Profesor - Actividad 8

Interacciones moleculares

Tiempo estimado: 

• 50 minutos.

Tipo de actividad: 

• POE?

Objetivo didáctico:

• Que el alumno, a través de la observación de experimentos tipo cátedra, pueda darle explicación a los fenómenos apreciados contextualizando algunos conceptos adquiridos. 

Objetivos de aprendizaje:

• Que el alumno identifique a los polímeros y plásticos como materiales suceptibles a reaccionar químicamente con otros materiales.
• Que el alumno sea capaz de explicar molecularmente cambios físicos y químicos que caracterizan a algunos polímeros y plásticos.

Material requerido:

• Computadora, con proyector y videocámara.
• Aproximadamente 10 g. de UNICEL cortado en trozos.
• 50 mL de acetato de etilo
• 50 mL de acetona
• Un palillo de brochetas

Dificultades de aprendizaje asociadas al tema.

• Los alumnos consideran la disolución como un cambio químico.
• Los alumnos tienen problemas para comprender la polaridad de los principales grupos funcionales orgánicos. 
• Los estudiantes sotienen la creencia de que una macromolécula es visible al ojo humano. 

Descripción de la actividad:

El profesor presentará un experimento de cátedra y la proyección de un video. A partir de las observaciones que haga al respecto, los estudiantes contestarán grupal y colectivamente las preguntas planteadas. A partir de las observaciones realizarán también actividades extraclase para complementar  su aprendizaje. 

Desarrollo de la actividad:

Como se ha indicado en actividades previas, el profesor se encargará de enfocar con la videocámara de tal manera que las actividades demostrativas que realice puedan ser claramente proyectadas a todo el grupo.

El profesor comenzará la primera demostración indicando a los alumnos de que el UNICEL, es un material moldeado obtenido a partir de poliestireno expandido. Indicar que es un plástico debido a que es un polímero moldeado. Preguntar a los alumnos secuencialmente: 

Si el polímero se llama poliestireno ¿Cómo se llamará el monómero?

Si el monómero es estireno... estirENO ¿el poliestireno se obtendrá por adición o por condensación?

¿El unicel será un polímero o un plástico?

Cabe mencionar de que el profesor debe proporcionar el tiempo necesario para que sean los alumnos quienes respondan las preguntas que meramente son de repaso, y que no debe mencionar la siguiente pregunta si no se ha resuelto la anterior.

Indicar brevemente de que el unicel se trata de un termoplástico que se mezcla con un disolvente expansor que se encuentra en fase líquida, y que al ser calentado, el disolvente se evapora distribuyéndose en el material en forma gaseosa formando distribuyéndose en forma de burbujas en el poliestireno sólido. 

Una vez ejecutado lo anterior, el docente colocará 50 mL de acetona en un vaso de plástico opaco de una capacidad sugerida de 500 mL debidamente etiquetado. Posteriormente sumergirá lentamente y uno a uno aproximadamente 5 g. de trozos de unicel haciendo énfasis que durante que cambio físico observado el desprendimiento de burbujas corresponde al agente expansor, que está misteriosamente siendo separado de las redes de poliestireno. 

Observación: NO utilizar vasos de plástico transparentes lisos, ya que están hechos de poliestireno que es sensible al contacto con los disolventes orgánicos como la acetona y el acetato de etilo. Se debe utilizar vaso opaco. Es imprescindible ejecutar el experimento antes de presentarlo frente a grupo, con la finalidad de asegurar de que el material elegido puede ser utilizado para ilustrar claramente los fenómenos descritos en la actividad. 
A continuación se muestran para el profesor, como ejemplos, vasos que son transparentes y lisos y que no deben utilizarse en el experimento:

A continuación se muestran el ejemplo de un vaso que sí puede ser utilizado en el experimento

Preguntar a los alumnos secuencialmente, respetando la indicación de no proceder a la siguiente pregunta sin que se los alumnos hayan contestado la anterior.

1. ¿Las burbujas liberadas al sumergir unicel en acetona son de aire?
2. Con el palillo de brocheta, retirar el sólido blanco obtenido. Mostrarlo a los alumnos. 
3. Considerando que el fenómeno observado se trata de un cambio físico... ¿Qué material será el sólido blanco obtenido?
4. ¿Qué pasó con el agente expansor?
5. ¿Por qué el recipiente donde está contenido el disolvente no se vio perturbado?

A continuación, el profesor colocará en un vaso de plástico opaco, cuya capacidad se recomienda sea de 500 mL para que el experimento sea más evidente, 50 mL de acetato de etilo. Posteriormente sumergirá lentamente aproximadamente 5 g. de trozos de unicel, uno a uno, indicando que el fenómeno ocurrido es muy similar a la acetona. En este caso no quedará ningún residuo sólido visible. Preguntar a los alumnos:

Considerando que el fenómeno ocurrido es un cambio físico...

1. ¿Por qué en el caso del acetato de etilo, después de sumergir el unicel no hubo residuo sólido visible?
2. ¿Por qué el recipiente que contiene al acetato de etilo no se ve dañado al estar en contacto con el disolvente?
3. ¿Con qué disolvente interaccionan mejor las largas moléculas de poliestireno?

• Acetona

• Acetato de etilo

Contestadas estas preguntas, el profesor explicará a los alumnos que los polímeros y plásticos son materiales susceptibles a interaccionar físicamente a nivel molecular con otros materiales, y atenderá las dudas que surjan por parte de los alumnos derivados de la demostración y de la explicación.



Posteriormente, procederá a mostrar el video VIDEO0108.AVI en donde se ilustra la diferente dificultad de rasgado de una hoja de plástico dependiendo la dirección en la cuál se lleve a cabo la incisión. Este fenómeno se explica molecularmente de acuerdo con el acomodamiento de las cadenas de polímeros y las interacciones que hay entre ellas. El profesor proyectará el video durante 2 ocasiones, y posteriormente mencionará las siguientes preguntas:

• ¿Por qué es más fácil rasgar la hoja de plástico en un sentido que en otro?
• En equipos de 2 personas, hagan, en su cuaderno, un dibujo que ocupe toda una página y que represente cómo las moléculas del material están ordenadas, o acomodadas de tal forma que favorecen o dificultan el rasgado. Recuerden que los polímero son largas cadenas de monómeros. Para esta actividad, el profesor les dará aproximadamente 5 minutos de tiempo para que los estudiantes realicen su representación gráfica. Transcurrido el tiempo, el profesor seleccionará al azar 5 creaciones, y frente a grupo, haciendo uso de la videocámara y el proyector si es necesario, indicará si se trata de una representación aceptable o no, retroalimentando a los alumnos sobre los aciertos y errores del modelo propuesto. El profesor debe evitar cualquier comentario despectivo con respecto a los dibujos seleccionados.