Setmana cultural 2011 manual 1

Manual.Manual.Manual.Manual. SETMANA CULTURAL 2011

ZER PORTS-ALGARS

“La química ens envolta”

ZER PORTS-ALGARS La química ens envolta

TAULA DE CONTINGUTS. 3

TAULA DE CONTINGUTS.

TAULA DE CONTINGUTS. 3

SESSIO 1. QUE ES LA QUIMICA? 4

DISCUSSIO 1. QUE ES LA QUIMICA? 4 EXPERIENCIA 1. QUE ES LA MATERIA? 5

SESSIO 2. ELS ESTATS DE LA MATERIA. 6

DISCUSSIO 2. QUINES FORMES POT TENIR LA MATERIA? 6 EXPERIENCIA 2. QUINS SON ELS ESTATS DE LA MATERIA? 7

SESSIO 3. L’ESTRUCTURA INTERNA DE LA MATERIA. 8

DISCUSSIO 3. DE QUE ESTA COMPOSADA LA MATERIA? 8 EXPERIENCIA 3. DE QUE ESTA CONSTITUÏDA LA MATERIA? 9

SESSIO 4. LES TRANSFORMACIONS DE LA MATERIA. 10

DISCUSSIO 4. QUE LI POT PASSAR A LA MATERIA? 10 EXPERIENCIA 4. LES TRANSFORMACIONS DE LA MATERIA. 11

SESSIO 5. LA QUIMICA AL SERVEI DE LES PERSONES. 12

DISCUSSIO 5. QUE FA LA QUIMICA PER NOSALTRES? 12


SESSIÓ 1. Què és la química?. 4

SESSIÓ 1. Què és la química?

DISCUSSIÓ 1. Què és la química?

En aquesta discussió es pretén donar el tret de sortida de la setmana cultural intentant definir la química. Per començar, es podria plantejar als alumnes què els ve al cap quan senten la paraula química, i fer una llista a la pissarra amb les paraules més rellevants, les més repetides... raonant quina relació tenen la paraula escollida i la química mentre s’anota a la pissarra. Tenint en compte el rang d’edats dels infants que participen en aquesta sessió, cal reduir al màxim la complexitat de la definició∗∗∗∗. Una bona reducció de la definició podria ser: “La química és la ciència que estudia la matèria”. Assumint aquesta reducció, doncs, cal que els formadors vagin dirigint la discussió cap al concepte de matèria, i ajudar-los a que surti la paraula, per poder enunciar la definició que ens hem marcat.

Definir la matèria sense utilitzar tecnicismes no és una tasca fàcil. Possiblement, per entendre un concepte tan ampli com la matèria (que inclou la matèria que es veu i la matèria que no es veu), el més fàcil és plantejar què hi ha en absència de matèria: el buit. La dualitat buit-matèria es treballarà mitjançant l’EXPERIÈNCIA 1.

Mitjançant l’EXPERIÈNCIA 1, es durà a la canalla cap a la idea que vivim envoltats de matèria; mitjançant el concepte de buit (absència de matèria) els infants podran construir-se una idea de la matèria.

∗∗∗∗ Definicions extretes de l’Enciclopèdia Catalana.

Química Ciència que estudia la composició, l'estructura i les propietats dels diferents tipus

de substàncies, i també llurs transformacions recíproques.

Substància Cadascuna de les diverses menes de la matèria de què estan formats els

cossos, les quals es distingeixen entre elles per un conjunt de propietats organolèptiques,

físiques i químiques.

Matèria Allò que, ensems amb l'energia, constitueix l'univers físic


SESSIÓ 1. Què és la química?. 5

EXPERIÈNCIA 1. Què és la matèria?

Material: una ampolla de plàstic buida i una ampolla de plàstic plena, ambdues iguals i amb tap de rosca.

Experiència: Examinem les ampolles. Preguntem als alumnes quina diferència hi ha entre les dos ampolles. Òbviament arribarem a la conclusió que la diferència és que una ampolla està plena i l’altra està buida. La primera ampolla conté aigua: conté matèria. La segona ampolla no conté aigua, però: està buida? Intentem comprimir l’ampolla amb el tap posat. No es pot comprimir. Ens qüestionem perquè no es pot. Destapem l’ampolla i intentem comprimir-la de nou. Ara si que es pot comprimir! Raonem perquè ara sí que hem pogut:

L’ampolla no estava buida: estava plena d’aire.

Material: Globus de plàstic de diferents mides.

Experiència: Examinem un globus inflat i tancat. Ens plantegem si està ple o buit. El globus està ple d’aire.

