Estructura de la matèria

Estructura de la matèria

Teresa Pigrau i Neus Sanmartí

Idees per treballar i dificultats per revisar

Les idees bàsiques per treballar juntament amb les idees habituals de l'alumnat per revisar

Exemples de preguntes

Preguntes i activitats que ajuden a construir aquests conceptes

La funció reguladora de l'equip docent

Exemple de xarxa sistèmica on l'equip docent analitza les idees de l'alumnat sobre els canvis d’estat en base a la teoria corpuscular de la matèria

Idees per treballar i per revisar

Les idees bàsiques per treballar juntament amb les idees habituals de l'alumnat per revisar

La matèria és discontínua, formada per partícules


Per explicar les propietats dels materials i els seus canvis hem d’imaginar-nos de què estan fets, quines "parts" els formen, com són aquestes parts, quantes n’hi ha, com s’ordenen i es reparteixen, i com s’uneixen entre elles (estructura). Percebem la matèria com a quelcom continu i per explicar les seves propietats i canvis ens l’hem d’imaginar discontinua.

No cal que en aquestes etapes els nens i nenes sàpiguen la diferència entre un àtom, una molècula o un ió, ja que n’hi ha prou que es representin que allò que veuen com a continu, està format per parts.

Neus Sanmartí i Teresa Pigrau
Representació de la mol·lècula de l'aigua. Escola Pia d'Olot

Les partícules de la matèria són molt petites, es mouen i interaccionen entre elles


Les partícules (amb els més petits es pot parlar de "parts"):

Són moltíssimes i molt, molt petites. No es poden veure i per tant, les imaginem. Però a l’imaginar-les, podem explicar les propietats i canvis que observem.

Estan distribuïdes a l’espai, bé de forma ordenada formant cristalls o bé de forma desordenada, més o menys a l’atzar, en el cas dels sòlids amorfs, dels líquids i dels gasos. En el cas dels plàstics i les fibres dels teixits formen llargues cadenes i, per tant, es poden doblegar i fer fils, però costarà trencar aquestes cadenes.

Estan unides entre elles per forces que poden ser més o menys fortes. Si són fortes, serà més difícil trencar el material (i per tant, serà més dur).

Es mouen. Quan més calent està un material (més temperatura), més es mouen les seves partícules. Per tant, en un gas es mouen més ràpidament que en un sòlid. Si la unió entre elles és més dèbil, es poden moure més fàcilment.

En un canvi feble o físic, el nombre de partícules és el mateix abans i després del canvi.

Els diferents tipus de partícules es relacionen amb nivells escalars


Els diferents tipus de partícules es relacionen amb nivells escalars per imaginar com és la matèria per dins.

Cada tipus de partícula correspon a un nivell o escala de descripció de la composició de la matèria.

Per exemple, entre un material que observem a ull nu i estructures atòmiques o moleculars, avui parlem de l’escala de nanopartícula, que és la part més petita de la matèria que té les propietats del material. Per exemple, una molècula d’aigua (nivell micro) no té les propietats de l’aigua (nivell macro). En canvi, per tenir la part més petita d’aigua, necessitem un petit nombre de molècules d’aigua unides entre sí (nivell nano).

Els materials es poden presentar en formes diverses


Un material és, doncs, un sistema format per ‘parts’ -partícules, àtoms, molècules, ions...- que interaccionen entre elles de forma que les propietats no són de les parts sinó del conjunt (l’àtom no és ‘dur’, sinó que el material és dur com a resultat de la manera com interaccionen les seves ‘parts’).

Unes propietats i canvis dels materials es poden explicar només imaginant "partícules", però en d’altres es necessita pensar en parts més petites: en molècules i àtoms, en electrons i protons, en quarks...

Per exemple, el canvi d’estat es pot explicar amb la idea de partícula, però per entendre la combustió del carbó necessitem parlar dels àtoms, i per explicar la conductivitat elèctrica d’un material, imaginar els electrons que és una part de l’àtom.

Exemples de preguntes que ajuden a construir aquests conceptes

Podem trencar (esmicolar) l’aigua, l’aire, una galeta, un metall, un cabell o fil...?


Com ho trenquem/esmicolem? Com de petites poden arribar a ser les parts? Quantes parts podem arribar a tenir?
Com ens imaginem el material per dins si és que podem canviar la seva forma, trencar-lo…? Com ens l’imaginem per dins, abans de trencar-lo i després? Si els materials són diferents, les parts seran diferents?
Imatge: Mercè Izquierdo

Com ens imaginem una substància o una mescla per dins?

Com ens imaginem una substància o una mescla per dins, si poguéssim veure les seves parts amb unes ulleres màgiques? Pensem en l’aigua, un metall, l’aigua de mar, l’aire... Com seran aquestes parts (grandària, igual/diferents…)? Com ens imaginem l’aigua per dins tenint en compte que es pot trencar (en gotes), passar per un paper de filtre...? Com ens imaginem l’aigua i el colorant mesclats (per dins) quan és d’un color molt intens o no tant?
Imatge: Mercè Izquierdo

Podem trencar un material amb aigua? amb foc?


Què pensem els que passa a les “parts” del material quan el trenquem, l’esmicolem, el barregem amb aigua, l’escalfem... Podem ‘trencar’ un material amb l’aigua? On estan les parts de la sal /sucre quan s’han dissolt a l’aigua? Podem ‘trencar’ un material amb foc? Què ens imaginem què els passa a les parts?

Com ens imaginem l’aire per dins (les seves parts) abans i després de comprimir-lo amb una xeringa? Quan estaran més juntes les ‘parts'? Hauran canviat de forma o de grandària?

Imatge: Mercè Izquierdo, Grup Kimeia

Com representaries les parts de l'aigua en estat sòlid, líquid o gasós?


Com ens imaginem les parts de l’aigua quan està en estat sòlid (gel), estat líquid o estat gasós? Com estan distribuïdes en l’espai? Estaran ordenades o desordenades? Podem representar-ho amb un dibuix? I amb el nostre cos?

En un vidre, les seves partícules estaran distribuïdes de manera més semblant a un cristall o a un líquid? Com ho podem saber observant un cristall o un vidre?

Imatge: Grup Kimeia

Ens podem imaginar com s’unirien les ‘parts’ d’una galeta, d’una fusta o d’un metall si les representéssim amb persones?


Com estaran unides les ‘parts’ si costa trencar el material o si es trenca fàcilment?

Imatge: Neus Sanmartí i Teresa Pigrau

Què creus que passarà amb les ‘parts’ d’un material quan li donem energia (escalfem)?


Què creus que passarà amb les ‘parts’ d’un material quan li donem energia (escalfem)? –l’aigua, l’aire, un metall...-.

Quan ‘tens molta energia’, et pots moure més?

Imatge: Grup Kimeia

La funció reguladora de l'equip docent

A partir de les dades, l'equip docent analitza les respostes

Exemple de xarxa sistèmica on l'equip docent analitza les idees de l'alumnat sobre els canvis d’estat en base a la teoria corpuscular de la matèria