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El presente documento se puede reproducir total o parcialmente sin autorización previa del Comité Ejecutivo del PROGRAMA siempre que se indique la fuente y no se haga un uso del mismo que se desvíe de los fines educativos para los cuales fue concebido. Las áreas técnicas y operativas a cargo de la ejecución del PROGRAMA son responsables de la producción, diseño y selección de los contenidos.
Director Ejecutivo de ANSESDiego BossioDirectora General Ejecutiva del Programa Conectar IgualdadSilvina GvirtzCoordinadora General del Plan Escuelas de InnovaciónRomina CampopianoEste documento ha sido producido desde la Dirección de Comunicación y Contenidos del PROGRAMA CONECTAR IGUALDAD en el marco del Plan Escuelas de Innovación, por el siguiente equipo:Equipo del área de Ciencias Naturales
CoordinadoraMaría Joselevich
IntegrantesDiego Caraballo Elisa SchneiderGraciela Cucci Santiago VasconcelosVerónica Fantini Luciana LucchinaCecilia Ferrante Alejandra GonzálezAugusto Graieb Luciano IribarrenValeria Hurovich Martín Prieto
El capricho de la Duquesa
Revolución industrial
Industria textil
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Siglo XVIII
Desde 9300 adP
Cueva de las Manos(Santa Cruz, Argentina)
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¿De dónde salen los pigmentos?
Pigmentos
Naturales
Minerales
Vegetales
Animales
Artificiales
Hacia los años 1850 varios grupos de químicos se dedicaban, entre otras cosas, a obtener nuevas sustancias a partir de las conocidas, mediante reacciones químicas
En uno de estos equipos, en Alemania, William Perkin (que a los 18 años, cuando empezó a trabajar como químico, no tenía esa barba…) estaba tratando de obtener la quinina, un medicamento que se usaba contra la malaria, sin demasiado éxito…
…un buen día, para colmo, lo que obtuvo le manchó todos los artefactos que había usado. ¡Era un pigmento muy difícil de lavar!
Ni lerdo ni perezoso, Perkin patentó esa cosa púrpura como mauveína, y armó una empresa para comercializarla. El color púrpura era el más caro de obtener por otros medios.
Al tiempo Perkin era millonario, pero… tuvo algunos inconvenientes con otras compañías como la BASF y la Bayer. Después de algunos disgustos, como que BASF le patentara ¡un día antes que él! la forma de obtener un colorante rojo brillante, William finalmente volvió a la investigación en química orgánica…
El personaje de esta historia
Pero no nos apuremos… en el momento de nuestra historia, corría el año 1869 y Perkin, a sus treinta y tantos, era un tipo rico y triunfante en la vida, dueño de la primera empresa de colorantes sintéticos
Un buen día, se estaciona en Perkin & Cia. el carruaje de la extravagante Duquesa, venida de España…La Duquesa, como buena aristócrata que era, venía con un pedido medio caprichoso…
Perkin, iré al grano, necesito un buen
colorante... blanco-¿Blanco? Pero... acá somos expertos
en obtener los mas delicados colores... ¿Justo blanco tiene que ser?
- Mire… la gente de la competencia, que ya se le adelantó con el tema del rojo
brillante, no ha puesto tantos peros como usted...estuve con ellos ayer mismo
- Esta bien...esta bien... se lo conseguiré
- Recuerde nuestros tratos anteriores: este blanco tiene que ser único. Distinto a todos los blancos. No me venga con polvo de tiza... o no
recibirá mis euros
- No, claro que no. Será un blanco novedoso y exclusivo,
¡un nuevo color blanco!
Perkin & Cia.
La Duquesa aprovechó el saludo obligado de Perkin, y cuando éste le fue a besar la mano, le hizo ver de cerca -una vez más– sus uñas rojo BASF.
Después se marchó con sus siete caniches.
Cuando la Duquesa se alejaba, Perkin se quedó pensativo...¿cómo fue que llegué de querer curar la malaria a esto?
En fin -dijo en voz alta-... algún día venderé esta empresa... ¡y puso manos a la obra!
Lo primero que hizo fue tomar algunos materiales que conocía bien, los metales, y los sometió a distintos tratamientos, buscando que se pusieran blancos… Ahora vamos a trabajar nosotros… viendo qué fue lo
que encontró Perkin cuando prendió fuego algunos metales con los que estaba trabajando
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Miren los videos y tomen nota de todo lo que les
parezca importante para describir los cambios que
ocurren
Video 1Video 2
Quemando metales
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¿Qué está ocurriendo?
Aire
Metal
¿Qué rol piensan que juega el fuego en estos cambios?
Pigmento
Contestar en este cuadro
Perkin & Cia.
A esta altura habrán notado que gracias a mis conocimientos químicos, tengo el
problema de la duquesa CASI resuelto…
Y digo casi, porque habrán notado que buena mayor
parte del “pigmento”, ¡sale volando en el humo!
Bueno… entonces… hice lo que haría cualquiera… encendí el metal, lo tapé con un frasco …
Perkin, por supuesto, eligió trabajar con el metal que daba el pigmento blanco
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…y miren lo que ocurrió…
Quemando metales
Perkin & Cia.¡Si! Lo del frasco funcionó, el metal se quemó de todos modos…y entonces dije ¿cómo hacer para obtener más
pigmento?
