EXPERIENCIA DE APRENDIZAJE 9
• Título: Nuestro bicentenario nos desafía a promover acciones responsables para valorar y conservar nuestro patrimonio natural • Fecha: Del 15 de noviembre al 17 de diciembre de 2021 • Periodo de ejecución: Cuatro semanas (5/4) • Ciclo y grado: Ciclo VII (3.° y 4.° de secundaria) • Áreas: Comunicación, Matemática, Ciencia y Tecnología, Desarrollo Personal, Ciudadanía y Cívica y Ciencias Sociales |
SITUACION SIGNIFICATIVA ¿De qué situación partimos? Al conmemorarse el bicentenario de la independencia patria. Nuestra región se caracteriza por poseer una gran riqueza natural. Sin embargo, debemos preguntarnos si estamos valorando el patrimonio natural de nuestra región Arequipa, las tres áreas naturales protegidas: la Reserva Nacional Salinas y Aguada Blanca, el Santuario Nacional Lagunas de Mejía, La reserva paisajística Subcuenca del Cotahuasi. dónde se protegen diferentes especies como aves migratorias, camélidos sudamericanos, etc. Así como también encontraremos gran variedad de flora silvestre. Siendo nuestras áreas naturales una pieza fundamental para la conservación de la biodiversidad en nuestra región. Además de representar una fuente primordial de ocupación para decenas de miles de familias que dependen del turismo. Ante ello, surge la siguiente pregunta: ¿Se estarán realizando buenas prácticas agrícolas, orientadas a mitigar el impacto ambiental y potenciar la sostenibilidad de los recursos naturales? ¿Qué compromisos y acciones asumiríamos para valorar y conservar el patrimonio natural de nuestra región? |
PRODUCTO: |
ENFOQUES TRANSVERSALES | VALORES |
Enfoque de derechos | |
Enfoque de igualdad de genero | |
Enfoque Orientación al bien común |
Producto: Video de podcast para la difusión del patrimonio natural de la región, con el que se manifiesta la necesidad de valorar y conservar mediante compromisos y acciones personales, familiares y comunales. | ||
Competencias | Criterios | Actividades |
Diseña y construye soluciones tecnológicas para resolver problemas de su entorno. | • Identifica el problema a ser resuelto mediante una solución tecnológica usando el principio de fitorremediación. • Diseña y representa, en un dibujo, la solución tecnológica basada en el uso de plantas descontaminantes del suelo tomando en consideración la disponibilidad de recursos, las medidas de seguridad pertinentes y un cronograma de acciones. • Implementa la solución tecnológica basada en la fitorremediación y recaba información sobre su eficiencia. • Efectúa pruebas de verificación y fundamenta las propuestas de mejora que incluirá en su diseño. • Comunica sus resultados y los respalda con conocimientos científicos o prácticas locales. | Actividad 7: Diseñamos e implementamos una solución tecnológica para la descontaminación del suelo. Actividad 10: Evaluamos y comunicamos nuestra solución tecnológica para la descontaminación del suelo. |
Explica el mundo físico basándose en conocimientos sobre los seres vivos, materia y energía, biodiversidad, Tierra y universo. | • Explica con conceptos científicos el funcionamiento de la célula de las plantas en el proceso de descontaminación del suelo. | Actividad 8: Explicamos el funcionamiento de las células de las plantas en la descontaminación del suelo. Actividad 9:Explicando el metabolismo celular . Actividad11:Transformaciones energéticas en procesos químicos. |
Competencias | Criterios | Actividades sugeridas |