Examinem un globus desinflat i sense nus. Ens plantegem si està buit o ple. Li fem un nus sense inflar-lo i observem si estava ple o buit.

Unim un globus a una canyeta i aspirem per l’extrem de la canya que no està unida al globus. Què succeeix? Ara el globus sí que està buit (les parets del globus s’enganxen l’una a l’altra).


SESSIÓ 2. Els estats de la matèria. 6

SESSIÓ 2. Els Estats de la Matèria.

DISCUSSIÓ 2. Quines formes pot tenir la matèria?

Al iniciar la segona sessió, es realitzarà un repàs dels conceptes treballats el dia anterior. En aquest repàs es repetirà la definició de la química emprada el dia anterior. Emprant la definició com a fil conductor entrarem a discutir sobre la matèria.

Quines formes pot tenir la matèria? Per exemplificar els tres estats de la matèria es pot mostrar a la canalla un got amb una pedra, un got amb aigua líquida i un got buit. En primer lloc es discuteix si hi ha algun got buit. Mitjançant l’experiència de la sessió anterior, s’arriba a la conclusió de que no hi ha cap got buit (el tercer got està ple d’aire). Un cop assumit que els tres gots contenen matèria, busquem les diferències entre el contingut dels 3 gots i, amb l’ajuda del formador, es condueix la discussió cap a la definició dels 3 estats de la matèria:

Sòlid, Líquid i Gas, exemplificats mitjançant la pedra, l’aigua i l’aire.

Durant l’EXPERIÈNCIA 2, s’observaran els tres estats de la matèria de l’aigua. Mitjançant aquesta experiència es reforçarà els conceptes de la DISCUSSIÓ 2; Tots tres estats de la matèria són el mateix: Aigua. Si imaginem l’aigua com el conjunt de gotetes minúscules d’aigua, es pot fer l’analogia que en l’aigua-gel les gotetes estan abraçades, en el cas de l’aigua líquida les gotes es donen la ma i en el cas de l’aigua gas cadascuna va per lliure.


SESSIÓ 2. Els estats de la matèria. 7

EXPERIÈNCIA 2. Quins són els estats de la matèria?

Material: Gel d’aigua. Aigua líquida. Un plat i tres gots.

Experiència: El dia anterior (o a primera hora del matí), es posa una mica d’aigua al plat i s’omple el got d’aigua davant dels alumnes. Es deixa a l’aula fins a l’endemà.

Es posa el gel dins un got. S’observa el gel. Es posa aigua líquida dins un got. S’observa el líquid. S’observa el plat que vam deixar el dia anterior: ara està buit... On ha anat a parar l’aigua?: S’ha convertit en gas. S’observa el got que encara conté aigua: hi ha aigua evaporant-se. El gas d’aigua no el veiem, però això no vol dir que no hi sigui.

El gel, el líquid i el gas d’aigua són la mateixa matèria: aigua, però es troben en tres estats diferents.

Es raonen les diferències entre els tres estats de la matèria de l’aigua: el SÒLID, el LÍQUID i el GAS.

JOC. Material: Targetes que continguin noms de substàncies gasoses, líquides i sòlides.

Desenvolupament del joc: Es distribueixen els xiquets en equips i hauran de decidir conjuntament si les substàncies que enumera el formador són sòlids, líquids o gasos.

Exemples de substàncies: Fusta, Coca-cola, aire, pedra, suc de préssec, un pet, ferro, l’atmosfera, etc.


SESSIÓ 3. L’estructura interna de la matèria. 8

SESSIÓ 3. L’estructura Interna de la Matèria.

DISCUSSIÓ 3. De què està composada la matèria?

Al iniciar la tercera sessió, es realitzarà un repàs dels conceptes treballats els dies anteriors. En aquest repàs es recordaran els tres estats de la matèria: sòlid, líquid i gas. D’acord; la matèria la podem trobar en forma de sòlid, en forma de líquid i en forma de gas, però, de què està feta la matèria?

Per poder contestar aquesta pregunta cal introduir nous conceptes, que no és tasca fàcil. Per simplificar aquests conceptes, fent-los intel·ligibles per als alumnes es pot realitzar l’analogia que es descriu a continuació.

Ens podem imaginar que la matèria està constituïda per peces minúscules del LEGO. Cada peça individual del LEGO correspondria a un àtom. La matèria, doncs, està composada d’àtoms. Però tots els àtoms són iguals? No, com els nostres jocs de construccions, aquest LEGO que constitueix la matèria té peces de diferents formes, mides i colors. Aquest LEGO té tants tipus de peces com elements hi ha a la taula periòdica dels elements. Aquí trobem, doncs, la segona analogia: Cada tipus de peça, amb característiques úniques i diferents de la resta de peces, té el seu nom propi i es correspondria amb un element químic.

