Canvis químics

Resum d’idees clau per aprendre sobre els canvis en els materials

tresorderecursos Canvis químics 07/05/202009/09/2024Idees clau, Materials

Altres exemples de preguntes per aprendre sobre els canvis químics en els materials

tresorderecursos Bones preguntes, Canvis químics 07/05/202009/09/2024Bones preguntes, Materials

EN RELACIÓ A CANVIS QUÍMICS EN ELS MATERIALS D’ÚS QUOTIDIÀ

El ferro oxidat, pesa més, igual o menys que el ferro pur? Com ho expliquem?

Com és que si posem una aspirina o pastilla efervescent a l’aigua surten uns gasos?

Com és que si escalfem el sucre, aquest canvia de color?

Per què és una bona opció afegir vinagre a la rentadora de roba si l’aigua té molta calç?

EN RELACIÓ A COMBUSTIONS

Com és que no es pot cremar una espelma, una fusta, un paper… si no hi ha aire? Què hi ha a l’aire que el fa tan important?

Sabent què perquè es produeixi un incendi es necessiten materials combustibles, oxigen i temperatures altes, com actuar si se’n produís un a l’escola? Per què serien maneres idònies les formes d’actuar que proposem? I en un bosc, com actuar si es produeix un incendi?

Quan es crema un paper o una fusta, ‘desapareixen’? En què es transformen les substàncies que el formen? Com ho podem saber?

EN RELACIÓ A CANVIS QUÍMICS EN ELS ÉSSERS VIUS

Què fa l’aire quan entra al nostre cos? Amb què reacciona i on? Quins productes s’obtenen? Quina diferència hi ha entre l’aire inspirat i l’expirat? Com ho podem saber? Per què són diferents?

Com va canviant el pa en el nostre cos (es va transformant químicament donant lloc a substàncies noves)?

Com és que ens recomanen prendre bicarbonat quan notem acidesa a l’estomac?

Com es transforma la llet en iogurt? Com és que el iogurt té un gust diferent al de la llet?

Com fabriquen les plantes el seu aliment a partir de les substàncies que li entren? I quines surten després fabricar-lo?

Si un sòl és molt àcid, que es pot fer per disminuir la seva acidesa? Què li afegiríem i perquè?

Com és que en uns focs artificials els colors són tan diferents?

tresorderecursos Canvis químics 07/05/202009/09/2024Experimentació, Focs artificials

Context. Punt de partida

Els focs artificials sempre atrauen als infants i els generen moltes preguntes relacionades amb els canvis químics, que són combustions, però atès que fer-ne a l’aula té un grau alt de perillositat (a més de ser poc sostenible ambientalment), podem partir de vídeos que en recullin (per exemple, aquest) i, en cas de fer alguna prova a l’aula, serà el mestre qui farà l’experiment i millor a l’aire lliure.

Objectius d'aprenentatge. Incandescència i luminescència.

Els colors dels focs artificials són generats per dos mecanismes diferents, la incandescència i la luminescència. La incandescència és la llum produïda quan s’escalfa una substància. A mesura que va augmentant la temperatura, el seu color va canviant des dels blaus i/o vermells, al groc i, finalment, al blanc. Pensem en com va canviant el color quan s’escalfa un tros de ferro i que si es refreda, torna el color inicial (és un canvi reversible -físic-).

Experimentació i bones preguntes

L’element més fàcil de cremar a l’aula és el magnesi (Mg), que ho fa amb una flama blanca molt brillant (recordant els focs artificials). Es troba en pols o formant una cinta, i quan reacciona amb l’oxigen es forma òxid de magnesi (MgO). Serà interessant reconèixer que, perquè es produeixi la reacció, primer s’ha d’escalfar el material (en aquest cas apropem un llumí) i pensar què passaria si en el lloc que fem l’experiment no hi hagués oxigen.

Què hem après? Estructuració

Dibuix d’un alumne per explicar el canvi al cremar magnesi. Font: Neus Sanmartí, Esc. Coves d’en Cimany, 6èP

Finalment, els alumnes poden explicar com es produeix la reacció tot imaginant les partícules de cadascuna de les substàncies que intervenen en el canvi i com es reordenen.

Precaucions

Si parlem dels focs artificials i petards serà important explicitar precaucions que cal preveure per tal que no es produeixin accidents quan es manipulin, promovent que es reflexioni sobre perquè són bones propostes tenint en compte allò que s’ha aprés sobre com es produeix una combustió. Per exemple, serà important que els petards no estiguin a prop d’una flama o d’un objecte calent (i no guardar-los a les butxaques perquè acostumen a estar més calentes en comparació a la temperatura que hi ha a l’aire lliure), i tampoc a prop d’envasos de plàstic o cartró, perquè es poden cremar amb la calor produïda pel petard, etc.

