¿Cómo funciona un airbag?

Hola Colegas!

Espero que sus vacaciones de invierno hayan sido muy descansadas y ahora tengan energía para llegar por lo menos hasta septiembre.

Tal como les había planteado antes de irnos de vacaciones esta semana estaremos repasando cinética química y lo haremos con una práctica del CRECIM, en particular este laboratorio es de la colección del REVIR.

El proyecto REVIR es una instancia educativa en la cual colaboran el CRECIM (Centro de investigación para la educación científica y matemática de la UAB) y la Fundación Bancaria La Caixa (Banco en España). Esta iniciativa ofrece cursos y laboratorios a estudiantes de secundaria en el horario escolar, esto significa que cuando en un colegio no se tiene la infraestructura y/o materiales para realizar un laboratorio en particular, se pueden poner en contacto con los encargados del proyecto y toda la clase es recibida en la universidad, de manera que se realice alguna de las prácticas del repositorio del proyecto en sus instalaciones.

Hoy vamos a revisar la primera parte de uno de sus proyectos, por lo que si quieren saber más o revisar otros proyectos pueden hacerlo desde la página del REVIR para descargar los dossiers, o pueden hacerlo desde el repositorio de la universidad. Los documentos están en catalán, pero se comprende fácilmente.

Esta práctica esta pensada para ser realizada al comienzo de la unidad y no solo busca que los estudiantes se hagan una idea de la velocidad en las reacciones, pero también busca repasar contenidos anteriores de cambio químico como son la construcción de una ecuación química, los estados de la materia, predicción de productos y valencias.

Antes de comenzar deben tener en cuenta que materiales necesitan, lo esperable es que todos los grupos realicen los cuatro experimentos que se plantean, pero por tiempo yo le pediría a cada grupo que hiciera solo uno, al ser cuatro experimentos habría que separar al grupo curso en cuatro y sé que son demasiadas personas, por lo que ustedes deberán hacer la separación según su cantidad de estudiantes, las cantidades que menciono a continuación son de acuerdo a si solo un grupo realizara cada experimento.

Práctica 1:

- Cinta de magnesio (al menos 2 cm)

- Fósforos

- Cápsula de Porcelana o Vidrio Reloj

- Pinza de madera

- Cronómetro

Práctica 2:

- Cinta de magnesio (al menos 2 cm)

- Ácido Clorhídrico 1 M (5 mL)

- 1 Tubo de Ensayo

- Gradilla

- Pipeta o gotero

- Cronómetro

Práctica 3:

- Vaso Precipitado de 100 mL

- Bicarbonato de Sodio (2 gramos)

- Balanza

- Cuchara o espátula

-  Ácido Clorhídrico 0.4 M (10 mL)

- Cronómetro

Práctica 4:

- 2 Tubos de Ensayo

- Gradilla

- Nitrato de Plomo 0.1 M (4 mL)

- 2 Pipetas o goteros

- Yoduro de Potasio 0.1 M (4 mL)

- 1 Matraz Erlenmeyer

- Cronómetro

Por lo que se pueden dar cuenta es necesario preparar soluciones con anticipación, pero son pequeñas cantidades, por lo que no se ocupa tanto reactivo, ni es necesario después hacer un gran tratamiento para botarlos.

La práctica comienza con una etapa de exploración de ideas previas en donde se revisa que es un airbag, como funciona y cuales son las condiciones que necesitamos que tengan, y es en ese momento donde planteamos la importancia de que el sistema se accione de manera rápida, introducciendo el tema de la velocidad. Para poder hacer esta primera parte pueden utilizar el power que les comparto, de todas maneras pueden modificarlo, agregar preguntas, sacar partes, de manera que este adecuado a sus aulas, pero les voy a solicitar que no eliminen de donde vienen las prácticas ya que tienen copyrights.