De vegades, trobem la matèria ordenada de manera que es correspon a un únic element. Un bloc de peces de la mateixa mida, forma i color podria representar, per exemple el Ferro, o l’Alumnini; ambdós elements de la taula periòdica. Altres vegades, però, dos o més tipus d’àtoms (peces) s’uneixen per formar sub-estructures que anomenem molècules (La forma de les peces, a més a més, condiciona amb quines i amb quantes peces pot encaixar).

Per exemple, la fig. 1 podria exemplificar una molècula d’hipoclorit sòdic (NaClO), producte d’ús quotidià que coneixem com a lleixiu. Aquesta molècula té tres àtoms (tres peces) i cadascuna és diferent de la resta, per tant, en aquesta molècula hi ha tres tipus de peces; tres elements diferents (Na: Sodi, Cl: Clor i O: Oxigen).

Fig. 1. Exemple d’analogia de l’estructura interna de la matèria amb un joc de construccions


SESSIÓ 3. L’estructura interna de la matèria. 9

EXPERIÈNCIA 3. De què està constituïda la matèria?

Material: Esferes de plastilina de diferents mides i colors. Fragments de canyeta d’un parell de centímetres de longitud.

Experiència: Es tracta d’emprar el les boles de plastilina i les canyetes per a construir molècules. Es donaran targetes als alumnes amb la molècula que tenen que construir (el grau de dificultat de la molècula serà proporcional a l’edat de l’alumne). Un cop construïda la molècula, hauran de contestar a les preguntes: quants àtoms té la molècula que has construït? De quants elements diferents està composada?

EXEMPLE. Molècula: Etanol. Aquesta molècula és la que correspon a l’alcohol etílic (el que hi ha al vi i a la cervesa).

Oxigen

Hidrogen

Hidrogen

Carboni

Oxigen

Hidrogen

Hidrogen

Carboni

Nombre d’àtoms: Aquesta molècula està constituïda per 9 àtoms (9 “boles”, 9 “peces”).

Elements: Aquesta molècula té tres elements: El Carboni (C: esferes de color gris, l’etanol conté dos àtoms de Carboni), l’Hidrogen (H: esferes de color blanc, l’etanol conté 6 àtoms de Hidrogen) i l’Oxigen (O: esfera de color roig, l’etanol conté 1 àtom d’Oxigen).


SESSIÓ 4. Les transformacions de la matèria. 10

SESSIÓ 4. Les transformacions de la matèria.

DISCUSSIÓ 4. Què li pot passar a la matèria?

Al iniciar aquesta sessió, igual que els dies anteriors, es realitzarà un repàs dels conceptes treballats al llarg de la setmana. Molt bé, ara ja sabem què és la matèria, de què està constituïda i en quins estats la podem trobar, però... La matèria és immutable? Perdura per sempre tal i com està en l’actualitat? Una de les bases més sòlides de les ciències experimentals en l’actualitat és el primer principi de la termodinàmica, formulat per Antoine Lavoisier, que es podria enunciar com: “En un sistema tancat, res es crea ni es destrueix, tot es transforma”.

Així doncs, la matèria es transforma (o més ben dit, es pot transformar). Quines són les transformacions que pot sofrir la matèria? Hi ha dos grans tipus de

transformacions: els canvis d’estat i les reaccions químiques. S’anomena canvi d’estat (com el seu nom indica) quan una substància concreta canvia d’estat sense alterar la seva composició. Si aquest canvi d’estat és de sòlid a líquid l’anomenem fusió, si es tracta del procés invers s’anomena solidificació. Si el canvi d’estat és de líquid a gas l’anomenem evaporació i l’anomenem liquació si es dóna en sentit invers. Finalment, si el canvi d’estat es dóna de sòlid a gas s’anomena sublimació. En els canvis d’estat, la matèria canvia el seu grau d’ordenació, però no s’altera. L’aigua gel, quan es fon continua essent aigua; només ha variat la manera com s’organitzen (o s’ordenen) les molècules d’aigua, però aquestes molècules no s’alteren.

En canvi, parlem de reacció química quan una substància es transforma alterant la seva composició; és a dir, quan les molècules que composen una substància determinada, canvien per esdevenir molècules d’una substància diferent. En aquest cas no canvia tan sols el grau d’ordenació, sinó que canvia l’estructura interna i la composició de la matèria objecte d’estudi.