Gestiona su aprendizaje de manera autónoma. | • Define los resultados del aprendizaje que espera obtener, considerando sus potencialidades y distinguiendo lo sencillo o complejo de una tarea. • Organiza las tareas que realizará basándose en su experiencia previa, y considerando tanto las estrategias, procedimientos y recursos como los posibles cambios que podrían acontecer. • Monitorea permanentemente sus avances analizando sus logros y aportes, grupales e individuales, a fin de realizar ajustes que le permitan cumplir las metas propuestas. | Los estudiantes desarrollan esta competencia de manera transversal en la experiencia cuando intervienen en el planteamiento del propósito de aprendizaje, organizan la secuencia de actividades, monitorean su aprendizaje, autoevalúan el desarrollo de sus competencias, entre otros aspectos. |
EXPERIENCIA DE APRENDIZAJE INTEGRADA 7 | 3.er y 4.° grado Actividad11:Transformaciones energéticas en procesos químicos. |
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Un catalizador es una
sustancia que sin ser modificada o consumida durante el proceso, cambia la
velocidad de una reacción química. Los
catalizadores pueden ser positivos, cuando aceleran la velocidad de reacción,
o negativos, cuando desaceleran la velocidad de reacción. Al cambiar
la velocidad de reacción no se alteran las condiciones de equilibrio, es
decir, los catalizadores afectan por igual a la reacción directa y a la
inversa. |
CATALIZADOR
Substancia capaz de favorecer o acelerar una reacción
química sin intervenir directamente en ella; al final de la reacción el catalizador permanece inalterado. Los catalizadores más usados
son los constituidos por platino, paladio y vanadio o por óxidos de cobre y
de níquel. La substancia catali-zadora necesita un
soporte, constituido generalmente por materias inertes. Se hace mucho uso de
los catalizadores en el campo de las pinturas acrílicas y de los plásticos,
para acelerar el proceso de polimerización, o en los silenciadores
denominados precisamente catalíticos, para reducir la contaminación. El
empleo de un catalizador en una pintura permite su endurecimiento en poco tiempo,
pero exige también una técnica especial de pulverización. El convertidor catalítico de los automóviles y más conocido como
catalizador es un dispositivo instalado en la salida del múltiple de escape.
Dentro de una carcasa de acero inoxidable
se alojan miles de celdas catalíticas por donde circulan los gases
de escape. Estas celdas son sumamente delgadas y dispuestas de tal
forma que conforman una superficie de contacto con el gas equivalente a tres
canchas de fútbol. Las celdas conforman una colmena cerámica recubierta por
una capa amortiguadora que la protege de los golpes. La formulación incluye una serie de sustancias activas como
óxido de aluminio,
metales nobles (que hacen las veces de catalizadores sólidos): Platino,
Rodio, Paladio y promotores y retardadores específicos que regulan la acción
catalítica de los mismos. Los Catalizadores de tres vías, llamados así porque actúan
eliminando los tres contaminantes principales en el mismo compartimento
mediante acciones de oxidación y reducción, transformando a los mismos en
compuestos no tóxicos: nitrógeno, agua y dióxido de carbono. La proporción entre la cantidad de aire y combustible que
se introduce en la cámara se ajustará a limites establecidos 14,5/1 (Limite
Lambda:1). Los motores con mezclas pobres de lambda mayor a 1 son más
económicos pero emiten mucha mayor concentración de N2O3. Los niveles ricos
(lambda menor a 1) emiten más hidrocarburos incombustos y CO (monóxido de
carbono, una de las sustancias más tóxicas). La
temperatura debe ser mayor a 250º C para que se produzca la catálisis y el
dispositivo sea efectivo. Se diseña al catalizador con uncalefactor auxiliar
para garantizar que la temperatura llegue a ese rango antes de 90 segundos.
