Unión metálica

	Autores: Mónica Hedrera y Luciana Colusi. Responsable disciplinar: Silvia Blaustein. Área disciplinar: Química. Temática: Partículas cargadas. Redes cristalinas. Interacciones electrostáticas. Nivel: Secundario, ciclo básico. Secuencia didáctica elaborada por Educ.ar.

Propósitos generales

• Promover el uso de los equipos portátiles en el proceso de enseñanza y aprendizaje.

• Promover el trabajo en red y colaborativo, la discusión y el intercambio entre pares, la realización en conjunto de la propuesta, la autonomía de los alumnos y el rol del docente como orientador y facilitador del trabajo.

• Estimular la búsqueda y selección crítica de información proveniente de diferentes soportes, la evaluación y validación, el procesamiento, la jerarquización, la crítica y la interpretación.

Introducción a las actividades

Un estudio submicroscópico de la estructura de un metal permite explicar con un modelo sencillo las propiedades que se observan a simple vista. A su vez, estas propiedades van a determinar los usos de esos metales y de sus aleaciones.

Una unión metálica es la fuerza de atracción electrostática entre los núcleos de los átomos metálicos y los electrones libres o móviles que se encuentran en su estructura. Es una estructura en capas y las fuerzas entre los núcleos y los electrones no tienen dirección única: la atracción se produce en todas las direcciones posibles (figura 1). Esto les otorga a los metales propiedades muy particulares, como su dureza y su maleabilidad, capacidad de adquirir diferentes formas.

Figura 1. Propiedades de los metales Fuente: Enciclopedia Encarta, Microsoft.

Objetivos de las actividades

Que los alumnos:

    • interpreten, a partir del uso de un modelo sencillo de los metales, la naturaleza eléctrica
       de la materia;

    • relacionen estructura con propiedades físicas;

    • planifiquen un experimento de laboratorio;

    • contextualicen históricamente el desarrollo de los materiales;

    • estudien el desarrollo de materiales de acuerdo con las necesidades de uso.

Actividad 1

Diagramas e interpretación

• Utilicen los programas BKChem o ACD/ChemSketch en su modalidad Draw, o las herramientas de dibujo del programa Writer de sus equipos portátiles y confeccionen un esquema sencillo de tres capas de la estructura de un metal, por ejemplo, cobre.

• Con ese diagrama, expliquen la conducción de electricidad y la maleabilidad de los metales.

• Expliquen qué ocurre cuando el metal conduce electricidad (qué partículas del metal se mueven) y qué modificación se produce cuando se le da forma (maleabilidad).

Experimento

Trabajen en grupos de cuatro o cinco.  Imagínense que cada grupo tiene un alambre de cobre y otro de aluminio. Planifiquen uno o más experimentos para probar que ambos metales conducen electricidad.

a) Planteen una hipótesis en relación con el problema presentado.

b) Describan los materiales necesarios y procedimientos para cada experimento.

c) Utilizando las herramientas de los programas Writer y Chemsketch de sus equipos portátiles, elaboren un documento que incluya: hipótesis, materiales, diagrama de los aparatos a utilizar y procedimientos.

d) Comparen las planificaciones de los grupos, para ello utilicen la plataforma Squeak.

e) Según el material con que cuente la escuela, seleccionen el experimento más adecuado y realícenlo. En el caso del aluminio, líjenlo antes de usarlo.

f) Tomen fotos de los materiales de laboratorio utilizados.

g) Elaboren un informe de laboratorio, utilizando las herramientas anteriores. Incluyan las fotografías que tomaron.

h) Realicen una puesta en común para compartir los resultados. También utilizando la plataforma Squeak.

Nota: el experimento puede incluir alguna variante para probar cuál de los dos metales es más conductor.

Actividad 2

Desde las Edades del Bronce y del Hierro, el ser humano utilizó los metales como materiales de guerra y como herramientas para cazar y construir. Con el tiempo fue descubriendo diferentes utilidades para esos materiales. En la actualidad, los metales son utilizados en la construcción, en electricidad, en joyería y en un sinnúmero de actividades.

a) Investiguen sobre el tema y luego, con el programa Cronos de sus equipos portátiles, elaboren una línea de tiempo que muestre, al menos, diez hechos significativos en la evolución del uso de los metales.

Actividad 3

Los metales fundidos pueden mezclarse, ya que sus estructuras atómicas son similares. Al enfriarse, se forma una mezcla homogénea, solución sólida, en la que los átomos de los diferentes metales se distribuyen uniformemente por todo el material. A esta mezcla se la denomina aleación. Tiene una estructura similar a la descrita para los metales pero como los átomos tienen diferente tamaño, presenta alteraciones que le dan propiedades diferentes de los metales puros. La mayor parte de las aleaciones son mezclas de dos o más metales, pero el acero es una mezcla de hierro (metal) y diferentes cantidades de carbono (que es un no metal).

a) Busquen en internet la composición, las propiedades características y los usos de las siguientes aleaciones:

         • Acero inoxidable
         • Duralium
         • Bronce
         • Soldadura

b) Utilicen las herramientas del OpenOffice para armar una tabla con la información encontrada. Si es posible, agreguen imágenes de objetos fabricados con cada aleación o tomen fotografías de ellos (para eso cuenta con los programas para tomar imágenes y editarlas).

Webgrafía recomendada

Elementos: Los metales

Metales

Minerales de hierro (Colección Materiales y materias primas, Canal Encuentro)