Plan de Clase | Metodología Activa | Soluciones: Solubilidad

Supuestos: Este Plan de Clase Activo supone: una clase de 100 minutos de duración, estudio previo de los alumnos tanto con el Libro, como con el inicio del desarrollo del Proyecto, y que se elegirá una sola actividad (de las tres sugeridas) para ser realizada durante la clase, ya que cada actividad está diseñada para ocupar gran parte del tiempo disponible.

Objetivos

Duración: (5 - 7 minutos)

La etapa de Objetivos es esencial para guiar tanto al profesor como a los alumnos sobre lo que será el foco de aprendizaje durante la clase. En esta etapa, los objetivos se delinean de forma clara para que todos los involucrados comprendan las metas de aprendizaje. Al establecer estos objetivos, los alumnos se preparan para las actividades prácticas que seguirán, conscientes de lo que se espera que aprendan y apliquen.

Objetivos Principales:

1. Capacitar a los alumnos para identificar y verificar el límite de solubilidad de una sustancia en un disolvente.

2. Desarrollar la habilidad de comprender y explicar cómo la solubilidad varía con la temperatura.

3. Habilitar a los alumnos para realizar cálculos que determinen la cantidad máxima de soluto que puede disolverse en una cantidad específica de disolvente, en diferentes condiciones de temperatura.

Objetivos Secundarios:

1. Estimular la colaboración entre los alumnos durante las actividades prácticas para fomentar el aprendizaje mutuo.

Introducción

Duración: (15 - 20 minutos)

La Introducción sirve para involucrar a los alumnos y revisar conceptos clave de solubilidad, preparando el terreno para las actividades prácticas. Las situaciones problema incentivan a los alumnos a pensar críticamente y aplicar el conocimiento previo de forma práctica y contextualizada. La contextualización, a su vez, muestra la relevancia del tema en la vida cotidiana, aumentando el interés y la percepción de la importancia del estudio de la solubilidad.

Situaciones Basadas en Problemas

1. Imagina que tienes que preparar una solución saturada de sal en agua para un experimento químico. ¿Cómo determinarías la cantidad máxima de sal que puede disolverse en 100 ml de agua a 20°C?

2. Estás en una cocina y necesitas hacer una limonada bien dulce. Al mezclar azúcar y agua, notas que después de añadir 200 g de azúcar, el líquido todavía está claro. ¿Cómo podrías determinar si es posible disolver más azúcar en el agua?

Contextualización

La solubilidad no es solo un concepto abstracto de la química; tiene aplicaciones prácticas en diversas áreas, desde la industria farmacéutica hasta la culinaria. Por ejemplo, la capacidad de entender cómo la temperatura afecta la solubilidad es crucial para la producción de medicamentos y para la creación de nuevas formulaciones. Además, la capacidad de controlar la solubilidad es esencial en la preparación de bebidas, como tés y cafés, donde la cantidad de soluto disuelto puede alterar drásticamente el sabor y la eficacia del producto final.

Desarrollo

Duración: (75 - 85 minutos)

La etapa de Desarrollo está diseñada para que los alumnos apliquen de forma práctica y contextualizada los conceptos de solubilidad, enfocándose en la determinación del límite de solubilidad y en la variación con la temperatura. A través de las actividades, los alumnos podrán visualizar y manipular los fenómenos de disolución, favoreciendo un aprendizaje más significativo y duradero. Cada actividad está estructurada para fomentar la investigación, el trabajo en equipo y la habilidad de comunicación, esenciales para el desarrollo científico.

Sugerencias de Actividades

Se recomienda realizar solo una de las actividades sugeridas

Actividad 1 - La Carrera de los Cristales

> Duración: (60 - 70 minutos)

- Objetivo: Determinar la solubilidad de diferentes sustancias en agua y cómo esta solubilidad varía con la temperatura.

- Descripción: En esta actividad, los alumnos serán desafiados a determinar la solubilidad de diferentes sustancias en agua a diferentes temperaturas. Deberán preparar soluciones saturadas de sal, azúcar y bicarbonato de sodio en agua a diferentes temperaturas y evaluar visualmente la saturación. El objetivo es determinar qué sustancia es más soluble en agua y cómo la temperatura afecta la solubilidad.

- Instrucciones:

• Dividir la clase en grupos de hasta 5 alumnos.

• Cada grupo recibe 3 viales con agua y termómetros, y 3 muestras sólidas de sal, azúcar y bicarbonato de sodio.

• Los alumnos deben pesar cada muestra sólida y anotar el peso inicial.

• Luego, deben añadir la primera muestra a un vial y agitar hasta que deje de disolverse, registrando la temperatura. Esto se hará para cada sólido a diferentes temperaturas.

• Después de la disolución, los alumnos deben filtrar la solución para remover cualquier sólido no disuelto y pesar nuevamente el vial para calcular la masa de sólido disuelto.

• Utilizar los datos para crear un gráfico de solubilidad en función de la temperatura para cada sustancia.

Actividad 2 - El Misterio de la Limonada Dulce

> Duración: (60 - 70 minutos)

- Objetivo: Determinar la solubilidad máxima de azúcar en agua a diferentes temperaturas, utilizando métodos de calentamiento y enfriamiento.

