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de mezclar Después de mezclarDespués de hervir
Partículas de aguaPartículas de sal
Definimos una mezcla como una combinación de dos o más sustancias que mantienen sus propiedades cuando se mezclan. Usamos esta información nueva sobre las mezclas para actualizar nuestra tabla de anclaje.
Materia
Propiedades de los materiales
• Los materiales tienen propiedades diferentes que nos permiten diferenciar un material de otro.
Tipos de materia
• El aire se compone de diferentes gases.
• Un gas se puede pesar como otros tipos de materia (sólidos y líquidos), incluso cuando no se puede ver.
• Los gases se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver y se mueven para llenar el espacio de su recipiente.
• Los líquidos y los sólidos también se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver. Los líquidos toman la forma de su recipiente, mientras que los sólidos mantienen su forma.
Sustancias cambiantes
• Cuando la materia cambia de estado (sólido, líquido o gaseoso) como resultado del calentamiento o enfriamiento, o parece desaparecer cuando se disuelve, sigue siendo la misma sustancia.
• En una mezcla, las sustancias mantienen sus propiedades y no se forman sustancias nuevas.
• El calentamiento de sustancias puede conducir a la formación de sustancias nuevas que se pueden identificar por sus propiedades nuevas.
Próximos pasos: como clase, todavía creemos que es posible formar una sustancia nueva mezclando las sustancias. Queremos saber la respuesta a la pregunta ¿Cuándo produce una mezcla una sustancia nueva?
Lecciones 15–17
Pregunta del fenómeno: ¿Cuándo produce una mezcla una sustancia nueva?
Fenómeno: Formación de sustancias nuevas Énfasis en la integración de las tres dimensiones: los estudiantes representan gráficamente los datos (SEP.5) sobre el peso (CC.3) para explicar que cuándo se mezclan las sustancias, el peso total no cambia, incluso cuando se forma una nueva sustancia (PS1.A, PS1.B)
Enunciado del conocimiento por adquirir: algunas sustancias, al mezclarlas, producen una reacción para formar sustancias nuevas pero se mantiene el peso total de la materia.
Descubrir: para explorar la pregunta, estuvimos en dos estaciones y mezclamos sustancias, sal de epsom con carbonato de sodio y bicarbonato de sodio con vinagre. Registramos las observaciones de cada sustancia antes y después de mezclarlas. Observamos que al mezclar la sal de epsom y el carbonato de sodio se forma un sólido. Mezclar el bicarbonato de sodio y el vinagre forma burbujas. También observamos que el peso total de la sal de epsom y el carbonato de sodio sigue siendo el mismo, pero el peso total del bicarbonato de sodio y el vinagre disminuye.
Decidimos continuar investigando la combinación de bicarbonato de sodio y vinagre recopilando y pesando el gas que se forma. Mezclamos las sustancias en una bolsa con cierre. Después, dejamos que ocurriera la reacción química, registramos el peso del líquido y el del gas atrapado en la bolsa. Desarrollamos una gráfica para comparar los pesos antes y después de mezclar las sustancias. Determinamos que en cualquier situación en la que las sustancias se calientan, enfrían o mezclan, el peso total de las sustancias no cambia, incluso cuando se forma una sustancia nueva.
Concluir: usamos fichas de bingo y nuestro modelo de partículas para explicar cómo se forman sustancia nuevas al mezclarlas. Observamos que las partículas se deben reorganizar para crear algo nuevo.
Descubrir: como el exterior de la Estatua de la Libertad es de cobre, decidimos investigar si al mezclar sustancias puede dar lugar a cambios en el cobre. Después de cubrir piezas de tubos de cobre con vinagre y sal y exponer las piezas al aire, observamos la formación de una sustancia nueva que se parece a la sustancia que notamos en las imágenes de la Estatua de la Libertad. Nuestra maestra explica que la sustancia en el revestimiento de cobre de la Estatua de la Libertad se llama cardenillo, que se forma en ciertos metales cuando interactúan con otras sustancias en sus entornos.
Concluir: resumimos nuestros descubrimientos y revisamos nuestra tabla de anclaje para demostrar que mezclar es un medio para formar sustancias nuevas y que el peso total no cambia cuando se calientan, enfrían o mezclan las sustancias.
Materia
Propiedades de los materiales
• Los materiales tienen propiedades diferentes que nos permiten diferenciar un material de otro.
Tipos de materia
• El aire se compone de diferentes gases.
• Un gas se puede pesar como otros tipos de materia (sólidos y líquidos), incluso cuando no se puede ver.
• Los gases se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver y se mueven para llenar el espacio de su recipiente.
• Los líquidos y los sólidos también se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver. Los líquidos toman la forma de su recipiente, mientras que los sólidos mantienen su forma.
Sustancias cambiantes
• Cuando la materia cambia de estado (sólido, líquido o gaseoso) como resultado del calentamiento o enfriamiento, o parece desaparecer cuando se disuelve, sigue siendo la misma sustancia.
• En una mezcla, las sustancias mantienen sus propiedades y no se forman sustancias nuevas.
• El calentamiento y la mezcla de sustancias pueden conducir a la formación de sustancias nuevas que se pueden identificar por sus propiedades nuevas.
• Cuando las sustancias se calientan, enfrían o mezclan, el peso total de las sustancias no cambia, incluso cuando se forma una sustancia nueva.
Después de volver a leer la página 22 de Statue of Liberty: A Tale of Two Countries (La Estatua de la Libertad: un cuento de dos países) (Mann 2011), hacemos las revisiones finales a nuestro modelo de anclaje.