Durant l’EXPERIÈNCIA 4 s’observaran ambdós tipus de transformacions; d’una banda un canvi d’estat (el de l’aigua) i d’altra banda una reacció química.


SESSIÓ 4. Les transformacions de la matèria. 11

EXPERIÈNCIA 4. Les transformacions de la matèria.

Material: Gel d’aigua, un recipient per contenir el gel i una placa calefactora/ Llum d’oli/ Espelma, que ens permeti escalfar el gel per observar la fusió i que permeti escalfar l’aigua per observar l’evaporació.

Experiència: Consisteix en observar els canvis d’estat de l’aigua. Partint de gel d’aigua a un recipient, s’observa el gel (aigua sòlida). A continuació es posa el recipient en contacte amb una font de calor; s’observa la fusió (com el sòlid passa a líquid).

Tot seguit es realitza la mateixa experiència però partint l’aigua líquida i observant el canvi d’estat de líquid a vapor.

L’aigua no s’ha transformat en una altra cosa, continua sent aigua. Simplement ha canviat d’estat.

Material: Bicarbonat. Vinagre. Una bossa petita de plàstic transparent per a fruita (que es trenqui facilment). Una bossa de plàstic de congelar amb tanca hermètica (que no es trenqui facilment).

Experiència: Consisteix en observar una reacció química. La reacció que s’observarà és una reacció àcid-base. En el nostre cas, l’àcid acètic del vinagre reaccionarà amb el bicarbonat (que actuarà com a base). Un dels productes que es forma en aquesta reacció és Diòxid de Carboni (CO2) gasós.

S’introdueix una cullerada de bicarbonat dins a la bossa de congelar amb tanca hermètica. Tot seguit, s’introdueix una tassa de cafè de vinagre a la bossa per a fruita i es fa un nus a la bossa. S’introdueix la bossa amb el vinagre a l’interior de la bossa de congelar i es tanca la bossa amb la tanca hermètica (vigilant que no quedi gaire aire atrapat a l’interior de la bossa). Tot seguit, mitjançant un cop es trenca la bossa que conté el vinagre, per tal que el vinagre i el bicarbonat entrin en contacte (i reaccionin!). Un cop iniciada la reacció, es començarà a formar diòxid de carboni, que anirà inflant la bossa de congelar. Gràcies a la formació del gas podrem observar la reacció.

En aquest cas el vinagre i el bicarbonat deixen de ser vinagre i bicarbonat per transformar-se en quelcom diferent. Es tracta, per tant, d’una reacció química.


SESSIÓ 5. Què fa la química per nosaltres? 12

SESSIÓ 5. La química al servei de les persones.

DISCUSSIÓ 5. Què fa la química per nosaltres?

En aquesta última sessió es pretén, d’una banda, revisar tots els continguts que s’han après durant la setmana. Per a iniciar la sessió es podria revisar la llista de paraules clau del primer dia, i discutir si sobra o falta alguna paraula. Després del treball realitzat durant tota la setmana (i revisat a l’inici de la sessió), entenem molt millor què és la química, però; entenem què fa la química per nosaltres?

Durant aquesta sessió es pretén discutir sobre l’impacte de la química a la nostra societat. Aquest impacte esdevé negatiu moltes vegades: incidents i accidents industrials, problemes de contaminació d’aquífers, de pol·lució i contaminació ambiental i el llarg etcètera que s’hi vulgui afegir. Però aquest impacte negatiu és el cost que hem hagut de pagar per aconseguir aquesta vida tan confortable que tenim. La indústria química participa (d’una manera o d’una altra) en els béns de consum que possibiliten la nostra societat del benestar. Si pensem en els fàrmacs que prenem quan estem malalts, els productes fito-sanitaris que ens protegeixen les collites i asseguren la producció, en la producció i conservació d’aliments, en els plàstics des dels tupperware fins als para-xocs dels cotxes, els materials dels xips que integren els nostres ordinadors... Són molts els beneficis que el sector químic aporta a societats com la nostra, i és just ser-ne conscients, a l’igual que som conscients dels perjudicis que comporta.

Amb aquesta reflexió es pretén dotar als alumnes d’esperit crític així com fomentar la seva consciència ecològica, des de l’ús de la raó. Segurament, per tal de disminuir l’impacte negatiu de sectors com la indústria química, no n’hi haurà prou en fer millor les coses (que, evidentment, sempre es poden fer millor), sinó que potser haurem de renunciar a certes coses... serà important que la societat del futur tingui l’esperit crític necessari per afrontar el repte de créixer sense perjudicar el nostre propi medi.

Setmana cultural 2011 manual 1

Health & Medicine

Transcript of Setmana cultural 2011 manual 1