A lo largo de la escolaridad, las alumnas y los alumnos conocen, comparan, observan y describen diferentes cambios que les pueden ocurrir a los materiales. Generalmente se trata de cambios físicos -mezclas y separaciones, cambios de estado-. En el recorrido didáctico que proponemos a continuación, se aborda otro tipo de interacción entre los materiales, las transformaciones químicas.

A partir de situaciones de exploración y experimentación, esperamos que las alumnas y los alumnos de sexto año reconozcan que a diferencia de lo que ocurre durante los cambios de estado, en los cambios químicos, se forman materiales nuevos, que presentan propiedades distintas de las de los materiales de partida. 

Nos parece central pensar que el abordaje de estos contenidos conlleva la enseñanza de unos modos de conocer particulares: la formulación de anticipaciones, el registro de las observaciones en tablas y cuadros comparativos, el análisis de los resultados, la discusión y el intercambio de ideas, la organización con otras y otros para realizar una tarea, por mencionar algunos ejemplos. 

Nos parece importante señalar que esta propuesta de enseñanza cobrará sentido en la medida en que sea enriquecida y resignificada a partir de la contextualización para cada realidad grupal e institucional.

Orientaciones didácticas para la implementación de las actividades

ACTIVIDAD 1 

UN PROBLEMA SOBRE LOS CAMBIOS

El objetivo de esta actividad es por un lado poner en circulación los saberes y las experiencias de las alumnas y los alumnos en torno a los contenidos de enseñanza y por otro lado, formular algunas preguntas o planteos que instalen el sentido de realizar el recorrido didáctico que sigue a continuación. En cuanto a las ideas previas, esta instancia es una oportunidad para que la maestra o el maestro indague si en la trayectoria escolar del grupo han estudiado los estados de agregación de los materiales y los cambios de estado. En caso que no hayan abordado estos contenidos anteriormente, este recorrido posibilita un acercamiento a los mismos. Les dejamos al final de este documento un texto que caracteriza los estados de agregación y los cambios de estado, tomados de la propuesta para quinto año (ver Anexo).

Si bien es esperable que las chicas y los chicos comenten que la manteca se debe haber quemado, probablemente no reparen en la diferencia que hay entre los cambios que le ocurren a la manteca cuando se calienta por un tiempo breve -cambio de estado- y los que le ocurren si se la calienta durante un tiempo más extenso -combustión-.

En cuanto a la organización de esta actividad, dado que se requiere el uso de una fuente de calor, una posibilidad es que la o el docente muestre lo que ocurre al calentar la manteca o que realicen la experiencia en grupos. Es importante tener en cuenta que todas y todos puedan observar y reconocer los cambios que ocurren durante todo el proceso, ya que será en base a qué características se modifican o se conservan en los materiales, que podrán analizar si se trata de cambios de estado o de transformaciones químicas. Una alternativa sería proyectar el video, sin dejar de contemplar que la realización de la experiencia en el aula, permite notar la producción de un olor “a quemado”, que también puede ser reconocido como evidencia de un cambio químico.  

Para reconocer y describir cómo es la manteca antes y después de entregarle calor durante los diferentes tiempos de exposición se podrá orientar con preguntas tales como: ¿Cómo es la manteca antes de calentarla? ¿De qué color? ¿Tiene olor? ¿Cómo es su forma? ¿Y su estado de agregación? ¿Y cómo son sus características mientras se calienta? ¿Y cómo después de un tiempo? 

Es esperable arribar a la idea de que al aumentar la temperatura, la manteca cambia de estado sólido a líquido, pero si aumenta la exposición al calor, se produce un cambio de color (y de olor) que puede interpretarse como signo de la aparición de nuevas sustancias. Es en ese caso, que empezamos a pensar que los materiales antes y después de la interacción con el calor no son los mismos, sino que se forman nuevos materiales con características diferentes a las de los iniciales, es decir, que ocurre una transformación química.

ACTIVIDAD 2

Las ideas a las que se aproximaron en la actividad 1 y  la pregunta que quedó planteada le dan sentido a la realización de la actividad 2: ¿Pasará lo mismo que pasó con la manteca si se calientan otros materiales durante un tiempo corto?  

En un primer momento, de modo de recuperar las ideas acerca de los cambios de estado que han construido hasta el momento las y los estudiantes, se puede formular un intercambio oral con interrogantes como: ¿Se puede hacer que un material sólido se haga líquido? ¿Cómo harían? ¿Conocen algún ejemplo? ¿Se puede hacer que un líquido se haga sólido? ¿Cómo harían? ¿Conocen algún ejemplo? ¿Y los líquidos, pueden hacerse gases, y viceversa? ¿Qué características piensan que cambiarían en cada caso?