Cambios de la Estatua de la Libertad
El exterior de la Estatua de la Libertad era de un color café cobre brillante en 1886. Aprendimos que el cobre cambió de café a verde en aproximadamente 30 años. Esta sustancia verde es una sustancia nueva llamada cardenillo, que se formó cuando el cobre reaccionó a otras sustancias alrededor de la estatua. El interior de la Estatua de la Libertad es de hierro, pero no estamos seguros si el hierro también cambió. El aire alrededor de la estatua se compone de diferentes partículas de gas (incluyendo el vapor de agua) que se mueven y colisionan con objetos. Los sólidos (cobre, granito y hierro) y el líquido (agua) en y alrededor de la estatua también se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver.
Aplicar: cuando completamos una Verificación conceptual donde analizamos los datos de una investigación y evaluamos una afirmación. Volvemos a revisar el fenómeno que los estudiantes elaboraron al comienzo del módulo para determinar cómo ha cambiado nuestro razonamiento.
Próximos pasos: volvimos a revisar los materiales que se usaron para construir la Estatua de la Libertad. Aprendimos de Statue of Liberty: A Tale of Two Countries (La Estatua de la Libertad: un cuento de dos países) que la formación de óxido puede destruir el hierro con el paso del tiempo. Queremos saber si esto es lo que le ha pasado al esqueleto de hierro dentro de la estatua.
Aplicación de los conceptos (Lecciones 18–26): Desafío de ingeniería, Debate socrático, Evaluación final del módulo
Pregunta esencial: ¿Qué hizo que la Estatua de la Libertad cambiara con el paso del tiempo?
Lecciones 18–22 (Desafío de ingeniería)
Pregunta del fenómeno: ¿Cómo podemos aplicar nuestros conocimienstos sobre las sustancias para resolver un problema?
Fenómeno: Prevención de la oxidación
Énfasis en la integración de las tres dimensiones: los estudiantes planifican y prueban soluciones (SEP.6) para prevenir la formación de óxido en el hierro. A lo largo de múltiples lecciones, los estudiantes realizan un seguimiento de los cambios en las propiedades del hierro (CC.7) y usan estos datos para mejorar sus diseños (ETS1.C) antes de compartir y reflexionar sobre sus soluciones con sus compañeros (ETS1.B)
Enunciado del conocimiento por adquirir: las propiedades de las sustancias se pueden aplicar para resolver problemas de ingeniería.
Organizar: para actualizar nuestra comprensión del proceso de diseño de ingeniería, nuestro maestro nos muestra un video de la restauración de una antigua lámpara de bronce. Mientras vemos el video, registramos ejemplos del proceso de diseño de ingenieria en acción.
Aplicar: nuestra maestra nos muestra un artículo del periódico de 1982 sobre la restauración de la Estatua de la Libertad (New York Times). Leímos que el esqueleto de hierro de la estatua se oxidó y se volvió inestable. Determinamos que necesitamos encontrar el mejor revestimiento para evitar que se forme óxido en el hierro. A medida que desarrollamos un plan en nuestros grupos, reflexionamos sobre los criterios, las limitaciones y las sustancias que tenemos disponibles. Nuestro maestro nos proporciona varias sustancias para que las probemos, y traemos otras de casa. Cubrimos los clavos de hierro con las sustancias que creemos que funcionarán mejor para evitar la oxidación y dejar que los clavos se remojen durante la noche en agua. Luego, examinamos la cantidad de óxido en cada clavo. Determinamos que ninguna de las sustancias evita por completo la formación de óxido, un criterio para nuestro diseño. Nos preguntamos si debemos usar una combinación de sustancias para evitar la oxidación. Trabajamos en grupos para desarrollar soluciones mejoradas.
Probamos nuestras soluciones mejoradas y dejamos remojando en agua los clavos durante toda la noche. Examinamos nuestros clavos otra vez para determinar si alguna de nuestras combinaciones de sustancias evitó la oxidación. Compartimos nuestras soluciones y proporcionamos retroalimentación a otros grupos.
Próximos pasos: estamos listos para demostrar lo que hemos aprendido a lo largo del módulo en un Debate socrático y una Evaluación final del módulo.
Lecciones 23–26 (Debate socrático, Evaluación final del módulo, Reflexión sobre la evaluación final del módulo)
Pregunta del fenómeno: ¿Qué hizo que la Estatua de la Libertad cambiara con el paso del tiempo? (Pregunta esencial)
Fenómeno: La estatua cambiante Énfasis en la integración de las tres dimensiones: los estudiantes aplican su conocimiento de la estructura y propiedades de la materia (PS1.A) y la formación de sustancias nuevas (PS1.B) para elaborar explicaciones (SEP.6) sobre los cambios de las sustancias (CC.7).
Enunciado del conocimiento por adquirir: El calentamiento o la mezcla de sustancias puede conducir a la formación de sustancias nuevas; se puede explicar este proceso usando un modelo de partículas de la materia.
Concluir: como clase, participamos en un Debate socrático y comentamos nuestra Pregunta esencial: ¿Qué hizo que la Estatua de la Libertad cambiara con el paso del tiempo? Usamos la cartelera de la pregunta guía, la tabla de anclaje y el modelo de anclaje para ayudarnos a responder esta pregunta.
Aplicar: mostramos nuestra comprensión de cómo la interacción de distintas sustancias puede formar sustancias nuevas en la Evaluación final del módulo. Reflexionamos sobre la evaluación y nuestro aprendizaje a lo largo del módulo.
Próximos pasos: comentamos cualquier pregunta restante sobre la materia y cómo cambia, así como ideas sobre el rol que tienen las reacciones químicas en nuestra vida cotidiana.
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