Cales son as razóns para que unha substancia cristalice dunha determinada forma? – Profesorado

AG.-

INFORME DO PROFESORADO

• Propósito: o propósito é que o alumnado reflexione e propoña hipóteses sobre que ocorre cando certas substancias cristalizan. As habilidades científicas implicadas son: preparar solucións, seguir procedementos e protocolos de laboratorio, obter imaxes e medir os cristais, explicar as observacións, e finalmente, relacionar a formación dos cristais coa súa estrutura molecular. Polo tanto, desenvolver a explicación científica dentro do contexto químico e xeolóxico similar ás cristalizacións que se producen durante o proceso de formación dos minerais e rochas.

• Contido: a idea é traballar un tema complexo como os procesos de cristalización e formación das rochas dende unha óptica de indagación científica. O alumnado actuará como os científicos intentando dar unha explicación ao observado e presentando experimentos que confirmen ou refuten as súas observacións. O alumnado deberá entender termos relacionados coa xeoloxía implicada na cristalización dos minerais, utilizando neste caso unha serie de compostos que simularán circunstancias similares ás que se producen na natureza.

  Os minerais están compostos por átomos, ións ou moléculas ordenadas nunha rede cristalina (rede espacial). Na cristalización ordénase para formar cristais (formas xeométricas), que seguen certas leis e que mostran unha estrutura cristalina visible a simple vista. Na natureza, a formación dos cristais segue varios procesos como: precipitación, sublimación ou solidificación. Onde factores como tempo, espazo e repouso xogan unha importancia na formación dos cristais. Estes contidos trabállanse en 2º de Bacharelato na materia de Xeoloxía.

• Temporalización: 200 min (50 min, 4 sesións).

• Materiais e preparación: a continuación relación de materias e pequeno protocolo para cada cristalización:

Protocolo Cloruro Sódico: diluír NaCl ata solución saturada. 50 ml nunha placa de Petri e outros 50 mL nun tubo de ensaio. Facer por duplicado, anotar día e hora nos tubos e na placa. Deixar unha placa e un tubo nunha ventá ao sol, e outro nunha estufa. Variación: 25 ml de solución saturada e 25 ml de auga; 12,5 ml de solución saturada e 37,5 ml de auga,….

Protocolo Sulfato de Cobre: diluír Sulfato de Cobre (5g) en 25 mL nun matraz Erlenmeyer; é necesario facelo en calor para diluír. Verter o contido nunha placa de Petri e deixar en repouso. Variación: cantidades diferentes de soluto ou diluír como no Cloruro Sódico. Tamén se pode poñer nunha probeta unha vareta de cristal cun fío mergullado no líquido.

Protocolo Ácido bórico (H₃BO₃): diluír ácido bórico ata saturación; verter nunha placa de Petri e deixar en repouso. Variación: as sinaladas nos protocolos anteriores.

Protocolo Fosfato monoamónico: diluír fosfato monoamónico (300g) en 500 ml de auga; quentar a auga e disolver o material. Nun cristalizador deixar arrefriar lentamente a disolución. Débese engadir un pouco de fosfato no cristalizador (nucleación) como semente. Noutro matraz pódense engadir as láminas (non máis de 10 minutos) e quentar ata 75º; logo pásase ao cristalizador tras baixar a temperatura ata 50-60ºC, engádense os cristais (semente). Variación: pódese engadir colorante alimentario e facer as variacións sinaladas anteriormente.

Por último, será necesario tamén os guións:

Outros protocolos: naftalina (reducir a po as pezas e quentar nun crisol, cubrir cun cono de cartolina de cor escura, cun orificio pequeno na punta e un fío negro a media altura, como no debuxo); xofre (po de xofre no cristo e quentamos cun chisqueiro de alcohol, en estado líquido déixase arrefriar e introducimos un parafuso, retiramos lentamente e na superficie fórmanse cristais; ver debuxo); sulfato de potasio e cromo (diluír ata saturación, arrefriar en recipiente cuberto; diluír en alcol ou ácido sulfúrico; en auga a 25ºC 24g cada 100ml auga); nitrato de potasio (KNO_3, en auga ata saturación, 38g/100ml quentando auga previamente)…

Dado que isto estaría pensado para cursos superiores todos poden utilizar os chisqueiros e reactivos dándolles sinxelas recomendacións. Dado que poden ser moitas variables (tempo, espazo,…) deberían acordarse previamente de reducir as ditas variables, por exemplo, a movemento (repouso) ou a tempo. O alumnado ten dous guións para poder guiarse en todo momento.

• Seguridade no laboratorio: medidas de seguridade do laboratorio en canto aos reactivos, en canto aos materiais de vidro ou aos chisqueiros. As medidas de seguridade de laboratorio normais dun laboratorio de instituto serán suficientes.

• Temas para as discusións co alumnado (Science Talk): no Anexo I aparece o guión para isto (incluiríase no guión dos estudantes).

  Conceptos que poden ser usados para xustificar a evidencia. No apartado evidencia o alumnado pode incluír aquelas evidencias que expliquen o observado, analizando os datos e intentando crear unha explicación do atopado. Para xustificar a evidencia, o alumnado de secundaria debe incluír conceptos como nucleación, factores (tempo, espazo, repouso…) sempre como explicación dos resultados.

  Como deseñar mellores investigacións. As variacións xa se mostran nos protocolos e tamén se engaden outras posibilidades. En todo caso, poden ocorrérselles outras cousas que cristalizan (por exemplo, os glícidos co caramelo ou a auga co xeo). Para podelos orientar e axudar na investigación poden facerse as seguintes preguntas: cal é o factor máis importante na cristalización? O movemento inflúe na cristalización? Que sucede se dividimos a placa de Petri cunha cartolina? E se o deixamos máis tempo? Que outros factores podemos variar? Se o fixeras de novo, cambiarías algo? Que substancias poderías probar para cristalizar?

  Observacións. O alumnado debe ter autonomía no laboratorio e certa práctica no manexo do instrumental para que poidan traballar. Lembrarlle aos estudantes levar un diario de laboratorio onde anoten os procedementos, resultados, conclusións, variacións, incidentes… e que tomen imaxes en todo momento.

NOTA: consultar o informe do alumnado.

CURRICULO: Xeoloxía 2º Bacharelato (Bloque 1. O planeta Terra e o seu estudo).

PROPOSTA REALIZADA POR: Jorge José Pérez Maceira do IES Ramón Cabanillas.

FONTES: Jose Lillo Bevia (imaxe cristalización da naftalina e o xofre).