Sistemas multicomponentes

¿Por qué elegimos este tema?

Los sistemas formados por varios materiales, donde al menos un componente se halla en estado lí­quido, son frecuentes a nuestro alrededor. Ejemplos de estos sistemas son las soluciones (como la salmuera), las suspensiones (como algunos jarabes medicinales), las emulsiones (como la mayonesa), las pastas y los geles (como la gelatina).

En las propuestas más habituales para este ciclo es común hallar, en la bibliografí­a, abundantes referencias a las soluciones, pero, en el caso de los demás tipos, estos se hallan poco representados. Por ese motivo, esta propuesta plantea un trabajo con los diferentes sistemas de esta clase, y lo desarrolla desde dos dimensiones: la primera conceptual, para ayudar al alumno a sistematizar algunas propiedades de estos sistemas detectadas en exploraciones y experimentos, y la segunda procedimental, al trabajar el control de variables, la cuantificación de masas y volúmenes, las técnicas de separación de mezclas y la planificación de experiencias. Además, es importante destacar que los aprendizajes que se cumplan en torno a este tema permitirán a las chicas y los chicos abordar, en ciclos posteriores, la construcción de modelos microscópicos.

Por otro lado, el trabajo que se desarrolle en clase en función de estas estrategias u otras similares permitirá al estudiantado construir algunas ideas sobre: la abundancia de estos sistemas en la naturaleza y en los productos artificiales que se usan habitualmente en los hogares, la posibilidad de separar los componentes, la relación entre las propiedades del sistema y las de sus componentes y la variación de algunas propiedades en función de la composición.

Secuencia didáctica

El nombre único que se da en lenguaje cotidiano a algunos sistemas multicomponentes suele ser un obstáculo para reconocer que, en verdad, están formados por varios materiales. Por esta razón, las y los estudiantes tienden a tomar sistemas como la leche, la gelatina, el agua de mar o la pomada para zapatos como si fueran un único material. Esta sensación a veces se refuerza cuando, en el lenguaje cotidiano, se afirma que son «puros», si bien esta pureza reviste un sentido diferente de la noción química de sustancia pura. La secuencia de actividades que presentamos a continuación puede ayudarte para que presentes y trabajes con tus estudiantes varios casos que significan un desafío a sus ideas previas.

Es necesario que ellas y ellos aprendan a «desconfiar» de la impresión visual de homogeneidad tí­pica de estos sistemas.

Actividad 1

Una primera actividad que podrí­as proponerles es demostrarles cómo se separan los componentes de un sistema mixto, por ejemplo, de una bebida gaseosa. Para ello, podés separarla por destilación, con un aparato sencillo formado por un tubo con tapón agujereado por el que pasa un tubo de vidrio acodado y, luego, hacerles comprobar que el líquido condensado es agua. Cuando hayan completado la demostración, la reflexión sobre esta actividad puede encaminarse hacia preguntas como: «¿dónde estaba el agua antes de hacer la destilación?», para luego pasar a discutir diferentes ideas, en este caso: la idea de la preexistencia del componente agua en el sistema.

Actividad 2

Como una primera parte de la actividad podés proponerles que busquen información acerca de otros sistemas mixtos presentes en el entorno cotidiano. Para ello pueden leer las etiquetas de los productos y ver cuáles son sus componentes. Para esta tarea, podrí­an utilizar, entre otros, envases de mayonesa, lustramuebles, brillametales, vinagre, cera para pisos, champús y cosméticos.

En el aula, también podés demostrar la técnica de algunas operaciones de separación de mezclas, como la filtración, el reposo y la decantación; la disolución de algún componente, y proponer su uso para que las y los estudiantes separen algún sistema, por ejemplo, vino (destilando), dentí­frico (agregando agua y decantando) o mayonesa (agregando aguarrás y decantando).

Hacé hincapié en que los procedimientos de separación aprovechan las diferentes propiedades de los componentes.

En una segunda etapa de esta actividad, podrás focalizar la tarea acercándote con tus estudiantes a la idea de que los componentes de estos sistemas pueden presentarse en diferentes proporciones. Con este propósito, podés presentarles experiencias que requieran mezclar cantidades predeterminadas de los componentes, por ejemplo, para preparar una mayonesa, una tinta, un almíbar o una solución de sal para conservar un alimento.

Mientras realizan algunas de estas experiencias u otras similares, haceles notar que algunas propiedades del sistema dependen de la proporción, por ejemplo, si la cantidad de sal en una salmuera no es suficiente, no cumplirá con el objetivo de conservar el alimento. Además de otros contenidos provechosos, trabajar la idea de proporción de componentes te dará una oportunidad para ejercitar las diversas formas de expresar la composición en unidades del sistema métrico (gramos, litros), y para usar los instrumentos de medición apropiados.

Algunos experimentos posteriores que pueden servir para trabajar la idea de relación entre composición y propiedades implican actividades donde se mantienen constantes las variables, pero con la sola excepción de una, que se modifica gradualmente. Como ejemplo, podrías sugerirles:

1. Estudiar el sistema talco-agua: para una cantidad fija de talco, averiguar la proporción de agua que es necesario agregar para que se pueda untar, pero no fluya (pasta). Y, luego, comparar con un sistema donde la fase líquida sea distinta, por ejemplo, aceite.
2. Estudiar el sistema agua-azúcar: para una cantidad fija de agua, constatar cuál es el efecto en la temperatura de ebullición al agregarle cantidades crecientes de azúcar (ejemplo de solución).

Sugerencias para seguir trabajando

El trabajo con soluciones también permite estudiar el proceso de disolución (no tratado en esta propuesta), y realizar experiencias para mostrar saturación o formación de cristales por evaporación.

En relación con el área de Tecnologí­a, es importante recordar que la producción de algunos de los ejemplos aquí utilizados implica llevar a gran escala las operaciones de laboratorio, lo que requiere equipamientos especiales que podrí­an mostrarse al estudiantado durante alguna visita a una fábrica o mediante esquemas, fotos o videos, para que los puedan comparar con la forma de llevar a cabo la operación en pequeña escala.

A su vez, la noción de composición de un sistema mixto es muy importante desde el punto de vista de la Biología, para avanzar en la construcción de la idea de homeostasis.

Notas de accesibilidad

Descripción de ilustración de tubo de ensayo

Hay un tubo de ensayo al fuego con gaseosa en su interior evaporándose. El tubo tiene una tapa de corcho dentro del cual hay un delgado tubo de vidrio doblado. Sobre el tubo hay una flecha con dirección al extremo opuesto al corcho y se lee: «Se enfría». De ese extremo, cae agua que se vierte sobre un vaso. En la ilustración, están señaladas las siguientes partes: gaseosa cola, fuego, corcho, tubo de vidrio doblado y agua.