La química del sidral (i, en general, de les pastilles i caramels efervescents)

tresorderecursos Canvis químics 07/05/202009/09/2024Experimentació, Sidral

El sidral és una barreja de bicarbonat i un àcid a la que s’afegeixen substàncies amb sabors diferents. Forma part també de la composició dels caramels i pastilles efervescents, moltes d’elles utilitzades en farmàcia (aspirines, vitamines…). Els dos compostos, que són els mateixos que s’afegeixen a la massa d’un pastís perquè augmenti el seu volum (veure com és que quan enfornem un pastís augmenta el volum?), quan reaccionen amb l’aigua desprenen un gas (diòxid de carboni, CO2).

EXPLORACIÓ D’IDEES INICIALS I plantejament de BONES PREGUNTES

EXPERIMENTACIÓ PER CONSTRUIR NOUS APRENENTATGES

Tots són materials que es poden utilitzar a l’aula per pensar en el canvi que s’observa. Inicialment, els alumnes (i els adults) diuen que el sidral o la pastilla es ‘desfà’ o que s’ha dissolt, i creuen que el gas estava comprimit dins de la pastilla i que quan el posem a l’aigua ha sortit. D’altres creuen que el gas ja estava dins de l’aigua (igual que el gas que conté una Coca-Cola). És a dir, es pensa en canvis físics. El pas important serà reconèixer que té lloc un canvi químic perquè s’obtenen substàncies noves que no hi eren abans que la pastilla interaccionés amb l’aigua. Per això pot ser d’interès plantejar: Com podem saber si la pastilla s’ha dissolt o s’ha produït un canvi químic? En què ens hauríem de fixar?

Per començar a pensar en aquest canvi és idoni provocar la reacció posant la pastilla efervescent en un dit d’un guant de plàstic i encaixar-lo en un pot. El guant s’infla quan la pastilla cau a l’aigua i es produeix el gas. Alguns infants comencen a pensar que ha de ser una substància nova perquè tant de gas no podia estar ni a l’aigua ni a la pastilla. Quan apareixen els primers dubtes es pot promoure la conversa per ajudar a reflexionar per què és un canvi diferent del que seria una dissolució.

Font: Roser Ylla i Teresa Calveras. CS.

EXPLORACIÓ D’IDEES INICIALS I plantejament de BONES PREGUNTES

EXPERIMENTACIÓ PER CONSTRUIR NOUS APRENENTATGES

També podem aprofitar aquests materials per començar a pensar de què pot dependre que la reacció es produeixi més o menys ràpidament. Els alumnes fan prediccions de possibles variables que poden afectar a la velocitat de reacció i poden pensar en si la pastilla és compacte o està a trossos o en pols, o si l’aigua està més o menys calenta.

Aquestes hipòtesis inicials possibiliten fer un experiment per comprovar en quins casos el canvi és més ràpid. Els infants necessitaran aprendre que per dissenyar-lo només es pot canviar una variable i les altres s’han de mantenir constants. Així, si volem comprovar si la velocitat de reacció depèn de la temperatura de l’aigua, el caramel o la pastilla ha de ser igual de compacte en els dos casos, i viceversa.

Com és que quan posem al forn la massa que hem preparat per fer un pastís augmenta els seu volum?

tresorderecursos Canvis químics 07/05/202009/09/2024Cuina, Experimentació, Pastís

Teresa Pigrau. Neus Sanmartí.

Experimentació

Per fer un pastís barrejarem farina, sucre, ous…, i una mica de bicarbonat sòdic i d’un àcid (que és el que contenen els sobres de ‘Royal baking powder’).

Podem observar què passa escalfant al forn dues masses inicials: una amb tots els ingredients i una altra en la que no s’hi ha afegit el contingut d’aquests sobres.

Hora de comparar els resultats es pot constatar que en el primer cas ha augmentat força el volum de la massa i que el pastís és ple de foradets.

Explicació

Per explicar-ho ens cal pensar què passa quan el bicarbonat interacciona amb l’àcid (en presència d’aigua) i reconèixer que es forma un gas, el CO₂. Aquest gas ocupa uns espais entre la massa i l’empeny per poder ocupar-los. Però al mateix temps, la massa solidifica i, per tant, quan el gas s’escapa a l’exterior, els forats que ocupaven es mantenen i el pastís resultant és flonjo.

Nova experimentació

Si en comptes d’utilitzar el bicarbonat i l’àcid, afegim a la massa llevat natural, és a dir, un fong -un ésser viu-, el gas CO₂s’obté a partir del procés de respiració d’aquests organismes, que el fan sense l’oxigen de l’aire. L’energia que necessiten per viure l’obtenen a partir de la fermentació de la farina, canvi químic que dona lloc a un alcohol, que s’evapora a l’escalfar la massa, i el CO₂responsable de l’augment de volum.

Com canvia la llet quan es transforma en mató?

tresorderecursos Canvis químics 07/05/202009/09/2024Cuina, Experimentació, Llet

La llet és una mescla de aigua, sals minerals de calci, glúcids (principalment lactosa), greixos i proteïnes. La caseïna és la proteïna que canvia quan es fabrica mató.

Experimentació

Explicació

A l’escola podem obtenir mató a partir de llet (que prèviament haurem escalfat a uns 90ºC). Hi afegirem suc de llimona (2 cullerades soperes per 1 l de llet) i observarem que es separen dos productes: un de sòlid (bàsicament caseïna) i un líquid (una mescla de les altres substàncies que formen la llet i que se’n diu xerigot). Filtrem el líquid amb un drap net i ja tindrem el mató.