De inmediato se me ocurrió quemar más metal, y ver si de esa forma lograba mayor cantidad de
pigmento.
Y diseñé un experimento: corté tres pedazos de metal, cada uno más grande que el otro, y uno a uno los encendí, los tapé con el frasco y, cuando se apagó la llama, junté el pigmento blanco y lo
pesé
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¿Cómo piensan que influye la cantidad de metal en la cantidad de pigmento que se obtiene?Imaginen los distintos tipos de resultados que podría obtener Perkin. Pueden usar el siguiente esquema para ordenar su respuesta:
¿Y que conclusiones sacarían ustedes en cada uno de esos casos?
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Quemando metalesEn estos videos podemos ver el experimento anterior. Presten mucha atención a las cantidades de metal y oxígeno presente, y a la cantidad de
pigmento obtenido
¿se corresponden estos resultados con alguno de los predichos por
ustedes?
Perkin & Cia.Después de estos alentadores
resultados… entusiasmado, metí 10cm de metal en el frasco… y vean lo que
ocurrió!!!!
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Resuman en la tabla los resultados de las experiencias anteriores…
Experiencia Largo de la cinta antes
Largo de la cinta después
Peso de pigmento obtenido
1
2
3
4
19
¿Se les ocurre alguna solución para poder quemar los 10 cm de metal? Piensen alguna idea antes de ver la solución de
Perkin…
Perkin & Cia.Claro… ¡era el frasco! Yo pensé lo mismo… y lo cambié por uno más
grande. El más grande que encontré en Perkin & Cía.…
Lo más importante para determinar la cantidad de pigmento que
podemos obtener es….
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Después de todo esto…¿qué será más importante para lograr quemar todo el metal: la cantidad de metal o el tamaño del
frasco?
Perkin & Cia.
Después de esto me puse a pensar cómo podría mejorar y confirmar
estos resultados…
Perkin no se contentó con sus conclusiones cualitativas, y repitió el esquema de variar la cantidad de magnesio y la cantidad de aire, pero esta vez haciendo uso de una balanza.
De manera parecida a lo que vimos en la experiencia de incineración de lana de acero, usó masas de metal y de oxígeno conocidas, y pesó lo que obtenía de pigmento al final de la reacción.
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Tabla 1 Tabla 2Experiencia Masa de Oxígeno (g)
Masa de Magnesio (g)
Masa total del sistema (g)
1 4,00 1,00
2 4,00 2,00
3 4,00 3,00
4 4,00 4,00
5 4,00 5,00
6 4,00 6,00
7 4,00 7,00
8 4,00 8,00
9 4,00 9,00
10 4,00 10,00
11 4,00 11,00
12 4,00 12,00
Experiencia Masa de Oxígeno
(g)
Masa de Magnesio
(g)
Masa total del
sistema (g)
13 1,00 15,00
14 2,00 15,00
15 3,00 15,00
16 4,00 15,00
17 5,00 15,00
18 6,00 15,00
19 7,00 15,00
20 8,00 15,00
21 9,00 15,00
22 10,00 15,00
23 11,00 15,00
24 12,00 15,00
25 13,00 15,00
26 14,00 15,00
27 15,00 15,00
28 16,00 15,00
Lleven estos datos a una planilla de cálculo y calculen la
masa total del sistema
Las tablas que siguen son parecidas a las que completaron ustedes. Resumen los resultados a los que llegó Perkin en varios experimentos:
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Pegar acá el gráfico
Elaboren gráficos en los que podamos ver en un eje la masa total del sistema, y en el otro la masa de magnesio (Tabla 1)
u oxígeno (Tabla 2).
La mitad de la clase debe trabajar con la Tabla 1, y
la otra mitad con la Tabla 2
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Tabla 3
Tabla 4
Ya analizamos como cambia la cantidad de masa del sistema en cada conjunto de experiencias...
Experiencia Masa de Oxígeno (g)
Masa de Magnesio (g)
Masa total del sistema (g)
Masa de pigmento (g)
1 1,00 15,00 16 2,522 2,00 15,00 17 5,043 3,00 15,00 18 7,564 4,00 15,00 19 10,15 5,00 15,00 20 12,66 6,00 15,00 21 15,17 7,00 15,00 22 17,628 8,00 15,00 23 20,159 9,00 15,00 24 22,67
10 10,00 15,00 25 24,8811 11,00 15,00 26 24,8612 12,00 15,00 27 24,8913 13,00 15,00 28 24,8814 14,00 15,00 29 24,8715 15,00 15,00 30 24,8816 16,00 15,00 31 24,86
Experiencia Masa de Oxígeno (g)
Masa de Magnesio (g)
Masa total del sistema (g)
Masa de pigmento (g)
1 4,00 1,00 5,00 1,662 4,00 2,00 6,00 3,303 4,00 3,00 7,00 4,984 4,00 4,00 8,00 6,635 4,00 5,00 9,00 8,296 4,00 6,00 10,00 10,037 4,00 7,00 11,00 10,078 4,00 8,00 12,00 10,069 4,00 9,00 13,00 10,07
10 4,00 10,00 14,00 10,0811 4,00 11,00 15,00 10,0812 4,00 12,00 16,00 10,07
Ahora incluimos en las tablas una nueva columna, en la que registramos cuál fue la
masa de pigmento obtenida en cada experiencia.
