Actividades de la teoría cinética molecular

Aprendiendo acerca de la teoría cinética molecular

Al comprender la teoría cinética molecular , los estudiantes tendrán una base química sólida. El enfoque de estas actividades es comprender lo siguiente:

• Las sustancias están formadas por partículas (átomos y moléculas).
• Estas partículas están en movimiento aleatorio.
• Cuando se calienta, las partículas se mueven más rápido. Cuando se enfrían, se mueven más lentamente.
• Cuando las partículas se calientan, se esparcen y ocupan más espacio. Cuando se enfrían, se juntan y ocupan menos espacio.

La mayoría de las actividades presentadas utilizan materiales domésticos y son fáciles de realizar. Si bien algunos se presentan como demostraciones, pueden adaptarse fácilmente a las actividades de laboratorio para los estudiantes.

Química de colorantes alimentarios

El objetivo de esta actividad es que los estudiantes piensen en el movimiento aleatorio de las partículas. Hay una extensión que se puede completar que profundiza más en el tema.

Materiales

• Colorante alimenticio
• Cubilete
• Agua
• Opcional: dos vasos de precipitados adicionales, agua caliente, agua helada y un temporizador

Instrucciones de actividad

• Pida a los estudiantes que predigan la respuesta a la siguiente pregunta en una hoja de papel: ¿Qué pasará con el colorante de alimentos si se agregan varias gotas al agua (se hunden, flotan o se esparcen, etc.)?
• Repase algunas de las predicciones con la clase y haga que los estudiantes dibujen sus predicciones.
• Agregue las gotas de colorante para alimentos a un vaso de precipitados lleno de agua y pida a los estudiantes que observen lo que sucede. (Esto puede llevar un tiempo, por lo que es posible que se requiera otra actividad mientras el colorante alimentario hace su trabajo).
• Al final del experimento, haga que los estudiantes dibujen el resultado y noten si coincide con sus predicciones.
• Extensión: haga que los estudiantes diseñen un experimento similar con diferentes temperaturas del agua y predigan si el colorante de alimentos se dispersará de la misma manera en la misma cantidad de tiempo.
• Preguntas de discusión:
  
  • ¿Qué hizo que el colorante para alimentos se dispersara uniformemente por el agua?
  • ¿Cómo podría afectar la temperatura a la dispersión? ¿Por qué?

Dos globos

Esta actividad demuestra cómo la temperatura afecta el volumen.

Materiales

• Dos globos (inflados del mismo tamaño)
• Cubo de agua helada
• Cubo de agua caliente

Instrucciones de actividad

• Comience preguntando a los estudiantes cómo creen que un cambio de temperatura en el aire dentro de un globo afectará el tamaño del globo.
• Haga que los estudiantes escriban y dibujen sus predicciones y discútalas como clase.
• Sumerge un globo en el agua fría y el otro globo en el agua caliente.
• Espere varios minutos y luego compare los tamaños de los globos.
• Regrese cada globo a su balde original, espere varios minutos más y compare sus tamaños nuevamente.
• Haga que los estudiantes dibujen lo que ha sucedido y comparen los resultados con sus predicciones originales.
• Preguntas de discusión:
  
  • ¿Cómo afectó la temperatura a las moléculas?
  • ¿Por qué los cambios de temperatura afectaron el tamaño de los globos?

Agua en un frasco

Esta actividad a menudo desconcierta a los estudiantes y los anima a considerar cómo se comportan las partículas de aire cuando se enfrían.

Materiales

• Un frasco con tapa
• Hielo
• Agua

Instrucciones de actividad

• Llena un frasco con agua helada y aprieta la tapa.
• El agua comenzará a formarse en la tapa.
• Los estudiantes deben trabajar en grupos para explicar de dónde viene esta agua. (La mayoría de los estudiantes dirán erróneamente que proviene del interior del frasco).
• Pregunta de discusión:
  
  • Si el agua no vino del interior del frasco, ¿de dónde viene y por qué?

Lata mágica

Esta actividad seguramente hará que los estudiantes piensen en el modelo cinético. Los estudiantes tendrán dificultades para identificar lo que está sucediendo, pero trabajando juntos pueden tener algunas ideas.

Materiales

• Lata de refresco vacía
• Plato caliente
• Agua
• Tenazas
• Baño de hielo
• Cilindro graduado

Instrucciones de actividad

• Coloque aproximadamente 5 mililitros (mL) de agua en una lata de refresco vacía.
• Caliente la lata de refresco en la placa caliente (o sostenga la lata de refresco sobre la placa caliente con unas pinzas) hasta que el agua hierva.
• Una vez que el agua esté hirviendo, invierta rápidamente la lata en el baño de hielo dándole la vuelta y sumergiéndola en el baño de hielo.
• Pregunta de discusión:
  
  • ¿Por qué se derrumbó la lata? (Los estudiantes deben trabajar en grupos para pensar en algunas ideas y luego compartirlas con la clase).
  • Pista: cuando el agua hierve, las moléculas ocupan más espacio y el aire sale de la lata. Cuando el aire dentro de la lata se enfrió rápidamente, se condensó y la presión del exterior hizo que se colapsara.

Agua hirviendo

Mientras ver el agua hervir suena aburrido, esta actividad requiere que los estudiantes realicen mediciones de temperatura y creen e interpreten un gráfico de curva de calentamiento.

Materiales (por grupo de estudiantes)

• Plato caliente
• Termómetro
• Vasos (tamaño de 500 ml)
• Hielo
• Agua
• Papel cuadriculado
• Gafas de protección

Instrucciones de actividad

• Los estudiantes deben llenar sus vasos de precipitados con hielo, colocarlos en la placa calefactora y calentar lentamente el hielo hasta que se derrita y hierva.
• Haga que los estudiantes tomen la temperatura del agua en intervalos de 2 minutos. La temperatura inicial debe tomarse antes de colocar el vaso en la placa caliente y la temperatura final debe tomarse después de que el agua haya estado hirviendo durante 6 minutos.
• Una vez recopilados los datos, los estudiantes deben crear una gráfica en la que el eje x represente el tiempo y el eje y represente la temperatura.
• Los estudiantes deben etiquetar los estados y los cambios de fase en sus gráficos.
• Pregunta de discusión:
  
  • ¿Por qué hay mesetas en los puntos de cambio de fase?
• Extensión: compare la curva de calentamiento del agua con la curva de calentamiento de otras sustancias.