¿Pasará lo mismo que pasó con la manteca después de calentarla un tiempo corto?

En un segundo momento, se podrán presentar los materiales para usar en la experiencia y propiciar una discusión similar: ¿Qué piensan que va a ocurrir con estos materiales cuando los calentemos? ¿Cambiarán o seguirán siendo los mismos materiales? ¿Cómo nos podremos dar cuenta?

La selección de los materiales tiene que contemplar, por un lado, el criterio de diversidad en cuanto a los cambios que queremos que sean observables. Es decir, que algunos materiales sólidos cambian de estado a líquido a determinada temperatura y que hay otros, como el aluminio, por ejemplo, no cambian de estado en cualquier circunstancia porque necesitan alcanzar mayor temperatura. O bien, como verán en otra actividad, que hay materiales que cuando se exponen al calor prolongadamente se carbonizan, como la manteca, el chocolate o la parafina o que hay otros materiales, como el papel o el corcho, que se queman directamente al exponerse al calor extremo. Por otro lado, tendrían que ser materiales que muestren cambios relativamente rápidos y que sean fáciles de conseguir y seguros de manipular. 

Para la exposición al calor pueden usar el material de laboratorio (tubos de ensayo, pinzas de madera, mechero de alcohol) o pueden usar materiales alternativos como velas como fuente de calor y canastitas de papel aluminio, como las del video de la actividad 1: ¿Qué le pasa a la manteca? (Fenomenautas, 2021).

MATERIAL	¿CÓMO ES ANTES DE CALENTAR?	¿CÓMO ES DESPUÉS DE CALENTAR?
Manteca
Parafina
Chocolate
Aluminio
Papel
Corcho

Durante las observaciones y en los momentos de puesta en común de los resultados, es importante que la o el docente distinga los materiales que cambiaron de los que no lo hicieron. ¿Por qué será que el trozo de aluminio, de papel o el corcho no presentaron cambios? 

A partir de las respuestas de las chicas y los chicos, la maestra o el maestro podrá explicar que no todos los materiales funden a la misma temperatura y podrá comentar que para el caso del papel o el corcho, son materiales que van a volver a estudiar en otras clases. 

Las conclusiones a las que pueden arribar son:

• Los materiales que cambian de estado de agregación son los mismos materiales antes y después del cambio. 
• Cuando se produce un cambio de estado al agregarle calor a un material, se produce otro cambio de estado al quitarle calor.

ACTIVIDAD 4 

LA COMBUSTIÓN: UN EJEMPLO DE TRANSFORMACIÓN QUÍMICA RESULTADO DE LA INTERACCIÓN DE LOS MATERIALES CON EL CALOR

El objetivo de esta actividad es que por un lado las alumnas y los alumnos reconozcan algunas señales de que se producen transformaciones químicas en los materiales por acción del calor. Y por otro lado, se espera que puedan comparar y distinguir los cambios que presentan los materiales en un cambio de estado y en una transformación química, por medio de la interacción con el calor. 

Para presentar la experiencia y en continuidad con lo realizado en las clases anteriores, se podrá comentar algo del estilo: en las clases anteriores por medio del calor provocamos cambios de estado en algunos materiales. ¿Qué piensan que puede pasar si reciben más calor o durante tiempos más prolongados? ¿Piensan que pasaría lo mismo? ¿Por qué? ¿Qué les parece que pasará con los materiales que no mostraron cambios, como el papel, el aluminio o el corcho? ¿Pasará lo mismo que pasó con la manteca en la primera actividad cuando se la calentó más?

Resulta clave que las alumnas y los alumnos sepan cómo identificar si ocurren cambios de estado o transformaciones químicas. Para ello, durante las experiencias habrá que describir y comparar algunas “señales” que se pueden observar a simple vista, como por ejemplo, los cambios de color, la aparición de olor, la formación de materiales nuevos. Por ejemplo, en el caso de la manteca, la parafina o el chocolate las chicas y los chicos saben por experiencia que cambian de estado cuando se exponen al calor por un tiempo breve. Cuando la exposición es mayor, la aparición de color marrón oscuro o negro, la aparición de “olor a quemado”, la producción de humo, son indicadores de que se formaron materiales diferentes de los iniciales. 