Con mezcla rica y mas de 500º C se remueve el azufre depositado en el
interior del dispositivo, produciendo ácido sulfúrico de olor fuerte y desagradable,
que a niveles superiores a 10 ppm es muy dañino para la salud. El umbral del
mal olor está muy por debajo de esos niveles, así el usuario puede detectar
el problema sin arriesgar su salud, y al menor indicio de mal olor llevar su
unidad al especialista. Desde hace unos años, la presencia del catalizador es
obligatoria en los vehículos por ley pero, además, totalmente imprescindible
para poder alcanzar los niveles de emisiones actualmente permitidos para
vehículos nuevos. Aunque en principio dichos catalizadores se utilizaban casi
en exclusiva para vehículos de gasolina,
en los últimos años han proliferado igualmente los catalizadores diésel más
conocidos como filtro de partículas o DPF (Diésel
Particle Filter). Aquí podemos ver un vídeo sobre el funcionamiento de este
último sistema. |
ENERGIA DE ACTIVACION – REACCION EXOTERMICA Y
REACCION ENDOTERMCA
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La energía de activación de la reacción corresponde
a la energía necesaria para que la reacción se efectúe con menos
energía de los reactivos. Cuanto más baja fuese la energía de
activación de una reacción, más
elevada será la velocidad de la misma. Una reacción se llama exotérmica cuando provee para el
medio una energía más alta que la necesaria para
alcanzar el complejo activado. Por otra parte, en las reacciones exotérmicas, los
reactivos liberan energía
química contenida en los enlaces que forman sus moléculas. La energía
liberada puede ser en forma de calor o luz. ( Una reacción exotérmica es
aquella que cuando ocurre libera energía en forma de calor o luz al ambiente ) Cuando una reacción es endotérmica, ella provee para el
medio una energía más baja que la necesaria para alcanzar el
complejo activado.( En las reacciones endotérmicas
se absorbe energía para transformar los reactivos en productos. En este tipo de reacciones,
los enlaces de las moléculas que
constituyen los reactivos se rompen para formar nuevos componentes. Este
proceso de ruptura de enlaces necesita la energía en cuestión. Un ejemplo de
esto es el proceso de electrólisis del agua,
donde se le suministra energía
eléctrica a la molécula de agua para romperla y transformarla en los
elementos que la constituyen.)
Catalizadores son sustancias que disminuyen la energía de
activación para una dada reacción, sin alterar el ΔH de la misma. Los
catalizadores no se alteran durante las reacciones.
En la autocatálisis, uno de los productos de la reacción actúa como
catalizador, al inicio de la reacción es lenta con la formación de este la
velocidad va aumentando gradualmente. En la catálisis homogénea,
catalizador y reactivos se encuentran en la misma fase. En la catálisis
heterogenea, catalizador y reactivos se encuentran en fases diferentes. Las
enzimas son catalizadores que actúan en reacciones biológicas y generalmente
son bastante específicas y presentan temperatura óptima de actuación en el
entorno de los 37º. |
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La entalpía es
una magnitud que define el flujo de energía térmica en los
procesos químicos que ocurren a presión
constante. Además, esta magnitud representa el intercambio de energía entre un sistema
termodinámico y su entorno. La variación de esta magnitud (ΔH) en una
reacción química se utiliza para clasificarla en endotérmica o exotérmica. ΔH>0 reacción endotérmica. ΔH<0 reacción exotérmica. Las reacciones exotérmicas son muy
importantes en las ciencias bioquímicas.