Una vez que se termina la exploración (diapo 5) se plantea como revisaremos la pregunta y con qué reacciones (diapo 7), es en este momento en el que debemos entregar la guía de trabajo, en ella pueden encontrar el procedimiento para realiar el laboratorio y algunas preguntas que deben ir contestando mientras realizan la práctica. Como son cuatro prácticas les dejo las guías para que revisen los procedimientos, se los dejo en word y en pdf por si quieren modificar algo.

Una vez que se termina el tiempo de experimentación y completación de las guías (deberían ser entre 10 y 15 minutos para la experimentación y escritura de resultados en el caso de que cada grupo solo haga una de las experiencias) nos devolvemos a las diapos, en particular a la diapo 8 en donde en cada cuadro se anotan las ecuaciones químicas (con los estados de la materia) y el tiempo que se demoraron, con estos datos se habla sobre las diferencias de tiempo y a que se debe, podemos dedicar unos minutos a revisar la teoría de colisiones efectivas.

El cuadro debería quedar así:

Los tiempos son especulativos, pero con los datos que obtengan sus estudiantes se va consersando sobre los productos generados, como tuvieron que activar conocimientos previos sobre cambio químico puede ser que les cueste revisar correctamente cuales deberían ser los productos y/o la estequiometría, razón por la cual antes puse que se demorarían entre 10 y 15 minutos, lo importante es no dejar que se rindan y recordarles que tipo de reacciones existen, como compruebo si la ecuación estaba balanceada, etc.

Una vez que se todas las reacciones estén revisadas y todos estén de acuerdo se procede a llenar la otra tabla, que debería quedar asi:

Esta tabla comparativa es la que tomará la mayor cantidad de tiempo, ya que pueden necesitar hasta media hora para ir revisando cada parte, se esperaría primero tener una conversación sobre como decido que una reacción es lenta o rápida (en este caso es por comparación de magnitudes de tiempo).

Posteriormente se discute la pregunta, es necesario que ellos eligan una reacción y una vez que lo hagan se anota un asterisco en la reacción y se pregunta ¿Cómo puedo estar seguro? para lo cual nos devolvemos a las diapositivas anteriores donde vemos las caracteristicas.

Hay ciertos procesos mentales que los estudiantes deberán hacer, que van por la siguiente linea:

- Se debería elegir la más rápida.

- Deberían los productos ser gaseosos.

- El gas que se libera debe ser seguro, ni corrosivo, ni inflamable.

Por lo que estos tópicos deberían ser parte de la conversación, pero no ser resueltos por nosotros, ya que deben ser ellos los que construyan un modelo que les lleve a pensar que si bien sería mejor elegir la reacción 4 por rápidez, no puedo porque no produce gases, y podría elegir entonces la 2, pero uno de sus productos es Hidrógeno y no es seguro. Por lo que quedan la reacción 1 y la 3, pero en la 1 el producto es sólido por lo que no sirve para un airbag.

Son estos procesos de pensamiento los que queremos que nuestros estudiantes realicen, por lo que si por recursos no pueden hacer los cuatro experimentos o deben cambiar uno tomen en cuenta el tipo de reacción y los productos que se generan.

Una vez que la conversación termina y se llega a la conclusión de que la única que me puede servir es la reacción 3 entonces se pregunta: y cómo mido su velocidad? Solo sé el tiempo, por lo que ¿Cómo lo puedo hacer?. Si les queda tiempo pueden comenzar la conversación sobre el tema o pueden dejar la pregunta para la próxima clase.

Ojalá la práctica les de algunas ideas sobre como comenzar la unidad, si ya la comenzaron entonces podrían ocuparla en su fase de aplicación para ver como ocupan su conocimiento para hablar de velocidad en un contexto fijo.

Les recuerdo que la próxima semana estaré comenzando una mini serie de post sobre herramientas que nos pueden servir para la asignatura de Ciencias para la Ciudadanía.

Espero les sirva, nos leemos!