Aquest canvi s’explica (de manera simplificada) perquè a la llet, la caseïna està unida a les altres substàncies atès que s’atrauen entre elles, de manera que s’observa que és un líquid homogeni. Quan hi afegim la llimona (un àcid), es trenquen les unions i es separa la caseïna. La majoria de la resta de substàncies queden recollides a la part líquida, és a dir, la massa de les inicials i la final és la mateixa.

Com és que si tallem un tros de poma s’enfosqueix al cap d’una estona?

tresorderecursos Canvis químics 07/05/202009/09/2024Cuina, Experimentació

És un fenomen habitual a la cuina, per exemple, quan tallem patates, carxofes, plàtans… Es pot concloure que en tots els casos es produeix un canvi químic perquè el canvi en el color és un indicador de que s’ha format una nova substància. Per explicar aquest canvi podem pensar si hi intervé l’oxigen de l’aire que envolta aquests aliments.

Experimentació

Comparació i conclusió

Com és que no és aconsellable tallar una llimona sobre el marbre!? (o bé que hi caiguin gotes de vinagre).

tresorderecursos Canvis químics 07/05/202009/09/2024Cuina, Experimentació

Aquesta pregunta possibilita investigar com interaccionen les substàncies àcides amb el marbre (que és carbonat de calci, CaCO₃). Fruit d’aquesta interacció s’obté un gas, diòxid de carboni (CO₂) i un sòlid, òxid de calci (CaO). Per observar millor l’efecte es pot utilitzar un àcid més fort -àcid clorhídric diluït (10%)-, i per no fer malbé un marbre, es pot partir de la closca d’una cloïssa.

Utilitzar cloïsses o closques d’animals marins també ens permet reflexionar sobre les conseqüències de l’acidificació dels oceans degut a l’augment del diòxid de carboni (CO₂) a l’atmosfera (gas que es produeix al cremar combustibles). El CO₂reacciona amb l’aigua i produeix àcid carbònic, i aquest àcid interacciona amb el carbonat càlcic de les petxines de bivalves, dels coralls i d’altres animals marins disminuint la seva consistència, fet que impacta en la cadena tròfica marina.

Per ajudar a reconèixer que el canvi es deu a la interacció entre dues substàncies (carbonat de calci i un àcid) serà important identificar i parlar de quines són les inicials i les finals, aplicant el protocol que és recomanable utilitzar per a qualsevol experiment:

En el PER QUÈ PASSA, en aquest cas, hem de tenir en compte que les dues substàncies inicials, quan interaccionen, donen lloc a d’altres de noves. Segons el nivell poden representar què passa imaginant les partícules de les substàncies inicials formades per dues parts que es separen i reordenen quan s’obtenen les finals.

Ou amb vinagre

Una experiència similar consisteix en posar un ou amb vinagre i deixar que interaccionin un mínim de 48 hores. La closca d’ou està constituïda pel mateix material que el marbre. Si deixem temps, tot el carbonat de calci reaccionarà amb l’àcid acètic del vinagre i ens transformarà en CO₂ i CaO.

En quin pot hi haurà la sal?

tresorderecursos Canvis químics 07/05/202009/09/2024Cuina, Experimentació, Sal

Al cicle inicial els infants ja poden començar a experimentar i reconèixer que els canvis en el materials són diferents, i diferenciar entre els que quan interaccionen les substàncies inicials s’obtenen mescles heterogènies, dissolucions o bé reaccionen químicament.

En aquesta activitat la mestra va proposar als nens i nenes elaborar una història a partir de mostrar diferents pots que contenien substàncies blanques i plantejar una situació en la que s’havia de cuinar un plat de pasta. Es necessitava saber en quin hi havia la sal.

Els infants experimenten què passa quan es barregen les diferents substàncies dels pots (farina, bicarbonat -litines-, gelatina, sucre i sal) amb aigua, i observen en cada cas els canvis que es produeixen. Per descriure’ls van aprenent com parlar-ne amb llenguatge científic, perquè inicialment els infants diuen que les substàncies inicials desapareixen o es desfan. Poc a poc poden parlar dient que es forma una mescla (perquè es veuen els dos components, la farina i l’aigua), una dissolució (perquè ja no veuen la substància blanca que ha interaccionat amb l’aigua), o una reacció (quan identifiquen que es produeixen substàncies noves -un gas-).

En els cas de la dissolució, la dificultat és com diferenciar entre el sucre i la sal. El més fàcil seria provar-les, però serà important remarcar que no es pot tastar res que no sabem què és perquè podria ser un material verinós. Una possibilitat seria pensar d’on venen aquestes substàncies: el sucre s’obté a partir de plantes i totes tenen carboni. Per tant, quan l’escalfem podrem observar el canvi de color -igual que quan cremem el sucre que posem a sobre la crema-, i si l’escalfem més, veurem que queda negre perquè s’obté el carbó. En canvi, la sal prové d’un mineral que no conté carboni, i per tant, quan s’escalfa no es torna negre.