Mediante reacciones de este tipo, los organismos
vivientes obtienen la energía necesaria para sostener la vida en un proceso llamado metabolismo. |
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IMPORTANTE El acontecimiento de una reacción química está obligatoriamente
relacionado con el contacto entre moléculas reactivas y a
una energía mínima necesaria. Esta energía mínima para el
acontecimiento de la reacción es llamada como energía de activación. Si la energía es suficiente, se vence la repulsión y las
moléculas se aproximan lo suficiente para que se produzca una reordenación de
los enlaces de las moléculas. La ecuación de Arrhenius proporciona
la base cuantitativa de la relación entre la energía de activación y la
velocidad a la que se produce la reacción. El estudio de las velocidades de
reacción se denomina cinética química. |
Energía
Un ejemplo particular es el que se da en la combustión de una
sustancia. Por sí solos el combustible y el comburente no producen fuego,
es necesario un primer aporte de energía para iniciar la combustión
autosostenida. Una pequeña cantidad de calor aportada puede bastar que se
desencadene una combustión, haciendo la energía calórica aportada las
veces de energía de activación y por eso a veces a la energía de activación
se la llama fuente de cosagracion. Según
el origen de este primer aporte de energía lo clasificamos como: ·
Químico: La energía química
exotérmica desprende calor, que puede ser empleado
como fuente de ignición. ·
Eléctrico: El paso de una corriente
eléctrica o un chispazo produce calor. ·
Nuclear: La fusión y la fisión
nuclear producen calor. ·
Mecánico: Por compresión o
fricción, la fuerza mecánica de dos cuerpos puede producir
calor. |
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La mezcla de potasio y agua. El potasio es un
potente desecante que al ser mezclado con agua libera hidrógeno y enormes
cantidades de energía en una explosión. Esto ocurre con todos los metales
alcalinos, aunque no siempre con la misma cantidad de energía liberada. |
Reacciones nucleares
Reacciones
nucleares
En sentido
genérico, se llama reacción nuclear a todo proceso en el que se produce una transformación de un núcleo atómico para
producir otro núcleo de diferente naturaleza. El esquema general de una reacción nuclear es el
siguiente: siendo X el núcleo atómico inicial, Y el núcleo final, a un tipo de partícula
con la que se bombardea el núcleo X, y b la partícula o partículas que resultan de la reacción. El término Q es el balance de energía que se
produce a consecuencia de la reacción. |
Tipos de reacciones nucleares
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Fisión
nuclear: aquella en la que un átomo
relativamente pesado se descompone en otros más ligeros en una
reacción que suele acompañarse de la emisión de partículas radiactivas
y de producción de grandes cantidades de energía. Las reacciones de fisión son muy exoenergéticas, y su primera
utilización histórica se produjo en la bomba atómica que cayó sobre Hiroshima
(Japón) al final de la Segunda Guerra Mundial. Hoy día, la fisión nuclear se
emplea con fines civiles (centrales nucleares), de transporte (propulsión
nuclear) y militares (armamento atómico). La primera reacción de fisión
autosostenida se logró en 1942 en la Universidad de Chicago, merced a los
trabajos del equipo de este centro que dirigía el físico de origen italiano
Enrico Fermi (1901-1954). Un ejemplo clásico de reacción de fisión nuclear es la ruptura del
núcleo de uranio 235 por bombardeo con neutrones lentos, para producir
núcleos de bario 139 y kriptón 86, además
de neutrones y una energía de salida de 175 MeV. El esquema
de esta reacción es el siguiente: La
producción de once neutrones en salida de este proceso es fundamental para
lograr la continuidad de la misma, en forma de una reacción en cadena. Fusión
nuclear: aquella en la que se unen dos núcleos
ligeros para formar otro más pesado. La forma más típica de reacción de fusión nuclear es la conversión de
dos núcleos de hidrógeno (uno de deuterio, o hidrógeno 2, y otro de tritio, o
hidrógeno 3) en uno de helio, con emisión de un neutrón y una cantidad de
energía muy elevada. El esquema de esta reacción es el siguiente: La fusión nuclear, en diversas cadenas reactivas (protón-protón y
ciclo del carbono), constituye la fuente de energía de las estrellas. |
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SOLUCIONES
IONICAS Una solución iónica es aquella en la cual el soluto al disolverse en el
solvente se descompone o disicia en iones ( positivos o cationes y negativos
o aniones) un ejemplo son las
soluciones de electrolitos como por decir la sal al disolverse en agua, ya
que se descompone en sus iones (iones de cloro y iones de sodio).
NATURALEZA
DEL SOLUTO Y SOLVENTE El agua es u solvente ampliamente utilizado, tanto por su
propiedad polar, como también por su
carácter inerte frente a muchos solutos. Por
esta propiedad, el agua con facilidad disuelve a solutos polares y iónicos.
