Los materiales y sus propiedades Imprimir

Descripcin de la actividadLas propiedades de los materiales constituyen uno de los temas centrales de la Qumica. Algunas de esas propiedades nos permiten reconocer la presencia una sustancia en una mezcla compleja y tambin facilitan la separacin de una sustancia de otra. Por otra parte, la obtencin de sustancias con propiedades mejoradas es uno de los temas permanentes de la qumica y con mayor impacto en nuestra vida cotidiana.Para clasificar los materiales en forma cotidiana empleamos algunas de esas propiedades. As, si algo brilla se lo suele considerar un metal, si es lquido podemos decir que es alguna clase de solvente y si se presenta como un slido liviano y de aspecto homogneo podemos clasificarlo como un plstico.Algunas de las propiedades intensivas ms importantes de las sustancias son sus propiedades qumicas, o sea cmo se transforman cuando son sometidas a determinados tratamientos. En este ejercicio de exploracin ampliaremos el concepto de transformacin qumica e introduciremos su empleo en la clasificacin de los materiales. El objetivo final de esta exploracin es comenzar a construir el concepto de sustancia asocindolo con la idea de porcin de materia con propiedades caractersticas.Actividad

Sugerimos seleccionar un conjunto de objetos diversos e instar a los alumnos a que los exploren tratando de contestar la pregunta "Qu clase de material es este?". Si les sugers clasificarlos por sus propiedades, esto te permitir explorar las ideas previas de los alumnos sobre las propiedades de los materiales. Es conveniente que los que hayas seleccionado no sean muy diversos, para obligar a refinar el criterio de seleccin. Un posible juego de materiales puede incluir: mrmol, yeso, sal de mesa, bromuro de plata, azcar, cera, plstico, cobre, estao e hierro. Es de esperar que los alumnos realicen una clasificacin de los materiales centrada en lo que perciben los sentidos: forma, color, textura, sabor olor, son caractersticas de los materiales bien definidas en lo cotidiano.A los efectos de realizar una clasificacin ms detallada, que supere e integre el conocimiento cotidiano de los alumnos, proponeles un conjunto de pruebas de clasificacin que arrojen mayores distinciones. Una primera extensin de lo sensorial es examinar los materiales con la ayuda de un microscopio o una lupa. Es posible que en esta etapa aparezcan descripciones de tamao y forma de partculas. La observacin de partculas con formas geomtricas definidas permitir introducir el concepto de slido cristalino como opuesto a slido amorfo.La accin del calor sobre una sustancia es un ensayo que jug un rol central en el desarrollo de la qumica. Aqu habr que ayudar a los alumnos a distinguir entre un simple cambio de estado (como en el caso de la cera) y una reaccin qumica que ocurre espontneamente en las nuevas condiciones de temperatura (caramelizacin del azcar). Adems de las transformaciones que sufre el material al aumentar la temperatura, la exposicin a una fuente de calor nos permitir evaluar qu materiales conducen bien el calor (se calientan rpidamente) o por el contrario se comportan como aislantes trmicos.El efecto de una fuerza sobre un material depende de sus propiedades mecnicas. La resistencia o no al rayado (dureza), la elasticidad del material y su ductilidad son propiedades que definen su utilidad como materiales estructurales.La accin de la luz constituye otro ensayo interesante. De entre los materiales seleccionados, solo el bromuro de plata cambiar de aspecto por la accin de la luz (la sal blanca se oscurecer). Esta propiedad constituye la base de la fotografa en blanco y negro.El uso de un tster les permitir analizar si estos materiales conducen la corriente elctrica (resistencia baja) o si por el contrario son aislantes.Otro conjunto muy importante de ensayos lo constituye probar el comportamiento de cada material frente a otros sistemas tales como agua, vinagre, alcohol, acetona, aguarrs, etc. Estos ensayos definirn dos clases de propiedades muy importantes: la solubilidad en un solvente y la capacidad de reaccionar al ponerse en contacto con otro material (reaccin qumica).El conjunto de estos ensayos permitir desarrollar una estrategia para distinguir entre cada uno de los materiales sugeridos. A partir de los criterios de clasificacin que les suministres, los alumnos podrn producir un informe en el que sinteticen sus observaciones y las comparen con criterios de clasificacin proporcionados por vos o extrados de la bibliografa, de manera de poder clasificar a los materiales en familias, por ejemplo: metales, sustancias no polares, sustancias polares, sustancias inicas, etctera.Durante la realizacin de estas pruebas, proponles a los alumnos que saquen fotos o filmen los distintos ensayos y luego editen un video con Movie Maker (programa de edicin de videos instalado en los equipos). Si no cuentan con una cmara filmadora o de fotos, podrn utilizar las webcams que incluyen los equipos o un celular con cmara de fotos. Esto contribuye a una mejor observacin y asegura el trabajo colaborativo, ya que los alumnos debern organizarse en grupos y distribuir los roles y tareas. Podrn compartir los archivos y documentos y organizar una biblioteca multimedia y alojarla en la red de la escuela, o en alguna de las mquinas. Tambin pueden utilizar el software Google Docs para agregar comentarios y notas.Sugerencias para seguir trabajandoEstas mismas ideas se pueden desarrollar en el contexto de separacin de una mezcla o de purificacin de una sustancia. Algunos ejemplos de posibles actividades vinculadas son: separacin de los componentes de una mezcla heterognea por filtracin, separacin cromatogrfica de los componentes de una mezcla compleja (por ejemplo tinta de marcador), destilacin de una mezcla de lquidos, etc.Una introduccin al temaDesde la ms remota Antigedad, los seres humanos extraen materiales de la naturaleza con el fin de aplicarlos a objetos que respondan a sus deseos y sus necesidades. Hace miles de aos se descubri que el barro moldeado poda endurecerse mediante la coccin. Con el tiempo se empez a trabajar el vidrio y a fundir metales, lo que dio comienzo a una evolucin que hoy ha cobrado dimensiones extraordinarias.El estudio y la aplicacin de los materiales involucra actualmente diferentes miradas. Se trata, efectivamente, de una actividad en la que participan tecnlogos y cientficos provenientes de distintas disciplinas. En el desarrollo de los procesos de produccin de bienes y servicios ha sido fundamental la contribucin de la denominada ciencia y tecnologa de materiales. Su aporte se expresa hoy tanto en la optimizacin de los materiales existentes como en el logro de otros nuevos.Una de las clasificaciones usuales en esa disciplina distingue a los materiales en cuatro grupos bsicos: metales, cermicos, polmeros y compuestos. Otra clasificacin tiene en cuenta el origen de los materiales: artificiales si resultan de algn proceso de transformacin, y naturales si se encuentran directamente en el medio natural. Estos ltimos pueden ser diferenciados, a su vez, en renovables o no renovables. Los primeros son generalmente de origen animal o vegetal y se forman en tiempos relativamente cortos; los segundos requieren tiempos prolongados, como ocurre con el carbn o el petrleo. Tambin puede considerarse si los materiales son reciclables, o sea, que existe la posibilidad de volver a utilizarlos en nuevos productos; o biodegradables, que son los que pueden transformarse en materiales ms simples gracias a la accin de microorganismos que los reintegran al ambiente.Son varios los textos de qumica y tecnologa que dedican varias pginas al tema de los materiales. Las miradas propuestas por unos y otros son algo diferentes. Para una persona interesada en adquirir una perspectiva amplia del tema, las dos son complementarias. Por ello se sugiere instar a los alumnos a obtener informacin adicional, en libros de consulta que tratan el tema con mayor profundidad.