- Descripción: Los alumnos son desafiados a determinar si es posible disolver más azúcar en agua ya saturada. Deben usar métodos de calentamiento y enfriamiento para probar la solubilidad del azúcar en agua a diferentes temperaturas. El desafío es intentar disolver la mayor cantidad de azúcar posible y determinar la solubilidad máxima a cada temperatura probada.

- Instrucciones:

• Los alumnos forman grupos de hasta 5 personas y reciben 1 litro de agua y 500 g de azúcar.

• Cada grupo debe crear una solución saturada de azúcar en agua a temperatura ambiente, agitando hasta que no se disuelva más.

• Una vez que la solución esté saturada, deben dividirla en partes iguales y probar la solubilidad del azúcar en diferentes temperaturas, utilizando baños maría y hielo.

• Los alumnos deben registrar la cantidad de azúcar añadida y la temperatura para cada prueba. También deben observar visualmente si el azúcar se disuelve completamente o si hay cristales en el fondo.

• Con los datos recogidos, deben calcular la solubilidad máxima del azúcar en agua a cada temperatura.

Actividad 3 - La Fiesta de los Flotantes y Hundidos

> Duración: (60 - 70 minutos)

- Objetivo: Relacionar la solubilidad de sustancias en agua con la densidad de las soluciones y el comportamiento de los objetos sumergidos.

- Descripción: En esta actividad lúdica, los alumnos explorarán la solubilidad de diferentes sustancias en agua de una manera no convencional. Deberán preparar soluciones saturadas de sal, azúcar y bicarbonato de sodio, y probar si varios objetos (como monedas, palitos o pequeños juguetes) flotan, hunden o permanecen suspendidos en la solución, basándose en la densidad de la solución.

- Instrucciones:

• Los alumnos son divididos en grupos y cada grupo recibe 3 soluciones saturadas de diferentes sustancias en agua.

• También reciben una variedad de objetos de diferentes densidades.

• Los alumnos deben probar cada objeto en las diferentes soluciones y registrar si el objeto flota, hunde o permanece suspendido.

• Después de probar todos los objetos en las soluciones, deben intentar explicar los resultados basándose en la solubilidad de las sustancias y en la densidad de las soluciones.

Retroalimentación

Duración: (15 - 20 minutos)

La finalidad de esta etapa de retroalimentación es consolidar el aprendizaje, permitiendo que los alumnos articulen lo que aprendieron y reflexionen sobre el proceso investigativo. La discusión en grupo ayuda a reforzar los conceptos de solubilidad y su relación con la temperatura, además de promover habilidades de comunicación y colaboración. Este momento también sirve para que el profesor evalúe la comprensión de los alumnos y aclare cualquier duda restante.

Discusión en Grupo

Para iniciar la discusión en grupo, el profesor debe pedir que cada grupo comparta sus hallazgos y resultados de las actividades. Es importante que los alumnos describan los procedimientos utilizados, las observaciones realizadas y las conclusiones alcanzadas. El profesor puede comenzar con un breve repaso de las actividades realizadas, destacando la importancia de entender la solubilidad y cómo se relaciona con el mundo real, como en la preparación de alimentos o en procesos industriales.

Preguntas Clave

1. ¿Cuáles fueron los principales desafíos que enfrentaron al determinar la solubilidad de las sustancias a diferentes temperaturas?

2. ¿Cómo afectó la temperatura la solubilidad de las sustancias probadas? ¿Hubo alguna sorpresa en los resultados?

3. ¿Cuál es la importancia de entender la solubilidad en aplicaciones prácticas, como en la industria o en la vida diaria?

Conclusión

Duración: (5 - 10 minutos)

La Conclusión sirve para consolidar el aprendizaje, permitiendo que los alumnos articulen lo que aprendieron y comprendan la aplicabilidad de los conceptos estudiados. Además, ayuda a reforzar la conexión entre teoría y práctica, asegurando que los alumnos no solo absorban el conocimiento, sino también reconozcan su relevancia y utilidad. Esta etapa es esencial para garantizar que los alumnos salgan de la clase con una comprensión clara y profunda del tema, listos para aplicar el conocimiento en futuras situaciones.

Resumen

En esta sección final, el profesor debe recapitular y resumir los puntos principales tratados durante la clase, enfatizando la determinación de la solubilidad de diferentes sustancias en agua y cómo esta solubilidad varía con la temperatura. Es importante revisar las técnicas de preparación de soluciones saturadas y los métodos utilizados para calcular la solubilidad máxima.

Conexión con la Teoría

La clase de hoy conectó teoría y práctica de forma integrada, permitiendo a los alumnos no solo entender los conceptos de solubilidad a un nivel molecular, sino también aplicarlos en situaciones prácticas y experimentales. Las actividades propuestas sirvieron como un puente para aplicar los conocimientos teóricos en contextos reales y cotidianos, como en la industria alimentaria y farmacéutica.

Cierre

Finalmente, es crucial destacar la importancia de la solubilidad en la vida diaria, como en la preparación de alimentos o en la producción industrial, donde el control preciso de la solubilidad es esencial para garantizar la calidad y eficacia de los productos. Los conceptos explorados hoy son fundamentales para la comprensión de muchos procesos químicos y para la resolución de problemas prácticos que surgen en diversas áreas.