de vinagre en una ampolla de plàstic de 250 ml.
  3. Tapeu l’ampolla de plàstic amb el globus.
  4. Mesureu la massa del conjunt ampolla + globus amb una balança del laboratori i anoteu-la.
  5. Amb compte, alceu el globus, de manera que el bicarbonat caigui sobre el vinagre.
  6. Mesureu una altra vegada la massa del sistema i anoteu-la.

Qüestions:

  1. Expliqueu què heu observat quan el bicarbonat ha caigut sobre el vinagre.
  2. La reacció química que s’ha produït és la següent. Podeu identificar quin és el gas que ha inflat el globus?
    • CH3COOH +NaHCO3    →       CH3COONa   + H2O + CO2
  3. Escriviu les masses del sistema abans i després de la reacció química. Raoneu si varien o no.

Píndola teòrica: Al segle XVIII, el químic Antoine Lavoisier va fer experiments de reaccions químiques en recipients tancats en les que mesurava la massa de reactius i productes. A partir dels seus estudis, es va formular la Llei de Conservació de la massa. Aquesta llei afirma que en tota reacció química la massa es conserva. Això vol dir que la massa dels reactius és igual a la massa dels productes de la reacció.

  1. La reacció que heu estudiat compleix la Llei de Conservació de la massa?
  2. Què hauria passat si no hi hagués hagut el globus?

 

 

2ª part: Anem més ràpid?

Alguns dels medicaments que tenim a la farmaciola es presenten en forma de pastilles efervescents. A part dels principis actius d’aquests medicaments, també tenen dues substàncies que són les causants de l’efervescència: el bicarbonat de sodi (NaHCO3)  i l’àcid cítric (C6H8O7).effervescent_pixaby

En entrar en contacte amb l’aigua del got, es produeix la següent reacció química:

NaHCO3 + C6H8O7  →  C6H7O7Na + CO2 + H2O

Indicacions i qüestions:

  1. Submergiu una pastilla efervescent en un vas de precipitats que contingui 200 ml d’aigua. Mesureu el temps que triga a dissoldre’s completament i anoteu-lo.
  2. Plantejament d’hipòtesis: Quines variables creieu que poden afectar a la velocitat de la reacció química?  Com creieu que afectaria la temperatura de l’aigua? Com creieu que afectaria la mida de la pastilla?
  3. Disseny d’un experiment. Dissenyeu un experiment que us permeti comprovar les vostres hipòtesis. Per a fer-ho, disposeu del següent material : 5 pastilles efervescents, placa calefactora, 5 vasos de precipitats, aigua, cronòmetre, termòmetre. El disseny de l’experiment ha d’incloure els següents apartats:
    • Hipòtesis de l’experiment:
    • Passos que seguirem:
    • Dades que prendrem:
  4.  Mostreu el disseny del vostre experiment al profesor.
  5. Realitzeu el vostre experiment, tot anotant les dades.
  6. Quina és la conclusió a la que arribeu? Heu pogut demostrar les vostres hipòtesis?

 

Per al professor

A través d’aquest recurs es pretén treballar de manera explícita els canvis químics i algunes de les seves característiques més importants, com la llei de conservació de massa. Gràcies a la metodologia del recurs, també es treballa el mètode científic i el treball al laboratori, i es potencia un aprenentatge més significatiu per als alumnes.

La primera activitat està dissenyada per tal que sigui el professor qui realitzi experiments a classe i guïi els alumnes a través de preguntes exploratòries, de manera que construeixin les bases del model de canvi químic. En la segona activitat, es proposa un treball autònom dels alumnes guiat pel professor, en l’espai del laboratori escolar. En aquest treball autònom es desenvoluparan competències pròpies de la ciència com el plantejament d’hipòtesis i el disseny experimental, així com la mesura, la presa de dades i l’extracció de conclusions.

Objectius:

  • Conèixer què és un canvi químic
  • Aprendre els conceptes de reactius i de productes
  • Comprovar la llei de conservació de la massa
  • Conèixer l’efecte de la temperatura i la superfície dels reactius sobre la velocitat de reacció
  • Conèixer reaccions químiques importants, com la combustió o les reaccions de neutralització
  • Desenvolupar el pensament científic i la construcció d’hipòtesis
  • Dissenyar un experiment a partir de les hipòtesis i dur-lo a ter-me
  • Desenvolupar la capacitat de treball al laboratori

Continguts:

  • Canvis físics i canvis químics.
  • La reacció química.
  • Llei de conservació de la massa.
  • El mètode científic: les seves etapes.
  • El treball en el laboratori.

(Continguts plantejats en relació a la legislació vigent – RD 1105/2014)

Competències:

  • Competència 1. Identificar i caracteritzar els sistemes físics i químics des de la perspectiva dels models, per comunicar i predir el comportament dels fenòmens naturals
  • Competència 4. Identificar i resoldre problemes científics susceptibles de ser investigats en l’àmbit escolar, que impliquin el disseny, la realització i la comunicació d’investigacions experimentals
  • Competència 6. Reconèixer i aplicar els processos implicats en l’elaboració i validació del coneixement científic

(Competències extretes de les Competències Bàsiques de l’Àmbit Cientificotecnològic publicades pel Departament d’Ensenyament)

 

 

 

Imatges utilitzades amb llicència Creative Commons CC0. Extretes de pixaby.com.

Leave a Comment

Your email address will not be published.

*