Para el caso del corcho, del papel y del aluminio, a diferencia de lo que pasa con la manteca o el chocolate, no pasan a estado líquido independientemente de cómo sea la interacción con el calor. En todos estos casos, los cambios que ocurren se mantienen una vez que se enfrían y no vuelven a observarse las características que tenían los materiales antes del calentamiento. Estos materiales experimentan transformaciones químicas, es decir, que se transforman en otros materiales distintos de los de partida. 

¿Qué tienen en común los cambios que les ocurrieron al papel, al corcho y al aluminio? A partir de analizar estos resultados, la maestra o el maestro podrá explicar que en todos esos casos se trata de un tipo de transformación química de los materiales que se llama combustión. Esto le dará el pie para la actividad que sigue a continuación. 

En cuanto al registro de los resultados, si el recorrido del grupo lo posibilita, se puede proponer que tomando como modelo los cuadros que usaron en las actividades anteriores, sean las alumnas y los alumnos quienes piensen cómo registrarlos.

ACTIVIDAD 6 

TRANSFORMACIONES QUÍMICAS RESULTANTES DE LA INTERACCIÓN ENTRE MATERIALES

En esta actividad la intención está puesta en ampliar la noción acerca de las transformaciones químicas y en que a partir de realizar algunos experimentos, las chicas y los chicos reconozcan las diferencias entre los cambios químicos y los cambios físicos.

Para seleccionar qué materiales usar en esta actividad es recomendable tener en cuenta que haya una diversidad de fenómenos que sean identificables como señales de transformaciones químicas. Es decir, que puedan observar que en algunos casos, cuando los materiales interactúan se produce como resultado:

• El cambio de color, como es el caso de una mezcla de jugo de repollo con vinagre o de jugo de repollo con agua con jabón.
• La liberación de algún gas, como es el caso del bicarbonato de sodio con el vinagre, que se evidencia por el burbujeo o efervescencia.
• La formación de un material sólido que inicialmente no estaba presente, como la ricota que se forma cuando se mezcla leche con limón.

Para esta actividad se puede organizar el grado de modo de que cada grupo trabaje con un par de preparaciones diferentes -una en la que ocurra y otra en la que no ocurra un cambio químico- o que todos los grupos trabajen con todos los materiales. Luego realizarán el intercambio entre los grupos acerca de los resultados que observaron. Algunos materiales posibles podrían ser:

• Vinagre con bicarbonato de sodio / vinagre con sal.
• Jugo de repollo¹ con agua jabonosa² / jugo de naranja con agua jabonosa.
• Leche con jugo de limón / leche con agua con sal.

Les dejamos algunos enlaces que les pueden resultar útiles en relación a esta experiencia.

• Determinación cualitativa de acidez-alcalinidad con jugo de repollo colorado como reactivo indicador (Ariela Grünfeld, 2020).
• Los cambios en los materiales (Estudiar la naturaleza, 2021).
• Transformaciones químicas (Estudiar la naturaleza, 2021).

Algunas ideas a las que pueden arribar a modo de sistematización acerca de los  materiales y sus cambios:

• En las transformaciones químicas, las propiedades que tienen los materiales de partida o reactivos, son distintas de las que tienen los productos finales. Por ejemplo, puede cambiar su color, su olor, su estado a temperatura ambiente, se pueden disolver o no en agua, pueden tener magnetismo o dejar de tenerlo, etc.
• En los cambios físicos, los materiales pueden cambiar de forma, de tamaño o pueden cambiar de estado. Pero los materiales no cambian, siguen conservando sus propiedades.
• A veces, esas propiedades no son fáciles de observar durante los cambios químicos. Las científicas y los científicos para darse cuenta si ocurren cambios químicos o no, se ayudan observando algunos “indicios o señales”.
• El calor puede producir diferentes cambios en los materiales, es decir, que los materiales cambian de distinta forma cuando se los calienta. Por ejemplo, algunos cambian de estado y otros, se transforman químicamente.

En esta actividad, al igual que en la 4, también proponemos que de acuerdo a las posibilidades, sean las chicas y los chicos quienes piensen previamente cómo registrar las observaciones de las experiencias. 

Anexo

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¹ El jugo de repollo se prepara hirviendo un poco de repollo colorado. El agua de esa cocción es lo que se usa como “indicador casero” de acidez o alcalinidad y cambia de color cuando interactúa con materiales ácidos o alcalinos.

² El agua jabonosa se prepara disolviendo un poco de jabón sólido neutro, el de lavar la ropa.