-Tratándose
de solutos iónicos como el cloruro de sodio, los dipolos de la
molécula de agua atraen electrostática a iones del compuesto. Los cationes
sodio (Na+ ) quedan rodeados por moléculas de agua cuyos extremos negativos
se orientan hacia ellos. Los aniones cloruro(CI- ) se rodean también por
moléculas de agua, con los extremos positivos orientados también hacia ellos
(ver figura 2). Cuando esto sucede se ha formado un hidrato y se dice que ha
ocurrido una hidratación. Para el caso general de un solvente que no sea el
agua, se llama una solvatación. En las soluciones iónicas, las partículas se mueven
libremente en el seno del agua y por ello tienen la propiedad de conducir la
corriente eléctrica. -Por el
contrario para solutos moleculares, es
decir aquellos que no se descomponen en iones,
sino que se conservan como moléculas, el soluto
no se hidrata. Como ejemplo tenemos el
azúcar disuelto en agua. En general el agua
disuelve a compuestos con cargas eléctricas, debido a la fuerte atracción
existente entre los iones o moléculas polares con el dipolo del agua. Compuestos no polares como la gasolina, éter, hexano, benceno, etc., no pueden disolver a
sustancias iónicas o polares, pero si a grasas y aceites que son de
naturaleza no polar. En conclusión: Lo semejante disuelve a lo semejante. |
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UNIDADES
DE CONCENTRACION La concentración de una
solución expresa la cantidad de soluto presente en una cantidad dada de
solvente o de solución, esta relación se expresa en unidades de
concentración, las cuales se clasifican en unidades
Físicas y
unidades Químicas. |
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UNIDADES FISICAS Estas unidades suelen expresarse en porcentajes, referidos a la masa (gramos) y al volumen (mililitros). Porcentaje referido a
la masa (%m/m) Relaciona la masa de soluto, en gramos, presente en una
cantidad dada de solución. Por ejemplo: En la etiqueta de un frasco de
vinagre aparece la información: solución de ácido acético al 4% en peso
gramos. El 4% en peso indica que el frasco contiene "4 gramos de ácido
acético en 100 gramos de solución" para hallar este porcentaje se
utiliza la siguiente expresión: |
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Porcentaje referido al volumen (%v/v) Se refiere al volumen de soluto, en mililitros
(mL), presente en cada 100 mL de solución. por ejemplo: una solución tiene
una concentración de 5%v/v, esto significa que se tienen 5 mL de soluto
disueltos en 100 mL de solución. se expresa con la siguiente expresión: |
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Porcentaje masa-volumen (%m/v) Representa la masa de soluto (en gramos) por cada
100 mL de solución se puede hallar con la siguiente expresión: |
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UNIDADES QUIMICAS Estas
unidades se basan en el uso del concepto de MOL. recuerda que un mol indica
la cantidad de moléculas presentes en una sustancia y su equivalencia
corresponde al peso moléculas del compuesto o peso atómico de los átomos. |
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Molaridad (M) Se
define como el numero de moles de soluto disuelto en un litro de solución.
Matemáticamente se expresa así: |
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Molalidad (m) Indica
la cantidad de moles de soluto presentes en 1 Kg de solvente. NOTA
IMPORTANTE: cuando el solvente es agua, y debido a que la densidad de esta es
de 1g/mL, 1 Kg de agua equivale a un litro. Se expresa así: |
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Normalidad (N) Relaciona
el numero de equivalentes gramos o equivalentes quimicos de un soluto con la
cantidad de solucion (1L). se expresa: |
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CUESTIONARIO a)¿Qué se
entiende por un catalizador? b)El
convertidor catalítico de los automóviles y más conocido como catalizador es
un dispositivo. ¿En qué parte del automóvil esta instalado? c)Escriba un ejemplo de un soluto molecular |
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Transformaciones energéticas en procesos químicos.
Efecto de catalizadores en la velocidad de reacciones
químicas
− Fenómenos nucleares y su aplicación: Radioactividad,
fisión y fusión nuclear
− Soluciones: Proceso de formación de soluciones iónicas y
moleculares. Unidades de concentración
− Conductividad eléctrica de soluciones. pH de soluciones
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