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Tabla 3
Experiencia Masa de Oxígeno (g)
Masa de Magnesio (g)
Masa total del sistema (g)
Masa de pigmento (g)
1 4,00 1,00 5,00 1,662 4,00 2,00 6,00 3,303 4,00 3,00 7,00 4,984 4,00 4,00 8,00 6,635 4,00 5,00 9,00 8,296 4,00 6,00 10,00 10,037 4,00 7,00 11,00 10,078 4,00 8,00 12,00 10,069 4,00 9,00 13,00 10,07
10 4,00 10,00 14,00 10,0811 4,00 11,00 15,00 10,0812 4,00 12,00 16,00 10,07
Las tablas 3 y 4 tienen más columnas que las tablas 1 y 2. Antes graficamos cómo cambiaba la masa total del sistema cuando iba cambiando la masa de magnesio presente.Ahora les pedimos algo equivalente, pero queremos ver en el mismo gráfico como cambia la masa total del sistema y la masa de pigmento obtenida cuando cambia la cantidad de magnesio presente.
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Pegar acá el gráfico
Elaboren gráficos en los que podamos ver cómo cambió la masa total del sistema y la masa del pigmento
formada cuando cambia la masa de magnesio (Tabla 3) u oxígeno (Tabla 4) en las experiencias.
Quienes trabajaron con la Tabla 1 ahora sigan con la 3, y quienes se basaron en la Tabla 2 ahora utilicen la Tabla 4
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Contesten las siguientes preguntas, volviendo a los
gráficos cuando sea necesario
Observen cómo cambia la masa de pigmento que se obtiene cuando va aumentando la masa de magnesio o de oxígeno presente ¿Observan algo particular? ¿Cambia siempre de la misma manera?…….
¿Qué observan a partir de la experiencia 6 (Tabla 3) y 10 (Tabla 4)?………
¿Qué interpretación le pueden dar al hecho de que a partir de un cierto valor la masa de productos obtenida deje de cambiar? ……….
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Contesten las siguientes preguntas, volviendo a los
gráficos cuando sea necesario
¿Podría la curva correspondiente a la masa de pigmento cruzar por encima a la de la que graficaron al principio? ¿Qué representa la diferencia de masas entre ambas curvas en cada punto?……
Y para terminar: ¿qué masas de magnesio y oxígeno les parece que debe utilizar Perkin para obtener la mayor masa de pigmento mineral posible sin desperdiciar ninguna de las dos materias primas? ……….
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¿A qué resultados llegó cada grupo?
Una parte del curso trabajó con experiencias en que se mantuvo fija la cantidad de oxígeno, y la otra con casos en los que no se cambió la cantidad de magnesio.
Puesta en común
Si tomara 6g de oxígeno, ¿cuál sería la masa óptima de
magnesio que tendría que utilizar? ¿Y si tomara 20g?
¿Cometió alguno de los grupos un error?
¿Cómo puede ser que lleguemos a resultados
tan distintos?
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La siguiente tabla tiene datos obtenidos en experiencia similares a las que vimos en esta clase.
La diferencia es que en esta tabla solamente se indican las cantidades que reaccionan sin que sobre nada.
Todo tiene que ver con todo…
Pigmento mineral MetalMasa de oxígeno
Masa de metal
Marrón de cadmio
Cadmio 10 g 70 g de cadmio
Blanco de zinc Zinc 10 g 41 g de zinc
Negro de cobre Cobre 10 g 40 g de cobre
Azul de cobalto Cobalto 10 g 37 g de cobalto
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Además, ustedes conocen una teoría, que han aprendido en años anteriores, que propone un modelo para decir “cómo es” la materia a nivel microscópico. Es la teoría que habla de la existencia de los átomos.
1) Usando los datos de la tabla, y sabiendo que en estos pigmentos los elementos metálicos y el oxígeno se combinan en una relación 1 a 1, ¿podrían ordenar los átomos metálicos por su masa atómica de menor a mayor?
Cd
Zn
Cu
Co
2) Con estos mismos datos, ¿pueden decir si hay alguno de ellos cuya masa sea mayor a la del oxígeno?
Todo tiene que ver con todo…
Perkin logró obtener el pigmento blanco, y la duquesa cumplió con su pago…
…pero ustedes, como Perkin, se estarán preguntando para qué quería la duquesa su blanco pigmento…
La verdad, nunca se supo a ciencia cierta… pero hay quienes afirman que …
Sí… ¡lo uso para teñir mis canas, que son
únicas!
Módulo de Ciencias Naturales - Plan Escuelas de Innovación Programa Conectar igualdad - ANSES
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https://escuelasdeinnovacion.conectarigualdad.gob.ar/
(Aula Virtual)
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